Живущие на земле и под землей

Живущие на земле и под землей

Жуки-светляки

Пальма первенства среди светящихся животных суши принадлежит насекомым, а точнее — жукам. Представители семейства светляков (Lampyridae) известны своей необычной способностью испускать в темноте таинственный фосфорический свет. Большая часть из двух тысяч известных разновидностей обитает в тропических странах. Внешне эти жуки весьма напоминают мягкотелок, но не бывают окрашены в такие яркие тона. У большинства видов самцы, имеющие внешность удлиненного жучка, резко отличаются от бескрылых, червеобразных самок, которые скорее напоминают личинок, чем взрослых насекомых. Впрочем, даже обладая хорошо развитыми крылышками, в сложенном состоянии прикрываемыми плотными хитинизированными надкрыльями, самцы предпочитают передвигаться по земле, поднимаясь в воздух только в период размножения. Самки же обречены всю жизнь переползать с одной травинки на другую, удерживаясь своими цепкими лапками. Несмотря на небольшие размеры все виды светляков и их личинки — хищники, использующие в качестве пищи других мелких насекомых и моллюсков.

Легендарные органы свечения светляков чаще всего расположены на конце брюшка. Здесь под прозрачной кутикулой лежат крупные фотогенные клетки, которые обильно оплетены трахеями и нервами. Под этими клетками находятся отражатели света — клетки, заполненные кристаллами мочевой кислоты. По трахеям к фотогенным клеткам поступает воздух, необходимый для происходящих здесь окислительных процессов, а сплетение нервов регулирует эти процессы. Если у светляка удалить голову, свечение прекращается, но если затем раздражать идущие от головы нервы, безголовый светляк вновь начинает испускать свет.

С точки зрения физики свечение живых организмов — биолюминесценцию — называют «холодным» светом, в отличие от более привычного излучения нагретых тел — например, Солнца или спирали электрической лампочки. Возникает «холодное свечение» за счет энергии химических реакций. В организме светящихся животных, а также некоторых бактерий, водорослей и грибов содержится люциферин — вещество, которое в ходе химических превращений излучает свет. Но чтобы эти превращения произошли, необходимы кислород и фермент люцифераза.

Чтобы поддерживать свечение, жуки-светляки нуждаются в пополнении запасов люциферина. Одни синтезируют его сами или с помощью бактерий, другие получают с пищей. У большинства светляков свечение зелено-желтое, и лишь у некоторых видов — голубоватое. Длина волны излучения зависит от структуры люциферина, но, кроме того, на нее влияют аминокислотная последовательность и пространственная конфигурация активного центра люциферазы. Многие виды светляков столь хорошо регулируют процессы свечения, что способны уменьшать и увеличивать силу света или испускать прерывистый свет. Некоторые тропические светляки замечательны тем, что все их особи, слетевшиеся вместе, вспыхивают и гаснут одновременно, представляя совершенно сказочное зрелище.

Светляк большой, или обыкновенный: а — самец; б — самка

Светлячок водяной

Светящиеся самки светляков

Таким образом, свечение светляков — это вид энергии, возникающий под влиянием обменных процессов в организме. Интересна необычайно высокая эффективность такого свечения, т. к. в свет превращается 98 % всей затраченной насекомым энергии, тогда как в обычной электрической лампочке такая полезная трансформация затрагивает лишь 4 % энергии.

В половом поведении светляков важным является зрение. Летней ночью на влажных лугах и опушках леса зажигаются в траве крошечные светящиеся огоньки. Если осторожно подойти поближе, можно увидеть небольшое червеобразное насекомое с маленькой головкой, у которого светится кончик брюшка. Это самка светляка обыкновенного (Lampyris noctiluca), которая не имеет крыльев и по внешнему виду мало отличается от личинки. Именно поэтому данный вид еще известен под прозвищем «Иванова червячка». Свой «фонарик» самка зажигает для кавалера, который крылат и летит на свет затаившейся в траве подруги. Самец достигает в длину 15 мм и наделен прекрасно развитыми крыльями, но при этом его органы свечения способны давать лишь очень слабый свет. В полете самец посылает в пространство вспышки света каждые 5–6 секунд, а бескрылая самка дает ответные световые сигналы, указывая свое местонахождение. Интересно, что яйца и личинки, живущие в лесной подстилке, также способны испускать слабый зеленоватый свет.

Светлячок водяной (Luciola cruciata) живет в Японии в мелкой воде или мокром иле рисовых полей. Охотится этот небольшой светящийся жучок ночью, нападая преимущественно на мелких улиток. В это время двигающиеся водяные светлячки хорошо заметны из-за характерного голубого свечения. Истребляя брюхоногих моллюсков — промежуточных хозяев паразитических червей-сосальщиков, личинки приносят несомненную пользу.

Примечательно, что на основе биолюминесценции разработано несколько высокочувствительных методов исследования. Например, с помощью люциферин-люциферазной системы светляка определяют очень низкие концентрации аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) — источника клеточной энергии. А поскольку присутствие молекул АТФ сопутствует любой жизнедеятельности, то таким способом можно легко обнаружить бактериальное заражение любой среды. В другом методе, используя белок экворин, в различных средах измеряют низкие концентрации ионов кальция.