萤火虫发光的生物原理萤火虫依靠发光细胞中的什么反应 _萤火虫

大千世界无奇不有，生物更是千奇百怪，动物、植物都有不少会发光的，其中比较常见的就是萤火虫，每到夏季的夜晚，它们就会在丛林或田间一闪一闪，就像一个个小天使，引起人们无限遐想。

今天，我们就来从生物学、化学、物理角度，了解一下这种小动物的发光机理。
一、萤火虫的发光机制简单地说，萤火虫发光是荧光素在催化下，发生的复杂生化反应，在这个反应过程中，会以光的方式释放能量。也就是说，萤火虫的光和世界上所有的光源一样，都是能量的释放。
萤火虫有2000多个品种，不同品种发光形式不同，光的颜色也不尽相同，有黄色、橙色、红色、黄绿色及绿色等多种颜色的荧光，今天就不展开说了。
具体地说，萤火虫发光的部分是其腹部的一个发光器，这个发光器由发光细胞、反射层细胞、神经与表皮细胞等组成。发光器的构造有点像汽车大灯总成，发光细胞就是灯泡，反射层细胞就如车灯反光镜和灯罩，将灯泡发出的光集中反射出去。

发光细胞中含有两类化学物质，一类叫作荧光素，另一类叫作荧光素酶。荧光素在荧光素酶的催化作用下，会与空气中的氧发生化学反应，并释放能量，主要以荧光的形式发出。因此，萤火虫发光是一种生化反应。
萤火虫发光为什么会一闪一闪呢？这是因为萤火虫也在呼吸，气管中输送的氧气不均衡，氧气充足时，发光细胞里的化学反应就强烈，亮度就强；反之反应缓慢，光亮就会变弱，甚至黯淡无光。
在萤火虫体内，还有一种叫三磷酸腺苷（ATP）的化学物，能够调节荧光素的发光功能，在荧光变弱时重新发出光来。

萤火虫发光的作用一是对自己觅食起到照明作用，二是对敌人起到恐吓和防御作用，更重要的是为了求偶而发出的信息交流。成虫在晚上会通过发出不同的光寻找伴侣，雄虫一般发光时间为0.2秒，间隔时间为2.2秒；雌虫在雄虫发光后0.5秒做出回应。
二、萤火虫发出的也是光子吗？当然，这个世界上所有的光都是电磁波，而且都是由光子为媒介传导的。那么一只萤火虫能发出多少光子呢？这就要从可见光的波长说起了。
可见光是约由7种颜色组成，波长约在380~760nm（纳米）之间，不同颜色的光波长是不一样，红光波长最长，紫光波长最短。萤火虫发出的光有绿色、黄色、橙色、红色等多种颜色或渐变色，从绿色到红色光的波段介于492~760nm之间。

我们折中一下，平均为626nm，这样我们就可以大约计算出萤火虫发出的光子有多少。先要计算出626nm光子的能量，计算公式为：E=hc/λ 。这里的E代表能量；h代表普朗克常数，约6.626*10^-34J·s；λ为光量子波长。
这样，我们可以计算出626nm波长的光子每个能量约3.17*10^-19J（焦耳）。那么萤火虫每秒钟能够发出多少个这样的光子呢？这得看萤火虫的光度有多大了。搜索许久，都没有找到专门研究萤火虫亮度的资料，只找到有一项研究认为，1000只萤火虫相当于一只20瓦的电灯泡的光度。
不同种类电灯的光效是不一样的，也就是说，电灯能量转化成光子发出的效率是不一样的，白炽灯最小，发光效率只占到其能量的15%，其余大部分能量转化为热能了；相对比较，日光灯光效率可达50%，LED节能灯光效率可达90% 。