萤火虫发光原理 萤火虫发光原理发明了什么东西


萤火虫发光原理 萤火虫发光原理发明了什么东西

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萤火虫发光细胞内的主要物质是荧光素和荧光酶 。萤火虫发光细胞内的荧光素在发光时是会被消耗的 , 补充的是高能化合物三磷酸腺苷 。荧光素对于三磷酸腺苷极为敏感 , 每次发光后 , 只要加入一点三磷酸腺苷 , 就可以重新产生荧光 。
萤火虫发光原理 萤火虫发光原理发明了什么东西

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萤火虫是一种躯体翅鞘柔软、完全变态的甲虫 , 一生历经卵、幼虫、蛹及成虫四个时期 。全世界约有2000多种萤火虫 。目前已知的萤火虫种类 , 其幼虫都会发光 , 一般幼虫的发光器位于第八腹节的两侧 , 在夜间活动时发光 。至于成虫会不会发光 , 则要视种类而定;例如弩萤属的萤火虫 , 虽然幼虫会发光 , 但是雌雄成虫都不会发光 。
萤火虫的发光 , 简单来说 , 是荧光素在催化下发生的一连串复杂生化反应;而光即是这个过程中所释放的能量 。由于不同种类的萤火虫 , 发光的型式不同 , 因此在种类之间自然形成隔离 。萤火虫中绝大多数的种类是雄虫有发光器 , 而雌虫无发光器或发光器较不发达 。虽然我们印象中的萤火虫大多是雄虫有两节发光器、雌虫一节发光器 , 但这种情况仅出现于熠萤亚科中的熠萤属及脉翅萤属 。因为像台湾窗萤 , 雌雄都有两节发光器 , 两者最大的区别在于雌虫为短翅型 , 而雄虫则为长翅型 。
萤火虫的发光器是由发光细胞、反射层细胞、神经与表皮等所组成 。如果将发光器的构造比喻成汽车的车灯 , 发光细胞就有如车灯的灯泡 , 而反射层细胞就有如车灯的灯罩 , 会将发光细胞所发出的光集中反射出去 。所以虽然只是小小的光芒 , 在黑暗中却让人觉得相当明亮 。而萤火虫的发光器会发光 , 起始于传至发光细胞的神经冲动 , 使得原本处于抑制状态的荧光素被解除抑制 。
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【萤火虫发光原理 萤火虫发光原理发明了什么东西】萤火虫的发光细胞内有一种含磷的化学物质 , 称为荧光素 , 在荧光素的催化下氧化 , 伴随产生的能量便以光的形式释出 。由于反应所产生的大部分能量都用来发光 , 只有2~10%的能量转为热能 , 所以当萤火虫停在我们的手上时 , 我们不会被萤火虫的光给烫到 , 所以有些人称萤火虫发出来的光为“冷光” 。
至于萤火虫发光的目的 , 早期学者提出的假设有求偶、沟通、照明、警示、展示及调节族群等功能;但是除了求偶、沟通之外 , 其它功能只是科学家观察的结果 , 或只是臆测 。萤火虫于夜晚的发光行为 , 以黑翅萤为例 , 就目前的研究发现 , 多是在日落后 , 雄虫开始在栖地上边飞边亮;在雄虫开始活动不久后 , 雌虫便开始出现于栖地周围的高处(雌虫也会发光 , 但只有发光器一节 , 雄虫则有两节发光器) , 从晚上7点一直到11点半左右 , 在其栖地可以见到成百成千的萤火虫发光 , 但差不多在晚上11点半过后 , 成虫便逐渐停止发光 。而且雄虫发光的频率也有变化 , 并非整晚的发光频率都一样 。