«Моя Планета» рассказывает об удивительном явлении — светящихся живых существах и о том, где и когда их можно увидеть.
Около 800 видов существ на планете светятся в темноте, словно лампочки. Это и всем известные светлячки, и некоторые земляные черви, и подводные обитатели — глубоководные рыбы, медузы, кальмары. Некоторые организмы светятся постоянно, а некоторые способны лишь на короткие вспышки. Одни сияют всем телом, у других есть для этого специальные «фонарики» и «маячки».
Свет используется организмами в самых различных целях: для привлечения добычи и партнеров, для маскировки, отпугивания и дезориентации врагов или просто для общения с соплеменниками.
Способность живых существ излучать свет называется биолюминесценцией. В ее основе лежит химическая реакция, вызванная присутствием определенных веществ и сопровождающаяся выделением энергии. Ученые занялись изучением биолюминесценции лишь в конце XIX века, и до сих пор в этой области остается много вопросов и загадок. Мы расскажем о самых удивительных светящихся существах, которые населяют нашу планету.
Светляки
Представители семейства светляков (а их около 2000 видов) устраивают эффектные иллюминации по ночам, используя свой световой прибор на брюшке для спаривания и коммуникации друг с другом. Светиться способны не только взрослые особи, но и яйца и личинки. Свет представителей разных видов отличается оттенками и характером: от красно-желтого до зеленого, от непрерывного до пульсирующего. Многие виды этих жуков могут регулировать свет в своих «лампочках»: светить ярко или тускло, собравшись вместе, вспыхивать и гаснуть одновременно. Особенно коварны самки американского светлячка Photuris versicolor: сначала они излучают световые сигналы для привлечения самцов своего вида, а спарившись с ними, меняют позывные для заманивания самцов другого вида — уже в гастрономических целях.
На примере светлячков можно понять, как происходит процесс биолюминесценции в целом: в брюшке жука есть фотогенные клетки, содержащие небольшие молекулы — люцефирины. Под влиянием особого фермента — люциферазы происходит их окисление с выделением энергии (для реакции необходимо присутствие кислорода, аденозинтрифосфата и ионов магния). При этом энергия не идет на нагревание, как, например, у лампочки накаливания, а практически целиком переходит в холодный свет. КПД «лампочки» светлячка достигает 98%, притом что обычная лампа накаливания способна превратить в свет только 5% энергии. Свет от 38 жуков может конкурировать с пламенем средней восковой свечи.
Во многих странах люди использовали светлячков как источники света до изобретения Эдисона. Аборигены Центральной и Южной Америки украшали себя и жилища светлячками в дни ритуальных праздников. Индейцы Амазонки привязывали огненных жуков к ногам, надеясь их светом отпугнуть ядовитых змей в джунглях. Португальцы, колонизировавшие Бразилию, клали жуков в лампады возле икон вместо масла. Японские гейши набивали светлячками плетеные сосуды — получались эффектные ночники. Ловля светлячков и любование ими — давнее развлечение японцев.
Где увидеть: например, можно в июне приехать на японскую ферму Yuyake Koyake (в получасе езды от Токио), где обитает около 2500 сверчков.
Медузы
Медуза Aequorea victoria стала знаменитостью благодаря японскому ученому Осаму Симомуре: он заинтересовался ее свечением еще в 50-е годы, в течение десятилетий ведрами ловил подобных медуз и исследовал около 9000 экземпляров. В результате из медузы в лаборатории был выделен зеленый белок (GFP), который флуоресцирует зеленоватым светом при освещении его синим светом. Это казалось сизифовым трудом, пока не появилась генная инженерия и не нашлось применение GFP: теперь этот ген можно вживлять в живые организмы и воочию видеть, что происходит в клетках. За это открытие Симомура в 2008 году получил Нобелевскую премию по химии.
Где увидеть: у западного побережья Северной Америки.
Светящиеся черви
В сибирской земле живут люминесцирующие черви. Они имеют светящиеся точки по всему телу, реагируют голубовато-зеленым светом на различные раздражители (механические, химические, электрические), способны светиться до десяти минут, постепенно затухая. Удивительных червей, получивших название Fridericia heliota, обнаружили и изучили ученые из Красноярска. Получив мегагрант на создание лаборатории биолюминесцентных биотехнологий в Сибирском федеральном университете, они пригласили того самого Осаму Симомуру и смогли расшифровать структуру светящегося белка червей и даже синтезировать его в лаборатории. В этом году они опубликовали результаты своих многолетних исследований. Червей ученые собирали сами, перелопатив тонны сибирской почвы.
Где увидеть: в сибирской тайге ночью.
Личинки комаров
Грибные комары Arachnocampa проводят от полугода до года жизни в состоянии личинки, а в обличье комара живут всего один-два дня. Будучи личинками, они плетут из шелка ловчие сети, подобно паукам, и подсвечивают их собственным сине-зеленым светом. В результате их колонии на стенах и потолках пещер выглядят как звездное небо. Чем голоднее личинки, тем ярче они светятся, привлекая добычу — мелких насекомых.
Где увидеть: в австралийских и новозеландских пещерах — особенно популярны у туристов разных стран лодочные экскурсии в пещеры Вайтомо.
Рачки
Во время Второй мировой войны японцы собирали мелких ракушковых остракодов Cypridina hilgendorfii и использовали их для освещения ночью. Включаются эти природные лампочки очень просто: достаточно намочить их водой.
Где увидеть: в прибрежных водах и песках Японии.
Рыбы
В глубинах океанов живут удивительные светящиеся рыбы, оснащенные специальными органами — фотофорами. Это железы-фонари, которые могут быть расположены где угодно: на голове, спине, по бокам, вокруг глаз или рта, на усиках или отростках тела. Они заполнены слизью, внутри которой светятся биолюминесцентные бактерии. Любопытно, что рыба сама может контролировать свечение бактерий, сужая или расширяя сосуды, — для вспышек света необходим кислород. Самые интересные из светящихся рыб — глубоководные удильщики, живущие на глубине около 3 км под водой. У самок, которые могут достигать метра в длину, есть специальная удочка с «маячком» на конце: именно свет привлекает к ней добычу. Самый продвинутый вид удильщиков — придонная галатеатаума Galatheathauma axeli имеет световую «приманку» прямо во рту. Ей не нужно охотиться — достаточно просто открыть рот и проглотить добычу.
Еще одна колоритная рыбка — черный дракон (Malacosteus niger). Примечательна тем, что излучает красный свет с помощью специальных «прожекторов», расположенных под глазами. Свет не виден почти никому из глубоководных жителей океана, и рыба может спокойно освещать себе путь, оставаясь незамеченной.
Где увидеть: глубоко в океане.
Кальмары
Среди кальмаров насчитывается около 70 биолюминесцентных видов. Самым большим в мире светящимся существом является гигантский кальмар Taningia danae — ученым удавалось увидеть особь длиной 2,3 м и весом 60 кг. Световые органы расположены у него на щупальцах. Ученые предполагают, что кальмар излучает вспышки света с целью ослепить жертву и измерить расстояние до цели. В 2007 году команда из Национального музея науки Токио сняла на камеру фрагмент охоты кальмара-великана, обитающего на глубине до 1000 м.
Еще один удивительный головоногий — кальмар-вампир Vampyroteuthis infernalis. Из-за необыкновенных органов свечения он был выделен учеными в отдельный отряд. Помимо двух крупных фотофор у него есть маленькие светящиеся «фонарики» по всему телу, к тому же он умеет выпускать из кончиков щупалец световую завесу, состоящую из многочисленных голубых светящихся шариков. Это мощное оружие в борьбе с противником действует до десяти минут и позволяет кальмару скрыться в случае опасности. Любопытно, что подводный вампир может регулировать яркость и размер цветового пятна.
Где увидеть: в начале марта полчища кальмаров-светлячков Watasenia обитают в Японии около побережья залива Тояма. Эти небольшие существа живут в западной части Тихого океана на глубине до 350 м и по весне выходят на нерест к поверхности, устраивая светопредставление для туристов.
Огнетелки
Огнетелки, или пиросомы, — это морские свободноплавающие колониальные существа из класса оболочников. Они состоят из тысяч маленьких организмов — зооидов. Каждый из них имеет бактериальные светящиеся органы, благодаря которым вся колония люминесцирует голубовато-зеленым светом, видимым на расстоянии более 30 м. Плавает это животное, похожее на гигантского червя, замкнутым концом наружу, а во внутренней полости вполне мог бы поместиться взрослый человек. Подводное чудовище может разрастаться до 30 м в длину. Биологи называют пиросом морскими единорогами, так как они — одни из самых таинственных и малоизученных существ на планете.
Где увидеть: воды вблизи австралийского острова Тасмания — одно из немногих мест на планете, где огнетелки подплывают близко к берегу. В 2011 году в этих местах Майкл Барон заснял на видео 18-метрового морского единорога.
Зеленые животные
Благодаря белку, выделенному из медузы, учеными были выведены животные, светящиеся зеленым светом при освещении ультрафиолетом. В 1998 году появилась первая зеленая мышь с геном GFP, затем ученые подарили миру зеленых свиней и овец, светящихся разноцветных рыбок GloFish и генно-модифицированных шелкопрядов, которые производят флуоресцентный шелк. Ученые надеются, что цветные гены помогут бороться с болезнями, такими как ВИЧ, онкология, болезни Паркинсона и Альцгеймера.
Биолюминесценция – это способность живых организмов светиться. Она основана на химических процессах, при которых высвобождающаяся энергия выделяется в форме света. Биолюминесценция служит для привлечения добычи, брачных партнеров, коммуникации, предупреждения, маскировки или отпугивания.
Ученые полагают, что биолюминесценция появилась на стадии перехода от анаэробных форм жизни к аэробным как защитная реакция древних бактерий по отношению к «яду» – кислороду, который выделяли зеленые растения в процессе фотосинтеза. Биолюминесценция встречается у бактерий, грибов и довольно большого спектра представителей животного класса – от простейших до хордовых. Но особенно распространена она среди ракообразных, насекомых и рыб.
«Создать» свет организмам помогают бактерии, либо же они справляются с этой задачей собственными силами. При этом свет может испускать как вся поверхность тела, так и специальные органы – железы по преимуществу кожного происхождения. Последние есть у многих морских животных, а из наземных – у насекомых, некоторых дождевых червей, многоножек и т.д.
Светляк обыкновенный
Пожалуй, самый известный из биолюминесцентов. Семейство светляков (Lampyridae ) насчитывает около 2000 видов. Наибольшим разнообразием этих жуков могут похвастаться тропики и субтропики, а вот на территории бывшего СССР насчитывалось всего семь родов и около 20 видов этих насекомых. Ну а свет нужен им вовсе не для того, «чтоб светло было нам самой темной ночью», а для общения между собой, будь то призывные сигналы самцов в поисках самок, мимикрия (под окружающее освещение, например, свет лампочки или Луны, освещающей траву), защита территории и проч.
Светляк обыкновенный / ©Flickr
Ночесветка
Noctiluca scintillans , или ночесветка, относится к виду так называемых динофлагеллят. Иногда их еще называют динофлагеллятовыми водорослями – в связи с их способностью к фотосинтезу. На самом же деле большинство из них представляют собой жгутиконосцев с развитым внутриклеточным панцирем. Именно динофлагелляты – виновники знаменитых «красных приливов», явлений столь же устрашающих, сколь и прекрасных. Но особенно великолепна, конечно, голубая «подсветка» из ночесветок, которую можно наблюдать по ночам в водах морей, океанов и озер. И красный цвет, и голубое свечение вызваны обилием в воде этих удивительных крошечных организмов.
Вода, «подсвеченная» ночесветками / ©Flickr
Морской черт
Свое название этот ни в чем не повинный вид удильщикообразных костистых рыб получил благодаря своей крайне непривлекательной внешности. Судите сами:
Глубоководный морской черт / ©Flickr
Морские черти обладают «неправильным прикусом», из-за чего рот их постоянно открыт, а из него торчат острые зубы-шипы. Тело рыб покрыто большим количеством кожных наростов, бугорков и бляшек. Неудивительно, что эти морские «квазимодо» предпочитают обитать на большой глубине – видимо, так они скрываются от недоброжелательных глаз. Ну а если серьезно, то рыбы эти весьма интересны. От других обитателей подводного мира их, помимо прочего, отличает передняя часть спинного плавника, который расположен прямо над пастью. Этот светящийся «фонарик» нужен морским чертям не для того, чтобы освещать себе путь, а для привлечения добычи.
Грибные комарики
Не менее удивительны и другие биолюминесценты – род грибных комариков из семейства грибных комаров. Раньше этот род назывался Bolitiphila , что означает «любитель грибов». Теперь он переименован в Arachnocampa – «личинка паука». Дело в том, что личинка этого комарика плетет самые настоящие сети. Только что вылупившиеся на свет божий, личинки имеют длину всего 3-5 мм, но в конечной стадии развития вырастают до 3 см. Именно в стадии личинки эти комары и проводят большую часть своей жизни, поэтому, чтобы питаться и привлекать добычу, они плетут на потолке пещер нечто вроде гнезда из шелка, свешивая вниз концы липких нитей, которые подсвечивают собственным телом. Распространены в пещерах и гротах Австралии и Новой Зеландии.
Личинки грибных комариков / ©Flickr
Неоновый гриб
К сожалению, это чудо природы – потрясающий по красоте люминесцентный гриб Chlorophos Mycena – в наших краях не встретишь. Чтобы увидеть его, следует отправиться в Японию или Бразилию. Да и там придется дождаться сезона дождей, когда из буквально «пылающих» спор появляются эти удивительные зеленые грибы .
Съедобно это чудо или нет – неизвестно. Впрочем, мало кто отважится подать к столу такую вот светящуюся тарелочку. Если же все-таки надумаете его искать, советуем смотреть у основания стволов деревьев, рядом с упавшими или срубленными ветками, кучами листвы или просто на сырой почве.
Неоновые грибы / ©Flickr
Гигантский кальмар
Это самый большой биолюминесцентный кальмар (Taningia danae ) и, наверное, самый красивый вид этих животных вообще. Науке известен экземпляр, длина которого составляла 2,3 м, а вес – около 161 кг! Впрочем, увидеть этого величественного красавца не так-то просто: он обитает на глубине порядка 1000 м и водится в тропических и субтропических водах. Несмотря на красоту, Taningia danae – агрессивный хищник. Перед тем как наброситься на жертву, кальмар излучает короткие световые вспышки при помощи специальных органов, расположенных на щупальцах. Для чего нужны эти вспышки? Ну уж явно не для того, чтобы «предупредить» жертву. Ученые полагают, что они нужны либо для ослепления глубоководных обитателей, либо для того, чтобы оценить расстояние до цели. А еще красочное шоу помогает животному соблазнить самку.
Гигантский биолюминисцентный кальмар / ©Flickr
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.
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.
