探尋“微光”的奧秘

邵紅能

螢火蟲是許多人兒時的玩伴，把它們裝在玻璃瓶中、放在豆莢中、塞在南瓜藤里……這些都是我們美好童年記憶的一部分。當我們漸漸長大，在高樓林立的城市生活時，漸漸忘記了螢火蟲。殊不知，螢火蟲的棲息地早已破壞嚴重，種群數(shù)量在全國范圍內(nèi)迅速下降。為了保護這些美麗的暗夜精靈，有一個人站了出來。

他是中國第一個螢火蟲博士。自2000年起，付新華便致力于螢火蟲的考察與研究，發(fā)現(xiàn)并命名了雷氏螢、武漢螢、穹宇螢等多種螢火蟲。近年來，因痛感螢火蟲數(shù)量的銳減，他開始積極投身螢火蟲的保護事業(yè)，通過講座、著述、攝影等形式，向公眾傳達科學賞螢、保護螢火蟲棲息地的理念，并成立國內(nèi)唯一一家螢火蟲環(huán)保組織“螢火蟲自然保護研究中心”。

付新華被譽為中國螢火蟲研究和保護第一人。在咸寧大耒山，付新華打造了國內(nèi)首個螢火蟲保護地——大耒山生態(tài)保育園及珍稀水棲螢火蟲繁育中心，保護了當?shù)?2平方公里17種上億只螢火蟲，其中還包含3種珍稀的水棲螢火蟲種質(zhì)資源。他研發(fā)出高效的工廠化繁育螢火蟲的體系，可每年繁育百萬只螢火蟲。

你也許“有所不知”的螢火蟲

螢火蟲大多出現(xiàn)在夏季的河、湖、池邊，它們的活動離不開水源。95%的城市人沒有見過螢火蟲，只有在城鄉(xiāng)交匯處或鄉(xiāng)村才會看到它們的身影。因此，真正了解螢火蟲的人并不多，它的魅力正是那忽明忽暗的發(fā)光體。

自古以來，人們對螢火蟲的認識和保護意識就十分不足，小孩子把螢火蟲放進袋子里、帳子里，甚至枕著睡覺。其實把螢火蟲裝在豆莢、蛋殼里當燈用都會對它們微弱的生命產(chǎn)生巨大威脅。付新華在一次講座中曾說：“傳說中的‘化腐為螢就是一種謬論，直到李時珍提出‘螢有三種，才真正發(fā)現(xiàn)了螢火蟲的奧秘。我們的先輩精文法，疏科學，導致了很多人對螢火蟲存在誤區(qū)?！?/p>

螢火蟲的發(fā)光器在腹部第六七節(jié)的腹面，這腹面在白天看上去是灰白色，只有在黑夜才能發(fā)光。雄雌螢火蟲都能發(fā)光，雌蟲的光度稍微弱一些。何以能發(fā)光？因為腹部的發(fā)光器含有含磷的發(fā)光質(zhì)和催化酵素，發(fā)光器上有一些氣孔，當空氣進入，發(fā)光質(zhì)就會在催化酵素的催化作用下與氧氣產(chǎn)生氧化作用，使化學能轉化為光能，于是產(chǎn)生或黃綠或橙紅，亮度也各不相同的光。螢火蟲發(fā)光的顏色不同，是由于它們所含的發(fā)光質(zhì)和催化酵素存在差異。螢火蟲發(fā)出的光是冷光，并沒有熱量。

全世界有2000多種螢火蟲，我國大約有200～300種。多年來，付新華走遍了大半個中國進行野外調(diào)研，發(fā)現(xiàn)了“武漢螢”、“雷氏螢”、“中國螢”等新螢種，研究出了亞洲首套可以進行野外螢火蟲閃光頻率的追蹤、記錄、分析、模擬的一整套設備。

一次偶然邂逅，付出一生行動

“一個男孩子的手從空中落下來，將我一把撈住。但這個愚笨的家伙顯然被我嚇著了，他沒想到我會發(fā)光……”在付新華撰寫的科普書《一只螢火蟲的旅行》中，他以螢火蟲的語氣描寫著自己與螢火蟲的初次邂逅。付新華說，彼時尚在讀研的他從導師那里了解到“這就是螢火蟲的幼蟲”，覺得很神奇，想弄明白螢火蟲為什么發(fā)光。到后來一發(fā)不可收拾，付新華干脆專門研究起了螢火蟲。

螢火蟲發(fā)光多在夜間一段固定時間。在春夏季晚8點至12點左右，付新華常獨自一人出沒于螢火蟲聚集地——人煙稀少的山間野谷，甚至還會闖進墳地。盡管已經(jīng)習慣這樣的深夜獨行，但付新華說：“有時候也挺害怕，主要還是孤獨?！笨晒陋毟袝S著螢火蟲的出現(xiàn)而煙消云散，“走著走著，隨著遠處黃色綠色的光點閃現(xiàn)，我就開始覺得溫暖，它們是我的同類”。

早在2006年進行博士論文研究時，付新華就發(fā)現(xiàn)自己飼養(yǎng)的螢火蟲以淡水螺為食?！爱敃r，我在水稻田里發(fā)現(xiàn)了雷氏螢幼蟲。那時我就在想，它為什么會生活在稻田里，食物是什么？”帶著這個問題，付新華開始觀察實驗室飼養(yǎng)的雷氏螢。一次偶然的機會，他發(fā)現(xiàn)實驗箱中的淡水螺數(shù)量在減少?！耙欢ㄊ抢资衔炗紫x把它當成了食物。”付新華心想。

當時的條件還不允許付新華開展大規(guī)模的定量實驗。直到2008年，在第一次獲得國家自然科學基金的資助后，付新華決定將驗證這個結論的想法付諸實踐。他說：“國家自然科學基金給了我很大支持，實驗室添置了不少試驗設備?！痹诓坏?0平方米的實驗室里，他飼養(yǎng)了1800多只雷氏螢，還飼養(yǎng)了靜水椎實螺、環(huán)棱螺和扁卷螺等3種大小不一的淡水螺用于實驗。最終，實驗發(fā)現(xiàn)雷氏螢幼蟲喜歡吃體型更小的淡水螺。同時，他發(fā)現(xiàn)雷氏螢幼蟲隨著年齡的增長，其捕食淡水螺類的行為也會變化。通過電子顯微鏡，付新華觀察到雷氏螢幼蟲捕食的功能性結構的全部細節(jié)。長期從事生態(tài)學研究的付新華隱隱感到，獲得的實驗結果意義重大。他說：“這些不起眼的淡水螺正好是肝吸蟲的第一宿主，對肝吸蟲進行生物防治時，可以考慮利用螢火蟲?！?012年年初，他將論文投至該領域權威學術期刊《生物防治》，不久后，付新華收到了論文接收函，這給他帶來巨大的動力。他說：“我要用一輩子的時間去研究中國的螢火蟲，把所有的種類和它們的行為都弄清楚，將螢火蟲的應用價值都實現(xiàn)。”

盡管外界一直質(zhì)疑付新華研究螢火蟲的價值，但他仍然常年在全國各地尋找螢火蟲來進行研究。

螢火蟲發(fā)光與仿生技術

我們所熟悉的電燈只能將電能的很少一部分轉變成可見光，其余大部分都以熱能的形式浪費了，而且電燈的熱射線對人眼有害。那么，有沒有只發(fā)光不發(fā)熱的光源呢？人類把目光投向了大自然。

在自然界中，有許多生物都能發(fā)光，如細菌、真菌、蠕蟲、軟體動物、甲殼動物、昆蟲和魚類等，而且這些生物發(fā)出的光都不產(chǎn)生熱，所以又被稱為“冷光”。螢火蟲只是眾多發(fā)光生物中的一類，它們發(fā)出的冷光不僅具有很高的發(fā)光效率，光的強度也比較高，而且一般都很柔和，適合人類的眼睛。因此，它是一種較理想的光。

螢火蟲可將化學能直接轉變成光能，且轉化效率達100%，而普通電燈的發(fā)光效率只有6%。人們模仿螢火蟲的發(fā)光原理制成的冷光源可將發(fā)光效率提高十幾倍，大大節(jié)約了能量。人們也已能用摻和某些化學物質(zhì)的方法得到類似生物光的冷光，作為安全照明用。

而今，付新華已啟動了我國螢火蟲種類及生物標簽的研究工作，系統(tǒng)地收集中國的螢火蟲種質(zhì)資源，自主研發(fā)了螢火蟲閃光信號記錄及分析的整套儀器、軟件系統(tǒng)，記錄分析了我國常見螢火蟲的閃光交流系統(tǒng)，為螢火蟲的閃光求偶和進化提供了研究途徑。正是付新華一直保有這份堅持，才為螢火蟲日后的研究工作奠定了深厚的基礎。