萤火虫如何发光 - 以及它们发出的信号

萤火虫如何发光 - 以及它们发出的信号
萤火虫的光是其交配策略的一部分。 日本的Fireworks / Shutterstock.com

您可能不确定在第一个出现时看到了您认为您看到的内容。 但是你盯着闪烁的方向,那里又是 - 那是晚上的第一个萤火虫。 如果你处于良好的萤火虫栖息地,很快就会有数十只甚至数百只昆虫飞来飞去,闪烁着神秘的信号。

萤火虫 - 在美国大部分地区也被称为闪电虫 - 既不是苍蝇也不是虫子。 它们是软翅甲虫,与点击甲虫等有关。 他们生物学中最具戏剧性的方面是 它们可以产生光; 生物体中的这种能力,称为生物发光,是相对罕见的。

我是一名昆虫学家,研究和教授昆虫的生态学和生物学。 最近,我一直在努力了解这一点 萤火虫的多样性和生态学 在我的家乡北卡罗来纳州。 萤火虫在北美洲广泛存在,包括西部的许多地方,但是从佛罗里达到加拿大南部,萤火虫在该大陆的东半部最为丰富多样。

生物发光甲虫

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甲虫腹部的化学反应使其具有生物发光作用。 Cathy Keifer / Shutterstock.com

萤火虫通过结合一种叫做荧光素的化学物质,叫做萤光素酶的氧气和用于细胞工作的燃料ATP,在腹部的特殊器官中产生光。 昆虫学家认为他们通过调节氧气进入其发光器官的程度来控制它们的闪烁。

萤火虫可能最初演变为点燃掠食者的方式,但现在他们大多使用这种能力来寻找配偶。 有趣的是,并非所有的萤火虫都会发光; 有几种白天飞行 并且显然依靠信息素的气味来找到对方。

每种萤火虫都有自己的信号系统。 在大多数北美物种中,雄性在正确的高度,正确的栖息地以及夜间适合其物种的正确时间飞来飞去,并闪现出与其同类的独特信号。 女性坐在地上或植被,看着男性。 当一位女性看到一个人发出她的物种的信号 - 并且做得很好 - 她会用适合自己物种的闪光回闪。 然后当男性飞向她时,两个相互发出信号。 如果一切顺利,他们交配。

一个很好的例子是 Photinus pyralis,一种常见的后院物种,通常称为北斗七星。 一只雄性在黄昏时飞离3脚离地面。 每隔五秒左右,他就会以“J.”女性的形象飞行一秒钟 Photinus pyralis 坐在低植被。 如果她看到一个她喜欢的家伙,她会等待两秒钟,然后在第三秒钟拍出自己的半秒钟。

有些物种可能每晚“呼叫”几个小时,而其他物种则在黄昏时仅闪烁20分钟左右。 萤火虫光通信可以变得更加复杂; 一些物种有多个信号系统,有些可能将其光器官用于其他目的。

虽然大多数雄性萤火虫都做自己的事情并且独立于同一物种的其他雄性闪光,但是当有许多其他雄性萤火虫时,有些萤火虫同步闪光。 在北美,这两个最着名的物种是 Photinus carolinus 阿巴拉契亚山脉, 包括在大雾山国家公园,并 Photuris frontalis 这照亮了南卡罗来纳州的康加里国家公园。

在这两个物种中,科学家认为雄性同步,所以每个人都有机会寻找雌性,并让雌性发出雄性信号。 这些展览非常壮观,想要在最着名的地方看到它们的人们的迷恋使得有必要进行展览 允许查看它们的彩票。 然而,这两个物种都发生在广泛的地理范围内,并且有可能在其他较不拥挤的地方看到它们。

臭化学防御

许多萤火虫用被称为化学物质的掠食者保护自己 lucibufagins。 这些是昆虫从他们饮食中摄入的其他化学物质中合成的分子。 Lucibufagins在化学上非常类似于皮肤上散发的毒素蟾蜍,虽然它们在适当的剂量下有毒,但它们也非常令人厌恶。

萤火虫如何发光 - 以及它们发出的信号交配Photinus pyralis。 克莱德索伦森, CC BY-ND

鸟类和其他捕食者很快学会避免萤火虫。 我在后门廊上看到一只蟾蜍吃了一只萤火虫,然后迅速把它吐了出去; 昆虫走开了,粘糊糊但显然没有受伤。 我的一位同事曾经把一只萤火虫放进嘴里 - 嘴巴麻木了一个小时!

许多其他昆虫在视觉上模仿萤火虫,以便获得看起来像吃不愉快和有毒的东西的好处。 萤火虫似乎也会产生其他防御性化学物质,其中一些可能会产生其独特的气味。

许多 类Photuris 萤火虫不能制造这些防御性化学品。 因此,这些大而长腿的闪电虫的女性做了一些令人惊讶的事情:一旦他们交配,他们开始模仿女性的闪光 的Photinus 然后吃那些回应的雄性。 这些蛇蝎美人继续使用他们从摄取严重失望的猎物获得的lucibufagins来保护自己和他们的卵免受掠食者。 他们迅速将化学物质转移到血液中,如果捕食者抓住它们,它们会自发流血。

萤火虫如何发光 - 以及它们发出的信号 一旦萤火虫失去栖息地的口袋,它们就不太可能会回来。 Fer Gregory / Shutterstock.com

没有像家一样的地方

大多数萤火虫是栖息地专家,使用林地,草地和沼泽。 他们依靠这个栖息地在一年或更长时间内保持不受干扰,这需要他们完成他们的生命周期。 这些昆虫花了 他们大部分时间都是幼虫 捕食土壤中的蚯蚓和其他动物或落叶 - 大多数成年人根本不喂食。 如果这个栖息地在他们年轻时被打乱,那么人口就会被熄灭。

事实上,许多物种的女性 - 比如阿巴拉契亚南部和其他地方着名的蓝色幽灵 - 增加了这个脆弱性。 没有翅膀,不能散步,也不能散步。 如果一群蓝色幽灵被伐木或其他破坏摧毁,就不会重新建立。 因此,栖息地破坏是对萤火虫的最大威胁之一。 其他危害包括 人造光源造成的光污染 也许是用于控制蚊虫的杀虫剂。

关于萤火虫还有很多东西需要学习。 像我这样的昆虫学家已经确定了 关于北美的170物种但很明显,这里出现了更多的物种。 注意你附近的萤火虫; 观察他们的闪光模式和行为。 也许你会发现其中一种新物种。

关于作者

昆虫学教授Clyde Sorenson, 北卡罗来纳州立大学

本文重新发表 谈话 根据知识共享许可。 阅读 原创文章.

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