Удивительные насекомые
Шрифт:
Живые огоньки
Вы хоть раз видели светящегося «просто так» человека? Или кошку? Вряд ли. Конечно, в природе много удивительного. Биолюминесценцией, или способностью испускать свечение, обладают некоторые живые организмы. Это отдельные виды бактерий, грибов, медуз и костистых рыб. Своими способностями они обычно пользуются в темных пещерах или недрах океана, освещая свой путь.
Изучение биолюминесценции животных увлекало многих специалистов. Научные исследования этого удивительного явления начались в 1887 году. Первые опыты проводились на водных обитателях. Ведь именно подводные жители нередко отличаются способностью испускать свет. Физиолог Р. Дюбуа во Франции для изучения химических особенностей биолюминесценции использовал бурильщика, одного из съедобных моллюсков. В холодной воде вытяжка моллюска несколько минут излучала свет, после чего феномен свечения исчезал. Но исследователь продолжал опыты. И если к вытяжке добавлялся экстракт, полученный ополаскиванием морского создания теплой водой, жидкость снова светилась. Ученый предположил, что свечение вовсе не стало следствием подогрева воды. Напротив, именно «теплый» экстракт – основа для начала биолюминесценции. Вещество, содержащееся в экстракте, Дюбуа назвал люциферином (от лат. Lucifer – светоносный). Вещество же, содержащееся в холодной воде, получило название люцифераза – биологический катализатор процесса свечения.
Е. Гарвей, ученый из США, описал реакции люциферазы в различных организмах. Благодаря его исследованиям стало понятно, что подобные реакции могут быть нескольких типов. Морской рачок кипридина, обитающий в Японском море, стал объектом опытов ученого. Это создание может светиться. Японские солдаты даже использовали высушенных рачков в качестве фонариков: насыпали порошок из них на ладонь и смачивали водой. Света, излучаемого субстанцией, хватало для чтения, при этом он был незаметен противнику. А несколько лет назад биохимики из Японии сумели выделить из кипридины светящееся вещество – люциферин. Они определили, что люциферин морских обитателей похож по молекулярной структуре на то же вещество светлячков.
Светиться могут и кольчатые черви, и одноклеточные организмы. Но это явление, как мы уже говорили, значительно чаще встречается среди морских обитателей. На суше нередко встречается свечение грибов. Наверное, многие из вас видели, как светятся гнилые пни. Явление биолюминесценции изучено сравнительно неплохо. Ученые знают, что свечение происходит благодаря окислительным процессам в клетках. Для получения этого феномена в клетке должны присутствовать такие вещества, как рибофлавин, фермент, альдегид и кислород.
Но по сей день загадкой являются причины свечения насекомых. А их достаточно много. Известны светящиеся мушки, личинки некоторых мух, жуки-щелкуны и ногохвосты. Разумеется, самые популярные светящиеся жуки – это светляки и их личинки.
Самыми известными «огоньками» являются светляки. Эти жуки семейства Lampyridae встречаются практически повсеместно. Они предпочитают выбирать в качестве места жительства влажные, сырые места. Любят обитать и среди опавших листьев. Личинки светляков зимуют в специальных пещерках под землей или под камнями. Светляки – хищники, они питаются мелкими личинками других насекомых, а порой даже улитками и пауками.
Таинственный зеленоватый свет светлячков с древности привлекал людей. Когда-то этих насекомых называли живыми светильниками. Их держали в маленьких клетках, чтобы освещать с их помощью жилища.
Светляк (Lampyris)
Тельца светляков снабжены кольцами так называемых фотоцит, отражающих клеток. Внутри этих клеток есть активные вещества: белки и ферменты, которые при смешивании с кислородом могут испускать свечение. Впрочем, ученые пока еще не поняли, как же работает «выключатель» у этих насекомых. Существует только следующее предположение, пока принимаемое как наиболее достоверное.
За свечение «отвечает» специальный орган в теле этих насекомых. Именно он, когда возникает необходимость «включить освещение», направляет кислород на соединение с другими химическими веществами, отвечающими за процессы биолюминесценции. Как только необходимость в свечении отпадает, кислород «перекрывается». Поскольку светляки, как и прочие насекомые, не обладают легкими, они оснащены сложной системой трубочек-трахеол. Именно по ним и поступает кислород. Что удивительно, мышцы, управляющие трахеолами, работают медленно. И ученые долгое время не могли понять, как же могут эти жучки-светлячки стремительно «выключать» освещение. Но после длительного изучения им удалось установить, что тело насекомых вырабатывает окись азота. Это вещество, повинуясь команде нервного центра, в нужное время «вытесняет» кислород.
По-прежнему открытым остается вопрос о значении световых сигналов. Ученые предполагают, что таким образом жучки могут «общаться» с соседями. Как такое возможно?
Светится обычно конец брюшка насекомого. Тельце жука в этом месте прикрыто прозрачной кутикулой и состоит из отражающих клеток. К ним подходят нервы и трахеи. Роль отражателей нередко играют клетки, заполненные кристаллами мочевой кислоты.
Исследователей вообще интересуют необычные способности, которые встречаются в природе. Только представьте: если человек раскроет тайну светимости и начнет использовать ее в своих целях, как может измениться наша жизнь! Как минимум, значительно сократятся расходы на электроэнергию. Эффективность светимости светляков поистине удивительна: почти 98 % энергии у них превращается в световую! Для сравнения: энергосберегающая лампа, наиболее эффективная в наши дни, испускает лишь 45 % затраченной энергии.
В Американском музее естественной истории в 2012 году проходила выставка биолюминесценции. Работники выставки рассказывали о многофункциональности этой способности насекомых. Биолюминесценция служит для самых разных целей. Например, светлячки с помощью своих световых сигналов привлекают партнеров. Оказывается, светиться они могут по-разному. И для того чтобы жука, готового к продолжению рода, в ночной тьме заметила самочка, он начинает светиться. Кроме того, свет для этих жуков – своеобразный защитный механизм. Хищники побаиваются нападать на такую странную добычу, ведь они понимают, что могут столкнуться с токсичными веществами.
В лесах, покрывающих предгорья Кавказа, можно ночью насладиться удивительным зрелищем. Огромное количество летающих жуков-светляков люциола мингрелика (лат. Luciola mingrelica) создает картину удивительного, сложного рисунка-танца. И самцы, и самки светляков этого рода обладают крыльями и способностью к полету. Также их организмы «оборудованы» органами свечения. Но светятся они совершенно различно. Светляки словно пульсируют, испуская кто более, кто менее яркие световые лучи. Зрелище феноменальное!
Танец светлячков
Еще более удивительную картину можно увидеть в Малайзии. Светляки рода фриксотрикс (лат. Phrixothrix) устраиваются на деревьях и кустарниках. После чего самцы синхронно «включают» и «выключают» свои огоньки. Самки отвечают им тем же самым. В итоге зритель ощущает себя словно новогодней ночью перед гирляндами.
Вообще в тропических лесах Азии и Америки обитают самые яркие светляки. В Америке встречаются жуки-пирофоры (лат. Pyrophorus). Они могут достигать 5 см в длину. Эти жуки двухцветные: их брюшко светится оранжевым, а грудь – зеленым.