Лесные и морские фонари

Согласно народному поверью, в ночь на 24 июня, накануне Ивана Купалы, распускается цветок папоротника, яркий, как пламя. В эту таинственную ночь устраивались на Руси гулянья с песнями и хороводами. Прыгали через костер, гадали на венках, шли в лес искать огненный цветок, который, как утверждали, открывает человеку клады.

Этот цветок повстречал ге’рой рассказа Н. В. Гоголя «Вечер накануне Ивана Купалы». Вот как описана эта встреча.
«Поусомнился Петр и в раздумье стал перед ним, и опершись обеими руками в боки... Глядь — краснеет маленькая цветочная почка и, как живая, движется. В самом деле чудно! Движется и становится все больше, больше и краснеет, как горячий уголь. Вспыхнула звездочка, что-то тихо затрещало, и цветок развернулся перед его очами, словно пламя».
Хорошо известно, что папоротник размножается спорами. Поэтому увидеть удивительный огненный цветок этого растения нельзя. Между тем свечение живых организмов — довольно широко распространенное в природе явление. Светятся некоторые растения (грибы, водоросли), микроорганизмы (бактерии) и животные (светляки, ракообразные, многощетинковые морские черви, пластинчатожаберные моллюски и даже рыбы).
Светящиеся бактерии легко обнаружить на гниющей рыбе и мясе. Иногда испорченные пищевые продукты светятся в камере холодильника зеленовато-голубым светом. Перенеся эти бактерии на питательную среду в чашки Петри, можно получить их чистые культуры. То, что причиной свечения являются бактерии, было установлено в 1853 году. При этом использованная посуда также будет испускать свечение. Светящиеся микроорганизмы в колбах могут использоваться в качестве светильников. Этими «лампами» одно время освещался большой зал Океанографического института в Париже.
Обнаружены сотни видов бактерий, в клетках которых происходят химические реакции, сопровождающиеся световым излучением. Обычно цвет этого излучения голубо- вато-зеленый. Однако недавно сотрудники Скриппсовского океанографического института в Калйфорнии обнаружили бактерию, которая излучала желтый свет. Любопытно, что такое свечение наблюдается только в природной среде; в лабораторных условиях те же бактерии светятся обычным голубовато-зелеиоватым сиянием. Ученые предполагают, что в клетках этих бактерий имеется особое вещество неизвестной пока природы, которое поглощает первичное сине-зеленое излучение и преобразует его в желтое.
У мягкоголового долгохвоста малакоцефалуса, обитающего на глубине нескольких сот метров у берегов Западной Европы от Ирландии до Марокко, на брюхе под чешуей имеется мешочек с густой жидкостью, которая в темноте ярко светится. Если три капли этой жидкости растворить в ведре воды, то она в течение 24 часов будет ярко фосфоресцировать. Интенсивное свечение жидкости желез долгохвостиков обусловлено наличием в ней особых светящихся бактерий.
Рыбы аномалопс и фотобле- фарон, живущие между островами Борнео, Новая Гвинея и Тимор, светятся по ночам. У этих рыб под каждым глазом имеется бобовидный орган, выполняющий функцию фонаря. Внутри него содержатся светящиеся бактерии. Свет бактериальных «фонарей» так ярок, что даже на расстоянии двух метров от них можно разглядеть циферблат часов.
У каракатицы мешочек с бактериями погружен в углубление чернильного мешка, из которого в момент опасности она выпускает струю пигмента, делающего ее незаметной для преследователя. «Дымовая завеса» «выключает» так- .же свет «фонаря», окутывая его светонепроницаемым покрывалом.
Симбиоз животных с люми- несцирующими бактериями позволяет нм в глубинах моря находить друг друга, добывать корм, ориентироваться в пространстве.
Но обратимся к растениям. Одноклеточная водоросль го- ниаулакс полиедра обитает в южных морях. Скопление этого растения и другие организмы служат причиной ночного свечения моря. В лабораторных условиях оно усиливается, если встряхивать водоросли в пробирке или пропускать через их культуру воздух. Аналогичное явление наблюдается и в природе: волнение моря сопровождается обычно более ярким свечением. Известный советский микробиолог В. Л. Омелян- ский совершенно правильно писал: «Чем сильнее приток воздуха к культуре светящихся бактерий — тем ярче издаваемый ими свет. Оттого и море сильнее светится там, где винт корабля оставляет пенистый след на воде».
Каждый маленький люмине- сцирующий организм периодически вспыхивает. Отдельные «огоньки» сливаются и образуют сплошное светящееся пятно, занимающее часто огромную площадь.
Многие писатели создали о светящемся море немало поэтических строк. Виктор Гюго в книге «Труженики моря» писал: «Казалось, вода была охвачена пожаром.-.. Синеватые полосы на воде лежали складками савана. Широкое разлившееся бледное сияние трепетало на водной поверхности. Но то был не пожар, а его призрак... Рыбачьи сети под водой — словно огненная вязь. Половина весла из черного дерева, другая же, что под водой, — из серебра. Кайли, срываясь с весла в волну, осыпают море звездами... Опустишь руку в воду и вынимаешь ее в огненной перчатке; пламя это мертво, его не чувствуешь».
Константин Паустовский в повести «Черное море» также описал свечение морских организмов: «Море горело. Казалось, его дно состояло из хрусталя, освещенного снизу лунным огнем... Белый огонь набегал на пляж, и было видно все дно. Камни и жестянки, валявшиеся под водой, покрылись тонкой огненной росой. Сметанина зачерпнула воду в ладонь. Сквозь пальцы полились с плеском струи жидкого магического света».
Свечение воды нередко вводило мореплавателей в заблуждение. «Горящие» гребни волн иногда принимались капитанами за буруны, возникающие вблизи рифов. Предполагают, что Христофор Колумб принял свечение скоплений многощетинкового червя за световые сигналы, подаваемые с суши. Ему показалось,
будто на невидимом берегу кто-то поднимает и опускает множество свечей. Исследователи, изучавшие навигационные документы мореплавателя, установили, что в это время его флотилия находилась более чем в восьмидесяти милях от ближайшего берега. Так что открыватель Нового Света не мог видеть никаких свечей.
Интересно отметить, что . гониаулакс полиедра обладает суточным ритмом биолюминесценции. Максимум свечения приходится на полночь.
В это время она бывает в 40—60 раз ярче, чем днем. Ритмические колебания не зависят от температуры. При длительном пребывании водорослей в темноте свечение прекращается в связи с остановкой фотосинтеза и гибелью клеток.
В лесу можно наблюдать сине-зеленый свет гнилушек, возникающий в том случае, если в них поселяется гриб хлоросплениум. Другой гриб — коллибия, участвующий в разложении лесной подстилки, вызывает свечение опавших листьев дуба и клена.
Широко известный опенок поселяется на пнях, вызывая их разрушение. Чем более рыхлой становится древесина, тем больше проникает кислорода к скрытым внутри пня нитям грибницы. Это приводит к усилению свечения. Поэтому в летнюю ночь трухлявый пень озаряется зеленоватым сиянием. Наиболее интенсивное свечение наблюдается летом и осенью после дождя, который способствует росту мицелия гриба.

Ударьте по рыхлому пню ногой, и он развалится на множество светящихся кусков. При перенесении частей пня в другие условия, например в комнату, свечение довольно быстро прекращается. Этому способствует как недостаток кислорода, так и чрезмерная сухость или высокая влажность.
Если вы собрали в лесу сморчки или строчки, проверьте их: старые разложившиеся грибы в темноте излучают голубовато-красный свет и тем самым предупреждают об опасности отравления. Свечение строчков и сморчков связано с жизнедеятельностью особых микроорганизмов.
Некоторые тропические грибы светятся так ярко, что их можно использовать вместо фонарей Г риб диктиофора, растущий в труднодоступных местах Южной Америки, образует в гумусном слое тропических лесов плодовые тела яйцевидной формы, имеющие чисто белую окраску. Утром, обычно в семь часов, происходит разрыв внешней оболочки плодового тела. Из нее появляется ярко-оранжевая, точно полированная, шляпка гриба на белоснежной ножке. Ножка очень быстро растет за одну минуту она может увеличиться на пять миллиметров. Благодаря этому за час шляпка диктиофоры поднимается на 10—12 сантиметров. После этого из-под нее буквально в течение нескольких минут опускается ажурное покрывало конусообразной формы, которое часто называют «юбочкой» Развертывание покрывала происходит так быстро, что на фотографиях, сделанных в это время, оно получается нечетким. Местные жители называют уникальный гриб «дама под вуалью», «дама под покрывалом».
Процесс появления «юбочки» сопровождается распространением вокруг гриба отвратительного запаха падали, который привлекает множество мух и других насекомых. Почему это происходит? Дело в том, что возникновение ажурной «вуали» приводит к резкому увеличению поверхности ткани, издающей запах.
С наступлением сумерек становится все заметнее яркое изумрудное сияние, льющееся из-под шляпки гриба. Свечение также привлекает насекомых, которые, поедая гриб, распространяют затем его споры. На следующий день лишь небольшие комочки слизи напоминают о плодовых телах диктиофоры.
Интересно отметить, что светящиеся грибы тропических лесов используются ту-

земцами для украшения... причесок.
В окрестностях города Ога- то, расположенном на японском острове Хатидзе, растет крошечный светящийся гриб из рода мицена (Мусепа lux- coeli). В темноте его свет виден на расстоянии 50 метров.
М. В. Ломоносов когда-то писал: «Надо подумать и о безвредном свете гниющих деревьев и светящихся червей». Он имел в виду выяснение причин свечения живых организмов. Широкое их распространение в природе указывает на то, что это свойство — результат определенной химической реакции, общей для всех люминесцирующих организмов. Английский химик и физик Роберт Бойль (1627— 1691) первым начал проводить исследования по биолюминесценции в лабораторных условиях. В 1667 году он установил, что светящиеся организмы теряют это свойство в отсутствие доступа свежего воздуха, то есть в анаэробных условиях. В 1884 году французский ученый Рафаэль Дюбуа, работавший в Лионском университете, показал, что свечение живых организмов обусловливает наличие двух веществ. Однако ученый отметил, что эти вещества, взятые в отдельности, не обладают этим свойством. Оно проявляется лишь при их смешивании. Первое вещество после кипячения и добавления второго начинало светить-' ся, тогда как кипячение второго компонента приводило к необратимой потере этой способности. Опыты указывали на то, что последнее вещество имеет белковую, природу, а белки, как известно,
при кипячении свертываются, теряя активность. Первую фракцию назвали люцифери- ном, а белок, стимулирующий свечение, — люцифе- разой. Напомню, что Люцифер — имя бога, ведавшего небесными светилами. В древнегреческой мифологии Люцифер считался сыном богини Эос и титана Астрея. В средние века это одно из имен сатаны.
Таким образом, процесс свечения живых организмов связан с окислением органического вещества люциферина кислородом воздуха. При этом происходит возбуждение молекулы, которая при возвращении в исходное состояние испускает свет. Высокая эффективность процесса обусловлена участием в нем особого фермента люциферазы, который в 100 раз ускоряет реакцию.
Следует, однако, иметь в виду, что у ряда светящихся животных люциферин и лю- циферазу найти не удалось. У них другие механизмы свечения. Например, излучение света возможно при самоокислении жиров, при взаимодействии специфического белка (эквирина) с ионами кальция и т. д.
В упоминавшейся выше водоросли гониаулакс полиедра в разное время суток содержится неодинаковое количество веществ, обусловливающих свечение, — люциферина и люциферазы. Оказалось, что ночью их уровень более высокий, чем днем. Это и определяет характерный ритм свечения водоросли.
Некоторые ученые считают, что способность к люминесценции возникла у животных организмов в ходе эволюции при появлении в атмосфере кислорода. До этого на Земле существовали анаэробные организмы, для которых кислород был ядом. С появлением первичных зеленых организмов, которые в ходе фотосинтеза выделяли кислород, этот газ стал накапливаться в атмосфере Земли. Отрицательное воздействие кислорода на анаэробные организмы привело к тому, что первоначально смогли выжить те из них, которые оказались способными удалять, обезвреживать его. Один из путей детоксикации кислорода — восстановление его органическими веществами типа люциферина. При этом возникали возбужденные молекулы, испускавшие свет. Таким образом, борьба за анаэробные условия привела к созданию в ходе эволюции светящихся организмов.
Постепенно в атмосфере Земли накапливалось все больше и больше кислорода. Одновременно происходил отбор форм организмов. Преимущественное распространение получили те из них, которые в результате дыхания с по

мощью кислорода окисляли органические вещества до углекислого газа и воды. Это привело к тому, что на Земле преимущественное распространение получали аэробные организмы. Именно к таким организмам относятся человек, все животные и подавляющее большинство растений. У них большие преимущества перед анаэробными: они экономнее используют органические вещества для извлечения энергии, необходимой для протекания самых разнообразных процессов жизнедеятельности.
Способность живых организ
мов к люминесценции — рудиментарный признак, сохранившийся в ходе эволюции и связанный со способностью организмов обезвреживать кислород с помощью люциферина. Впрочем, многие стороны этого процесса до сих пор остаются загадочными.
В растительном мире имеются и другие виды свечений. Например, в некоторых пещерах светятся мхи. Но это свечение не связано с процессом дыхания, поэтому мы не останавливаемся на нем, как и на сверхслабом свечении растений.

<< | >>

Источник: Артамонов В. И.. Занимательная физиология растений. 1991

Еще по теме Лесные и морские фонари:

- Биология индивидуального развития - Для внеклассного чтения - История биологии - Книги по биологии - Научно-популярная биология - Теория эволюции - Физиология животных -

- Биология - Ветеринария - Взаимоотношения животных - Все животные - Геология - Зоопсихология - Коровы - Кошки - Лечение животных - Лошади - Насекомые - Науки о Земле - Опасные растения и животные - Растительный мир - Редкие животные - Сельское хозяйство - Собаки - Экология -