浪漫的光電效率高手 螢火蟲 | 環境資訊中心

浪漫的光電效率高手 螢火蟲

2008年09月02日
作者:黃文伯(國立台灣大學昆蟲系博士後研究)

甲蟲經常在人類莫名的貪婪下犧牲,將甲蟲養在家裡,滿足了對別人展示的虛榮,阻礙了牠們挑選伴侶的機會,卻不知道牠們應該在野外自然繁衍,才能生生不息。甲蟲死後製成標本擺在家裡,是炫燿自己的無知與自私,猶如屠夫將屍體高掛在心靈之上,將生命化為死亡。

山窗螢;圖片來源:黃文伯

若說當今人類對哪一類甲蟲還抱著比較珍惜的態度,我想應該是螢火蟲。二三十年前台北市中心的夜裡,還能見到螢火蟲在校園的黑暗中畫上一段段光絲,現在在不夜的城裡,牠們已經消失於找不到夥伴。光害,讓螢火蟲不斷往山區退守,記憶裡的浪漫,是我們將它抹去,把自己關進灌滿塵灰的水泥牆。而今,才又在生態旅遊中,開始尋回與牠們共舞的時光。

全世界有超過2000種的螢火蟲,在台灣則有10個屬55種左右,辨識螢火蟲是一件非常容易的事,只要在夜裡看牠是不是會發光,不論雄蟲、雌蟲、幼蟲,在腹部的第五節與第六節的腹板皆具有發光器,甚至連卵在無光的條件下,亦有如縮小的夜明珠一樣,淡淡地晶瑩。但要由甲蟲分類上來鑑定,牠們需要於夜間辨識光源,特大突出,幾成球狀的複眼,是最明顯的特徵。

螢火蟲腹板上有發光器。圖片來源:Wiki

許多種類的雌蟲不會飛行,翅鞘與後翅萎縮或完全退化,體態像幼蟲一樣分節,由背部看不出胸腹差異,例如扁螢屬(Lampyrigera)、窗螢屬(Pyrocoelia)、短角窗螢屬(Diaphanes)等等,牠們的雄蟲亦具有一個相當特別的特徵,即前胸背板向前擴展,呈半圓形狀,前胸背板在頭部上方的部位呈透明狀態,可使潛藏在背板下的複眼,透過背板看見光線。

此次所介紹的物種是山窗螢(Pyrocoelia praetexta),雄蟲前胸背板為黃至橙紅色半圓形,在前方有兩個腎形的透明窗,供複眼透視之用,翅鞘為黑色,與台灣窗螢(Pyrocoelia analis)雄蟲的區分在於翅鞘滾邊顏色的寬度,山窗螢有極為細長的黃色滾邊,而台灣窗螢在翅鞘肩部後方的摺痕處就已經是黃色,所以外緣的滾邊顯得相當寬;雌蟲亦可由退化的翅鞘做區分,山窗螢雌蟲的翅鞘比較細長,不若台灣窗螢雌蟲的翅鞘那般寬厚。

山窗螢的幼蟲;圖片來源:我們的島

在世界上亦有雌雄皆為幼蟲外貌的種類,像是在歐洲的Phosphaenus hemipterus。要區分幼蟲與擬態幼蟲的成蟲很簡單,成蟲的觸角有11節,大大的複眼,跗節前有雙爪,而幼蟲觸角僅有3節,單眼或叢生單眼,足爪僅有一隻。其他的種類雌雄外觀皆相似,除了櫛角螢(Vesta)雌雄皆具窗形背板蓋住頭部外,大部分物種的前胸背板並不擴展,頭部與雙球狀複眼很清楚地顯露出來。

螢火蟲為何會發光?牠們的發光機制,是由其細胞中的發光酵素,在鎂元素的參與下,以跟人體能量來源一樣的ATP提供能量下,將發光素氧化的結果,再經由反射細胞反射,透過透明的表皮細胞,便是我們所見黃綠色的光。螢火蟲的光屬於冷光,這在於牠們發光器官的效率相當高,僅僅低於10%的能量轉成熱能,所以不會燙人,不像我們所使用的鎢絲燈泡,有90%以上的能量並不轉成可見光,而是變成紅外線,成為熱能散失。

螢火蟲成蟲的壽命並不長,短的僅有三四天,長些也不過兩三星期,牠們在這短短的時間內尋偶、交配、產卵。幼蟲依生活的環境可以分為3型:陸棲、水棲與半水生。其中以陸棲型的種類最多;水棲型則只有熠螢屬(Luciola)的黃緣螢(L. ficta)、條背螢(L. substriata)與黃胸黑翅螢(L. hydrophila)3種的幼蟲;半水生的生活型態是於大部分時間在潮濕陸域活動,而於捕捉獵物時,才潛入水中,例如鹿野氏黑脈螢(或稱為鹿野氏紅翅螢)(Pristolycus kanoi)。

幼蟲捕食對象是以軟體動物為主,其細長的頭部能伸縮自如,探進蝸牛或是螺類的殼中,以吐出消化液於獵物殼中先一步分解獵物部分肌肉,形成肉糜,然後吸收享用的方式進食,因此幼蟲頭部與胸板的寬度成了獵捕的限制因子。也就是說,不同種螢火蟲幼蟲在外表型態不同,以及齡數大小不同的情況下,所獵取軟體動物的種類與大小,有一定的限制範圍,像是較大的幼蟲,就無法捕食較小的螺類。

不過,螢火蟲幼蟲除了獵捕活的軟體動物外,也會在屍體上取食,由死去的昆蟲、蚯蚓,到脊椎動物的屍體,都偶而能發現牠們的蹤影。幼蟲的體色是保護色,許多種類會隨環境改變顏色,大約可分7至8個齡期,不同種類的幼蟲期時間亦不相同,短者僅需3個月,長者亦可長達10個月之久。由於幼蟲必須獨自營生,所以演化出一些自我保護的措施,像是假死、將身體捲曲,以及頭部縮進前胸等等行為。

雖然人類已經發明了省電燈泡,提高光電效率,但是比起螢火蟲這般大自然能量的轉換方式,我們還是相差甚遠。維持生物多樣性的目的,有時也可以用另一個角度解讀,其目的在於,讓我們能在物種自然滅絕之前,好好透徹研究牠們的奧妙,因而從中借鏡。例如今日人類所需的光照,若能像螢火蟲一樣有效利用能量,那對於空氣污染、溫室效應、經濟問題等等,至少能改善人類很大一部分生活。生物光能的研究,科學家一直進行著,但如果像史恩康納萊的電影「燃燒的天堂」裡的劇情一樣,物種在研究出成果前便遭人類滅絕了,那只能說人類在自掘墳墓,無法以自然之道與自然共存。

國內對於螢火蟲保護的認知仍顯不足,依然有許多家長帶著小朋友捕捉螢火蟲裝進罐子裡,螢火蟲壽命短,帶回去沒多久就死了,人性的貪婪促使這樣無意義舉動的發生。雖然有研究生或是對保育體認較高的人士勸說,但反智的捕捉行為仍時有所聞,教育是百年方能樹人,國內除了應加緊棲地與物種的保護外,也期望在世代認知的交替中,仍能給後代一個夜裡流光點點的浪漫。

※ 本文與農委會林務局合作刊登