Содержание
Свечение моря: 5 примеров биолюминесценции в Мировом океане | Публикации
Истории
Словосочетание «свечение моря» звучит как красивая поэтическая метафора, хотя на самом деле обозначает явление, которому уже много миллионов лет.
Что такое биолюминесценция и зачем она подводным жителям
Биолюминесценция — это способность организмов производить свет самостоятельно или с помощью симбионтов. Явление возникает из-за химических процессов в теле: чаще всего происходит окисление люциферина с присутствием фермента люциферазы. В результате высвобождается энергия в форме света. Люциферин и люцифераза — это общие названия для групп веществ, участвующих в возникновении биолюминесценции. Они могут различаться у разных видов, но обязательным элементом для производства света становится окислитель. Чаще всего в его роли выступает кислород, правда и здесь встречаются исключения. Иногда окислителем служит перекись водорода или другое вещество.
Ночесветка у побережья острова Мацзу, Тайвань
Процесс возникновения биолюминесценции у разных организмов проходит в разных отделах и частях тела.
Так, у бактерий свечение зарождается в цитоплазме, у одноклеточных эукариотов — в органоидах, а у более развитых существ — в специальных органах: фотофорах. Фотофоры бывают разными. Некоторые, как у удильщиков, содержат симбионтов-бактерий, которые вырабатывают свет. У других многоклеточных за биолюминесценцию отвечают клетки фотоциты.
Возможность светиться чаще встречается у организмов, живущих в водных глубинах. В частности, биолюминесценцией обладают более 75% видов, обитающих на склонах и ложе Мирового океана, а также в толще воды. Известно, что способность светиться развивалась и менялась у таких организмов больше 40 раз, по некоторым оценкам, это число может доходить до 50. Если биолюминесценция так часто мутировала у подводных жителей, то это может означать, что она, во-первых, развивается легко и быстро, а во-вторых, важна для выживания. И правда, в тех частях океана, куда не доходят солнечные лучи, естественное свечение организмов становится единственным источником света.
Помимо этого, биолюминесценция может быть реакцией на механическое воздействие: проплывающий мимо корабль или человек провоцирует организмы на реакцию. Такое поведение морских существ мешало подводным лодкам при маскировке. Например, известен случай, когда во время Первой мировой войны британский корабль потопил немецкую подводную лодку у побережья Испании, после того как обнаружил ее «светящийся нимб» и проследил за субмариной.
Также биолюминесценция используется организмами как средство внутривидового общения. К примеру, свечение помогает рыбам в процессе размножения и при поиске партнеров. Встречается и котриллюминация — метод маскировки некоторых подводных жителей (креветок, кальмаров, рыб). Нижняя сторона организма в этом случае начинает производить свет, тем самым позволяя организму быть менее заметным при тусклом освещении сверху.
Кто и как изучал биолюминесценцию
Изучение биолюминесценции началось еще в Античности. Натурфилософ Плиний Старший заметил, что если смазать палку слизью медузы, то она будет светиться как факел.
До XVII века высказывались только предположения о природе биолюминесценции, о странном морском свечении было распространено много суеверий.
Серьезное изучение явления обычно связывают с работами Роберта Бойля (1627–1691), англо-ирландского натурфилософа и физика. Бойль экспериментировал с гнилым деревом и светлячками, и оказалось, что для свечения организмов необходим кислород. Более основательным изучением биолюминесценции уже в XIX веке занялся французский фармаколог Рафаэль Дюбуа (1849–1929). Ему принадлежит открытие белка люциферина, участвующего в процессе возникновения света.
Огромное значение в этой области имеют работы японско-американского ученого, лауреата Нобелевской премии по химии Осаму Симомуры (1928–2018). В 1955 году он первым извлек белок люциферин из клеток остракод. Остракоды — это класс ракушковых, который японцы во время Второй мировой войны использовали, чтобы подсвечивать ими карты. Затем Симомура выделил из медузы Aequorea victoria белок экворин — разновидность люциферина, которая могла светиться без кислорода, но в присутствии ионов кальция.
Самым же важным результатом деятельности Симомуры оказалось выделение зеленого флуоресцентного белка (ЗФБ), который участвует в создании свечения у медузы эквореи. Этот белок широко используется как маркер в молекулярной биологии. Как раз за эту работу Симомура вместе с коллегами Роджером Тсьеном и Мартином Чалфи и получил Нобелевку в 2008 году.
Приведем пять примеров удивительного явления биолюминесценции в Мировом океане.
Ночесветка
Явление, которое называют «свечением моря», или milky sea (англ.), вызывается динофитовыми водорослями, в частности ночесветкой Noctiluca scintillans . Это сравнительно небольшие организмы: диаметр одной ночесветки составляет всего около 0,5 мм. При большом скоплении водорослей можно наблюдать удивительное природное явление.
Главная функция биолюминесценции у этих небольших организмов — защитная. Используя естественное свечение, ночесветка отпугивает потенциального хищника рачка, привлекая более крупного хищника, например рыбу.
Биолюминесценция также возникает у ночесветок как реакция на механическое воздействие, к примеру при проплывающем мимо человеке.
Удильщики
Отряд лучеперых рыб, которых еще называют морскими чертями, отличается не только причудливым внешним видом, но и наличием биолюминесценции, ведь удильщики обитают в глубинах Мирового океана.
За свечение у удильщиков отвечает иллиций — «удочка», в честь которой отряд и получил свое название. На конце этого особого выроста на голове рыбы находится эска — мешочек, внутри которого располагаются биолюминесцентные бактерии. Свечение «удочки» происходит именно за счет этих бактерий, потому что удильщики не могут производить свет самостоятельно.
Между двумя организмами сложились тесные взаимовыгодные отношения: рыбы поставляют питательные вещества для бактерий, а бактерии производят свет. Также ученые установили, что удильщики не рождаются с бактериями, а приобретают их в течение жизни.
Биолюминесценция у удильщиков, очевидно, помогает им приманивать добычу.
У этих рыб хорошо развиты челюсти, они могут проглатывать добычу, в два раза превышающую их собственный размер. Но, что более интересно, свечение «морских чертей» помогает самцам визуально распознавать видовую принадлежность самки по строению эски или по частоте световых вспышек.
Половой диморфизм у удильщиков сильно выражен. У самцов нет иллиция, а также они слишком малы по сравнению с самками. После спаривания мужские особи и вовсе перестают быть самостоятельными организмами: они впиваются зубами в тело самки и паразитируют на ней. Кровотоки двух рыб связываются, пищеварительная система самца дегенерирует — он становится полностью зависим от женской особи, и его единственная функция теперь — давать биологический материал для размножения.
Глубоководные морские звезды
По уровню освещенности Мировой океан принято делить на три экологические зоны: эвфотическую, дисфотическую и афотическую. В последнюю совсем не попадают солнечные лучи, поэтому единственный источник света тут — биолюминесцентные организмы.
Именно в афотической зоне обитает вид глубоководных морских звезд Novodinia americana . Они испускают вспышки света: морская звезда использует биолюминесценцию для внутривидовой коммуникации. Ученые предполагают, что свечение помогает морской звезде в поисках партнера для спаривания. В этом процессе важную роль играет еще и обоняние, но определить источник запаха в море затруднительно. Это возможно только если самец или самка находятся выше по течению. Так что помогает биолюминесценция.
Однако у этого вида есть еще одна интересная особенность. Несмотря на то, что глубоководные рыбы и организмы чаще всего имеют либо уменьшенные, либо редуцированные глаза, Novodinia americana обладает превосходным зрением. Органы зрения этой морской звезды располагаются на концах лучей и развиты так же хорошо, как и у видов, живущих у поверхности воды. Хорошее зрение, наравне с обонянием и люминесценцией, помогает Novodinia americana в процессе размножения.
Медуза Aequorea victoria
Биолюминесценция этой медузы повлияла на отрасль науки, к которой она, на первый взгляд, совсем не имеет отношения — на молекулярную биологию.
Свечение организма связано с двумя химическими веществами: люминесцентным белком экворином и ЗФБ — зеленым флуоресцентным белком. Стоит отметить разницу между люминесценцией и флуоресценцией. Первое — способность организмов излучать свет в темноте, а второе — способность организма поглощать свет на определенной длине волны и испускать на другой. В A. victoria взаимодействие экворина с ионами кальция приводит к голубому свечению белка. Этот голубой свет поглощает ЗФБ и излучает уже зеленый.
Выделением ЗФБ занимался упомянутый выше японо-американский ученый Осаму Симомура. Сегодня ЗФБ активно используют как маркер в молекулярной биологии, например, благодаря этому флуоресцентному белку можно наглядно наблюдать за процессами в клетке.
Но функция биолюминесценции у A. victoria ясна не до конца. Медузы не начинают светиться в темноте спонтанно и не светятся непрерывно, скорее всего их свечение вызвано механическими раздражением.
Миктофовые, или светящиеся анчоусы
Миктофовые — самое распространенное семейство глубоководных рыб.
Они настолько часто встречаются в океане, что их скопления участвуют в образовании звукорассеивающего слоя: плавательные пузыри анчоусов отражают звук.
Несмотря на то что светящиеся анчоусы выглядят непримечательно, все представители этого семейства, кроме Taaningichthys paurolychnus , обладают способностью к биолюминесценции.
У миктофовых рыб есть фотофоры — органы, в которых вырабатывается свет. Например, у удильщиков таким фотофором стал иллиций — «удочка», а у семейства миктофовых фотофоры парные и располагаются на теле и голове рыбы. Количество органов может варьироваться в зависимости от вида или половой принадлежности рыбы. Биолюминесценцию у некоторых видов анчоусов могут проявлять также отдельные светящиеся железы.
Миктофовые издают желтый, синий или зеленый свет. Свечение необходимо им для внутривидовой коммуникации. Также биолюминесценция помогает анчоусам сбить с толку хищника, который решит на них напасть.
Фото: Getty Images, Wikimedia Commons
Виктория Ильенко
Теги
- наука
- животные
Что такое биолюминесценция
Биолюминесценция – способность живых организмов светиться за счет собственных белков или с помощью симбиотических бактерий.
Александр Чубенко
Сегодня известно около 800 видов светящихся живых существ. Большинство из них обитают в море. Это бактерии, одноклеточные жгутиконосные водоросли, радиолярии, грибы, планктонные и прикрепленные кишечнополостные, сифонофоры, морские перья, гребневики, иглокожие, черви, моллюски, ракообразные, рыбы. Одни из наиболее ярко светящихся животных — пиросомы (огнетелки). Из пресноводных биолюминесцентных видов известны новозеландский брюхоногий моллюск Latia neritoides и ряд бактерий. Среди наземных организмов светятся отдельные виды грибов, земляных червей, улиток, многоножек и насекомых.
На уровне микромира очень слабое свечение, которое мы можем зарегистрировать только с помощью высокочувствительных фотометров, — это побочный эффект нейтрализации ферментами активных форм кислорода, необходимых, но токсичных для клеток, — участников процесса окисления глюкозы. Они же поставляют энергию, необходимую для хемилюминесценции, различным люминофорным белкам.
У бактерий люминофорные белки рассеяны по всей клетке, у одноклеточных эукариотических (имеющих клеточное ядро) организмов они находятся в окруженных мембраной пузырьках в цитоплазме. У многоклеточных животных свет обычно излучают специальные клетки — фотоциты, часто сгруппированные в особые органы — фотофоры. Фотоциты кишечнополостных и других примитивных животных, как и фотофоры, работающие за счет симбиотических фотобактерий, светятся непрерывно или в течение нескольких секунд после механического или химического раздражения. У животных с более-менее развитой нервной системой она управляет работой фотоцитов, включая и выключая их в ответ на внешние раздражители или при изменении внутренней среды организма. Кроме внутриклеточного, у глубоководных креветок, осьминогов, каракатиц и кальмаров встречается свечение секреторного типа: смесь продуктов секреции двух разных желез выбрасывается из мантии или из-под панциря и расплывается в воде как сияющее облако, ослепляя противника.
Другой классический пример биолюминесценции — древесные гнилушки. Светится в них не само дерево, а мицелий обыкновенного опенка. А у высших грибов рода Mycena, тоже растущих на гниющем дереве, но в теплых краях вроде Бразилии и Японии, светятся плодовые тела — то, что обычно называют грибами (хотя плесневые, дрожжевые и прочие грибки — это тоже грибы, только низшие). Один из видов этого рода называется M. lux-coeli, «мицена — свет небесный».
Светящееся море
Те, кому повезло купаться в море ночью во время его свечения, на всю жизнь запомнят это феерическое зрелище. Чаще всего причина свечения — жгутиконосные водоросли ночесветки (Noctiluca). В отдельные годы их численность возрастает настолько, что светится все море. Если вам не повезет и вы окажетесь на берегах теплых морей в неподходящее время, попробуйте налить морскую воду в банку и добавить туда немного сахара. Ноктилюки среагируют на это усилением активности белка люциферина.
Взболтайте воду и любуйтесь голубоватым свечением. А когда налюбуетесь, можете вспомнить о том, что смотрите на одну из нерешенных тайн природы: неясность эволюционных механизмов появления у самых разных таксонов способности светиться отметил в отдельной главе «Происхождения видов» еще Дарвин, и с тех пор ученым так и не удалось пролить на этот вопрос свет истины.
Свечение могло развиться у организмов, живущих в условиях хорошей освещенности, на основе пигментных соединений, выполняющих светозащитную функцию. Но постепенное накопление признака — один фотон в секунду, два, десять — и у них, и у их ночных и глубоководных родственников не могло повлиять на естественный отбор: такое слабое свечение не ощущается даже самыми чувствительными глазами, а появление готовых механизмов интенсивного свечения на голом месте тоже выглядит невозможным. И даже функции свечения у многих видов остаются непонятными.
Зачем они светятся?
Светящиеся колонии бактерий и грибы привлекают насекомых, которые распространяют микробы, споры или мицелий.
Насекомоядные личинки новозеландских комаров Arachnocampa плетут ловчую сеть и подсвечивают ее собственным телом, привлекая насекомых. Световые вспышки могут отпугнуть хищников от медузы, гребневика и других беспомощных и нежных созданий. С той же целью растущие на мелководье кораллы и другие колониальные животные светятся в ответ на механическое раздражение, а их соседи, которых никто не трогал, тоже начинают мерцать. Глубоководные кораллы превращают доходящий до них слабый коротковолновой свет в излучение с большей длиной волны — возможно, для того чтобы обеспечить возможность фотосинтеза обитающим в их тканях симбиотическим водорослям.
Расположение люминофоров и даже характер мигания светящихся пятен может служить для коммуникации — например, для привлечения партнера. А самки американского светлячка Photuris versicolor после спаривания начинают «отбивать морзянку» самок другого вида, привлекая их самцов не с амурными, а с гастрономическими целями. У берегов Японии массовые свадьбы празднуют умитохару (морские светлячки) — крошечные, 1−2 мм длиной, рачки рода Cypridina — и кальмары Watasenia scintellans.
Тельца ватазений длиной около 10 см вместе со щупальцами усеяны жемчужинками-фотофорами и освещают зону диаметром 25−30 см — представьте себе, как выглядит море с целым косяком этих кальмаров!
У многих глубоководных головоногих тело разрисовано узором из разноцветных световых пятен, а фотофоры устроены очень сложно, наподобие светящего только в нужном направлении прожектора с отражателями и линзами (иногда двойными и окрашенными).
Многие глубоководные планктонные креветки обладают способностью к свечению. На конечностях, вдоль боков и на брюшной стороне тела у них располагается до 150 фотофоров, иногда прикрытых линзами. Расположение и число фотофоров для каждого вида строго постоянно и в темноте океанских глубин помогает самцам находить самок и всем вместе — собираться в стаи.
Биолюминесценция | Национальное географическое общество
Биолюминесценция — это свет, возникающий в результате химической реакции внутри живого организма.
Биолюминесценция — это тип хемилюминесценции, который является просто термином для химической реакции, при которой производится свет. (Биолюминесценция — это хемилюминесценция, происходящая внутри живого организма.)
Биолюминесценция — это «холодный свет». Холодный свет означает, что менее 20% света генерирует тепловое излучение или тепло.
Большинство биолюминесцентных организмов обитают в океане. Эти биолюминесцентные морские виды включают рыбу, бактерии и желе. Некоторые биолюминесцентные организмы, в том числе светлячки и грибы, встречаются на суше. В пресноводных местообитаниях почти нет биолюминесцентных организмов.
Химия
Химическая реакция, приводящая к биолюминесценции, требует двух уникальных химических веществ: люциферина и либо люциферазы, либо фотопротеина. Люциферин — это соединение, которое на самом деле производит свет. В химической реакции люциферин называют субстратом. Биолюминесцентный цвет (желтый у светлячков, зеленоватый у фонарей) является результатом расположения молекул люциферина.
Некоторые биолюминесцентные организмы производят (синтезируют) люциферин самостоятельно. Динофлагелляты, например, биолюминесцируют голубовато-зеленым цветом. Биолюминесцентные динофлагелляты — это разновидность планктона — крошечных морских организмов, которые иногда могут заставить поверхность океана сверкать ночью.
Некоторые биолюминесцентные организмы не синтезируют люциферин. Вместо этого они поглощают его через другие организмы либо в качестве пищи, либо в симбиотических отношениях. Например, некоторые виды рыб-гардемаринов получают люциферин из «семени креветок», которые они потребляют. Многие морские животные, такие как кальмары, содержат биолюминесцентные бактерии в своих световых органах. Бактерии и кальмары находятся в симбиотических отношениях.
Люцифераза — это фермент. Фермент — это химическое вещество (называемое катализатором), которое взаимодействует с субстратом и влияет на скорость химической реакции. Взаимодействие люциферазы с окисленным (с добавлением кислорода) люциферином создает побочный продукт, называемый оксилюциферином.
Что еще более важно, химическая реакция создает свет. Биолюминесцентные динофлагелляты производят свет, используя люциферин-люциферазную реакцию. Люцифераза, обнаруженная у динофлагеллят, связана с зеленым химическим хлорофиллом, обнаруженным в растениях.
Биолюминесцентные динофлагеллятные экосистемы встречаются редко, в основном формируются в тепловодных лагунах с узкими выходами в открытое море. В этих лагунах или бухтах собираются биолюминесцентные динофлагелляты, и узкое отверстие не позволяет им убежать. Вся лагуна может быть освещена ночью. Биологи обнаружили новую биолюминесцентную экосистему динофлагеллят в природном заповеднике Умакао, Пуэрто-Рико, в 2010 году.
В большинстве биолюминесцентных реакций участвуют люциферин и люцифераза. Однако в некоторых реакциях не участвует фермент (люцифераза). В этих реакциях участвует химическое вещество, называемое фотобелком. Фотопротеины объединяются с люциферинами и кислородом, но для получения света им нужен другой агент, часто ион элемента кальция.
Фотопротеины были идентифицированы совсем недавно, а биологи и химики все еще изучают их необычные химические свойства. Фотопротеины впервые были изучены в биолюминесцентных кристаллических желе, обнаруженных у западного побережья Северной Америки. Фотобелок в кристаллическом желе называется «зеленым флуоресцентным белком» или GFP.
Однако биолюминесценция — это не то же самое, что флуоресценция. Флуоресценция не связана с химической реакцией. При флуоресценции стимулирующий свет поглощается и повторно излучается. Флуоресцентный свет виден только в присутствии стимулирующего света. Чернила, используемые в маркерах, флуоресцентные. Фосфоресценция похожа на флуоресценцию, за исключением того, что фосфоресцентный свет способен переизлучать свет в течение гораздо более длительных периодов времени. Светящиеся в темноте наклейки фосфоресцируют.
Биолюминесцентный свет
Внешний вид биолюминесцентного света сильно различается в зависимости от среды обитания и организма, в котором он обнаружен.
Большая часть морской биолюминесценции, например, выражена в сине-зеленой части спектра видимого света. Эти цвета лучше видны в глубинах океана. Также большинство морских организмов чувствительны только к сине-зеленым цветам. Они физически не способны воспринимать желтый, красный или фиолетовый цвета.
Большинство наземных организмов также проявляют сине-зеленую биолюминесценцию. Однако многие из них светятся в желтом спектре, в том числе светлячки и единственная известная биолюминесцентная наземная улитка Quantula striata , обитающая в тропиках Юго-Восточной Азии.
Немногие организмы могут светиться более чем одним цветом. Так называемый железнодорожный червь (на самом деле личинка жука) может быть самым знакомым. Голова железнодорожного червя светится красным, а тело — зеленым. Различные люциферазы вызывают разную экспрессию биолюминесценции.
Некоторые организмы непрерывно излучают свет. Например, некоторые виды грибов, присутствующие в гниющей древесине, излучают довольно постоянное свечение, называемое лисьим огнем.
Большинство организмов, однако, используют свои световые органы для мигания в течение периодов от менее одной секунды до примерно 10 секунд. Эти вспышки могут возникать в определенных местах, например, в точках на кальмаре. Другие вспышки могут освещать все тело организма.
Адаптации
Биолюминесценция используется живыми существами для охоты на добычу, защиты от хищников, поиска партнеров и выполнения других жизненно важных функций.
Защитные приспособления
Некоторые виды светятся, чтобы сбить с толку нападающих. Например, многие виды кальмаров вспыхивают, чтобы напугать хищников, например рыб. Когда испуганная рыба застигнута врасплох, кальмар пытается быстро сбежать.
Кальмар-вампир демонстрирует разновидность этого защитного поведения. Как и у многих глубоководных кальмаров, у кальмара-вампира отсутствуют чернильные мешочки. (Кальмары, которые живут у поверхности океана, выделяют темные чернила, чтобы оставить своих хищников в темноте.
) Вместо этого кальмары-вампиры выделяют липкую биолюминесцентную слизь, которая может испугать, сбить с толку и задержать хищников, позволяя кальмару убежать.
Многие морские виды используют технику, называемую контриллюминацией, чтобы защитить себя. Многие хищники, например акулы, охотятся снизу. Они смотрят вверх, где солнечный свет создает тени под добычей. Контриллюминация — это тип маскировки против этого хищного поведения.
Топорик использует контриллюминацию. У топориков есть органы, производящие свет, которые направлены вниз. Они регулируют количество света, исходящего снизу, чтобы соответствовать свету, идущему сверху. Регулируя свою биолюминесценцию, они маскируют свои тени и становятся практически невидимыми для хищников, смотрящих вверх.
Некоторые биолюминесцентные животные, такие как офиуры, могут отделять части тела, чтобы отвлекать хищников. Хищник следует за светящейся рукой хрупкой звезды, в то время как остальная часть животного уползает в темноте.
(Хрупкие звезды, как и все морские звезды, могут заново отращивать свои руки.)
Когда одни животные отделяют части тела, они отделяют их от других животных. При угрозе некоторые виды морских огурцов могут отламывать светящиеся части своего тела на ближайшую рыбу. Хищник будет следить за свечением на рыбе, а трепанг уползает.
Биологи считают, что некоторые виды акул и китов могут использовать защитную биолюминесценцию, хотя сами они не являются биолюминесцентными. Кашалот, например, может искать среду обитания с большими сообществами биолюминесцентного планктона, которые не входят в рацион кита. Однако, когда хищники планктона (рыбы) приближаются к планктону, их свечение предупреждает кита. Кит ест рыбу. Затем планктон выключает свет.
Личинки некоторых насекомых (по прозвищу «светящиеся черви») светятся, чтобы предупредить хищников о том, что они ядовиты. Жабы, птицы и другие хищники знают, что употребление в пищу этих личинок приведет к болезни и возможной смерти.
Наступательные приспособления
Биолюминесценция может использоваться для заманивания или поиска добычи.
Самым известным хищником, использующим биолюминесценцию, может быть удильщик, использующий биолюминесценцию для заманивания добычи. У морского черта огромная голова, острые зубы и длинный тонкий мясистый нарост (называемый нитью) на макушке. На конце нити находится шарик (называемый эска), который удильщик может зажечь. Рыбки поменьше, интересуясь пятном света, подплывают, чтобы рассмотреть его поближе. К тому времени, когда добыча увидит огромные темные челюсти удильщика за яркой эской, может быть уже слишком поздно.
Другие рыбы, такие как рыба-дракон, называемая отвислая челюсть, используют биолюминесценцию для поиска добычи. Вислоухие приспособились излучать красный свет; большинство рыб могут видеть только синий свет, поэтому у вислочелюстей есть огромное преимущество, когда они освещают окружающее пространство. Они могут видеть свою добычу, но их жертва не может видеть их.
Аттракцион
Взрослые светлячки, также называемые светлячками, являются биолюминесцентными. Они светятся, чтобы привлечь партнеров. Хотя и самцы, и самки светлячков могут светиться, в Северной Америке большинство мигающих светлячков — самцы. Характер их вспышек сообщает ближайшим самкам, к какому виду светлячков они относятся и что они заинтересованы в спаривании.
Другое Биолюминесценция
Организмы могут светиться, если их потревожить. Изменения в окружающей среде, такие как снижение солености, могут, например, заставить светиться биолюминесцентные водоросли. Эти живые фонарики можно увидеть как пятна розового или зеленого цвета в темном океане.
«Молочные моря» — еще один пример биолюминесценции. В отличие от биолюминесцентных водорослей, которые вспыхивают, когда их окружающая среда нарушается, молочные моря представляют собой непрерывное свечение, иногда яркое и достаточно большое, чтобы его можно было увидеть со спутников, находящихся на орбите над Землей.
Ученые считают, что молочные моря образуются благодаря биолюминесцентным бактериям на поверхности океана. Чтобы образовались молочные моря, должны присутствовать миллионы бактерий, и условия должны быть подходящими, чтобы у бактерий было достаточно химических веществ, чтобы загореться. Спутниковые снимки молочных морей были сделаны в тропических водах, таких как Индийский океан.
Биолюминесценция и люди
Биологи и инженеры изучают химические вещества и обстоятельства, связанные с биолюминесценцией, чтобы понять, как люди могут использовать этот процесс, чтобы сделать жизнь проще и безопаснее.
Зеленый флуоресцентный белок (GFP), например, является ценным «геном-репортером». Гены-репортеры — это химические вещества (гены), которые биологи присоединяют к другим генам, которые они изучают. Репортерные гены GFP легко идентифицируются и измеряются, обычно по их флуоресценции. Это позволяет ученым отслеживать и контролировать активность изучаемого гена — его экспрессию в клетке или его взаимодействие с другими химическими веществами.
Другие варианты использования носят более экспериментальный характер. Биолюминесцентные деревья, например, могли бы помочь осветить городские улицы и шоссе. Это уменьшит потребность в электроэнергии. Биолюминесцентные культуры и другие растения могут светиться, когда им нужна вода или другие питательные вещества, или когда они готовы к сбору урожая. Это сократит расходы для фермеров и агробизнеса.
Краткий факт
Биолюминесцентная защита Биолюминесценция представляет большой интерес для флота. Когда объекты перемещаются по океану, они могут вызывать вспышку биолюминесцентных организмов. Это может поставить проекты и людей под угрозу, обнаружив присутствие подводных лодок или даже морских котиков, плавающих тайком.
Краткий факт
Темная пресная вода Большинство ученых указывают на две причины, почему так мало пресноводных организмов проявляют биолюминесценцию.
- Во-первых, пресноводные среды обитания существуют не так долго, как морские среды обитания — эволюция — медленный процесс, а пресноводные среды обитания еще не обладают таким биоразнообразием, как океаны.
- Во-вторых, биолюминесценция не принесет пользы пресноводным видам. Пресноводные места обитания часто более темные, а глубоководные виды используют другие приспособления (например, чувствительные «усы» сома) для охоты и защиты в окружающей среде.
Видео
TED: Эдит Уиддер — странный, удивительный мир биолюминесценции
Справочник
Веб-страница биолюминесценции
Лучшие места для биолюминесценции
Наблюдать проявления биолюминесценции часто бывает счастливой случайностью. Вы отдыхаете в прекрасном прибрежном месте, совершаете вечернюю прогулку по пляжу, когда вдруг становитесь свидетелем редкого, неземного явления светящихся голубых вод. Быть достаточно удачливым, чтобы увидеть биолюминесценцию, это все равно, что добавить шоколад к уже вкусной клубнике, но это не обязательно должно быть везением. Хотя биолюминесценция может показаться волшебной, на самом деле это биологическое явление, которое вы можете запланировать заранее, поэтому наблюдение за ним не является броском костей.
Свет создается за счет энергии, выделяемой в результате химических реакций внутри различных организмов, от светлячков до акул, с целью сбить с толку хищников или привлечь добычу. Когда достаточное количество организмов излучает этот свет в определенной области, он придает окружающей среде чарующее сияние. Проявления биолюминесценции никогда не являются гарантией, но если вы знаете, где искать, вы можете значительно увеличить свои шансы увидеть неуловимое волшебное свечение. От Японии до Пуэрто-Рико — это лучшие места в мире, где можно увидеть ослепительную биолюминесценцию.
1. Залив Тояма, Япония
Посмотреть этот пост в Instagram
Сообщение, опубликованное naqeebkakar (@naqeebkakar2014)
Светящиеся голубые воды залива Тояма в Японии могут показаться привлекательными, прежде чем вы поймете, что они полны кальмаров.
Примерно в трех часах езды к востоку от Токио в заливе Тояма находится одно из самых захватывающих мест биолюминесценции в Азии. И все это благодаря метко названному кальмару-светлячку. Кальмары-светлячки живут в водах залива Тояма с марта по июнь каждый год, в период их размножения. В это время они, безусловно, оправдывают свое название «светлячки», излучая голубоватое сияние, заливающее океан потусторонним светом.
2. Москито Бэй, Пуэрто-Рико
Посмотреть этот пост в Instagram
Пост, опубликованный Настей (@anastasiia_travel) на
К счастью, Москито-Бей известен не изобилием комаров, а скорее тем, что здесь одна из лучших биолюминесценций в мире. Названный Книгой рекордов Гиннеса местом с самой яркой биолюминесценцией в мире, Москито-Бей имеет одну из самых высоких концентраций планктона в мире, что приводит к яркому проявлению излучаемого света.
Расположенный на южном берегу острова Вьекес в Пуэрто-Рико, обитающий в заливе планктон излучает ярко-синий свет, если его потревожить, производя фосфоресценцию в качестве защитного механизма. Лучший способ посетить Москито-Бей — с местным туроператором на лодке.
3. Острова Мацу, Тайвань
Посмотреть этот пост в Instagram
Сообщение, опубликованное That One Spot (@that.one.spot) на
Биолюминесценция у берегов тайваньских островов Мацу приписывается светящимся водорослям noctiluca scintillans, которые излучают синий свет, если их потревожить. Это явление недалеко от берега островов настолько характерно, что его обычно называют «голубыми слезами», поскольку скопление света напоминает десятки голубых слезинок, плавающих в воде.
Свет в основном виден в период с апреля по август, когда водоросли наиболее активны.
4. Светящаяся лагуна, Ямайка
Посмотреть этот пост в Instagram
Сообщение, опубликованное Discover Jamaica (@disc_jamaica) на
Светящаяся лагуна, безусловно, оправдывает свое название. Всего в пяти минутах от доков Фалмута, на северном побережье Ямайки, лагуна — лучшее место на острове, где можно наблюдать биолюминесценцию. Микроорганизмы, называемые динофлагеллятами, обитают в этих водах и особенно ярко светятся на мелководье в теплой воде. Когда вода взволнована, организмы излучают голубовато-зеленое свечение, обнажая светящиеся очертания рыб и других объектов под поверхностью. Лодочные туры отправляются каждую ночь, и они даже позволяют вам прыгнуть в воду и поплавать в окружении сияния.
5. Остров Муддхоо, Мальдивы
Фото: PawelG Photo/Shutterstock
Людям не нужна приманка биолюминесценции, чтобы убедить их посетить Мальдивы. Это островное государство в Индийском океане славится своими чистыми водами, надводными хижинами и нетронутыми пляжами. К счастью, одна из самых потрясающих достопримечательностей Мальдив обычно не перекрывается толпами моделей из Instagram. На острове Муддху биолюминесценция не ограничивается одним скоплением мерцающего планктона, как это обычно бывает, а распространяется на обширную часть берега. Эффект производят ракообразные остракоды (или семенные креветки), которые излучают свет в течение более длительного периода времени, чем большинство организмов. Благодаря этим светящимся остракодам вечерняя прогулка по морю превращается в волшебство.
6. Пещеры Вайтомо, Новая Зеландия
Фото: Марсель Стрелоу/Shutterstock
Новозеландские пещеры Вайтомо стоят особняком от других биолюминесцентных явлений по всему миру. Уникальный свет в пещерах Вайтомо создается не из-за водного эффекта свечения, а из-за тысяч светлячков под названием Arachnocampa luminosa — вида, обитающего только в Новой Зеландии. Здесь есть три пещеры, но пещера светлячков, несомненно, самая известная и ослепительная. В этой пещере вы совершите прогулку на лодке через грот светлячков, но вместо того, чтобы смотреть вниз на воду, вы будете смотреть на сталактиты наверху, освещенные армией светлячков. Пещеры находятся на Северном острове, примерно в 2,5 часах езды к югу от Окленда.
7. Голубой грот, Мальта
Фото: Сергей Заставкин/Shutterstock
Иногда для создания устрашающего синего свечения нужны не морские существа, а правильные топографические условия, а именно морская пещера. На Мальте, небольшом островном государстве у побережья Италии, Голубой грот доставляет здоровую дозу синего цвета. Океаническая пещера недалеко от города Вид-из-Зуррик, Голубой грот отмечен ярко-синей светящейся водой, а объекты под водой выглядят серебряными, красными, оранжевыми или желтыми.