螢火蟲如何發光 - 以及它們發出的信號

螢火蟲如何發光 - 以及它們發出的信號
螢火蟲的光是其交配策略的一部分。 日本的Fireworks / Shutterstock.com

您可能不確定在第一個出現時看到了您認為您看到的內容。 但是你盯著閃爍的方向,那裡又是 - 那是晚上的第一個螢火蟲。 如果你處於良好的螢火蟲棲息地,很快就會有數十隻甚至數百隻昆蟲飛來飛去,閃爍著神秘的信號。

螢火蟲 - 在美國大部分地區也被稱為閃電蟲 - 既不是蒼蠅也不是蟲子。 它們是軟翅甲蟲,與點擊甲蟲等有關。 他們生物學中最具戲劇性的方面是 它們可以產生光; 生物體中的這種能力,稱為生物發光,是相對罕見的。

我是一名昆蟲學家,研究和教授昆蟲的生態學和生物學。 最近,我一直在努力了解這一點 螢火蟲的多樣性和生態學 在我的家鄉北卡羅來納州。 螢火蟲在北美洲廣泛存在,包括西部的許多地方,但是從佛羅里達到加拿大南部,螢火蟲在該大陸的東半部最為豐富多樣。

生物發光甲蟲

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甲蟲腹部的化學反應使其具有生物發光作用。 Cathy Keifer / Shutterstock.com

螢火蟲通過結合一種叫做熒光素的化學物質,叫做螢光素酶的氧氣和用於細胞工作的燃料ATP,在腹部的特殊器官中產生光。 昆蟲學家認為他們通過調節氧氣進入其發光器官的程度來控制它們的閃爍。

螢火蟲可能最初演變為點燃掠食者的方式,但現在他們大多使用這種能力來尋找配偶。 有趣的是,並非所有的螢火蟲都會發光; 有幾種白天飛行 並且顯然依靠信息素的氣味來找到對方。

每種螢火蟲都有自己的信號系統。 在大多數北美物種中,雄性在正確的高度,正確的棲息地以及夜間適合其物種的正確時間飛來飛去,並閃現出與其同類的獨特信號。 女性坐在地上或植被,看著男性。 當一位女性看到一個人發出她的物種的信號 - 並且做得很好 - 她會用適合自己物種的閃光回閃。 然後當男性飛向她時,兩個相互發出信號。 如果一切順利,他們交配。


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一個很好的例子是 Photinus pyralis,一種常見的後院物種,通常稱為北斗七星。 一隻雄性在黃昏時飛離3腳離地面。 每隔五秒左右,他就會以“J.”女性的形象飛行一秒鐘 Photinus pyralis 坐在低植被。 如果她看到一個她喜歡的傢伙,她會等待兩秒鐘,然後在第三秒鐘拍出自己的半秒鐘。

有些物種可能每晚“呼叫”幾個小時,而其他物種則在黃昏時僅閃爍20分鐘左右。 螢火蟲光通信可以變得更加複雜; 一些物種有多個信號系統,有些可能將其光器官用於其他目的。

雖然大多數雄性螢火蟲都做自己的事情並且獨立於同一物種的其他雄性閃光,但是當有許多其他雄性螢火蟲時,有些螢火蟲同步閃光。 在北美,這兩個最著名的物種是 Photinus carolinus 阿巴拉契亞山脈, 包括在大霧山國家公園Photuris frontalis 這照亮了南卡羅來納州的康加里國家公園。

在這兩個物種中,科學家認為雄性同步,所以每個人都有機會尋找雌性,並讓雌性發出雄性信號。 這些展覽非常壯觀,想要在最著名的地方看到它們的人們的迷戀使得有必要進行展覽 允許查看它們的彩票。 然而,這兩個物種都發生在廣泛的地理範圍內,並且有可能在其他較不擁擠的地方看到它們。

臭化學防禦

許多螢火蟲用被稱為化學物質的掠食者保護自己 lucibufagins。 這些是昆蟲從他們飲食中攝入的其他化學物質中合成的分子。 Lucibufagins在化學上非常類似於皮膚上散發的毒素蟾蜍,雖然它們在適當的劑量下有毒,但它們也非常令人厭惡。

螢火蟲如何發光 - 以及它們發出的信號交配Photinus pyralis。 克萊德索倫森, CC BY-ND

鳥類和其他捕食者很快學會避免螢火蟲。 我在後門廊上看到一隻蟾蜍吃了一隻螢火蟲,然後迅速把它吐了出去; 昆蟲走開了,粘糊糊但顯然沒有受傷。 我的一位同事曾經把一隻螢火蟲放進嘴裡 - 嘴巴麻木了一個小時!

許多其他昆蟲在視覺上模仿螢火蟲,以便獲得看起來像吃不愉快和有毒的東西的好處。 螢火蟲似乎也會產生其他防禦性化學物質,其中一些可能會產生其獨特的氣味。

許多 類Photuris 螢火蟲不能製造這些防禦性化學品。 因此,這些大而長腿的閃電蟲的女性做了一些令人驚訝的事情:一旦他們交配,他們開始模仿女性的閃光 的Photinus 然後吃那些回應的雄性。 這些蛇蠍美人繼續使用他們從攝取嚴重失望的獵物獲得的lucibufagins來保護自己和他們的卵免受掠食者。 他們迅速將化學物質轉移到血液中,如果捕食者抓住它們,它們會自發流血。

螢火蟲如何發光 - 以及它們發出的信號 一旦螢火蟲失去棲息地的口袋,它們就不太可能會回來。 Fer Gregory / Shutterstock.com

沒有像家一樣的地方

大多數螢火蟲是棲息地專家,使用林地,草地和沼澤。 他們依靠這個棲息地在一年或更長時間內保持不受干擾,這需要他們完成他們的生命週期。 這些昆蟲花了 他們大部分時間都是幼蟲 捕食土壤中的蚯蚓和其他動物或落葉 - 大多數成年人根本不餵食。 如果這個棲息地在他們年輕時被打亂,那麼人口就會被熄滅。

事實上,許多物種的女性 - 比如阿巴拉契亞南部和其他地方著名的藍色幽靈 - 增加了這個脆弱性。 沒有翅膀,不能散步,也不能散步。 如果一群藍色幽靈被伐木或其他破壞摧毀,就不會重新建立。 因此,棲息地破壞是對螢火蟲的最大威脅之一。 其他危害包括 人造光源造成的光污染 也許是用於控制蚊蟲的殺蟲劑。

關於螢火蟲還有很多東西需要學習。 像我這樣的昆蟲學家已經確定了 關於北美的170物種但很明顯,這裡出現了更多的物種。 注意你附近的螢火蟲; 觀察他們的閃光模式和行為。 也許你會發現其中一種新物種。

關於作者

昆蟲學教授Clyde Sorenson, 北卡羅來納州立大學

本文重新發表 談話 根據知識共享許可。 閱讀 原創文章.

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