萤火虫发光的原因及其需要帮助的原因的新理论

它们从草丛中冒出淡淡的黄色（或绿色或红色）光芒，预示着夏天的到来。虽然地球上可能有多达 2,400 种萤火虫，但这些会飞的、会发光的昆虫正面临威胁。栖息地条件的恶化可能意味着更多的夏天萤火虫会减少。

最近，科学家也开始质疑萤火虫为何进化出发光能力的主流假说。新的基因分析可能对帮助萤火虫应对生存挑战至关重要，因为它们可能需要再次进化。

[相关：萤火虫如何为它们闪烁的屁股提供动力？ ]

萤火虫如何发光的新假设

多年来，科学家一直认为萤火虫科萤火虫发出的明亮光芒最初是作为对捕食者的警告信号而进化的。它们标志性的光芒表明它们有毒，而且味道可能不太好。随着时间的推移，这种光芒可能被重新用作交配信号。

在最近发表在PNAS Nexus杂志上的一项研究中，中国的一个研究小组通过用基因数据模拟萤火虫家族树来验证这一观点。他们追踪了使萤火虫有毒的化学化合物——萤光素的进化过程。他们从中国各地收集了 16 种萤科昆虫和两种相关物种的样本。除了对每个物种进行全面的基因分析外，他们还使用液相色谱-质谱法寻找萤光素。该过程用于实验室分离、识别和测量液体样本中存在的物质。

他们发现，萤火虫毒素只存在于萤火虫的一个亚科中，而且这种毒素可能是后来进化而来的。然而，没有这种毒素的生物发光本身在整个萤火虫亚科中广泛存在。据该团队称，这表明这种毒素是在动物的生物发光本身进化之后进化的，并且是对交配以外的其他反应。

相反，它们的发光可能是由于特别紧张的情况而进化的。萤火虫生物发光的一种成分，称为荧光素，具有抗氧化特性。研究发现，萤火虫祖先是在大气氧气水平从托阿尔阶海洋缺氧事件的历史低点上升时进化和多样化的。这场大规模灭绝事件发生在大约 1.83 亿年前的侏罗纪早期，导致世界海洋氧气普遍减少。

[相关： 1.83亿年前的大规模灭绝为现代海洋发出了可怕的警告。]

荧光素可能是萤火虫应对空气中氧气减少的一种方式。发光千足虫也被认为进化出生物发光来应对炎热干燥环境中的氧化应激。萤火虫也可能采取类似的方式应对氧气耗尽的压力。

当今气候难以预测

虽然萤火虫可能在数百万年前进化出这种发光来应对低氧，但面对当今的环境挑战，这意味着什么？它们通常在温和的环境中茁壮成长。温暖潮湿的夏季为它们创造了理想的繁殖环境，寒冷的冬季则有利于它们的卵、幼虫和蛹的生存。

随着全球气温持续上升，这些气候条件变得越来越难以预测。对于萤火虫和许多其他物种来说，这意味着地球往往不那么适宜居住。降水模式的变化也导致了严重干旱，降低了幼虫的存活率，或者出现了水太多的情况，淹没了它们的繁殖地，扰乱了生命周期。

2024 年 6 月版《整体环境科学》上发表的一项研究 表明它们对多种环境因素很敏感，包括短期天气条件、长期气候趋势和城市侵占。

该研究的共同作者、肯塔基大学生态学家达林麦克尼尔在一份声明中表示：“气候模式的细微变化，尤其是与温度相关的变化，对萤火虫的繁殖周期和栖息地质量产生了重大影响。”

该团队利用基于人工智能的机器学习技术，分析了公民科学倡议“萤火虫观察”（现称为“萤火虫地图集”）开展的 24,000 多项调查。分析显示，不仅地球上极其恶劣的天气模式对萤火虫造成了危害，人类的侵占也同样造成了危害。他们发现，在夜间光污染严重的地区，萤火虫的出现率较低。

[相关：为什么人造光和进化会诱捕飞蛾。 ]

然而，他们发现，近期萤火虫种群的下降并不均匀地存在于所有物种或地理区域。有些萤火虫已经适应了较干燥的环境，或者具有特定繁殖模式的萤火虫可能不会受到某些变化的影响，而其他一些则更容易受到伤害。这种模式表明自然生态系统是多么复杂，以及为什么保护策略不是简单的一刀切的解决方案。

如何帮助萤火虫

虽然它们没有被视为濒危物种，但它们的数量正在减少。

昆虫学家埃里克·戴 (Eric Day) 告诉弗吉尼亚理工新闻： “我认为萤火虫因栖息地丧失而受到威胁，但它们不会灭绝，有些正在不同地区适应。”

为了帮助萤火虫，昆虫学家建议在你的院子或花园里为萤火虫提供一些额外的栖息地，包括野生或本地植物。特拉华大学昆虫学家 Doug Tallamy 的本地植物查找网站是一个很好的资源，可以让你找到哪些植物是你所在地区的本地植物。园丁和房主也应该尽可能避免使用杀虫剂。杀虫剂不仅会破坏栖息地，还会杀死萤火虫及其猎物。

关掉多余的户外灯，尤其是在夏天，也会有所帮助。这些灯不仅会迷惑萤火虫，还会迷惑飞蛾和其他夜行动物。

“这就是为什么我们每年看到的萤火虫越来越少。开发越多，它们生长的空间就越小，”戴说。“萤火虫的存在表明栖息地多样化，采取这些措施对于确保子孙后代能够享受被它们照亮的天空的自然奇观至关重要。”