萤火虫，蝴蝶，金龟子……人类从昆虫身上能学到什么？

科普中国-我是科学家 2019-08-19

　　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？》

　　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，其实是通过色素色和结构色，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。