螢火蟲為什麼會發光?

2007-06-17 7:22 pm
螢火蟲為什麼會發光?

回答 (7)

2007-06-17 7:25 pm
✔ 最佳答案
台灣大學昆蟲系楊平世教授的說法:
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,而台灣目前已知有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,發光的型式不同,因此在種類之間自然形成隔離。

在台灣目前有的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)。因為像台灣窗螢(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份能量都用來發光,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,所以有些人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(雌蟲也會發光,但只有發光器一節,雄蟲則有兩節發光器),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。由於台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。
1.螢火蟲為什麼會發光?
螢火蟲之所以會發光,是因為體內有一種腺體,此腺體含有『螢光素』,經由『螢光酵素』的氧化作用所產生;螢火蟲的光屬於『冷光』,不會灼人。

  螢火蟲的光屬於冷光,不會灼人.
2.螢火蟲為什麼要發光?

螢火蟲發光最主要的目的有兩種:

1.警戒:螢火蟲遇到危急的時候,閃螢光,警告敵人不可接近,達到驅離的效果。

2.求偶:成蟲期的雌蟲通常棲息在草葉間,不飛行;加上有些種類的雌蟲體龐大,翅鞘退化,無法飛行;因此,藉由有節奏的閃光訊息,達到同種間求偶和交配的任務。

螢火蟲發光的主要目的在警戒及求偶!
3.什麼時期的螢火蟲會發光?
1.一般人都認為只有成蟲會發光,其實螢火蟲的卵、幼蟲、蛹、成蟲都會發光。

螢火蟲的卵會發光(黃緣螢的卵) 螢火蟲的幼蟲也會發光(山窗螢的幼蟲) 動一動螢火蟲的蛹,發現牠們也會發光(山窗螢的蛹) 這隻是(黑翅螢成蟲),當然牠也會發光
2016-04-14 8:59 pm
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2007-06-17 11:49 pm
螢火蟲
保護現狀:安全

Lamprohiza splendidula♂♀
和Phosphaenus hemipterus
分類
域: 真核域 Eukarya
門: 節肢動物門 Arthropoda
綱: 昆蟲綱 Insecta
亞綱: 有翅亞綱 Pterygota
目: 鞘翅目 Coleoptera
科: 螢科 Lampyridae
Latreille, 1817年


脈翅螢屬 Curtos
雙櫛角螢屬 Cyphonocerus
弩螢屬 Drilaster
Ellychnia
Hotaria
螢屬 Lampyris
鋸角螢屬 Lucidina
熠螢屬 Luciola
Photinus
Photuris
黑脈螢屬 Pristolycus
Pyractomena
窗螢屬 Pyrocoelia
垂鬚螢屬 Stenocladius

螢科(Lampyridae)是鞘翅目(甲蟲)裡面的一個科,該科在全世界有2000多種。口語稱螢火蟲、火金姑(閩南語)等。

該科里很多種蟲能發光,但並不是全部都可以。通常,只要有發光器官的甲蟲,就會被稱為螢火蟲。所以,狹義的螢火蟲單指Lampyridae,而廣義的螢火蟲則包括光螢科 (Phengodidae)和其他科的一些種。

目錄 [隱藏]
1 行為
2 發光原理
2.1 發光反應
2.2 發光反應的控制
3 分佈
4 參考文獻
5 外部連結



[編輯] 行為

Photuris pennsylvanicus螢火蟲發光是為了交配。就是信號也是變化多端的,有些種類的螢火蟲,只有雌性蟲有發光器官,而有些種則雙方都有。有些種類的光是一閃一閃的,有些則是持續發光。這種信號是因種而異的,在長度和節律上都有所不同。北美的Photinus pyralis,雄性蟲也有發光器官,雌雄識別的關鍵是雄蟲在接收到雌蟲光信號後兩秒鐘應答。爾在另一些種類裡面,這些甲蟲會與周圍的間斷光信號同步,從外面看起來,整個樹叢或森林就在同步閃光了。

Photuris屬的雌性可以模仿Photinus屬雌性蟲的間斷光信號。這樣它們就可以吸引並捕食Photinus屬的雄性蟲。一些Photuris種類的螢甚至有一整套Photinus種螢的光信號編碼表,只要對號入座,它就可以誘捕到飛過的Photinus螢。

所有螢火蟲指在夜裡發光。在日間它們的光不足以強到能吸引同類的注意。

有很多種螢的雌性蟲是沒有飛行能力的。它們體型比雄性大,能產很多的卵。


[編輯] 發光原理
螢火蟲的發光是生物發光的一種。螢火蟲的發光原理是:螢火蟲有專門的發光細胞,在發光細胞中有兩類化學物質,一類被稱作熒光素(在螢火蟲中的稱為螢火蟲熒光素),另一類被稱為熒光素酶。熒光素能在熒光素酶的催化下消耗ATP ,並與氧氣發生反應,反應中產生激發態的氧化熒光素,當氧化熒光素從激發態回到基態時釋放出光子。反應中釋放的能量幾乎全部以光的形式釋放,只有極少部分以熱的形式釋放,反應效率為95%,甲蟲也因此而不會過熱灼傷。人類到目前為止還沒辦法製造出如此高效的光源。

在蟲的腹部下部有著和多白色斑塊。其實是它的甲殼中對光透明的部分。在內部有一塊白色的膜,可以反射光。所以在日間這個部位呈現白色。


[編輯] 發光反應
發光反應的反應式如下所示,熒光素(Luciferin),ATP(三磷酸腺苷)和氧氣,在熒光素酶和2價鎂離子的催化下產生右邊的氧化熒光素(oxyluciferin),焦磷酸,二氧化碳,併發出黃綠色的熒光)。



發光反應又分三個步驟:

熒光素(Luciferin)和ATP在熒光素酶和2價鎂離子(Mg2+)的催化作用下,產生熒光素-腺苷酸(adenylluciferin)。
熒光素-腺苷酸(adenylluciferin)和氧氣發生氧化反應,產生激發態的氧化熒光素(oxyluciferin),和一磷酸腺苷。
激發態的氧化熒光素(oxyluciferin)回到基態,併發出綠光。
發光反應的產物---氧化熒光素在ATP提供能量的情況下,又將還原成熒光素,使得發光過程得以周而複始。


雌大螢火蟲(Lampyris noctiluca)
[編輯] 發光反應的控制
關於螢火蟲是如何控制發光細胞的「開」與「關」的,有很多理論,但確切的控制機理還沒有搞清楚。氧氣控制理論基於通過控制發光細胞的氧氣供給來完成發光和不發光的切換。神經激活理論假設熒光蟲具有一個神經控制結構叫做微氣管末梢細胞,該結構在刺激下會在發光細胞中釋放出神經信使分子,這個分子啟動了化學反應的激活。

一種理論認為,螢火蟲分泌一種叫章魚胺(en:octopamine,也譯作章胺、真蛸胺)的神經遞質,從神經傳導到微氣管末梢細胞,激發一氧化氮合酶(縮寫NOS),使之產生一氧化氮和細胞色素c氧化酶(en:cytochrome c oxidase)。而這兩種物質抑制發光細胞的粒線體使用氧氣,從而使過氧化物酶體)能利用到氧氣,使得平時通過粒線體的氧化磷酸化累積的熒光素-腺苷酸 (或稱為腺嘌呤熒光素、腺苷醘螢光素,luciferinadenlyate,或adenylluciferin,是由熒光素和ATP在熒光素酶和二價鎂離子催化下生成的)氧化產生發光反應,發出光線。然後,光讓一氧化氮從 環氧化酶(en:cyclooxygenase,縮寫COX) 上釋出,於是停止發出光線。就這樣,一直重複著固有頻率和發光持續時間。


[編輯] 分佈
除了南極洲,人們都可以找到螢火蟲的蹤影。

以下是原產於奧地利的螢火蟲種

小螢火蟲(Lamprohiza splendidula)
大螢火蟲(Lampyris noctiluca)

[編輯] 參考文獻
威廉·麥可羅伊(McElroy, W.D.) 1951年 Properties of the reaction utilizing adenosine triphosphate for bioluminescence. 生物化學雜誌 191:547-557.

[編輯] 外部連結
Lumineszenz von Käfern
Glühwürmchen
昆蟲科目對照表
螢火蟲與一氧化氮(英文)
什麼使得螢火蟲發光(英文)
熒光素酶(英文)
生物發光(英文)
螢火蟲檔案(英文)
取自螢火蟲
保護現狀:安全

http://hk.knowledge.yahoo.com/question/?qid=7006121401650
2007-06-17 7:40 pm

圖片參考:http://web.cdps.tpc.edu.tw/firefly/aabout/fireflya7.gif




螢火蟲所以會發光,是因為體內有一種腺體,此腺體含有螢光素,經由螢光酵素的氧化作用所產生;螢火蟲的光屬於冷光,不會灼人,其發光的目的有二種:





●警戒:螢火蟲遇到危急,閃螢光,警告敵人不可接近,達到驅離的效果。


圖片參考:http://web.cdps.tpc.edu.tw/firefly/aabout/aabouta7-1.jpg


圖片參考:http://web.cdps.tpc.edu.tw/firefly/aabout/aabouta7-2.jpg




台灣窗螢的蛹

夜晚蛹發光達到警戒的目的






●求偶:成蟲期的雌蟲通常棲息在草葉間,不飛行;加上有些種類的雌蟲體積龐大,翅鞘退化,無法飛行;因此藉由有節奏的閃光訊號,達到同種間求偶和交配的任務。


圖片參考:http://web.cdps.tpc.edu.tw/firefly/aabout/aabouta7-3.jpg


圖片參考:http://web.cdps.tpc.edu.tw/firefly/aabout/aabouta7-4.jpg




夜晚大場雌光螢雌蟲尾部舉起

尾部發光求偶







圖片參考:http://web.cdps.tpc.edu.tw/firefly/aabout/aabouta2-1.jpg




數萬隻黑翅螢發光的奇景
2007-06-17 7:29 pm
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,而台灣目前已知有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,發光的型式不同,因此在種類之間自然形成隔離。

在台灣目前有的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)。因為像台灣窗螢(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份能量都用來發光,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,所以有些人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(雌蟲也會發光,但只有發光器一節,雄蟲則有兩節發光器),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。由於台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。


可以被測量到的最快事件是什麼?
美國國家標準與技術局時間與頻率部門的帝丹與歐布賴恩回答如下:  



答案跟你怎麼解釋「測量」這個用語有關。精確測量飛逝的事件,與記錄或推論其發生,都同樣有趣。所以我們建議將原來的問題重整為兩個新問題:「能以一定精確度測量到的最短時間間隔為何?」以及「可以記錄到或推論得出的最短事件為何?」

銫原子噴泉鐘是當今能以特定精確度測量時間的最佳利器。這些「時鐘」其實是頻率標準,而不是計時裝置,它們可以達到定義的標準銫原子頻率,精確度高達10-15。換種方式講,在連續運轉3000萬年之後,銫原子噴泉鐘的快慢誤差不會超過一秒鐘。不過這些頻率標準的「雜訊」不小,而且要達到這種驚人的精確度,得在一天的時間裡分別做幾千次頻率測量,然後加以平均。所以在測量為時很短的事件時,原子噴泉鐘通常並不實用。

可以直接產生、控制,並加以測量的瞬時事件中,有一類是瞬間發射的雷射光。這些脈衝的時間等級為飛秒(1飛秒=10-15秒),最近還達到阿秒(1阿秒=10-18秒)。飛秒脈衝的作用就像照相機的閃光燈,可以「凍結」住眼睛看不到的快速事件。飛秒級光脈衝的來源是鎖模雷射,是利用許多光波同時產生一個脈衝。不過,要精確測出脈衝為時多久,則又是另一個問題。光偵測器或電子元件都不夠快,所以科學家通常使用關聯技術,將時間測量轉換為距離測量。到目前為止,已經能產生並測量出短至幾百阿秒的脈衝。

現在讓我們來看一下第二個問題,關於我們可以測量或推論的最短事件。在最大型粒子加速器的極高能碰撞裡,曾間接推測出短至10-25秒的事件。例如,迄今所觀測到質量最重的基本粒子頂夸克,其平均生命期根據推論為0.4攸秒(1攸秒=10-24秒)。(張明哲 譯)


正常血壓值為什麼應小於120/80?為什麼不會隨身高改變?
美國國家衛生研究院國家心肺血壓研究所的資深科學顧問卡特勒回答如下:

以120/80做為「正常」血壓的門檻數值,其起源已不可考。(前面的數值是收縮壓,也就是心臟將血液打出去時的動脈壓;後面的數值是舒張壓,也就是心臟舒張、血液回充時的動脈壓)。這些數值可能是根據20世紀初,壽險體檢時所得到的數據。流行病學的研究證實,成年人的收縮壓等於或大於115、而舒張壓等於或大於75時,心臟病發作或中風的風險就會開始增加。風險會隨這些數值的增加而穩定增加,因此,傳統上使用的120/80數值,對醫師來說依舊是個合理的參考指標,而其主要目的是要你留意,防止日後血壓持續上升。

血壓的確是會隨身高而增加,以確保每天大部份時間都位在循環系統最高點的腦,可以取得足夠的血流與氧氣。但身高對血壓的影響很小,因此120/80的數值還是適用於高個子的人。
2007-06-17 7:28 pm
螢火蟲發光原理
發光原理是因為在其發光器的部位,有一種含磷的發光質與一種催化酵素。螢火蟲在發光器上會有一些氣孔,由氣孔引入空氣後,發光質就會透過酵素的催化與氧進行氧化作用。然後透過這樣的機制來發出光。

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。

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份能量都用來發光,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,所以有些人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
參考: me
2007-06-17 7:25 pm
Light production in fireflies is due to a chemical reaction that occurs in specialized light-emitting organs, usually on the lower abdomen. The enzyme luciferase acts on luciferin in this organ to stimulate light emission. This reaction is of scientific interest. Genes coding for these substances have been inserted into many different organisms (see “Applications” in Luciferase). Luciferase is also used in forensics, and the enzyme has medical uses.

The process of light production in fireflies is called bioluminescence. Its function in the adult beetles is primarily to locate other individuals of the same species for reproduction. Many species, especially in the genus Photinus (genus), are distinguished by the unique courtship flash patterns emitted by flying males in search of females. Photinus females generally do not fly, but give a flash response to males of their own species.

Tropical fireflies, particularly in Southeast Asia (Thailand and Malaysia) routinely synchronize their flashes among large groups, a startling example of spontaneous biological order. This phenomenon occurs through the night along river banks in the Malaysian jungles every day of the year. It is significantly more rare in the Western hemisphere. Current hypotheses about the causes range from diet, social interaction and altitude. In the United States, one of the most famous sightings of fireflies blinking in unison occurs near Elkmont, Tennessee in the Great Smoky Mountains during the second week of June[1]. Congaree National Park in South Carolina is host to the phenomenon [2].

Female Photuris fireflies are known for mimicking the mating flashes of other fireflies for the sole purpose of predation. Target males are attracted to what appears to be a suitable mate, and are then eaten. For this reason the Photuris female is sometimes referred to as "femme fatale".

Many fireflies do not produce light. Usually these species are diurnal, or day-flying, such as those in the genus Ellychnia. A few diurnal fireflies that primarily inhabit shadowy places, such as beneath tall plants or trees, are luminescent. One such genus is Lucidota. All fireflies glow as larvae. Bioluminescence serves a different function in lampyrid larvae than it does in adults. It appears to be a warning signal to predators, since many firefly larvae contain chemicals that are distasteful or toxic.


收錄日期: 2021-04-18 17:31:48
原文連結 [永久失效]:
https://hk.answers.yahoo.com/question/index?qid=20070617000051KK01133

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