Книга: Удивительная биология

В природе очень широко распространено свечение, о нем уже говорилось в начале книги, и наверное, каждый с ним сталкивался. Светятся в темноте гнилушки, иногда по ночам чудесно светится море. Об этом знали еще в древности, не могли только понять причины. Впоследствии удалось выяснить, что светится не сама древесина или вода, а поселившиеся в ней микроорганизмы. Способностью светиться обладают самые разнообразные животные и растения. Сейчас на Земле насчитывается более 1100 видов животных, чей свет несколько смягчает мрак в тех местах, где им приходится жить.

Свечение животных организмов обычно вызывает удивление. Действительно, как могло возникнуть такое на первый взгляд необычное для живых существ свойство? Не одно поколение ученых приходило в замешательство от этого вопроса. Лишь в наши дни он перестал казаться неразрешимым.

Большинство светящихся организмов живет в океане. Особенно много их на большой глубине, и это понятно: во мгле океанских глубин свет дают только живые существа. У самых маленьких из них светится все тело, у более крупных – специальные органы. Весьма совершенно устроены органы свечения у некоторых головоногих моллюсков и морских глубоководных рыб. Впрочем, обитатели поверхности океанов стараются от них не отставать. У побережья Америки, в Тихом и Атлантическом океанах, встречаются стайки морских мичманов – небольших рыбок длиной 25—35 см. Обычно эти рыбы обращают на себя внимание в период размножения, так как мечут икру вблизи берега, в устьях рек и по морским мелководным заливам. Свое название мичманы получили за своеобразную окраску и светящиеся точки, расположенные правильными рядами, как блестящие пуговицы на морском мундире. Фонарики мичмана, их около трехсот, похожи на миниатюрные живые прожекторы. Морской мичман вряд ли пользуется своими «фонариками» для освещения. Предполагают, что светится он только в брачный период.

Свет, испускаемый живыми организмами, может быть разного цвета: белый, сине-зеленый, рубиново-красный. Иногда одно животное снабжено фонариками трех-четырех цветов. Вероятно, цветной свет имеет ряд преимуществ, так как многие животные, не научившиеся его вырабатывать, пропускают поток ахроматических (бесцветных, неокрашенных) лучей через окрашенные линзы своих фонариков и с их помощью «устраивают» веселую цветную иллюминацию. Светящаяся слизь внутри живого прожектора обычно бывает скоплением светящихся микроорганизмов. Так поступают крупные существа – они предоставляют жилплощадь своим маленьким друзьям.

Но бывает и иначе. Почти во всех морях мира обитают одноклеточные жгутиковые организмы ночесветки, крохотные шарики размером не более 2 мм. С одной стороны у шарика есть глубокое вдавление – рот. Если рассматривать ночесветку через увеличительное стекло, можно разглядеть у нее длинное поперечное щупальце и короткий, продольно исчерченный жгутик. Ночесветки обладают способностью светиться.

Морские пучины и тропические лесные дебри – излюбленные места обитания живых «фонариков», но и под пологом нашего северного леса вспыхивают по ночам крохотные огоньки. Лучшая пора русского леса – середина лета. С наступлением сумерек на полянах, по обочинам дорог и в лесной чаще зажигаются зеленоватые точечки. Их свет придает особую, таинственную красоту ночному лесу.

Возьмите в руки любой лесной «фонарик» – он холодный. Это светится небольшое насекомое – ивановский червячок, или, как его еще иначе называют, светлячок. Светлячки мало кому попадались на глаза днем: они ночные насекомые.

Природа подарила русскому лесу только один живой фонарик, одно светящееся насекомое. Другой вид светлячков обитает на Кавказе: они светятся во время полета.

Светлячкам пришлось выработать очень сложную систему сигнализации для того, чтобы избежать возможной неразберихи. Летящие по ночному лесу самцы посылают в темноту призыв – ритмические вспышки света. Заметив сигналы, сидящая на земле или в ветвях самочка начинает отвечать, причем у каждого вида светлячков ответ следует через строго определенное время после сигнала самца. По величине интервала между призывной и ответной вспышкой света самец определяет, какая из ответивших самок «своя», а какая – «чужая».

Животные используют свечение при защите от врагов. В глубинах океана обитают кальмары и каракатицы, которые спасаются от нападающих хищников, выбрасывая облако светящейся жидкости, которое по форме и размеру очень напоминает их самих. Не мудрено, что кровожадному преследователю случается промахнуться, набросившись на светящуюся подделку, тогда как ее хозяин, не теряя времени, скрывается во мраке.

Многие животные «зажигаются», только оказавшись в чьих-нибудь зубах. Это тоже средство защиты: может, хищник испугается или откроет рот от удивления, и тогда удастся удрать. Особенно хитро поступают некоторые черви. Если их разрезать пополам, начинает светиться только задняя половина, передняя такой способности не обнаруживает.

Подавляющее число светящихся организмов живет в кромешной темноте. Казалось бы, свет живых прожекторов в первую очередь нужен им, чтобы освещать себе дорогу. Но, приглядевшись к ним внимательнее, убеждаешься, что большинству из них светящиеся органы служат в лучшем случае лишь для того, чтобы находить друг друга, узнавать сородичей по цвету и рисунку светящихся пятен и для привлечения добычи.

В тропических лесах Бразилии растут грибы, у которых светится нижняя сторона шляпки. Местные жители давно используют их вместо карманных фонариков. Хотя свет от этих грибов и не очень яркий, но достаточный, чтобы ночью не спотыкаться на лесных тропинках.

Морских светящихся рачков использовали во время войны в японской армии. Каждый офицер носил коробочку с этими рачками. Сухие рачки не светятся, но стоит смочить их водой, и «фонарь» готов. Где бы ни находились солдаты – на бесшумно всплывшей в ночной тишине подводной лодке, в густых дебрях тропических джунглей или на бескрайних степных равнинах, – всегда может возникнуть необходимость зажечь свет, чтобы рассмотреть карту или написать донесение. Но этого делать нельзя. Ночью свет электрического фонарика или даже зажженной спички виден издалека, а слабый свет «фонарика» из морских рачков нельзя различить уже за несколько десятков шагов. Это очень удобно, нисколько не нарушает маскировки.

Можно использовать светящиеся организмы и для освещения домов. Для этого придумали специальные бактериальные лампы. Устройство ламп незамысловато: стеклянная колба с морской водой, а в ней – смесь микроорганизмов. Свет одной бактерии ничтожен. Чтобы лампа давала свет, равный одной свече, в колбе должно находиться не менее 500 000 000 000 000 микроорганизмов. Но они малы, поэтому можно создавать довольно яркие лампы. Такими лампами в 1935 г. во время международного конгресса был освещен большой зал Парижского океанографического института.

В век гигантских электростанций на планете, покрытой густой надежной линией высоковольтных передач, как-то совсем забыли, что электричество вошло в нашу жизнь благодаря животным. С электрическими явлениями египтяне были знакомы еще 4500 лет назад. Об этом свидетельствует надгробный памятник в Соккаре, на котором изображен электрический сом, живущий в верховьях Нила.

Неизвестно, когда бы за электричество взялись всерьез, если бы синьоре Гальвани, жене болонского профессора анатомии, не приходилось самой ходить в мясную лавку за куском говядины на обед. Впрочем, не только говядины: итальянский народ всегда отличался широтой взглядов и не брезговал такими деликатесами, как лягушачьи окорочка.

Рассказывают, что именно лягушачьи лапки, развешенные на медных крючках, прикрепленных к железным перекладинам, поразили воображение синьоры Гальвани. К ее великому удивлению и ужасу, отрезанная лапка лягушки, касаясь железа, вздрагивала, точно живая. Утверждают, будто синьора так надоела мужу, рассказывая о напугавшем ее явлении и объясняя его близостью мясника с нечистой силой, что профессор сам решил пойти в лавку и выяснить, что там происходит. Луджи Гальвани (1737—1798) объяснил подергивание лягушачьих лапок в лавке мясника влиянием разрядов атмосферного электричества. Ни гроза, ни нечистая сила к сокращению мышц никакого отношения, конечно, не имели. Видимо, ветер раскачивал тушку, а когда она касалась чугунной балюстрады, замыкалась цепь между железом и медью, и электрический ток, возникший в цепи разнородных металлов, вызывал сокращение мышц. Понять это смог лишь Алессандро Вольта (1745—1827), что ничуть не умаляет заслуг Гальвани.

Конструкторское бюро природы неплохо поработало, создавая для нашей планеты миллионы живых существ, постоянно их переделывая и совершенствуя. За это время было сделано немало замечательных находок и изобретений. Какой бы новый принцип в управлении, в локации, ориентации в пространстве ни был предложен учеными, впоследствии всегда оказывается, что природа уже давным-давно его использует. Пожалуй, только с колесом у природы ничего не вышло. Колесо – единственное изобретение, которое человек сделал сам. Поэтому у нас издавна повелось сравнивать хитроумные творения природы с более простыми и более понятными выдумками человеческого гения. Такие сопоставления помогают ученым нагляднее представить многие сложнейшие явления.

О существовании электрических органов у рыб стало известно вскоре после открытия самого электричества. До этого на протяжении двух тысячелетий никто не мог объяснить, каким образом квадратный скат Torpedo может оглушать маленьких рыбешек, чтобы потом съесть их. Аристотель описывал, как этот хорошо знакомый всем обитатель Средиземного моря заставляет цепенеть животных, которых он хочет поймать, останавливая их силой удара, живущего в его теле. У Torpedo впереди, рядом с глазами, по обе стороны его плоского тела расположены большие почкообразные электрические органы. С их помощью он может наносить удар за ударом с напряжением по крайней мере в 220 вольт.

Электрический скат Torpedo, как и другие скаты с электрическими органами, своим поведением очень напоминает биологически далеких от него звездочетов, которых можно встретить вдоль Атлантического и Тихоокеанского побережья на юге Северной Америки. Все эти морские рыбы неподвижно лежат на дне и ждут, когда мимо них проплывет рыба, которую можно поймать. Внезапным ударом электрического тока они оглушают рыбу – как при подводном взрыве. Затем скат или звездочет съедает оглушенную жертву. Другие виды электрических рыб – это жители пресных вод, обитающие чаще всего в таких мутных водоемах, где зрение почти не помогает им при поисках пищи.

В Ниле и других пресноводных водоемах тропической Африки обитает электрический сом, чье тело подобно оболочке окружено электрическим органом, простирающимся от жабер до основания хвоста. Установлено, что разряд его электрического органа достигает 350 вольт.

Туземцы племен, живущих на далеких притоках южноамериканских рек, до сих пор весьма своеобразно используют потомков лошадей, завезенных туда португальскими и испанскими колонистами. Этих лошадей местные жители держат у каждого берега на привязи в местах брода, там, где водится много электрических угрей. Когда кому-то нужно перейти реку, он вначале гонит перед собой лошадей, а сам идет вслед за ними. Электрические угри разряжают батареи о ноги лошадей и не успевают перезарядить свое «оружие», так что люди переходят реку невредимыми. Главные электрические органы этой страшной рыбы расположены по бокам вдоль всего тела – от головы и до хвоста. И как бы не довольствуясь этим, угорь обладает дополнительными, более слабыми электрическими органами: один простирается вдоль нижней поверхности тела почти по всей длине, другой находится на хвосте. Электрические органы угря состоят из 6-10 тыс. маленьких генераторов. Все вместе они занимают около 40 % поверхности взрослой рыбы. При одновременном разряде всех электрических батареек голова рыбы оказывается заряженной положительно, а хвост – отрицательно. Между этими двумя полюсами в окружающей рыбу воде протекает электрический ток, который, поражая все вокруг, оглушает жертву. Соответствующий ток протекает и внутри самого угря, но жизненно важные органы, такие как нервная система и плавательные мышцы, по-видимому, изолированы жировой тканью. Вероятно, поэтому электрический угорь не убивает себя или других электрических угрей.

Рыбы, способные генерировать электрический ток высокого напряжения, пользуются им для оглушения добычи. Однако похоже, что они не особенно разборчивы и, руководствуясь исключительно лишь электропроводностью любой подвернувшейся им жертвы, готовы проглотить всякий предмет соответствующего размера, если только он проводит электричество. Так, в желудках некоторых электрических угрей были обнаружены куски железа.

Любой предмет, находящийся около рыбы, которая генерирует электрические импульсы, будет влиять на конфигурацию поля, если его электропроводность не равна электропроводности воды, окружающей тело рыбы. Подобное действие может оказать и слой более теплой или более холодной воды. Если бы рыба обладала достаточной чувствительностью к малейшим изменениям, происходящим в тех местах ее тела, откуда исходят и куда вновь входят электрические импульсы, она могла бы значительно расширить свои представления об окружающем ее мире.