Истории изучения светящихся в темноте живых существ уже больше трёх сотен лет. И это только собственно научному подходу, а не наблюдениям за чудесами живой природы. Первые свидетельства о загадочном свечении, в частности, морских вод, принадлежат ещё Аристотелю и Плинию Старшему .
Вплоть до конца 19 века и даже в начале двадцатого столетия в судовых журналах встречаются записи моряков о завораживающем свечении морской воды, особенно на южных широтах. Не оставляли без внимания это явление и путешественники, среди которых были и учёные-натуралисты, к примеру, Чарльз Дарвин в своем известном «Путешествии на корабле "Бигль"».
Художники, которым доводилось наблюдать биолюминесценцию (именно так называется это явление), стремились запечатлеть это зрелище с помощью красок - ведь цифровых фотоаппаратов тогда просто не было. До нас дошла замечательная цветная гравюра голландского живописца Морица Эсхера, на которой изображена стая резвящихся в светящемся море дельфинов. Художнику удалось передать впечатление, что само море вспыхивает и сверкает.
Первый опыт изучения явления биолюминесценции был предпринят в 1668 году. Роберт Бойль (его фамилия многим известна из уроков физики в связи с законом Бойля-Мариотта) изучал процессы горения и обнаружил сходство между горением обычного каменного угля и свечением гнилушек: при отсутствии кислорода свечение в обоих случаях исчезает.
Первым же, кто занялся основательным изучением механизмов органического свечения, стал Рафаэль Дюбуа. Он в 1887 году поставил серию опытов с экстрактами из светящихся жуков Pyrophorus. Главным результатом проделанной им работы за свечение были ответственны две фракции: низкомолекулярная (была названа люцеферином) и белковая (люцифераза), по-разному реагирующие на изменение температурного режима.
В 20-ые годы прошлого века Эдмунд Ньютон Харви из Принстонского университета начал работы по изучению биолюминесценции ракообразных. Он сумел выявить и подробно описать особенности люцеферина и люцеферазы моллюсков и ракообразных. Активное изучение механизмов биолюминесценции продолжаются и сегодня. В частности, не до конца исследовано свечение планктона, хотя многое в этой области уже прояснилось.
Механизмы биолюминесценции
Не трудно догадаться, что само по себе живое существо светиться не может. Должны происходить некие процессы, в результате которых появляется этот загадочный, почти мистический свет.
Если не вдаваться в подробности физико-химических реакций, протекающих в организмах светлячков, различных ракообразных, головоногих и рыб, то получается следующая картина. Биолюминесценция возникает в результате ряда сложных процессов, в числе которых - окисление люциферина. Выделяемая при этом энергия не рассеивается в виде тепла, а преобразуется в световое излучение.
Чтобы процессы, вызывающие свечение, активизировались, молекула люциферина должна быть выведена из состояния покоя. На яркость и продолжительность свечения влияет также окружающая молекулы среда. При отсутствии кислорода свечение не возникнет.
Какие животные светятся в темноте
Светляки. Это семейство наземных жуков, ведущих ночной образ жизни. Днём они прячутся в траве и на деревьях. В семействе насчитывается примерно 2 тысячи видов, обитающих практически на всех континентах (кроме Антарктиды , естественно). Из животных, обитающих на суше, только светляки и имеют органы свечения, расположенными в хвостовой части их тела. Все прочие светящиеся организмы обитают в морях и океанах.
Светящийся планктон. Основную массу планктона составляют маленькие рачки, но светятся не они или не только они. Воду морскую превращают в звёздную россыпь простейшие, которые называются динофлагелляты. Свечение вызывают импульсы от движения водных масс, выводящие этих одноклеточных из состояния покоя.
Беспозвоночные. В качестве примера приведём такой любопытный вид как Гребневики. Тело этих существ похоже на мешочек, на одном конце которого располагается рот, а на другом органы равновесия. У них нет стрекательных клеток, поэтому пищу гребневики захватывают ртом или ловчими щупальцами. Питаются планктоном или более мелкими гребневиками.
Кальмары. В южных морях обитает несколько видов кальмаров, среди которых есть и небольшие по размеру и даже огромные. В частности, гигантский кальмар. Этот вид оставался плохо изученным вплоть до начала 2000-ых годов. Первые снимки живого гигантского кальмара в естественной среде были получены 30 сентября 2004 японскими учеными Цунеми Кубодера и Киочи Мори.
Морское перо. Эти живые организмы относятся к группе перистых известковых полипов. Распространены в тропических и субтропических водах Атлантического океана и Средиземного моря. Селятся колониями на песчаном или илистом морском дне. Насчитывается примерно 300 видов перьев. Свечение возникает как реакция на внешние раздражители.
Биолюминесценция выполняет у различных видов следующие функции:
- привлечение добычи или партнёров
- предупреждение или угроза
- отпугивание или отвлечение
- маскировка на фоне естественных источников света
До сих пор есть немало случаев, когда функция биолюминесценции в жизни отдельных светящихся организмов определена не до конца или не изучена вовсе.
- Чарльз Дарвин «Путешествие на корабле "Бигль"»
- Свободная электронная энциклопедия Википедия, раздел "Биолюминесценция".
- Свободная электронная энциклопедия Википедия, раздел "Светляки".
- Свободная электронная энциклопедия Википедия, раздел "Гигантский кальмар".
- Журнал "Наука и жизнь", №1, 2001. Поиски гигантского кальмара.
Кому из нас не приходилось любоваться в теплый летний вечер зеленоватыми огоньками жучков-светляков, стрелою рассекающих воздух в различных направлениях? Но многие ли знают, что способностью светиться наделены не только некоторые жучки, но и другие животные, особенно обитатели морей и океанов?
Каждый, кто проводил лето на берегу Черного моря, не раз был свидетелем одного из прекраснейших зрелищ природы.
Надвигается ночь. Море покойно. Мелкая рябь скользит по его поверхности. Вдруг на гребне одной из ближайших волн сверкнула светлая полоска. За ней блеснула другая, третья... Их много. Заискрятся на мгновение и померкнут вместе со сломавшейся волной, чтобы загореться вновь. Стоишь, смотришь, как зачарованный, на миллионы огоньков, заливающих своим светом море, и спрашиваешь - в чем тут дело?
Загадка эта давно уже решена наукой. Оказывается, свет излучают миллиарды микроскопических животных - инфузорий, известных под названием ночесветок. Теплая летняя вода благоприятствует их размножению, и они носятся тогда по морю несметными полчищами. В теле каждой такой ночесветки рассеяны желтоватые шарики, которые и излучают свет.
Но оставим поверхность моря. Погрузимся в его воды. Здесь картина еще великолепнее. Вот плывут то чинною толпою, то в одиночку какие-то странные животные: с виду точно зонты или колокола из плотного студня. Это медузы : большие и малые, темные и светящиеся то голубым, то зеленым, то желтым, то красноватым цветом. Среди этих подвижных разноцветных "фонариков" плывет спокойно, не спеша, медуза-великан, зонт которой имеет в поперечнике шестьдесят - семьдесят сантиметров. Вдали видны излучающие свет рыбы. Стремглав проносится рыба-месяц, словно луна среди других светящихся рыб. У одной из рыб ярко горят глаза, у другой на морде сидит отросток, верхушка которого напоминает зажженную электрическую лампу; у третьей на нижней челюсти болтается длинный шнур с "фонариком" на конце, а некоторые светящиеся рыбы сплошь залиты сиянием благодаря особым органам, расположенным вдоль их тела подобно нанизанным на проволоку электрическим лампочкам.
Спускаемся ниже - туда, куда свет солнца уже не проникает, где, казалась бы, должна быть вечная, непроглядная тьма. И здесь кое-где "горят огни"; и тут мрак ночи прорезывается лучами, исходящими из тела различных светящихся животных.
На морском дне, среди камней и водорослей, копошатся светящиеся черви и моллюски. Их голые тела усеяны блестящими полосками, пятнами или крапинками - точно алмазной пылью; на уступах подводных скал красуются залитые светом морские звезды; тут же шныряет во все концы своей охотничьей территории рак, освещая лежащий перед ним путь огромными, похожими на подзорную трубу глазами.
Но великолепней всех один из головоногих моллюсков: Он весь купается в лучах ярко-синего цвета. Одно мгновение - и свет погас: точно выключили штепсель электрической люстры. Затем свет появляется вновь - сначала слабый, потом все более и более яркий: сейчас он отливает уже пурпуром - красками закатной зари. А там вновь гаснет, чтоб вспыхнуть опять на несколько минут цветом нежной зеленой листвы.
В подводном мире можно увидеть и иные красочные картины
Вспомним хорошо известную всем веточку красного коралла . Эта веточка является жилищем очень простых по организации животных - полипов. Живут полипы обширными колониями, которые похожи на кусты. Полипы строят свое жилище из извести или рогового вещества. Такие жилища называются полипняками, и ветка красного коралла есть частица такого полипняка. Подводные скалы местами сплошь одеты целой рощей различных по форме и окраске коралловых кустов с множеством крошечных каморок, в которых сидят сотни тысяч полипов - животных, похожих на беленькие цветочки. На многих полипняках полипы точно объяты пламенем, образованным многочисленными огоньками. Огоньки горят порой неровно и прерывисто, меняя цвет: заблещут вдруг фиолетовым светом, переходящим затем в красный, а то заискрятся бледной синевой и, пробежав целую гамму переходов от голубого к зеленому, замрут на цвете изумруда или погаснут, образуя вокруг себя черные тени, а там опять вспыхнут переливчатыми искрами.
Есть светящиеся животные и среди обитателей суши: это почти сплошь жуки. В Европе шесть видов таких жуков. В тропических странах их значительно больше. Все они составляют одно семейство "лампирид", т. е. светляков. Иллюминация, устраиваемая иногда этими жучками, представляет очень эффектное зрелище.
Как-то ночью я ехал в поезде из Флоренции в Рим. Вдруг мое внимание привлекли летавшие подле вагона искры. Первое мгновение их можно было принять за искры, выбрасываемые трубой локомотива. Взглянув в окно, я увидел, что поезд наш несся вперед сквозь легкое, прозрачное облако, сотканное из крошечных золотисто-голубых огоньков. Они искрились повсюду. Кружились, лучистыми дугами пронизывали воздух, рассекали его в различных направлениях, скрещивались, тонули и снова вспыхивали в ночной мгле, сыпались на землю огненным дождем. А поезд мчался все дальше и дальше, окутанный волшебной пеленой огоньков. Минут пять, а то и больше, длилось это незабываемое зрелище. Затем мы вырвались из облака горящих пылинок, оставив их далеко за собой.
То были мириады жуков-светляков, наш поезд врезался в гущу этих невзрачных с виду насекомых, собравшихся в эту тихую, теплую ночь, очевидно, в брачный период своей жизни.
Отдельные виды светляков излучают свет относительно большой силы. Есть светляки, которые светятся настолько ярко, что на темном горизонте издали не сразу определишь, что перед тобой: звезда или светляк. Есть виды, у которых и самцы и самки светятся одинаково хорошо (например, итальянские светляки). Есть, наконец, и такие виды жучков, у которых самец и самка светятся по-разному, хотя выглядят одинаково: у самца орган свечения и развит лучше и действует энергичней, чем у самки. Когда же самка недоразвита, имеет лишь зачаточные крылья или вовсе бескрыла, а самец развит нормально, тогда наблюдается нечто иное: у самки органы свечения функционируют значительно сильнее, чем у самца; чем неразвитее самка, чем она неподвижнее и беспомощнее, тем ярче ее светящийся орган. Лучшим примером может тут служить так называемый "Иванов червячок", который вовсе не червяк, а личиноподобная самка особого вида жуков-светляков. Кто из нас не любовался ее холодным, ровным светом, пробивающимся сквозь листву кустарника или траву? Но есть еще более интересное зрелище: свечение самки другого вида светляков. Невзрачная днем, похожая на кольчатого червяка, ночью она буквально купается в лучах собственного великолепного синевато-белого света благодаря обилию светящихся органов.
Но мало восторгаться свечением живых существ. Необходимо знать, чем вызывается свечение обитателей подводного и наземного мира и какую роль оно играет в жизни животных.
Рассказывая о свечении моря, мы говорили, что внутри каждой ночесветки при помощи микроскопа можно увидеть множество желтоватых крупинок: это светящиеся бактерии, живущие в теле ночесветок. Излучая свет, они делают светящимися и этих микроскопических животных. То же надо сказать и о рыбе, у которой глаза словно горящие фонари: свечение их вызывают светящиеся бактерии, поселившиеся в клеточках светящегося органа этой рыбы. Но не всегда свечение животных связано с деятельностью светящихся бактерий. Иногда свет производится особыми светящимися клеточками самого животного.
Органы свечения различных животных построены по одному типу: одни проще, другие - сложнее. В то время как у светящихся полипов, медуз и морских звезд светится все тело, некоторые породы раков имеют лишь один источник света: большие глаза, похожие на телескоп. Однако среди светящихся животных одно из первых мест по праву принадлежит головоногим моллюскам. К их числу относится осьминог, обладающий способностью менять цвет своих наружных покровов.
Какие же органы вызывают свечение? Как они построены и как действуют?
В коже головоногого моллюска находятся небольшие твердые тельца овальной формы. Передняя часть этого тельца, смотрящая наружу, совершенно прозрачна и представляет собой нечто, похожее на хрусталик глаза, а задняя, большая его часть как бы завернута в черную оболочку из пигментных клеток. Непосредственно под этой оболочкой лежат в несколько рядов серебристые клетки: они составляют средний слой светящегося органа моллюска. Под ним находятся сложные по форме клетки, напоминающие собой нервные элементы сетчатки глаза. Они выстилают внутреннюю поверхность этого тельца (аппарата). Они же и излучают свет.
Итак, "лампочка" головоногого моллюска состоит из трех различных слоев. Свет выделяется клетками внутреннего слоя. Отражаясь от серебристых клеток среднего слоя, он проходит через прозрачный конец "лампочки" и выходит наружу.
Еще одна любопытная подробность в этом светящемся аппарате. В коже головоногого моллюска подле каждого такого тельца высится нечто подобное вогнутому зеркалу или рефлектору. Каждый такой рефлектор при "лампочке" головоногого моллюска состоит, в свою очередь, из двоякого рода клеток: из темных, не пропускающих света пигментных клеток, впереди которых расположены рядами серебристые клетки, отражающие свет.
Это наиболее сложный орган свечения у животных. Другие построены гораздо проще либо имеют некоторое отличие от органов, только что описанных. Нам важно запомнить, что у некоторых многоклеточных животных существуют клетки, способные развивать световую энергию.
Пока организм живет, в его клетках совершаются различные химические процессы. В связи с этими процессами в организме возникают различные формы энергии: тепловая, благодаря которой он согревается; механическая, от которой зависят его движения; электрическая, которая связана с работой его нервов. Свет - тоже особый вид энергии, возникающий под влиянием той внутренней работы, которая протекает в организме. Вещество светящихся бактерий и тех клеток, из которых сложены светящиеся аппараты животных, окисляясь, излучает световую энергию.
Какую роль играет свечение в жизни животных?
Ответить на этот вопрос в каждом отдельном случае пока не удалось. Но в пользе свечения для многих животных вряд ли можно сомневаться. Светящиеся рыбы и раки живут на такой глубине, куда солнечный свет не проникает. В темноте трудно различать, что делается вокруг, выслеживать добычу и вовремя ускользнуть от врага. А между тем светящиеся рыбы и раки - зрячи, имеют глаза. Способность свечения облегчает им жизнь.
Кроме того, мы знаем, как влечет некоторых животных к свету. Рыба, у которой на голове торчит нечто вроде электрической лампочки, или рыба-удильщик , наделенная длинным, как шнур, щупальцем "с фонариком" на конце, использует светящиеся органы для привлечения добычи. Еще счастливее в этом отношении головоногий моллюск: его изменчивый, переливчатый свет привлекает одних, устрашает других. Некоторые разновидности маленьких светящихся рачков в минуту опасности выбрасывают струи светящегося вещества, возникающее при этом светящееся облачко скрывает их от врага. Наконец, свечение у некоторых животных служит средством нахождения и привлечения одного пола животного к другому: самцы таким образом находят самок или, наоборот, привлекают их к себе. Следовательно, свечение животных - одно из приспособлений, которыми так богата живая природа, одно из орудий в борьбе за существование.
Лункевич В.В. 1941 год
Некоторые морские животные, включая 180 видов рыб, обладают уникальными структурами в их коже, которые под воздействием синего света позволяют им светиться неоновым красным, зеленым или оранжевым светом. Эта особенность называется биофлюоресценцией. Она, в отличие от биолюминесценции, которая возникает с помощью химической реакции в организмах тысяч морских и наземных животных, происходит совсем иначе. Прежде всего, биофлюоресценция не является результатом химической реакции, и внешние ткани животных не могут самостоятельно излучать свет. Вместо этого, организмы, которым свойственна флюоресценция, поглощают синий свет, трансформируют его и испускает вновь. На молекулярном уровне это происходит следующим образом. Особые флюоресцентные молекулы организма поглощают высокоэнергетические фотоны синего света. Когда эти фотоны сталкиваются с флюоресцентными молекулами, последние «возбуждаются» до такой степени, что их электроны становятся высокоэнергетическими. После «возбуждения» электроны быстро приходят к своему первоначальному состоянию, однако во время этого «расслабления» они высвобождают энергию в виде фотонов. Но поскольку электроны расходовали энергию во время их «возбуждения», они испускают фотоны более низкого энергетического уровня, чем те, что были поглощены. Иными словами, организм начинает испускать длинноволновый свет, например, зеленый, желтый или оранжевый. Морские животные, для которых характерна биофлюоресценция, постоянно поглощают присутствующий в океане синий свет. Известно, что свет поглощается молекулами воды, органическими и неорганическими веществами, растворенными в воде, и фитопланктоном. Так, инфракрасный и красный свет полностью поглощаются верхними слоями воды, в глубокие слои океана проникает лишь зелено-синий свет, а на глубинах более 100 метров остается только синий свет. Биофлюоресценция свойственна морским обитателям, населяющим разные слои океана. К ним, например, относятся акула-кошка, некоторые представители семейств скорпеновых и троеперых рыб, а также кораллы. По мнению ученых, это явление особенно распространено среди скрытных рыб, прячущихся в кораллах и трещинах на дне. Сегодня исследователи не могут сказать однозначно, как животные используют биофлюоресценцию. Однако, согласно наиболее распространенной версии, эта особенность необходима им, чтобы общаться друг с другом. Причем, такой способ позволяет рыбам обмениваться сигналами тайно, оставаясь незаметными для хищников. Ведь известно, что способностью видеть неоновый свет обладают не все рыбы, а только виды с особым строением глаз. Впрочем, глубже этот вопрос ученым ещё только предстоит исследовать. Интересно, что некоторые виды животных могут испускать свет нескольких цветов. Например, большая часть тела морского конька Hippocampus erectus испускает красный свет, однако вокруг глаз животного присутствуют зеленые светящиеся вкрапления.
Очень многие организмы растительного и животного мира способны излучать свет. На данный момент таких животных насчитывается порядка 800 видов, часть которых относится к глубоководным обитателям.
Это одноклеточные (ночесветки), кишечнополостные (морские перья, гидроиды, медузы, сифонофоры), гребневики, различные ракообразные, моллюски (особенно глубоководные кальмары), черви и иглокожие. Но не стоит забывать и про рыб, ярким примером которых являются удильщики.
Рассказать обо всех «светящихся в ночи» не хватит времени, поэтому мы решили составить Топ-10 наиболее интересных светящихся представителей глубоководного мира.
Морское перо относится к группе перистых известковых полипов. Известны своей способностью светиться. Свечение – это реакция полипа на различные раздражители. Распространены в тропических и субтропических водах Атлантического океана и Средиземного моря. Селятся колониями на песчаном или илистом морском дне. Питаются планктоном и органикой. Вырастают до 40 сантиметров (верхняя и нижняя части), но на поверхности их «перо» не превышает 25 сантиметров. Всего насчитываются порядка 300 видов.
Рыба-топорик обитает на глубине 200-600 метров, но некоторые экземпляры можно встретить и на глубине до 2 километров. Благодаря узкому хвосту и широкому плоскому телу внешне они чем-то похожи на топор. За что, собственно, и получили свое название. Вырастают не более 7-8 сантиметров. Хищники. Фотофоры (органы свечения) расположены на брюшке. Во время свечения, для рыб, обитающих на большей глубине, его силуэт становится размытым. Поэтому способность к свечению у этих рыб служит для маскировки, а не для заманивания добычи, например как у удильщиков. Рыбы-топорики могут регулировать интенсивность своего сияния.
У каждого представителя этого типа морских беспозвоночных животных имеются «гребни» — гребные пластинки, которые представляют склеенные между собой пучки ресничек. Размеры очень разнообразны – от 2-2,5 мм до 3 м (например, венерин пояс (Cestum Veneris)). Тело похоже на мешочек, на одном конце которого располагается рот, а на другом органы равновесия. У гребневиков нет стрекательных клеток, поэтому пища захватывается сразу ртом или ловчими щупальцами (у гребневиков класса Щупальцевые (Tentaculata)). Они гермафродиты. Питаются планктоном, мальками рыб и другими гребневиками.
Черви-бомбисты были обнаружены в Тихом океане – у побережья Филиппин, Мексики и США. Обитают на глубине от 1,8 до 3,8 километров. Их тело состоит из сегментов и прикрепленных к ним щетинок. Очень хорошо плавают. Делают это при помощи волнообразных движений своего тела. В длину вырастают от 2 до 10 сантиметров.
Основным их способом защиты является запуск «бомбочек» — простых мешочков, наполненных гемолимфой – веществом, которое является «кровью» у беспозвоночных. При приближении противника эти бомбочки отделяются от червя и начинают люминесцировать.
Обитает на глубине 500-1000 метров. Он буквально усеян фотофорами различных размеров, большая часть которых располагается на глазах (на веках и даже в глазном яблоке). Иногда они сливаются в сплошные светящиеся полосы, которые окружают глаз. Он может регулировать интенсивность свечения своих «фар». Питается рыбой и различными позвоночными. Имеет чернильный мешок.
6. Гигантский глубоководный кальмар Taningia danae
Это самый большой биолюминесцентный кальмар. Известный науке экземпляр достигает в длину 2,3 метра и весит около 60 килограммов. Обитает в тропических и субтропических водах на глубине около 1000 метров. Агрессивный хищник. Скорость преследования составляет 2,5 метра в секунду. Кальмар перед нападением излучает короткие световые вспышки при помощи специальных органов, расположенных на щупальцах. Есть несколько предположений о том, для чего ему нужны эти вспышки света:
- Они помогают кальмару ослепить жертву;
- позволяют измерить расстояние до цели;
- или являются элементом ухаживания.
Яркий представитель глубоководный светящихся рыб. Одна из самых страшных рыб в мире. Обитает на глубине до 3000 метров. Отличительной особенностью является отросток на голове у самок, на конце которого располагается мешочек со светящимися бактериями. Он выполняет роль приманки для других глубоководных рыб. Удильщики также питаются ракообразными и головоногими. Очень прожорливы.
С более подробной информацией об этих рыбах Вы сможете ознакомиться .
Это глубоководные креветки. Фотофоры у них располагаются на теле и на специальных участках печени, которые просвечивают сквозь покровы тела. Эти креветки также способны выбрасывать светящуюся жидкость, которая отпугивает противников. К тому же это свечение помогает им находить друг друга в период размножения. У каждого вида этих креветок определенные светящиеся участки. Это помогает им различать друг друга.
9. Адский вампир или адский кальмар-вампир (лат. Vampyroteuthis infernalis)
Уникальное глубоководное животное. Обитает в «зоне кислородного минимума». Небольших размеров. Излучает свечение.
Если хотите познакомиться с ним поближе, то Вам .
Мы не смогли обойти эту рыбу стороной. Идиакант наряду с удильщиками является глубоководной рыбой и плавает на глубине от 500 до 2000 метров. Местами обитания являются тропические и умеренные воды Атлантического, Тихого и Индийского океанов. У нее длинное змеевидное тело. Длина самок в несколько раз превышает длину самцов. У идиаканта светится не только чешуя, но и длинные острые зубы. Вот можно познакомиться с этой рыбой поближе.
В. ЛУНКЕВИЧ.
Валерьян Викторович Лункевич (1866-1941) - биолог, педагог, выдающийся популяризатор.
Рис. 1. Ночесветка "Морская свечка".
Рис. 3. Рыба-удильщик.
Рис. 4. Светящиеся рыбы.
Рис. 6. Ветка коралла со светящимися полипами.
Рис. 5. Светящийся головоногий моллюск.
Рис. 7. Самка светляка.
Рис. 8. Орган свечения у головоногого моллюска: а - светлая часть, напоминающая хрусталик; б - внутренний слой светящихся клеток; в - слой серебристых клеток; г - слой темных пигментных клеток.
Кому из нас не приходилось любоваться в теплый летний вечер зеленоватыми огоньками жучков-светляков, стрелою рассекающих воздух в различных направлениях? Но многие ли знают, что способностью светиться наделены не только некоторые жучки, но и другие животные, особенно обитатели морей и океанов?
Каждый, кто проводил лето на берегу Черного моря, не раз был свидетелем одного из прекраснейших зрелищ природы.
Надвигается ночь. Море спокойно. Мелкая рябь скользит по его поверхности. Вдруг на гребне одной из ближайших волн сверкнула светлая полоска. За ней блеснула другая, третья... Их много. Заискрятся на мгновение и померкнут вместе со сломавшейся волной, чтобы загореться вновь. Стоишь, смотришь, как зачарованный, на миллионы огоньков, заливающих своим светом море, и спрашиваешь - в чем тут дело?
Загадка эта давно уже решена наукой. Оказывается, свет излучают миллиарды микроскопических существ, известных под названием ночесветок (рис. 1). Теплая летняя вода благоприятствует их размножению, и они носятся тогда по морю несметными полчищами. В теле каждой такой ночесветки рассеяны желтоватые шарики, которые и излучают свет.
"Перенесемся" теперь к одному из тропических морей и погрузимся в его воды. Здесь картина еще великолепнее. Вот плывут то чинною толпою, то в одиночку какие-то странные животные: с виду точно зонты или колокола из плотного студня. Это медузы: большие и малые, темные и светящиеся то голубым, то зеленым, то желтым, то красноватым цветом. Среди этих подвижных разноцветных "фонариков" плывет спокойно, не спеша медуза-великан, зонт которой имеет в поперечнике шестьдесят-семьдесят сантиметров (рис. 2). Вдали видны излучающие свет рыбы. Стремглав проносится рыба-месяц, словно луна среди других светящихся рыб-звездочек. У одной из рыб ярко горят глаза, у другой на голове сидит отросток, верхушка которого напоминает зажженную электрическую лампу, у третьей на верхней челюсти болтается длинный шнур с "фонариком" на конце (рис. 3), а некоторые светящиеся рыбы сплошь залиты сиянием благодаря особым органам, расположенным вдоль их тела подобно нанизанным на проволоку электрическим лампочкам (рис. 4).
Спускаемся ниже - туда, куда свет солнца уже не проникает, где, казалось бы, должна быть вечная, непроглядная тьма. И здесь кое-где "горят огни"; и тут мрак ночи прорезается лучами, исходящими из тела различных светящихся животных.
На морском дне, среди камней и водорослей, копошатся светящиеся черви и моллюски. Их голые тела усеяны блестящими полосками, пятнами или крапинками, точно алмазной пылью; на уступах подводных скал красуются залитые светом морские звезды; тут же шныряет во все концы своей охотничьей территории рак, освещая лежащий перед ним путь огромными, похожими на подзорную трубу, глазами.
Но великолепней всех один из головоногих моллюсков: он весь купается в лучах ярко-синего цвета (рис. 5). Одно мгновение - и свет погас: точно выключили электрическую люстру. Затем свет появляется вновь - сначала слабый, потом все более и более яркий, сейчас он отливает уже пурпуром - красками закатной зари. А там вновь гаснет, чтоб вспыхнуть опять на несколько минут цветом нежной зеленой листвы.
В подводном мире можно увидеть и иные красочные картины.
Вспомним хорошо всем известную веточку красного коралла. Эта веточка является жилищем очень простых по организации животных - полипов. Живут полипы обширными колониями, которые похожи на кусты. Полипы строят свое жилище из извести или рогового вещества. Такие жилища называются полипняками, и ветка красного коралла есть частица полипняка. Подводные скалы местами сплошь одеты целой рощей различных по форме и окраске коралловых кустов (рис. 6) с множеством крошечных каморок, в которых сидят сотни тысяч полипов - животных, похожих на беленькие цветочки. На многих полипняках полипы точно объяты пламенем, образованным многочисленными огоньками. Огоньки горят порой неровно и прерывисто, меняя цвет: заблещут вдруг фиолетовым светом, переходящим затем в красный, а то заискрятся бледной синевой и, пробежав целую гамму переходов от голубого к зеленому, замрут на цвете изумруда или погаснут, образуя вокруг себя черные тени, а там опять вспыхнут переливчатыми искрами.
Есть светящиеся животные и среди обитателей суши: это почти сплошь жуки. В Европе шесть видов таких жуков. В тропических странах их значительно больше. Все они составляют одно семейство лампирид, то есть светляков. "Иллюминация", устраиваемая иногда этими жучками, представляет очень эффектное зрелище.
Как-то ночью я ехал в поезде из Флоренции в Рим. Вдруг мое внимание привлекли летавшие подле вагона искры. Первое мгновение их можно было принять за искры, выбрасываемые трубой локомотива. Взглянув в окно, я увидел, что поезд наш несется вперед сквозь легкое, прозрачное облако, сотканное из крошечных золотисто-голубых огоньков. Они искрились повсюду. Кружились, лучистыми дугами пронизывали воздух, рассекали его в разных направлениях, скрещивались, тонули и снова вспыхивали в ночной мгле, сыпались на землю огненным дождем. А поезд мчался все дальше и дальше, окутанный волшебной пеленой огоньков. Минут пять, а то и больше, длилось это незабываемое зрелище. Затем мы вырвались из облака горящих пылинок, оставив их далеко за собой.
То были мириады жуков-светляков, наш поезд врезался в гущу этих невзрачных с виду насекомых, собравшихся в тихую, теплую ночь, очевидно, в брачный период своей жизни. (Подобное явление можно наблюдать не только в средиземноморских странах, но и у нас в России. Если вы будете в теплый и не дождливый вечер во второй половине лета подъезжать поездом к черноморскому побережью, пронаблюдайте в окрестностях г. Туапсе описанную автором феерию. Из-за множества тоннелей, обилия поворотов и одноколейного пути поезд идет не очень быстро, и полет светляков просматривается как завораживающее зрелище. - Ю.М .)
Отдельные виды светляков излучают свет относительно большой силы. Есть светляки, которые светятся настолько ярко, что на темном горизонте издали не сразу определишь, что перед тобой - звезда или светляк. Есть виды, у которых и самцы и самки светятся одинаково хорошо (например, итальянские светляки). Есть, наконец, и такие виды жучков, у которых самец и самка светятся по-разному, хотя выглядят одинаково: у самца орган свечения и развит лучше, и действует энергичней, чем у самки. Когда же самка недоразвита, имеет лишь зачаточные крылья или вовсе бескрыла, а самец развит нормально, тогда наблюдается нечто иное: у самки органы свечения функционируют значительно сильнее, чем у самца; чем недоразвитее самка, чем она неподвижнее и беспомощнее, тем ярче ее светящийся орган. Лучшим примером может тут служить так называемый "Иванов червячок", который вовсе не червяк, а личиноподобная самка особого вида жуков-светляков (рис. 7). Многие из нас любовались ее холодным, ровным светом, пробивающимся сквозь листву кустарника или траву. Но есть еще более интересное зрелище - свечение самки другого вида светляков. Невзрачная днем, похожая на кольчатого червяка, ночью она буквально купается в лучах собственного великолепного синевато-белого света благодаря обилию светящихся органов.
Однако мало восторгаться свечением живых существ. Необходимо знать, чем вызывается свечение обитателей подводного и наземного мира и какую роль оно играет в жизни животных.
Внутри каждой ночесветки при помощи микроскопа можно увидеть множество желтоватых крупинок - это светящиеся бактерии, живущие в теле ночесветок. Излучая свет, они делают светящимися и этих микроскопических животных. То же надо сказать и о рыбе, у которой глаза словно горящие фонари: свечение их вызывают светящиеся бактерии, поселившиеся в клеточках светящегося органа этой рыбы. Но не всегда свечение животных связано с деятельностью светящихся бактерий. Иногда свет производится особыми светящимися клеточками самого животного.
Органы свечения различных животных построены по одному типу, но одни проще, а другие сложнее. В то время, как у светящихся полипов, медуз и морских звезд светится все тело, некоторые породы раков имеют лишь один источник света - большие глаза, похожие на телескоп. Однако среди светящихся животных одно из первых мест по праву принадлежит головоногим моллюскам. К их числу относится осьминог, обладающий способностью менять цвет своих наружных покровов.
Какие же органы вызывают свечение? Как они построены и как действуют?
В коже головоногого моллюска находятся небольшие твердые тельца овальной формы. Передняя часть этого тельца, смотрящая наружу, совершенно прозрачна и представляет собой нечто, похожее на хрусталик глаза, а задняя, большая его часть как бы завернута в черную оболочку из пигментных клеток (рис. 8). Непосредственно под этой оболочкой лежат в несколько рядов серебристые клетки: они составляют средний слой светящегося органа моллюска. Под ним находятся сложные по форме клетки, напоминающие собой нервные элементы сетчатки глаза. Они выстилают внутреннюю поверхность этого тельца ("аппарата"). Они же и излучают свет.
Итак, "лампочка" головоногого моллюска состоит из трех различных слоев. Свет выделяется клетками внутреннего слоя. Отражаясь от серебристых клеток среднего слоя, он проходит через прозрачный конец "лампочки" и выходит наружу.
Еще одна любопытная подробность в этом светящемся "аппарате". В коже головоногого моллюска подле каждого такого тельца высится нечто подобное вогнутому зеркалу или рефлектору. Каждый такой рефлектор при "лампочке" моллюска состоит, в свою очередь, из двоякого рода клеток, из темных, не пропускающих свет пигментных клеток, впереди которых расположены рядами серебристые клетки, отражающие свет.
Пока организм живет, в его клетках совершаются различные химические процессы. В связи с этими процессами в организме возникают различные формы энергии: тепловая, благодаря которой он согревается; механическая, от которой зависят его движения; электрическая, которая связана с работой его нервов. Свет - тоже особый вид энергии, возникающий под влиянием той внутренней работы, которая протекает в организме. Вещество светящихся бактерий и тех клеток, из которых сложены светящиеся аппараты животных, окисляясь, излучает световую энергию.
Какую роль играет свечение в жизни животных? Ответить на этот вопрос в каждом отдельном случае пока не удалось. Но в пользе свечения для многих животных вряд ли можно сомневаться. Светящиеся рыбы и раки живут на такой глубине, куда солнечный свет не проникает. В темноте трудно различать, что делается вокруг, выслеживать добычу и вовремя ускользнуть от врага. А между тем светящиеся рыбы и раки - зрячи, имеют глаза. Способность свечения облегчает им жизнь.
Кроме того, мы знаем, как влечет некоторых животных к свету. Рыба, у которой на голове торчит нечто вроде электрической лампочки, или рыба-удильщик, наделенная длинным, как шнур, щупальцем "с фонариком" на конце, используют светящиеся органы для привлечения добычи. Еще счастливее в этом отношении головоногий моллюск: его изменчивый, переливчатый свет привлекает одних, устрашает других. Некоторые разновидности маленьких светящихся рачков в минуту опасности выбрасывают струи светящегося вещества, возникающее при этом светящееся облачко скрывает их от врага. Наконец, свечение у некоторых животных служит средством нахождения и привлечения одного пола животного к другому: самцы таким образом находят самок или, наоборот, привлекают их к себе. Следовательно, свечение животных - одно из приспособлений, которыми так богата живая природа, одно из орудий в борьбе за существование.
