Истории изучения светящихся в темноте живых существ уже больше трёх сотен лет. И это только собственно научному подходу, а не наблюдениям за чудесами живой природы. Первые свидетельства о загадочном свечении, в частности, морских вод, принадлежат ещё Аристотелю и Плинию Старшему .
Вплоть до конца 19 века и даже в начале двадцатого столетия в судовых журналах встречаются записи моряков о завораживающем свечении морской воды, особенно на южных широтах. Не оставляли без внимания это явление и путешественники, среди которых были и учёные-натуралисты, к примеру, Чарльз Дарвин в своем известном «Путешествии на корабле "Бигль"».
Художники, которым доводилось наблюдать биолюминесценцию (именно так называется это явление), стремились запечатлеть это зрелище с помощью красок - ведь цифровых фотоаппаратов тогда просто не было. До нас дошла замечательная цветная гравюра голландского живописца Морица Эсхера, на которой изображена стая резвящихся в светящемся море дельфинов. Художнику удалось передать впечатление, что само море вспыхивает и сверкает.
Первый опыт изучения явления биолюминесценции был предпринят в 1668 году. Роберт Бойль (его фамилия многим известна из уроков физики в связи с законом Бойля-Мариотта) изучал процессы горения и обнаружил сходство между горением обычного каменного угля и свечением гнилушек: при отсутствии кислорода свечение в обоих случаях исчезает.
Первым же, кто занялся основательным изучением механизмов органического свечения, стал Рафаэль Дюбуа. Он в 1887 году поставил серию опытов с экстрактами из светящихся жуков Pyrophorus. Главным результатом проделанной им работы за свечение были ответственны две фракции: низкомолекулярная (была названа люцеферином) и белковая (люцифераза), по-разному реагирующие на изменение температурного режима.
В 20-ые годы прошлого века Эдмунд Ньютон Харви из Принстонского университета начал работы по изучению биолюминесценции ракообразных. Он сумел выявить и подробно описать особенности люцеферина и люцеферазы моллюсков и ракообразных. Активное изучение механизмов биолюминесценции продолжаются и сегодня. В частности, не до конца исследовано свечение планктона, хотя многое в этой области уже прояснилось.
Механизмы биолюминесценции
Не трудно догадаться, что само по себе живое существо светиться не может. Должны происходить некие процессы, в результате которых появляется этот загадочный, почти мистический свет.
Если не вдаваться в подробности физико-химических реакций, протекающих в организмах светлячков, различных ракообразных, головоногих и рыб, то получается следующая картина. Биолюминесценция возникает в результате ряда сложных процессов, в числе которых - окисление люциферина. Выделяемая при этом энергия не рассеивается в виде тепла, а преобразуется в световое излучение.
Чтобы процессы, вызывающие свечение, активизировались, молекула люциферина должна быть выведена из состояния покоя. На яркость и продолжительность свечения влияет также окружающая молекулы среда. При отсутствии кислорода свечение не возникнет.
Какие животные светятся в темноте
Светляки. Это семейство наземных жуков, ведущих ночной образ жизни. Днём они прячутся в траве и на деревьях. В семействе насчитывается примерно 2 тысячи видов, обитающих практически на всех континентах (кроме Антарктиды , естественно). Из животных, обитающих на суше, только светляки и имеют органы свечения, расположенными в хвостовой части их тела. Все прочие светящиеся организмы обитают в морях и океанах.
Светящийся планктон. Основную массу планктона составляют маленькие рачки, но светятся не они или не только они. Воду морскую превращают в звёздную россыпь простейшие, которые называются динофлагелляты. Свечение вызывают импульсы от движения водных масс, выводящие этих одноклеточных из состояния покоя.
Беспозвоночные. В качестве примера приведём такой любопытный вид как Гребневики. Тело этих существ похоже на мешочек, на одном конце которого располагается рот, а на другом органы равновесия. У них нет стрекательных клеток, поэтому пищу гребневики захватывают ртом или ловчими щупальцами. Питаются планктоном или более мелкими гребневиками.
Кальмары. В южных морях обитает несколько видов кальмаров, среди которых есть и небольшие по размеру и даже огромные. В частности, гигантский кальмар. Этот вид оставался плохо изученным вплоть до начала 2000-ых годов. Первые снимки живого гигантского кальмара в естественной среде были получены 30 сентября 2004 японскими учеными Цунеми Кубодера и Киочи Мори.
Морское перо. Эти живые организмы относятся к группе перистых известковых полипов. Распространены в тропических и субтропических водах Атлантического океана и Средиземного моря. Селятся колониями на песчаном или илистом морском дне. Насчитывается примерно 300 видов перьев. Свечение возникает как реакция на внешние раздражители.
Биолюминесценция выполняет у различных видов следующие функции:
- привлечение добычи или партнёров
- предупреждение или угроза
- отпугивание или отвлечение
- маскировка на фоне естественных источников света
До сих пор есть немало случаев, когда функция биолюминесценции в жизни отдельных светящихся организмов определена не до конца или не изучена вовсе.
- Чарльз Дарвин «Путешествие на корабле "Бигль"»
- Свободная электронная энциклопедия Википедия, раздел "Биолюминесценция".
- Свободная электронная энциклопедия Википедия, раздел "Светляки".
- Свободная электронная энциклопедия Википедия, раздел "Гигантский кальмар".
- Журнал "Наука и жизнь", №1, 2001. Поиски гигантского кальмара.
Биолюминесценция (в переводе с греч. “биос” – жизнь, и лат. “люмен” – свет) – это способность живых организмов излучать свет. Это одно из самых удивительный явлений. В природе встречается не так часто. Как это выглядит? Давайте смотреть:
10. Светящийся планктон
Фото 10. Светящийся планктон, МальдивыСветящийся планктон в озере Гиппсленд, Австралия. Свечение это есть ни что иное, как биолюминесценция – химические процессы в организме животных, при которых освобождающаяся энергия выделяется в форме света. Удивительное по своей природе явление биолюминесценции, посчастливилось не только увидеть, но и заснять фотографу Филу Харту (Phil Hart).
9. Светящиеся грибы
На фото изображён Panellus stipticus. Один из немногих грибов, обладающий биолюминесценцией. Этот вид грибов достаточно распространён в Азии, Австралии, Европе и Северной Америке. Растет группами на бревнах, пнях и стволах лиственных деревьев, особенно, на дубах, буках и березах.
8. Скорпион
На фото изображён скорпион, светящийся под ультрафиолетом. Скорпионы не излучают свой собственный свет, но они светятся под невидимым излучением неонового света. Всё дело в том, что в наружном скелете скорпиона имеется вещество, которое как раз и излучает свой свет под ультрафиолетом.
7. Светящиеся червячки Пещеры Вайтомо, Новая Зеландия
В Новой Зеландии, в пещере Вайтомо обитают светящиеся личинки москитов. Они покрывают потолок пещеры. Эти личинки оставляют нити светящейся слизи, до 70 на одного червячка. Это им помогает ловить мух и мошек, которыми они питаются. У некоторых видов такие нити ядовитые!
6. Светящиеся медузы, Япония
Фото 6. Светящиеся медузы, Япония
Удивительное зрелище можно было увидеть в заливе Тояма Бэй в Японии – тысячи выброшенных на берег залива медуз. Причём обитают эти медузы на больших глубинах, а в период размножения поднимаются на поверхность. В этот момент их и принесло в огромном количестве на сушу. Внешне эта картина очень напоминает светящийся планктон! Но это абсолютно два разных явления.
5. Светящиеся грибы (Mycena lux-coeli)
То что Вы видите здесь – светящиеся грибы Mycena lux-coeli. Растут они в Японии, во время сезона дождей на поваленных деревьях Chinquapin. Эти грибы выделяют свет благодаря веществу под названием люциферин, который окисляясь и выделяет вот такое интенсивное зеленовато-белое свечение. Очень забавно, что, по-латыни, Люциферу означает “свет дарителя.” Кто бы знал! Живут эти грибы всего лишь несколько дней, и умирают когда дожди заканчиваются.
4. Свечение остракод Cypridina hilgendorfii, Япония
Cypridina hilgendorfii – так называются ракушниковые острокоды, крошечные (по большой части не более 1-2 мм), прозрачные организмы, живущие в в прибрежных водах и песках Японии. Светятся они благодаря веществу люциферину.
Интересен тот факт, что во время Второй Мировой войны, японцы собирали этих рачков с целью получения света ночью. Намочив эти организмы в воде, они снова начинают светиться.
3. Светящиеся светлячки
Фото 3. Фотография светлячков, сделанная на длинной выдержке
Вот так выглядят места обитания светлячков, сделанные на длинной выдержке. Светлячки мигают, чтобы привлечь к себе внимание противоположного пола.
2. Светящиеся бактерии
Светящиеся бактерии – удивительное природное явление. Свет у бактерий создается в цитоплазме. Обитают они в основном в морской воде, и реже на суше. Одна бактерия излучает сама по себе очень слабый, практически невидимый свет, но когда они в большом количестве, то светятся уже более интенсивным, очень приятным глазу голубым светом.
1. Медуза (Aequorea Victoria)
В 1960-х японо-американским учёным Осаму Симомура в университете Нагоя был выявлен люминесцентный белок экворин из медузы эквореи (Aequorea victoria). Симомура показал, что экворин инициируется с ионами кальция без кислорода (окисления). Иными словами светоизлучающий фрагмент является не сам по себе отдельным субстратом, а субстратом, прочно связанным с белком. Это в свою очередь дало огромный вклад не только в науку, но и в медицину. В 2008 году Симомура был удостоен Нобелевской премии за свои труды.
Глубины океанов и морей населяет немало удивительных живут созданий, среди которых есть настоящее чудо природы. Это глубоководные , которые оснащены уникальными органами - фотофорами. Эти специальные железы-фонари, могут быть расположены в разных местах: на голове, вокруг рта или глаз, на усиках, на спине, по бокам или на отростках тела. Фотофоры заполнены слизью со светящимися биолюминесцентными бактериями.
Глубоководные светящиеся рыбы
Стоит отметить, что светящаяся рыба способна сама контролировать свечение бактерий, расширяя или сужая сосуды, т.к. для световых вспышек необходим кислород.
Одним из самыми интересных из представителей светящихся рыб являются глубоководные удильщики, которые обитают на глубине около 3000 метров.
В арсенале у самок, достигающих метровой длины, есть специальное удилище с «приманкой-маячком» на его конце, который привлекает к ней добычу. Очень интересным видом является придонная галатеатаума (лат.Galatheathauma axeli), которая оснащена световой «приманкой» прямо во рту. Она не «утруждает» себя охотой, ведь ей достаточно занять удобную позицию, открыть рот и проглотить «наивную» добычу.
Удильщик (лат. Ceratioidei)
Еще одним интересным представителем, светящихся рыб является черный дракон (лат. Malacosteus niger). Она излучает красный свет при помощи специальных «прожекторов», которые расположены у нее под глазами. Для глубоководных жителей океана этот свет невидим, а черный дракон рыба освещает себе путь, при этом оставаясь незамеченным.
Те представители глубоководных рыб, которые обладают специфическими органами свечения, телескопическим глазами и др., относятся к истинно глубоководным рыбам, их не нужно путать, с шельфоглубоководными, не имеющими подобных адаптивных органов и обитающих на материковом склоне.
Черный дракон (латин. Malacosteus niger)
Известные светящиеся рыбы :
фонареглазовые (лат. Anomalopidae)
светящиеся анчоусы, или миктофовые (лат. Myctophidae)
удильщики (лат. Ceratioidei)
бразильские светящиеся (сигарные) акулы (лат. Isistius Brasiliensis)
гоностомовые (лат. Gonostomatidae)
хаулиодные (лат. Chauliodontidae)
Светящиеся анчоусы небольшие рыбки, имеющие сжатое с боков тело, крупную голову и очень большой рот. Длина их тела, в зависимости от вида бывает от 2,5 до 25 см. Они имеют особые светящиеся органы, которые излучают зеленый, синий, или желтоватый свет, который образуется из-за химических реакций, происходящих в клетках-фотоцитах.
Светящиеся анчоусы (латMyctophidae)
Они широко распространены по всему Мировому океану. Многие виды миктофовых имеют огромную численность. Myctophidae вместе фотихтиевыми и гоностомовыми составляют до 90 % популяции всех известных глубоководных рыб.
Гоностома (лат. Gonostomatidae)
Жизнь этих глубоководных неуловимых представителей морской фауны, тщательно скрыта от посторонних глаз, так протекает на глубине от 1000 до 6000 метров. А так, как Мировой океан, по подсчетам ученых изучен менее, чем на 5%, человечество ждет еще очень много удивительных открытий, среди них, возможно, будут новые виды глубоководных светящихся рыб.
А с другими, не менее интересными созданиями, населяющими морские глубины, вас познакомят эти статьи:
Экология
Некоторые живые организмы могут осветить темные места без помощи солнечного света. В то время, как самыми известными биолюминесцентными существами являются светлячки, кроме них существуют различные виды насекомых, грибов, бактерий, медуз и костистых рыб, которые могут светиться. Чаще химическими реакциями они пользуются ночью, в пещерах или в черных глубинах океана.
Биолюминесценция развивалась вместе с жизнью на земле, хотя нет цветущих растений, обладающих этой возможностью и очень мало животных умеют светиться, исследователи полагают, что данные способности развивались независимо друг от друга много раз.
Как говорят представители новой выставки биолюминесценции в Американском музее естественной истории в Нью-Йорке, она развивалась, как минимум, 50 раз, а может быть и больше. По словам куратора отдела ихтиологии в музее Джона Спаркса (John Sparks), среди костистых рыб способность светиться, иногда с помощью светящихся бактерий, развивалась 20-30 раз в различных группах.
"Даже в случае с рыбами, мы знаем, что всякий раз способности развивались независимо друг от друга, потому как в данном процессе использовались различные химические реакции, используемые разными группами. Некоторые пользовались "услугами" особых бактерий, другие самостоятельно учились светиться".
Светящиеся в темноте организмы используют различные вариации химических реакций, которые включают, как минимум, три компонента: фермент люциферазы, который помогает кислороду связываться с органическими молекулами (третий компонент), называется люциферин. Обладающая высоким зарядом энергии молекула, создаваемая в процессе реакции, высвобождает энергию в виде света.
По данным материалов выставки, для организмов, которые используют этот компонент, биолюминесценция имеет множество применений. Светлячки используют свет для привлечения партнеров и предупреждают хищников о токсинах, с которыми они могут столкнуться, если нападут на светлячков. Глубоководные удильщики используют "зажженную" приманку для привлечения добычи. Животик сребробрюшковых рыб также светится, что является своего рода маскировкой, которая помогает им вписаться в окружающую среду. Динофлагелляты – простейшие одноклеточные организмы – начинают светиться, если их потревожить, возможно, они делают это для того, чтобы спугнуть хищника, или чтобы привлечь другого хищника, который питается их "врагом". Личинки комариного гриба светятся для привлечения добычи.
Большая часть биолюминесцентных организмов, около 80 процентов видов, живут в самом "густонаселенном" месте планеты – глубоко в море. На самом деле, считается, что большинство видов, которые живут на глубине ниже 700 метров, могут производить собственный свет. Не существует консенсуса относительно того, почему способность светиться развивалась так много раз, но теория о приспособлении к жизни в морских глубинах, по словам Спаркса, самая популярная.
"Люциферины, эти вырабатывающие свет молекулы, являются хорошими антиоксидантами, поэтому считается, что, возможно, в какой-то период времени они исполняли именно функцию антиоксидантов, а затем "переквалифицировались"", - поясняет Спаркс.
По мере увеличения содержания кислорода в океане, животные переселялись в глубокие воды, чтобы находится вне досягаемости ультрафиолетового излучения. В глубоких водах, где антиоксиданты уже не нужны для того, чтобы восстанавливать генетические повреждения, вызванные УФ-излучением, люциферины превратились в организмы, которые вырабатывают свет.
Однако, не все, что светится, является биолюминесцентным. Некоторые организмы, такие как кораллы, светятся, поглощая свет одной длины волны ультрафиолетового излучения, и выделяя его на другой волне. Так как УФ-излучение не видно человеческому глазу, может показаться, будто эти существа вырабатывают свой собственный свет.
Выставка "Существа Света: природная биолюминесценция" открывается в американском музее естественной истории в Нью-Йорке 31 марта и будет работать до 6 января 2013 года.
Преснякова Татьяна
Из этой работы я узнала много нового о светящихся животных:
1.Обитают светящиеся животные в океанах и в морях.
2.Эти животные светятся на большой глубине, потому что туда не поступает солнечный свет.
3. Этим животным нужен живой свет для того чтобы привлечь особей противоположного пола, отвлекать противника в случае опасности на протяжении нескольких секунд.
Работая с материалом я узнала много нового.
Скачать:
Предварительный просмотр:
Министерство образования Саратовской области
Муниципальное общеобразовательное учреждение
«Лицей № 37»
Фрунзенского района города Саратова
Творческая работа на тему:
«Светящиеся животные»
Выполняла
ученица 9 «А» класса
Преснякова Татьяна Александровна
Преподаватель
Сарсенгалиева Н.Ж
Саратов 2012
1. Введение.
2. Для чего организмам живой свет.
3. Светящиеся животные.
4. Заключение
5.Список литературы
1.Введение:
Иногда ночью в лесу вам встретится странное явление. В знакомом месте, на исхоженной днем лесной тропинке неожиданно замерцает бледный голубоватый свет. Оказывается, это светятся пень и разбросанные вокруг него гнилушки. Осмотрев пень и гнилушки, вы обнаружите, что они пронизаны белыми нитями - грибницей опенка. Она-то (грибница) и светится ночью. Светиться могут также мясо и рыба, лежащие в темной кладовой. Летним вечером на берегу Черного моря среди скатанной волнами крупной гальки бывают видны продолговатые светящиеся предметы. Оказывается, светятся выброшенные морем полувысохшие рыбки - хамса или атеринка. И на мясе и на мертвой рыбе поселяются светящиеся бактерии, они-то и вызывают их свечение.
Во многих местах нашей страны - в средней полосе и на юге, в Приморье и на Сахалине - водятся светящиеся насекомые - светлячки. Они ползают и летают ночью среди кустов и деревьев, вспыхивая как маленькие огоньки. Однако большинство светящихся насекомых живут в тропиках. Особенно известны своим ярким свечением три рода жуков-щелкунов - пирофорусов, обитающих в Центральной и Южной Америке. Кубинские девушки украшали пирофорусами свои волосы. Но живые «драгоценности» сверкают в волосах девушек только ночью. Менее известны жуки фотофорусы с островов Новые Гебриды и Фиджи и чилийский кампилоксенус. У всех этих жуков светятся не только взрослые особи, но и личинки, яйца.
Интересное свечение бывает на море. За кормой лодки в штилевую погоду после заката солнца иногда тянется на 5-6 м светящийся след, а капли воды, падающие с весел, кажутся голубыми искрами. Это светятся мельчайшие простейшие организмы, размножившиеся в громадном количестве в поверхностном слое морской воды. В отдельности эти крошечные существа едва различимы, а когда их много, они производят впечатление единой светящейся массы или светящихся пятен, если скопления эти разбросаны. «А океан... кипит и сверкает,- писал И. А. Гончаров в путевых очерках «Фрегат «Паллада». - Под кораблем разверзается пучина пламени, с шумом вырываются потоки золота, серебра и раскаленных углей».
Свечение моря приносит иногда немалую пользу. Рыбакам оно показывает косяки рыбы, а моряки замечают по усиливающемуся свечению моря подводную опасность - скалу, риф, отмель. В военное время свечение моря выдавало торпеду или подводную лодку. Но не раз бывало во время войны и так, что корабли из-за свечения моря не могли развивать полный ход. Быстро идущий корабль сильно будоражит воду, это вызывает заметное свечение вокруг него, и особенно следа корабля. Демаскируемое све-"чением судно вынуждено замедлить ход, чтобы не быть замеченным противником.
Среди морских животных есть немало светящихся. В заливе Посьета на Дальнем Востоке в конце лета бывают видны ночью голубоватые вспышки. Группа эта очень древняя, и о ней узнали, лишь когда стали изучать глубоководную фауну. Сейчас советскими морскими экспедициями собраны десятки видов этих своеобразных животных. Очевидно, и погонофоры в древние геологические эпохи заселяли мелкие моря, потом они там вымерли и сохранились только в глубинах океана.
Глубоководная фауна формировалась, очевидно, в зоне холодных и умеренных морей, где животные, погружаясь в глубину, не встречали значительных изменений температуры. Часть глубоководной фауны могла возникнуть и в тропической зоне океана.
Очень интересны и разнообразны приспособления у глубоководных животных для существования в океанических глубинах. Здесь много хищных рыб - их внешний вид наглядно говорит об образе жизни. У них громадные пасти с длинными загнутыми назад острыми зубами; кажется, что все животное состоит из одной пасти. Туловище же обычно непропорционально тонкое, иногда короткое.
Какова жизнь в темных, лишенных света глубинах океана? Чем глубже проникает в море дневной свет, тем быстрее он слабеет. Путешественник в глубины океана В. Биб пишет, что у воды в верхних 50 м зеленая окраска, на глубине 60 м - зеленовато-синяя или сине-зеленая, на 180 м у нее ясный синий цвет, на 300 м - слабый черновато-синий. Еще на глубине 580 м Биб улавливал последние следы света. Различными приборами с фотографическими пластинками, а еще точнее с помощью фотоэлектронных камер обнаружено, что свет проникает в толщу океана до глубины 1500 м. Глубже уже никакие приборы его не улавливают. Но животные обитают и глубже 1500 м. Они существуют здесь в полном мраке, в котором лишь кое-где теплятся призрачные огни холодного «живого света». Даже на самой большой глубине - около 11 тыс. м - можно найти животных. На этой глубине они испытывают чудовищное давление. Морской черт – увы, не светится.
Океаническую среду называют царством однообразия. Это в наибольшей степени справедливо по отношению к глубинам океана. Здесь в воде почти нет колебаний температуры и солености. В глубинах океана и на его дне жизнь по сравнению с прибрежными районами в тысячи и десятки тысяч раз беднее. У побережий количество донных животных нередко выражается сотнями граммов или даже несколькими килограммами на квадратный метр морского дна. А в глубинах океана это количество иногда равно лишь нескольким миллиграммам на такую же площадь дна. Плотность планктона в прибрежных водах достигает сотен, иногда тысяч миллиграммов на 1 м 3 , а в глубинах она ограничивается миллиграммами или даже долями миллиграмма. Это объясняется в первую очередь обилием пищи у побережий и недостатком ее в океанских глубинах. .
Население поверхностных зон Мирового океана насчитывает около 170 тыс. видов разных животных, главным образом простейших, губок, кишечнополостных, червей, членистоногих, иглокожих, рыб и млекопитающих. Чем глубже, тем меньше видов, а на самых больших глубинах океана обитают всего лишь немногие сотни или даже десятки видов. Там преобладают корненожки фораминиферы, губки, кишечнополостные, черви, ракообразные и иглокожие. Глубоководные рыбы обитают на несколько меньших глубинах.
В наше время изучение жизни морских глубин достигло значительных успехов. Большая заслуга в этом принадлежит советским научным экспедициям, проводящим свои исследования в Тихом, Атлантическом и Индийском океанах.
Глубоководная фауна создавалась постепенно, начиная с древнейших геологических эпох. Продолжает она создаваться и теперь. Поэтому в ее составе есть и очень древние формы, и еще совсем молодые. Замечательную находку сделала датская глубоководная экспедиция, плававшая на судне «Галатея». В Тихом океане к западу от Мексиканского побережья с глубины 3,5 км был выловлен удивительный моллюск неопилина. Это представитель особого класса, который был широко распространен в мелководных морях сотни миллионов лет назад - в древнейшие геологические эпохи. Очевидно, за длительные геологические периоды условия жизни в океанических глубинах почти не изменились, чего, конечно, не могло быть в поверхностных слоях океана.
В глубинах дальневосточных морей и в глубоководных впадинах Тихого океана обитает группа морских беспозвоночных животных, близкая к позвоночным,- погонофоры.
В воде на искрящемся фоне вдруг вспыхивает что-то величиной с ладонь, а позади протянется, как по линейке, узкий светящийся след. Это светится слизь, которую выпускает, уходя от врагов, маленькая мелководная каракатица сепиола. На юге Индии рыбаки ночью ловят в прибрежных лагунах светящуюся рыбу величиной с нашего карася - лейогната, интересную тем, что она не только светится, но и издает звуки. В Индонезии по ночам мерцают у берегов небольшие рыбки фотоблефарон и аномалопс. Вырезанные у них светящиеся органы не гаснут несколько часов. Рыбаки наживляют свои удочки этими фонариками.
Цель работы:
Я заинтересовалась этой темой и мне хотелось узнать:
1.Где обитают светящиеся животные
2.Почему они светятся
3.Зачем организмам живой свет
С этой работой я постараюсь раскрыть все поставленные задачи пред мною.
2.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!
Ученые обнаружили 7 новых видов глубоководных червей в Тихом океане. Черви из нового рода Swima достигают в длину всего 10 см. Лишенные глаз они имеют похожие на лопатки щетинки, благодаря которым они могут плавать вперед и назад.
Но это не главная их особенность. Червей отличает наличие небольших светящихся зеленоватым светом образований, напоминающих по форме капли. Эти образования могут отбрасываться, отвлекая противника в случае опасности на протяжении нескольких секунд, что дает червям возможность скрыться. Наблюдения проводились специалистами на глубине 2 тыс. – 3 тыс. м возле побережья Мексики, Калифорнии и Филиппин.
По словам ученых, найденные экземпляры больше похожи на червей, живущих в отложениях на дне океана, чем на других плавающих червей, сообщает New York Times.
3.Светящиеся животные
Светящиеся животные - встречаются во многих группах и почти во всех типах животного царства. Надо при этом заметить, однако, что в некоторых случаях свечение животного могло быть явлением патологическим, обусловленным присутствием С. бактерий в теле животного.
«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.
4.Заключение.
Из этой работы я узнала много нового о светящихся животных:
1.Обитают светящиеся животные в океанах и в морях.
2.Эти животные светятся на большой глубине, потому что туда не поступает солнечный свет.
3. Этим животным нужен живой свет для того чтобы привлечь особей противоположного пола, отвлекать противника в случае опасности на протяжении нескольких секунд.
Работая с материалом я узнала много нового.
5.Список литературы:
Живой свет в природе. Географический сборник «Глобус»
Борис Юдин
Занимательная биология
Зоология с основами экологии животных
Н.А. Рыков
Удивительное в жизни животных
Под редакцией А.С.Константинова, Н.И.Ларина