|
Живой свет в природе
Загадка свечения моря
 «Океан
«кипит» и сверкает пуще звезд. Под кораблем разверзается пучина пламени,
с шумом вырываются потоки золота, серебра и раскаленных углей...
Наступает за знойным днем душно сладкая долгая ночь с мерцаньем в
небесах, с огненным потоком под ногами, с трепетом неги в воздухе», -
поэтично описал ночное свечение Атлантического океана в тропиках И. А.
Гончаров в 1853 году, во время кругосветного путешествия на фрегате
«Паллада». Свечение наблюдается н в Северном Ледовитом океане. Академик
П. П. Ширшов, океанолог и гидробиолог, во время зимовки на «Челюскине» в
1933/34 году наблюдал искрящееся свечение в Арктике. Советский полярный
исследователь К. С. Бадигин, командовавший ледокольным пароходом
«Георгий Седов» во время знаменитого дрейфа, записал 9 января 1940 года:
«Когда вода сбегает, на льду остается зеленоватое свечение. С большим
волнением слежу я за ним… Грозное и, вместе с тем, прекрасное, ни с чем
не сравнимое зрелище…»
Но что порождает это феерическое явление?
Свечение моря волновало людей с незапамятных времен, вызывая не
только изумление и восхищение, но и суеверный страх. Отсутствие научных
знаний невольно приводило к фантастическим объяснениям, находившим
воплощение в мифах, легендах и сказках.
Даже в эпоху возрождения свечение моря воспринималось как чудо.
Сохранилось описание загадочных огоньков в море, виденных Х. Колумбом в
ночь на 12 октября 1492 года, когда корабль «Санта Мария» приблизился к
островам «Вест-Индии». Корабль в то время находился недалеко от острова
Ватлинг, места первой высадки Колумба. Но в конце ХV века он,
естественно, разгадать природу огоньков не мог...
А вот основоположник учения об эволюции живой природы Ч. Дарвин в своем
«Путешествии на корабле «Бигл» уже описал не только свечение моря, но и
свечение гидроида - одного из низших беспозвоночных животных, добытого в
море у Огненной Земли: «Я держал в сосуде с соленой водой большой пучок
этих зоофитов… Когда я натирал в темноте какую-нибудь часть ветки, то
все животное начинало сильно фосфоресцировать зеленым светом; ничего
красивее в этом роде я, кажется, и не видывал. Самым же замечательным
было то, что искры света поднимались вверх по веткам, от их основания к
концам».
Мы все ближе приближаемся к разгадке тайны... Спустя двадцать лет И. А.
Гончаров, находясь на борту фрегата «Паллада», описывает скопление в
западной части Тихого океана простейших одноклеточных организмов рода
ночесветок, вида ноктилюка многотысячная. Эти крохотные существа
размером от 0,2 до 2 мм широко распространены почти по всему Мировому
океану.
Ночесветка встречается и в Черном море. Океанолог академик Л. А.
Зенкевич и гидробиолог Н. И. Тарасов видели свечение многих тысяч
ночесветок в Одесском заливе и в Севастопольской бухте даже днем!
 А
вот в Балтийском море ночесветка не заходит восточнее 10 гр. восточной
долготы.
Вообще, перидинеи, к которым относится и отряд ночесветковых, - это
основной источник наиболее распространенного искрящегося свечения моря в
прибрежных водах. Вокруг каждого светящегося организма свет
рассеивается, и образуется световое пятнышко. Если таких светящихся
планктонных организмов много, то пятнышки сливаются в сплошную световую
пелену. Свечение моря усиливается в пенистой кильватерной струе за
кораблем.
Кроме искрящегося наблюдается и вспышковое свечение. Вспышки вызываются
активно движущимися макроскопическими животными и особенно крупными
представителями планктона - медузами и другими организмами.
Свечение может охватить одн6временно значительные пространства моря в
десятки и сотни квадратных километров или, напротив, образовывать четко
ограниченные небольшие участки в форме пятен или полос, напоминающих
«ветряные мельницы».
Ночные феерии
Еще в XVIII веке М. В. Ломоносов писал, что «надо подумать о безвредном
свете гниющих деревьев и светящихея червей. Затем надо написать, что
свет и теплота не всегда взаимно связаны и поэтому различествуют».
Народы многих стран издавна наблюдали явление «холодного» света в
природе. И не только северные (полярные) сияния, но и ночные огоньки
насекомых - светляков. Из более чем тысячи видов этих жуков 20
водятся в Советском Союзе. На севере и в средней полосе России обычен
светляк, названный народом «иванов червячок». B Японии распространены
ракушковые рачки рода ципридина, которых называют «умихотару», -
морской светляк, излучающий яркий голубоватый свет.
Самостоятельное «живое» свечение иванова червячка и ципридины нельзя
отождествлять с несамостоятельным свечением древесных гнилушек и пней,
вызванным грибницей опенка в результате химических процессов при
окислении. Другие причины вызывают свечение гнилого мяса и мертвой рыбы,
которое описал еще древнегреческий философ Аристотель. Он конечно не
подозревал, что свечение возникает от заражения мяса бактериями.
Бактериальное свечение мертвой рыбки или рачка заметно в темноте на
расстоянии до двадцати метров.
А вот некоторые гусеницы и комары, морские раки и рыбы излучают свет
вследствие симбиоза с бактериями. Известно много видов водных и наземных
бактерий, испускающих свет в видимой части спектра. Культуры
бактерий способны светиться в течение многих лет. Нидерландский ботаник
и микробиолог Мартин Бейеринк культивировал одну и ту же линию
светящихся бактерий на протяжении четверти века, с1886 по 1911 год. Он
же создал одну из первых бактериальных ламп, поместив светящиеся
бактерии в стеклянную колбу. Позднее такими лампами в 1935 году был
освещен большой зал Парижского Океанологического института. В нашей
стране более полувека живет в культурах бактерия, носящая имя советского
академика Б. Л. Исаченко, открывшего ее еще в 1911 году. Ценный вклад в
изучение светящихся бактерий внесли труды советского физиолога растений
и биохимика В. С. Буткевича и микробиолога Н. А. Красильникова.
Но вернемся к «живому» свету ивановых червячков. В 1834 году поэт Петр
Ершов на основе народных наблюдений и русского фольклора создал свою
знаменитую сказку «Конек-Горбунок». Академик С. И. Вавилов, крупнейший
физик- оптик, длительное время возглавлявший Академию наук СССР, метко
заметил, что даже образованному поэту середины XIX века «холодное сияние
пера жар-птицы казалось несбыточным, сказочным чудом».
Жар-птицу наяву, к сожалению, можно увидеть только на сцене театра или в
кино. Но в природе существует множество реальных организмов, излучающих
«живой» свет. Однако потребовался труд тысяч ученых - географов,
океанологов и гидробиологов, зоологов, ботаников и бактериологов,
физиков, химиков н биохимиков - на протяжении более двух столетий,
прежде чем была найдена разгадка механизма свечения.
Сегодня известно, что холодное ос свечение некоторых живых организмов -
биолюминесценция - возникает в результате биохимических реакций.
Наиболее распространенная из них - это окисление в организме кислородом
сложного вещества люциферина и передача образовавшейся при этом энергии
другому веществу - люциферазе. Она-то и излучает видимый «живой» свет.
Для чего организмам живой свет?
Ничто в природе не происходит небеспричинно. Так и
свечение вызвано биологическим приспособлением организмов к среде
обитания, развившимся в процессе длительной эволюции.
У глубоководных рыб люминесценция
служит главным образом для освещения и приманки добычи. Яркость дневного
освещения поверхности моря убывает с глубиной в среднем в 10 раз на
каждые 50 метров. При этом толща морской воды подобна фильтру,
пропускающему только зеленые и синие лучи. Еще недавно полагали, что в
четырехстах метрах от поверхности моря господствует полный мрак. Но
позднее точные измерения показали, что это не так. Ученые выяснили, что
свет на больших глубинах вызван... светящимися мелкими и крупными
организмами. Начиная с глубины 200 метров уже появляются отдельные
вспышки света; на глубине 300 метров они становятся непрерывными, и
дальнейшего ослабления освещенности уже не наблюдается, так как
биологическая люминесценция становится сильнее, чем сила света,
проникающего на эту глубину с поверхности. Отдельные вспышки света по
своей интенсивности превышали при ночных измерениях общую освещенность в
200 раз, иногда даже в 1000 раз. Весьма возможно, что самые сильные
вспышки случались при соприкосновении прибора фотометра со светящейся
рыбой или иным светящимся организмом...
«Живая» иллюминация глубоководных рыб многообразна: у одних светится вся
поверхность тела; у других - фотофоры - скопления светящихся
клеток, расположенных по сторонам тела, на голове или хвосте. А
существуют и подводные красавицы - сказочные морские царевны, одетые
природой в фантастические наряды, мерцающие, как звездное небо.
Ученые полагают, что биолюминесценция достаточна для ориентировки в
окружающей среде многих глубоководных организмов. Например,
большие глаза рыбы диодон, приспособленные к слабой освещенности
океанских глубин, обладают светосилой 1:2. Но ведь это не уступает
оптике хороших современных фотоаппаратов!
Всемогуществу эволюции живой природы порой могут позавидовать
инженеры-конструкторы лучших оптических, звуковых и электронных приборов
и аппаратов. Например, если люминесценция служит для освещения среды, то
стенки живого органа обложены рядом клеток, выполняющих роль рефлектора.
Другие клетки, закрывающие орган, можно сравнить с линзой. Над нею у
некоторых организмов расположен слой цветных клеток, служащих
светофильтром. Замечательно, что многие рыбы в зависимости от обстановки
способны зажигать или гасить природную «иллюминацию». Поэтому в процессе
эволюции развились приспособления, позволяющие «живыми» затворами
открывать или закрывать светильник.
Другой формой приспособления животных к окружающей среде в борьбе за
существование является выбрасывание в случае опасности наружу
светящейся жидкости или «облака». Кроме таких отпугивающих,
ослепляющих световых завес существуют и маскировочные «химические
завесы», уничтожающие и заглушающие запахи обороняющегося или
нападающего животного.
Особенно интересны светящиеся органы головоногих моллюсков - спрутов
(осьминогов) и кальмаров. Правда, в романах В. Гюго и Жюля Верна эти
животные иногда спутаны и размеры их несколько преувеличены. Но в южной
части Тихого океана действительно иногда встречаются огромные
кальмары, достигающие пятнадцати – двадцати метров в длину (размах
щупалец) и весящие несколько тонн. Такие исполины порой вступают в
страшные смертельные битвы с кашалотами на глубинах до тысячи метров и
более. Неудивительно, что у головоногих развились многие уникальные
органы и функции: у них три сердца и голубая кровь; они обладают
способностью изменять для маскировки окраску своего тела. Поэтому их и
называют «хамелеонами моря».
Но самое интересное для нас - свечение моллюсков.
Даже маленький кальмар-светлячок ватазения из залива Тояма в Японском
море в пору своего
множения встречается у поверхности массами, ярко люминесцируя от толчков
друг о друга. Свечение возникает в результате механического раздражения
- движения воды, трения о пузырьки воздуха и прикосновения к другим
организмам. Голова, мантия и наружная поверхностьдвух брюшных пар
щупалец усеяны многочисленными маленькими жемчужинками - фотофорами.
Пять таких же, но более ярких фотофоров окаймляют каждый глаз. А три
больших и наиболее ярких фотофора сидят на концах брюшных щупалец. Свет
одной ватазении освещает в воде зону диаметром 25-30 сантиметров. А ведь
их скапливается в заливе несметное множество!
Заметим, что свечение этих кальмаров, так же, как и люминесценция многих
червей и насекомых, выполняет роль привлечения особей другого пола.
Поэтому свечение самок и самцов различное.
Еще сложнее и более совершенно свечение глубоководных кальмаров.
Н. И. Тарасов так описывает это явление: «Центральные глазные органы
кальмара ликотейтис диадема из Индийского океана с глубины3000 метров -
светятся ультрамариново-синим, боковые - жемчужно-белым, серединные
брюшные небесно-голубым, а передние - рубиново-красным цветом». Как не
сказать, что это реальное чудо-животное превосходит холодным светом даже
фантастическую жар-птицу!.. А светящиеся органы глубоководных кальмаров
прожекторного типа допускают выход света только в одном нужном
направлении, содержат «живые» рефлекторы, линзы (иногда двойные!),
«зеркало». А у кальмара ликотейтис обнаружена даже окраска «линз». Есть
о чем подумать конструкторам-бионикам!
Столь же совершенны и светопроизводящие железы глубоководных спрутов и
кальмаров. Осьминоги, живущие у поверхности, в случае опасности
выбрасывают облако «чернильной» жидкости, а глубоководные извергают
светящееся облако. То же происходит и у кальмаров. Это понятно: ведь во
тьме глубин, несмотря на люминесценцию многих организмов, «чернила» для
постановки «дымовых маскировочных завес» окажутся бесполезны. Поэтому
чернильная железа в процессе длительной эволюции преобразовалась.в
орган, вырабатывающий особую слизь, которая выбрасывается в качестве
световой завесы.
К сожалению, размеры очерка не позволяют рассказать о других светящихся
животных и растениях, подробнее познакомить читателя с явлением
люминесценции в природе. Нерешенных проблем в этой области еще много.
Надеемся, что знакомство юных читателей с нашим рассказом побудит многих
избрать в будущем увлекательную профессию биологов и гидробиологов,
зоологов и ботаников. Не раскрытых наукой загадок и тайн хватит на всех!
Борис Юдин, Живой свет в природе. Географический сборник
«Глобус», Л., 1977, с. 324-329.
Текст и иллюстрации отсканированы специально для
www.equator.ru, при
заимствовании ссылка обязательна.
О светящихся морских червях - фото и видео
наверх
|
