Жизнь океанских глубин - Борис Сергеев

Должен с сожалением констатировать, что подобные предположения лишены каких-либо оснований. Глубоководным животным тепловизор не нужен, так как в пучине океана нет теплокровных существ, способных излучать инфракрасные лучи. А самое главное, вода их совершенно не пропускает. Достаточно слоя воды толщиной в 1 сантиметр, чтобы полностью поглотить тепловые лучи. Владей кальмар термоскопическими глазами, обнаружить кашалота он смог бы, лишь стукнувшись об него головой. Согласитесь, что подобная информация о близости опасного хищника оказалась бы несколько запоздалой и была бы лишена всякого смысла.

В вечном мраке глубин обитает немало животных, которые или совсем утратили глаза, или они у них заросли, скрылись под кожей и не способны воспринимать световые лучи. Это кажется естественным. Однако и на пяти-семикилометровой глубине встречаются рыбы и ракообразные, и таких здесь довольно, владеющие огромными глазами. Большинство из них никогда не поднимается к поверхности, куда проникают солнечные лучи, но их глаза не только не деградировали, а, напротив, приспособлены для использования в условиях минимальной освещенности. Зачем же обитателям бездны понадобились глаза?

Глубоководным животным, лишившимся возможности пользоваться естественным светом, не оставалось иного выхода, как обзавестись собственным освещением. Нигде на нашей планете фонарики не используются так широко, как в океане. Конечно, подводные осветители обладают разной квалификацией. У одних способность продуцировать свет находится в самом зачатке, другие смогли обзавестись мощными прожекторами, умеют устраивать красивые иллюминации или великолепнейшие фейерверки.

Совершенно непонятно, какими принципами руководствовалась администрация Посейдона, предписывая одним подданным обзаводиться освещением, а другим запрещая это делать.

Глубина обитания большого значения не имеет. Многие светящиеся организмы коротают свой век у самой поверхности океана. Но ведь ночи, особенно в тропиках, бывают достаточно темными, и потребность в свете может ощущаться на любой глубине. Фонарики имеют и убежденные домоседы, обосновавшиеся на дне, и планктонные организмы, и самые быстроходные стайеры океана — рыбы и кальмары.

Живой свет возникает в результате высвобождения энергии при сложных химических реакциях. В качестве «керосина» используются специальные вещества, называемые люциферинами. Об их химической природе известно мало. Общим для большинства люциферинов является то, что свечение возникает в результате их окисления с помощью специальных ферментов люцифераз.

Характерная особенность реакций, порождающих свет: выделяющаяся в результате окисления энергия не превращается в тепло, а используется на специфическое возбуждение молекул, способных выделить энергию в виде фотона. У рачков ципридиний, относящихся к классу ракушковых, на окисление 1 молекулы люциферина используется всего 1 молекула кислорода, в результате чего выделяется 1 молекула углекислого газа. Ну а свет? Оказывается, эффективность люциферинов у разных животных неодинакова, но в общем достаточно высока. У разных организмов в свет переходит от 10 до 50 процентов химической энергии, высвобождающейся при окислении люциферина. Это значительно больше, чем у современных ламп накаливания.

Количество испускаемого света зависит от энергоемкости люциферина. Ципридинии, медузы эквории и бактерии должны окислить свыше 3 молекул люциферина, чтобы получить всего 1 фотон. Известны моллюски с более эффективным люциферином, производящим на три окисленные молекулы 2 фотона, а самые квалифицированные осветители синтезируют первоклассный люциферин, способный при окислении 100 молекул обеспечить испускание 90 фотонов. Почти один фотон на одну молекулу «керосина». Общее количество света, испускаемое отдельным световым органом, внушительно. У рыбы-мичмана каждый «фонарик», а их на теле небольшой рыбки длиной 25–35 сантиметров не меньше 300, испускает за 1 секунду миллиард фотонов.

Морские организмы используют несколько способов свечения. У одних животных гранулы люциферина находятся в клеточной протоплазме и там же окисляются. У них светятся ткани тела. У других животных люциферин выделяется в составе слизи, покрывающей кожу. Сами кожные покровы света не испускают. Наконец, существуют животные, способные выбросить облачко светящейся жидкости, выработанной специальными железками.

Многие морские организмы, охотно пользующиеся освещением, не умеют вырабатывать ни люциферина, ни люциферазы. Эту функцию выполняют многочисленные помощники — микроорганизмы, а их хозяева ограничиваются тем, что создают для крохотных светотехников подходящие условия существования да еще заботятся о рациональном использовании света своих фонариков и прожекторов.

У одноклеточных животных гранулы люциферина равномерно распределены в протоплазме маленького тела. Крошечные существа не располагают достаточными материальными ресурсами для длительного свечения. Маленькая ночесветка зажигает огонь лишь в ответ на механическое воздействие. При этом светится все ее тело. Днем свет невидим, но ночью малявки вспыхивают на гребнях волн, как искры, вылетающие из-под быстро вращающегося точила.

Ночесветки обитают и в Черном море. Это они создают здесь неповторимые по красоте световые эффекты. Потревоженные движением воды от проходящего судна или в зоне морского прибоя, они на несколько мгновений вспыхивают ярким светом, чтобы, израсходовав запас энергии, погаснуть. Изумительное зрелище представится пловцу тихой августовской ночью, когда в море скопилось много перидиней. Каждое движение вызывает фейерверк. За стеклом подводной маски в разные стороны разлетаются тысячи искр, словно горят десятки бенгальских огней. Зрелище настолько восхитительно, что раз увидевший его запомнит на всю жизнь.

Моллюски, ракообразные и рыбы пользуются специализированными светильниками. Наиболее совершенные из них по своему устройству напоминают прожектор и могут использоваться для избирательного освещения определенного участка пространства. Снаружи световой орган одет темной непрозрачной оболочкой. Внутри она блестящая, хорошо отражающая свет, — это рефлектор. В передней части находится прозрачная линза, концентрирующая световой поток. Внутри — светящаяся в темноте слизь. Края линзы содержат большое количество пигментных клеток. Они выполняют роль диафрагмы, регулирующей размер отверстия, а значит, и ширину светового луча.

В случае необходимости линза полностью теряет прозрачность, и прожектор «выключается». Часто для этого используется шторка — специальная кожная складка, заслоняющая линзу, как веко прикрывает глаз. Еще оригинальнее выключатель у каракатиц. Их фонарики бывают территориально совмещены с чернильным мешочком. Если фонарь нужно выключить, каракатица выпускает в мантийную полость немного чернил. Они покрывают тонкой, но светонепроницаемой пленкой поверхность фонарика, и свет гаснет.

Прожектор, если он действительно используется для освещения, должен располагаться в передней части тела, на голове животного или даже у него на глазах. Огромные глазные яблоки моллюсков, рыб и ракообразных позволяют разместить целое ожерелье фонариков. Направление пучка света, испускаемого прожектором, согласовано с направлением оптической оси глаза. Это упрощает управление освещением. Животному достаточно повернуться в сторону заинтересовавшего объекта или посмотреть на него, и он освещен.

Свет, испускаемый живыми организмами, может быть белым, сине-зеленым, рубиново-красным, фиолетовым. Иногда животное снабжено фонариками 3–4 цветов. Для глубоководных организмов более характерен коротковолновый свет, так как для голубых лучей морская вода прозрачней, да и глаза подводных обитателей к ним более чувствительны. Цвет зависит от природы молекул люциферина, от величины энергии перехода электрона на более близкую к ядру орбиту, а также от характера светофильтров, через которые он проходит, и от оптических свойств рефлекторов.

Для поддержания в светильнике «огня» могут использоваться светящиеся бактерии. У рыб они находятся внутри прожектора. Лишь у большеглазовых рыб, апогонов и у малого фонареглаза бактерий в световых органах пока не обнаружили. Видимо, люциферин синтезируется прямо в тканях. Яркий свет подавляет собственное свечение животного или разрушает люциферин. Обитатели верхних слоев океана светятся лишь ночью.

О том, как подданные Посейдона пользуются своими светильниками, известно значительно меньше, чем об интимных механизмах свечения. Попробуйте догадаться, зачем небольшой рыбке апогону, обитающему в получившем со времен вьетнамской войны печальную известность Тонкинском заливе, три отличных прожектора, находящихся в его пищеводе? Может быть, для того, чтобы пойманная добыча не стремилась вырваться, а своим ходом старалась протиснуться в глубь пищеварительного тракта?