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萤火虫与日光灯

每到夏天傍晚的时候,我们经常会在山涧或草丛里看见一盏盏闪亮的小灯笼,远远看起来就像小星星一样,又好像是小朋友提着灯笼在夜游。如果我们走上前,仔细观察,就会发现这不过是一只只小小的萤火虫,由于它们的腹部末端能发出点点荧光,人们给它起了个形象的名字——萤火虫。

一只小小的昆虫竟然会发光,这到底是怎么回事呢?今天我们就揭开萤火虫发光的秘密。

萤火虫在昆虫大家族中属于鞘翅目,萤科。世界已知它们的远房或近亲约有2100种,我国已记载76种。一般萤火虫体长不足1厘米,最大的长达1.7厘米以上。萤火虫是一种神奇而又美丽的昆虫。修长略扁的身体上带有蓝绿色光泽,前胸背板较平阔,常盖住头部,头上一对带有小齿的触角分为11个小节。三对纤细、善于爬行的足。雄萤火虫翅鞘发达,后翅像把扇面,平时折叠在前翅下,只有飞行时才伸展开;雌萤火虫翅短或无翅。有的类群有群居性,需要说明的是,并非萤科的所有种类都能发光。萤火虫的一生,经过卵、幼虫、蛹、成虫四个完全不同的虫态,属完全变态类昆虫。

萤火虫喜欢生活在潮湿、多水、杂草丛生的地方,特别是溪水、河流两岸,我国曾有一句古语叫“腐草为萤”,反映的就是这种习性。萤火虫的成虫不进食,只吸一点露水。雌虫比雄虫羽化要晚1周多,然后它们闪着萤光,寻找配偶。当雄虫发现闪光后即飞来与之交尾。交尾后的雌虫通常把卵产在紧靠水面而又荫蔽的灌木、杂草或岩石上。一只雌虫一生可产上千粒卵,但奇怪的是它把这些卵分别产在5~6个不同的地方,这也许是为了更有效地保护后代吧。

如果你有幸在一个凉爽的夜晚捉住了一只萤火虫,仔细观察,就会知道萤火虫为什么会发光。萤火虫的发光器官,大约在腹部。我们就这样用肉眼观察,可以看到萤火虫腹部有一层银灰色的透明薄膜,假如把这层薄膜拿下来用放大镜认真观察,就可以看到有数不清的发光细胞,再下面就是反光层,在发光细胞周围密布着小气管和密密麻麻的纤细神经分支。发光细胞里面的主要物质是荧光素和荧光酶。

当一只萤火虫在夜间活动时,其呼吸加速之后,身体会吸入大量氧气,氧气通过小气管进入发光细胞,荧光素在细胞内与起着催化剂作用的荧光酶相互作用,荧光素就会活化,产生生物氧化反应,从而让萤火虫的腹下发出一闪一闪的光来。随着萤火虫不一样的呼吸节奏,便形成了忽明忽暗的“闪光信号”。

不过,让人们觉得好奇的是,萤火虫体内的荧光素难道是源源不断的吗?在夏天一个个漫长的夜晚,萤火虫总能不断发光,其能量又是从何而来呢?

经科学家们研究,原来萤火虫发光的能量就是三磷酸腺苷,这是所有生物体内供应能源的物质。一旦萤火虫体内有了这种能源,不仅可以不停地发光,而且能保持较强的亮度。当然,萤火虫发光还需要脑神经系统的调节支配。如果做个试验,将萤火虫的头部切除,那么发光的机制也会慢慢失去效果。

萤火虫发出的光,称为冷光,那是因为其光源来自体内的化学物质,所以发出的光虽然亮但没有热量。而且,萤火虫的发光效率十分高,几乎可以将化学物质全部转化为可见光,这为现代电光源效率的几倍到几十倍。

生活中,一般东西发光的同时也会发热,比如点着了的蜡烛,灯开久了之后会发烫,但萤火虫的光不带辐射热,物理学家们认为这是十分理想的灯光。人们不希望灯光发热,如果能像萤火虫一样制造出不发热的光来,那将是非常理想的。三十多年前,人们模拟了萤火虫发光的原理创造出日光灯,基本上达到了这种要求。 81sM6hQNd2YHI6mzEKotbG6uthdxPfQjscEULz2zJrEFX2SpPKwS3uQpTGpYhQUz

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