Живий світ в природі
Загадка світіння моря
Світіння моря хвилювало людей з незапам'ятних часів, викликаючи не тільки здивування і захоплення, а й забобонний страх. Відсутність наукових знань мимоволі призводило до фантастичних пояснень, що знаходило втілення в міфах, легендах і казках.
А ось основоположник вчення про еволюцію живої природи Ч. Дарвін в своїй «Подорожі на кораблі« Бігль »вже описав не тільки світіння моря, але і світіння гідроїда - одного з нижчих безхребетних тварин, видобутого в море біля Вогняної Землі:« Я тримав в посудині з солоною водою великий пучок цих зоофитов ... Коли я натирав в темряві якусь частину гілки, то все тварина починало сильно фосфоресцировать зеленим світлом; нічого красивішого в цьому роді я, здається, і не бачив. Самим же чудовим було те, що іскри світла піднімалися вгору по гілках, від їх підстави до кінців ».
Ми все ближче наближаємося до розгадки таємниці. Через двадцять років І. А. Гончаров, перебуваючи на борту фрегата «Паллада», описує скупчення в західній частині Тихого океану найпростіших одноклітинних організмів роду ночесвіток, виду ноктілюка багатотисячна. Ці крихітні істоти розміром від 0,2 до 2 мм широко поширені майже по всьому Світовому океану.
Ночесветка зустрічається і в Чорному морі. Океанолог академік Л. А. Зенкевич і гідробіолог Н. І. Тарасов бачили світіння багатьох тисяч ночесвіток в Одеській затоці та в Севастопольській бухті навіть днем!
Взагалі, перидинеї, до яких відноситься і загін ночесветкових, - це основне джерело найбільш поширеного іскристого світіння моря в прибережних водах. Навколо кожного світиться організму світло розсіюється, і утворюється світлове цятка. Якщо таких світних планктонних організмів багато, то цятки зливаються в суцільну світлову завісу. Світіння моря посилюється в пінистої кільватерной струмені за кораблем.
Крім іскристого спостерігається і вспишковое світіння. Спалахи викликаються активно рухаються макроскопическими тваринами і особливо великими представниками планктону - медузами і іншими організмами.
Світіння може охопити одн6временно значні простору моря в десятки і сотні квадратних кілометрів або, навпаки, утворювати чітко обмежені невеликі ділянки в формі плям або смуг, що нагадують «вітряки».
Ще в XVIII столітті М. В. Ломоносов писав, що «треба подумати про нешкідливе світлі гниючих дерев і светящіхея черв'яків. Потім треба написати, що світло і теплота не завжди взаємно пов'язані і тому разлічествуют ».
Народи багатьох країн здавна спостерігали явище «холодного» світла в природі. І не тільки північні (полярні) сяйва, а й нічні вогники комах - світлячків. З більш ніж тисячі видів цих жуків 20 водяться в Радянському Союзі. На півночі і в середній смузі Росії звичайний світляк, названий народом «иванов черв'ячок». B Японії поширені ракушковие рачки роду ціпрідіна, яких називають «уміхотару», - морський світляк. випромінює яскраве блакитнувате світло.
Самостійне «живе» світіння Іванова черв'ячка і ціпрідіни не можна ототожнювати з несамостійним світінням деревних гнилушек і пнів, викликаним грибницею опенка в результаті хімічних процесів при окисленні. Інші причини викликають світіння гнилого м'яса і мертвої риби, яке описав ще давньогрецький філософ Аристотель. Він звичайно не підозрював, що світіння виникає від зараження м'яса бактеріями. Бактеріальне світіння мертвої рибки або рачка помітно в темряві на відстані до двадцяти метрів.
Але повернемося до «живому» світла Іванових черв'ячків. У 1834 році поет Петро Єршов на основі народних спостережень і російського фольклору створив свою знамениту казку «Коник-Горбоконик». Академік С. І. Вавилов, найбільший фізик оптик, який тривалий час очолював Академію наук СРСР, влучно зауважив, що навіть освіченій поетові середини XIX століття «холодну сяйво пера жар-птиці здавалося нездійсненним, казковим дивом».
Жар-птицю наяву, на жаль, можна побачити тільки на сцені театру або в кіно. Але в природі існує безліч реальних організмів, випромінюючих «живий» світло. Однак потрібен був працю тисяч вчених - географів, океанологів і гідробіологів, зоологів, ботаніків і бактеріологів, фізиків, хіміків н біохіміків - протягом більше двох століть, перш ніж була знайдена розгадка механізму світіння.
Сьогодні відомо, що холодна ос світіння деяких живих організмів - біолюмінесценція - виникає в результаті біохімічних реакцій. Найбільш поширена з них - це окислення в організмі киснем складного речовини люциферина і передача утворилася при цьому енергії якої іншої речовини - люціферази. Вона-то і випромінює видиме «живий» світло.
Для чого організмам живе світло?
Ніщо в природі не відбувається небеспрічінно. Так і світіння викликано біологічним пристосуванням організмів до середовища проживання, розвинувся в процесі тривалої еволюції.
У глибоководних риб люмінесценція служить головним чином для освітлення і приманки видобутку. Яскравість денного освітлення поверхні моря убуває з глибиною в середньому в 10 разів на кожні 50 метрів. При цьому товща морської води подібна фільтр, що пропускає тільки зелені і сині промені. Ще недавно вважали, що за чотириста метрів від поверхні моря панує повний морок. Але пізніше точні вимірювання показали, що це не так. Вчені з'ясували, що світло на великих глибинах викликаний. світяться дрібними і великими організмами. Починаючи з глибини 200 метрів вже з'являються окремі спалахи світла; на глибині 300 метрів вони стають безперервними, і подальшого ослаблення освітленості вже не спостерігається, так як біологічна люмінесценція стає сильнішою, ніж сила світла, що проникає на цю глибину з поверхні. Окремі спалахи світла за своєю інтенсивністю перевищували при нічних вимірах загальну освітленість в 200 разів, іноді навіть в 1000 разів. Цілком можливо, що найсильніші спалаху траплялися при зіткненні приладу фотометра зі світиться рибою або іншим світловим організмом.
«Жива» ілюмінація глибоководних риб різноманітна: у одних світиться вся поверхня тіла; у інших - фотофори - скупчення світних клітин, розташованих по сторонах тіла, на голові або хвості. А існують і підводні красуні - казкові морські царівни, одягнені природою в фантастичні наряди, мерехтливі, як зоряне небо.
Вчені вважають, що біолюмінесценція достатня для орієнтування в навколишньому середовищі багатьох глибоководних організмів. Наприклад, великі очі риби діодон, пристосовані до слабкої освітленості океанських глибин, мають світлосилою 1: 2. Але ж це не поступається оптиці хороших сучасних фотоапаратів!
Всемогутності еволюції живої природи часом можуть позаздрити інженери-конструктори кращих оптичних, звукових і електронних приладів і апаратів. Наприклад, якщо люмінесценція служить для освітлення середовища, то стінки живого органу обкладені рядом клітин, що виконують роль рефлектора. Інші клітини, що закривають орган, можна порівняти з лінзою. Над нею у деяких організмів розташований шар кольорових клітин, службовців світлофільтром. Чудово, що багато риби в залежності від обстановки здатні запалювати або гасити природну «ілюмінацію». Тому в процесі еволюції розвинулися пристосування, що дозволяють «живими» затворами відкривати або закривати світильник.
Іншою формою пристосування тварин до навколишнього середовища в боротьбі за існування є викидання в разі небезпеки назовні світиться рідини або «хмари». Крім таких відлякують, що осліплюють світлових завіс існують і маскувальні «хімічні завіси», що знищують і заглушують запахи обороняється або нападаючої тварини.
Особливо цікаві світяться органи головоногих молюсків - спрутів (восьминогів) і кальмарів. Правда, в романах В. Гюго і Жюля Верна ці тварини іноді сплутані і розміри їх дещо перебільшені. Але в південній частині Тихого океану дійсно іноді зустрічаються величезні кальмари. досягають п'ятнадцяти - двадцяти метрів в довжину (розмах щупалець) і важать декілька тонн. Такі велетні часом вступають в страшні смертельні битви з кашалота на глибинах близько тисячі метрів і більше. Не дивно, що у головоногих розвинулися багато унікальні органи і функції: у них три серця і блакитна кров; вони мають здатність змінювати для маскування забарвлення свого тіла. Тому їх і називають «хамелеонами моря».
Але найцікавіше для нас - світіння молюсків.
Навіть маленький кальмар-світлячок ватазенія із затоки Тояма в Японському морі в пору свого
множения зустрічається у поверхні масами, яскраво люмінесціруя від поштовхів одна об одну. Світіння виникає в результаті механічного роздратування - руху води, тертя об бульбашки повітря і дотику до інших організмів. Голова, мантія і зовнішня поверхностьдвух черевних пар щупалець усіяні численними маленькими перлинками - фотофорами. П'ять таких же, але більш яскравих фотофоров облямовують кожне око. А три великих і найбільш яскравих фотофоров сидять на кінцях черевних щупалець. Світло однієї ватазеніі висвітлює в воді зону діаметром 25-30 сантиметрів. Але ж їх накопичується в затоці незліченна безліч!
Зауважимо, що світіння цих кальмарів, так само, як і люмінесценція багатьох черв'яків і комах, виконує роль залучення особин іншої статі. Тому світіння самок і самців різне.
Ще складніше і досконаліше світіння глибоководних кальмарів. Н. І. Тарасов так описує це явище: «Центральні очні органи кальмара лікотейтіс діадема з Індійського океану з глубіни3000 метрів - світяться ультрамариново-синім, бічні - перлинно-білим, серединні черевні небесно-блакитним, а передні - рубіново-червоним кольором». Як не сказати, що це реальне чудо-тварина перевершує холодним світлом навіть фантастичну жар-птицю. А що світяться органи глибоководних кальмарів прожекторні допускають вихід світла тільки в одному потрібному напрямку, містять «живі» рефлектори, лінзи (іноді подвійні!), «Дзеркало». А у кальмара лікотейтіс виявлена навіть забарвлення «лінз». Є про що подумати конструкторам-біоніки!
Настільки ж досконалі і светопроізводящіе залози глибоководних спрутів і кальмарів. Восьминоги, що живуть біля поверхні, в разі небезпеки викидають хмара «чорнильною» рідини, а глибоководні вивергають світиться хмара. Те ж відбувається і у кальмарів. Це зрозуміло: адже в темряві глибин, незважаючи на люмінесценцію багатьох організмів, «чорнило» для постановки «димових маскувальних завіс» виявляться марні. Тому чорнильна залоза в процесі тривалої еволюції преобразовалась.в орган, що виробляє особливу слиз, яка викидається в якості світловий завіси.
На жаль, розміри нарису не дозволяють розповісти про інших тварин, що світяться і рослинах, докладніше познайомити читача з явищем люмінесценції в природі. Невирішених проблем в цій галузі ще багато. Сподіваємося, що знайомство юних читачів з нашим розповіддю спонукає багатьох обрати в майбутньому захоплюючу професію біологів і гідробіологів, зоологів і ботаніків. Чи не розкритих наукою загадок і таємниць вистачить на всіх!
