在城市里,我们越来越难看到诗人笔下的“小扇飞萤”现象。随着城市的不断发展,萤火虫真的离我们越来越远了吗?中国科学院植物生理生态研究所研究员级高级工程师、中国科学院上海昆虫博物馆馆长尹海生将与我们分享:“萤火虫的光芒真的离我们越来越远了吗?”》
尹海生的演讲视频:
以下是尹海生的发言记录:
我叫尹海生,来自中国科学院植物生理生态研究所上海昆虫博物馆。
说起萤火虫,孩子们很开心,也很关心。事实上,除了我们之外,这个地球上还有很多昆虫,而且数量非常非常多——我们说昆虫是整个自然界中“最多的三种生物”。
哪三个最好?
种类最多,数量最多,分布最广。
大多数物种。我们可以用数字来表示,动物大约有140万种,其中昆虫大约有100万种,占整个动物种类的60%以上。但事实上,地球上有近1000万个未被发现的物种,所以人类只知道1/10的昆虫。
数量最多。一个蚁巢或白蚁巢正常情况下有上万个个体;更大,甚至几十万个人。我们可能听过一个成语叫“千里之堤毁于蚁巢”,意思是数量众多。
分布最广的。昆虫可以分布在很多地方,比如山顶,或者水上,或者土壤里,或者树上……昆虫存在于各种各样的地方。
因此,昆虫是“三最生物”。
主讲人尹海生:“萤火虫的光芒真的离我们越来越远了吗?”》
每次去学校讲课或者和孩子聊天,我都会问他们:你能看到什么昆虫?首先,别人告诉我的无非是苍蝇、蚊子、蟑螂,他们的表情都很厌恶。当然后期还会说蝴蝶、蜜蜂、蜻蜓。说明对于一个孩子来说,他最关心的可能是身边的这些昆虫。
每年我们都会组织很多户外活动,比如去各种公园探索昆虫种类,举办小法布尔昆虫夏令营,今年7月组织了两次。孩子们很开心。当他看到一个他看不见的物种,比如独角仙子或者蜻蜓,他会发自内心的激动。所以每次看到这样的场景,我都会觉得这个活动很好;孩子们在野外看到城市里看不到的各种东西,是一种收获。
今天我们要谈论萤火虫。我们先问两个问题-
这幅画是什么昆虫?蝉。
蝉可以被雄性或雌性叫吗?男性。
包括蝉在内的一些昆虫有许多交流方式。众所周知,人们的交流依赖于语言。当老师说上面,你听下面,就是一种通过语言的交流。昆虫的主要交流方式是通过雄性和雌性之间的信息素。信息素释放后,昆虫通过触角感受,触角非常敏感,甚至比狗的鼻子还要敏感。
除了性激素,许多昆虫还通过声音进行交流。这个季节,我们听到了蝉鸣,过一会儿,就会有蟋蟀。
昆虫之间还有另一种交流方式。比如萤火虫通过光交流:这个个体是我的同类吗?离我有多远?在哪个位置?……
其实我小的时候经常看到萤火虫;但是在现代城市,萤火虫离我们越来越远。因为萤火虫这样的昆虫需要和我们保持距离——随着城市的发展,灯光越来越多,雄性和雌性之间的交流很容易受到阻碍。所以,它需要去更黑暗的地方,它会离我们越来越远。
诗人笔下“用小扇子打萤火虫”的场景,我们见得越来越少了。但好消息是,上海周边的青浦、奉贤等地仍在部分零星区域维持着萤火虫的生活区。
萤火虫有黄色和黑色。这是一张萤火虫生活在黄色中的照片。我们看的时候觉得很大,其实很小,大概不到1厘米。较小,只有4~5毫米;大的只有7~8毫米。
这是我翻过来后用闪光灯拍的照片。你可以清楚地看到,它的尾部有两个白点,这是它发光的部分,即照明器。照明器中有发光单元和白色薄膜。白天,白色薄膜反射光线,所以它看起来像一个白色的补丁;但在夜间,发光体中的荧光素在荧光素酶的催化下与氧气发生反应,产生氧化荧光素发光。反应产生的能量几乎全部以光的形式释放出来,这一点非常重要,因为它可以保证萤火虫自身不会被热能燃烧,这就叫冷光源。
我们人类有一个强大的大脑,但我们仍然需要向动物和植物学习,并获得更多的参考。人类借鉴萤火虫发光原理,制作了冷光源装置,广泛应用于隧道作业或军工行业。
侧面黑色背景的图片是夜间拍摄的两条萤火虫带形成的荧光。
由于人们对萤火虫的兴趣和喜爱,近年来全国各地涌现了许多萤火虫展览和活动,尤其是在情人节和中国情人节期间。
事实上,我们不赞成举办这个大型萤火虫展览。
为什么呢?
我们知道,萤火虫是一种环境指示物种,对生存环境的要求很高,这就导致萤火虫的人工繁殖难度大,不仅成本高,而且数量有限。因此,为了达到大型萤火虫展览的视觉效果,主办方只能在野外捕捉萤火虫,送到展览城市。但是,在运输的过程中,会有大量的萤火虫死亡。我们的统计结果表明,3~4天的旅程将导致60%~70%的死亡率。此外,展览期间还有个别死亡,需要不断补充。
我从网上下载了这两张图片。可以看出,展览结束后,萤火虫无处不在。因此,我们应该抵制这种活动。
前段时间上海有一场萤火虫展,但幸运的是,在萤火虫爱好者的关注和舆论的监督下,活动最终取消了。这反映了人类对自然保护的承诺和对生命的尊重。
除了主动发光的萤火虫,自然界中还有很多可以用各种光发光的昆虫。比如图中的蓝色蝴蝶,其实就是我们平时所说的海伦娜蝴蝶,也叫光之女神蝴蝶。在不同的角度下,它反射的光是不同的。
但是这种光是怎么产生的呢?我们需要继续学习。
刚才我们讲了国外的海伦娜蝴蝶,但这张图展示的是中国一级保护动物——金斑蝶,它和大熊猫有着同样的科学价值。而因为这只蝴蝶,很多人被判入狱。
上世纪90年代,有很多梁祝,有些人有幸在野外采到了这只蝴蝶。这种蝴蝶不太好摘,只分布在海南和广西,遇见它的时机正好。收集后,他们偷偷送到中国海关,但在美国海关被扣押并返还。我国调查此事时,很多人被判刑入狱。
因此,昆虫爱好者一定要注意不要踩红线。
闪蝶属于昆虫纲鳞翅目,它的翅膀可以通过色素色和结构色来反射颜色,我想重点讲一下结构色。
在这张照片中,蝴蝶翅膀有蓝色的金属光泽。仔细看,上面有很多小斑点,是翅膀上的鳞片。
放大鳞片可以看到一些特殊的结构,比如鱼鳞,这就是蝴蝶和飞蛾属于鳞翅目的原因。
如果放大到200倍,会看到刻度排列紧密;放大到1000倍,你会发现每个尺度上都有沟壑和山脊。因为这种结构,当光线投射到翅膀上时,会发生反射、折射、干涉、衍射、散射等物理现象,反射到人眼睛里的光线会是蓝色的。
这是尺度再次放大后的情况。你可以清楚地看到,有些是沟,有些是坑,有些是洞,所以反射光是不同的。
如果再放大,可以看到超微结构。其实是有横、横、竖、竖脊的脊,形成了这种现象。
由于脊排列得如此紧密,蓝光不断被反射,同时产生相互烘烤的效果,最后蓝光不断增强,所以翅膀上的颜色变得非常鲜艳美丽。
除了蝴蝶和萤火虫之外,很多光能都是从昆虫身上反射出来的。这张照片展示了甲虫,它们也很漂亮。仔细看,你可以看到它们的颜色不同:有些是绿色的,有些是蓝色的,有些是红色的。
其中一些昆虫被我们归类为无害的害虫——人们通常认为有些昆虫是有益的,有些昆虫是有害的。事实上,我们一直向学生强调,自然界中没有益虫和害虫,因为所有的昆虫都对整个自然生态系统做出了积极的贡献。只是因为和我们的关系,它对我们有用,而我们说它是有益的虫子;它吸我们的血,传播疾病。我们说它是一种害虫——因此,害虫和益虫实际上是我们人类给它们的划分。
我们再来看看圣甲虫,大家可能都很熟悉:我们有时会抓到它们,用西瓜皮喂它们。下图中有三个不同颜色的圣甲虫,其实是各种光线反射到人的眼睛里形成的感觉。
圣甲虫对人类既有益又有害。它的幼虫钻入土壤,以农作物或其他植物的根部为食而生存,因此在农业上常被列为害虫;但是从颜色来看,我们认为圣甲虫非常漂亮。
不同的国家对昆虫有不同的理解。例如,推粪球的屎壳郎,被埃及人认为是伟大的。因为太阳从东到西不停地上升和下降,就像一个滚动的球,古埃及人认为天空中一定有一只大屎壳郎在推着太阳转,所以他们称之为圣甲虫。
这是一种甲虫,类似于圣甲虫,它通过翅膀和身体上的许多不同结构来反射美丽的颜色。
自然和艺术有时可以融合在一起。许多艺术家从昆虫翅膀中获得灵感,设计出许多美丽的手工艺品。图中的胸针借鉴了甲虫的翅膀和身体。在阳光的照射下,它不仅能发出强烈而美丽的光,而且只要翅膀不坏,光线永远不会变暗。还有耳环和项链,女士们戴在耳朵和身上,增添了魅力。
总之,昆虫对大自然做出了巨大的贡献。昆虫是地球上最繁盛的生物群体,但人类对它们的了解还很少,这就需要我们不断地和大家一起探索和研究。
除了研究,我们还做一些科普。因为我一直认为,我希望不断向孩子们介绍各种科学知识,让科学的种子在他们身上播种、发芽、开花、结果。
欢迎来到上海昆虫博物馆和上海自然历史博物馆。谢谢你。
主讲人尹海生:“萤火虫的光芒真的离我们越来越远了吗?”》