天目山穹宇萤的活动与自然发光规律及其对单色光刺激的反应 天目山穹宇萤的活动与自然发光规律及其对单色光刺 激的反应 杨立峰张晴柔张郑宇”赵倩茹“赵祥 (复旦大学生命科学学院,上海200433) 摘要:以往的实验观察表明,萤火虫的夜晚活动及其发光有一定的变化规律,在日落后一小 时达到发光和活动高峰:部分种类的萤火虫对外界单色光的刺激能做出闪光反应。为了进一 步验证与研究上述的观察结果,我们在天目山对萤科昆虫穹宇萤进行了实地观察与研究。我 们采用的方法是从日落开始,每隔15分钟对观测区域内的自然发光的萤火虫数量以及萤火 虫总数进行计数,每次计数1分钟,连续记录三个1分钟;待发光规律稳定后,再变成每隔 30分钟进行计数。另外,在日落后1小时内,我们还利用单色光绿光、红光、黄光和蓝光 以及白光对萤火虫进行光刺激,观察萤火虫的反应。实验结果表明,穹宇萤在日落后1小时 内活动最强,发光最频繁,之后活动与发光频率逐渐下降:绿光、红光和黄光刺激可以引起 穹宇萤的闪光回应,蓝光和白光无法引起穹宇萤的闪光回应,先用黄光刺激在用白光刺激会 引起穹宇萤闪光的停止。城市光污染会影响萤火虫的正常繁殖活动,引起萤火虫的绝灭。 关键词:方差分析,自然发光数,萤火虫总数,光污染 The activities and natural flashing and the response to monochromatic light stimulus of Pygoluciola qingyu in Tianmu Mountain Lifeng Yang, Qingrou Zhang2, Zhengyu Zhang, Qianru Zhao, Xiang Zhao School of life Sciences, Fudan University, Shanghai, P.R. China 200433 Abstract: From the previous research and observation about fireflies, their activities and natural Their activities and flashing come to the peak at one hour after sunset an decrease as the time gets late. Some species of fireflies are responsive to monochromatic light stimulus, and display synchronous flashing. In order to make further test and studies on these results, we studied and observed the Pygoluciola qingyu in Tianmu Mountain. The method that we used is to count the fireflies which were flashing and the total number of fireflies at that time in the research region at continuously. When the fluctuation became less obvious, we counted at intervals of 30 minutes Besides, we also observed the response of Pygoluciola gingyu to the green light, red light, yellow light, blue light and white light stimulus. Our experimental results present that the Pygoluciola qingyu has its highest frequency of activities and natural flashing in one hour after sunset and after that, the frequency of activities and natural flashing come down. The stimulus of green light, red light and yellow light can lead to the flashing response of Pygoluciola qingyu. If the Pygoluciola qingyu accepts the yellow light 3共同第一作者 Author for correspondence. E-mail:0930070001 Fudan. edu.cn
天目山穹宇萤的活动与自然发光规律及其对单色光刺激的反应 天目山穹宇萤的活动与自然发光规律及其对单色光刺 激的反应 杨立峰 1* 张晴柔 2* 张郑宇 3* 赵倩茹 4* 赵祥 5*3 （复旦大学生命科学学院，上海 200433） 摘要：以往的实验观察表明，萤火虫的夜晚活动及其发光有一定的变化规律，在日落后一小 时达到发光和活动高峰；部分种类的萤火虫对外界单色光的刺激能做出闪光反应。为了进一 步验证与研究上述的观察结果，我们在天目山对萤科昆虫穹宇萤进行了实地观察与研究。我 们采用的方法是从日落开始，每隔 15 分钟对观测区域内的自然发光的萤火虫数量以及萤火 虫总数进行计数，每次计数 1 分钟，连续记录三个 1 分钟；待发光规律稳定后，再变成每隔 30 分钟进行计数。另外，在日落后 1 小时内，我们还利用单色光绿光、红光、黄光和蓝光 以及白光对萤火虫进行光刺激，观察萤火虫的反应。实验结果表明，穹宇萤在日落后 1 小时 内活动最强，发光最频繁，之后活动与发光频率逐渐下降；绿光、红光和黄光刺激可以引起 穹宇萤的闪光回应，蓝光和白光无法引起穹宇萤的闪光回应，先用黄光刺激在用白光刺激会 引起穹宇萤闪光的停止。城市光污染会影响萤火虫的正常繁殖活动，引起萤火虫的绝灭。 关键词：方差分析，自然发光数，萤火虫总数，光污染 The activities and natural flashing and the response to monochromatic light stimulus of Pygoluciola qingyu in Tianmu Mountain Lifeng Yang1 , Qingrou Zhang2 , Zhengyu Zhang3 , Qianru Zhao4 , Xiang Zhao5 School of Life Sciences, Fudan University, Shanghai, P.R.China 200433 Abstract: From the previous research and observation about fireflies, their activities and natural flashing at night are regular. Their activities and flashing come to the peak at one hour after sunset and decrease as the time gets late. Some species of fireflies are responsive to monochromatic light stimulus, and display synchronous flashing. In order to make further test and studies on these results, we studied and observed the Pygoluciola qingyu in Tianmu Mountain. The method that we used is to count the fireflies which were flashing and the total number of fireflies at that time in the research region at intervals of 15 minutes; the length of every counting time is 1 minute and we counted three times continuously. When the fluctuation became less obvious, we counted at intervals of 30 minutes. Besides, we also observed the response of Pygoluciola qingyu to the green light, red light, yellow light, blue light and white light stimulus. Our experimental results present that the Pygoluciola qingyu has its highest frequency of activities and natural flashing in one hour after sunset and after that, the frequency of activities and natural flashing come down. The stimulus of green light, red light and yellow light can lead to the flashing response of Pygoluciola qingyu. If the Pygoluciola qingyu accepts the yellow light 3共同第一作者 Author for correspondence. E-mail: 09300700031@fudan.edu.cn 123
天目山穹宇萤的活动与自然发光规律及其对单色光刺激的反应 stimulus first and then accepts the strong white light stimulus, its flashing after the yellow stimulus can be suppressed by the white light. The light pollution interfere the living and proliferation of fireflies and lead to their extinction Key words: analysis of variation(ANOVA), the sum of natural flashing fireflies, the sum of fireflies, light pollution 萤火虫是鞘翅目萤科昆虫的通称。全世界约2000种,分布于热带、亚热带和温带地区。 虫体小至中型,长而扁平,体壁与鞘翅柔软。前胸背板平坦,常盖住头部。头狭小。眼半圆 球形,雄性的眼常大于雌性。腹部7~8节,末端下方有发光器,能发黄绿色光。萤火虫夜间 活动,卵、幼虫和蛹也往往能发光,成虫的发光有引诱异性的作用。幼虫捕食蜗牛和小昆虫 喜栖于潮湿温暖草木繁盛的地方 天目山自然环境优越,现仍有较多的萤火虫在这里生存。我们观察到的萤火虫种类,也 是我们此次研究的萤火虫种类,为一种称作穹宇萤( Pygoluciola gingyu)的萤火虫。穹宇萤 属萤科( Family Lampyridae)臀熠萤属( Genus Pygoluciola)在208年由我国著名萤火虫学 家付新华率先发现和命名(FuX.H, Ballantyne et al,2008)。雄性穹宇萤身长约9-13mm,雌 性穹宇萤身长约10-13mm。前胸背板橙黄色,身体肥胖呈浅桃色,背板的圆片上有两个棕 色的斑点和两个侧面的浅棕色区域。鞘翅黑色。发光器官几乎占据了雄性的整个第6和第7 体节;占据雌性的整个第6体节。成虫很少飞行,常常停在沿着山溪生长的植物上。在晩上 雄虫对于任何颜色的电子灯光光源,包括LED,钨灯和荧光灯都有强烈的反应,发出同步的 闪光( Vor yiu et al.,2011)。 萤火虫于夜晚的发光行为,以黑翅萤( Luciola cerato)为例,就目前的研究发现,多是 在日落后,雄虫开始在梄地上边飞边亮;在雄虫开始活动不久后,雌虫便开始出现于栖地周 围的高处(雌虫也会发光,但只有发光器一节,雄虫则有两节发光器),从晚上7点一直到 11点半左右,在其栖地可以见到成百成千的萤火虫发光,但差不多在晚上11点半过后,成 虫便逐渐停止发光。而且雄虫发光的频率也有变化,并非整晚的发光频率都一样。亮灯是耗 能活动,不会整晚发亮,一般只维持2至3小时。成虫寿命一般只有5天至2星期,这段时 间主要为交尾繁殖下一代。在日落后1小时后萤火虫非常活跃,争取时间互相追求(百度百 科 基于前人的研究成果,我们可以得出两点初步的结论:萤火虫夜间的发光频率是有变 化的,其中日落后1小时可能为发光的高峰,午夜时分发光频率降到较低水平;穹宇萤对于 单色光的刺激有闪光反应。因此我们设计实验分别研究了萤火虫夜间发光频率变化的规律 以及单色光对于萤火虫的刺激效应。我们的实验结果初步发现:穹宇萤夜间发光频率的变化 规律较符合前人的观点,在日落后1小时发光频率迅速到达高峰,之后逐渐降低,午夜时分 发光频率降至最低水平;单色光对于萤火虫的刺激效应与光色有关,红、绿、黄光刺激均可 引起穹宇萤闪光反应,蓝光无法引起穹宇萤闪光反应,白光可以抑制黄光引起的闪光反应
天目山穹宇萤的活动与自然发光规律及其对单色光刺激的反应 stimulus first and then accepts the strong white light stimulus, its flashing after the yellow stimulus can be suppressed by the white light. The light pollution interfere the living and proliferation of fireflies and lead to their extinction. Key words: analysis of variation (ANOVA), the sum of natural flashing fireflies, the sum of fireflies, light pollution 萤火虫是鞘翅目萤科昆虫的通称。全世界约 2000 种，分布于热带、亚热带和温带地区。 虫体小至中型，长而扁平，体壁与鞘翅柔软。前胸背板平坦，常盖住头部。头狭小。眼半圆 球形，雄性的眼常大于雌性。腹部 7~8 节，末端下方有发光器，能发黄绿色光。萤火虫夜间 活动，卵、幼虫和蛹也往往能发光，成虫的发光有引诱异性的作用。幼虫捕食蜗牛和小昆虫， 喜栖于潮湿温暖草木繁盛的地方。 天目山自然环境优越，现仍有较多的萤火虫在这里生存。我们观察到的萤火虫种类，也 是我们此次研究的萤火虫种类，为一种称作穹宇萤（Pygoluciola qingyu）的萤火虫。穹宇萤 属萤科（Family Lampyridae）臀熠萤属（Genus Pygoluciola）在 2008 年由我国著名萤火虫学 家付新华率先发现和命名（Fu X. H, Ballantyne et al., 2008）。雄性穹宇萤身长约 9-13mm，雌 性穹宇萤身长约 10-13mm。前胸背板橙黄色，身体肥胖呈浅桃色，背板的圆片上有两个棕 色的斑点和两个侧面的浅棕色区域。鞘翅黑色。发光器官几乎占据了雄性的整个第 6 和第 7 体节；占据雌性的整个第 6 体节。成虫很少飞行，常常停在沿着山溪生长的植物上。在晚上， 雄虫对于任何颜色的电子灯光光源，包括 LED，钨灯和荧光灯都有强烈的反应，发出同步的 闪光（Vor Yiu et al.,2011）。 萤火虫于夜晚的发光行为，以黑翅萤（Luciola cerata）为例，就目前的研究发现，多是 在日落后，雄虫开始在栖地上边飞边亮；在雄虫开始活动不久后，雌虫便开始出现于栖地周 围的高处（雌虫也会发光，但只有发光器一节，雄虫则有两节发光器），从晚上 7 点一直到 11 点半左右，在其栖地可以见到成百成千的萤火虫发光，但差不多在晚上 11 点半过后，成 虫便逐渐停止发光。而且雄虫发光的频率也有变化，并非整晚的发光频率都一样。亮灯是耗 能活动，不会整晚发亮，一般只维持 2 至 3 小时。成虫寿命一般只有 5 天至 2 星期，这段时 间主要为交尾繁殖下一代。在日落后 1 小时后萤火虫非常活跃，争取时间互相追求（百度百 科）。 基于前人的研究成果，我们可以得出两点初步的结论：萤火虫夜间的发光频率是有变 化的，其中日落后 1 小时可能为发光的高峰，午夜时分发光频率降到较低水平；穹宇萤对于 单色光的刺激有闪光反应。因此我们设计实验分别研究了萤火虫夜间发光频率变化的规律， 以及单色光对于萤火虫的刺激效应。我们的实验结果初步发现：穹宇萤夜间发光频率的变化 规律较符合前人的观点，在日落后 1 小时发光频率迅速到达高峰，之后逐渐降低，午夜时分 发光频率降至最低水平；单色光对于萤火虫的刺激效应与光色有关，红、绿、黄光刺激均可 引起穹宇萤闪光反应，蓝光无法引起穹宇萤闪光反应，白光可以抑制黄光引起的闪光反应。 124
天目山穹宇萤的活动与自然发光规律及其对单色光刺激的反应 1.材料和方法 1.1实验对象 穹宇萤 Pygoluciola qingyu 1.2实验时间、地点及环境 本实验时间为2012年7月11日至13日共三天。实验地点为西天目山山麓地区竹祥山 庄(海拔350m)附近山沟上游的小桥处,观察视野为长37.923m,宽5.653m的长方形较封 闭区域(图1)。视野中为一段河道,有水流,萤火虫主要活动于水面附近的石块缝隙处, 经观察,每一个体的位置比较固定。由于观察期间的三天天气均为高温干燥,河道中的水流 量逐日下降。距观察点约10m处有一路灯,但由于林木遮蔽,光照干扰不大。桥上来往车辆 较多,车灯对观察造成一定干扰 1.3实验设备 1.3.1单色光源 以同一手电,分别罩上蓝、黄塑料袋,制造蓝光、黄光。 以数码相机的指示灯制造绿光、红光。 1.32强白光光源 普通手电 1.33摄像设备 尼康 LPIX S570数码相机 1.4实验方法 1.4.1单色光对萤火虫发光的诱发反应 将录像设备固定于特定位置,待录像视野中所有萤火虫都不发光时,开始录像,记录一 段空白对照(视野内无发光体)。每次光刺激时,先将光源的光线投射到一张白纸上,以记 录单色光的颜色:再将光线投射入视野范围内,用录像记录下萤火虫的发光活动。每次给予 光刺激大约1s。然后等待萤火虫发光再度全部熄灭,并维持一段时间后,再次给予光刺激 单色光刺激的顺序为红、蓝、绿、黄,每种色光分别做3次重复实验 1.4.2强白光对萤火虫发光的抑制 先用黄光诱导萤火虫集体发光,进行三次重复实验,观察黄光诱导的发光自然熄灭的过 程。再用手电的强白光直射视野范围约1s,观察视野内萤火虫的发光现象。由于该实验对 萤火虫正常活动干扰较大,我们只进行了两次重复。整个实验过程录像记录 1.4.3萤火虫活动规律的观察与统计 由固定的同学计数。于每天日落之前开始观察,首先记录视野内出现第一个发光萤火虫 的时间。然后从19:29开始,每隔15min计数一次:当数目相对稳定时,每隔30min记数 次:当数目开始下降时,每隔15min计数一次。分别记录“自然发光萤火虫的数目”和“萤 火虫总数”两种数据。 125
天目山穹宇萤的活动与自然发光规律及其对单色光刺激的反应 1.材料和方法 1.1 实验对象 穹宇萤 Pygoluciola qingyu 1.2 实验时间、地点及环境 本实验时间为 2012 年 7 月 11 日至 13 日共三天。实验地点为西天目山山麓地区竹祥山 庄（海拔 350m）附近山沟上游的小桥处，观察视野为长 37.923m，宽 5.653m 的长方形较封 闭区域（图 1）。视野中为一段河道，有水流，萤火虫主要活动于水面附近的石块缝隙处， 经观察，每一个体的位置比较固定。由于观察期间的三天天气均为高温干燥，河道中的水流 量逐日下降。距观察点约 10m 处有一路灯，但由于林木遮蔽，光照干扰不大。桥上来往车辆 较多，车灯对观察造成一定干扰。 1.3 实验设备 1.3.1 单色光源 以同一手电，分别罩上蓝、黄塑料袋，制造蓝光、黄光。 以数码相机的指示灯制造绿光、红光。 1.3.2 强白光光源 普通手电 1.3.3 摄像设备 尼康 COOLPIX S570 数码相机 1.4 实验方法 1.4.1 单色光对萤火虫发光的诱发反应 将录像设备固定于特定位置，待录像视野中所有萤火虫都不发光时，开始录像，记录一 段空白对照（视野内无发光体）。每次光刺激时，先将光源的光线投射到一张白纸上，以记 录单色光的颜色；再将光线投射入视野范围内，用录像记录下萤火虫的发光活动。每次给予 光刺激大约 1s。然后等待萤火虫发光再度全部熄灭，并维持一段时间后，再次给予光刺激。 单色光刺激的顺序为红、蓝、绿、黄，每种色光分别做 3 次重复实验。 1.4.2 强白光对萤火虫发光的抑制 先用黄光诱导萤火虫集体发光，进行三次重复实验，观察黄光诱导的发光自然熄灭的过 程。再用手电的强白光直射视野范围约 1s，观察视野内萤火虫的发光现象。由于该实验对 萤火虫正常活动干扰较大，我们只进行了两次重复。整个实验过程录像记录。 1.4.3 萤火虫活动规律的观察与统计 由固定的同学计数。于每天日落之前开始观察，首先记录视野内出现第一个发光萤火虫 的时间。然后从 19:29 开始，每隔 15min 计数一次；当数目相对稳定时，每隔 30min 记数一 次；当数目开始下降时，每隔 15min 计数一次。分别记录“自然发光萤火虫的数目”和“萤 火虫总数”两种数据。 图 1 实验观察视野 Figure1 The area of observation 125
天目山穹宇萤的活动与自然发光规律及其对单色光刺激的反应 记录自然发光的萤火虫数目:每次计数时间为1min,记录3次。统计在1min内出现在 视野内的正在发光的萤火虫的总数,包括飞出和飞入视野范围的个体。 记录视野范围内萤火虫的总数:在每次数完自然发光的萤火虫数目后,用绿光诱导整个 视野内的萤火虫一齐发光,记录其数目。此数据为视野内处于发光状态和处于静息状态的萤 火虫数目之和。 1.44数据后处理 对记录所得的数据进行了双因素方差分析( two way- ANOVA)。通过双因素方差分析检验 日期和时间对萤火虫活动的影响。 视频数据是首先通过“会声会影”软件进行处理,获得了相应截图,并计算出了萤火虫 的发光时间长短等数据,然后对所得数据采用单因素方差分析( one way- ANOVA)来检验不 同颜色的光对萤火虫发光行为的影响。 方差分析( analysis of variance, ANOVA)是一类特定情况下的统计假设检验,是用 以判断多组数据之间平均数差异是否显著的方法((李松岗,2002)。具体方法和公式如下: 单因素方差分析: Treatment level SSTotal( Total Sum of Squares)表示总平方和: C∑X)2 sSw=2∑X2- ∑∑X2 T ESTreat( Among treatment sum of squares)表示处理平方和: X SSm=∑ ∑ SSError( Residual sum of squares)表示误差平方和: xi) sSEm=∑心X2 =∑CSS
天目山穹宇萤的活动与自然发光规律及其对单色光刺激的反应 记录自然发光的萤火虫数目：每次计数时间为 1min，记录 3 次。统计在 1min 内出现在 视野内的正在发光的萤火虫的总数，包括飞出和飞入视野范围的个体。 记录视野范围内萤火虫的总数：在每次数完自然发光的萤火虫数目后，用绿光诱导整个 视野内的萤火虫一齐发光，记录其数目。此数据为视野内处于发光状态和处于静息状态的萤 火虫数目之和。 1.4.4 数据后处理 对记录所得的数据进行了双因素方差分析（two way-ANOVA）。通过双因素方差分析检验 日期和时间对萤火虫活动的影响。 视频数据是首先通过“会声会影”软件进行处理，获得了相应截图，并计算出了萤火虫 的发光时间长短等数据，然后对所得数据采用单因素方差分析（one way-ANOVA）来检验不 同颜色的光对萤火虫发光行为的影响。 方差分析（analysis of variance, ANOVA）是一类特定情况下的统计假设检验，是用 以判断多组数据之间平均数差异是否显著的方法（（李松岗，2002））。具体方法和公式如下： 单因素方差分析： SSTotal（Total Sum of Squares）表示总平方和： SSTreat （Among treatment sum of squares ）表示处理平方和： SSError（Residual sum of squares）表示误差平方和： 2 2 2 2 .. ( )ij i j Total ij ij i j i j X T SS X X N N =− =− ∑∑ ∑∑ ∑∑ 2 2 2 2 . .. ( )( ) [ ] ij ij j i j i Treat i i i i X X T T SS n N nN = − =− ∑ ∑∑ ∑ ∑ 2 2 ( ) [ ] ij j Error ij i i j i i X SS X CSS n =−= ∑ ∑∑ ∑ 1 2 11 21 1 1 12 22 2 2 1 2 1 2 i k i k i k n n in kn i k XX X X XX X X XX X X 1. 2. . . 1. 2. . . i k i k TT T T XX X X 126
天目山穹宇萤的活动与自然发光规律及其对单色光刺激的反应 根据以上计算得到如下方差分析表( analysis of variance table)(杜荣骞,2003) 表1方差分析表 Tablel Analysis of variance table 变差来源平自由度均方F值临界值 ource o 方和 variation 处理间Ssm Treatments 误差或处理内 N-k Error 总和 N-1 Total 将表中所得F值与临界值c.w.比较,若在一定的置信区间(本文中采用5%)内F值显 著大于临界值,则各处理组之间存在显著差异,否则不存在显著差异:若检验得出各组之间 的平均数有显著差异,则进一步通过 Duncan多范围检验(DMRT, Duncan' s Multiple range Test)对所有水平作一对一的比较,即多重比较,找出哪些处理间有差异。具体过程如下: 先用下式计算临界值: MS 其中rp可以从多重比较 Duncan表中查出,MS指MSr,而n指每一次处理的观测次数, 采用各组数据平均值差的绝对值与该临界值作比较。如果每一次处理的观测次数不相等,则 采用调整过的DMRT( adjusted dmrt)方法进行检验 SSR, =MSE 用区-X,,2m2和以上临界值比较,以确定特定的两组数据平均值之间的差异是 n f nl 否显著, 双因素方差分析:
天目山穹宇萤的活动与自然发光规律及其对单色光刺激的反应 根据以上计算得到如下方差分析表（analysis of variance table）(杜荣骞，2003) ： 表 1 方差分析表 Table1 Analysis of variance table 变差来源 Source of variation 平 方和 SS 自由度 DF 均方 MS F 值 F 临界值 c.v. 处理间 Treatments SSTre at k-1 误差或处理内 Error SSErr or N-k 总和 Total SSTot al N-1 将表中所得 F 值与临界值 c.v.比较，若在一定的置信区间（本文中采用 5%）内 F 值显 著大于临界值，则各处理组之间存在显著差异，否则不存在显著差异；若检验得出各组之间 的平均数有显著差异，则进一步通过 Duncan 多范围检验（DMRT, Duncan’s Multiple Range Test）对所有水平作一对一的比较，即多重比较，找出哪些处理间有差异。具体过程如下： 先用下式计算临界值： 其中 rp可以从多重比较 Duncan 表中查出，MSE指 MSError，而 n 指每一次处理的观测次数， 采用各组数据平均值差的绝对值与该临界值作比较。如果每一次处理的观测次数不相等，则 采用调整过的 DMRT （adjusted DMRT）方法进行检验： 用 和以上临界值比较，以确定特定的两组数据平均值之间的差异是 否显著。 双因素方差分析： 1 SSTreat k − SSError N k − Treat Error MS MS . . 2 i j i j i j n n X X n n − + E p p MS SSR r n = SSR r MS pp E ′ = 127
天目山穹宇萤的活动与自然发光规律及其对单色光刺激的反应 Factor Factor A 1 3 Totals Means T T2. T X,XX X T T aI. Factor B Grand Total and Mean T XX X Means 总平方和SSa的计算方法同上 因素A所引起的平方和SS8 X.-X 因素B所引起的平方和SSa: SSB=∑2(X,-X)2=∑ A、B交互作用所引起的平方和SSa SScele-(ss,+SSr) 误差平方和SSrm计算同上 根据计算仍然得到一个类似的方差分析表( analysis of variance table),仍然通过 计算F值并将F值与临界值比较,得出各因素之间是否有显著性差异 需要说明的是,由于天气和实验设计不完善的原因,结果并不是完全采用原始数据来进 行数据分析得出的。第一天对自然发光数的记录每个时间点只记录了一组数据,未进行重复 因此先将第一天的自然发光数和后三天的平均值合并做了方差分析,之后也对后三天的所有 数据进行了双因素方差分析,两种处理方法得出了相同的结果,我们将在后面进行相关的讨 论。而第四天由于雷雨天气中断了实验,只记录到了22:00,因此在对自然发光数、总数 和两者比值的双因素方差分析中都只选取了每天都做了记录的时间点,也就是说对有几天的 22:00之后的数据舍弃没采用
天目山穹宇萤的活动与自然发光规律及其对单色光刺激的反应 总平方和 SSTotal 的计算方法同上 因素 A 所引起的平方和 SSA： 因素 B 所引起的平方和 SSB： A、B 交互作用所引起的平方和 SSAB： 误差平方和 SSError计算同上 根据计算仍然得到一个类似的方差分析表（analysis of variance table），仍然通过 计算 F 值并将 F 值与临界值比较，得出各因素之间是否有显著性差异。 需要说明的是，由于天气和实验设计不完善的原因，结果并不是完全采用原始数据来进 行数据分析得出的。第一天对自然发光数的记录每个时间点只记录了一组数据，未进行重复， 因此先将第一天的自然发光数和后三天的平均值合并做了方差分析，之后也对后三天的所有 数据进行了双因素方差分析，两种处理方法得出了相同的结果，我们将在后面进行相关的讨 论。而第四天由于雷雨天气中断了实验，只记录到了 22：00，因此在对自然发光数、总数 和两者比值的双因素方差分析中都只选取了每天都做了记录的时间点，也就是说对有几天的 22：00 之后的数据舍弃没采用。 2 2 2 . .. . .. = −= − ∑∑ ∑ ( ) i A i i j i T T SS X X b N 2 2 2 . .. . .. = −= − ∑∑ ∑ ( ) j B j i j i T T SS X X a N 11. 12. 13. 1 . 1.. 11. 12. 13. 1 . 1.. 21. 22. 23. 2 . 2.. 21. 22. 23. 2 . 2.. 1. 2. 3. . .. 1. 2. 3. . .. .1. .2. .3. . . ... .1. .2. .3. . . ... b b b b a a a ab a a a a ab a b b TTT T T XXX X X TTT T T XXX X X TTT T T XXX X X TTT T T XXX X X ( ) SS SS SS SS A B Cells A B × = −+ 128
天目山穹宇萤的活动与自然发光规律及其对单色光刺激的反应 2.结果 2.1记录数据处理结果 2.1.1自然发光数随时间变化 米袋 19:1519:301945200020:1520:3020:45210021:1521:3021:45220022:1522:3022:45230023:15 图27月10日自然发光数随时间的变化 Figure2 Change of natural flashing number with the time on 7.10 图注:7月10日观察到第一只萤火虫自发发光是19:19 1200 1000 :1519:3019:4520:0020:1520:3020:4521:0021:1521:3021:4522:0022:1522302245230023:1523:3023:45 Time 图37月11日自然发光数随时间的变化
天目山穹宇萤的活动与自然发光规律及其对单色光刺激的反应 2.结果 2.1 记录数据处理结果 2.1.1 自然发光数随时间变化 图 2 7 月 10 日自然发光数随时间的变化 Figure2 Change of natural flashing number with the time on 7.10 图注：7 月 10 日观察到第一只萤火虫自发发光是 19：19 图 3 7 月 11 日自然发光数随时间的变化 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 19:15 19:30 19:45 20:00 20:15 20:30 20:45 21:00 21:15 21:30 21:45 22:00 22:15 22:30 22:45 23:00 23:15 自然发光数/个 Natural Flashing Number 时间 Time 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 19:15 19:30 19:45 20:00 20:15 20:30 20:45 21:00 21:15 21:30 21:45 22:00 22:15 22:30 22:45 23:00 23:15 23:30 23:45 自然发光数/个 Natural Flashing Numver 时间 Time 129
天目山穹宇萤的活动与自然发光规律及其对单色光刺激的反应 Figure3 Change of natural flashing number with the time on 7.11 图注:7月11日记录到第一只自然发光的萤火虫是在19:16 1000 500 19:1519:3019:45200020:1520:3020:4521:0021:1521:3021:45220022:1522:30224523:0023:1523:3023:450:000:1 时间 图47月12日自然发光数随时间的变化 Figured Change of natural flashing number with the time on 7.1 图注:7月12日记录到第一只自然发光的萤火虫是19:17 1000 4.00 0.00 19:1519:30194520:0020:1520:3020:4521:0021:1521:3021:4522:0022:15 图57月13日自然发光数随时间的变化 Figure5 Change of natural flashing number with the time on 7.1 图注:7月13日记录到的第一只自然发光的萤火虫在19:15
天目山穹宇萤的活动与自然发光规律及其对单色光刺激的反应 Figure3 Change of natural flashing number with the time on 7.11 图注：7 月 11 日记录到第一只自然发光的萤火虫是在 19：16 图 4 7 月 12 日自然发光数随时间的变化 Figure4 Change of natural flashing number with the time on 7.12 图注：7 月 12 日记录到第一只自然发光的萤火虫是 19：17 图 5 7 月 13 日自然发光数随时间的变化 Figure5 Change of natural flashing number with the time on 7.13 图注：7 月 13 日记录到的第一只自然发光的萤火虫在 19：15 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 19:15 19:30 19:45 20:00 20:15 20:30 20:45 21:00 21:15 21:30 21:45 22:00 22:15 22:30 22:45 23:00 23:15 23:30 23:45 0:00 0:15 自然发光数/个 Natural Glow Number 时间 Time 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 19:15 19:30 19:45 20:00 20:15 20:30 20:45 21:00 21:15 21:30 21:45 22:00 22:15 自然发光数/个 Natural Glow Number 时间 Time 130
天目山穹宇萤的活动与自然发光规律及其对单色光刺激的反应 8 6 7月10日 月11日 4 一7月12日 ■7月13日 2 0 Time 图67月10日至7月13日自然发光数随时间的变化 Figure6 Change of natural flashing number with the time from 7. 10 to 7. 13 将7月10日的数据和后三天的数据的平均值做双因素方差分析得到如下结果 表2四天的自然发光数方差分析表 Table 2 Natural flashing number analysis of variance table of 4 days 变差来源 平方 自 均方F值界值 Source of 由度 variation df 时间 138.70 2.49 time 日期 58.08 3 dat 误差 75.57 21 3.60 error 总和 272.35 8.79 得到的结果表明不同时间和日期的数据之间都存在显著的差异
天目山穹宇萤的活动与自然发光规律及其对单色光刺激的反应 图 6 7 月 10 日至 7 月 13 日自然发光数随时间的变化 Figure6 Change of natural flashing number with the time from 7.10 to 7.13 将 7 月 10 日的数据和后三天的数据的平均值做双因素方差分析得到如下结果： 表 2 四天的自然发光数方差分析表 Table 2 Natural flashing number analysis of variance table of 4 days 变差来源 Source of variation 平方 和 SS 自 由度 df 均方 MS F值 F 临 界值 c.v . 时间 time 138.70 7 19.81 5.51 2.49 日期 date 58.08 3 19.36 5.38 3.07 误差 error 75.57 21 3.60 总和 total 272.35 31 8.79 得到的结果表明不同时间和日期的数据之间都存在显著的差异。 0 2 4 6 8 10 12 自然发光/个 Natural Glow Number 时间 Time 7月10日 7月11日 7月12日 7月13日 131
天目山穹宇萤的活动与自然发光规律及其对单色光刺激的反应 将后三天的数据采用重复实验时的双因素方差分析得如下结果 表3后三天的自然发光数重复实验方差分析表 Table 3 Natural flashing number analysis of variance table of last 3 days wit repeated experiments 变差来源 平方 自由度均方F值界值 Source of variation 时间 364.45 8 45.5629.78 2.13 t 日期 51,45 3.18 dat 误差 1.53 总和 719.56 total 由表3得到的结果表明不同时间和日期之间都存在非常显著的差异。 由表2和表3可知,不同的时间和日期所记录的萤火虫的自然发光数目之间存在着显著 的差异。随着日期的不同,萤火虫的自然发光数有显著差异:而随着时间的改变,自然发光 数也产生了显著的差异。结合图2至图5,我们可以看到萤火虫的自然发光数基本呈现一个 先上升后下降的趋势,即其自然发光数在开始时19:45-20:45这一区间内比较大,而这之 后比较小。 2.1.2总数随时间变化
天目山穹宇萤的活动与自然发光规律及其对单色光刺激的反应 将后三天的数据采用重复实验时的双因素方差分析得如下结果： 表 3 后三天的自然发光数重复实验方差分析表 Table 3 Natural flashing number analysis of variance table of last 3 days with repeated experiments 变差来源 Source of variation 平方 和 SS 自由度 df 均方 MS F 值 F 临 界值 c.v . 时间 time 364.45 8 45.56 29.78 2.13 日期 date 102.89 2 51.45 33.63 3.18 误差 error 82.67 54 1.53 总和 total 719.56 80 8.99 由表 3 得到的结果表明不同时间和日期之间都存在非常显著的差异。 由表 2 和表 3 可知，不同的时间和日期所记录的萤火虫的自然发光数目之间存在着显著 的差异。随着日期的不同，萤火虫的自然发光数有显著差异；而随着时间的改变，自然发光 数也产生了显著的差异。结合图 2 至图 5，我们可以看到萤火虫的自然发光数基本呈现一个 先上升后下降的趋势，即其自然发光数在开始时 19：45-20：45 这一区间内比较大，而这之 后比较小。 2.1.2 总数随时间变化 132
