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萤火虫,蝴蝶,金龟子……人类从昆虫身上能学到什么?

时间:2019-9-20 10:09:26  来源:果壳网

  在城市中我们已经越来越难以看到诗人笔下“轻罗小扇扑流萤”的现象,随着城市的不断发展萤火虫已经真的离我们越来越远?中国科学院植物生理生态研究所研究员级高级工程师,中科院上海昆虫博物馆馆长殷海生将和我们分享:《萤火虫的光芒,真的离我们越来越远了吗?》

  殷海生演讲视频:

  

  以下为殷海生演讲实录:

  我叫殷海生,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,小朋友们都非常开心,也非常关注。其实在这个地球上,除了我们人类之外,还有很多的昆虫,数量非常非常大——我们说,昆虫是整个自然界当中的“三最生物”。

  哪三最?

  种类最多,数量最大,分布最广

  种类最多。我们可以用数字来表明:现在已经发现的物种里,动物有140万种左右,其中昆虫有100万种左右,占到整个动物种类的60%以上。但是其实地球上还有将近1000万种(估计数值)没有被发现,所以人类对对昆虫的了解其实只有1/10。

  数量最大。一个蚂蚁巢或白蚁巢,正常情况下有几万个个体;大一点的,甚至几十万个个体。我们可能听过一句成语叫“千里之堤,毁于蚁穴”,就是在说数量大。

  分布最广。昆虫可以分布在很多的地方,比如高山之巅,或者水面上,或者土壤中,或者树木里……各种地方都有昆虫的存在。

  所以说,昆虫是“三最生物”。

  演讲嘉宾殷海生:《萤火虫的光芒,真的离我们越来越远了吗?》

  每次到学校讲座或者跟孩子们聊天,我问他们:你们能看到哪些昆虫?首先告诉我的无非就是苍蝇、蚊子、蟑螂,而且脸上都是一种非常厌恶的表情。当然了,到后期也会说蝴蝶、蜜蜂、蜻蜓。说明对孩子来说,他可能最关注的是他身边的这些昆虫

  我们每年组织很多野外的活动,比如到各个公园探究昆虫种类,以及在夏季举办小法布尔昆虫夏令营活动——今年7月份就组织了两次,孩子们非常开心。看到一个他看不到的物种,比如独角仙或者各种各样的蜻蜓,他都会产生发自内心的一种激动。所以每次看到这样的场景,我就会认为这个活动搞得非常好;孩子在野外看到各种各样在城市里看不到的东西,就是一种收获。

  我们今天要说的是萤火虫,我们先来问两个问题——

  这张图片是什么昆虫?蝉。

  蝉是雄性会叫,还是雌性会叫?雄性。

  包括蝉在内的一些昆虫,它有很多的交流方式。我们知道,人的交流是靠语言,老师在上面说,你们在下面听,就是一种通过语言的交流。而昆虫最主要的交流方式是通过雄性和雌性之间的信息素。信息素散发出来以后,昆虫通过它的触角来感觉,非常灵敏,甚至比狗的鼻子都要灵敏。

  除了性激素以外,很多昆虫还会通过声音进行交流。这个季节,我们已经听到了蝉叫,再过一阵,还会有蟋蟀叫。

  昆虫间还有另外一种交流方式,比如萤火虫是通过光来进行交流:这个个体是不是我的同类?离我有多远?在哪个方位?……

  其实在我小的时候,还经常能看见萤火虫;但是在现代城市里,萤火虫离我们越来越远。因为像萤火虫这样的昆虫,需要跟我们人类保持着一段距离——随着城市的发展,灯光越来越多,雌雄之间相互的交流很容易受到阻碍。因此,它需要到更暗的地方,也就会离我们越来越远

  诗人笔下“轻罗小扇扑流萤”的情景,我们现在已经越来越少看到了。但可喜的是,上海周边的青浦、奉贤等地还局部零星地保持着萤火虫生活的区域。

  萤火虫有黄、黑两种颜色,这是一张黄颜色萤火虫活体的照片。我们看着感觉它很大,但其实非常小的,可能连1厘米都不到。小一点的,只有4~5毫米;大一点的,也才7~8毫米。

  这张是我把它翻过来以后用闪光灯拍的照片。大家可以很清楚地看到,它的尾部有两条白斑,这就是它发光的部位,发光器。发光器里有发光细胞,还有一层白色膜。白天的时候,白色膜反射光,所以看上去是白色的斑块;但是在晚上,发光器里的荧光素在荧光酶的催化下,与氧气发生反应,产生氧化荧光素发出光。伴随反应产生的能量几乎都以光的形式释放(90%~95%)的,这点很重要,因为这样就能保证萤火虫自己不被热能灼伤,我们称之为冷光源

  我们人类拥有很强大的大脑,但仍然需要向动物、植物不断学习,获得更多借鉴。人类借鉴萤火虫发光的原理,制造出冷光源的装置,在坑道作业或者军工上面广泛应用。

  边上黑色背景的图片,是夜晚拍摄的萤火虫两条光带形成的荧光。

  由于人们对萤火虫的感兴趣和喜爱,最近几年全国各地涌现了很多萤火虫的展览和活动,特别是情人节和七夕节期间。

  其实,我们不赞成做这种大型萤火虫的展览。

  为什么?

  我们知道,萤火虫是一种环境指示物种,对生活环境(水质、植物、食物等)的要求很高,这就导致了萤火虫的人工饲养非常困难,不仅成本很高,数量也有限。因此,要达到大型萤火虫展览的视觉效果(通常需要成千上万只),主办方只能在野外捕捉萤火虫,然后送到展览的城市。但是,运输的过程中会造成萤火虫个体的大量死亡,我们曾经的统计结果显示,3~4天的路程就会导致60%~70%的死亡率。此外,展出过程中也不断有个体死亡,需要持续补充。

  这两张图片是我从网上下载下来的,可以看到,展览活动结束以后,遍地都是萤火虫的尸体。所以对这类活动,我们要持抵制态度。

  上海前一阵子也有萤火虫的展览活动,但庆幸的是,在萤火虫爱好者的关注和舆论的监督下,活动最终取消了。这体现了人类对自然保护的承诺,也反映了我们对生命的尊重。

  除了萤火虫这种主动发光的昆虫以外,自然界还有很多会闪着各种光亮的昆虫。比如图中的蓝闪蝶,其实就是我们平时说的海伦娜闪蝶,也叫光明女神蝶。在不同的角度下,它反射的光是不一样的。

  但它这种光是怎么产生的?还需要我们不断研究。

  刚刚说的是国外的海伦娜闪蝶,而这幅图里展示的是我国的一级保护动物,金斑喙凤蝶,它跟大熊猫的科学价值是一样的。而就因为这个蝶,很多人被判刑坐了牢。

  90年代有很多蝴蝶爱好者,有人很幸运地在野外采到了这种蝶——这种蝶不是很好采,只在海南和广西的局部范围内分布,而且时间要合适才能碰到。采到以后,他们就把它偷偷地寄出中国海关,但在美国海关被查获,又退了回来。我们国家就此事进行调查,就有很多的人判了刑,坐了牢。

  所以,昆虫爱好者一定要注意,不要去踩红线。

  闪蝶属于昆虫纲鳞翅目,它的翅膀之所以能够反射出颜色,其实是通过色素色结构色,而我想要重点介绍的是结构色。

  这张照片中,蝴蝶翅膀泛着蓝色的金属光泽。仔细看,它上面有很多一小块一小块的斑点,是翅膀上的鳞片。

  把鳞片放大,能看到一些特殊结构——像鱼鳞,这也是蝴蝶、蛾子属于鳞翅目的原因。

  如果放大到200倍(左图),你就会看到,鳞片紧紧密密地排列着;再放大到1000倍(右图),会发现每一个鳞片上面还有沟沟坎坎的结构。而正是因为这种结构,当光线投射到翅膀上后,会发生反射、折射、干涉、衍射和散射等等物理现象,最终反射到人眼睛里的光就是蓝色的。

  这是鳞片再放大以后的情况。你可以很明显地看到,有些是沟,有些是坎,还有些是洞,所以反射出来的光也是不一样的。

  如果再放大,你能看到这样的超微的结构。其实它就是一条一条横横竖竖的沟脊,形成了这种现象。

  因为沟脊排列得如此紧密,导致蓝光被持续反射,同时又产生了相互干渉的效果,最终使蓝光不断增强,于是翅膀上的颜色变得十分鲜艳,非常漂亮。

  昆虫里面除了蝴蝶、萤火虫以外,还有很多的光能反射出来。这张图片展示的都是甲虫,也非常漂亮。仔细观察,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。

  这其中有些被我们划为杀无赦的害虫——人们通常认为,有些昆虫是有益的,有些昆虫是有害的。其实我们一直跟学生强调,自然界中没有益虫和害虫之分,因为所有的昆虫都对整个自然生态系统都到积极的贡献作用。只是因为跟我们人的关系结合在一起,它对我们有用,我们说它是益虫;它吸我们的血、传播疾病,我们说它是害虫——所以,害虫和益虫其实是我们人类给它们的划分。

  我们再来看金龟子,可能大家都比较熟悉:我们有时候会去抓它们,还会拿西瓜皮去喂食。下面这张图里有三个不同颜色(金色、银色和铜色)的金龟子,其实就是各种各样的光反射到人眼睛里形成的感觉。

  金龟子对人类而言,其实既有益也有害。它的幼虫钻在土壤里,靠取食农作物或者其他植物的根部存活,所以在农业上经常把它划为害虫;但是从颜色的角度来看,我们觉得金龟子还是非常漂亮的。

  每个国家对昆虫的理解也不一样。比如说推粪球的屎壳郎,埃及人认为它们非常伟大。因为太阳从东到西不断地升起、落下,就像一个球在滚动,古埃及人就认为天上一定有个很大的屎壳郎推着太阳转,于是叫它们“圣甲虫”。

  这是吉丁虫,它跟金龟子类似,都是依靠翅膀和身体上很多不同的结构反射出美丽的色彩。

  自然跟艺术有时候能融合在一起。很多艺术家从昆虫的翅膀上获得了灵感,设计出很多非常漂亮的工艺品。图中的胸针就是借鉴了吉丁虫的翅膀和身体,在阳光的照射下,不仅能放射出强烈而美丽的光,而且只要翅膀不坏,光就永远不会黯淡。还有做成耳环和项链的,女士们戴在耳朵上、身上,增添了一种妩媚。

  总而言之,昆虫对自然的贡献是非常大的。昆虫是地球上最昌盛的生物类群,但人类对它们的了解还非常不足,这就需要我们和你们一起不断地进行探索和研究

  研究之外,我们还做一定的科普。因为我总认为,希望在孩子身上,不断地给孩子介绍各种各样的科学知识,能够让科学的种子在他的身上播种、发芽、开花、结果。

  欢迎各位到上海昆虫博物馆和上海自然博物馆看看,谢谢大家。

  演讲嘉宾殷海生:《萤火虫的光芒,真的离我们越来越远了吗?》

作者:殷海生

编辑:麦芽杨、凝音

 



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