Каждый, кто хоть раз видел светлячков вживую, наверняка удивлялся их фантастической способности излучать из своих тел яркий свет. Словно крошечные светодиоды, они мельтешат во тьме, собираясь в стаи и образуя иногда целые гирлянды из живых фонариков. Но как реализован встроенный механизм подсветки и для чего им в принципе нужен свет в собственном теле?
Биолюминесценция — это способность живых организмов светиться, которая достигается благодаря определенным химическим процессам. Наиболее ярким ее примером являются жуки-светлячки. Они словно маленькие лампочки летают в темноте и освещают себе путь. Но зачем природа наделила их такой особенностью?
Но больше интересно не то, почему светлячки светятся, а какие процессы позволяют им загораться.
Светлячки — это семейство жуков, которые отличаются от остальных насекомых наличием специальных органов свечения, получивших название лантерны.
Свечение образуется в результате взаимодействия двух компонентов: люциферазы и люциферина. Первое — это фермент, который катализирует реакцию, а второе — это молекула, которая при окислении в присутствии магния и аденозинтрифосфата (АТФ) (еще одной молекулы, обеспечивающей клетки энергией) образует свет. Все эти реакции происходят в тех самых лантернах, расположенных в области брюшка. Они содержат слой кристаллизованной мочевой кислоты, которая помогает отражать и усиливать свет.
Светлячки «включают» свой свет за счет притока кислорода к молекулам аденозинтрифосфата. Нет кислорода — нет и света.
При этом цвет излучаемого света у разных видов светлячков может отличаться: одни «горят» зеленым светом, другие — красным, третьи — желтым или оранжевым. Такие различия могут зависеть от условий окружающей среды и питания светлячков.
Кстати, КПД свечения, вырабатываемого светлячками, — одно из самых эффективных по своей природе. Практически вся энергия, участвующая в реакции, преобразуется в видимый свет. Для сравнения, у обычной лампы накаливания на этот показатель приходится лишь 5%, и 95% уходит на нагрев.
Легких у светлячка конечно же нет, поэтому этот процесс регулируется с помощью сложной системы воздухоносных сужающихся трубочек, называемых трахеолами. Идущий по ним кислород сначала накапливается в специальных клетках — митохондриях, а оттуда по мере необходимости направляется к органу свечения. А управляет всем этим процессом нервная система насекомого.
Когда жуку необходимо быстро зажечь свой фонарь, его мозг подает сигнал на выработку окиси азота, который молниеносно заполняет собой клетки, вытесняя из них кислород. Высвобождаясь, кислород направляется к органу свечения, где связыватся с люциферином. В итоге запускается реакция окисления, что и заставляет брюшко светлячка светиться.
Биолюминесцентные органы у светлячков развиваются рано. Куколки — и даже яйца — уже способны излучать свет. По предположениям ученых, это может служить сигналом хищникам о том, что они не станут хорошей пищей, поскольку некоторые виды светлячков ядовиты из-за химических веществ люцибуфагинов. Их жуки синтезируют из своего рациона.
По достижении зрелости у светлячков образуются новые органы свечения, но сама система остается та же: свет исходит изнутри специальных клеток, расположенных в световых органах на нижней стороне некоторых видов светлячков.
Для чего светлячки светятся
Одна из основных функций свечения — привлечение самок для размножения. Самцы излучают регулярные вспышки света, которые самки могут видеть на большом расстоянии, благодаря чему они могут найти друг друга в кромешной темноте.
Вторая и немаловажная функция — отпугивание хищников. Хотя скорее она касается только нескольких видов светлячков, излучающих яркий зеленый и красный свет — они могут быть неприятными для глаз хищников.
В конце концов, свет может использоваться светлячками для внутренней коммуникации. Если долго понаблюдать за жучками, можно заметить, что их световые сигналы немного отличаются: самцы одних видов могут испускать призывные и поисковые сигналы, а самкам присущи только призывные. Составленные насекомыми схемы сигналов могут передавать информацию о статусе, возрасте или даже их настроении.
Однако у исследователей все равно есть несколько вопросов относительно того, что лежит в основе биолюминесценции светлячков. Они все еще пытаются понять, как у насекомых впервые развилась их способность светиться в темноте 130-140 миллионов лет назад.
На данный момент науке известны чуть более двух тысяч видов светлячков. Однако, согласно недавнему исследованию, многие из этих видов находятся под угрозой исчезновения. Причиной этому выступает человеческий фактор. Так, светляки вида Pteroptyx tener проводят свою личиночную стадию в мангровых зарослях. Которые год за годом вырубаются, лишая жуков их пристанища. Самки светляков Lampyris noctiluca не умеют летать. Если на пути их миграции строится трасса или иное препятствие, путь разрывается, а вид медленно исчезает. Ещё одна проблема — пестициды, с помощью которых фермеры выводят вредителей. Органофосфаты и неоникотиноиды наносят удар и по целым популяциям полезных насекомых.
Но самая большая угроза для светлячков — загрязнение среды искусственным освещением. Биолюминесценция и мерцание этих жуков служит для общения и брачных игр. Обилие искусственного света дезориентирует светляков, и многие из них попросту не находят себе партнёра для спаривания.
Понравилась статья? Поделитесь с друзьями!
Без активной гиперссылки на материал Sauap.org копирование запрещено!
Ссылки: https://www.techinsider.ru/science/1645089-jivye-lampochki-pochemu-svetlyachki-svetyatsya/, https://www.gismeteo.ru/news/animals/kak-svetlyachki-svetyatsya-i-pochemu-nahodyatsya-pod-ugrozoj-ischeznoveniya/, https://hi-tech.mail.ru/news/112143-xbox-game-pass-podorozhaet/?from=swap&swap=2
