生物光

生物世界里的发光现象

生物光是生物世界里的发光现象。生物发光并非生物的基本生理功能，因此不是所有生物都能发光。但生物发光却是一种普遍的自然现象。

简介

生物光是生物世界里的发光现象。生物发光并非生物的基本生理功能，因此不是所有生物都能发光。但生物发光却是一种普遍的自然现象。

能发光的生物

除人们熟知的萤火虫外，原生动物、腔肠动物、软体动物、节肢动物、被囊动物和鱼类等，都有发光种类存在，约有40～50个生物类群。在这些发光生物中，陆生种类见于萤火虫、百足虫、千足虫、蚯蚓和蜗虫等少数无脊椎动物。有些植物和真菌也能发光，如发光树、发光草和发光花；能发光的陆生脊椎动物缺乏报道，但据说有些雕鸮和猫头鹰因羽毛粘有发光真菌而能发光。在非洲基尔森林里，有一种杏黄色的萤鸟，其头部和翅膀生有羽毛，其余部分都是光溜溜的硬壳，但布满了一层发光细胞，当地人把这种小鸟养在笼子里，夜里当作灯笼照明；淡水生的生物发光种类也为数极少。绝大多数的发光生物包括细菌、无脊椎动物和鱼类均属海产。

由于海洋生物发光极其普遍，所以沿海渔民常将海水发光称为“海火”。海火可分三种

1.乳状海火是指细菌不经刺激即能产生的一种不间断的连续发光。

2.火花状海火是指小型浮游生物经受刺激后所发出的一种不连续的间断发光。

3.闪光海火是指某些水母经受刺激后所产生的一种瞬间发光。

生物的发光方式

生物本身因具有发光细胞或由发光细胞构成的发光器而发光。

发光细胞是起源于皮肤而发生了变异和特化的腺细胞，能分泌荧光素和荧光素酶。如果发光细胞内同时含有荧光素和荧光素酶，则发光可在细胞内进行，此称细胞内发光；如果发光细胞内仅含有荧光素或荧光素酶，则发光必须在分别含有荧光素和荧光素酶的不同发光细胞之分泌物相遇时才能产生，此称细胞外发光。细胞内发光的生物类群有细菌、单细胞动物、低等无脊椎动物、萤火虫和某些鱼类；细胞外发光的生物类群有水母、介形类、高等无脊椎动物和某些鱼类。某些蚯蚓受到刺激后，能从背孔排出一种淡黄色粘液，与空气接触后才能发光（一种黄绿色光）。

有些发光动物不但具有发光细胞，有的还有由发光细胞、色素层、反光层和晶状体所构成的发光器，其结构正好与光感受器（眼睛）相反。某些樱虾、磷虾、头足类和鱼类等发光类群都有相当复杂的发光器。发光器的数目和排列方式在同种动物中恒生不变，所以发光器在动物分类学上具有重要意义。鱼类的发光器多分布于头部和上下颌，尤为眼睛的下方和贴后方，以及身体两侧和腹面，身体背面没有发光器。这反映鱼类只对身体前面和下面的区域发光照明。

有些动物没有发光细胞，但也能发光，这是因为与发光细菌发生共生的缘故。不少发光鱼类即是如此。

生物发光的应用

提起光，人们便会想到热，因为光能产生热。然而生物光只发光不产热，故名冷光。生物光的波长范围为450～700纳米，与白炽光相比，它的颜色是蓝绿色光，也有黄色光、橙色光和红色光的。生物光的能量转化率几乎是100%，而白炽光只有12%的能量转化为光，可见生物光比白炽光效率高得多。

因为冷光本身无热，所以没有爆发火花的危险，在油库、炸药库、矿井等易燃易爆场所，用其作照明光源最为理想，因此被称为“安全之光”。如果将富含发光微生物的海水装入玻璃灯泡中，就制成了一种简单的“冷光灯”，或称细菌灯。早在1935年，在巴黎海洋学院召开一次国际会议时，其会议大厅安装的就是这种冷光灯。冷光的应用范围很广，它既可用于照明，又能应用于航空、航海、捕鱼和野营等方面，如飞机的照明系统发生故障，冷光灯可作为呼救信号灯，使飞机获救转危为安。

生物学意义

求偶信号

在生殖季节，动物通过发光招引配偶，达到两性聚合，利于传种繁衍后代。萤火虫的发光即为典型的求偶信号，并且是一个复杂的信号系统。夜间，雄虫在林中飞翔时，以有节奏的闪光向配偶发出呼吁信号，而在树枝或草丛中爬行的雌虫则立即发出应答信号。呼与应这两种信号的时间间隔十分严格，很有规律。不同种类的萤火虫有不同的闪光型式，就是说在闪光频率、强度和颜色上因种类而异。这种不同的闪光型式就成为异种互相辨别和同种雌雄求偶的信号语言。如果雄虫判断失误，或雌虫的应答信号发出太早或太迟，长翅的“求婚者”就有可能付出牺牲生命的代价，因为雌虫会把比自身小得多的雄虫吃掉。

引诱食饵

在新西兰一个村庄附近的山洞里，生活着许多双翅目（Bolitophilidae）幼虫，它们必泌发光的粘液丝，借此吸引和捕食细小昆虫。深海的角目（Ceratioidea）鱼类，其背鳍的第一鳍条演变为能发光的钓竿，通过明暗闪光吸引小鱼到嘴边，进而落入它阴险的大口。

防御敌害

枪乌贼和乌贼遇到敌害时，其自卫方式是向进犯者发放一团团液态火焰，其形状、大小往往与它们的自身体型相似，误导追踪者不去追捕被追捕者自身，而是进攻其替身──发光的火团，从而使追踪者受骗上当。与此同时，枪乌贼和乌贼便趁机逃生。这种自卫方式与用喷射墨汁掩护退却而御敌的道理十分相似；有的发光动物当被置于捕食者“虎口”的一刹那间，突然发出闪光，令捕食者目瞪口呆，从而趁机逃走；有的发光动物甚至被切成两段时，其尾段继续发光，头段却立即将灯熄灭，变成黑色；捕食者吞食了尾段，头段则在趁机逃走之后，“再生”出尾段。

动物借发光诱食与御敌的生物学意义，有一点值得说明。诱食也好，御敌也罢，发光器与深海生活之间并无特别密切的必然关联，即并非如人们在夜间行走而手提照明灯那样，因为这将导致发光动物明显暴露了自身，违背其为诱食和御敌而发光的“初衷”，似有“自搬石头砸自脚”之嫌。何况生活于海面或接近于海面的鱼类中，也有有发光器的，甚至有的发光器结构还相当复杂。相反，永久生活于深海的鱼类，也有无发光器的。如此看来，生物发光的生物学意义尚有进一步深入研究的必要。

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