Живой свет: как и почему светятся организмы. Живой свет: как и почему светятся организмы Светящиеся животные

Свечение считается обычным явлением в природе. Поэтому способность испускать свет с помощью простой химической реакции, или биолюминесценция, встречается, по крайней мере, у 50 различных видов грибов, светлячков и даже у ужасающих морских обитателей. С помощью этой реакции светящиеся существа извлекают для себя немало пользы: отгоняют хищников, привлекают добычу, избавляют свои клетки от кислорода или попросту справляются с существованием в вечном мраке глубин океана.

Так или иначе, люминесценция - один из самых гениальных инструментов жизни, а мы представим вам список самых необычных и странных существ, способных светиться в темноте. Многие из этих видов в настоящее время выставлены в качестве экспонатов на экспозиции в Американском музее естественной истории в Нью-Йорке.

Самка и самцы морского черта

Адский кальмар

Светящиеся медузы

Каких только необычных и удивительных существ не встретишь в море или в глубинах океана. Следующие фиолетовые в зеленой оправе существа обитают в Тихом океане у берегов Северной Америки. Эти медузы способны генерировать сразу два вида свечения. Биолюминесцентное обладает пурпурно-голубым свечением и производится в результате химической реакции между кальцием и белком. И уже эта реакция, в свою очередь, вызывает свечение вокруг ободка медузы, образуя зеленый флуоресцентный белок, а затем и зеленое свечение. Ученые широко используют эту особенность существа для изучения визуализации процессов в организме.

Огненная вода

Наверняка мало кто знает, что в природе встречается явление, которое можно сравнить со светящимся океаном. Однако никто не отказался бы воочию понаблюдать за ярко синим неоновым прибоем океана. Все дело в том, что вода наполняется динофлагеллятом, одноклеточными планктонными существами с хвостами, которые распределяются на внушительных площадях у побережья. Ученые полагают, что эти существа населяют нашу планету уже миллиард лет, а последние несколько тысячелетий озадаченные люди были склонны приписывать это явление к таинственной магии морских богов.

Большерот

Для того чтобы добыть себе пропитание, эта рыба сначала использует биолюминесценцию, чтобы вызвать флуоресценцию в виде красных огоньков в области возле носа, а затем испускает импульсы красного цвета, чтобы обнаружить креветок. Когда добыча будет найдена, поступает разблокировка сигнала, а челюсть приводится в действие. Гениальный хищник пользуется тем обстоятельством, что креветки, как и многие другие обитатели моря не могут распознавать красный свет.

Креветки систелласпис

Однако не все креветки столь податливы и легко досягаемы для хищников. Например, креветки систелласпис обладают отличной защитой, в том числе и от большерота. Эти креветки обезоруживают хищников, выплевывая неприятную светящуюся жидкость из своего хвоста прямо перед пастью.

Стена из кораллов

На Каймановых островах обнаружена кровавая стена, высотой 1000 футов, состоящая из светящихся кораллов. Это интересное явление стало возможным благодаря тому, что здесь нашли себе пристанище многие биолюминесцентные существа. Многие аквалангисты увлеченно делают снимки того, как кораллы преобразуют свой красный цвет в удивительное зеленое свечение.

Если нам предложат вспомнить какое-нибудь светящееся животное, то, скорее всего, мы назовем жучка-светлячка. Но на самом деле, способностью светиться в темноте обладает не только он один. Особенно богаты на таких обитателей моря и океаны.

Разновидности морских светящихся животных

На берегу Черного моря часто можно увидеть захватывающее природное зрелище. На водной поверхности с мелкой рябью вдруг сверкает полоска света, за ней идет вторая, потом третья… Кто зажигает эти красочные огоньки?

Ученые давно выяснили, что все дело в миллиардах микроскопических организмов - инфузорий ночесветок , которые в великом множестве водятся в морских водах. Внутри каждой инфузории есть несколько желтых шариков - именно они и являются источником света.

Если с поверхности моря погрузиться вглубь, то мы откроем еще больше светящихся животных.

1. Медузы , раскинувшие свои студенистые тела-зонтики, могут светиться разными цветами: желтым, голубым, зеленым и красным.
2. Есть “светлячки” и среди рыб . У кого-то светятся глаза, у кого-то прямо на морде вырос нарост, излучающий свет, словно лампочка, у третьей (рыба - удильщик) к нижней челюсти прикреплен шнур со светящимся концом. Еще есть рыбы, которые светятся всем телом, благодаря особым органам, расположенным вдоль него, например, рыба - топорик.
3. Светящиеся морские животные есть даже в самых глубоководных впадинах, куда не проникает ни одного луча света извне. На самом дне, среди камней можно увидеть светящихся моллюсков и червей . Их тела, словно алмазной пылью, усеяны крапинками и пятнами, излучающими свечение. На уступах скал в окружении света лежат морские звезды , а глубоководный рак освещает себе путь огромными глазами.
4. В подводном мире можно встретить и испускающие свет кораллы и полипы , например, Морское перо и обычная веточка красных кораллов.

Разновидности светящихся животных, обитающих на суше

На суше способностью светиться в темноте обладают, в основном, жуки . Так, в одной только Европе их насчитывается шесть видов, объединенных в одно большое семейство “лампирид” или светляков. Жуки - светлячки могут устроить очень красочное зрелище, когда в темное время суток облепят какое-нибудь дерево или кустарник.

Почему светятся животные?

Примером того, каким образом некоторые животные излучают свет, может послужить головоногий моллюск . В его коже расположены маленькие твердые образования овальной формы. Их передняя прозрачная часть выступает из кожных покровов наружу и работает как хрусталик человеческого глаза. Задняя часть образования находится в толще кожи, как бы завернутая в черную мантию из пигментных клеток.

Под этой мантией расположены еще несколько рядов серебристых клеток, которые являются средней частью светящегося органа моллюска. А еще ниже есть сложные клетки, похожие на нервные окончания сетчатки глаза млекопитающего. Именно они выстилают всю внутреннюю поверхность овального образования (тельца) и выпускают наружу свет, преломляемый и усиливаемый передней прозрачной частью.

Свет удваивается также благодаря специальным рефлекторам в коже моллюска, расположенных рядом с овальным тельцем. По форме эти рефлекторы похожи на вогнутые зеркала и, в свою очередь, также состоят из нескольких слоев светочувствительных клеток.

Светоустройство головоногого моллюска - самое сложное в животном мире. Светящиеся аппараты остальных существ устроены попроще.

Благодаря изучению морских глубин, ученые смогли познакомиться с уникальными глубоководными существами, обладающими феноменальными способностями. К их числу, например, можно отнести рыб – удильщиков. Жизнь в полной темноте наложила на них свой отпечаток. На теле этих рыб имеется отросток, на конце которого находится колба, заполненная биолюминисцентными бактериями. Они то, как раз, и светятся.

Но, как оказалось, светиться могут и другие рыбы, живущие на больших глубинах. Этот эффект получил название биофлюоресценции. К числу таких морских обитателей можно отнести: ската, мурену, морскую иглу, рыбу – камень, рыбу – хирург и целый ряд других. Свечение их тел имеет несколько иную природу. Оно обусловлено особой структурой их кожного покрова. Под воздействием световых лучей, относящихся к синему световому спектру, их тела начинают светиться, приобретая неоновый, красный, желтый, оранжевый и иные световые оттенки. Это явление ученые и называют биофлюоресценцией.

Основное его отличие от биолюминисценции состоит в том, что здесь отсутствуют химические реакции, вызывающие свечение. Эффект свечения, в данном случае, имеет несколько иную природу. В данном случае тела живых организмов поглощают синие световые лучи, трансформируют их в лучи иного спектра, и излучают в окружающее пространство.

За этот процесс отвечают флюоресцентные молекулы, расположенные в кожном покрове живых существ. Именно они, как раз, и поглощают лучи синего светового спектра. При столкновении световых фотонов с этими молекулами, происходит их возбуждение, сопровождающееся выделением большого количества энергии, которую накапливают электроны флюоресцентных молекул. В таком состоянии они долго находиться не могут, и будут стараться избавиться от избыточной энергии, чтобы перейти в нормальное состояние. Это, в конечном итоге, и происходит. Энергия высвобождается, и в виде световых фотонов уходит в окружающее пространство, вызывая свечение, но уже совершенно иного светового спектра. В зависимости от энергетического уровня излучаемых фотонов, тело живого существа будет приобретать различные цветовые оттенки.

Получается, что живущие в океане рыбы, обладающие эффектом биофлюоресценции, поглощают световые лучи синего спектра. Возникает вполне логичный вопрос, почему только синего? Все дело в том, что световые лучи красного и инфракрасного спектра поглощаются верхними слоями воды, поэтому на глубину проникают, в основном, лучи синего и зеленого спектров. Ученые выяснили, что на глубине более 100 метров присутствуют только синие световые лучи, которые и поглощаются телами глубоководных рыб.

Ercinia — латинское название птицы герцинского леса, чьи перья светятся ночью is Latin name variant of Hercinia, bird of Hercynian forest in Germany with feathers which shine at night латинское название птицы герцинского леса, чьи перья светятся ночью

Hercynia — is Latin name variant of Hercinia, bird of Hercynian forest in Germany with feathers which shine at night латинское название птицы Герцинского леса, перья которой светятся ночью is Latin name variant of Hercinia, bird of Hercynian forest in Germany with feathers which shine at night латинское название птицы Герцинского леса, перья которой светятся ночью

Начало этой легенде положил Плиний Старший в кратком сообщении в 10 книге своей "Естественной истории":

В Герцинском лесу в Германии, как нам рассказывали, водятся странные птицы, чьи перья светятся как огонь ночью.

Плиний Старший «Естественная история» X. LXVII. 132

Гай Юлий Солин в III веке н.э. увеличил это описание до целой истории. Оказывается, в тёмном Герцинском лесу (подробнее о леса см. в статье "Ахлис ") все не только привыкли к этой чудесной птице, но и, надрав с неё перьев, пользуются их особенностями для ночных путешествий:

В Герцинском лесу водятся птицы, оперение которых светится в темноте и даёт свет, разгоняющий царящую в чаще ночь. Поэтому местные жители стараются так направить свои ночные вылазки, чтобы можно было ориентироваться при этом свете. Также они отыскивают дорогу, бросая сверкающие перья во тьму впереди себя.

Солин «Собрание достопримечательностей», 20, 6-7

Исидор Севильский повторил информацию Солина , но с тем исключением, что путники, идущие ночным германским лесом, не бросают теперь перья впереди себя; теперь сами птицы летят впереди идущего и освещают ему путь своими сияющими крыльями. Исидор называет птиц эрциниями (Hercyniae) и производит это название от Герцинского леса (Hercynio) - имя, придуманное, возможно, самим Исидором.

Со временем эти птицы попали в свод сообщений, которые впитали в себя из "Этимологий" средневековые бестиарии. В бестиариях Второго семейства птица эрциния - обычный гость, однако никаких дополнительных особенностей этой птице бестиарии не добавили, исправно и почти дословно повторяя Исидора.

В "Космографии" Этика Истрийского (VII век) эти птицы неожиданно сменили локализацию и оказались обитателями не Герцинского леса, а Гирканского леса в районе Каспия . У Этика Гирканский лес выглядит не на своём месте, так как до этого он описывает северные регионы. Скорее всего, это была обычная ошибка, но она дала свои плоды и целый ряд средневековых авторов помещает этих птиц в регионы возле Каспия.

Любопытную стадию развития легенды о светящихся птицах зафиксировал Гуго Сен-Викторский, описав большую карту мира Эбстфорско - типа в 1030-1035 годах. В пространстве "вдоль северного океана, между Дунаем и этим океаном", Гуго, в частности, увидел некий мыс, заселённый гелонами, которые укрываются кожей врагов, затем готов, кинокефалов , а затем хазар, Gazari, и "лошадиный лес со светящимися птицами", saltus equinus, habens aves fulgore perspicvas (определение "лошадиный", eqinus - по-видимому, испорченное Hercinus.

Чекин, Л.С. "Картография христианского средневековья. VIII-XIII вв."

Гонорий Августодонский в XII веке идёт ещё дальше и от целиком придуманного "Гирканского леса" производит всю область Гирканию, а саму Гирканию помещает на запад от Бактрии:

Здесь начинается Гиркания, названная от Гирканского леса, где есть птицы, чьи перья светятся ночью.

Гонорий Августодонский "Об образе мира", I.XIX

Существует гипотеза, что начало этой легенде могло дать яркое оперение хвоста свиристели .

For the first time these birds were mentioned by Pliny the Elder (23-79 AD):

In Hercynio Germaniae saltu invisitata genera alitum accepimus, quarum plumae ignium modo conluceant noctibus.

Gaius Plinius Secundus "Naturalis Historia", VIII.123-124

We have been told of strange kinds of birds in the Hercynian Forest of Germany whose feathers shine like fires at night-time.

In 3 century A.D. Solin enlarged this brief account to a whole story:

Saltus Hercynius aves gignit, quarum pennae per obscurum emicant et interlucent, quamvis obtenta nox denset tenebras. unde homines loci illius plerumque nocturnos excursus sic destinant, ut illis utantur ad praesidium itineris dirigendi, praeiactisque per opaca callium rationem viae moderentur indicio plumarum refulgentium.

Cajus Julius Solinus "Collectanea rerum memorabilium", 20, 3

The Forrest of Hertswald bréedeth byrds, whose feathers shyne and giue light in the darke, though the night be never so close and clowdy. And therefore men of that Countrey, doo for the most parte so laye theyr outgoings by night, that they may vse thē for a helpe to direct theyr journey by: and casting them before them in ye open pathes, doo finde howe to kéepe theyr way by the glystring of those feathers, which shewe them which way to goe.

The excellent and pleasant worke of Iulius Solinus Polyhistor...

Isidore of Seville repeated all written by Solin except of traveler"s modus operandi with feathers of this bird. Name Hercynia first time appears also in "Etymologies".

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