想查雜誌裡專有名詞的原文嗎?你可以在「科學小字典」裡鍵入科學名詞、地名、人名或機構名稱。試試鍵入「恐龍」吧!
凡波斯
fynbos

一種灌木,廣泛分佈於非洲南部的花岬保護區。

科學人2010年9月號人類祖先絕地球生記

 

 

 

 

回科學馬戲團首頁

螢火蟲為什麼會發光?
台灣大學昆蟲系楊平世教授回答如下:

山窗螢發光的雄蟲。

螢火蟲是一群軀體、翅鞘柔軟的甲蟲。據估計,全世界約有2000多種螢火蟲,而台灣目前已知有62種。依螢火蟲幼蟲的棲息環境,可區分為水棲、半水棲及陸棲三種,但是不管是哪一種螢火蟲,最吸引人的,還是牠們所發出的神秘光芒吧!

螢火蟲是完全變態的甲蟲,一生歷經卵、幼蟲、蛹及成蟲四個時期。目前已知的螢火蟲種類,其幼蟲都會發光,一般幼蟲的發光器位於第八腹節的兩側,在夜間活動時發光。至於成蟲會不會發光,則要視種類而定;例如弩螢屬(Drilaster)的螢火蟲,雖然幼蟲會發光,但是雌雄成蟲都不會發光。

螢火蟲的發光,簡單來說,是螢光素(luciferin)在螢光素的催化下,發生的一連串複雜生化反應;而光,即是這個過程中所釋放的能量。由於不同種類的螢火蟲,發光的型式不同,因此在種類之間自然形成隔離。

在台灣目前有的62種螢火蟲中,絕大多數的種類是雄蟲有發光器,而雌蟲無發光器或發光器較不發達。雖然我們印象中的螢火蟲大多是雄蟲有兩節發光器、雌蟲一節發光器,但這種情況僅出現於熠螢亞科中的熠螢屬(Luciola)及脈翅螢屬(Curtos)。因為像台灣窗螢(Pyrocoelia analis),雌雄都有兩節發光器,兩者最大的區別在於雌蟲為短翅型,而雄蟲則為長翅型。

螢火蟲的發光器是由發光細胞、反射層細胞、神經與表皮等所組成。如果將發光器的構造比喻成汽車的車燈,發光細胞就有如車燈的燈泡,而反射層細胞就有如車燈的燈罩,會將發光細胞所發出的光集中反射出去。所以雖然只是小小的光芒,在黑暗中卻讓人覺得相當明亮。

而螢火蟲的發光器會發光,起始於傳至發光細胞的神經衝動,使得原本處於抑制狀態的螢光素被解除抑制。而螢火蟲的發光細胞內有一種含磷的化學物質,稱為螢光素,在螢光素的催化下氧化,伴隨產生的能量便以光的形式釋出。由於反應所產生的大部份能量都用來發光,只有2~10%的能量轉為熱能,所以當螢火蟲停在我們的手上時,我們不會被螢火蟲的光給燙到,所以有些人稱螢火蟲發出來的光為「冷光」。

至於螢火蟲發光的目的,早期學者提出的假設有求偶、溝通、照明、警示、展示及調節族群等功能;但是除了求偶、溝通之外,其他功能只是科學家觀察的結果,或只是臆測。直到近幾年,才有學者驗證了警示說:1999年,學者奈特(Michael Knight)等人發現,誤食螢火蟲成蟲的蜥蜴會死亡,證實成蟲的發光除了找尋配偶之外,還有警告其他生物的作用;學者安德伍德(Todd Underwood)等人在1997年以老鼠做的試驗,證實幼蟲的發光對於老鼠具警示作用。

螢火蟲於夜晚的發光行為,以黑翅螢(Luciola cerata)為例,就目前的研究發現,多是在日落後,雄蟲開始在棲地上邊飛邊亮;在雄蟲開始活動不久後,雌蟲便開始出現於棲地周圍的高處(雌蟲也會發光,但只有發光器一節,雄蟲則有兩節發光器),從晚上7點一直到11點半左右,在其棲地可以見到成百成千的螢火蟲發光,但差不多在晚上11點半過後,成蟲便逐漸停止發光。而且雄蟲發光的頻率也有變化,並非整晚的發光頻率都一樣。由於台灣這方面的研究正在起步階段,有關螢火蟲發光的種種科學問題,亟待深入探討。

可以被測量到的最快事件是什麼?
美國國家標準與技術局時間與頻率部門的帝丹與歐布賴恩回答如下:  

答案跟你怎麼解釋「測量」這個用語有關。精確測量飛逝的事件,與記錄或推論其發生,都同樣有趣。所以我們建議將原來的問題重整為兩個新問題:「能以一定精確度測量到的最短時間間隔為何?」以及「可以記錄到或推論得出的最短事件為何?」

銫原子噴泉鐘是當今能以特定精確度測量時間的最佳利器。這些「時鐘」其實是頻率標準,而不是計時裝置,它們可以達到定義的標準銫原子頻率,精確度高達10-15。換種方式講,在連續運轉3000萬年之後,銫原子噴泉鐘的快慢誤差不會超過一秒鐘。不過這些頻率標準的「雜訊」不小,而且要達到這種驚人的精確度,得在一天的時間裡分別做幾千次頻率測量,然後加以平均。所以在測量為時很短的事件時,原子噴泉鐘通常並不實用。

可以直接產生、控制,並加以測量的瞬時事件中,有一類是瞬間發射的雷射光。這些脈衝的時間等級為飛秒(1飛秒=10-15秒),最近還達到阿秒(1阿秒=10-18秒)。飛秒脈衝的作用就像照相機的閃光燈,可以「凍結」住眼睛看不到的快速事件。飛秒級光脈衝的來源是鎖模雷射,是利用許多光波同時產生一個脈衝。不過,要精確測出脈衝為時多久,則又是另一個問題。光偵測器或電子元件都不夠快,所以科學家通常使用關聯技術,將時間測量轉換為距離測量。到目前為止,已經能產生並測量出短至幾百阿秒的脈衝。

現在讓我們來看一下第二個問題,關於我們可以測量或推論的最短事件。在最大型粒子加速器的極高能碰撞裡,曾間接推測出短至10-25秒的事件。例如,迄今所觀測到質量最重的基本粒子頂夸克,其平均生命期根據推論為0.4攸秒(1攸秒=10-24秒)。(張明哲 譯)

正常血壓值為什麼應小於120/80?為什麼不會隨身高改變?
美國國家衛生研究院國家心肺血壓研究所的資深科學顧問卡特勒回答如下:

以120/80做為「正常」血壓的門檻數值,其起源已不可考。(前面的數值是收縮壓,也就是心臟將血液打出去時的動脈壓;後面的數值是舒張壓,也就是心臟舒張、血液回充時的動脈壓)。這些數值可能是根據20世紀初,壽險體檢時所得到的數據。流行病學的研究證實,成年人的收縮壓等於或大於115、而舒張壓等於或大於75時,心臟病發作或中風的風險就會開始增加。風險會隨這些數值的增加而穩定增加,因此,傳統上使用的120/80數值,對醫師來說依舊是個合理的參考指標,而其主要目的是要你留意,防止日後血壓持續上升。

血壓的確是會隨身高而增加,以確保每天大部份時間都位在循環系統最高點的腦,可以取得足夠的血流與氧氣。但身高對血壓的影響很小,因此120/80的數值還是適用於高個子的人。(黃榮棋 譯)

想問就問!請將問題寄到 科學人編輯部,並註明姓名、地址。 【本文轉載自科學人2005年5月號】


好奇寶寶請舉手

如何面對天外危機──小天體的撞擊?

金融風暴就像連鎖大停電

鳥、青蛙與猴子

為什麼不是圓?

如果月球的重量減半,地球會怎麼樣?

為什麼有機牛奶的保存期限比一般牛奶來得長?

基因治療如何發揮作用?

食物的外觀或氣味如何影響味覺?

讓瞳孔擴大的化學物質是如何發現的?

為什麼手機在靠近電腦時,會發出尖銳的噪音?

真的有「春日熱」嗎?

人有半個大腦就夠了嗎?

相隔幾百公里遠的湖泊中怎麼會有同一種魚類?

嗅覺神經元只有60天壽命,我們如何長時間記住某種氣味?

短期記憶如何變成長期記憶?
剛破蛹的獨角仙翅膀為何是軟軟的白色?又為何會變硬且變色?

沒有頭的蟑螂還活得下來嗎?

騎單車戴安全帽 會更容易發生意外?

人類為什麼不像黑猩猩一樣滿身是毛?為什麼在響亮的管絃樂聲中還能聽見聲樂家的歌聲?

攀爬類植物是否會影響橋樑結構?地表上的臭氧,可以填補大氣中的臭氧洞嗎?為何貓薄荷會讓貓做出瘋狂舉動?

為什麼冷凍庫裡的冰會結成像石筍一樣尖?吃完飯就睡覺會變胖嗎?

為什麼會覺得癢?又怎麼會越抓越舒服?太陽系是怎麼形成的?

重力為什麼會影響時間?在黑洞裡時間會停止嗎?

智力測驗如何測出智商?

量子力學中的虛粒子真的存在嗎?

貓的內眼瞼是做什麼用的?

如何利用粒線體DNA追尋人類起源?

二氧化碳如何造成全球暖化?

什麼是暗物質?它如何影響宇宙?

快速滋生反應器和核能發電廠有什麼不同?

電池如何提供電力?

太空探測船如何維持正確的航向?

為什麼土地大多是棕色的?

溫度與壓力有沒有極限?

為何鹽和糖可防止微生物腐壞食物?

為什麼石油總是出現在沙漠與北極極區?

電鰻如何發電?為什麼不會電到自己?

發燒是如何引起的?

皮膚為什麼會產生皺紋?可以避免嗎?

太空船如何利用「彈弓效應」改變軌道?

為何恆星會閃爍,行星不會?

脛骨疼痛的原因是什麼?

特別愛吃某種食物,是否表示身體缺少某種養份?

頭痛的原因是什麼?

紙箱為何遇水就破?

磁鐵斷開來後,為什麼翻面才會相吸?

麻醉劑是如何作用的?

螢火蟲為什麼會發光?

人可以多久不吃東西?

眼袋是怎麼形成的?

電腦駭客如何入侵電腦?

為什麼女性的預期壽命比男性長?

科學家怎麼知道地球內部的組成?

為什麼準爸爸也會出現懷孕的症狀?

為什麼夏天時車輛較省油?

為什麼會打嗝?

人為什麼會打鼾?

彩虹為什麼是圓的?

如何讓溫度接近絕對零度並加以測量?

高爾夫球上的小洞有什麼作用?

呼氣酒測器如何測出我喝了多少酒呢?

何謂博奕理論?有什麼應用?

飛機上的避雷針,把電導到哪裡去了?

為什麼會失眠?

指甲脫落了,會不會再長回來?

在地球上貫穿出無底洞?

在車上看書為什麼會暈車?

為什麼會宿醉?

雷聲如何產生?

不喝水可以活多久?

為什麼雪花都是對稱的?

汗味跟健康有關嗎?

星星為什麼會閃爍?

蜘蛛絲為何如此堅韌?

石墨和鑽石有什麼差別?

暴龍跌倒,牠爬得起來嗎?

人老了,味覺與嗅覺會變差嗎?

剝洋蔥為什麼會掉眼淚?

鐵氟龍到底沾不沾?

無籽水果是怎麼產生的?

巨無霸有演化上的優勢?

 

 

 

Copyright © 2003 Yuan-Liou Publishing Co., Ltd. All Rights Reserved.
"SCIENTIFIC AMERICAN" is a registered trade name owned by
SCIENTIFIC AMERICAN, Inc., New York.
It is used under license by Yuan-Liou Publishing Co., Ltd..
建議最佳瀏覽解析度:IE4.0以上版本 800x600
電話:02-2392-6899  傳真:(02) 2356-4929.(02) 2356-8490 服務信箱:service@sa.ylib.com