Физика - Каплун С. В. - Страница 52

Отметим две особенности свечения моря. Во-первых, оно возникает не «само по себе», а в ответ на воздействия возбуждающего характера. Возбуждающими факторами могут быть всевозможные волнения морской поверхности, прибой, прохождение судна и особенно землетрясение и образование волн цунами. Даже за обычной лодкой может возникать светящийся след, при этом с весел падают «огненные» капли, от их ударов по воде расходятся светящиеся круги.

Во-вторых, свечение моря характеризуется исключительной изменчивостью. Оно может вспыхнуть ярко в одном месте, внезапно исчезнуть в другом; интенсивность его может быстро изменяться во времени.

Море светится, как правило, зеленоватым и голубым светом. Реже наблюдается желто-зеленое и желтое свечения. Очень редко можно видеть свечение других цветов – фиолетового, оранжевого, красного.

Свечение моря – это всегда свечение живых организмов. Очень распространенные в прошлом представления о том, что свечение моря вызывают растворенные в морской воде соли или окисляющийся фосфор оказались неверными. Есть все основания называть свет, рождающийся в море, «живым светом».

Сегодня известно более 800 видов светящихся морских организмов – от светящихся бактерий и одноклеточных жгутиконосцев до светящихся рачков и рыб. Среди «сухопутных» организмов светятся только некоторые виды насекомых (жуки из семейства светляков, личинки отдельных видов комаров), а также некоторые виды грибов. Именно грибы вызывают хорошо известное свечение трухлявого дерева в лесу.

Светящиеся бактерии разделяют на две группы. К первой относятся бактерии, которые могут свободно жить в морской воде. В одном литре морской воды содержится в среднем 103—104 таких бактерий. Они часто поселяются на мертвой рыбе, в результате чего рыба загнивает, начинает светиться.

Вторую группу светящихся бактерий составляют бактерии, являющиеся сожителями рыб и головоногих моллюсков. Светящиеся органы некоторых рыб представляют собой специальные культиваторы для таких светящихся бактерий. Кровеносная система рыбы обеспечивает бактерии питательными веществами, доставляет им кислород, выводит продукты обмена. Когда кровеносные сосуды рыбы сжимаются, прилив крови уменьшается, а вместе с тем уменьшается и доступ кислорода к бактериям, вследствие чего свечение бактерий ослабевает или даже прекращается.

Расширение сосудов вызывает, наоборот, вспышку свечения.

Ночной призрак морского дна – способный светиться червь-трубкожил

Было бы, однако, неправильно думать, что свечение любых организмов связано со свечением бактерий, живущих в них. Многие организмы излучают свет сами, они имеют для этого специальные органы (фотофоры), нередко весьма сложные.

В прибрежных зонах морей распространены светящиеся одноклеточные жгутиконосцы – так называемые ночесветки. Отдыхающие на берегу Черного моря могут любоваться создаваемым ночесветками свечением воды, искрящимся у берега. Сама ночесветка красного цвета, ее свечение имеет голубоватый цвет. Большие ночесветки могут быть диаметром 1–2 мм; их хорошо видно невооруженным глазом. Внешне они напоминают мелкозернистую красную икру.

И. А. Гончаров в романе «Фрегат «Паллада» так описывает встречу со скоплениями ночесветок у берегов Японии: «Множество красной икры, будто толченый кирпич, пятнами покрывает в разных местах море. Икра эта сияет по ночам нестерпимым фосфорическим блеском. Вчера свет был так силен, что из-под судна как будто вырывалось пламя; даже на парусах отражалось зарево; за кормой стелется широкая огненная улица…»

Светятся также многие виды медуз. Среди них часто встречается в морях и океанах оранжевая медуза – пелагия. Ее купол имеет диаметр до 25 см, а длина щупалец достигает двух метров. Когда медузу раздражают, на поверхности ее купола и щупалец возникают светящиеся зеленые полосы.

Довольно эффектен и светящийся рачок эуфаузида. Он достигает в длину 3–5 см и дает очень сильный свет. Распределенные по телу рачка светящиеся органы имеют сложное строение. Они могут поворачиваться, способны изменять интенсивность излучения.

Очень интересен светящийся мелководный кальмар ватасения, живущий в Японском море. Он тоже имеет многочисленные светящиеся органы (фотофоры). Особенно ярко светятся фотофоры на концах щупалец.

Свечение рыб бывает трех видов: внеклеточное (раздраженная рыба выбрасывает облако светящейся слизи), внутриклеточное (создаваемое специальными светящимися органами, содержащими излучающие клетки), бактериальное (создаваемое светящимися бактериями, живущими в определенных местах на теле рыбы).

Кальмар

Фотофоры рыб с внутриклеточным свечением разнообразны, часто имеют сложное строение. У них есть отражатели, линзы, диафрагмы, светофильтры. Фотофоры могут покрывать рядами тело рыбы снаружи, как, например, у некоторых видов акул, но могут находиться и внутри тела рыбы, как, например, у рыбы рабдамии. У этой рыбы скрытые внутри тела светящиеся органы представляют собой специальные наросты кишечника. Излучение, исходящее от светящихся органов рабдамии, выходит наружу через две полупрозрачные линзы с брюшной стороны тела рыбы.

Глубоководная креветка защищается от рыбы световой завесой

Интересно, что свечение организмов возникает лишь при наличии определенного внешнего раздражителя и является своеобразной реакцией на него. Характер раздражения может быть различным. Высокоорганизованные организмы можно раздражать светом, они отвечают световым откликом на световые сигналы организмов того же вида.

Также раздражители могут быть химическими, механическими, тепловыми, электрическими. Например, ночесветки и мелкие рачки отзываются световыми импульсами на любое механическое раздражение – малейшее волнение водной массы, ее незначительные перемещения и т. п. Существуют организмы, которые не реагируют ни на механические, ни на электрические раздражители, но загораются при добавлении к морской воде пресной воды.

Даже у самых простых светящихся организмов (бактерий, жгутиконосцев) свечение является довольно сложным процессом – оно связано с выработкой специального фермента – люциферазы. Еще более сложным является этот процесс у высокоорганизованных существ – рачков, моллюсков, рыб и т. п.; они имеют специальные светящиеся органы. Все это указывает на то, что способность излучать свет имеет для них жизненно важное значение.

Дело в том, что в темноте моря свечение организмов позволяет им ориентироваться, охотиться, узнавать друг друга. Световые сигналы могут служить для отпугивания или обмана хищников. Например, рачок, вспыхнув, быстро отскакивает в другую сторону, а хищник бросается на вспышку и… не попадает в цель!

Таким образом, свечение живых организмов является, прежде всего, сигнализацией. Однако значительное большинство живых организмов, вызывающих свечение моря, составляют одноклеточные организмы. Но объяснить свечение одноклеточных организмов так же, как и для высокоразвитых организмов, не удается, потому что они не имеют пола, среди них нет хищников и жертв. Сегодня вопрос о биологическом смысле свечения моря все еще остается до конца не решенным.

Для того чтобы разгадать эту загадку природы, нужно провести серьезные исследования по изучению поведения светящихся обитателей морских глубин.