Почему светлячки светятся? Как происходит свечение светлячков.

12.06.2012 12:07

Всего известно около 2000 видов светлячков и каждый из них обладает способностью излучать фосфорецирующий свет. Чаще всего орган свечения этих жуков — фотофор — располагается на конце брюшка.

Фотофор состоит из 3-х слоев. Нижний слой, зеркальный, способен отражать свет. Верхний — представляет собой светопрозрачную кутикулу. В среднем слое находятся фотогенные клетки, вырабатывающие свет. Как видно, по своему устройству фотофор напоминает обычный фонарик.

Подобный вид свечения называется биолюминисценцией, которая возникает в результате соединения внутриклеточного кислорода с кальцием, молекулой аденозинтрифосфата (АТФ) и пигментом люциферином в присутствии фермента лоюциферазы.

Свет, излучаемый светлячками — холодный. В отличие от обычной электрической лампы, где основная часть энергии переходит в бесполезное тепло, а КПД составляет 5% — 10 %, светлячки переводят в световое излучение 87% — 98% затраченной энергии.

Свечение этих насекомых относится к видимой желто-зеленой части спектра, соответствующей длинам волн от 500 до 600 нм.
Многие виды светлячков в состоянии по своему желанию уменьшать и увеличивать интенсивность свечения или излучать прерывистый свет. Когда нервная система жука подает сигнал о «включении» света, в фотофор начинает интенсивно поступать кислород, а для «выключения» достаточно прекратить подачу.

У насекомых нет легких, а кислород передается посредством специальных трубочек — трахеол. Запас кислорода находится в митохондриях. Для быстрого выделения необходимого количества кислорода, организм светлячка вырабатывает окись азота, которая, поступая в митохондрии, вытесняет из них кислород.

Биолюминисценция для светлячков является средством межполового общения. Насекомые не только сигнализируют о своем местоположении, но и отличают своего партнера по особой частоте мерцания. Тропические и североамериканские виды светлячков иногда исполняют целые хоровые серенады для своих партнерш, одновременно вспыхивая и затухая всей стайкой. Стайка самок отвечает им такой же светомузыкой.

Один из самых романтичных моментов в летних отпусках – наблюдение за маленькими летающими огоньками в вечерней тьме. И далеко не каждый взрослый знает, откуда берется свечение светлячков, а для маленьких детей это совсем как волшебство. А ведь уже давно все известно, давайте раскроем завесу тайны свечения этих маленьких насекомых, и для чего они это делают.

Светлячки в пещере

Природа свечения

Всего выделяют около двух тысяч видов светлячков. Каждый светлячок обладает способностью светиться фосфоресцирующим светом в темноте. Органом свечения, чаще всего у этих жуков, является фотофор. Он располагается сверху в конце брюшка.

Фотофор состоит всего из трех слоев. Зеркальный слой находится внизу, и способен отражать свет. Верхний являет собой специальную светопрозрачную кутикулу. Средний слой держит в себе фотогенные клетки, что вырабатывают свет. За своим устройством фотофор похож на обычный фонарик.

Подобный вид светоизлучения называется биолюминесценцией. Она появляется после соединения кальция с внутриклеточным кислородом, и пигмента люциферина с аденозинтрифосфатной молекулой (АТФ) в присутствии ферментов лоюциферазы.

Светлячки излучают холодный свет. В типичной электрической лампе большая половина энергии уходит в ненужное тепло, а КПД составляет всего от 5% до 10%, а светлячки перерабатывают в свет от 87% до 98% выделяемой энергии. Свечение, излучаемое этими насекомыми, относится к желто-зеленой видимой части спектра, соответствующего длине волны с 500-600 нм.

Химические процессы формирования света

Много разных видов светлячков могут по своему усмотрению увеличивать и уменьшать интенсивность свечения, а также делать прерывистый свет. Сигнал о подаче света идет от нервной системы жука. При этом в фотофор интенсивно начинает поступать кислород. Соответственно, выключение света происходит простым перекрытием подачи кислорода.

У насекомых отсутствуют легкие, и кислород передается по специальным трубкам — трахеолам. Запас кислорода содержится в митохондриях. Чтобы быстро выделить нужное количество кислорода, в организме светлячка вырабатываться окись азота, который поступив в митохондрии, начинает вытеснять кислород из них.

Для чего необходимо свечение насекомым

Биолюминесценция может выступать для светлячков как средство межполового общения. Кроме того, что насекомые сигнализируют своё местоположение, они еще отличают своих партнеров по специальной частоте мерцания.

Североамериканские и тропические виды светлячков, чтобы привлечь внимание своих партнерш, иногда исполняют хоровые серенады. Они одновременно вспахивают и затухают всей стайкой. Стайка самок начинает им отвечать аналогичной светомузыкой.

Видео урок, почему происходит свечение светлячков

Светлячки – насекомые, проявляющие свою активность ночью, в отличие от большинства, летающих, охотящихся, размножающихся и питающихся днем.

Кому из вас не доводилось наблюдать их огоньки в траве, гуляя по ночному лесу? Некоторые сначала не могут понять, что это это такое светится в темноте, похожее на маленький фонарик.

Обитают светлячки по всему миру, более 2000 видов светлячков известно ученым в настоящее время. Размеры этих насекомых небольшие – от 4 мм до 2 см.

Места обитания светлячков

Днем светлячки спят , прячась в граве и мхе. Да и кто заметит днем это неказистое насекомое? Ночью же они просыпаются, выходят охотится и вести активный образ жизни.

Светлячки – хищники , питаются они далеко не травой, а мелкими личинками других насекомых, пауками, неторопливыми улитками, муравьями. В общем, кого поймают и кто не сможет оказать им достойного сопротивления. Но за палец меня ни разу не кусали, хотя видеть эти яркие огоньки мне доводилось часто. Если вы читаете эту статью, и вам интересны эти подробности, то вы можете протестировать себя, пройдя онлайн тесты бесплатно и проверить свои знания. А пока читаем дальше про свет светлячком и другие их особенности.

Реакция свечения светлячков

Есть различные точки зрения на то, почему эти насекомые светятся. Ученые склонны полагать, что “холодный свет” светлячков имеет по собой химический процесс биолюминисцентии , протекающий в теле насекомого. Светлячки вырабатывают два специальных вещества – люцеферин и люциферейз , первое во время химическое реакции с кислородом и дает этот холодный яркий свет, что мы можем наблюдать, а второе работает катализатором во время этой реакции.

Свет-то они дают, а вот тепла – нет . Своеобразная химическая реакция дает лишь свет, но проходит без выделения тепла. В противном случае светлячок бы попросту погиб.

У насекомых присутствует специальный орган, который и заправляет свечением. Когда необходимо “зажечь свет”, этот орган перенаправляет кислород к остальных химическим веществам, которые входят в реакцию светообразования. Кислород подается – светлячок “горит”, прекращается подача – “погасает”. Светлячки, как и другие насекомые, легкими не обладают, для подачи кислорода к органу свечения используется хитрая система трубочек, сужающихся по мере приближения к органу – их называют трахеолы. Кислород подается по трахеолам под управлением группы медленно работающих мышц, в связи с чем ученые долго ломали голову над тем, как достигается скоростное зажигание света, пока не поняли, что важную роль в реакции светообразования играет окись азота, вырабатываемая телом насекомого по команде мозга и быстро вытесняющая кислород к органу свечения.

Причины свечения светлячков

Пока у ученых есть лишь два предположение, почему эти насекомые светятся в темноте.
1. Одно из них – что этот свет – один из защитных механизмов светлячков, отпугивающий хищников и ночных птиц , которые на них охотятся. Некоторые защищаются яркой окраской, некотрые – резкими звуками, а у светлячков в процессе эволюции сложился вот такой вот защитный яркий свет.

2. Свет привлекает партнеров противоположного пола . Ученые выяснили, что у различные особей – свой вид мерцания огоньков. Таким образом самки, а у светлячков партнера выбирает именно самка, определяют для себя самца по характеристикам свечения. Считается, что чем ярче свечение светлячка и чем выше частота мерцания – тем предпочтительней он для самки при ее выборе.

Мой блог находят по следующим фразам

Светляки - это то, что делает летние ночи особенными. Обычно они прячутся в траве и светят оттуда мистически-зеленым светом, надеясь привлечь внимание противоположного пола. И у них это получается красиво. Вам доводилось видеть мигающие деревья, будто окутанные электрической гирляндой? Как всегда - за романтикой кроется сложная химическая реакция.

Как светляки светятся

В природе предостаточно организмов, “несущих свет” - рифы, глубоководные рыбы, моллюски, медузы и т.д. И у них, и у светляков за свечение отвечает пигмент люциферин, который активируется в люциферазе с помощью молекулы аденозинтрифосфата - АТФ (универсальной единицы клеточной энергии) и, окисляясь, создает волшебное свечение. Это происходит во время отделения молекул углекислого газа, когда молекулы люциферина выходят из возбужденного состояния, высвобождая энергию света, тем самым светлячок начинает светиться в темноте.

Таинственное и холодное свечение светляков и правда ничуть не греет - ну разве что душу. В фотонах нет ни инфракрасных, ни ультрафиолетовых лучей. Но зато “на освещение” уходит около 98% затраченной энергии, в отличии от обыкновенной электрической лампы, КПД которой всего лишь 10%, и чья энергия частично расходуется на бесполезное тепло.

Почему светляки светятся

Представители женского пола подают особый сигнал, свидетельствующий о том, что они готовы к оплодотворению. Так самец понимает, куда ему лететь. А вообще, чем ярче он светится, тем больше женского внимания привлекает.

Кроме того, светятся их личинки, куколки и яйца - вот этого ученые объяснить не могут. Но можно предположить, что таким образом они передают сигнал хищникам о том, что несъедобны.

Интересным является тот факт, что из 2000 видов лишь немногие светлячки светятся, остальные преимущественно функционируют только днем.

Чему светлячки могли бы нас научить

Символизм светлячка

Но наибольшим числом традиций и глубочайшим символизмом светлячков одаривают японцы. Как и подобает в теплом и влажном климате, там они светятся с гораздо большим энтузиазмом, нежели их бледные родственники из средних широт. Потому период их спаривания представляет собой грандиозное световое шоу. В Японии даже отмечается праздник Светлячка - фестиваль Хотару.

Популяция светлячков резко упала, и это связано с загрязнением и разрушением территорий их обитания. Дело в том, что из этих мест они не мигрируют, а попросту исчезают.

Видео о том, почему светятся светлячки

К этим светящимся жучкам многие относятся гораздо благожелательнее, чем к большинству их «родственников». Даже называют этих насекомых ласково - светлячки. Наверное, потому, что в местах своего обитания они по ночам создают особую таинственную и романтическую обстановку.

Как выглядит светлячок и от чего светится? Этот вопрос интересует многих, и в этой статье мы постараемся дать на него исчерпывающий ответ.

Распространение

Светлячки широко распространены в Северной Америке, Азии и в Европе. Их можно встретить в лиственных и тропических лесах, на полянах, лугах и болотах. Это представитель многочисленного семейства из отряда жуков, который обладает поразительной способностью излучать довольно яркий свет.

Светлячок - насекомое, относящееся к семейству Светляки (Lampyridae), отряду жесткокрылых. Семейство насчитывает свыше двух тысяч видов. Особенно широко представлено в субтропиках и тропиках, довольно ограниченно — в умеренном поясе. В странах бывшего Советского Союза обитает семь родов и почти 20 видов. И в нашей стране многие знают, как выглядит светлячок. В России зарегистрировано 15 видов.

К примеру, ночные насекомые ивановские червячки, которые проводят день в опавшей листве и густой траве, а с наступлением сумерек отправляющиеся на охоту. Эти светлячки живут в лесу, где охотятся на мелких паучков, мелких насекомых и улиток. Самка не умеет летать. Она полностью окрашена в буро-коричневый цвет, только на нижней стороне брюшка три членика белые. Вот они-то и излучают яркий свет.

Светлячки, обитающие на Кавказе, светятся в полете. Искорки, пляшут в густой темноте и придают южной ночи особое очарование.

Как выглядит светлячок?

Надо сказать, что при дневном свете эти жучки выглядят довольно скромно, даже, можно сказать, невзрачно. Тело узкое и удлиненное, голова маленькая с короткими усиками. Да и размерами светлячок не может похвастаться - в среднем от одного до двух сантиметров. Тело у разных видов окрашено в темно-серый, черный или коричневый цвет. Многие разновидности имеют ярко выраженные половые различия: самцы крупнее самок. К тому же мужские особи внешне очень напоминают тараканов. Они умеют летать, но при этом не светятся.

Как выглядит светлячок-самка? Она внешне похожа на червячка или личинку. У нее отсутствуют крылья, поэтому она малоподвижна. Но именно самка у большинства видов светится, привлекая к себе самцов. У этих жуков нет легких, а кислород передается по особым трубочкам — трахеолам. Запас кислорода «хранится» в митохондриях.

Образ жизни

Светлячки не относятся к коллективными насекомым, но несмотря на это они нередко образуют довольно крупные скопления. Многие наши читатели не представляют, как выглядят светлячки, поскольку их сложно увидеть днем: они отдыхают, сидя на стебельках растений или земле, а ночью ведут активную жизнь.

По характеру питания тоже отличаются разные виды светлячков. Растительноядные безобидные жучки питаются нектаром и пыльцой. Хищные особи нападают на пауков, муравьев, улиток и многоножек. Существуют виды, взрослые особи которых не питаются вовсе, у них даже нет рта.

Почему светлячки светятся?

Наверное, многим доводилось в детстве, отдыхая у бабушки или в лагере на черноморском побережье, видеть как вечером, когда стемнеет, мелькают светлячки. Дети любят собирать уникальных насекомых в баночки, и любоваться, как светятся светлячки. Органом свечения этих насекомых является фотофор. Он располагается в нижней части брюшка и состоит из трех слоев. Самый нижний из них зеркальный. Он может отражать свет. Верхний — это прозрачная кутикула. В среднем слое расположены фотогенные клетки, которые вырабатывают свет. Как вы догадались, по своему устройству этот орган напоминает фонарик.

Такой вид свечения ученые называют биолюминисценцией, возникающей в результате соединения клетки кислорода с кальцием, пигментом люциферином, молекулой АТФ и ферментом лоюциферазы.

Какой свет излучают светлячки?

В отличие от электрических ламп, где большая часть энергии перетекает в бесполезное тепло, при этом КПД составляет не более 10%, светлячки в световое излучение переводят до 98% энергии. То есть он холодный. Свечение этих жучков относят к видимой желто-зеленой части спектра, соответствующей длинам волн до 600 нм.

Интересно, что некоторые виды светлячков способны увеличивать или уменьшать интенсивность света. И даже излучать прерывистое свечение. Когда нервная система насекомого дает сигнал на «включение» света, в фотофор активно поступает кислород, при прекращении его подачи свет «выключается».

И все-таки почему светлячки светятся? Ведь не ради того, чтобы порадовать взор человека? На самом деле биолюминисценция для светлячков является средством общения между самцами и самками. Насекомые непросто сигнализируют о своем нахождении, но и по частоте мерцания различают своего партнера. Североамериканские и тропические виды нередко исполняют хоровые серенады для своих партнеров, вспыхивая и затухая одновременно всей стайкой. Группа противоположного пола отвечает им таким же сигналом.

Размножение

Когда наступает период спаривания, самец-светлячок находится в непрерывном поиске знака от своей второй половины, готовой к продолжению рода. Как только он его обнаружит, спускается к избраннице. Разные виды светлячков излучают свет с разной частотой, а это, в свою очередь, гарантирует, что спариваются между собой только представители одного вида.

Выбор партнера

У светлячков царит матриархат - партнера выбирает самка. Определяет его она по интенсивности свечения. Чем свет ярче, чем выше частота его мерцания, тем у самца больше шансов очаровать самку. В тропических лесах во время коллективных «серенад» деревья, окутанные такими ожерельями, сияют ярче витрин в мегаполисах.

Зафиксированы случаи и брачных игр со смертельным исходом. Самка, используя световой знак, привлекает самцов другого вида. Когда ничего не подозревающие оплодотворители являются, коварная соблазнительница их съедает.

После оплодотворения из яиц, отложенных самкой, появляются личинки. Как выглядят личинки светлячка? Довольно крупные, прожорливые, окрашенные в черный цвет червячки с отчетливо видимыми желтыми пятнами. Интересно, что они светятся, как и взрослые особи. Ближе к осени они прячутся в кору деревьев, где и зимуют.

Развиваются личинки медленно: у видов, обитающих в средней полосе, личинки зимуют, а у большинства субтропических видов растут несколько недель. Стадия куколки продолжается до 2,5 недель. На следующую весну, личинки окукливаются и из них развиваются новые взрослые особи.

• Светлячок, излучающий самый яркий свет, обитает в тропиках Америки. Он достигает в длину пяти сантиметров. И у него светится, кроме брюшка, еще и грудь. Его свет в 150 раз ярче, чем у европейского сородича.
• Ученые смогли выделить ген, который влияет на свечение. Его успешно внедрили в растения, в результате удалось получить светящиеся по ночам плантации.
• Жители тропических поселений использовали этих жучков в качестве своеобразных светильников. Жучков помещали в небольшие емкости и такие примитивные фонарики освещали жилища.
• Каждый год в начале лета в Японии проходит праздник светлячков. Зрители в сад возле храма приходят с наступлением сумерек и с восторгом наблюдают за необыкновенно красивым полетом огромного количества светящихся жучков.
• На территории Европы самый распространенный вид - обыкновенный светляк, которого называют ивановым червячком. Это необычное название жучок получил благодаря поверью, что он светится в ночь на Ивана Купалу.

Надеемся, что вы получили ответы на вопросы, как выглядит светлячок, где он живет и какой ведет образ жизни. Эти интересные насекомые всегда вызывали большой интерес человека и, как видите, совершенно обоснованно.