当夜幕降临,星空点缀着无数闪烁的宝石,大自然中隐藏着一场神奇的光之舞。在这个魔幻的舞台上,一种小小的昆虫正静静地散发着微弱而神秘的光芒,仿佛是地球上的星星在舞动。它们就是萤火虫,这个拥有独特发光能力的神奇生物。今天我们就来讲一讲萤火虫吧。
萤火虫俗称火金姑、亮火虫,属昆虫纲(六足总纲)鞘翅目萤科(Coleoptera:Lampyridae),已知共有2000多种,分属于8个亚科92属和亚属,分布于温带、亚热带和热带地区。
依照成虫的活动规律可分为昼行性,昼夜两行性和夜行性。依照幼虫生活的环境,分为陆栖、水栖和半水栖三类。萤火虫是美丽的发光昆虫,能够发出黄色、橙色、红色、黄绿色及绿色等多种颜色的荧光。
除一些昼行性的种类外,萤火虫的卵、幼虫、蛹、成虫均能发光。萤火虫幼虫的发光被认为具有警戒、恫吓天敌的作用,而成虫被认为利用闪光进行种的辨认、求偶及诱捕。
萤火虫属于完全变态,一生经过卵—幼虫—蛹—成虫4个阶段,水生萤火虫通常4个月便可以完成1个世代,1年有2个世代。而陆生萤火虫则1年才能完成1个世代,幼虫从卵孵化到蛹要经过6次蜕皮,蛹历期因种类而不同,最长的可达40多天。成虫野外寿命一般为3-7天,但也有长达20-30天者。
萤火虫最独特的特征是腹部具有特化的发光器。萤火虫成虫个体一般较小,大多数体长1厘米,少数种类可以达到3厘米。雌性个体要略微大于雄性个体。萤火虫和其他昆虫一样,分为头、胸和腹三部分。
发光原理
萤火虫的发光是生物发光的一种。萤火虫的发光原理是:萤火虫有专门的发光细胞,在发光细胞中有两类化学物质,一类被称作萤光素(在萤火虫中的称为萤火虫萤光素(Firefly luciferin)),另一类被称为荧光素酶。荧光素能在荧光素酶的催化下消耗ATP,并与氧气发生反应,反应中产生激发态的氧化荧光素,当氧化荧光素从激发态回到基态时释放出光子。反应中释放的能量几乎全部以光的形式释放,只有极少部分以热的形式释放,反应效率为95%,萤火虫也因此而不会过热灼伤。到目前为止现有的科技还没办法制造出如此高效的光源。
在萤火虫的腹部下部有着很多白色斑块。其实是它的甲壳中对光透明的部分。在内部有一块白色的膜,可以反射光。所以在日间这个部位呈现白色。
发光反应的反应式如下所示,萤光素,ATP(三磷酸腺苷)和氧气,在荧光素酶和2价镁离子的催化下产生右边的氧化荧光素(oxyluciferin),焦磷酸,二氧化碳,并发出黄绿色的荧光。
发光反应又分三个步骤:
1、萤光素和ATP在荧光素酶和2价镁离子(Mg2+)的催化作用下,产生荧光素-腺苷酸(adenylluciferin)。
2、荧光素-腺苷酸(adenylluciferin)和氧气发生氧化反应,产生激发态的氧化荧光素(oxyluciferin),和单磷酸腺苷(AMP)。
3、激发态的氧化荧光素(oxyluciferin)回到基态,并发出绿光。
发光反应的产物---氧化荧光素在ATP提供能量的情况下,又将还原成荧光素,使得发光过程得以周而复始。
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