Свечение моря

Несомненно, наиболее красивым и поражающим проявлением жизнедеятельности планктона является вызываемое им свечение моря, которое часто называют "фосфоресценцией". В настоящее время это название утратило свой смысл и заменяется термином "биолюминесценция".

В пресных водах почти нет светящихся организмов. На суше светящиеся организмы сравнительно редки. В море же свечение широко распространено и встречается среди представителей как бентоса, так и нектона, но особенно часто - среди обитателей планктона. Светятся очень многие представители самых разнообразных групп организмов - от бактерий до рыб.

Способность бактерий светиться была доказана еще в 70-х годах прошлого столетия. Были выделены специальные светящиеся бактерии. Культуры этих бактерий, выращенные на рыбьем бульоне, приготовленном на морской воде, светятся в присутствии кислорода непрерывным светом днями, неделями, даже месяцами.

Светящиеся бактерии, поселяясь на теле живой или мертвой рыбы, могут явиться причиной ее свечения. Некоторые животные, проглотив светящиеся бактерии, легко переносят такую инфекцию, другие же, - "посветившись" какое-то время, - погибают. Иногда животное имеет специальные железы, приспособленные для культуры бактерий. Здесь уже имеет место явление симбиоза или такая форма сожительства, когда оба партнера извлекают из него выгоду: бактерии - питательную среду, животное - осветительный аппарат.

Очень часто бактерии могут быть выделены из такого аппарата путем пересева на специальную среду. Но в некоторых случаях такой пересев не удается. Очевидно, между бактериями и животными связь сделалась настолько тесной, что заменить им среду на искусственную не так просто.

Дальнейшую ступень развития взаимосвязей между симбионтами имеем в тех случаях, когда определенные железы животного всегда содержат светящиеся бактерии. Симбиоз необязательный (факультативный) превращается в обязательный, то есть облигатный. Встречаются такие приспособления, как, например, способность регулировать яркость свечения путем изменения просветов сосудов, приносящих кровь с кислородом. Исходя из этого, некоторые исследователи приходят к выводу, что вообще люминесценция животных представляет собою результат симбиоза со светящимися бактериями. Однако нет пока достаточных оснований для такого обобщения.

Из светящихся одноклеточных животных наибольшей известностью пользуется ночесветка (ноктилюка). Ее свет не является непрерывным, а возникает в результате какого-нибудь внешнего раздражения. При этом светится не все животное, а отдельные его участки. Живые ноктилюки имеют бледно-розовую окраску. Временами их бывает так много, что они придают розоватый оттенок цвету воды.

Так же, как ноктилюка, светится целый ряд перидиниевых жгутоносцев. О свечении радиолярий имеется мало данных.

Очень много светящихся медуз как среди низших, так и среди высших. Китайцы называют медуз морскими лунами, а арабы - морскими фонарями. Светятся многие гребневики, в частности так называемый венерин пояс. Интересно, что на солнечном свету и даже при искусственном освещении некоторые животные теряют способность светиться, однако эта способность после нескольких часов пребывания в темноте восстанавливается.

Светятся многие представители ряда семейств кольчатых червей. Среди них имеются живущие в норах и настоящие планктонные формы. Некоторые выделяют светящуюся липкую слизь, у планктонного червя томоптерис на боковых выростах светятся розеткообразные кучки клеток, содержащие светоиспускающие зернышки.

Некоторые черви, вообще живущие на дне, в период размножения переходят к планктонному образу жизни и тогда приобретают способность светиться.

Из ракообразных светятся представители ракушковых, веслоногих, десятиногих рачков, а особенно эуфаузииды. Органы свечения ракообразных могут быть двух типов: 1) скопление клеток, испускающих свет, снабженных отражателем и светопреломляющей линзой; 2) выделение секрета, светящегося при соприкосновении с водой.

Выпрыскиванием такого секрета животное создает вокруг себя своего рода "световую завесу", за которой скрывается от врага.

Из пластинчатожаберных и брюхоногих моллюсков светятся очень немногие. Известна своим ярким свечением и способностью сверлить скалы живущая в Черном море фолада. Из брюхоногих светится плоская, планктонная безраковинная филлирое, которая обитает в Средиземном море и Атлантическом океане. У филлирое свет исходит из маленьких, рассеянных по всему телу, точек, то вспыхивающих, то затухающих. Они представляют собой железистые клетки, расположенные по одиночке или группами.

Головоногие моллюски представляют наибольшее разнообразие способов свечения и светящихся органов: от симбиотического бактериального свечения до сложных органов, снабженных отражателями, светопреломляющими линзами, экранами и светофильтрами различной окраски. Животные, снабженные такого рода органами, могут произвольно тушить и зажигать свет, регулируя не только интенсивность, но и его окраску.

Органы свечения рыб тоже довольно разнообразны, хоть и не в такой степени, как у головоногих. Мы встречаем здесь и органы, в которых светятся симбиотические бактерии, и железы, выбрасывающие слизь со светящимися бактериями, и чашеобразные скопления излучающих свет клеток, окруженных слоем пигмента, иногда снабженных светопреломляющим телом.

Светящиеся органы могут располагаться на спине, на боках, вокруг глаз, рта, на выростах тела, усиках, щупальцах и пр.

Что касается природы самого процесса свечения, то она еще недостаточно выяснена. Установлено, что свечение не связано с жизнью организма: высушенные и растертые в порошок светящиеся ткани или органы начинают светиться даже через несколько месяцев, если их смочить. Свечение, по-видимому, связано с окислительным процессом, так как при отсутствии свободного кислорода оно не происходит. Из некоторых светящихся животных удалось выделить два вещества - люциферин и люциферазу, которые при смешении светятся в пробирках. Процесс сводится, видимо, к медленному окислению люциферина с одновременным возникновением света. Однако люциферин и люциферазу удается выделять далеко не из всех светящихся организмов. Искусственно воспроизвести реакцию свечения удалось, добавляя пирогаллол с перекисью водорода к свежеотжатому картофельному соку.

Окраска света светящихся организмов весьма разнообразна. У некоторых животных наблюдаются переходы цветов, например у пирозом - из ярко-красного в оранжевый, зеленый и голубой. Иногда у животного органы светятся то одним, то другим цветом. У некоторых головоногих моллюсков одни органы сияют голубым цветом, другие - ультрамариновым, третьи - рубиново-красным.

Лучи света, испускаемые в процессе биолюминесценции, полностью умещаются в видимой части спектра. Иными словами, среди них нет ни ультрафиолетовых, ни инфракрасных - тепловых лучей. Следовательно, биолюминесценция не сопровождается выделением тепла и потому представляет собой наиболее эффективный вид свечения. Обычно в электролампах та или иная часть энергии непродуктивно тратится на ненужное нагревание.

Планктонные рачки. Рисунок Г. Сажина

Биологическое значение свечения не всегда ясно. Во всяком случае высокая сложность органов свечения говорит о том, что в процессе эволюции они подвергались очень жесткому отбору и, следовательно, имели большое значение в борьбе за существование. У одних животных светящиеся органы, вероятно, освещают Прилегающее пространство, помогая избегать препятствий и разыскивать добычу. Можно предположить также, что светящиеся органы, особенно если они расположены около рта, могут привлекать добычу. Малайцы используют светящиеся органы одной рыбки в качестве приманки при рыбной ловле.

Светящиеся органы могут служить для защиты от врага, внезапно ослепляя его яркой вспышкой огня, если при этом выбрасывается еще облако светящейся жидкости - световая завеса. Определенным образом расположенные светящиеся органы могут служить для распознавания особей того же вида, в частности, самок самцами. Такое предположение основывается на том, то у некоторых животных свечение наблюдается только в брачный период. Наконец, в ряде случаев свечение, возможно, вообще никакого значения не имеет, а просто является побочным продуктом жизнедеятельности.

Форма свечения моря зависит от того, какие организмы светятся в данный момент.

Различают три основных формы свечения. Фоновое, или общее, когда светится ровным немерцающим светом вся вода. Такое свечение дают бактерии. Мерцающее, искровое свечение дают ночесветки, перидинеи, рачки и медузы. При этом мы различаем множество мелких то сверкающих, то затухающих искорок. Сверкание резко усиливается при всяком движении воды, вызываемом всплеском весел, движущимся в воде телом (рыбы, дельфина), прибоем. Вспышковым свечением обладают более крупные животные: медузы, сальпы, пирозомы, головоногие моллюски. Чаще всего наблюдается комбинация двух или трех форм свечения.

Вероятно свечение может иметь место во всех морях. Норвежский исследователь Ф. Нансен наблюдал его в прорубях в Северном Ледовитом океане. По-видимому, все же оно чаще вcтречается и интенсивнее в тропических и субтропических водах. В умеренных водах наиболее часто и наиболее ярко море светится ("горит") в июле, августе и особенно в сентябре.