万家灯火

王谷岩

太阳从天边收去它的余辉，夜幕笼罩了大地。然而，那宇宙中的光（星光和月光）、人间的灯，却使这宁静的夜呈现出一幅绮丽的景象：天上繁星闪耀，人间灯火通明。

我们还知道，每当黑夜降临，动物界也会燃起“万家灯火”，在各处发着神秘的“生命之光”。这种可以与天际的群星媲美的、忽明忽暗的各色生物光，更给人以神秘之感。

在这万家灯火之中，人们最常见也最熟悉的便是萤火虫的发光。

夏天的夜晚，在灌木丛、草丛中，在矮树林里，在稻田边，可以看到不断升起的点点淡黄色和淡绿色的闪光，那就是萤火虫点亮的一盏盏小灯笼：天上繁星眨眼睛，地上流萤点点明。

面对这幅美景，我们不难想见，唐代诗人杜牧是以怎样的心情写下了这样的诗句：

银烛秋光冷画屏，

轻罗小扇扑流萤。

天街夜色凉如水，

卧看牵牛织女星。

我国晋代少年车胤用装在绢袋里的萤火虫代替烛光勤奋学习的故事，是一段流传久远的佳话。西印度群岛的土著人常把一种萤火虫缚在光着的脚趾上，在丛林小径中行走时用以照路。巴西一些地区的少女则将这些漂亮的“小灯笼”系在头发上，作为别致的饰物。日本更有“萤火节”，这一天人们在湖上泛舟，纷纷把笼中的萤火虫放出，看萤火与繁星争辉。

萤火虫并不是为了人们爱看，才点亮它们的“小灯笼”的，发光是这种小动物的“求偶信号”。只要你仔细观察，就会看到点点流萤不是在毫无目的地飞行，可能刚才还是单独一个，忽而就会成双成对，前后追逐。先是雄萤发出寻找配偶的闪光信号，雌萤看到后就会发出信号回答。凭着这种奇特的“闪光语言”，雄萤就可以找到雌萤了。

萤火虫生活于温带和热带地区，体扁而软，长 5—25 毫米，在腹部末端下方有特殊的发光器。萤火虫的种类不同，发光器的个数和生长的位置不同，发光的颜色不同，每回发光的次数不同，发光的亮度也不同。据说，西印度群岛的一种扁甲萤，发出的光特别亮，30 多只扁甲萤发出的光就可以达到 1 烛光。扁甲萤共有 3 个发光器，胸部两个发绿色光，腹部一个发橙红色光。牙买加的一种萤火虫群集在棕榈树上时，整棵树就像沐浴在一片火焰之中，几百米外都能看得见。我国北京香山一带的萤火虫，比南方的萤火虫要大得多，发出的淡绿色光也极明亮，这种萤火虫只有一个发光器，长在腹部尾节上。

烛光，发光强度的单位。

萤火虫是一种小昆虫，它的发光器虽小，却能发出明亮的光，这是因为发光器里有着极精巧的结构。萤火虫的发光器是一个扁平的光盘，由发光细胞层和反光细胞层构成。发光细胞中含有萤光素和萤光素酶两种物质。萤光素酶是发光的催化剂，在它的作用下，萤光素在细胞里的水分的参与下氧化而发出萤光（氧气是通过一些微小的气管进入细胞内的）。供给这种发光反应用的能量，是来自萤火虫体内的一种高能化合物腺苷三磷酸（ATP）。

除了萤火虫和其他一些昆虫以外，陆生动物中的爬行类、鸟类、哺乳类以及两栖类基本上都是不发光的。发光生物最多、发光现象最为普遍存在的地方是波涛汹涌、浩瀚无际的海洋。那里的海绵、珊瑚虫、蠕虫、水母以及一些甲壳类、软体动物和鱼类都能发光。

在海洋表层，浮游生物的发光相当普遍。每当有船只、鱼群或风浪的扰动，那数量众多的单细胞生物——甲藻，就会发出非常明亮的蓝绿色光来，使这些在显微镜下才能看得见的微小生物所占据的地方，简直成了一片火海，奔腾的海浪看起来就像火舌一样，渔民们将其称作“海火”。而在布满发光甲藻或其他发光微生物的海水之中，游动的鱼体周围，又会出现多彩的光晕。到了海洋的中层，浮游动物和鱼类普遍都能发光。如有一种被称为“钓鱼者”的鮟鱇（又叫蛤蟆鱼），它的头部背面长着一根长长的丝状“钓竿”，顶端有一个像小灯笼似的膨大的发光器。附近游过的鱼类往往会把在水里摆动着的这盏小灯笼误认为是可口的食物，上去就是一口，想把它吞下去。谁知，就在这时鮟鱇把大嘴一张，周围的海水一下子就带着那条贪吃的鱼儿涌进了它的嘴里，好一顿美餐！还有一种小乌贼更有意思，当它遇到危险的时候，能喷出一团发光的液体，形成一个火球，使来犯者闹个晕头转向，而小乌贼则赢得了时间，乘机逃脱了。

生物的种类不同，发光的方式也不同。一般说来，生物发光方式有三种。

一种是“细胞内发光”。这种方式的发光，整个过程都是在生物体内的发光细胞里进行的，而且都有专门的发光器官。萤火虫的发光就属于这一种。

另一种是“细胞外发光”。采用这种方式发光的生物，在发光过程中要把引起发光的萤光素和萤光素酶从发光细胞排出，在体外引起发光现象。海洋里的一种小动物海萤就是这样发光的。

现在，我们常用的照明光源基本上都是电光源，是消耗电能来发光的。而生物发光则是由生物体内一些物质的化学反应而引起发光。因此，生物发光是一种化学发光。

还有一种是“共栖细菌发光”。鮟鱇的发光就属于这一种。实际上，鮟鱇身体的任何部分都不能发光，它的那盏“小灯笼”本身也不能发光，就像蜡烛台本身不能发光一样。秘密是在“小灯笼”里面窝藏着许多肉眼看不见的细菌，而那些细菌是能发光的。发光细菌靠鮟鱇供给营养而生存，鮟鱇则以细菌发光作钓饵，两种生物互依共生。

生物发光和人工光源（电灯等）的发光机理与发光过程是不一样的。为了说明这个问题，可以做一个简单的实验：当用手慢慢地靠近电灯泡时，我们会感到灯泡很热（如果不小心用手摸了灯泡，还会被烫一下）。这说明，电灯在发光的同时还放出大量的热。而当你把萤火虫放在手里时，只会看到它一闪一闪地发光，却感觉不到热。放热和不放热，正是这两种光源的本质区别。在发光的同时还放出热的光源，叫热光源。热光源发出的光叫热光。只发光、不放热的光源，叫冷光源。这种光源发出的光叫冷光。很多人工光源（如白炽灯）发出的都是热光。而生物发出的都是冷光。

冷光源相比热光源有许多优点，主要是它的发光效率高。我们现在用的白炽灯，是靠灯丝发热而发光的，灯丝一般要烧到 3000 摄氏度的高温。在这个过程中，有 90%的电能变成热能浪费掉，只有 10%的电能变成了光能，也就是说发光效率只有 10%。而生物发光由于不发热，所以把化学能全部都变成了光能，也就是说发光效率几乎是 100%。如果我们能够把世界上使用的烧灯丝的灯泡都换成和生物发光类似的冷光源，那将会节省多少电能！

科学家对萤火虫等动物发光的研究，已经取得了很多成果。先是从萤火虫发光器中分离、提取出了纯的萤光素，后来又分离、提取出了萤光素酶。取得这些成果可不容易呢！要知道，每只萤火虫发光器里面的萤光素和萤光素酶的数量都极少，要提取出一张邮票那么重的萤光素，就要用 3 万多只萤火虫。而要把这两种物质和其他物质分离开，还必须经过复杂的物理和化学过程。接着，科学家又用化学方法人工合成了萤光素。这就给人们制造类似于生物发光的冷光源，提供了可能。这种光源不仅发光效率高，而且可以用在不能使用电光源的场合，如在水下或在充满爆炸性气体的矿井之中。