螢科

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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: 多食亞目 Polyphaga
下目: 菊虎下目 Elateriformia
總科: 菊虎總科 Cantharoidea
科: 螢科 Lampyridae
Latreille, 1817

螢科學名:Lampyridae)是鞘翅目(甲蟲)裡面的一個,該科在全世界有2000多種。口語稱螢火蟲火金蛄閩南語)、火炎蟲亱火蟲等。

該科裡很多種蟲能發光,但並不是全部都可以。通常,只要有發光器官的甲蟲,就會被稱為螢火蟲。所以,狹義的螢火蟲單指螢科,而廣義的螢火蟲則包括光螢科(Phengodidae)和其他科的一些種。

螢火蟲是屬於肉食性,他最常吃到的是蝸牛。

行為[編輯]

Photuris pennsylvanicus

螢火蟲發光是為了求偶, 有些種類的螢火蟲,只有雄性蟲有發光器官,而有些種類則雙方都有。有些種類的光是一閃一閃的,有些則是持續發光。這種信號是因種而異的,在長度和節律上都有所不同。北美的Photinus pyralis,雌性蟲也有發光器官,雌雄識別的關鍵是雌蟲在接收到雄蟲光信號後兩秒鐘應答。而在另一些種類裡面,這些甲蟲會與周圍的間斷光信號同步,從外面看起來,整個樹叢或森林就在同步閃光了。

Photuris屬的雌性可以模仿Photinus屬雄性蟲的間斷光信號。這樣它們就可以吸引並捕食Photinus屬的雄性蟲。一些Photuris種類的螢甚至有一整套Photinus種螢的光信號編碼表,只要對號入座,它就可以誘捕到飛過的Photinus螢。

所有螢火蟲只在夜裡發光。在日間它們的光不足以強到能吸引同類的注意。

有很多種螢的雌性蟲是沒有飛行能力的。它們體型比雄性大,能產很多的卵。

發光原理[編輯]

螢火蟲的發光是生物發光的一種。螢火蟲的發光原理是:螢火蟲有專門的發光細胞,在發光細胞中有兩類化學物質,一類被稱作螢光素(在螢火蟲中的稱為螢火蟲螢光素Firefly luciferin)),另一類被稱為熒光素酶。熒光素能在熒光素酶的催化下消耗ATP,並與氧氣發生反應,反應中產生激發態的氧化熒光素,當氧化熒光素從激發態回到基態時釋放出光子。反應中釋放的能量幾乎全部以光的形式釋放,只有極少部分以熱的形式釋放,反應效率為95%,營火蟲也因此而不會過熱灼傷。人類到目前為止還沒辦法製造出如此高效的光源。

在蟲的腹部下部有著很多白色斑塊。其實是它的甲殼中對光透明的部分。在內部有一塊白色的膜,可以反射光。所以在日間這個部位呈現白色。

發光反應[編輯]

發光反應的反應式如下所示,螢光素,ATP(三磷酸腺苷)和氧氣,在熒光素酶和2價離子的催化下產生右邊的氧化熒光素(oxyluciferin),焦磷酸二氧化碳,並發出色的熒

Luciferin1.png

發光反應又分三個步驟:

  1. 螢光素ATP熒光素酶和2價鎂離子(Mg2+)的催化作用下,產生熒光素-腺苷酸(adenylluciferin)。
  2. 熒光素-腺苷酸(adenylluciferin)和氧氣發生氧化反應,產生激發態的氧化熒光素(oxyluciferin),和單磷酸腺苷(AMP)。
  3. 激發態的氧化熒光素(oxyluciferin)回到基態,並發出綠光。

發光反應的產物---氧化熒光素在ATP提供能量的情況下,又將還原成熒光素,使得發光過程得以周而復始。

雌大螢火蟲(Lampyris noctiluca

發光反應的控制[編輯]

關於螢火蟲是如何控制發光細胞的「開」與「關」的,有很多理論,但確切的控制機理還沒有搞清楚。氧氣控制理論基於通過控制發光細胞的氧氣供給來完成發光和不發光的切換。神經激活理論假設熒光蟲具有一個神經控制結構叫做微氣管末梢細胞,該結構在刺激下會在發光細胞中釋放出神經信使分子,這個分子啟動了化學反應的激活。

一種理論認為,螢火蟲分泌一種叫章魚胺神經遞質,從神經傳導到微氣管末梢細胞,激發一氧化氮合酶(縮寫NOS),使之產生一氧化氮細胞色素c氧化酶。而這兩種物質抑制發光細胞的粒線體使用氧氣,從而使過氧化物酶體)能利用到氧氣,使得平時通過粒線體氧化磷酸化累積的熒光素-腺苷酸氧化產生發光反應,發出光線。然後,光讓一氧化氮環氧化酶(縮寫COX)上釋出,於是停止發出光線。就這樣,一直重複著固有頻率和發光持續時間。

分布[編輯]

除了南極洲,人們都可以找到螢火蟲的蹤影。

以下是原產於奧地利的螢火蟲種

參考文獻[編輯]

  • 威廉·麥可羅伊(McElroy, W.D.) 1951年 Properties of the reaction utilizing adenosine triphosphate for bioluminescence. 生物化學雜誌 191:547-557.

外部連結[編輯]

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