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:
- Вегетарианцы – питаются нектаром и пыльцой.
- Хищники (в том числе и каннибалы) - поедают различных беспозвоночных.
- 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
- Люциферин при взаимодействии с молекулой АТФ превращается в люцифериладенилат.
- Люцифериладенилат взаимодействует с кислородом, превращается в оксилюциферин с выделением АМФ и света.
Погожим летним вечером, когда на землю только начинают спускаться первые сумерки, среди высоких травинок можно с легкостью рассмотреть загадочное свечение. Подойдя немного поближе и хорошенько присмотревшись, вы с улыбкой обнаружите, что это ваши давние знакомые – светлячки.
Эти жучки, известные каждому еще с детства, все так же интригуют и манят. Однако вопрос, почему они испускают свет, остается открытым.
Светлячки представляют собой семейство наземных ночных жуков, которые обладают способностью вырабатывать в темноте холодный желтовато-зеленый свет. Они имеют темно-коричневый окрас и в длину достигают полутора сантиметров. В мире в целом насчитывается около 2000 их разновидностей и практически все жучки, как и их личинки, являются хищниками. Они питаются такими беспозвоночными, как слизняки и улитки.
Наиболее распространены данные насекомые в условиях тропического и субтропического климата, в меньшей степени встречаются в умеренном географическом поясе. Светятся они в основном из соображений коммуникации, и выделяют половые, поисковые, защитные и территориальные сигналы.
Далеко не все разновидности светлячков обладают полным спектром вышеперечисленных сигналов. В основном они ограничиваются лишь призывными. Почему же происходит феномен свечения и как устроены «фонарики» светлячков?
Научное объяснение желто-зеленых маячков
Способность к биолюминесценции, к выработке света, у данных насекомых обусловлена в первую очередь наличием специальных органов свечения, фотоцитов.
На кончике брюшка под прозрачной частью панциря у светляков находится несколько сегментов, в которых под воздействием люциферазы происходит смешение люциферина и кислорода. Процесс окисления или расщепления люциферина и становится главной причиной, почему жуки выделяют свет.
Большинство представителей семейства способны регулировать яркость накаливания или производить краткосрочные, прерывистые вспышки. А некоторые светляки светятся синхронно. Ответом на вопрос, почему жучки не светятся все время, станет достаточно распространенное в научном мире мнение: светлячки могут контролировать доступ кислорода к органу свечения.
Толика романтики или пора на свидание
Изучая светлячков, энтомологи пришли к выводу, что основной причиной, почему жучки мерцают в темноте, является их желание привлечь потенциального партнера. Каждый вид имеет свои собственные отличительные сигналы, демонстрирует различные световые узоры. Так, светлячки самки, сидя на листике, посылают определенные сигналы светлячкам самцам, которые парят в воздухе и ищут свою «спутницу».
Увидев знакомый свет, они направляются прямиком к нему. Оказавшись рядом, светлячки спариваются, а самка немедленно откладывает в землю оплодотворенные яйца, из которых в дальнейшем вылупятся личинки, плоские по форме и коричневые по цвету. Некоторые личинки светятся до самого момента превращения в жуков.
Небольшие хитрости женской половины
Привлечение потенциального партнера – далеко не единственная причина, почему светляки используют свой дар к биолюминесценции. Некоторые виды мерцающих жуков могут вырабатывать свет для кардинально противоположных целей.
Например, светлячки, относящиеся к виду Photuris способны в точности копировать сигналы светляков другого вида. Таким образом, самки обманывают доверчивых чужаков-самцов.
Когда те подлетают в надежде спариться, самки Photuris пожирают их и получают достаточное количество питательных веществ для себя и готовых вылупиться из земли личинок своего вида.
Нестандартное использование природных фонариков
Глядя на яркое мерцание светлячков, еще с давних времен люди задумывались, почему бы не использовать их в полезных целях. Индейцы крепили их к мокасинам для подсвечивания троп и отпугивания змей. Первые переселенцы в Южную Америку применяли этих жучков в качестве освещения для своих хижин. В некоторых поселениях эта традиция сохранилась и до сегодняшнего дня.
В современном мире вопрос, почему и каким образом светлячки обрели способность к биолюминесценции, как можно использовать их дар в научных целях, будоражит ум не одного энтомолога. Ученым в ходе длительных проб и ошибок даже удалось найти ген, который заставляет клетки этих насекомых производить люциферазу.
Когда этот ген был выделен, его пересадили в табачный лист и засеяли семенами целую плантацию. Взошедший урожай светился при наступлении темноты. Эксперименты со светлячками еще не окончены: впереди нас ждет масса новых и интересных открытий.
Биолюминесценция – одно из красивейших явлений природы! Представляем подборку существ, способных светиться в темноте.
1. Планктон
Захватывающее дух природное явление, происходящее во многих точках земного шара, наибольшего туристического внимания удостаивается на Мальдивах. Биолюминесцентный фитопланктон, подхваченный набегающими волнами, подсвечивает воды океана ярко-голубым сиянием. Прилив регулярно приносит к берегу россыпи огней, превращая его в пейзаж из волшебной сказки.
2. Диплоподы (подвид многоножек)
Восемь из двадцати тысяч разновидностей многоножек обладает способностью к свечению в ночное время. Зеленовато-синее сияние исходит даже от самых заурядных коричневых особей. Такая особенность в данном случае не имеет функции привлечения добычи, ведь многоножки – травоядные. Свечение служит отпугивающим хищников сигналом о ядовитости, ведь поры этих животных могут выделять цианид.
3. Пещерные светлячки
Личинки некоторых видов комаров и мошек имеют свойство светиться, за что они и были отнесены к группе светлячков. Особенно занимательны так называемые пещерные светлячки, обитающие в Новой Зеландии, в волшебном месте под названием Вайтомо. Эти насекомые используют сияние своих тел в двух целях: для хищников оно – сигнал о ядовитости, а для потенциальных жертв – отличная приманка: привлеченная светом добыча попадает в плен шелковистых нитей, висящих в сводах пещеры.
4. Улитки
Когда улитка вида Clusterwink чувствует, что ее окружает опасность, она втягивает свое тело в раковину и та начинает светиться изнутри ярко-зеленым светом, создавая иллюзию увеличения в размере. Как правило, пораженный подобной метаморфозой противник отступает.
5. Гребневики
Эти желеобразные существа получили свое название из-за восьми гребневидных пластин на своем теле, помогающих им передвигаться в воде. Некоторые виды гребневиков светятся в темноте ярко-зеленым или синим, тогда как другие просто рассеивают свет во время движения гребней, создавая ими блестящий радужный (однако не биолюминесцентный по своей природе) эффект.
6. Светлячки
Специальный орган, расположенный внизу брюшка светлячка, светясь, сигнализирует о том, что насекомое ищет себе пару. Однако помимо этого сияние намекает потенциальным хищникам о небезобидной натуре этих очаровательных жучков, делающей их непригодными в пищу. Даже личинки светлячков обладают способностью к узнаваемому желтому свечению.
7. Клемы или венерки
Этот вид морских моллюсков, средний размер которых достигает 18 см, поражает наблюдателей своим синим сиянием, однако оно возникает лишь при наличии определенных обстоятельств. Первые свидетельства о необычной особенности клемов оставил еще римский государственный деятель Плиний. Он отметил изменение цвета воздуха от своего дыхания после принятия сырого моллюска в пищу. Недавние исследования показали, что клемов заставляет светиться наличие свободных радикалов. Такое открытие может предоставить науке новые пути диагностики рака на ранних стадиях.
8. Рыбы-удильщики
Спинной плавник самки удильщика располагается непосредственно над пастью. Этот орган имеет форму удочки со светящимся концом, привлекающим добычу. Когда заинтересованная светом жертва подплывает достаточно близко, хищник резко хватает ее и разрывает на куски своими мощными челюстями.
9. Тараканы
Две светящиеся точки на спинке одного из видов таракана выполняют функцию маскировки под внешность ядовитого жука-щелкуна. Это единственный известный науке организм, использующий биолюминесценцию в целях защитной мимикрии. К сожалению, не исключено, что это не так давно обнаруженное существо уже успело полностью исчезнуть с земного шара в результате извержения вулкана в Эквадоре в 2010 году.
10. Грибы
Во всем мире существует около 70 видов светящихся грибов, распространенных во множестве различных мест. Многим видам способность к свечению помогает размножаться: привлеченные сиянием жуки, садящиеся на поверхность гриба, становятся переносчиками его спор.
11. Кальмары
Многие кальмары используют так называемую контриллюминацию. Это означает, что они начинают светиться в соответствии с интенсивностью освещения, исходящего сверху. Такое поведение обеспечивает им защищенность от нападений хищников, которым становится трудно различить жертву, «потерявшую» свою тень.
12. Кораллы
На самом деле большинство кораллов относятся не к биолюминесцентам, а к биофлуоресцентам. Первое понятие выражает способность организма продуцировать свой собственный свет, тогда как второе представляет собой накопление света из внешних источников и отражение его с измененным оттенком. Например, некоторые кораллы, поглощая синие и фиолетовые лучи, начинают светиться ярко-красным, оранжевым или зеленым.
13. Осьминоги
Своим свечением крошечные глубоководные осьминоги обязаны расположенным на их теле специальным органам-фотофорам – видоизмененным присоскам. Благодаря им щупальца покрываются мерцающими либо непрерывно сияющими огоньками.
14. Морские звезды
По правде говоря, существо под названием Ophiochiton ternispinus к морским звездам не относится, и тем не менее этот вид весьма близок к ним. Также, как их «звездные» родственники, они имеют пять конечностей, отличающихся особой тонкостью и высокой гибкостью. Эти животные испускают ярко-синий цвет, помогающий им охотиться в своей темной среде обитания.
15. Актинии
Актинии наравне со своими сородичами, не склонными к биолюминесценции, большую часть своей жизни проводят в свободном плавании, пока не найдут оптимальное место для окончательного закрепления. Их светящиеся щупальца жалят хищников и добычу острыми «гарпунами».
16. Светящиеся анчоусы
Еще один глубоководный обладатель органов-фотофоров – светящийся анчоус. Яркие точки расположены у этой рыбы преимущественно на брюхе, однако наиболее эффектные огни она носит на лбу, что создает впечатление передней фары на голове.
17. Бактерии
Насекомые часто становятся добычей одной из разновидностей бактерий, излучающей яркий свет. Особи этого вида выпускают токсины, которые разрушают тело жертвы изнутри.
18. Криль
Арктические воды густо населены мелкими рачками, называемыми криль. Яркое сияние своих крошечных тел эти существа используют в качестве маячков для особей своего вида. Плывя на свет друг к другу и сбиваясь в стаи, они лучше переносят тяжелые условия и нападения хищников.
19. Большероты
Глубоководная рыба-большерот, также называемая «угорь-пеликан», обитает на морском дне, где охотится на добычу, иногда превышающую ее собственный размер. Массивный рот этого жителя глубин позволяет проглотить сколь угодно большие объемы пищи. Световой орган, расположенный на длинном хвосте, привлекает своим мерцанием плутающую во тьме жертву.
20. Морские черви
Редкое существо под названием Swima bombaviridis располагает не менее уникальным методом самообороны. На его теле расположены восемь мешков со специальной жидкостью. В момент опасности они опустошаются и излившаяся жидкость освещает пространство вокруг ярким синим или зеленым сиянием, отвлекая хищника и позволяя морскому червю скрыться.
Далеко не все люди видели этих удивительных насекомых – светлячков, потому что они обитают только в некоторых регионах средней полосы России. А например, в Японии ловля светлячков в июле считается одной из традиционных королевских забав, пришедших из далекого средневековья. Из-за их необычных свойств со светлячками связано много легенд и верований. Увидев впервые серебристо-белые огоньки в бархатной темноте летней ночи, действительно поверишь в магическую принадлежность этих маленьких существ.
Внешний вид. Образ жизни
В отличие от других насекомых светлячки особо активны ночью и вечером в теплое время. Всего существует более 2000 видов светлячков в настоящее время. По размерам эти существа небольшие от 4 мм до 2 см в длину, и в дневное время вы бы не поверили, что эти невзрачные насекомые столь удивительны ночью. У светлячка голова небольшая, глазки крупные. Днем эти уникальные насекомые находятся в состоянии покоя, прячась в траве и во мху. В ночное же время они выходят на охоту. Питаются светлячки личинками других насекомых, маленькими паучками, медлительными улитками, муравьями.
Причины свечения светлячков
Вопрос о том, почему светлячки светятся, до сих пор еще не полностью изучен. Существует не одна точка зрения на этот счет. Светятся не все светлячки, у некоторых видов светятся только их самки. Зато самка в отличие от самца не умеет летать.
Многие ученые считают, что «холодный свет» светлячков имеет в своей основе биохимический процесс биолюминесценции.
В теле насекомого протекает два химических процесса, в результате которых вырабатывается два вещества – люцеферин и люциферейз. Люцеферин, соединяясь с кислородом, дает этот холодноватый серебристый свет, а второе служит катализатором данной реакции. Свет этот такой силы, что при нем можно читать. В некоторых манускриптах упоминается, что собрав светлячков в сосуды, освещали жилые залы.
Вы помните русскую пословицу: светит, да не греет. Она как нельзя лучше подходит для данной ситуации. Если бы было по-другому, то светлячок, попросту бы, погиб. У этих удивительных насекомых есть специальный орган, управляющий возможностью свечения.
Как и у всех у светлячков нет органов дыхания, а только целая сложная система трубочек - трахеол, по которым и подается кислород. Вот эта система и играет свою огромную роль в умении светить при необходимости.
Вопрос на то, с какой целью самка светлячка излучает этот загадочный чарующий свет, так же остается открытым.
Некоторые считают, что при помощи света светлячок защищается от хищников и ночных птиц, которые могут на них охотиться. Одни насекомые имеют челюсти или резкий запах, светлячки же защищаются при помощи света. Другие считают, что этот свет служит опознавательным знаком самочки, готовой к оплодотворению.
Есть точка зрения, что светятся и самки и самцы светлячков, и выбор партнеров для оплодотворения как раз и происходит по интенсивности мерцания самца. Дело в том, что именно самочка светлячка служит инициатором для спаривания, и вот как раз особенность мерцания и сила светового потока позволяет самцу обворожить партнершу. А пока этот вопрос полностью не изучен, мы можем попросту любоваться мерцанием маленьких огоньков в тишине июльской ночи.
Размножение
Самка откладывает на листья или на землю яйца. Вскоре из них появляются личинки черного цвета с желтыми крапинами. Они много едят и быстро растут и, кстати, тоже светятся. В начале осени, пока еще тепло, забираются под кору деревьев, где проводят всю зиму. Весной выбираются из укрытия, несколько дней откармливаются, а затем окукливаются. Через две недели появляются молодые светлячки.
Из яиц, которые отложила самка после оплодотворения, появляются крупные прожорливые личинки черного цвета с желтыми пятнами. Кстати, они тоже светятся, как и взрослые особи. К осени они прячутся в коре деревьев, где и остаются на всю зиму. А на следующую весну, проснувшись, несколько недель кормятся, затем окукливаются и через 1- 2,5 недели из них развиваются новые взрослые светлячки, способные удивлять нас своим таинственным ночным сиянием.- Читайте подробнее на FB.ru.
Светлячки — светящееся чудо природы
Летающие, мерцающие огни светлячков — настоящий мистический аттракцион в летнюю пору. Но много ли мы знаем о том, что собой представляют светлячки. Вот несколько фактов о них.
1. Что собой представляют жуки-светлячки
Светлячки являются ночными насекомыми — ведут активный образ жизни ночью. Это члены семейства крылатых жуков Lampyridae (что в переводе с греческого означает «светить») . Название «светлячок» немного вводит в заблуждение, потому что из более чем 2000 видов светлячков, только некоторые из этих видов обладают способностью загораться светом.
2. Кроме светлячков есть другие типы светящихся видов
Светлячки, вероятно, являются одним из наиболее популярных видов, из-за своей способности светиться. Большинство биолюминесцентных существ живут в океане — люди мало имеют контактов с ними. Их свет создаётся с помощью химической реакции, в ходе которой кислород соединяется с кальцием, аденозинтрифосфатом (АТФ) и люциферином с помощью фермента люциферазы. Светлячки используют свою биолюминесценцию, вероятно, чтобы отпугивать хищников.
3. Не все светлячки имеют «огонь»
Светлячки, большая часть их видов, просто не горят. Небиолюминесцентные светлячки, которые не производят свет, как правило, не являются ночными жуками — они наиболее активны в течение дня.
4. Учёные обнаружили люциферазы благодаря светлячкам
Единственный способ получить химическое вещество люциферазу — извлечь его из светлячка. В конце концов, учёные выяснили, как создавать синтетические люциферазы. Но некоторые люди до сих пор собирают фермент от «летающих фонариков». Люциферазы используется в научных исследованиях для тестирования безопасности пищевых продуктов и некоторых процедур судебно-медицинской экспертизы.
5. Светлячки являются энергоэффективными
Огни светлячков самые эффективные источники энергии в мире. Сто процентов создаваемой ими энергии излучается через свет. Для сравнения, лампа накаливания излучает лишь 10 процентов своей энергии в виде света, а люминесцентные лампы испускают в виде света 90 процентов своей энергии.
6. Их световое шоу — это акты спаривания
Большинство летающих самцов светлячков ищут партнёра. Каждый вид имеет специфическую картину света, которую они используют для связи друг с другом. После того, как самка видит самца и отвечает на его любовь, она реагирует на него таким же световым узором. Обычно самки сидят на растениях, ожидая самца.
7. Некоторые виды имеют способность к синхронизации своего мигания
Учёные не уверены, почему светлячки делают это, но некоторые теории предполагают, что светлячки это делают для того, чтобы стать более заметными. Если группа жучков-светлячков мигают единым шаблоном, то скорее всего, они это делают, чтобы привлечь внимание самок. Единственный вид светлячков в Америке, которые мигают синхронно — Фотин carolinus. Они живут в Национальном парке США «Грейт — Смоки» , где служба парка организует для посетителей часы на вечернее световое шоу.
8. Не все светлячка светят одинаково
Каждый вид имеет свой собственный специфический цвет света. Некоторые производят свечение синего или зелёного цвета, а другие светятся оранжевым или желтым цветом.
9. На вкус они отвратительны
В отличие от цикады, светлячки не могут быть приготовлены в запеченных на гриле жуков. Если вы попробуйте съесть светлячка, у него будет горький вкус. Жуки могут оказаться даже токсичными. Когда светлячки подвергаются нападению, они проливают капли крови. Кровь содержит химические вещества, которые создают горький вкус и яд. Большинство животных знают это и избегают жевать светлячков.
10. Светлячки иногда практикуют каннибализм
Когда светлячки всё ещё находятся в стадии личинки, они готовы полакомиться улитками. Обычно, когда они созревают, становятся вегитарианцами — отходят от мяса. Учёные полагают, что взрослые светлячки живут за счёт нектара и пыльцы, или не едят вообще. Но вот другие, светлячки, например Photuris — могут наслаждаться поеданием их собственного вида. Photuris самки часто едят самцов других родов. Они привлекают ничего не подозревающих жуков, имитируя их световой рисунок.
11. Их число сокращается
Есть несколько причин, почему население светлячков сокращается, в том числе изменения климата и разрушение среды обитания. Когда из-за строительства дорог или иного строительства, нарушается среда обитания светлячка, они не мигрируют на новое место, а просто исчезают.
12. Наслаждайтесь световым шоу светлячков, пока есть такая возможность
Исследователи мало знают о светлячках и не дают однозначного ответа, почему они исчезают. Наслаждайтесь световым шоу, пока это насекомое ещё существует в природе. Возможно, поколениям людей, которые придут вслед за нами, не будет дана такая возможность, увидеть этих жуков с их удивительным мистическим свечением.
