Светляки - это то, что делает летние ночи особенными. Обычно они прячутся в траве и светят оттуда мистически-зеленым светом, надеясь привлечь внимание противоположного пола. И у них это получается красиво. Вам доводилось видеть мигающие деревья, будто окутанные электрической гирляндой? Как всегда - за романтикой кроется сложная химическая реакция.

Как светляки светятся

Светлячки светятся за счет уникального органа в их теле - фотофор. Он находится в хвосте брюшка и имеет сложную структуру, представляющую собой три функциональных слоя. Для наглядности представим обыкновенный карманный фонарик: нижний слой является зеркальным и должен отражать свет, производимый в результате сложной химической реакции средним слоем. Ткани среднего слоя состоят из фотоцитов - клеток, способных преобразовывать кислород в свет. Верхний функциональный слой представлен прозрачной светопропускающей кутикулой.

Необходимый в большом количестве для создания свечения светлячка кислород вытесняется из клеточных митохондрий путем замещения его оксидом азота. У насекомых нет легких, поэтому все необходимые для существования процессы проходят в клетках, в том числе и дыхание. А нервная система регулирует режимы работы “фонарика”.

В природе предостаточно организмов, “несущих свет” - рифы, глубоководные рыбы, моллюски, медузы и т.д. И у них, и у светляков за свечение отвечает пигмент люциферин, который активируется в люциферазе с помощью молекулы аденозинтрифосфата - АТФ (универсальной единицы клеточной энергии) и, окисляясь, создает волшебное свечение. Это происходит во время отделения молекул углекислого газа, когда молекулы люциферина выходят из возбужденного состояния, высвобождая энергию света, тем самым светлячок начинает светиться в темноте.

Таинственное и холодное свечение светляков и правда ничуть не греет - ну разве что душу. В фотонах нет ни инфракрасных, ни ультрафиолетовых лучей. Но зато “на освещение” уходит около 98% затраченной энергии, в отличии от обыкновенной электрической лампы, КПД которой всего лишь 10%, и чья энергия частично расходуется на бесполезное тепло.

Почему светляки светятся

Зачем светятся светлячки, для чего это необходимо? Дело в том, что биолюминисценцию можно и нужно отнести к способу общения полов - очень романтичному и прекрасному. Самцы североамериканских и тропических видов, например, устраивают настоящий предсвадебный флэшмоб. Насекомые сидят на дереве и в сумерках мигают вразнобой. Через время они ловят единый ритм, синхронизируясь в единый осветительный прибор - и дерево кажется украшенным живой гирляндой.

Самки светлячков, кстати, не отличаются особой красотой - у них, в отличии от самцов, нет крыльев, но они тоже синхронно люминесцируют в ответ ребятам с дерева. Однако женщины коварны - в особенности самки вида Photuris, которые прикидываются другим видом - Photinus. Впоследствии обманутые самцы вида Photinus оказываются съеденными, а вот самки обретают уверенность в завтрашнем дне, т.к в организмах их жертв содержится особый фермент, отпугивающий птиц и пауков. Иногда акт каннибализма происходит и без веских причин.

Представители женского пола подают особый сигнал, свидетельствующий о том, что они готовы к оплодотворению. Так самец понимает, куда ему лететь. А вообще, чем ярче он светится, тем больше женского внимания привлекает.

Кроме того, светятся их личинки, куколки и яйца - вот этого ученые объяснить не могут. Но можно предположить, что таким образом они передают сигнал хищникам о том, что несъедобны.

В Евразии наиболее распространен вид, именуемый “Ивановым червячком”. Считается, что именно в ночь на Ивана Купала эти насекомые активизируются.

Интересным является тот факт, что из 2000 видов лишь немногие светлячки светятся, остальные преимущественно функционируют только днем.

Чему светлячки могли бы нас научить

Помимо воспитания в людях чувства прекрасного, светляки могут похвастаться эффективностью преобразования своей энергией в свет. Недавно исследователи, изучая поверхность тела светляков, отметили ее чешуйчатое строение, напоминающее черепицу крыши. При помощи нанотехнологий они попытались создать подобную структуру на поверхности светодиода. И это увеличило эффективность его работы на 55%!

Символизм светлячка

По поверьям некоторых народов, жуки-светляки - это души мертвых, которые не могут найти свой путь. Ну а как еще объяснить эту магию? В философии фэн-шуй светляк позиционируется как символ перерождения душ. Необыкновенное сияние насекомого придает ему чуть ли не священный характер.

Но наибольшим числом традиций и глубочайшим символизмом светлячков одаривают японцы. Как и подобает в теплом и влажном климате, там они светятся с гораздо большим энтузиазмом, нежели их бледные родственники из средних широт. Потому период их спаривания представляет собой грандиозное световое шоу. В Японии даже отмечается праздник Светлячка - фестиваль Хотару.

Люди использовали жуков-светляков для самых разных нужд - как украшение в волосах, как инструмент создания романтичной атмосферы, как осветительный прибор, как помощников в борьбе со злыми духами. На сегодняшний день синтетическая люцифераза, которая изначально извлекалась из живых насекомых, используется в судебной медицине, а также для контроля за качеством пищевой продукции.

Популяция светлячков резко упала, и это связано с загрязнением и разрушением территорий их обитания. Дело в том, что из этих мест они не мигрируют, а попросту исчезают.

Видео о том, почему светятся светлячки

Одним из самых удивительных природных явлений является способность животных издавать свет. Такой феномен имеет научное название биолюминесценция. Большая часть светящихся организмов встречается в мировом океане. На континенте также можно увидеть такое чудо природы – это насекомое светлячок. Этот жук не представляет особой ценности для человека, однако вызывает интерес благодаря своим уникальным способностям.

Светляки – некрупные насекомые. Длина их тела не превышает 25 мм. Окрас покровов разнообразный, но преобладают черные, серые и коричневые оттенки. Хитиновый покров не очень плотный, чаще всего мягкий. Голова у насекомого небольшая. На ней расположены крупные фасеточные глаза и короткие усики, которые бывают различных форм.

Светлякам свойствен половой диморфизм. Самцы имеют типичную структуру жуков и немного похожи внешне на тараканов. Самки же лишены крыльев и надкрыльев, поэтому более похожи на личинок насекомых. Личинка светлячка имеет темный окрас и светлые пятна на боках.

Особенности поведения

Светляки – теплолюбивые насекомые, поэтому большинство видов обитает в тропическом и субтропическом поясах. В умеренном поясе водятся 20 видов, 15 из которых встречаются на территории России. Все взрослые светляки ведут ночной наземный образ жизни. Личинки же могут жить как в водоемах, так и на суше.

Этих насекомых можно встретить на лугах, возле болот, а также в дебрях лиственных лесов. Светлячки хоть и не являются социальными насекомыми, однако часто образуют большие скопления. В дневное время жуки малоподвижны, они все время сидят на траве, дожидаясь заката. В ночное время насекомые просыпаются и начинают быстро летать.

Питание различных видов светляков сильно отличается. В зависимости от рациона насекомые разделяются на основные группы:

1. Вегетарианцы – питаются нектаром и пыльцой.
2. Хищники (в том числе и каннибалы) - поедают различных беспозвоночных.
3. Виды, в которых взрослые насекомые имеют атрофированный рот, поэтому не питаются, а расходуют накопленные в жировом теле питательные вещества.

Размножение и жизненный цикл

В начале лета у светляков начинается брачный период, после которого оплодотворенные самки откладывают яйца в грунт. Вскоре из этих яиц выходят голодные личинки. Независимо от вида, личинки всегда являются хищниками, питающимися моллюсками. После трапезы личинки обычно прячутся в раковинах своих жертв.

Развитие светляков происходит достаточно медленно – от полугода до нескольких лет. Окукливание происходит под корой деревьев или под глыбами камней. В стадии куколки насекомое пребывает 1–2,5 недели. Весной наружу выползает взрослый жук, и цикл начинается снова.

Свечение

Каждое светящееся насекомое имеет специальные органы – латерны, которые генерируют свет. В зависимости от вида количество, форма и размещение этих органов могут различаться. Латерны представляют собой совокупность нервных окончаний, трахей и фотогенных клеток. Под ними расположены клетки-отражатели, наполненные кристаллами мочевой кислоты.

Химические реакции в основе свечения

Для генерации света в фотогенных клетках должны присутствовать четыре вещества:

• люциферин;
• фермент люцифераза;
• кислород;
• АТФ как источник энергии.

Свет выделяется во время окисления кислородом вещества люциферин. Люцифераза только ускоряет этот процесс. Реакция проходит следующие стадии

1. Люциферин при взаимодействии с молекулой АТФ превращается в люцифериладенилат.
2. Люцифериладенилат взаимодействует с кислородом, превращается в оксилюциферин с выделением АМФ и света.

Летом после захода солнца можно увидеть удивительное зрелище: в ночи светятся маленькие огоньки, похожие на звезды. А это светится необычное насекомое - светлячок. Поговорим подробно об этих жуках-светлячках, которые могут сверкать и выглядеть как звезды.

Описание образа жизни жука

Светятся жучки различным светом от красного до зеленого , яркость света тоже у всех разная. Это жесткокрылый жук, которых существует множество видов. Только на территории Российской Федерации их насчитывается около двадцати. Живут жуки как в тропическом, так и субтропическом климате.

Светлячок - наземный жук, который активен в основном ночью . По крайней мере, увидя его днем, невозможно представить что этот самый обыкновенный жук может так необычно выглядеть в темное время суток. Насекомое бывает от 0,5 до 2 сантиметров в длину, у них маленькая голова и большие глаза. Тело сверху плоское. Есть крылья и 11 усов, которые расположены на лбу жука.

Особенностью насекомого является их способность к свечению. Этот эффект присущ жукам за счет строения их тела. На брюшке жука есть кристаллы мочевой кислоты, над которыми располагаются фотогенные клетки с нервами и трахеями, проводящими кислород. В результате окисления светлячок мерцает и излучает свет . Вообще, свечением светлячок обороняется от врагов, показывая им, что он не съедобен. Также свечением насекомое привлекает к себе особей противоположного пола.

Характер жука - светлячка

В наших краях чаще всего встречается Ивановый червячок. Это вид светлячка, который обитает в лесу и его можно увидеть летней теплой ночью.

Днем насекомые, как правило, прячутся в травяных зарослях. Самка имеет коричневый окрас и три полосы на брюшке. Летать они не способны и по экстерьеру напоминают личинок до 18 сантиметров в длину. Эти жуки создают потрясающее зрелище своим ночным свечение, будто звезды падают с неба.

Это ни с чем не сравнимое световое шоу завораживает. Некоторые светлячки светятся ярче других и за счет такого контраста смотреть на них еще интереснее. Они летают сквозь траву и деревья и, быстро взлетая вверх, напоминают салют.

У самцов тело представляет форму сигары, в длину оно около 1,5 сантиметров. У них огромная голова и глаза. В отличие от своих подруг, они прекрасные летуны.

Известны факты применения светлячков в быту человека. Древние летописи гласят о том, что переселенцы, перебравшиеся в Бразилию, использовали светлячков как освещение в своих домах. Индейцы на охоте фиксировали жуков к своим ногам и они освещали таким образом дорогу, а также отпугивали змей.Эта особенность жучков вполне сравнима с лампой дневного света, но в отличие от лампы, светлячок при свечении не нагревается.

Питание светлячка

Обитают жучки в траве или листве, ночью они охотятся и добывают себе еду.

Основу рациона составляют такие мелкие насекомые, как:

• муравьи,
• пауки,
• личинки.
• Также жук ест растения, которые гниют.

Интересным фактом является то, что взрослые светлячки не едят , а существуют только для создания потомства. После откладывания яиц они просто погибают. В брачный период светлячков бывают случаи поедания себе подобных. Самка съедает самца сразу после спаривания. Самки светлячка Фотурис заманивает к себе самца как будто для спаривания, и как только он приближается, она тут же съедает его. Этому есть даже научное название - агрессивная мимикрия.

Для человека светлячок является полезным насекомым , которое поедает вредителей в садах и огородах. Поэтому увидев этого красивого жука в своем саду, садовод обычно очень радуется.

Самые интересные виды светлячков обитают в Японии, они населяют рисовые поля и едят вредителей, тем самым приносят фермерам неоценимую пользу и помогают сохранить урожай.

Размножение, потомство и продолжительность жизни жука светлячка

Как было сказано ранее, своим светом светлячки привлекают к себе половинок противоположного пола и спариваются с ними. Когда у самца жука наступает брачный период, он выходит искать себе пару и именно в это время она замечает своего избранника по оттенку света. Чем свет ярче, тем самец популярнее и на него обращает внимание наибольшее внимание самок.

Некоторые виды светлячков во время брачного периода устраивают самые настоящие световые представления, в которых участвуют целые группы жуков. Это смотрится красивее, чем ночные огни большого города.

Когда самка дает самцу определенный сигнал о том, что она выбрала его, он спускается к ней и они еще несколько минут общаются, светясь огоньками, после чего происходит непосредственно сам процесс оплодотворения. После совокупления самка откладывает яйца, из которых вылупляются личинки жука . В основном они черные или желтые. Бывают наземные и водные личинки.

Они невероятные обжоры, личинки в огромных количествах поедают мелких беспозвоночных , а также моллюсков. Они могут светиться так же, как и взрослые жуки. Наевшись в летний период, на зиму они прячутся в деревьях и там зимуют.

Ранней весной личинки просыпаются и снова едят в огромных количествах. Это происходит около месяца или дольше, после чего наступает процесс окукливания личинки , который продолжается от 7 до 18 дней.

В результате появляется взрослый жук, который будет так же как и остальные светится в темную летнюю ночь своим завораживающим огоньком. Живут взрослые особи недолго, около трех - четырех месяцев.

Стоит только теплой летней ночью оказаться на природе — и, вполне возможно, вам удастся увидеть потрясающее по своей красоте зрелище — десятки маленьких фонариков,...

Стоит только теплой летней ночью оказаться на природе — и, вполне возможно, вам удастся увидеть потрясающее по своей красоте зрелище — десятки маленьких фонариков, мерцающих в темноте. Это светлячки испускают свой необыкновенный свет. Этих удивительных существ видели многие, а вот почему же светлячки имеют склонность светиться — знает далеко не каждый. Попробуем разобраться в причинах этого уникального природного явления.

Конечно, свечение в ночном поле крошечных насекомых — сказочное зрелище, которое вдохновляет и поражает воображение . Многие считают, что этот процесс сродни настоящему чуду. На самом деле, у этого явления есть вполне логичное научное объяснение. Все дело в особом строении тела светлячка. Дело в том, что у этого маленького жука на брюшке расположены специальные клетки — фотоциты. Именно они и приводят к эффекту свечения. В каждом фотоците присутствуют два химических соединения — люцифераза и люциферин. Соединяясь в теле светлячка, эти вещества образуют определенную химическую реакцию, которая происходит с выделением света.

Под слоем фотоцитов, который находится на поверхности тела, есть слой и других клеток, наполненных веществом белого цвета. Это вещество выступает в качестве отражателя света. Благодаря его наличию, свечение насекомых приобретает характерный беловатый оттенок.

Зачем светлячкам светиться?

Если причины сияния светлячков ученые установили достаточно давно, то вопрос о том, для чего же насекомым нужно такое уникальное свойство, достаточно долго оставался открытым. Сегодня большинство исследователей полагают, что таким необычным образом жуки привлекают к себе особей противоположного пола . Причем, разные виды светлячков испускают разный по своей частоте свет. Это необходимо для того, чтобы каждый самец, привлекая самку, обращал внимание только на представительниц своего вида. Всего в мире известно около двух тысяч видов, и каждый из них испускает свой особенный свет. Конечно, для человеческого глаза эта разница может быть неразличима, но вот для маленьких светящихся жуков она имеет огромное значение.

Немногие знают, что свет, испускаемый этими уникальными насекомыми, не теплый, а холодный. В отличие, например, от солнечного света, это сияние совсем не греет. Вы можете в этом убедиться, если вам посчастливиться поймать хотя бы одного светлячка. Посадите его в банку и понаблюдайте за жуком. Даже если вы посадите туда целую сотню насекомых, банка ничуть не согреется. А все потому, что светлячки не способны испускать теплый свет. Именно про такие явления говорят: светит, но не греет.

Кто ещё в природе светится?

К слову сказать, не только светлячки обладают таким необычным природным даром . Известны и другие виды животных, склонных к выделению световой энергии. К ним относятся, например, некоторые виды медуз.

Однако именно светлячки получили такую широкую славу благодаря своей способности светиться в темноте. Интересно, что некоторые виды светлячков могут светиться не только поодиночке, но и огромными скоплениями. Чаще всего такие явления наблюдаются в жарких странах, расположенных в южных широтах. Увидеть такую красоту — настоящее везение. В такие минуты кажется, что все вокруг усыпано сиянием переливающихся огней, которые то угасают, то зажигаются вновь. В некоторых странах скопления светлячков светятся так часто и так масштабно, что этих насекомых даже используют в качестве бесплатного освещения в темное время суток.

Неудивительно, что многие современные ученые заинтересованы феноменальными свойствами светлячков. У многих исследователей возникает вопрос: можно ли каким-то образом применять энергию этих насекомых? Вероятно, в ближайшие годы ученые найдут ответ на этот интересный вопрос. А пока нам остается лишь наслаждаться красотой этих удивительных животных и их сказочным сиянием.

Почему некоторые светлячки светятся синхронно?

В июне начинается брачный период светляков. Ночью можно наблюдать сотни мигающих огоньков в траве и листве деревьев. Почему же светятся светлячки?

Причины биолюминисценции

Свечение возникает при окислении определенных веществ, находящихся в организме насекомых. Происходит это следующим образом:

• светлячок вдыхает;
• воздух проходит через множество трахей к фотогенным клеткам;
• молекулы кислорода соединяются с кальцием и аденозинтрифосфатом.

Органы свечения насекомого (лантерны) находятся на конце брюха. Они обычно покрыты прозрачной надкожицей. Лантерны состоят из крупных фотогенных клеток, оплетенных нитями трахей и нервов. Свечение было бы невозможным без отражателей света. Они представляют собой клетки с кристаллами мочевой кислоты.

Иногда способность светиться в темноте проявляется не только у взрослых особей жуков, но и у их яиц и личинок. Это объясняется обилием фермента люциферазы.

Насекомое излучает холодный свет. Он находится в видимой зелено-желтой части спектра в диапазоне волн длиной 500-600 нм. КПД обычной лампы накаливания составляет от 5 до 10%, тогда как этот жук переводит в световое излучение до 98% потраченной энергии. Некоторые виды светляков могут регулировать интенсивность свечения и частоту мигания.

Биолюминисценция является средством общения самцов с самками. Мигая, светящееся насекомое сообщает о своем месте расположения. Частота мерцания жуков различается, поэтому самки легко могут узнать своего партнера. Во время брачного периода самцы некоторых тропических и североамериканских видов вспыхивают и затухают синхронно, на что стаи самок отвечают аналогичным светопредставлением.

Почему жуки мигают одновременно?

Науке известны около 2 тыс. видов светляков, однако насекомые, развившие в процессе эволюции способность координировать вспышки, обитают лишь в нескольких местах планеты, а именно:

• в Национальном парке Грейт-Смоки-Маунтинс в США;
• в Малайзии;
• в Таиланде;
• на Филиппинах.

Ученые из университета Коннектикута провели несколько экспериментов с насекомыми вида Photinus carolinus, чтобы выяснить, почему светлячки светятся синхронно. Обычно серия вспышек чередуется с довольно длинной паузой, после чего последовательность повторяется. Во время перерыва самка подает ответный сигнал. Стоит отметить, что подобной синхронизацией обладает только 1% из всего множества видов светляков.

В эксперименте энтомологов были задействованы самки Photinus carolinus. Самцов заменили светодиодными лампами, которые воспроизводили привычный для этого вида светляков ритм.

Во время первого эксперимента все диоды мигали с одинаковой частотой, при втором синхронность была несущественно нарушена, при следующем вспышки появлялись и затухали вразнобой. В результате ученые обнаружили, что в двух первых ситуациях самки отвечали на сигналы в 80% случаев. Во время третьего эксперимента реакция последовала лишь в 10%.

Исследователи также выяснили, что окруженная светящимися самцами самка не может опознать своего партнера, тогда как при общении с особью противоположного пола один на один это не представляет для нее труда. Согласованный ритм вспышек снижает шум и помогает насекомым найти друг друга.

Светлячки могут то появляться, то исчезать на определенной территории.

Ареал их обитания – прерия, степь и пампа.

Различные разновидности светлячков встречаются в Северной и Южной Америке, Европе (Великобритания), России, Азии (Китай, Малайзия и Индия), Новой Зеландии, Австралии.

Светлячки охотятся на улиток небольшого размера и слизней, и их следует искать в таких местах, эта добыча. Наблюдать насекомых легче с мая по июль, когда они . Заметны светлячки в вечернее время суток, в течение приблизительно двух часов после наступления темноты. Светлячков гораздо реже можно встретить в лесу, чем на открытых землях, покрытых травой, или возле изгородей. Тем не менее, насекомые не водятся возле земель, удобряемых под сельское хозяйство.

Колония светлячков в Малайзии

Большая колония светлячков водится рядом с Кампунг Куатан, небольшим поселением рядом с Куала Селангор в Малайзии, на побережье Малаккского пролива. Эти светлячки относятся к семейству Lampyridae. Колония насекомых вызвала интерес энтомологов еще в 70-е годы 20-го века.

Природный парк, ныне открытый в этом месте для широкой публики, представляет собой сочетание тропического и болотного лесов. Светлячки обитают только в мангровых лесах этого заповедника площадью 296 гектар. В течение дня они уходят в травы, растущие рядом с мангровыми деревьями. С наступлением ночи они перемещаются на мангры, стоящие по берегам реки. На деревьях они питаются соком их листьев. Самки и самцы насекомого светятся в темноте зеленоватым мерцающим светом, привлекая друг друга для спаривания.

На каждом дереве может обитать отдельный подвид светлячков, и это заметно по их мерцанию, которое отличается от свечения светлячков другого подвида частотой мерцания.

Начиная с 2000 года, количество светлячков в заповеднике значительно сократилось. Местные жители считают, что тому – строительство дамбы в верховьях реки.

Светлячки Великобритании

На Британских островах водятся светлячки семейства Lampyris noctiluca. Хотя считается, что представители этого семейства предпочитают известняковые почвы, их наблюдали в самых разных частях Великобритании.

Светлячков находят в садах, на живых изгородях, на железнодорожных насыпях. Чаще всего их можно встретить на заброшенных железных дорогах. Насекомых также наблюдают на отвесных скалах, в лесистых местностях, на пустошах, в лощинах Шотландии и Уэльса.

Светлячки встречаются также на острове Джерси, находящемся под защитой Соединенного королевства.

В целом, светлячки гораздо больше распространены в южной части Британских островов.