萤火虫生命为什么那么短(萤火虫的生命周期)
萤火虫生命为什么那么短(萤火虫的生命周期)萤火虫是鞘翅目萤科(Lampyridae)的昆虫。迄今为止,全世界已发现并描述的萤火虫大约有2000多种。其中,中国有50多种,美国和加拿大有150多种。汉语中萤火虫的“萤”表示微微弱的光。萤火虫在英语中叫“fireflies”,汉语意为火光飞虫,也叫“lightning bugs”意为闪亮的甲虫,意思都表达了萤火虫是会发光的昆虫。与汉语一样,日语叫“蛍(ほたる)”。 ——唐·许浑《早秋》图1. 萤火虫映照着秋天的夜空图2. 源氏萤火虫(Luciola cruciata)
遥夜泛清瑟,西风生翠萝。
残萤栖玉露,早雁拂金河。
高树晓还密,远山晴更多。
淮南一叶下,自觉洞庭波。
——唐·许浑《早秋》
图1. 萤火虫映照着秋天的夜空
图2. 源氏萤火虫(Luciola cruciata)
汉语中萤火虫的“萤”表示微微弱的光。萤火虫在英语中叫“fireflies”,汉语意为火光飞虫,也叫“lightning bugs”意为闪亮的甲虫,意思都表达了萤火虫是会发光的昆虫。与汉语一样,日语叫“蛍(ほたる)”。
萤火虫是鞘翅目萤科(Lampyridae)的昆虫。迄今为止,全世界已发现并描述的萤火虫大约有2000多种。其中,中国有50多种,美国和加拿大有150多种。
像鞘翅目中的其他所有甲虫一样,萤火虫是完全变态的昆虫,在其生命周期中要经历4个时期的生长发育和形态变化:即卵期、幼虫期、蛹期和成虫期。
一、卵期
卵期也叫胚胎期(embryonic stage)。萤火虫的卵期是生命周期开始的第一个时期。每年的仲夏时节,交配后的萤火虫雌虫会在土壤中或土壤表面附近产下100多个卵,萤火虫雌虫产卵时要么一个一个地产下,要么几个或十几个地成批产下。萤火虫喜欢生活在潮湿的土壤环境中,所以雌虫通常会选择把它们的卵产在有覆盖物的地方,如草丛中、石块或枯枝落叶层下,因为这些地方的土壤不太容易干燥。但有些种类的萤火虫会在植被冠层上面产卵,而不是直接将卵产于土壤中。萤火虫的卵一般在3-4周之后就开始孵化。
图3. 萤火虫发光的卵是不是很像微小的夜明珠?
有些萤火虫的卵也是会生物发光的(bioluminescent)——此时,大家一定想到了这些卵像些十分微小的夜明珠。如果你有幸在土壤中能发现它们,你可能会想这些隐约发光的卵是何等的神奇与美妙。
二、幼虫期
因为萤火虫是完全变态的昆虫,其幼虫期与成虫期的形态特征变化太大,所以我们把幼期的虫态叫幼虫,而不叫若虫。记住:所有不完全变态类昆虫的若虫都可以叫幼虫,但全变态类昆虫的幼虫不能叫若虫。
和许多甲虫的幼虫一样,萤火虫的幼虫看上去有点像蠕虫。身体背部扁平,并向两侧延伸,像从前向后叠放的板块。萤火虫幼虫也可以是生物发光的,所以英语中会把这些幼虫叫做“glowworms”,汉语大意为“发光的蠕虫”。
图4. 发光的萤火虫幼虫
如前所述,萤火虫喜欢潮湿的生活环境。萤火虫幼虫通常生活在潮湿的土壤中。到了晚上,他们就开始出动觅食,去捕猎蛞蝓、蜗牛、各种蠕虫和其他昆虫。当它捕获猎物时,幼虫会预先向猎物体内注入消化酶(digestive enzymes),使其动弹不得,并将其组织或细胞液化后食之。
图5. 一只萤火虫幼虫在捕食
萤火虫的幼虫大概在夏末从卵中孵化而出,之后生长至秋末并以末龄幼虫越冬。而到了翌年春季,这些越冬的幼虫才开始化蛹。有些种类的萤火虫,幼虫期可长达一年甚至更长,这些萤火虫的幼虫在化蛹前往往要经历两个冬天。随着幼虫的生长,幼虫要经历若干次蜕皮。每次蜕皮都是蜕去其外骨骼(exoskeleton),取代它的是比旧外骨骼更大的新的外骨骼。外骨骼也叫皮皮(cuticle),每次蜕皮蜕下的旧表皮叫蜕(exuvia)。在化蛹之前,有些种类的萤火虫幼虫的身体长度可长到19cm。
三、蛹期
越冬的萤火虫幼虫到翌年春天(通常是到晚春)开始化蛹。准备化蛹时,幼虫会在土壤中建造一个泥室并居住在里面。有些种类的幼虫在化蛹前夕会附着在树皮上,尾端朝上倒挂在树上。这类悬挂式化蛹的方式极像有些种类的鳞翅目幼虫(caterpillar)的化蛹方式。
图6. 萤火虫的蛹(上),蛹也会发光(下)
无论幼虫化蛹的位置和姿势如何,在化蛹后10天或几周的时间内,蛹体内都会发生显著的生理生化变化。蛹体内的组织被分解,一群转化细胞(transformative cells)逐渐形成,这个过程叫做组织分解(histolysis)。在组织分解过程中形成的转化细胞群叫做成组织细胞(histoblasts),触发蛹体内一系列复杂的生物化学变化过程,使之从幼体转化为成体,这一过程叫做变态过程(metamorphosis)。当这种变态过程完成时,成虫就可以从蛹壳中破壳而出开始羽化(emergence)。
四、成虫期
图7. 萤火虫成虫
当萤火虫成虫从蛹中羽化而而出,就开始进入其生命周期的最后一个时期——成虫期(adult or imaginal stage)。与所有其他昆虫一样,成虫期的萤火虫的最重要的生物学史命就是生殖(reproduction)。雌雄萤火虫成虫闪烁着暗光,到处寻找配偶。在人类看起来是很暗的暗光,可是对萤火虫来说,它们发出的生物光已完全可以使它们准确了解发光者的相关信息。它们利用特定种种类生物光的闪烁模式来定位同种异性的个体。两种或两种以上的萤火虫混飞在同一个地方,它们借助生物发光及其他相关线索,一个种类的雄性萤火虫绝对不会去找其他种类的雌性萤火虫配对。所以萤火虫的生物发光及其闪烁模式在其求偶过程中的同种识别(conspecific recognition)起着非常重要的作用。在通常情况下,雄性萤火虫在离地面作低空飞行,一边飞行一边用去腹部的发光器闪烁着求偶信号,而雌性则停歇在高处(如树上),也会用闪烁的光信号对雄性的求返要求作出反应。如此反复地交流,最后雄性萤火虫就会飞向雌性萤火虫的所在位置,这也算是它找到了归宿。接下来的故事故事应该是:从此它们就幸福地生活在一起。
图8. 萤火虫成虫
并不是所有的萤火虫成虫都取食。有些种类的萤火虫成虫生育完后下一后就随即死亡。但有些种类到成虫期仍需进食,它们通常会捕食其他昆虫。有些种类的雌性萤火虫有时会闪烁其他种类的光信号,让其他种的雄性萤火虫误以为是要他们前去配对,结果被引诱过去以后,这些雌性萤火虫便将它们吃掉。有些萤火虫可能以花粉或花蜜为食。然而,对萤火虫的食性人们还知之甚少,尚需有求知欲望的人们去认真探索研究,真实客观地描述。因为真实地研究很多自然现象的经济回报十分有限,所以在唯名利的物欲社会里,这些领域的研究一般都得不到资助,总会被人们藐视或忽略。
图9. 发光的萤火虫成虫
有些种类的萤火虫,雌成虫是不会飞的。这些种类的雌性萤火虫体型可能像萤幼虫一样,但有一双大大的复眼。还有些种类的萤火虫根本不会发光,成虫之间的交流可能主要依靠化学信号,即信息素(pheromone)的释放与接受。
图10. 萤火虫成虫(上、中、下)