Świetlik - Firefly
Robaczek świętojański |
|
---|---|
Photuris lucicrescens | |
Samiec i samica gatunku Lampyris noctiluca Gody | |
Klasyfikacja naukowa | |
Królestwo: | Animalia |
Gromada: | Stawonogi |
Klasa: | Owady |
Zamówienie: | Coleoptera |
Podrząd: | Polifaga |
Podczerwień: | Elateriformia |
Nadrodzina: | Elateroidea |
Rodzina: |
Lampyridae Latreille , 1817 |
Podrodziny | |
Amydetinae Rodzaje incertae sedis : |
Lampyridae to rodzina od owadów w chrząszcz rzędu Coleoptera z ponad 2000 opisanych gatunków. Są to chrząszcze o miękkim ciele, które są powszechnie nazywane świetlikami , świetlikami lub robaczkami piorunowymi ze względu na ich widoczne wykorzystanie bioluminescencji o zmierzchu do przyciągania partnerów lub zdobyczy. Świetliki wytwarzają „zimne światło”, bez częstotliwości podczerwonych i ultrafioletowych . To chemicznie wytworzone światło z podbrzusza może być żółte, zielone lub bladoczerwone, o długości fali od 510 do 670 nanometrów. Niektóre gatunki, takie jak słabo świecący „ niebieski duch ” we wschodnich Stanach Zjednoczonych, mogą wydawać się emitować niebiesko-białe światło z daleka iw warunkach słabego oświetlenia, ale ich blask jest jasnozielony, gdy obserwuje się je z bliska. Ich postrzegany niebieski odcień może być spowodowany efektem Purkinjego .
Świetliki występują w klimacie umiarkowanym i tropikalnym. Wiele z nich można znaleźć na bagnach lub w wilgotnych, zalesionych obszarach, gdzie ich larwy mają obfite źródła pożywienia. Niektóre gatunki nazywane są w Eurazji i gdzie indziej „ robaczkami jarzeniowymi ”. Podczas gdy wszystkie znane świetliki świecą jak larwy, tylko niektóre dorosłe osobniki wytwarzają światło, a położenie organu świetlnego różni się w zależności od gatunku i płci tego samego gatunku. Forma owada emitującego światło różni się w zależności od gatunku (np. u świetlika występującego w Wielkiej Brytanii Lampyris noctiluca najłatwiej zauważyć samicę). W obu Amerykach „robak świetlikowy” odnosi się również do blisko spokrewnionej rodziny Phengodidae . W Nowej Zelandii i Australii termin „robak świetlikowy” jest używany dla luminescencyjnych larw komarów Arachnocampa . U niektórych gatunków świetlików samice są nielotne.
Biologia
Świetliki mają dużą zmienność w ich ogólnym wyglądzie, z różnicami w kolorze, kształcie, rozmiarze i cechach, takich jak anteny. Dorosłe osobniki mogą drastycznie różnić się wielkością w zależności od gatunku, przy czym największy ma do 25 mm (1 cal) długości. Chociaż samice niektórych gatunków są podobne w wyglądzie do samców, samice larwiokształtne występują u wielu gatunków świetlików. Te samice często można odróżnić od larw tylko dlatego, że dorosłe osobniki mają złożone oczy , chociaż te ostatnie są znacznie mniejsze niż u ich samców i często znacznie cofnięte. Najbardziej znane świetliki to świetliki nocne , choć wiele gatunków to świetliki dobowe . Większość gatunków dziennych nie jest luminescencyjna; jednak niektóre gatunki, które pozostają w zacienionych obszarach, mogą wytwarzać światło.
Świetliki przechodzą transformację zwaną całkowitą metamorfozą.
Kilka dni po kryciu samica składa zapłodnione jaja na lub tuż pod powierzchnią ziemi. Z jaj wylęgają się trzy do czterech tygodni później, a larwy żerują do końca lata. Larwy są powszechnie nazywane świetlikami (nie mylić z odrębną rodziną chrząszczy Phengodidae lub rodzajem much Arachnocampa ). Larwy Lampyrid mają proste oczy. Termin świetlik jest również używany zarówno w odniesieniu do osobników dorosłych, jak i larw gatunków takich jak świetlik pospolity Lampyris noctiluca , u którego tylko nielatające dorosłe samice świecą jasno, a latające samce świecą się słabo i z przerwami. Świetliki hibernują przez zimę w stadium larwalnym, niektóre gatunki przez kilka lat. Niektórzy robią to, kopiąc pod ziemią, podczas gdy inni znajdują miejsca na lub pod korą drzew. Pojawiają się na wiosnę. Po kilku tygodniach żerowania na innych owadach, ślimakach i robakach przepoczwarzają się przez jeden do dwóch i pół tygodnia i pojawiają się jako dorosłe osobniki. Larwy większości gatunków są wyspecjalizowanymi drapieżnikami i żywią się innymi larwami, ślimakami lądowymi i ślimakami . Niektóre są tak wyspecjalizowane, że mają rowkowane żuchwy, które dostarczają płyny trawienne bezpośrednio do ofiary. Dieta dorosłych jest różna: niektóre są drapieżne, podczas gdy inne żywią się pyłkiem roślinnym lub nektarem . Niektóre, jak np. chrząszcz świetlik Lampyris noctiluca , nie mają pyska.
Większość świetlików jest niesmaczna dla wielu drapieżników kręgowców. Wynika to przynajmniej częściowo z grupy pironów steroidowych znanych jako lucibufagins , które są podobne do bufadienolidów kardiotonicznych występujących w niektórych trujących ropuchach .
Produkcja lekka i chemiczna
Produkcja światła u świetlików jest spowodowana rodzajem reakcji chemicznej zwanej bioluminescencją . Proces ten zachodzi w wyspecjalizowanych organach emitujących światło , zwykle na podbrzuszu świetlika. Enzym lucyferaza działa na lucyferynę w obecności jonów magnezu , ATP i tlenu, wytwarzając światło. Kodowanie genów dla tych substancji zostało wprowadzone do wielu różnych organizmów (patrz Lucyferaza – Zastosowania ). Genetyka bioluminescencji świetlików, skupiająca się na lucyferazie , została omówiona przez Johna Daya. Lucyferaza świetlika jest wykorzystywana w medycynie sądowej , a enzym ma zastosowanie medyczne – w szczególności do wykrywania obecności ATP lub magnezu. Wszystkie świetliki świecą jak larwy. W larwach lampyrid bioluminescencja pełni inną funkcję niż u dorosłych. Wydaje się, że jest to sygnał ostrzegawczy dla drapieżników , ponieważ wiele larw świetlików zawiera substancje chemiczne, które są niesmaczne lub toksyczne.
Początkowo uważano, że emisja fotyczna u dorosłego chrząszcza jest wykorzystywana do podobnych celów ostrzegawczych, ale obecnie wiadomo, że jej głównym celem jest dobór partnerów. Wykazano, że wczesna bioluminescencja larw została przyjęta u dorosłych świetlików i była wielokrotnie zdobywana i tracona, zanim została utrwalona i zachowana jako mechanizm komunikacji seksualnej u wielu gatunków. lampyrydy dla dorosłych mają różne sposoby komunikowania się z partnerami podczas zalotów: stałe świecenie, błyski i użycie sygnałów chemicznych niezwiązanych z systemami fototycznymi. Sygnały chemiczne lub feromony są pradawną formą komunikacji seksualnej; to wyprzedza ewolucję sygnalizacji błyskowej w linii i jest zachowane do dziś w gatunkach aktywnych w trybie dziennym. Sygnały, czy to świetlne, czy chemiczne, pozwalają świetlikom identyfikować partnerów własnego gatunku. Charakterystyki sygnalizacji błyskowej obejmują różnice w czasie trwania, czasie, kolorze i powtórzeniu oraz różnią się międzygatunkowo i geograficznie. Gdy sygnały błyskowe nie są wystarczająco rozróżniane między gatunkami w populacji, dobór płciowy sprzyja rozbieżności wzorców sygnalizacyjnych.
Niektóre gatunki, zwłaszcza chrząszcze z rodzajów Photinus , Photuris i Pyractomena , wyróżniają się unikalnymi wzorcami zalotów emitowanych przez latające samce w poszukiwaniu samic. Ogólnie rzecz biorąc, samice z rodzaju Photinus nie latają, ale reagują błyskawicznie samcom swojego gatunku.
Synchronizacja błysków jest zjawiskiem kilku gatunków świetlików. Zjawisko to tłumaczy się synchronizacją faz i spontanicznym porządkiem. Świetliki tropikalne rutynowo synchronizują swoje błyski w dużych grupach, szczególnie w Azji Południowo-Wschodniej. Nocą wzdłuż brzegów rzek w malezyjskich dżunglach świetliki precyzyjnie synchronizują emisję światła. Aktualne hipotezy dotyczące przyczyn tego zachowania dotyczą diety, interakcji społecznych i wysokości. Na Filipinach tysiące świetlików można zobaczyć przez cały rok w miejscowości Donsol (zwanej aninipot lub totonbalagon w Bicol ). W Stanach Zjednoczonych, jeden z najbardziej znanych obserwacji świetlików migających w zgodzie występuje rocznie blisko Elkmont, Tennessee , w Great Smoky Mountains w pierwszych tygodniach czerwca. Park Narodowy Congaree w Karolinie Południowej jest kolejnym gospodarzem tego zjawiska.
Samice świetlików Photuris znane są z tego, że naśladują wzorce sygnalizacji świetlnej innych świetlików wyłącznie w celu drapieżnictwa ; często polują na mniejsze świetliki Photinus . Docelowe samce są przyciągane do czegoś, co wydaje się odpowiednim partnerem, a następnie są zjadane. Z tego powodu gatunki Photuris są czasami określane jako „ femme fatale świetliki”.
Wiele świetlików nie wytwarza światła. Zazwyczaj te gatunki żyją dobowo lub w ciągu dnia, tak jak te z rodzaju Ellychnia . Kilka dziennych świetlików, które zamieszkują głównie zacienione miejsca, na przykład pod wysokimi roślinami lub drzewami, świeci. Jednym z takich rodzajów jest Lucidota . Niebioluminescencyjne świetliki używają feromonów do sygnalizowania partnerom. Potwierdza to fakt, że niektóre grupy podstawowe nie wykazują bioluminescencji i zamiast tego wykorzystują sygnalizację chemiczną. Phosphaenus hemipterus ma narządy świetlne, ale jest dziennym świetlikiem i ma duże czułki i małe oczy. Cechy te silnie sugerują, że feromony są wykorzystywane do selekcji płciowej, podczas gdy narządy świetlne są wykorzystywane do sygnałów ostrzegawczych. W kontrolowanych eksperymentach samce przybywające z wiatrem docierały najpierw do samic, co wskazuje, że samce przemieszczają się pod wiatr wzdłuż pióropusza feromonów. Stwierdzono również, że samce są w stanie znaleźć samice bez użycia wskazówek wizualnych, gdy boki testowych szalek Petriego zostały pokryte czarną taśmą. To oraz fakt, że samice nie zapalają się w nocy, a samce są dobowe, prowadzą do wniosku, że komunikacja seksualna u P. hemipterus opiera się wyłącznie na feromonach.
Systematyka
Systematyka świetlików , podobnie jak w przypadku wielu owadów, podlega ciągłym zmianom, ponieważ wciąż odkrywane są nowe gatunki. Pięć podrodzin wymienionych powyżej jest najczęściej akceptowanymi, chociaż zaproponowano inne, takie jak Amydetinae i Psilocladinae. Zrobiono to głównie w celu zrewidowania Lampyrinae , które stopniowo przekształciło się w coś w rodzaju " taksonu śmietnikowego " do trzymania gatunków incertae sedis i rodzajów świetlików. Zaproponowano inne zmiany, takie jak połączenie Ototretinae z Luciolinae , ale zastosowany tutaj układ wydaje się być na razie najczęściej spotykanym i stabilnym układem. Chociaż większość grup wydaje się być monofiletyczna , niektóre (np. plemię Photinini ) są prawdopodobnie lepiej podzielone.
Wydaje się, że istnieją dwie grupy podrodzin: jedna zawierająca wiele gatunków amerykańskich i niektóre eurazjatyckie z Lampyrinae i Photurinae; i jeden, głównie azjatycki, składający się z innych podrodzin. Chociaż podrodziny w rozumieniu tutaj są na ogół monofiletyczne , kilka rodzajów nadal musi zostać przeniesionych, aby podrodziny dokładnie reprezentowały ewolucyjne relacje między świetlikami.
Rhagophthalmidae są glow-worm-like rodu Elateroidea . W niedalekiej przeszłości byli zwykle uważani za odrębną rodzinę, ale czy to prawda, wciąż jest sporne. W rzeczywistości mogą być jedynymi bliskimi krewnymi zagadkowego rodzaju świetlika Pterotus , który czasami jest umieszczany w monotypowej podrodzinie.
Rodzaj Phausis , zwykle zaliczany do plemienia Photinini z Lampyrinae, może reprezentować inną dość odrębną linię rodową.]
Najstarszą znaną skamieliną z tej rodziny jest Protoluciola z wczesnej późnej kredy ( Cenomański ~ 99 mln lat) wieku bursztynu birmańskiego z Myanmaru, który należy do podrodziny Luciolinae. Organ wytwarzający światło jest wyraźnie obecny. Na podstawie analizy genomowej wywnioskowano, że kolor blasku przodków ostatniego wspólnego przodka wszystkich żyjących świetlików jest zielony.
Ochrona
Uważa się, że populacje świetlików spadają na całym świecie. Chociaż dane z monitoringu dla wielu regionów są skąpe, rosnąca liczba anegdotycznych raportów, w połączeniu z kilkoma opublikowanymi badaniami z Europy i Azji, sugeruje, że świetliki mają kłopoty. Ostatnie oceny IUCN na Czerwonej Liście dla świetlików północnoamerykańskich również zidentyfikowały szereg gatunków o podwyższonym ryzyku wyginięcia w USA.
Świetliki stoją przed licznymi zagrożeniami, w tym utratą i degradacją siedlisk, zanieczyszczeniem światłem, stosowaniem pestycydów i zmianą klimatu. Turystyka świetlikowa, szybko rozwijający się sektor branży turystycznej i turystycznej, została również zidentyfikowana jako potencjalne zagrożenie dla świetlików i ich siedlisk, gdy nie jest odpowiednio zarządzana. Podobnie jak wiele innych organizmów, świetliki są bezpośrednio dotknięte zmianą użytkowania gruntów (np. utrata powierzchni siedliska i łączności), która jest określana jako główna siła napędowa zmian bioróżnorodności w ekosystemach lądowych. Pestycydy, w tym insektycydy i herbicydy, również zostały wskazane jako prawdopodobna przyczyna spadku liczby świetlików. Te chemikalia mogą nie tylko bezpośrednio szkodzić świetlikom, ale także mogą zmniejszać populacje ofiar i degradować siedliska. Zanieczyszczenie światłem jest szczególnie niepokojącym zagrożeniem dla świetlików. Ponieważ większość gatunków świetlików wykorzystuje bioluminescencyjne sygnały zalotów, są one również bardzo wrażliwe na poziom światła w otoczeniu, a w konsekwencji na zanieczyszczenie światłem . Rosnąca liczba badań dotyczących wpływu sztucznego światła w nocy (ALAN) na świetliki wykazała, że zanieczyszczenie światłem może zakłócać sygnały zalotów świetlików, a nawet zakłócać rozprzestrzenianie się larw.
Niezależnie od przyczyn ich spadku, naukowcy zgadzają się, że ochrona i poprawa siedlisk świetlików jest jednym z najlepszych sposobów ochrony ich populacji. Zalecenia obejmują m.in. ograniczenie lub ograniczenie sztucznego światła w nocy, przywracanie siedlisk, w których występują zagrożone gatunki oraz eliminację niepotrzebnego stosowania pestycydów. Ponadto wzmożone wysiłki badawcze, w tym udział w społecznych projektach naukowych, takich jak Firefly Watch i Western Firefly Project , pomogą naukowcom wypełnić luki w danych dotyczących rozmieszczenia gatunków, okresów aktywności i powiązań siedlisk. Monitorowanie zagrożonych populacji będzie miało kluczowe znaczenie dla zrozumienia trendów populacyjnych oraz wpływu działalności człowieka i zmieniającego się klimatu.
Świetliki są charyzmatyczne, rozpowszechnione i lubiane, dlatego służą jako ważny gatunek flagowy do ochrony. Oprócz roli ekologicznej, jaką odgrywają w systemach naturalnych, są one użytecznymi modelami badawczymi wpływu światła na dziką przyrodę w nocy, a ze względu na ich czułość i szybką reakcję na zmiany środowiskowe mogą być ważnymi bioindykatorami sztucznego oświetlenia nocnego i innych zanieczyszczeń.
Więcej informacji na temat ochrony świetlików można uzyskać za pośrednictwem grupy specjalistów ds. świetlików IUCN SSC , międzynarodowej sieci Fireflyers oraz Towarzystwa Ochrony Bezkręgowców Xerces .
Filogeneza
Na podstawie Martina i in. 2019
Lampyridae |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Bibliografia
Dalsza lektura
- Branham, MA; Wenzel, JW (2003). „Geneza zachowań fototycznych i ewolucja komunikacji seksualnej u świetlików (Coleoptera: Lampyridae)”. Kladystyka . 19 (1): 1-22. doi : 10.1111/j.1096-0031.2003.tb00404.x . S2CID 46266960 .
- Lewisa SM; Cratsley, CK (2008). „Ewolucja sygnału Flash, wybór partnera i drapieżnictwo w świetlikach”. Roczny Przegląd Entomologii . 53 : 293-321. doi : 10.1146/annurev.ento.53.103106.093346 . PMID 17877452 . S2CID 16360536 .
-
Stousa, Hollanda (1997). „Przegląd drapieżnictwa w Photuris i jego wpływ na ewolucję sygnalizacji błyskowej w innych świetlikach Nowego Świata” . Cytowanie dziennika wymaga
|journal=
( pomoc ) - Faust, Lynn Frierson (2017). „Świetliki, świetliki i błyskawice”
- „Zrozumienie środków owadobójczych zawierających halofenozyd (Mach 2) i Imidacloprid (Zasługa)” autorstwa Daniela A Pottera. International SportsTurf Institute, Inc., Turfax, tom. 6 nr 1 (styczeń-luty 1998)
- „Względna toksyczność chemikaliów dla dżdżownicy Eisenia foetida” autorstwa Briana L. Robertsa i H. Wymana Dorougha. Artykuł opublikowany po raz pierwszy w Internecie: 20 października 2009. Toksykologia i chemia środowiskowa, tom. 3, nr 1 (styczeń 1984), s. 67–78.
Zewnętrzne linki
- Wprowadzenie do europejskich świetlików i świetlików
- Firefly.org – Fakty o błędach Firefly i Lightning, zdjęcia, informacje o znikaniu owadów Firefly
- Robot symulujący Firefly, Chiny
- Baza danych taksonomii NCBI
- Muzeum Nauki w Bostonie – Zrozumieć świetliki
- Film przedstawiający larwę świetlika w Austrii
- FireflyExperience.org – zdjęcia świetlne i filmy przedstawiające świetliki i błyskawice