«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.
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.
Люминесценция - это излучение видимого света и света в диапазонах от ультрафиолетового до инфракрасного.
В природе явление люминесценции известно с давних пор. Изучение его привело к открытию рентгеновских лучей и радиоактивности.
Некоторые животные обладают системами, позволяющими им производить люминесцентный свет с целью сбить с толку или испугать врага.
Вы знаете, откуда пошли сказки о Жар – птицах и нечистой силе? Да-да-да, нам знакомо это явление – люминесценция!
Те, кто бывал в тропиках, могли наблюдать поистине удивительные подводные свечения. А при определённом стечении обстоятельств некоторые видели светящихся в темноте птиц, рыб и даже людей!
В прежние века люди приходили в трепет от увиденного. Они принимали светящихся холодным огнём пернатых за летящих бесов. Об этом явлении слагались мифы и сочинялись сказки. Вот один из таких мифов.
В летописи собора, находящегося в Старой Ладоге рассказывается о том, что дьяк Фёдор осенним вечером 1864 года шёл вдоль обрыва над рекой Волхов и услышал шум крыльев, похожий на тот, что издают утки. Но каков же был ужас, испытанный Фёдором, когда он увидел летящего прямо на него беса! Ещё страшнее стало дьячку, когда бес обернулся гусем. Разумеется, сначала никто не поверил рассказам Фёдора, но через несколько дней «бесы» появились и перед другими людьми. Самые отважные пытались поймать этих Жар – птиц, но усилия их успехом не увенчались. А поздней осенью « нечистая сила» исчезла.
В районе Архангельска и по сей день встречаются светящиеся птицы. В основном это утки и гуси. Случались такие встречи и в Подмосковье. Один из охотников как-то раз подстрелил такую птицу, и, положив её в свою охотничью сумку, с удивлением понял, что его руки тоже начали мерцать странным светом. Но свечение прекратилось, пока он донёс свой трофей до дома.
Учёные объясняют подобное явление довольно просто. По мнению орнитологов, на перьях многих птиц селятся особые микроорганизмы, которые и создают удивительный эффект свечения.
Полосы на воде, фосфоресцирующие холодным светом, можно увидеть во время ночной теплоходной прогулки по Чёрному морю в районе города Сочи. Представьте себе огромное звёздное небо, вдалеке- огоньки прибрежных посёлков с возвышающимися над ними горделивыми вершинами гор и постепенно разгорающуюся вокруг теплохода воду, которая начинает всё больше и больше переливаться голубоватым светом! Гребни волн начинают полыхать удивительным светом, в этих всполохах радостно играют дельфины. Поистине, это великолепное зрелище!
А создают его морские микроорганизмы. Светиться могут медузы, некоторые виды кальмаров и рыб, креветки.
Светящихся кальмаров «открыли» французские учёные в 1834 г. У такого кальмара 10 щупалец, и водится он чаще всего в Индийском океане и у побережья Южной Африки. Явление такого свечения называется хемолюминесценция – это переход химической энергии в свет без затрат на тепло.
А вот явление светящихся гигантских колёс в тропических морях до сих пор остаются загадкой. Колёса эти в диаметре достигают нескольких метров, они вращаются и движутся над водой, приводя очевидцев в священный трепет. Очевидцев этого фантастического зрелища много, а вот сфотографировать колёса не удалось пока никому.
Светлячки
Кто из вас не встречал крохотных светлячков, мерцающих в траве зелёными огоньками? В Крыму такие светлячки нередки и достигают размера с ноготь на мизинце ребёнка. Впервые увидев в ночи такой огонёк, легко можно принять его за глаз хищника. Ещё бы! У страха ведь глаза велики!
Бывает, что тропические светлячки собираются огромными группами и рассаживаются на дереве, по несколько на каждом листике. Их свет виден на расстоянии полутора – двух километров! Причём они одновременно «включают и гасят» свои «фонарики».
Интересно, что однажды такие вот светлячки спасли Кубу от захватчиков! В 18 веке на острове высадилась морская экспедиция, но ночью колонизаторы увидели в лесу мириады светящихся огней. Англичане решили, что силы неприятеля слишком велики, нужно спасаться бегством, пока не поздно.
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".
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.
