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发光的萤火虫

作者:这年轻人
发光的萤火虫

Lampyridae是节肢动物门(Arthropoda),mandibulata,昆虫神经节(Insecta),Pterygota,Coleoptera,Polyphaga,属于一般花氟科,另外两个部分是红氟(Lycidae)和canaritha。氟被称为"萤火虫",粤语也被称为"火虫"。全世界已知约有2000种,分布在热带、亚热带和温带地区。中国记录了54个物种中的10个。常见物种:中华绿叶绿、山窗萤、黄边萤。

氟虫体长4-18mm;扁平,许多黑色,红棕色或棕色;头隐藏在前胸背板下,触手11结,丝滑,波浪形等;复杂的眼睛发展;前胸背板多为半圆形;前中脚底座部分锥形,前脚下底段;后脚底座部分 水平, 5-5-5;机翼平宽,覆盖和腹端,机翼多脊线;腹部可见7-8节,末端2节(雄性)或1节(雌性),含有磷化发光物质,受发光酶的作用,能发出黄绿色的冷光;雌性昆虫缺少翅膀。成虫一般只有5天到2周的寿命,发光是用来吸引异性的,发光时间一般只维持2~3小时,不同种类的闪光间隔也不一样。成虫和幼虫是掠食性的,通常发生在水边和温暖潮湿的地方。其他两个部分都是白天的,不会发光。

萤火虫的卵,幼虫,幼虫和成虫都会发光。萤火虫幼虫的光芒被认为是一种警告和恐吓捕食者,而成年昆虫被认为使用闪光来识别,交配和捕获物种。通常,雄氟在空气飞行过程中会发出特定的闪光,而母氟会发出响应信号,这使得雄性氟能够检测和定位母氟。雌性氟闪光的持续时间和间隔是物种特异性的,因此它们可以为雄性氟提供物种信息,性别信息和位置信息。在同一种雄性萤火虫的竞争中,自然选择的压力使得雄性萤火虫的交配仪式越来越复杂,持续时间越来越长。雌性氟不是简单地选择最亮的雄性氟,雄性个体体型、运动速度和交配护卫姿势等因素也决定了雌性氟对雄性氟的选择。当Photinus concimilis的雌性氟与多个雄性流感竞争时,它会选择那些闪光频率高于平均水平且闪光时间接近平均水平的雄性荧光。国外对萤火虫闪光交流信号的研究较多,而中国除台湾外的研究较少。

发光的萤火虫

萤火虫闪光信号的组成

光作为信息的载体,其中所含的信息量随光载体的修改程度而变化。闪光信号中包含的信息,闪光信号的传输和接收都是影响萤火虫性别之间交流的因素。这些参数在时间和空间中的频率、频谱、强度和分布可以看作是信号的编码。单个闪光信号包含以下参数:光谱组成、发光器件的形状、闪光信号模式和光的运动。

光发射器

发光体的形状和大小通常是萤火虫物种之间识别的基础,不同萤火虫的形状差异很大。雄性发光一般为2节,雌性发光1~3节,差别较大,如水栖萤火虫Luciola亚条纹雄性发光2节,第一段发光位于第5腹段,呈带状,第二段发光位于第6腹段,为"V"字形, 女性氟只有1段发光,带状,位于第5腹段。[3]

光谱组成

萤火虫发出的光的颜色由它们体内荧光素的结构以及荧光素与荧光素酶相互作用的方式决定。大多数萤火虫发出黄绿色的荧光灯,夜间黄绿色光中包含的信息很容易被相同的萤火虫接收。在信号传输中,黄绿光可以最大限度地减少损耗,从而提高信号接收的效率,即信噪比。

光的运动

迄今为止,尚未发现轻运动参与信息的编码,但在非生物发光动物中,无论是脊椎动物还是无脊椎动物,姿势都是行为接触中最重要和最直接的视觉信号。萤火虫通常在空中飞行,发出特定的闪光进行求偶,它们的发光轨迹具有特异性。雌性氟不是根据雄性萤火虫的单个闪光脉冲通过物种和性别来识别的,而是通过雄性流感在飞行过程中发出的闪光信号和闪光轨迹的顺序来识别的。

闪光信号模式

萤火虫的闪光模式包含许多子参数,例如雄性氟特异性闪光模式,男性氟特异性闪光间隔,女性氟响应时间和女性闪光时间。不同萤火虫的闪光信号差非常大,不同萤火虫不同行为的不同闪光信号。研究发现,当Photosynus pyralis闪烁2秒时,仅发出模拟响应闪光,并且可以引诱雄性氟。Photinus闪烁的雌性氟仅对间隔为0.13至0.16s的闪光作出反应,而对间隔为0.20至0.34s的闪光没有反应。

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