Живое сияние

«...сначала там мигали только две или три зеленые точки, плавно скользившие среди деревьев.
Но постепенно их становилось больше, и вот уже вся роща освещена фантастическим зеленым заревом.
Никогда нам не доводилось видеть такого огромного скопления светлячков.
Они носились облаком среди деревьев, ползали по траве, кустам и стволам...
Потом сверкающие потоки светлячков поплыли над заливом...»

Дж.Даррелл. «Моя семья и другие звери»

Слышал о светлячках, наверное, каждый. Многие их видели. Но что мы знаем о биологии этих удивительных насекомых?

Светлячки, или светляки, – представители отдельного семейства Lampyridae в отряде жуков. Всего их насчитывается около 2000 видов, и распространены они практически по всему свету. Размеры разных видов светлячков составляют от 4 до 20 мм. У самцов этих жуков сигарообразное тело и довольно крупная голова с большими полусферическими глазами и короткими антеннами, а также весьма надежные и крепкие крылья. А вот самки светлячков обычно бескрылы, мягкотелы и своим внешним видом напоминают личинок. Правда, в Австралии есть виды, у которых крылья развиты как у самцов, так и у самок.

Все виды светляков обладают удивительной способностью испускать в темноте мягкий фосфоресцирующий свет. Их орган свечения – фотофор – чаще всего располагается на конце брюшка и состоит из трех слоев. Нижний слой выполняет роль рефлектора – цитоплазма его клеток заполнена микроскопическими кристалликами мочевой кислоты, отражающими свет. Верхний слой представлен прозрачной, пропускающей свет кутикулой – словом все, как в обычном фонаре. Собственно фотогенные, вырабатывающие свет клетки, расположены в среднем слое фотофора. Они густо оплетены трахеями, по которым поступает воздух с необходимым для реакции кислородом, и содержат огромное количество митохондрий. Митохондрии вырабатывают энергию, необходимую для окисления особого вещества люциферина при участии соответствующего фермента – люциферазы. Зримым результатом этой реакции и является биолюминесценция – свечение.

Коэффициент полезного действия фонариков светлячков необыкновенно высок. Если в обычной электрической лампочке в видимый свет превращается лишь 5% энергии (а остальная рассеивается в виде тепла), то у светлячков в световые лучи переходит от 87 до 98% энергии!

Свет, испускаемый этими насекомыми, относится к довольно узкой желто-зеленой зоне спектра и имеет длину волны 500–650 нм. Ультрафиолетовых и инфракрасных лучей в биолюминесцентном свете светлячков нет.

Процесс свечения находится под нервным контролем. Многие виды способны по своему желанию уменьшать и увеличивать силу света, а также испускать прерывистый свет.

Обладают светящимся органом как самцы, так и самки светлячков. Более того, светятся, хотя и гораздо слабее, личинки, куколки, и даже отложенные этими жуками яички.

Свет, испускаемый многими тропическими видами светлячков, очень яркий. Первые европейцы, поселившиеся в Бразилии, при отсутствии свечей освещали свои дома светлячками. Ими же наполняли лампады перед иконами. Индейцы, путешествуя ночью через джунгли, до сих пор привязывают к большим пальцам на ногах крупных светлячков. Их свет не только помогает видеть дорогу, но и, возможно, отпугивает змей.

Энтомолог Эвелин Чисман в 1932 г. писала, что некоторые эксцентричные дамы Южной Америки и Вест-Индии, где водятся особенно крупные светлячки, перед вечерними праздниками украшали этими насекомыми свои прическу и платье, и живые украшения на них сверкали подобно бриллиантам.

Мы с вами не можем полюбоваться свечением ярких тропических видов, но и у нас в стране живут светлячки.

Наш наиболее обычный большой светляк (Lampyris noctiluca ) известен еще под названием «иванов червячок ». Такое название получила самка этого вида, имеющая удлиненное бескрылое тело. Именно ее довольно яркий фонарик мы обычно замечаем по вечерам. Самцы иванова червячка – маленькие (около 1 см) бурые жучки с хорошо развитыми крыльями. У них тоже есть органы свечения, но заметить их обычно можно, только взяв насекомое в руки.

В книге Джеральда Даррелла, строки из которой взяты в качестве эпиграфа к нашей статье, упоминается, скорее всего, летающий светлячок - жук люциола мингрелика Luciola mingrelica , встречающийся не только в Греции, но и на побережье Черного моря (в том числе в районе Новороссийска), и часто устраивающий там похожие фантастические представления.

Photinus pyralis в полёте

А в Приморье можно встретить редкого и малоизученного светлячка пироцелию (Pyrocaelia rufa ). И самцы и самки этого вида активно светятся в темные августовские ночи.

В Японии обитают Luciola parva и Luciola vitticollis .

Считается, что биолюминесценция светлячков – средство межполового общения: световыми сигналами партнеры дают знать друг другу о своем местонахождении. И если наши светлячки светятся постоянным светом, то многие тропические и североамериканские формы мигают своими фонариками, причем в определенном ритме. Некоторые виды исполняют для своих партнеров настоящие серенады, причем хоровые, вспыхивая и затухая в унисон всей стаей, собравшейся на одном дереве.

А жуки, расположившиеся на соседнем дереве, тоже вспыхивают согласованно, но не в такт с светлячками, сидящими на первом дереве. Также, в своем собственном ритме, светятся жучки и на других деревьях. Очевидцы говорят, что это зрелище настолько яркое и красивое, что затмевает иллюминацию крупных городов.

Час за часом, неделями и даже месяцами, жучки мигают на своих деревьях все в том же ритме. Ни ветер, ни сильный дождь не могут изменить интенсивности и частоты вспышек. Только яркий свет луны способен на некоторое время притушить эти уникальные природные фонарики.

Можно нарушить синхронность вспышек, если осветить дерево яркой лампой. Но, когда внешний свет погаснет, светлячки опять, словно по команде, начинают мигать. Сначала те, что в центре дерева, приспосабливаются к одному ритму, потом соседние жуки подключаются к ним и постепенно волны вспыхивающих в унисон огоньков распространяются по всем ветвям дерева.

Самцы разных видов светлячков летают в поисках вспышек определенной интенсивности и частоты – сигналов, испускаемых самкой своего вида. Как только огромные глаза улавливают нужный световой пароль, самец опускаются рядом, и жуки, посияв друг для друга огнями, совершают таинство бракосочетания. Впрочем, эта идиллическая картина может иногда нарушаться самым кошмарным образом по вине самок некоторых видов, принадлежащих к роду Photuris . Эти самки испускают сигналы, привлекающие самцов других видов. А потом попросту закусывают ими. Подобное явление носит название агрессивной мимикрии .

Прекрасные и загадочные светлячки способны не только услаждать наш взор. Этим созданиям по силам и более серьёзные дела.

В летние сумерки на опушке леса, у просёлочной дороги или на лугу можно увидеть, если повезёт, в высокой влажной траве «живую звёздочку». Подойдя поближе, чтобы хорошенько рассмотреть таинственную «лампочку», вы скорее всего будете разочарованы, обнаружив на стебельке мягкое червеобразное тельце со светящимся концом членистого брюшка.

М-да... Зрелище совсем не романтичное. Светлячком, пожалуй, лучше любоваться издали. Но что это за существо, неудержимо манящее нас своим прохладным зеленоватым сиянием?

ОГНЕННЫЕ СТРАСТИ

Светляк обыкновенный - а именно он обращает на себя наше внимание на большей части территории Европейской России - это жук из семейства лампирид. К сожалению, его название сегодня явно устарело - в дачных местностях вблизи больших городов «живой фонарик» давно стал редкостью.

В старину на Руси это насекомое знали как Иванова (или ивановского) червячка. Жук, похожий на червяка? Может ли быть такое? Может. Ведь наш герой - создание в каком-то смысле недоразвитое. Зеленоватая «лампочка» - это бескрылая личинкоподобная самка. На конце её незащищённого брюшка есть специальный светящийся орган, с помощью которого жучиха призывает самца.

«Я здесь, и я ещё ни с кем не спарилась», - вот что означает её световой сигнал. Тот, к кому обращен этот «знак любви», по виду - обычный жук. С головой, крыльями, ногами. Иллюминацию не устраивает - она ему ни к чему. Его задача - обнаружить свободную самку и спариться с ней для продолжения рода.

Возможно, наши далёкие предки интуитивно чувствовали, что в таинственном свете насекомых содержится любовный призыв. Не зря же они связали название жука с Иваном Купалой - древним языческим праздником летнего солнцестояния.

Его отмечают 24 июня по старому стилю (7 июля - по новому). Именно в этот период года проще всего найти светлячка. Ну а если он будет сидеть на листе папоротника, то издалека может сойти за тот самый чудесный цветок, который распускается в сказочную купальскую ночь.

Как уже говорилось, иванов червячок - представитель семейства светящихся жуков-лампирид, насчитывающего около двух тысяч видов. Правда, большинство насекомых, излучающих сияние, предпочитают тропики и субтропики. Полюбоваться этими экзотическими созданиями, не покидая пределов России, можно в Приморье на Черноморском побережье Кавказа.

Если вам доводилось прогуливаться тёплым вечером по сочинским или адлерским набережным и аллеям, вы не могли не заметить маленькие желтоватые трассирующие огоньки, наполняющие летние сумерки «русской Ривьеры». «Дизайнер» этой впечатляющей иллюминации - жук люциола мингрелика (Luciola mingrelica), причём свой вклад в световое оформление курорта вносят и самки, и самцы.

В отличие от немигающего сияния нашей северной светлячихи, половая сигнальная система южан сродни световой морзянке. Кавалеры летают невысоко над землёй и непрерывно с одинаковыми интервалами испускают поисковые сигналы - вспышки света. Если жених окажется поблизости от сидящей на листьях куста суженой, она отвечает ему своей характерной вспышкой. Заметив этот «знак любви», самец резко меняет курс полёта, приближается к самке и начинает посылать сигналы ухаживания - более короткие и частые вспышки.

В странах Юго-Восточной Азии живут светлячки, способные координировать подачу своих «любовных призывов» с сигналами находящихся поблизости сотоварищей. В результате возникает поразительная картина: в воздухе и в кронах деревьев начинают синхронно вспыхивать и гаснуть тысячи крошечных живых лампочек. Кажется, что невидимый дирижёр управляет этой волшебной светомузыкой.

Такое феерическое зрелище издавна собирает в Японии множество восторженных поклонников. Ежегодно в июне-июле в разных городах Страны восходящего солнца проходит Хотару Мацури - Праздник светлячков.

Обычно в тёплую погоду перед началом массового лёта светящихся жуков люди собираются в сумерках в саду возле какого-нибудь буддийского или синтоистского храма. Как правило, «жучиный фестиваль» приурочивают к новолунию - чтобы «посторонний» свет не отвлекал зрителей от сказочного представления живых огоньков. Многие японцы считают крылатые фонарики душами своих умерших предков.

Кадр из аниме "Могила светлячков"

ПОВЕРИВ АЛГЕБРОЙ ГАРМОНИЮ...

Слов нет, звёздочки, светящиеся под ногами, в кронах деревьев или барражирующие почти над самой головой в тёплом ночном воздухе. - зрелище поистине волшебное. Но это далёкое от науки определение не может удовлетворить учёного, который стремится познать физическую природу всякого явления окружающего мира.

Раскрыть тайну «его сиятельства» жука-лампирида - такую цель поставил перед собой французский физиолог XIX века Рафаэль Дюбуа. Для решения этой задачи он отделял органы свечения от брюшка насекомых и растирал их в ступке, превращая в светящуюся гомогенную кашицу, затем подливал немного холодной воды. «Фонарик» светил в ступке ещё несколько минут, после чего гас.

Когда учёный добавлял в кашицу, приготовленную тем же способом, кипяток, огонёк потухал мгновенно. Однажды исследователь на пробу соединил содержимое «холодной» и «горячей» ступок. К его изумлению, свечение возобновилось! Дюбуа оставалось только объяснить с точки зрения химии такой неожиданный эффект.

Крепко поломав голову, физиолог пришёл к выводу: «живую лампочку» «включают» два разных химических вещества. Учёный назвал их люциферин и люцифераза. При этом второе вещество каким-то образом активизирует первое, заставляя его светиться.

В «холодной» ступке свечение прекратилось, поскольку кончился люциферин, а в «горячей» - потому что под действием высокой температуры разрушилась люцифераза. Когда содержимое обеих ступок соединили, люциферин и люцифераза снова встретились и «засияли».

Дальнейшие исследования подтвердили правоту французского физиолога. Более того, как выяснилось, химические вещества типа люциферина и люциферазы присутствуют в светящихся органах всех известных видов жуков-лампиридов, живущих в разных странах и даже на разных континентах.

Разгадав феномен свечения насекомых, учёные со временем проникли и в другой секрет «сиятельных особ». Как рождается синхронная светомузыка, о которой мы рассказали выше? Изучая световые органы «огненных» букашек, исследователи установили, что нервные волокна связывают их с глазами светлячков.

Работа «живой лампочки» напрямую зависит от сигналов, которые получает и обрабатывает зрительный анализатор насекомого; последний, в свою очередь, подаёт команды на световой орган. Конечно, один жук не может охватить взглядом крону большого дерева или пространство поляны. Он видит вспышки сородичей, находящихся с ним рядом, и действует с ними в унисон.

Те ориентируются на своих соседей и так далее. Возникает своеобразная «агентурная сеть», в которой каждый маленький сигнальщик находится на своём месте и передаёт световую информацию по цепочке, не зная, сколько всего особей задействовано в системе.

С «ЕГО СИЯТЕЛЬСТВОМ» ПО ДЖУНГЛЯМ

Конечно, люди ценят светлячков прежде всего за красоту, загадочность и романтичность. Но в той же Японии, например, в старину этих насекомых собирали в специальные плетёные сосуды. Знать и богатые гейши использовали их в качестве изящных ночников, а бедным студентам «живые фонарики» помогали зубрить по ночам. Кстати 38 жуков дают столько света, сколько средняя по размерам восковая свеча.

«Звёздочками на ножках» как осветительными приборами с давних пор пользовались коренные жители Центральной и Южной Америки для ритуального украшения жилищ и самих себя в дни праздников. Первые европейские переселенцы в Бразилии наполняли жуками вместо масла лампады возле католических икон. Особо ценную услугу «живые фонарики» оказывали тем, кто путешествовал по джунглям Амазонии.

Чтобы обезопасить ночное передвижение по кишащему змеями и прочими ядовитыми тварями тропическому лесу, индейцы привязывали светлячков к ногам. Благодаря такой «иллюминации» риск случайно наступить на опасного обитателя джунглей значительно уменьшался.

Современному любителю экстрима даже амазонская чаща может показаться исхоженным местом. Сегодня единственная область, где туризм делает только первые шаги, - это космос. Но, оказывается, и в его освоение светлячки способны внести свой достойный вклад.

ЕСТЬ ЛИ ЖИЗНЬ НА МАРСЕ -РАССКАЖЕТ СВЕТЛЯК

Вспомним ещё раз Рафаэля Дюбуа, стараниями которого мир в XIX веке узнал о люциферине и люциферазе - двух химических веществах, обусловливающих «живое» сияние. В первой половине минувшего столетия его открытие было существенно дополнено.

Выяснилось, что для правильной работы «жучиной лампочки» необходима третья составляющая, а именно - аденозинтрифосфорная кислота, или сокращённо - АТФ. Эту важнейшую биологическую молекулу обнаружили в 1929 году, так что французский физиолог даже не подозревал о её участии в его экспериментах.

В фильме "Аватар" в темноте светятся не только насекомые и животные, но и растения

АТФ представляет собой своеобразный «портативный аккумулятор» в живой клетке, задача которого - обеспечение энергией всех реакций биохимического синтеза. В том числе и взаимодействия между люциферином и люциферазой - ведь для светоиспускания тоже нужна энергия. Сначала благодаря аденозинтрифосфорной кислоте люциферин переходит в особую «энергетическую» форму, а затем люцифераза включает реакцию, в результате которой его «лишняя» энергия преобразуется в квант света.

Ещё в реакциях свечения жуков-лампиридов участвуют кислород, перекись водорода, оксид азота и кальций. Вот как всё непросто в «живых лампочках»! Зато у них поразительно высокий КПД. В результате превращения химической энергии АТФ в свет теряется в виде тепла только два процента, в то время как у электрической лампочки бесполезно расходуется 96 процентов энергии.

Всё это хорошо, скажете вы, но при чём здесь космос? А вот при чём. Упомянутую кислоту «умеют делать» только живые организмы, но зато абсолютно все - от вирусов и бактерий до человека. Люциферин и люцифераза способны светиться в присутствии АТФ, которую синтезировал любой живой организм, не обязательно светлячок.

В то же время эти два вещества, открытые Дюбуа, искусственно лишённые своего неизменного спутника, не дадут «огонька». Зато если все три участника реакции вновь соберутся вместе, свечение может возобновиться.

Вот на этой идее и был основан проект, который разрабатывали в Американском аэрокосмическом агентстве (NASA) в 60-е годы прошлого века. Предполагалось снабжать автоматические космические лаборатории, предназначенные для изучения поверхности планет Солнечной системы, специальными контейнерами, содержащими люциферин и люциферазу. При этом они должны были быть полностью очищены от АТФ.

Взяв пробу грунта на другой планете, следовало, не теряя времени, соединить небольшое количество «космической» почвы с земными субстратами свечения. Если на поверхности небесного тела обитают хотя бы микроорганизмы, то их АТФ вступит в контакт с люциферином, «зарядит» его, а затем люцифераза «включит» реакцию свечения.

Полученный световой сигнал передаётся на Землю, и там люди сразу поймут - жизнь есть! Ну а отсутствие свечения, увы, будет означать, что этот островок во Вселенной скорее всего безжизнен. Пока, судя по всему, ещё ни с одной планеты Солнечной системы нам не мигнул зеленоватый «живой огонёк». Но - исследования продолжаются!

Биолюминесценция - одно из самых красивых природных явлений. Обычно животные, способные излучать свет, встречаются в морских глубинах, а среди обитателей суши такими способностями могут похвастаться лишь светляки, или, как их в народе ласково называют, светлячки. Насекомые эти относятся к отряду Жесткокрылых, то есть являются жуками. Своеобразие их настолько велико, что светляков выделяют в особое семейство, в котором насчитывается 2000 видов.

Лес в Японии, населенный тысячами светляков.

Внешне все они выглядят скромно: из-за узкого вытянутого тела с округлой головой и короткими усиками многие светляки напоминают маленьких тараканов. В длину эти насекомые не превышают 1-2,5 см. У тех видов, у которых разница между полами невелика, так выглядят и самцы, и самки. А вот у тех видов, у которых половой диморфизм сильно выражен, такой облик имеют лишь представители мужского пола. Зато самки этих светляков невероятно схожи с собственными личинками. Анатомические особенности предопределяют способность к полету: обладают ею только «тараканоподобные» крылатые светляки, а червеобразные самки ведут малоподвижный сидячий образ жизни. Окрашены эти насекомые в коричневые, серые, черные тона, но конечно же, не это запоминается во внешности светлячков.

Огненный фотинус, или обыкновенный восточный светляк (Photinus pyralis).

Главными во всех смыслах слова у них являются светящиеся органы. У большинства светляков они располагаются в задней части брюшка, напоминая большой фонарик. У некоторых видов светящиеся органы попарно размещаются на каждом сегменте тела, образуя по бокам цепочки. Органы эти устроены по принципу маяка. В них есть своего рода «лампа» - группа клеток-фотоцитов, оплетенная трахеями и нервами. Каждая такая клетка наполнена «топливом», в роли которого выступает вещество люциферин. Когда светлячок дышит, воздух по трахеям поступает в светящийся орган, где под воздействием кислорода люциферин окисляется. В процессе химической реакции высвобождается энергия в виде света. Настоящий маяк всегда излучает свет в нужном направлении - в сторону моря. Светляки в этом плане тоже не отстают. Фотоциты у них окружены клетками, наполненными кристаллами мочевой кислоты. Они выполняют функцию рефлектора (зеркала-отражателя) и позволяют не расходовать ценную энергию напрасно. Впрочем, об экономии эти насекомые могли бы и не заботиться, ведь производительности их светящихся органов может позавидовать любой техник. Коэффициент полезного действия у светляков достигает фантастических 98%! Это значит, что только 2% энергии расходуется напрасно, а в творениях рук человеческих (автомобилях, электроприборах) впустую тратится от 60 до 96% энергии.

У каждого вида свет имеет свой оттенок: ярко-зеленый, желтый, реже голубоватый или красноватый.

Победа над тьмой - не единственное достоинство светлячков. Эти насекомые еще и мастерски управляют своими светящимися органами. Лишь некоторые виды могут давать равномерный немеркнущий свет, в большинстве своем светляки способны произвольно менять интенсивность свечения, то разжигая, то гася свои «фонарики», -недаром их светящиеся органы оплетены нервами. Частота мигания позволяет светлячкам безошибочно отличать представителей своего вида от чужаков. Совершенства в этом умении достигли светляки, обитающие в Малайзии. Эти насекомые научились зажигать и гасить свои «фонарики» синхронно. Когда в темноте джунглей дружно вспыхивают и гаснут сотни огоньков, кажется будто работает праздничная гирлянда. У местных жителей это явление получило название «келип-келип».

Следует отметить, что способность к свечению наблюдается не у всех светляков. Она в обязательном порядке присуща ночным видам, но в мире есть и дневные светляки. Как правило, они не светятся вовсе, а если и светятся то только те виды, которые обитают под густым пологом леса или в пещерах.

Светляки особенно широко распространены в северном полушарии. Здесь их можно встретить на просторах Северной Америки и Евразии - от Западной Европы до Японии. Населяют они лиственные леса, луга и болота. Хотя их нельзя назвать коллективными насекомыми, светляки часто образуют большие скопления. Днем эти жуки пассивно сидят на травинках, а с приходом сумерек начинают активно летать. Полет у них умеренно быстрый, плавный.

Фото с длительной выдержкой, сделанное в лесах Северной Каролины (США), показывает траекторию полета светлячков.

По характеру питания светляков можно разделить на три группы: 1) растительноядные виды, поедающие пыльцу и нектар; 2) хищники, питающиеся беспозвоночными; 3) виды, которые на стадии имаго (взрослая особь) не питаются вовсе и даже не имеют рта. Хищные виды способны убить такую крупную добычу как улитка или многоножка.

Червеобразная самка светляка фенгодеса (Phengodes sp.) напала на североамериканскую многоножку (Narceus americanus), во много раз превосходящую ее размером.

Но наиболее сложный способ охоты избрали светляки фотурисы, которые питаются исключительно своими собратьями - нехищными светляками фотинусами. Жертв они приманивают в совершенстве подражая их призывным световым сигналам.

Самка фотуриса поедает светляка.

Вообще, функция привлечения особей противоположного пола для светящихся органов является главной. У обыкновенных светляков брачный лет наблюдается в начале лета, недаром их в старину называли «ивановыми червяками», подразумевая, что появляются они в день Ивана Купала. После спаривания самка откладывает в почву яйца, из которых выходят прожорливые червеобразные личинки. В отличие от взрослых особей личинки у всех видов светляков способны светиться и все без исключения являются хищниками. Прячутся они под камнями, в щелях коры и почвы. Развиваются медленно: у видов средней полосы личинки зимуют, а у некоторых субтропических видов растут на протяжении нескольких лет. Стадия куколки длится от 1 до 2,5 недель.

Личинка светлячка.

Казалось бы, свечение должно сильно демаскировать этих насекомых, выдавая в темноте их местоположение, но на самом деле врагов у них немного. Объясняется это просто: светляки выделяют неприятные на вкус или ядовитые вещества из группы люцибуфагинов. Эти соединения по своим свойствам близки к токсинам ядовитых жаб, из-за чего птицы и насекомоядные звери избегают ловить этих жуков.

Хотя светлячки не имеют практического значения, люди всегда относились к ним положительно. Вероятно, именно их свечение послужило прообразом для сказок о волшебных феях, летающих ночью с огоньками.

Сказочная иллюминация обыкновенных светляков (Lampyris noctiluca).

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.

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