Světluška - Firefly

Světluška
Časový rozsah: cenoman -Nejnovější
Photuris lucicrescens
Photuris lucicrescens
Lampyris Noctiluca (světluška) páření. Gif
Samec a samice druhu Lampyris noctiluca páření
Vědecká klasifikace E
Království: Animalia
Kmen: Arthropoda
Třída: Hmyz
Objednat: Coleoptera
Podřád: Polyfága
Infraorder: Elateriformia
Nadčeleď: Elateroidea
Rodina: Lampyridae
Latreille , 1817
Podskupiny

Amydetinae
Cheguevariinae
Chespiritoinae
Cyphonocerinae
Lamprohizinae
Lampyrinae
Luciolinae
Ototretinae
Photurinae
Psilocladinae
Pterotinae
a viz níže


Genera incertae sedis :
Anadrilus Kirsch, 1875
Araucariocladus Silveira and Mermudes, 2017
Crassitarsus Martin, 2019
Lamprigera Motschulsky, 1853
Oculogryphus
Jeng, Engel, and Yang, 2007
Photoctus McDermott, 1961
Pollaclasis Newman, 1838

Lampyridae jsou rodina z hmyzu v brouka řádu brouků s více než 2000 popsaných druhů. Jsou to brouci s měkkým tělem, kterým se běžně říká světlušky , žhaví červi nebo bleskovci pro jejich nápadné využití bioluminiscence během soumraku k přilákání kamarádů nebo kořisti. Světlušky produkují „studené světlo“ bez infračervených nebo ultrafialových frekvencí. Toto chemicky produkované světlo z podbřišku může být žluté, zelené nebo světle červené, s vlnovými délkami od 510 do 670 nanometrů. Některé druhy, jako například slabě zářící „ modrý duch “ východních USA, se mohou zdát vyzařovat namodrale bílé světlo z dálky a za zhoršených světelných podmínek, ale jejich záře je při pozorování zblízka jasně zelená. Jejich vnímaný modrý odstín může být způsoben Purkinjeho efektem .

Světlušky se nacházejí v mírném a tropickém podnebí. Mnoho z nich se nachází v močálech nebo ve vlhkých zalesněných oblastech, kde mají jejich larvy bohaté zdroje potravy. Některým druhům se v Eurasii i jinde říká „ glowworms “. Zatímco všechny známé světlušky září jako larvy, pouze někteří dospělí produkují světlo a umístění světelného orgánu se liší mezi druhy a mezi pohlavími stejného druhu. Forma hmyzu, který vyzařuje světlo, se liší druh od druhu (například u žhavého červa nalezeného ve Velké Británii, Lampyris noctiluca , je to žena, která je nejsnáze postřehnutelná.). V Americe se „zářivý červ“ vztahuje také na blízce příbuznou rodinu Phengodidae . Na Novém Zélandu a v Austrálii se pro luminiscenční larvy houby gnat Arachnocampa používá termín „zářivý červ“ . U některých druhů světlušek jsou samice nelétavé.

Biologie

Larviform žena zobrazující světlo emitující orgány na břiše

Světlušky mají ve svém celkovém vzhledu velké rozdíly, liší se barvou, tvarem, velikostí a funkcemi, jako jsou antény. Dospělí se mohou drasticky lišit ve velikosti v závislosti na druhu, přičemž největší je dlouhý až 25 mm (1 palce). Ačkoli samice některých druhů jsou vzhledově podobné samcům, larviformní samice se vyskytují v mnoha druzích světlušek. Tyto samice lze často odlišit od larev pouze proto, že dospělí mají složené oči , ačkoli ty jsou mnohem menší než u jejich mužů a často velmi regresivní. Nejčastěji známé světlušky jsou noční , ačkoli mnoho druhů je denních . Většina denních druhů není luminiscenční; některé druhy, které zůstávají ve stinných oblastech, však mohou produkovat světlo.

Světlušky procházejí transformací nazývanou úplná metamorfóza.

Několik dní po páření klade samice oplodněná vajíčka na povrch země nebo těsně pod něj. Vejce se líhnou o tři až čtyři týdny později a larvy se živí až do konce léta. Larvy se běžně nazývají glowworms (nezaměňovat s odlišnou rodinou brouků Phengodidae nebo rodem much Arachnocampa ). Lampyridové larvy mají jednoduché oči. Termín glowworm je také používán jak pro dospělé, tak pro larvy druhů, jako je Lampyris noctiluca , běžná evropská glowworm, ve které jasně září pouze nelétající dospělé samice a létající samci září jen slabě a přerušovaně. Světlušky přezimují v zimě během larválního stádia, některé druhy i několik let. Někteří to dělají zavrtáním do podzemí, zatímco jiní nacházejí místa na nebo pod kůrou stromů. Objevují se na jaře. Po několika týdnech krmení jiným hmyzem, šneky a červy se kuklí jeden až dva a půl týdne a vynoří se jako dospělí. Larvy většiny druhů jsou specializovaní predátoři a živí se jinými larvami, suchozemskými šneky a slimáky . Někteří jsou tak specializovaní, že mají rýhované čelisti, které dodávají trávicí tekutiny přímo jejich kořisti. Dieta pro dospělé se liší: někteří jsou draví, zatímco jiní se živí pylem rostlin nebo nektarem . Někteří, jako brouk červenavý , Lampyris noctiluca , nemají ústa.

Většina světlušek je pro mnoho dravců obratlovců nechutná. To je přinejmenším částečně způsobeno skupinou steroidních pyronů známých jako lucibufaginy , které jsou podobné kardiotonickým bufadienolidům nalezeným v některých jedovatých ropuchách.

Lehká a chemická výroba

Světluška Photuris zachycená ve východní Kanadě-horní snímek je pořízen s bleskem, spodní pouze s vlastním vyzařujícím světlem
Video světlušek

Světelná produkce světlušek je způsobena typem chemické reakce nazývané bioluminiscence . Tento proces se vyskytuje ve specializovaných orgánech vyzařujících světlo , obvykle na podbřišku světlušky. Enzym luciferáza působí na luciferin za přítomnosti iontů hořčíku , ATP a kyslíku za vzniku světla. Genové kódování těchto látek bylo vloženo do mnoha různých organismů (viz Luciferase - aplikace ). Genetiku bioluminiscence světlušek se zaměřením na luciferázu přezkoumal John Day. Světluška luciferáza se používá v kriminalistice a enzym má lékařské využití - zejména pro detekci přítomnosti ATP nebo hořčíku. Všechny světlušky září jako larvy. U lampyridových larev slouží bioluminiscence funkci, která je odlišná od funkce u dospělých. Zdá se, že je to varovný signál pro predátory , protože mnoho larev světlušek obsahuje chemikálie, které jsou nechutné nebo toxické.

Původně se předpokládalo, že fotická emise u dospělého brouka bude použita k podobným varovným účelům, ale nyní se rozumí, že jejím primárním účelem je výběr partnera. Ukázalo se, že raná bioluminiscence larev byla přijata u dospělých světlušek a byla opakovaně získávána a ztracena, než se upevnila a uchovala jako mechanismus sexuální komunikace u mnoha druhů. Dospělé lampyridy mají různé způsoby komunikace s kamarády při námluvách: stálé záře, blikání a používání chemických signálů nesouvisejících s fotickými systémy. Chemické signály nebo feromony jsou rodovou formou sexuální komunikace; to předchází vývoji bleskové signalizace v rodové linii a je zachováno i dnes u denně aktivních druhů. Signály, ať už fotické nebo chemické, umožňují světluškám identifikovat kamarády jejich vlastního druhu. Charakteristiky bleskové signalizace zahrnují rozdíly v trvání, načasování, barvě a opakování a liší se mezidruhově a geograficky. Když nejsou bleskové signály dostatečně rozlišeny mezi druhy v populaci, sexuální výběr podporuje divergenci signálních vzorců.

Některé druhy, zejména bleskové plody rodů Photinus , Photuris a Pyractomena , se vyznačují jedinečnými vzory námluvy vyzařovanými létajícími muži při hledání samic. Samice rodu Photinus obecně nelétají, ale reagují bleskově na muže svého vlastního druhu.

Synchronizace blikání je fenomén několika druhů světlušek. Tento jev je vysvětlen jako fázová synchronizace a spontánní řád. Tropické světlušky běžně synchronizují své záblesky mezi velkými skupinami, zejména v jihovýchodní Asii. V noci na břehu řeky v malajské džungli světlušky přesně synchronizují své světelné emise. Současné hypotézy o příčinách tohoto chování zahrnují dietu, sociální interakci a nadmořskou výšku. Na Filipínách, tisíce světlušek lze vidět celoročně ve městě Donsol (tzv aninipot nebo totonbalagon v Bicol ). Ve Spojených státech, jeden z nejslavnějších pozorování světlušek blikajících v souzvuku dochází každoročně v blízkosti Elkmont, Tennessee , v Great Smoky Mountains během prvních týdnů v červnu. Dalším hostitelem tohoto jevu je národní park Congaree v Jižní Karolíně .

Ženské světlušky Photuris jsou známé tím, že napodobují obrazové signalizační vzorce jiných světlušek za jediným účelem predace ; často loví menší světlušky Photinus . Cíloví muži jsou přitahováni k tomu, co se jeví jako vhodný partner, a poté jsou snědeni. Z tohoto důvodu jsou druhy Photuris někdy označovány jako „ femme fatale světlušky“.

Mnoho světlušek nevytváří světlo. Obvykle jsou tyto druhy denní nebo denní, jako jsou ty z rodu Ellychnia . Několik denních světlušek, které obývají především stinná místa, například pod vysokými rostlinami nebo stromy, je luminiscenčních. Jedním z takových rodů je Lucidota . Ne-bioluminiscenční světlušky používají k signalizaci kamarádů feromony. To je podpořeno skutečností, že některé bazální skupiny nevykazují bioluminiscenci a místo toho používají chemickou signalizaci. Phosphaenus hemipterusfototické orgány, přesto je denní světluškou a zobrazuje velké tykadla a malé oči. Tyto rysy silně naznačují, že feromony se používají pro sexuální výběr, zatímco fotonické orgány se používají pro varovné signály. V kontrolovaných experimentech muži přicházející z větru dorazili nejprve k ženám, což naznačuje, že muži cestují proti větru podél feromonového oblaku. Bylo také zjištěno, že muži byli schopni najít ženy bez použití vizuálních podnětů, když byly strany testovacích Petriho misek pokryty černou páskou. Toto a fakta, že ženy v noci nesvítí a muži jsou denní, poukazují na závěr, že sexuální komunikace u P. hemipterus je založena výhradně na feromonech.

Systematika

Cyphonocerus ruficollis , slabě zářící člen Cyphonocerinae
Světluška samice

Systematika světlušek , stejně jako mnoho hmyzu, je v neustálém stavu toku, protože stále dochází k objevování nových druhů. Pět výše uvedených podskupin je nejčastěji přijímaných, i když byly navrženy další, například Amydetinae a Psilocladinae. To bylo provedeno hlavně ve snaze zrevidovat Lampyrinae , který se kousek po kousku stal něčím jako „ odpadkový taxon “ pro držení druhů incertae sedis a rodů světlušek. Byly navrženy další změny, jako například sloučení Ototretinae do Luciolinae , ale zde použité uspořádání se prozatím jeví jako nejčastěji viditelné a stabilní uspořádání. Ačkoli se většina skupin jeví jako monofyletická , některé (např. Kmen Photinini ) jsou možná lépe rozděleny.

Zdá se, že existují dvě skupiny podskupin: jedna obsahuje mnoho amerických a některých euroasijských druhů v Lampyrinae a Photurinae; a jedna, převážně asijská, tvořená ostatními podskupinami. Zatímco zde chápané podskupiny jsou obecně monofyletické , je třeba ještě přesunout několik rodů, aby podčeledi přesně reprezentovaly evoluční vztahy mezi světluškami.

Rhagophthalmidae jsou světluška podobné linie Elateroidea . V nedávné minulosti byly obvykle považovány za odlišnou rodinu, ale zda je to správné, je stále sporné. Ve skutečnosti mohou být jediným blízkým příbuzným záhadného rodu světlušek Pterotus , který je někdy umístěn v monotypické podčeledi.

Rod Phausis , obvykle umístěný v kmeni Photinini z Lampyrinae, by místo toho mohl představovat jinou poměrně odlišnou linii.]

Nejstarší známou zkamenělinou rodu je Protoluciola z raného konce křídy ( cenomanské ~ 99 milionů let) ve věku barmského jantaru z Myanmaru, který patří do podčeledi Luciolinae. Světlo produkující orgán je zřetelně přítomen. Barva předků záře pro posledního společného předka všech živých světlušek byla na základě genomové analýzy vyvozována jako zelená.

Zachování

Světlušky v Georgii, USA, expozice 8 sekund
Světlušky v lesích u německého Norimberku , doba expozice 30 sekund

Populace světlušek se celosvětově snižuje. Přestože jsou údaje z monitorování pro mnoho regionů vzácné, rostoucí počet neoficiálních zpráv spolu s několika publikovanými studiemi z Evropy a Asie naznačuje, že světlušky mají potíže. Nedávné IUCN Red List odhady pro severoamerické světlušky také identifikovali řadu druhů s zvýšené riziko vyhynutí ve Spojených státech.

Světlušky čelí mnoha hrozbám, včetně ztráty a degradace stanovišť, světelného znečištění, používání pesticidů a změny klimatu. Světlovodná turistika, rychle rostoucí odvětví cestovního ruchu, byla rovněž identifikována jako potenciální hrozba pro světlušky a jejich stanoviště, pokud není náležitě řízena. Stejně jako mnoho jiných organismů jsou světlušky přímo ovlivněny změnou ve využívání půdy (např. Ztráta oblasti stanovišť a konektivity), která je identifikována jako hlavní hybná síla změn biologické rozmanitosti v suchozemských ekosystémech. Pesticidy, včetně insekticidů a herbicidů, byly také označeny jako pravděpodobná příčina poklesu světlušek. Tyto chemikálie mohou nejen přímo poškodit světlušky, ale mají také potenciál snížit populace kořisti a degradovat stanoviště. Světelné znečištění představuje zvláště nebezpečnou hrozbu pro světlušky. Vzhledem k tomu, že většina druhů světlušek využívá bioluminiscenční námluvy, jsou také velmi citlivé na úroveň světla v prostředí a následně na světelné znečištění . Rostoucí počet studií zkoumajících účinky umělého světla v noci (ALAN) na světlušky ukázal, že světelné znečištění může narušit signály námluvy světlušek a dokonce zasahovat do šíření larev.

Bez ohledu na důvody jejich poklesu se vědci shodují, že ochrana a zlepšování stanovišť světlušek je jedním z nejlepších způsobů, jak zachránit jejich populaci. Mezi doporučení patří mimo jiné omezení nebo omezení umělého světla v noci, obnova stanovišť, kde se vyskytují ohrožené druhy, a odstranění zbytečného používání pesticidů. Zvýšené úsilí v oblasti průzkumu, včetně účasti na komunitních vědeckých projektech, jako jsou Firefly Watch a Western Firefly Project , pomůže vědcům vyplnit mezery v údajích o distribuci druhů, obdobích aktivit a asociacích stanovišť. Monitorování ohrožených populací bude zásadní pro pochopení populačních trendů a dopadů lidských činností a měnícího se klimatu.

Světlušky jsou charismatické, rozšířené a milované, takže slouží jako důležité vlajkové druhy pro ochranu. Kromě ekologických rolí, které hrají v přírodních systémech, jsou užitečnými vyšetřovacími modely účinků světla na noční divokou zvěř a díky své citlivosti a rychlé reakci na změny prostředí mohou být důležitými bioindikátory umělého nočního osvětlení a dalších znečišťujících látek.

Více informací o ochraně světlušek je k dispozici prostřednictvím IUCN SSC Firefly Specialist Group , Fireflyers International Network a Xerces Society for Invertebrate Conservation .

Fylogeneze

Na základě Martina a kol. 2019

Lampyridae

Luciolinae

Pterotinae

Ototretinae

Lamprohizinae

Psilocladinae

Amydetinae

Photurinae

Lampyrinae

Reference

Další čtení

externí odkazy