Свечение морских организмов
Одно из самых замечательных и поражающих наблюдателя явлений в море — это свечение морских организмов. Можно часами любоваться^ сидя ночью на берегу Чёрного моря, как вспыхивает яркими искрами набегающая на берег волна. Также прекрасен ночью оставляемый идущим кораблём след в море, то загорающийся яркими огоньками, то вспыхивающий какими-то голубыми шарами. Спокойные яркие звёзды сверкают на южном бархатном небе. Столь же яркие то вспыхивающие, то гаснущие холодные огни в море как будто каким-то странным образом отражают небесный свод.
В более тёплых морях свечение моря бывает настолько сильно, что издали кажется заревом большого пожара, — его можно даже заснять на фотографическую пластинку (рис. 169).
Всё это на поверхности моря. Но таинственными голубыми, зелёными и красными огнями светится и пучина моря, освещая призрачный мир глубоководных существ.
Что же это за странный огонь, не боящийся воды и не дающий тепла? Как странно глазу видеть это соединение двух столь казалось бы разнородных и непримиримых стихий — огня и воды. Что же примиряет их? Это может сделать только всесильная жизнь. «Ныряющие вокруг парохода дельфины, — пишет С. Зернов, — кажутся облачёнными в широкие горящие парчовые ризы, а планктонная сетка идёт в море и приходит на борт вся в горящих мелких звёздах с вершиной конуса, как бы залитой доведённым до белого каления металлом».
«Холодный» свет не ограничивается только светом, испускаемым организмами; известно много форм холодного свечения, физического и химического характера, не связанного с деятельностью живых организмов — фосфоресценция, флюоресценция, электролюминесценция, пьезолюминесценция и т. д. Каждый из этих видов холодного света обладает своими особенностями так же как и биолюминесценция. Интенсивность «живого» света по сравнению с искусственным очень невелика. Определение силы света культуры светящихся бактерий показало, что 1 м2 поверхности такой культуры даёт силу света, равную 6–7 десятитысячным долям света свечи.
Явление свечения широко распространено среди морских животных, слабее выражено у морских растений. Из живущих в воздухе организмов, наоборот, способностью производить свет наделены лишь немногие бактерии, грибы и насекомые. Ещё слабее, чем в воздухе, светятся организмы в пресной воде. Зато в море светятся различные представители бактерий, радиолярий, жгутиковых (рис. 170), губок, медуз, гидроидов, сифонофор, восьмилучевых кораллов, ктенофор, немертин, мшанок, кольчатых червей, ракообразных, моллюсков, офиур, оболочниковых и рыб.
В море свечение одинаково обычно во всех слоях — и в самых поверхностных, и в самых глубинных. Почти половина всех классов животных и шестая часть отрядов имеют светящиеся формы. Из глубоководных рыб способностью светиться обладает примерно десятая часть.
Одни организмы вспыхивают и потухают, другие светятся непрерывно; к этим последним относятся бактерии. Окраска света различна — это бесконечно разнообразные оттенки зелёного, голубого и красного цветов, со всеми переходами. Часто «живой» свет кажется совершенно серебряно-белым.
У одноклеточных организмов светятся включённые в протоплазму капельки особого жирообразного вещества.
У многоклеточных обычно имеются особые светящиеся железы, выделяющие светящееся вещество. Некоторые животные могут выбрасывать это вещество в воду, где оно и вспыхивает ярким светом (рис. 171).
Американский естествоиспытатель Биб, наблюдавший через иллюминатор своей батисферы на глубине 500 м, как красная глубоководная креветка (Асаnthephyra purpurea) выбрасывает в пасть охотящейся за ней рыбы (Photos-tomias guernei) облако огня, описывает это так: «Я увидел несколько существ длиной в несколько сантиметров, бросившихся к иллюминатору; затем они повернулись в сторону и ... взорвались. На этот раз глаза мои были устремлены на них. При вспышке столь сильной, что она осветила мне лицо и внутренний край иллюминатора, я увидел большую красную креветку, выпускающую поток пламени».
Многие черви, ракообразные, головоногие моллюски и рыбы имеют гораздо более сложно устроенные светящиеся органы, созданные как бы «по всем правилам фототехники». В них заключены не только железы, выделяющие светящееся вещество, но и слои пигмента, рефлектор, линза, «отражающие зеркала» и даже «цветные экраны». Пигментный покров изолирует светящуюся часть органа от внутренних органов животного и открыт наружу; линза, как в проекционном фонаре, концентрирует пучок света; «рефлекторы» отражают свет в сторону линзы; слои цветных клеток — хроматофоров — расположены впереди линзы и окрашивают исходящий от светящегося органа свет в тот или иной цвет (рис. 172).
Особенно разнообразны светящиеся органы у рыб. Нередко светящиеся органы расположены под глазами по обеим сторонам головы так, что свет, как у автомобиля, отражается вниз и вперёд, но глаза самой рыбы от него защищены. Иногда светящиеся органы находятся или на особых усиках, отходящих от верхней части головы, или на конце длинного хвоста. Иногда они расположены по краям громадной пасти, как бы освещая её внутренность, как сцену в театре. Часто светящиеся органы располагаются рядами вдоль тела, и тогда проплывающая в темноте рыба похожа на идущий вдали корабль с ярко освещёнными иллюминаторами (рис. 173).
Многие исследователи склонны были считать источником свечения морских организмов только бактерий, находящихся с ними в симбиозе и сосредоточенных в определённых частях их тела. Действительно, нередки случаи, когда из светящихся органов животных удавалось извлекать светящихся бактерий. Однако столь же многочисленны случаи, когда светящиеся органы лишены бактерий.
Физиологический процесс, проявляющий себя как свечение, очень сходен с процессом дыхания и, возможно, представляет собой особую и специализированную форму этого процесса. Таким образом, свечение есть процесс медленного окисления особого сложного вещества, называемого люциферином и содержащего жировые и белковые соединения. Люциферин — очень стойкое вещество. Он может длительно сохранять свои свойства и светиться в высушенном состоянии, вне тела животного. Однако сам по себе люциферин света не даёт. Для этого необходимо воздействие на него катализатора — энзима люциферазы, выделяемой теми же органами. Для световой реакции необходим также и,кислород. Оба вещества, люциферин и люциферазу, можно выделить из светящегося организма и получить световой эффект вне его тела.
Каково же биологическое значение свечения?
Несомненно, что во многих случаях, как, например, у бактерий, свечение не даёт никаких биологических преимуществ. Нельзя их усмотреть, например, в хорошо всем известном свечении гнилушек. Может быть, в отдельных случаях такое свечение имеет значение фактора, привлекающего ночных насекомых, переносящих бактерий с одного места на другое. В других случаях светящиеся органы, несомненно, представляют животному определённые выгоды или в смысле привлечения добычи на свет, или для отпугивания врагов. Иногда эти органы служат как фонари, для освещения части пространства. Возможно, что, пользуясь светом, животные одного вида, но разного пола, могут находить друг друга во мраке.
Порой свежепойманная рыба, будучи даже посоленной, на другой день начинает издавать сильный свет, что связано с развитием на её поверхности светящихся бактерий. Оказывается, что свечение может приобретать для нас существенное значение. Иногда ярко светятся рыболовные сети вследствие массового развития на них бактерий и отпугивают рыбу, вместо того, чтобы ловить её.
Гораздо большее значение имеет свечение моря для военного флота, особенно во время военных операций. Прежде всего суда, двигающиеся в воде, в которой находятся светящиеся организмы, даже совершенно тёмной ночью становятся хорошо заметны. С аэроплана в таком случае хорошо можно различить корабль по светлому следу, остающемуся за его кормой. Подводная лодка даже на глубине 10–20 м будет хорошо видна благодаря окутывающему её сияющему покрывалу.
С другой стороны, если море светится, то с корабля легко заметить вражескую торпеду и увернуться от неё.
Немало беспокойств при этом причиняют морякам дельфины, очень похожие, при свечении моря, на движущиеся под водой мины.
В более тёплых морях свечение моря бывает настолько сильно, что издали кажется заревом большого пожара, — его можно даже заснять на фотографическую пластинку (рис. 169).
Рисунок 169. Свечение моря.
Всё это на поверхности моря. Но таинственными голубыми, зелёными и красными огнями светится и пучина моря, освещая призрачный мир глубоководных существ.
Что же это за странный огонь, не боящийся воды и не дающий тепла? Как странно глазу видеть это соединение двух столь казалось бы разнородных и непримиримых стихий — огня и воды. Что же примиряет их? Это может сделать только всесильная жизнь. «Ныряющие вокруг парохода дельфины, — пишет С. Зернов, — кажутся облачёнными в широкие горящие парчовые ризы, а планктонная сетка идёт в море и приходит на борт вся в горящих мелких звёздах с вершиной конуса, как бы залитой доведённым до белого каления металлом».
«Холодный» свет не ограничивается только светом, испускаемым организмами; известно много форм холодного свечения, физического и химического характера, не связанного с деятельностью живых организмов — фосфоресценция, флюоресценция, электролюминесценция, пьезолюминесценция и т. д. Каждый из этих видов холодного света обладает своими особенностями так же как и биолюминесценция. Интенсивность «живого» света по сравнению с искусственным очень невелика. Определение силы света культуры светящихся бактерий показало, что 1 м2 поверхности такой культуры даёт силу света, равную 6–7 десятитысячным долям света свечи.
Явление свечения широко распространено среди морских животных, слабее выражено у морских растений. Из живущих в воздухе организмов, наоборот, способностью производить свет наделены лишь немногие бактерии, грибы и насекомые. Ещё слабее, чем в воздухе, светятся организмы в пресной воде. Зато в море светятся различные представители бактерий, радиолярий, жгутиковых (рис. 170), губок, медуз, гидроидов, сифонофор, восьмилучевых кораллов, ктенофор, немертин, мшанок, кольчатых червей, ракообразных, моллюсков, офиур, оболочниковых и рыб.
Рисунок 170. Жгутиковое — ночесветка (Noctiluca) и светящиеся капельки в её теле.
В море свечение одинаково обычно во всех слоях — и в самых поверхностных, и в самых глубинных. Почти половина всех классов животных и шестая часть отрядов имеют светящиеся формы. Из глубоководных рыб способностью светиться обладает примерно десятая часть.
Одни организмы вспыхивают и потухают, другие светятся непрерывно; к этим последним относятся бактерии. Окраска света различна — это бесконечно разнообразные оттенки зелёного, голубого и красного цветов, со всеми переходами. Часто «живой» свет кажется совершенно серебряно-белым.
У одноклеточных организмов светятся включённые в протоплазму капельки особого жирообразного вещества.
У многоклеточных обычно имеются особые светящиеся железы, выделяющие светящееся вещество. Некоторые животные могут выбрасывать это вещество в воду, где оно и вспыхивает ярким светом (рис. 171).
Рисунок 171. Трагедия морских глубин.
Американский естествоиспытатель Биб, наблюдавший через иллюминатор своей батисферы на глубине 500 м, как красная глубоководная креветка (Асаnthephyra purpurea) выбрасывает в пасть охотящейся за ней рыбы (Photos-tomias guernei) облако огня, описывает это так: «Я увидел несколько существ длиной в несколько сантиметров, бросившихся к иллюминатору; затем они повернулись в сторону и ... взорвались. На этот раз глаза мои были устремлены на них. При вспышке столь сильной, что она осветила мне лицо и внутренний край иллюминатора, я увидел большую красную креветку, выпускающую поток пламени».
Многие черви, ракообразные, головоногие моллюски и рыбы имеют гораздо более сложно устроенные светящиеся органы, созданные как бы «по всем правилам фототехники». В них заключены не только железы, выделяющие светящееся вещество, но и слои пигмента, рефлектор, линза, «отражающие зеркала» и даже «цветные экраны». Пигментный покров изолирует светящуюся часть органа от внутренних органов животного и открыт наружу; линза, как в проекционном фонаре, концентрирует пучок света; «рефлекторы» отражают свет в сторону линзы; слои цветных клеток — хроматофоров — расположены впереди линзы и окрашивают исходящий от светящегося органа свет в тот или иной цвет (рис. 172).
Рисунок 172. Сложные органы свечения рыб — с «увеличительными стёклами» и «рефлектором».
Особенно разнообразны светящиеся органы у рыб. Нередко светящиеся органы расположены под глазами по обеим сторонам головы так, что свет, как у автомобиля, отражается вниз и вперёд, но глаза самой рыбы от него защищены. Иногда светящиеся органы находятся или на особых усиках, отходящих от верхней части головы, или на конце длинного хвоста. Иногда они расположены по краям громадной пасти, как бы освещая её внутренность, как сцену в театре. Часто светящиеся органы располагаются рядами вдоль тела, и тогда проплывающая в темноте рыба похожа на идущий вдали корабль с ярко освещёнными иллюминаторами (рис. 173).
Рисунок 173. Глубоководные рыбы с «фарами» под глазами.
Многие исследователи склонны были считать источником свечения морских организмов только бактерий, находящихся с ними в симбиозе и сосредоточенных в определённых частях их тела. Действительно, нередки случаи, когда из светящихся органов животных удавалось извлекать светящихся бактерий. Однако столь же многочисленны случаи, когда светящиеся органы лишены бактерий.
Физиологический процесс, проявляющий себя как свечение, очень сходен с процессом дыхания и, возможно, представляет собой особую и специализированную форму этого процесса. Таким образом, свечение есть процесс медленного окисления особого сложного вещества, называемого люциферином и содержащего жировые и белковые соединения. Люциферин — очень стойкое вещество. Он может длительно сохранять свои свойства и светиться в высушенном состоянии, вне тела животного. Однако сам по себе люциферин света не даёт. Для этого необходимо воздействие на него катализатора — энзима люциферазы, выделяемой теми же органами. Для световой реакции необходим также и,кислород. Оба вещества, люциферин и люциферазу, можно выделить из светящегося организма и получить световой эффект вне его тела.
Каково же биологическое значение свечения?
Несомненно, что во многих случаях, как, например, у бактерий, свечение не даёт никаких биологических преимуществ. Нельзя их усмотреть, например, в хорошо всем известном свечении гнилушек. Может быть, в отдельных случаях такое свечение имеет значение фактора, привлекающего ночных насекомых, переносящих бактерий с одного места на другое. В других случаях светящиеся органы, несомненно, представляют животному определённые выгоды или в смысле привлечения добычи на свет, или для отпугивания врагов. Иногда эти органы служат как фонари, для освещения части пространства. Возможно, что, пользуясь светом, животные одного вида, но разного пола, могут находить друг друга во мраке.
Порой свежепойманная рыба, будучи даже посоленной, на другой день начинает издавать сильный свет, что связано с развитием на её поверхности светящихся бактерий. Оказывается, что свечение может приобретать для нас существенное значение. Иногда ярко светятся рыболовные сети вследствие массового развития на них бактерий и отпугивают рыбу, вместо того, чтобы ловить её.
Гораздо большее значение имеет свечение моря для военного флота, особенно во время военных операций. Прежде всего суда, двигающиеся в воде, в которой находятся светящиеся организмы, даже совершенно тёмной ночью становятся хорошо заметны. С аэроплана в таком случае хорошо можно различить корабль по светлому следу, остающемуся за его кормой. Подводная лодка даже на глубине 10–20 м будет хорошо видна благодаря окутывающему её сияющему покрывалу.
С другой стороны, если море светится, то с корабля легко заметить вражескую торпеду и увернуться от неё.
Немало беспокойств при этом причиняют морякам дельфины, очень похожие, при свечении моря, на движущиеся под водой мины.