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發光的螢火蟲

作者:這年輕人
發光的螢火蟲

Lampyridae是節肢動物門(Arthropoda),mandibulata,昆蟲神經節(Insecta),Pterygota,Coleoptera,Polyphaga,屬于一般花氟科,另外兩個部分是紅氟(Lycidae)和canaritha。氟被稱為"螢火蟲",粵語也被稱為"火蟲"。全世界已知約有2000種,分布在熱帶、亞熱帶和溫帶地區。中國記錄了54個物種中的10個。常見物種:中華綠葉綠、山窗螢、黃邊螢。

氟蟲體長4-18mm;扁平,許多黑色,紅棕色或棕色;頭隐藏在前胸背闆下,觸手11結,絲滑,波浪形等;複雜的眼睛發展;前胸背闆多為半圓形;前中腳底座部分錐形,前腳下底段;後腳底座部分 水準, 5-5-5;機翼平寬,覆寫和腹端,機翼多脊線;腹部可見7-8節,末端2節(雄性)或1節(雌性),含有磷化發光物質,受發光酶的作用,能發出黃綠色的冷光;雌性昆蟲缺少翅膀。成蟲一般隻有5天到2周的壽命,發光是用來吸引異性的,發光時間一般隻維持2~3小時,不同種類的閃光間隔也不一樣。成蟲和幼蟲是掠食性的,通常發生在水邊和溫暖潮濕的地方。其他兩個部分都是白天的,不會發光。

螢火蟲的卵,幼蟲,幼蟲和成蟲都會發光。螢火蟲幼蟲的光芒被認為是一種警告和恐吓捕食者,而成年昆蟲被認為使用閃光來識别,交配和捕獲物種。通常,雄氟在空氣飛行過程中會發出特定的閃光,而母氟會發出響應信号,這使得雄性氟能夠檢測和定位母氟。雌性氟閃光的持續時間和間隔是物種特異性的,是以它們可以為雄性氟提供物種資訊,性别資訊和位置資訊。在同一種雄性螢火蟲的競争中,自然選擇的壓力使得雄性螢火蟲的交配儀式越來越複雜,持續時間越來越長。雌性氟不是簡單地選擇最亮的雄性氟,雄性個體體型、運動速度和交配護衛姿勢等因素也決定了雌性氟對雄性氟的選擇。當Photinus concimilis的雌性氟與多個雄性流感競争時,它會選擇那些閃光頻率高于平均水準且閃光時間接近平均水準的雄性熒光。國外對螢火蟲閃光交流信号的研究較多,而中國除台灣外的研究較少。

發光的螢火蟲

螢火蟲閃光信号的組成

光作為資訊的載體,其中所含的資訊量随光載體的修改程度而變化。閃光信号中包含的資訊,閃光信号的傳輸和接收都是影響螢火蟲性别之間交流的因素。這些參數在時間和空間中的頻率、頻譜、強度和分布可以看作是信号的編碼。單個閃光信号包含以下參數:光譜組成、發光器件的形狀、閃光信号模式和光的運動。

光發射器

發光體的形狀和大小通常是螢火蟲物種之間識别的基礎,不同螢火蟲的形狀差異很大。雄性發光一般為2節,雌性發光1~3節,差别較大,如水栖螢火蟲Luciola亞條紋雄性發光2節,第一段發光位于第5腹段,呈帶狀,第二段發光位于第6腹段,為"V"字形, 女性氟隻有1段發光,帶狀,位于第5腹段。[3]

光譜組成

螢火蟲發出的光的顔色由它們體内熒光素的結構以及熒光素與熒光素酶互相作用的方式決定。大多數螢火蟲發出黃綠色的熒光燈,夜間黃綠色光中包含的資訊很容易被相同的螢火蟲接收。在信号傳輸中,黃綠光可以最大限度地減少損耗,進而提高信号接收的效率,即信噪比。

光的運動

迄今為止,尚未發現輕運動參與資訊的編碼,但在非生物發光動物中,無論是脊椎動物還是無脊椎動物,姿勢都是行為接觸中最重要和最直接的視覺信号。螢火蟲通常在空中飛行,發出特定的閃光進行求偶,它們的發光軌迹具有特異性。雌性氟不是根據雄性螢火蟲的單個閃光脈沖通過物種和性别來識别的,而是通過雄性流感在飛行過程中發出的閃光信号和閃光軌迹的順序來識别的。

閃光信号模式

螢火蟲的閃光模式包含許多子參數,例如雄性氟特異性閃光模式,男性氟特異性閃光間隔,女性氟響應時間和女性閃光時間。不同螢火蟲的閃光信号差非常大,不同螢火蟲不同行為的不同閃光信号。研究發現,當Photosynus pyralis閃爍2秒時,僅發出模拟響應閃光,并且可以引誘雄性氟。Photinus閃爍的雌性氟僅對間隔為0.13至0.16s的閃光作出反應,而對間隔為0.20至0.34s的閃光沒有反應。

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