过去30年，巴西发光昆虫多样性骤降

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近日，发表于《美国昆虫学会年鉴》的一篇研究论文指出：塞拉多（Cerrado）热带草原是巴西发光生物鞘翅目最丰富的生态系统之一，但该地区是受农业扩张威胁最大的生态系统。在过去30年间，该论文的第一作者，圣卡洛斯联邦大学可持续发展科学与技术中心（CCTS UFSCar）教授Vadim Vivian带领他的学生团队前往埃玛斯国家公园（PNE）和戈亚斯州保护区国家公园（PNCG）周围的农场收集、观察和研究标本。

（图源：绿会融媒·海洋与湿地）

研究团队共记录了51种发光物种，包括萤科（Lampyridae，29种）、叩甲科（Elateridae，又称“叩头虫”，11种）、光萤科（Phengodidae，10种）和隐翅虫科（Staphylinidae，1种）。在塞拉多草原地貌的栖息地中，拥有大多数发光物种，其次是森林、开阔地和沼泽。大多数生活在塞拉多生态系统中的萤火虫都会发出黄绿色的光，而大多数叩甲主要发出绿色的光。然而，在埃玛斯国家公园周围的农场中，甘蔗种植园取代了周围的牧场后，发光物种的数量有所下降，尤其是成年光萤科雄性。研究团队认为，栖息地的减少、农业杀虫剂的使用和人工夜间照明是对发光昆虫多样性产生这种影响的主要原因。

Vadim Vivian指出：“在20世纪90年代，草原上布满了萤火虫和其他发光昆虫，甚至牧区也如此。现在，大多数地区都种植甘蔗，我们几乎看不到任何发光昆虫。”

研究人员表示，在过去的三十年里，上述两个国家公园的发光甲虫的多样性急剧下降，与此同时，大豆和甘蔗种植园取代了之前的牧场，塞拉多草原整体面积减少，更具体地说，是塞拉多草原被转变成了茂密干燥的森林。

杀虫剂和人工照明也是发光昆虫的敌人。人类产生的明亮光线阻止了它们被配偶定位和繁殖。特别是，研究人员注意到在最近的探险中没有发光昆虫的幼虫。这些昆虫可以同时发出红光和绿光，具有重大的生物技术潜力。

“光萤科的衰落尤其明显。自2010年以来，光萤科成年雄性不再被甘蔗环绕的农场上的光陷阱所吸引。此外，夜间来自附近城市中心的人造光水平不断增加，可能会威胁到埃玛斯国家公园内的几种发光物种。这个问题值得特别关注和进一步研究，”Viviani说。

发光物种的灭绝不仅是对生物多样性和这些动物提供的生态系统服务的损失，也是对技术和经济机会的损失。生物发光（生物产生和发射冷可见光）对科学研究、医学、工业和环境管理中的许多分析过程都很有用。冷光意味着少于20%的光产生热辐射（即热量）。生物发光源于荧光素的氧化，荧光素是一种存在于这些昆虫和其他动物以及一些真菌中的化合物。氧化过程是由被称为萤光素酶的酶催化的。

多年来，Viviani领导的团队分离和克隆了全球数量最多的荧光素酶。萤光素酶来自不同的昆虫，包括产生蓝光的苍蝇。发光甲虫会产生绿色、黄色、橙色和红色等颜色。例如，它们的萤光素酶被用来标记细胞和蛋白质。Viviani目前正在协调一个项目，将基于巴西物种的萤光素酶开发，用于免疫测定、环境分析和生物成像的生物发光试剂（目前，巴西的生物发光试剂还是依靠进口）。Viviani说：“重要的是要认识到，塞拉多草原不仅仅是灌木丛。它是土壤中的水分储存库，是产生雨水的蒸发源，也是大量独家物种的储存库。我们可以从这些宝藏中学到很多。”

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文 | Daisy

审 | Maggie

排版 | Daisy

【拓展阅读】

【参考链接】

1.https://dx.doi.org/10.1093/aesa/saad029

2.https://phys.org/news/2024-01-diversity-bioluminescent-beetles-brazilian-savanna.html

3.Citation: Vadim R Viviani et al, Inventory and ecological aspects of bioluminescent beetles in the Cerrado ecosystem and its decline around Emas National Park (Brazil), Annals of the Entomological Society of America (2023). DOI: 10.1093/aesa/saad029

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