奇妙的昆虫与仿生学 - 图文

福建农林大学公选课《奇妙的昆虫与仿生学》实验性论文

论文题目：萤火虫与人工冷光

学 院： _机电工程学院

年级专业： 2009级机械设计制造及其自动化 学 号： _091224100 _ 姓 名： 李文瑞 联系电话： 13459103634

2010年11月30日

摘要：随着冷光在医学，军事，生物，航空航天等众多领域的应用，冷光的应用前景越来越广阔。因此人们对萤火虫的研究也越来越深入。本文主要介绍了萤火虫的形态，冷光是怎么产生的以及冷光的应用和前景。

关键词：萤火虫，冷光，能量

引言：自从人类发明了电灯，生活变得方便、丰富多了。但电灯只能将电能的很少一部分转变成可见光，其余大部分都以热能的形式浪费掉了，而且电灯的热射线有害于人眼。那么，有没有只发光不发热的光源呢 ? 人类又把目光投向了大自然。

在自然界中，有许多生物都能发光，如细菌、真菌、蠕虫、软体动物、甲壳动物、昆虫和鱼类等，而且这些动物发出的光都不产生热，所以又被称为 “冷光”。

在众多的发光动物中，萤火虫是其中的一类。萤火虫约有 1 500种,它们发出的冷光的颜色有黄绿色、橙色，光的亮度也各不相同。萤火虫发出冷光不仅具有很高的发光效率，而且发出的冷光一般都很柔和，很适合人类的眼睛，光的强度也比较高。因此，生物光是一种人类理想的光。科学家研究发现，萤火虫的发光器位于腹部。这个发光器由发光层、透明层和反射层三部分组成。发光层拥有几千个发光细胞，它们都含有荧光素和荧光酶两种物质。在荧光酶的作用下，荧光素在细胞内水分的参与下，与氧化合便发出荧光。萤火虫的发光，实质上是把化学能转变成光能的过程。

萤火虫所发出的光是化学光，它通过一定反应将化学能几乎百分之百地转变成了光能。人们由此得到启发，模拟萤火虫发光原理制造了由电能转变为光能的荧光灯，进而开拓了冷光在科学上的应用领域。

1．

生活习性

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，雌虫比雄虫羽化要晚一周的时间,然后它会闪着萤光,寻找配偶。

当雄虫发现闪光后会马上飞来交配。交尾后的雌虫通常把卵产在紧靠水面而又蔽荫的灌木,杂草或岩石上。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。或许是为了有效的保存后代。刚产下的卵壳柔软,需经过一周左右的时间才能变硬。大约二周以后,从卵壳外可以看到幼虫发育的情形,三周后卵开始孵化。孵化幼虫一般都在午夜进行,它会用上颚将卵咬破,而后破卵而出,孵化过程为半小时左右。

刚孵化的幼虫马上钻浸水底。在水底,他们白天潜入石下或泥沙中,夜间才出来觅食。摄食时会分泌唾液把螺类,蜗牛或其它猎物麻痹,再分泌消化液把猎物肉

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质溶化,吸食肉汁维生。成虫通常只吃露水,但也有些种类的萤火虫会吃花粉,花蜜;少数种类则会捕食其它的小虫;他们在野外寿命一般为3-7天,但也有长达10-20天者。

幼虫待化为蛹时即从水底爬上岸,它通常会选择在雨天进行。当选择合适地方后,用泥沙做成茧室,在其中化为蛹。蛹期10-15天。成虫羽化后先不动,在茧室内停留2-3天。

这期间,体色增加,身体变硬,最后出茧室。成虫交配产卵后即完成使命,结束其一生。

对萤火虫而言，光是雌雄间求偶的讯号。交尾时，雌雄会同时发光。雄的萤火虫羽化之后，一边在空中飞舞，一边发光吸引雌虫的注意，同时仔细找寻雌虫发出的萤光。雌虫通常不太飞行，有些种类的萤火虫雌虫甚至没有飞行的能力，只是停在山壁上或躲在草丛中，发出萤光吸引雄虫。 当雄虫发现雌虫的时候，马上飞到雌虫的身边，并发出萤光试着争取雌虫的青睐。如果同时有几只雄虫一起来到一只雌虫身边，这时就要发光来比一比谁比较受雌虫的喜爱了。被选中的雄虫便能够追求到这只雌虫。 萤火虫交尾的时间可长达数十分钟或数小时。交尾之后，雄虫在一、两天内死亡，而雌虫则会找寻适合的石缝或土缝产卵，产卵之后不久，雌虫的生命也就结束了 许多种类的萤火虫都可以用发光器来分辨雌雄：雄虫有两节发光器；而雌虫通常只有一节发光器。此外，一般而言，雌虫的体型大都比雄虫为大，而不管哪一种萤火虫，雄虫的眼睛都较雌虫为大。

萤火虫的幼虫呈蠕虫状,身体侧扁或稍呈筒形;摄食时会分泌唾液把螺类,蜗牛或其它猎物麻痹,再分泌消化液把猎物肉质溶化,吸食肉汁为生。成虫通常只吃露水,也有些种类会吃花粉,花蜜;少数种类会捕食其它小虫;在野外寿命一般为3-7天,但也有长达10-20天者。多数种类由卵至成虫,各期都会发光。 由于它们是夜行性昆虫,因此只在夜间发光;摄食活萤火虫为什么会发光 大多数的萤火虫都会发光;这些萤火虫的体内含有磷成分的发光质;发光质在发光酵素的催化下会进行一连串的生化反应,而光是生化反应后的产物。

在白天时,它们大多静静地憩息在隐蔽的地方,很少活动,也不发光;但是如果受到骚扰,仍会发光。光是雌雄间求偶的讯号;交尾时,雌雄都会同时发光;交尾时间可长达数十分钟或数小时。交尾之后雄虫在1,2天内死亡,而雌虫则在产完卵后香消玉殒。 陆栖萤火虫

1.1 幼虫特征

陆栖萤火虫幼虫身体侧扁或略呈筒形,体节分节明显;头部可完全缩入前胸背板下方;腹部第九节的两侧各有一个发光器,尾节有一丛带黏膜的丝状物可用来吸附在稳定的物体上以固定幼虫本身。活动时会以尾节先向前移动,固定后,再以脚爬向前,所以身体时而弯曲,时而伸直。如受干扰会把头缩进前胸背板下,甚至呈假死状态。

萤火虫的幼虫与部份种类的雌虫形状相似;但陆栖萤火虫幼虫的触角只有三节,而雌虫触角节数在10节以上;幼虫只有简单的复眼,并具有尾节的固定器,所以可藉这些特征来区分幼虫与部分无翅型或短翅型种类的雌虫。

1.2 幼虫食物

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陆栖幼虫的猎物有:蜗牛,蛞蝓,蚯蚓及弹尾目昆虫等。幼虫寻获猎物后,首先透过中空之镰刀状的大颚,将麻醉物质注入猎物体内,待猎物被麻醉后,注入消化液,使猎物的组织形成肉糜状,再吸入口中;幼虫平均一至二日的时间才会离开猎物。此时,若猎物为蜗牛,则只剩下一个空壳;若为蛞蝓或蚯蚓,则只剩下残骸。

萤火虫是一种完全变态的昆虫，也就是说在萤火虫的一生当中，会经历卵、幼虫、蛹及成虫四个时期。 雌雄萤火虫成虫交配之后，雌虫会在草地、水边的苔藓植物或潮湿的地面产卵。卵大约经过两周孵化，幼虫的身体扁扁的平常会以螺贝类、蛞蝓、蚯蚓等为食，持续成长、蜕皮，最后在土中化蛹。幼虫通常经历5~7次的蜕皮才会化蛹，最后蜕变为翩然飞舞的成虫。

萤火虫的卵

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萤火虫的幼虫

萤火虫的蛹

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