萤火虫发光是为了

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东乐
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萤火虫发光是为了

很多人都知道火虫会发光。夏夜,走进花园或田野。当你看到萤火虫在灌木丛上空闪烁飞舞时,就像一个小灯笼,你可能会脱口而出地喊出“萤火虫”这个词。萤火虫发光是为了照明吗?没有,它的发光是一种吸引异性的信号。停在叶子上的雌萤火虫看到飞过的雄萤火虫发出的荧光后,立刻发出断断续续的闪光,雄萤火虫看到后会飞向它。

萤火虫发光是为了

除萤火虫外,大自然中还有很多会发光的生物。大约有1/3的动物含有发光生物,70多种细菌在海洋中会发光。“海火”奇观出现在热带和温带海面上,是由于无数发光细菌聚集在一起释放的光线造成的。夜光虫当然更是“海火”的生成者。有些深海水域,几乎95%深海鱼会发光。一种斧鱼,身体只有5厘米长,全身透明,有一系列发光器。它在光线难以渗透的深海中发光,照亮了一定的范围,使斧鱼能够在黑暗中识别同类,聚集或寻找对象。事实上,人本身也可以发光。当然,发出的光永远不会像神话小说中描述的那样头上有光环,而是肉眼看不到的超微光。

由于:(1)生物光的效率实在太高,人们对发光生物发出的生物光产生了浓厚的兴趣。古籍《古今秘苑》记载,在古代,中国渔民将100多只萤火虫放入一只膨胀的羊膀胱中,将其绑在渔网下面,可以吸引鱼群,从而增加捕鱼量。车胤的夜读照明问题可以通过将几十只萤火虫放入囊中释放的光量来解决。根据测定,发光细菌发出的光相当于1.9×10-14烛光。如此高效的光源不会被人们注意到;(2)爱迪生发明了电灯,而不是用火照明。灯光无烟,明亮而安全。但是,当你靠近亮灯泡的时候,你会感觉到热,越靠近越觉得热。这说明电只能通过加热灯泡的钨丝来发光,大部分能量都是以红外线的形式转化为热散发。另外,这种热线对人眼没有好处,生物光是目前已知唯一不产生热量的光源,所以也叫“冷光源”,发光效率可以达到100。%,所有的能量都用在发光上,没有在热或其它无用的辐射上消耗能量,这是其它光源无法做到的。

人研究生物光,尽管对生物发光的机制还不太了解,但是对现有的研究和了解,已经取得了一定的效益。通过对萤火虫的研究,我们知道大约有1500种萤火虫,它们发出不同的光。作为我独特的求偶信号,不同种类之间不会有误会。萤火虫的发光部位在腹部,表皮透明,像一扇小玻璃窗。虹膜状结构可以控制光量。小窗下有成千上万个发光细胞的发光层,其次是反光细胞,然后是色素层,可以防止光线进入体内。发光细胞是一种腺细胞,可以分泌一种液体,含有两种含磷的化合物:一种是耐高热、易氧化的物质,称为荧光素;另一种不耐高热的晶体蛋白称为荧光酶,在发光过程中起到催化作用。荧光素和氧化合物在荧光酶的参与下发出荧光,氧气从营养发光层的血管进入发光细胞。因为血管随其周围肌肉收缩而收缩,当血液中断供应时,氧气无法到达发光细胞,荧光也随之熄灭。英国学者波义耳在实验的基础上发现了生物发光需氧。波义耳将装有发光细菌瓶的空气抽出,细菌立即停止发光。重新注入空气,细菌立即再次发光。之后才知道是空气中的氧气所致。发光反应所需的能量来源于一种存在于所有生物体内的高能化合物,称为三磷酸腺苷,简称ATP。美国约翰·霍普金斯大学的研究人员将萤火虫的发光细胞层取下,制成粉末。当它被淋湿时,它会发出淡黄色的荧光。当荧光熄灭时,如果加入ATP溶液,荧光会立即再次出现。ATP可以激活粉末中的荧光素。所以,每一次荧火虫发光,荧光素与ATP相互作用,不断重新激活。

“电子传递”现象是生物发光和光合作用。有些人认为生物发光似乎是光合作用的反应。光合作用是绿色植物吸收环境中的二氧化碳和水分,利用太阳能在叶绿体中合成碳水化合物,同时释放氧气。光能从水分子中释放电子,并将电子添加到二氧化碳中,产生碳水化合物,这是一个还原过程。光合作用将光能转化为化学能,而生物发光则是电子从荧光素分子上脱下,氧化合,形成水,产生光。生物发光就是把化学能转化为光能。

人们研究生物只是为了利用它。这种冷光源是一种安全可靠的理想照明光源,具有效率高、效率高、不发热、不产生其他辐射、不燃烧、不产生磁场的特点。它是手术室、实验室、易燃物品仓库、矿山和水下作业的理想光源。人们也可以尝试模仿发光生物,将一种形式的能量转化为另一种形式的能量,制造冷光板,这样白天就可以吸收太阳光,晚上就可以释放光能,而不需要复杂的电路和电力。

先将纯荧光素从发光生物中分离出来,再将荧光酶分离出来。当前已经可以人工合成荧光素,这使得人类可以通过模仿生物发光来创造新的高效光源——冷光源。然而,人们对生物发光的理解仍然很肤浅。以研究较多的萤火虫为例。萤火虫发光是为了交配。然而,当萤火虫的卵刚刚产出时,它们的内部也发光,萤火虫和幼虫也会发光。为什么呢?它们是如何发光的?大家还不知道。所以,人类对生物发光的研究越清楚,就越有利于创造这一新光源。

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