螢火蟲是一群軀體、翅鞘柔軟的甲蟲。據估計,全世界約有2000多種螢火蟲,而臺灣目前已知有62種。依螢火蟲幼蟲的棲息環境,可區分為水棲、半水棲及陸棲三種,但是不管是哪一種螢火蟲,最吸引人的,還是牠們所發出的神秘光芒吧!
螢火蟲是完全變態的甲蟲,一生歷經卵、幼蟲、蛹及成蟲四個時期。目前已知的螢火蟲種類,其幼蟲都會發光,一般幼蟲的發光器位於第八腹節的兩側,在夜間活動時發光。至於成蟲的發光器會不會發光,則要視種類而定;例如弩螢屬(drilaster)的螢火蟲,雖然幼蟲會發光,但是雌雄成蟲都不會發光。
螢火蟲的發光,簡單來說,是螢光素(luciferin)在螢光素的催化下,發生的一連串複雜的生化反應;而光,即是這個過程中所釋放的能量。由於不同種類的螢火蟲,發光的形式不同,因此在種類之間自然形成隔離。在臺灣目前有的62種螢火蟲中,絕大多數的種類是雄蟲有發光器,而雌蟲無發光器或發光器較不發達。雖然我們印象中的螢火蟲大多是雄蟲有兩節發光器、雌蟲一節發光器,但這種情況僅出現於熠螢亞科中的熠螢屬(Luciola)及脈翅螢屬(curtos)。因為像臺灣窗螢(Pyrocoelia analis),雌雄都有兩節發光器,兩者最大的區別在於雌蟲為短翅型,而雄蟲則為長翅型。
螢火蟲的發光器是由發光細胞、反射層細胞、神經與表皮等所組成。如果將發光器的構造比喻成汽車的車燈,發光細胞就有如車燈的燈泡,而反射層細胞就有如車燈的燈罩,會將發光細胞所發出的光集中反射出去。所以雖然只是小小的光芒,在黑暗中卻讓人覺得相當明亮。
而螢火蟲的發光器會發光,起始於傳至發光細胞的神經衝動,使得原本處於抑制狀態的螢光素被解除抑制。而螢火蟲的發光細胞內有一種含磷的化學物質,稱為螢光素,在螢光素的催化下氧化,伴隨產生的能量便以光的形式釋出。由於反應所產生的大部分能量都用來發光,只有2~10%的能量轉為熱能,所以當螢火蟲停在我們的手上時,我們不會被螢火蟲的光給燙到,有些人因此稱螢火蟲發出來的光為「冷光」。
至於螢火蟲發光的目的,早期學者提出的假設有求偶、溝通、照明、警示、展示及調節族群等功能;但是除了求偶、溝通之外,其他功能只是科學家觀察的結果,或只是臆測。直到近幾年,才有學者驗證了警示說:1999年,學者奈特(Michael Knight)等人發現,誤食螢火蟲成蟲的蜥蜴會死亡,證實成蟲的發光除了找尋配偶之外,還有警告其他生物的作用;學者安德伍德(Todd Underwood)等人在1997年以老鼠做的試驗,證實幼蟲的發光對於老鼠具警示作用。
螢火蟲於夜晚的發光行為,以黑翅螢(Luciola cerata)為例,就目前的研究發現,多是在日落後,雄蟲開始在棲地上邊飛邊亮;在雄蟲開始活動不久後,雌蟲便開始出現於棲地周圍的高處,從晚上7點一直到11點半左右,在其棲地可以見到成百成千的螢火蟲發光,但差不多在晚上11點半過後,成蟲便逐漸停止發光。而且雄蟲發光的頻率也有變化,並非整晚的發光頻率都一樣。由於臺灣這方面的研究正在起步階段,有關螢火蟲發光的種種科學問題,亟待深入探討。 (楊平世 螢火蟲為什麼會發光)
(1)根據上文,下列有關螢火蟲的說明何者不正確? (A)幼蟲會發光,成蟲則不一定 (B)全世界約有二千多種螢火蟲 (C)發光器多位於第八腹節的兩側 (D)一生歷經卵、蛹、幼蟲、成蟲的階段。
(2)根據上文,下列有關螢火蟲發光過程的說明何者正確? (A)發光細胞à神經衝動à螢光素à光 (B)神經衝動à螢光素à發光細胞à光 (C)螢光素à發光細胞à神經衝動à光 (D)螢光素à神經衝動à發光細胞à光。
(3)下列有關螢火蟲發光行為的說明,何者正確? (A)螢火蟲的種類不同,發光的形式也不同 (B)螢光會耗用許多熱能,所以只能發出冷光 (C)螢火蟲的神經衝動會釋放含磷的化學物質 (D)讓螢光在黑暗中顯得更明亮,是發光細胞的作用。
(4)螢火蟲的光是如何產生的? (A)氧化à熱量à光 (B)催化à熱量à光
(C)氧化à能量à光 (D)催化à能量à光。
(5)螢火蟲發光的目的,經由科學家驗證的有哪幾項? (A)求偶、警示、照明 (B)求偶、溝通、警示 (C)溝通、展示、照明 (D)溝通、調節族群、警示。
(6)文中舉用黑翅螢為例的目的是什麼? (A)證明螢火蟲可以發光 (B)探討螢火蟲為何會發光 (C)介紹有關螢火蟲發光的研究成果 (D)說明螢火蟲發光的行為。
(7)根據第五段,下列有關黑翅螢的說明,何者不正確? (A)日落後雄蟲在棲地邊飛邊亮 (B)雌蟲的發光頻率與雄蟲相同 (C)不論成蟲與幼蟲都會在夜晚發光 (D)晚上11點半過後,成蟲逐漸停止發光。