萤火虫发光小提花

萤火虫发光小提花

2006年的晚上，我在四川山脚下的盘山公路上散步。我改变了方向，停了下来，拍了拍呼吸。500米的萤火虫黑暗宇宙进入我的视线。上千只穹宇萤雄虫栖息在岩石上垂下的藤蔓上,以每秒钟8个闪光脉冲且同频的速度发出炽热的求爱讯息。雌萤躲藏在藤蔓下方的草丛中,默默地注视着异性的热情表演,她同时发出缓慢害羞的闪光脉冲,0.6秒的发光和0.2秒的间隔脉冲频率完全不同于雄虫的闪光脉冲。萤火虫不像其他生物一样好斗,通过雄性激烈的搏斗来控制对雌性的交配权,它们之间竞争雌性的仪式温柔优雅且绅士无比——闪光。作为一种求偶的信号,闪光是一种加密的摩斯电码,只有接收者才能解密包含在里面的信息。这种光信号蕴含着许多特征,如发光器的形状、闪光的频率、光谱、强度及其时空分布的闪光模式,萤火虫两性交流信息就蕴藏在这些特征里。萤火虫是一类鞘翅昆虫,它的四个生活形态卵、幼虫、蛹、成虫都发光,但发光的频率大不相同。卵、幼虫和蛹都发出长而缓慢的光,而一类成虫可发出非常精确的闪光脉冲,以此来进行闪光求偶,准确应答的个体才能获得交配权利;而另一类成虫也发出长而缓慢的光,此类成虫并不主要靠发光进行求偶,而是利用一种我们人类闻不到气味——性信息素。通过我的研究发现,萤火虫的成虫幼虫都有独特的防卫机制。想象既然萤火虫在夜晚发出张扬的可见光,无论是觅食的幼虫还是求偶的成虫,它们就要承受一种风险——吸引捕食者。不过别担心,萤火虫不好惹,它有防御敌害的矛和盾。萤火虫大多1年1代或2年3代,成虫期只有2个星期左右,也就是说我们所看见飞舞的萤火虫寿命很短暂,但希望向下延续。成虫交配后产卵,卵期大约10至20天,但也有的萤火虫卵期长达半年之久,卵在孵化前的几天内开始发出淡淡的萤光。但是,与其说是卵发光,不如说是卵内的幼虫发光器发光。萤火虫还没出世前便先露出个性的张扬,它向世界宣告一个敏捷残酷的软体动物掠食者的即将到来,它是地球生态系统食物链不可缺失的一环,它的缺失将导致整个生态系统的脆弱。幼虫一出世就要大开杀戮,它到处搜寻蜗牛、蛞蝓及小型昆虫,虽然不太发达的一对侧单眼使它无法看得很清楚,但是超级发达的触角及下颚须上面密布的气味感受器,使得任何猎物的气味都休想逃出它的雷达探测,同时发出2.5～4秒的缓慢光脉冲来警告任何试图冒犯它的敌人。研究发现幼虫为何发出明亮的光而不惧怕掠食者,原因在于萤火虫的两个秘密武器——自身的难闻味道以及粘稠血液的有毒化合物。快看下面的场景,体会一下武器的致命性:一只笨头笨脑的掠食者对一只正在搜寻猎物的萤火虫幼虫非常感兴趣,并试图攻击它。萤火虫幼虫受到惊扰后,细长小巧的头部缩回前胸背板内,尾部的发光器发出明亮的长光脉冲。如果掠食者还不知趣地走开,试图撕咬并吞食萤火虫幼虫,萤火虫幼虫粘稠的血液会粘住掠食者的触角、口及眼睛,难闻的味道及血液中有毒的化合物会使掠食者呕吐并受伤。这种可怕的经历使捕食者将发光和难吃紧紧联系并烙印在基因中,传递给后代。背板内,尾部的发光器发出明亮光脉冲。如果掠食者还不知趣试图撕咬并吞食萤火虫幼虫对于水栖萤火虫而言,防卫更为复杂有效。作者最新的研究发现,这些水栖的萤火虫幼虫面临着更大的捕食压力,掠食者不光来自水中,而且来自上岸化蛹时的陆生掠食者。大自然是公平的,自然选择及进化赋予它们强大的防卫武器——可以翻缩的防卫腺体。这些“牛角”状的腺体平常隐藏在体内,光从外表根本无法看到,只是这些武器的发射口在身体两侧隐隐可见。当掠食者试图攻击的时候,幼虫发光警告,如果警告无效则剑出鞘。这些透明的腺体平常时候处于真空状态,漂浮在幼虫体内的血液中,当幼虫一级戒备时,幼虫身体缩小,血液压力增大,腺体的发射口微微张开,腺体内合成的挥发性“松香味”的萜烯类化合物倾泻而出将掠食者赶走。如果掠食者仍然不识趣继续骚扰,血液压力将幼虫身体两侧对称的10对白色腺体从“眼睑”状的开口一一翻出,犹如一具具导弹发射器,浓烈的难闻气味会将掠食者轻松赶走。更奇特的在这些牛角状的腺体表面密布着非常美丽的花朵状的球形结构,这些美丽的球形结构十分危险,难闻的挥发性有毒化合物就是它们释放的。借助电子扫描显微镜,在7000倍下,我们感叹大自然的神奇造化。这些球形结构的四周长有犹如花瓣状的对称结构,两瓣,三瓣,四瓣,五瓣,六瓣,化为神奇。目前还不清楚这些球状结构为什么会有这么多的花瓣结构分化,但皆与防卫化合物的合成及释放有关系。超薄切片发现每个球状结构连接一个巨大的分泌细胞,细胞内具有发达的线粒体和密集的管状内质网。推测正是这些细胞从血液中获取一些前体化合物并在腺体及球状结构内加工,并通过球状结构释放出去。目前发现一些陆生萤火虫幼虫也具有类似的防卫腺体结构,但皆不如水栖萤火虫幼虫运用自如。为何大多数陆生萤火虫不具有类似的结构,而几乎所有的水栖萤火虫均具有如此有效复杂的防卫腺体结构?谁也无法给出确切答案,只能推测水栖萤火虫较陆生萤火虫的生存环境更恶劣,在水中生存的萤火虫幼虫皮肤柔软更能有效地翻缩腺体来进行防卫。相对幼虫而言,空中飞舞的成虫看起来不具有攻击性,非常温顺,但是大多数人并不知道,它们也不好惹。既然幼虫和成虫身上流淌着同样的血,那么成虫也就具有毒性,而且很多萤火虫成虫具有独特的反射性流血行为,这是它们对抗掠食者的有效武器。当我们捕捉窗萤、锯角萤及短角窗萤的雄成虫时候,触及翅膀及前胸背板的时候,一滴血液会迅速从接触部位分泌出,粘乎乎的,味道难闻极了。奇特的是,只有接触的地方才分泌血液。在850～1500倍的扫描电子显微镜下观察,发现在前胸背板和翅膀边缘密布一些圆形的小坑结构,这些小坑整齐排列,犹如一排虚线将萤火虫缠绕保护。当萤火虫成虫受到惊扰时,血压将小坑底部的膜冲破,数个小坑内汇聚成一滴晶莹透亮的白色毒液。当小型掠食者如蚂蚁接触到白色的粘稠血液后,会不停地用前足清理粘在触角及嘴巴的萤火虫血液,根本无暇去攻击萤火虫。研究发现北美的一类萤火虫血液中含有类似蟾蜍毒素的有毒化合物,推测其他萤火虫体内也利用类似的有毒物质进行防卫。这种有毒的血液和反射性流血行为便构成了萤火虫对付掠食者的有效武器,虽然不能见血封喉,但对付一般的掠食者绰绰有余。但是碰上结网蜘蛛这样的强硬对手,萤火虫无计可施,蜘蛛似乎对萤火虫有毒的血液免疫,而且利用第一个触网的雄萤发出的光来吸引更多的雄萤。雄萤以为同伴找到了一个美人,蜂拥前去抢夺竞争雌萤,结果纷纷落网,成为幕后杀手的美餐。道高一尺,魔高一丈,此话不假。自然进化使得萤火虫得以延续到现在,并在地球生态系统基层占有重要一席,它的独特有效的御敌之盾矛使得它能躲过掠食者的攻击,招惹萤火虫的掠食者大多悻悻而走。然而或许自然没让猴子灭绝是个错误,这些猴子