Возможно, вы видели блеск светлячков в летнюю ночь. Светлячки производят свет через химическую реакцию в их светящихся брюшках, процесс, известный как биолюминесценция. Но знаете ли вы, что морские пейзажи также могут светиться и блестеть благодаря светопроизводящим способностям многих морских организмов ? Некоторые рыбы размахивают зажженной приманкой перед своими ртами, чтобы привлечь добычу, в то время как некоторые кальмары стреляют биолюминесцентной жидкостью, а не чернилами, чтобы запутать своих хищников. Черви и крошечные ракообразные также используют биолюминесценцию для привлечения партнеров.
Люди в основном видят биолюминесценцию, вызванную физическим возмущением, таким как волны или движущийся корпус лодки, который заставляет животное показывать свой свет, но часто животные загораются в ответ на нападение или для привлечения партнера.
Биолюминесцентные организмы обитают по всей водной толще, от поверхности до морского дна, от Ближнего побережья до открытого океана. В глубоком море биолюминесценция чрезвычайно распространена, и поскольку глубокое море настолько обширно, биолюминесценция может быть самой распространенной формой коммуникации на планете!
Подводный Свет
Как Это Делается?
Это lanternfish (Diaphus sp.), найденный в Красном море, имеет светообразующие фотофоры вдоль своей брюшной поверхности (живот) и носовой световой орган, который действует как фара.
Биолюминесценция происходит через химическую реакцию, которая производит световую энергию в теле организма. Для того чтобы реакция происходила, вид должен содержать люциферин, молекулу, которая, когда она вступает в реакцию с кислородом, производит свет. Существуют различные типы люциферина, которые различаются в зависимости от животного, принимающего реакцию. Многие организмы также производят катализатор люциферазы, который помогает ускорить реакцию.
Животные могут тщательно контролировать, когда они загораются, регулируя свои химические и мозговые процессы в зависимости от своих непосредственных потребностей, будь то еда или пара. Некоторые организмы даже связывают люциферин с кислородом в то, что называется “фотопротеином”—как предварительно упакованная биолюминесцентная бомба-которая готова зажечь момент, когда определенный Ион (обычно кальций)появляется. Они даже могут выбрать интенсивность и цвет огней.
А Кто Его Делает?
Закат солнца? Пора светиться! Биологические часы вызывают биолюминесценцию в динофлагеллате Pyrocystis fusiformis. В сумерках клетки производят химические вещества, ответственные за его свет.
Биолюминесценция обнаружена во многих морских организмах: бактериях, водорослях, медузах, червях, ракообразных, морских звездах, рыбах и акулах. Среди рыб известно около 1500 видов, которые светятся. В некоторых случаях животные принимают внутрь бактерии или другие биолюминесцентные существа, чтобы получить возможность загораться. Например, Гавайский бобтейл кальмар обладает особым световым органом, который колонизируется биолюминесцентными бактериями в течение нескольких часов после его рождения. Но обычно, животное само содержит химические вещества, необходимые для реакции, которая производит биолюминесценцию. Количество видов биолюминесценции и вариации в химических реакциях, которые производят свет, свидетельствуют о том, что биолюминесценция эволюционировала во много раз—по крайней мере, в отдельных случаях до 40 раз! Это число продолжает расти по мере того, как исследования делают новые открытия. В 2018 году ученые обнаружили, что Лучеперые рыбы сами эволюционировали биолюминесценцию 27 отдельных раз. Это довольно большое увеличение по сравнению с несколькими разами, которые были известны раньше.
Большинство глубоководных животных производят некоторый биолюминесцентный свет, но это явление не относится к глубоководным: одно из самых распространенных наблюдений происходит на поверхности океана. Многие мелкие планктонные поверхностные обитатели-такие как одноклеточные динофлагеллаты—являются биолюминесцентными. При благоприятных условиях динофлагелляты цветут плотными слоями на поверхности воды, в результате чего океан приобретает красновато-коричневый цвет при дневном свете и искрящийся блеск, когда они движутся в волнах ночью. Когда динофлагеллаты ядовиты для других животных, эти события называются вредными цветениями водорослей (ВЦВ.) Когда их едят, токсичные динофлагеллаты накапливаются в высоких концентрациях в более крупных рыбах и фильтруют кормление моллюсков. И тогда, когда морские млекопитающие или люди едят эти организмы, это может вызвать болезнь или даже смерть.
Какой Цвет Является Биолюминесценция?
Лиловое жало-это светящаяся Медуза.
Свет распространяется волнами различной формы, известными как длины волн, которые определяют цвет света. Когда волны бьют в наши глаза, они превращаются в цвета со стороны мозга в зависимости от их длины волны. Длины волн, которые могут видеть наши глаза, известны как" видимый световой спектр", и мы можем видеть все цвета в этом спектре, когда они путешествуют по воздуху над землей.
Но под водой свет распространяется иначе, потому что более длинные длины волн не могут пройти так далеко. Большая часть биолюминесценции, производимой в океане, имеет форму сине-зеленого света. Это происходит потому, что эти цвета являются более короткими длинами волн света, которые могут проходить (и, таким образом, быть замечены) как в мелкой, так и в глубокой воде. Свет, идущий от солнца с более длинными длинами волн—например, красный свет—не достигает глубокого моря. Вот почему многие глубоководные животные красные: это фактически то же самое, что быть невидимым. Более того, из-за его отсутствия многие глубоководные животные вообще потеряли способность видеть его. Однако некоторые животные эволюционировали, чтобы испускать и видеть красный свет, в том числе рыба-дракон (Malacosteus). Создавая свой собственный красный свет в глубоком море, они могут видеть красную добычу, а также общаться и даже показывать добычу другим рыбам-драконам, в то время как другие ничего не подозревающие животные не могут видеть свои красные огни в качестве предупреждения о бегстве.
ПИТАНИЕ!
Желтое биолюминесцентное кольцо на этой самке осьминога может привлечь партнеров.
Животные могут использовать свой свет, чтобы заманить добычу в рот или даже осветить область поблизости, чтобы они могли немного лучше видеть свою следующую еду. Иногда заманиваемая добыча может быть небольшим планктоном, как те, которые привлекаются к биолюминесценции вокруг клюва Stauroteuthis octopus . Но свет может обмануть и более крупных животных. Киты и кальмары притягиваются к светящейся нижней стороне печенья-резак акулы, которая сразу хватает животных, как только они окажутся рядом. Глубоководная рыба-удильщик приманивает добычу прямо к своему рту свисающим биолюминесцентным усом, освещенным светящимися бактериями.