萤科

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螢火蟲
Lamprohiza splendidula♂♀和Phosphaenus hemipterus
Lamprohiza splendidula♂♀
Phosphaenus hemipterus
科學分類
門: 節肢動物門 Arthropoda
綱: 昆蟲綱 Insecta
目: 鞘翅目 Coleoptera
亞目: 多食亚目 Polyphaga
下目: 菊虎下目 Elateriformia
總科: 菊虎总科 Cantharoidea
科: 螢科 Lampyridae
Latreille, 1817

萤科學名:Lampyridae)是鞘翅目(甲虫)里面的一个,该科在全世界有2000多种。口語稱螢火蟲火金蛄閩南語)、火炎蟲客家語)、亱火蟲藍尾星閩東語)等。

该科裡很多种虫能发光,但并不是全部都可以。通常,只要有发光器官的甲虫,就会被称为萤火虫。所以,狭义的萤火虫单指萤科,而广义的萤火虫则包括光萤科(Phengodidae)和其他科的一些种。

螢火蟲是屬於肉食性,他最常吃到的是蝸牛。

行为[编辑]

Photuris pennsylvanicus

萤火虫发光是为了求偶, 有些种类的萤火虫,只有雄性虫有发光器官,而有些種類则双方都有。有些种类的光是一闪一闪的,有些则是持续发光。这种信号是因种而异的,在长度和节律上都有所不同。北美的Photinus pyralis,雌性虫也有发光器官,雌雄识别的关键是雌虫在接收到雄虫光信号后两秒钟应答。而在另一些种类里面,这些甲虫会与周围的间断光信号同步,从外面看起来,整个树丛或森林就在同步闪光了。

Photuris属的雌性可以模仿Photinus属雄性虫的间断光信号。这样它们就可以吸引并捕食Photinus属的雄性虫。一些Photuris种类的萤甚至有一整套Photinus种萤的光信号编码表,只要对号入座,它就可以诱捕到飞过的Photinus萤。

所有萤火虫只在夜里发光。在日间它们的光不足以强到能吸引同类的注意。

有很多种萤的雌性虫是没有飞行能力的。它们体型比雄性大,能产很多的卵。

发光原理[编辑]

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螢光素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%,營火虫也因此而不会过热灼伤。人类到目前为止还没办法制造出如此高效的光源。

在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[编辑]

发光反应的反应式如下所示,螢光素,ATP(三磷酸腺苷)和氧气,在荧光素酶和2价离子的催化下产生右边的氧化荧光素(oxyluciferin),焦磷酸二氧化碳,并发出绿色的荧

Luciferin1.png

发光反应又分三个步骤:

  1. 萤光素ATP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),和單磷酸腺苷(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。

雌大萤火虫(Lampyris noctiluca

发光反应的控制[编辑]

关于萤火虫是如何控制发光细胞的“开”与“关”的,有很多理论,但确切的控制机理还没有搞清楚。氧气控制理论基于通过控制发光细胞的氧气供给来完成发光和不发光的切换。神经激活理论假设荧光虫具有一个神经控制结构叫做微气管末梢细胞,该结构在刺激下会在发光细胞中释放出神经信使分子,这个分子启动了化学反应的激活。

一种理论认为,螢火蟲分泌一种叫章鱼胺神经递质,從神经传导到微氣管末梢細胞,激發一氧化氮合酶(缩写NOS),使之產生一氧化氮细胞色素c氧化酶。而这两种物质抑制发光细胞的粒線體使用氧氣,从而使过氧化物酶体)能利用到氧氣,使得平时通过粒線體氧化磷酸化累積的荧光素-腺苷酸氧化產生發光反應,发出光线。然後,光讓一氧化氮环氧化酶(縮寫COX)上釋出,於是停止发出光线。就這樣,一直重複著固有頻率和發光持續時間。

分布[编辑]

除了南极洲,人们都可以找到萤火虫的踪影。

以下是原产于奥地利的萤火虫种

参考文献[编辑]

  • 威廉·麦克尔罗伊(McElroy, W.D.) 1951年 Properties of the reaction utilizing adenosine triphosphate for bioluminescence. 生物化学杂志 191:547-557.

外部链接[编辑]

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