Embedded Files
Істоти, що світяться
Світіння живих організмів, або біолюмінесценція, є унікальним явищем, що зустрічається в різних середовищах, особливо в глибинах океану.
Як виникає біолюмінесценція?
Люмінесценція — це випромінювання світла речовиною, молекули якої перебувають у збудженому стані. Причина збудження молекули визначає вид процесу. Наприклад, хемілюмінесценція — це світіння внаслідок хімічної реакції. Уявіть собі рівняння, де речовина А взаємодіє з речовиною Б і, як наслідок, утворюється речовина С*, що є нестабільною та перебуває в електроннозбудженому стані. Щоб повернути собі «внутрішню рівновагу», ця речовина виділяє фотон світла, і ми бачимо світіння, а речовина переходить у свій основний стан С.
А + В → С* → С + фотон.
Приклад такої реакції часто можна зустріти в детективних історіях: суміш люмінолу та гідропериту (пероксид карбаміду) криміналісти використовують, щоб виявити приховані від людського ока застарілі або ретельно відмиті плями крові. За наявності феруму, що є компонентом еритроцитів — клітин крові, люмінол (А) окиснюється гідроперитом (В) і люмінесціює яскравим блакитним світлом. Реакція надзвичайно чутлива і може виявити ті крихітні краплинки, що залишились у пористих матеріалах та щілинах.
Біолюмінесценція — підвид хемілюмінесценції, адже в її основі — теж хімічна реакція, просто із залученням природних ферментів. І відбувається вона не в колбі, а в живій істоті. Мабуть, назву скоротили заради зручності, адже на хемібіолюмінесценції і язика зламати можна, хоча цей термін теж трапляється.
Головні «дійові особи» реакції біолюмінесценції — це люциферин, люцифераза або фотопротеїн та кисень. Якщо з киснем усе зрозуміло, то решта потребує детальних пояснень. Люциферин — це субстрат, тобто сполука, з якою відбуваються зміни і, як наслідок, утворюється «яскравий» продукт хімічної реакції. Люцифераза — це фермент (ензим), який упливає на субстрат (люциферин), змінює його за участі молекулярного кисню. Фотопротеїн — фермент, схожий на люциферазу за функціями, але відмінний за швидкістю дії; він теж упливає на люциферин, але потребує для цієї взаємодії ще додатково іонів магнію або кальцію. Під час реакції біолюмінесценції люцифераза чи фотопротеїн не витрачаються, вони залишаються й можуть каталізувати перетворення наступної молекули люциферину. Якщо використати кухонну метафору, то ферменти — це каструля, у якій варяться макарони: без неї обіду не буде, але вона точно не одноразова. Варто розуміти, що «люциферин» та «люцифераза» — це загальні назви для двох класів речовин. І фермент, і субстрат у різних живих істот бувають різними, але виконують однакові функції.
Цікаво, що серед усього різноманіття морських тварин, здатних світитись, не всі вміють утворювати власні люциферини. Наприклад, медуза Aequorea victoria, риба-мічман Porichthys notatus та деякі інші істоти самостійно утворюють лише необхідні ферменти, а субстрат для біолюмінесценції (люциферин) вони отримують, поїдаючи інших істот, здатних до біолюмінесценції. У їхньому випадку, «не їси — не світишся».
Медуза Aequorea victoria
Можлива також зворотна ситуація: тварина утворює люциферин, але не здатна до біолюмінесценції. Природа таки сповнена загадок! Також учених уводять в оману тварини-фільтратори, такі як губки, мохуватки й деякі види покривників, які «ловлять» своїх жертв, просто профільтровуючи крізь своє тіло велетенські об’єми води. Відповідно, якщо в них потрапляє хтось біолюмінесцентний, то вони світяться, але це заслуга їхньої поживи, а не особлива здатність цих тварин. Більшість багатоклітинних організмів формують навіть спеціальні залозисті світлові органи — фотофори, у яких проходить реакція біолюмінесценції. Вони можуть і бути доволі простими, і формувати цілу оптичну систему на зразок ока, тільки з протилежною функцією випромінювання, а не сприймання світла.
Деякі істоти можуть випромінювати світло завдяки хімічним реакціям у своїх клітинах. Це явище відіграє важливу роль у виживанні та взаємодії організмів у природі.
Живим організмам властива різноманітна ілюмінація: живе світло буває синім, зеленим, жовтим і червоним.
Спільним для всіх світних тварин є принцип самостійного світіння: живі істоти не «накопичують» і потім випромінюють світло, а виробляють його абсолютно самостійно.
Наприклад, світлячки — комахи, організм яких містить клітини з люциферином та люциферазою, тому влітку в деяких регіонах планети ми можемо спостерігати літаючі нічні ліхтарики.
Світлячки починають світитися рано, ще на етапі перебування в яйці. Учені припускають, що це потрібно їм як сигнал для хижаків — зазвичай яскраве забарвлення є ознакою наявності отрути в організмі, про що інші тварини добре знають. Деякі світлячки дійсно отруйні, оскільки виділяють люцибуфагіни.
У багатьох видів світлячків самки іноді навіть безкрилі, сидять у траві й подають світлові сигнали самцям, які літають навколо них. Самка відповідає на сигнали свічення самця тільки свого виду цілком певним чином — спалахами певної частоти, кольору, інтенсивності, тривалістю та їхньою кількістю.
У Бразилії та Уругваї водяться червонувато-коричневі світлячки, які належать до роду Pyrophorus, з рядами яскраво-зелених вогників уздовж тулуба і яскраво-червоною лампочкою на голові. Відомі випадки, коли лікарі проводили операції при світлі світлячків, насипаних у пляшку.
Скорпіони світяться в ультрафіолетових променях. При ультрафіолетовому освітленні скорпіони флуоресціюють зеленим кольором. При яскравому сонячному світлі панцир скорпіона також відливає зеленим. Причина цього явища — тонкий шар органічної речовини хіаліна на кутикулі скорпіона, хімічний склад якого ще не з'ясовано. Скорпіон після линьки не флуоресціює.
Флюоресценція в скорпіонів — явище, яке виникає внаслідок опромінення речовини світлом, іонізуючим промінням, проходження крізь неї електричного струму, при хімічних реакціях, механічному впливі тощо. Механізм флюоресценції полягає в тому, що, коли молекула поглинає кванти світла, електрони переходять на вищі енергетичні рівні, а потім повертаються до вихідного стану, випускаючи фотони. Але, оскільки частина енергії втрачається, світло, що випромінює, має меншу енергію і відповідно велику довжину хвилі, ніж поглинена. Наприклад, молекула випускає зелене світло, поглинаючи синє.
Саме в морській безодні, куди ніколи не потрапляє сонячне світло, зустрічається найбільша кількість істот, що світяться.
Корали Дослідження ізраїльських науковців свідчить, що флуоресценція коралових поліпів допомагає приваблювати здобич. У дослідах планктонні організми були схильні рухатися до джерела зеленої флуоресценції, а коралові поліпи із таким кольором ловили більше здобичі, так пишуть автори в журналі Communications Biolog.
Медуза «Медуза-феєрверк» (лат. Atolla wyvillei) — рідкісний вид глибоководних медуз, що мешкає в Тихому та Атлантичному океанах. Вона отримала свою назву завдяки біолюмінесцентним щупальцям, які мерехтять і переливаються різними кольорами.
Цей вид біолюмінесцентний. Під час атаки він запускає серію спалахів, функція яких полягає в тому, щоб привернути увагу хижаків, які зацікавляться нападником більше, ніж самою медузою.
Вогняний кальмар (Watasenia scintillans) живе в Японському морі та випромінює синьо-блакитне світло. Кальмар-світлячок — маленький головоногий молюск розміром до 7 — 8 см. Він має спеціальні світлові органи, які називаються фотофорами. Вони розташовані в багатьох частинах тіла, але найбільше помітні на кінчиках щупалець.
Молюски можуть випромінювати світлові сигнали одночасно або змінювати різні відтінки світіння.
Ці дивовижні істоти об'єднуються в колонії і, захоплені потужною течією, у величезній кількості піднімаються на поверхню води, перетворюючи все навколо на світний і звивистий феєрверк усіх відтінків синього. Світні фотофори привертають увагу дрібної риби, яка слугує їжею кальмарам, а в сезон спарювання вони запалюють свої блакитні вогники, щоб знайти собі пару.
Біолюмінесцентні бактерії — це той рідкісний виняток серед мікробного світу, який можна побачити не те що без мікроскопа, а навіть із космосу. Великі скупчення таких мікробів утворюють молочні моря («Milky Seas») — величезні світлі плями в морі, які зафіксували навіть супутникові знімки.
Але іноді морські тварини мають люмінесценцію, яка насправді не їхня заслуга. У такому разі в їхніх органах світіння містяться не фотоцити, а симбіотичні організми, здатні до біолюмінесценції.
Риба-вудильник Це справедливо для риб-вудильників (Lophiiformes), у яких передній промінь спинного плавника перетворився в щось на кшталт вудки, якою вони приманюють менших рибок. Їхні фотофори заповнені слизом, у якому живуть біолюмінесцентні бактерії.
Ці бактерії називаються Photobacterium leiognathi. Вони мешкають у спеціальному мішечку всередині шкіри та отримують від риби поживні речовини й захист, а натомість допомагають їй приваблювати здобич.
Гавайський кальмар — Euprymna scolopes — живе на мілководді, також має симбіотичні стосунки з біолюмінесцентною бактерією Aliivibrio fischeri. Уночі ці бактерії починають світитися, а кальмар використовує їхнє світло, щоб замаскуватися на нічному небі. Ця стратегія контрвисвітлення схожа на мантію невидимості.
На світанку кальмар виганяє близько 95% яскравих бактерій зі своїх легких органів і годує решту 5% достатньою кількістю поживних речовин, щоб рости протягом дня. Критична маса знову досягається із настанням вечора, після чого світло знову вмикається.
У риби-аномалопс також симбіотичні стосунки, вона має специфічні органи, розташовані під очницями, у яких культивуються бактерії. Для того, щоб бактерії почували себе добре, у риби з током крові надходять поживні речовини й кисень до цих «ферм світла». Цікаво, але поза хазяїном бактерії жити не можуть. У тілі ж риби бактерії почувають себе так добре, що жителі узбережжя Індонезії, де живе аномалопс, використовують пійманих риб замість ліхтариків.
Ближче до поверхні моря біолюмінесценція створюється планктоном, який називається Noctiluca scintillans, відомий як "велика іскра". Цей мікроскопічний організм виробляє спалахи світла у відповідь на фізичні порушення, коли хвилі ламаються на березі або коли камінь кидається у воду. Біолюмінесцентна реакція у відповідь на подразники називається ефектом "охоронної тривоги". При нападі хижака колективний спалах світла лякає нападника і позначає його позицію, попереджаючи хижаків вищого рангу.
Реброплави Ці морські безхребетні відомі своїми яскравими райдужними переливами та здатністю до біолюмінесценції. Це пов’язано з наявністю особливих клітин-фотоцитів, локалізованих у кишківнику. Серед них найвідомішими є Пояс Венери (Cestus veneris), Мнеміопсис (Mnemiopsis), Бере (Beroe forskalii) та Плевробрахія (Pleurobrachia). Найяскравіше світяться декотрі види роду Бере: світла однієї особини достатньо для читання! Світіння в реброплавів скоординоване із захисною реакцією. У разі подразнення спостерігаються зупинка руху війок, різке скорочення тіла і світловий спалах.
У 2020-му році вчені знайшли в сибірській землі щось неймовірне — черв’яків, що світяться. Знахідку назвали Fridericia heliota. Ці малюки реагують на зовнішні подразники синьо-зеленим світлом і можуть світитися протягом десяти хвилин.
Виблискують як зорі унікальні світні черви Нової Зеландії.
Світні черви біолюмінесцентні: вони природним чином виробляють і випромінюють світло за допомогою органа, схожого на людську нирку. Навколо світного органа є мішечок, який забезпечує його киснем і допомагає концентрувати відбиття світла.
Біолюмінесцентне світіння також використовується для приваблення здобичі. Менші комахи та мухи тягнуться до нього й летять назустріч.
Bathydevius caudactylus — це нещодавно відкритий вид глибоководних морських слимаків — голожаберних молюсків, він виявлений дослідниками з Інституту дослідження акваріуму Монтерей-Бей (MBARI) у 2024 році.
Якщо Bathydevius відчуває загрозу, він світиться біолюмінесценцією, щоб відвернути увагу. У тканинах тварини можна знайти сяючі гранули, які допомагають створити «зірковий» ефект на спині
Світіння у тварин — це адаптивний механізм, що виконує різні функції, зокрема захист, полювання, спілкування та розмноження. Воно виникає завдяки біохімічним реакціям, світним бактеріям або особливостям структури шкіри.
Це явище відіграє важливу роль у природі та має потенційне застосування в медицині, технологіях і дослідженнях навколишнього середовища.
Клімов Денис, 9Б
Чи можлива собака Баскервілів
Is the Hound of the Baskervilles Really Possible?
When we talk about luminous creatures, the terrifying Hound of the Baskervilles comes to mind. "The Hound of the Baskervilles," one of the most famous Sherlock Holmes novels, was written by Arthur Conan Doyle in 1901.
The novel was serialized in The Strand Magazine (1901–02) and was published in book form in 1902. It was the first Sherlock Holmes tale since the detective’s shocking “death” in the story “The Final Problem” (1893) but was set prior to his demise. The popularity of The Hound of the Baskervilles helped pave the way for Holmes’s appearance in later works.
Based on a local legend of a spectral hound that haunted Dartmoor in Devonshire, England, the story is set in the moors at Baskerville Hall and the nearby Grimpen Mire, and the action takes place mostly at night, when the terrifying hound howls for blood. After Sir Charles Baskerville is found dead with his face twisted in stark terror, Holmes is called upon to protect his heir, Sir Henry Baskerville.
And yet why did the dog look so scary? Let's take another look at it.
“In mere size and strength it was a terrible creature which was lying stretched before us. It was not a pure bloodhound and it was not a pure mastiff; but it appeared to be a combination of the two—gaunt, savage, and as large as a small lioness. Even now in the stillness of death, the huge jaws seemed to be dripping with a bluish flame and the small, deep-set, cruel eyes were ringed with fire. I placed my hand upon the glowing muzzle, and as I held them up my own fingers smouldered and gleamed in the darkness”.
"Phosphorus," I said.
So, Holmes and Watson supposed that the dog had been painted with phosphorous to appear sinister.
But was it really possible?
Review of the toxicity and flammability of white phosphorus make this improbable. The dog, having licked its muzzle once, would have quickly died.
White phosphorus could not have been on the dog. From phosphorus, which is a deadly substance, the dog would have died from poisoning and from a chemical burn, and the dog's fur would have burned immediately, in an instant.
Therefore, the circles that glow in the eyes of the Hound of the Baskervilles were made of another safe phosphor, for example, from quite affordable zinc sulfide (ZnS).
For example, the luminescence of zinc sulfide is activated by adding copper ions. Then the light effect begins. By adding different activators to zinc sulfide (ZnS), you can achieve different colors of light. For example, ZnS with silver ions causes blue fluorescent light. In addition, luminescent sulfides and silicates are safer than phosphate luminescents.
And there are also organic phosphors.
Review of the toxicity and flammability of white phosphorus make this improbable. The dog, having licked its muzzle once, would have quickly died.
White phosphorus could not have been on the dog. From phosphorus, which is a deadly substance, the dog would have died from poisoning and from a chemical burn, and the dog's fur would have burned immediately, in an instant.
Therefore, the circles that glow in the eyes of the Hound of the Baskervilles were made of another safe phosphor, for example, from quite affordable zinc sulfide (ZnS).
For example, the luminescence of zinc sulfide is activated by adding copper ions. Then the light effect begins. By adding different activators to zinc sulfide (ZnS), you can achieve different colors of light. For example, ZnS with silver ions causes blue fluorescent light. In addition, luminescent sulfides and silicates are safer than phosphate luminescents.
And there are also organic phosphors.
Захаренко Анастасія, 8Б
Хижаки та ультрафіолетове випромінювання
Ультрафіолетове (УФ) випромінювання — це невидима для людського ока частина світлового спектру, яка має коротшу хвилю, ніж видиме світло, та відіграє значну роль у житті багатьох тварин, особливо хижаків. Здатність бачити в УФ-спектрі надає їм суттєву перевагу під час полювання, дозволяючи виявляти здобич, оцінювати її стан та орієнтуватися на місцевості.
Як УФ-випромінювання впливає на мисливську стратегію хижаків?
Виявлення здобичі
Одним з найважливіших аспектів є здатність виявляти сліди здобичі. Сеча, фекалії та інші виділення багатьох тварин світяться під УФ-променями, створюючи для хижаків своєрідні "невидимі" мітки. Наприклад, соколи можуть легко знайти гніздо миші, навіть якщо воно добре замасковане, завдяки яскравому світінню сечі мишенят.
Оцінка придатності здобичі
Забарвлення шкіри, пір'я та шерсті тварин може змінюватись під впливом УФ-променів. Хижаки можуть використовувати цю інформацію для оцінки стану здоров'я потенційної жертви. Наприклад, хвора тварина може мати інший відтінок шкіри в УФ-спектрі, що зробить її більш помітною для хижака.
Орієнтація на місцевості
УФ-випромінювання може змінювати контрастність об'єктів у навколишньому середовищі, що полегшує хижакам орієнтацію на місцевості. Наприклад, деякі хижаки можуть виявляти мінеральні відкладення або рослинність, які відбивають УФ-промені, що допомагає їм знайти сприятливі місця для засідки.
Ультрафіолетовий зір у птахів
Багато птахів мають унікальну здатність бачити світ в ультрафіолетовому спектрі, який недоступний для людського ока. Ця особливість надає їм значну перевагу в пошуку їжі, виборі партнера та орієнтації на місцевості.
Ультрафіолетовий зір у птахів забезпечується особливою будовою їхнього ока. Вони мають фоторецептори, чутливі до коротших хвиль світла, ніж у людей. Це дозволяє їм бачити ультрафіолетове випромінювання і сприймати його як певний колір.
Приклади птахів з ультрафіолетовим зором
Горобці та голуби
Ці птахи використовують ультрафіолетове випромінювання для пошуку насіння та комах. Для нас ягоди та насіння на вигляд однакові, але для птахів це яскравий сигнал: "Тут смачно!" Ця здатність допомагає птахам швидко знаходити їжу навіть у густій рослинності
Соколи
Ці птахи мають гострий зір у всьому спектрі, зокрема ультрафіолетовий, що допомагає їм виявляти здобич на великих відстанях. Це, мабуть, один з найвідоміших представників птахів, що використовують УФ-зір для полювання. Вони здатні виявляти здобич на великій відстані завдяки здатності бачити сліди сечі та фекалій. Також ці птахи можуть оцінити стан здоров'я потенційної жертви за змінами забарвлення пір'я та шерсті тварин під впливом ультрафіолету, таким чином вибираючи найбільш слабих і найбільш хворих особин. Крім того, ультрафіолетове бачення допомагає соколам краще орієнтуватися на місцевості, особливо під час полювання на великих висотах. Вони можуть бачити контрасти рельєфу, які недоступні для неозброєного ока.
Колібрі
Колібрі використовують ультрафіолетовий зір для пошуку нектару у квітах.
Багато квітів мають невидимі для нас ультрафіолетові візерунки, але кожен вид квітки має свій унікальний. Для колібрі ці візерунки — справжній маяк, який указує на наявність солодкого нектару. Ультрафіолетові візерунки часто яскравіші й контрастніші, ніж видимі нам кольори. Це дозволяє колібрі легко знаходити квіти навіть на тлі густої рослинності, швидко визначити, яка квітка містить найбільше нектару.
Ссавці, які бачать в ультрафіолетовому спектрі
Ссавці
Далеко не всі ссавці мають певну чутливість до УФ-випромінювання. Але тим, які мають здатність бачити в ультрафіолетовому спектрі, це надає ряд переваг.
Пошук їжі: Деякі рослини та тварини мають характерні ультрафіолетові візерунки, які допомагають ссавцям їх знаходити.
Комунікація: Ультрафіолетові мітки на шерсті або шкірі можуть служити для внутрішньовидової комунікації, наприклад, для визначення статі, соціального статусу або готовності до розмноження.
Орієнтація: Деякі ссавці використовують ультрафіолетове світло для орієнтації на місцевості, особливо в умовах слабкої освітленості.
Північні олені
Північні олені можуть бачити лишайники в снігу завдяки їхньому ультрафіолетовому світінню.
Собаки і коти
Деякі дослідження свідчать про те, що собаки і коти можуть сприймати деякі довжини хвиль ультрафіолетового світла.
Здатність бачити в ультрафіолетовому спектрі також виявлена в деяких гризунів, хижаків та приматів.
Ультрафіолетовий зір комах — невидимий світ, повний кольорів
Багато хто з нас уявляє комах як істот, які бачать світ сірим і розмитим. Однак це далеко не так. Багато видів комах мають надзвичайно розвинений зір, який дозволяє їм бачити світ в ультрафіолетовому спектрі. Ця здатність надає їм значні переваги в пошуку їжі, партнерів та орієнтації в просторі.
Чому ультрафіолетовий зір такий важливий для комах?
Пошук їжі
Багато квітів мають яскраві ультрафіолетові візерунки, які вказують комахам на наявність нектару. Для нас ці квіти на вигляд однотонні, але для бджоли, наприклад, вони світяться різними кольорами.
Комунікація
У багатьох видів комах ультрафіолетові візерунки на тілі слугують для спілкування. Вони допомагають комахам розпізнавати представників свого виду, визначити стать і соціальний статус.
Орієнтація
Деякі комахи використовують поляризоване ультрафіолетове світло для орієнтації в просторі. Це допомагає їм знаходити дорогу додому й орієнтуватися на місцевості.
Бджоли
Це, мабуть, найвідоміші комахи з ультрафіолетовим зором. Вони використовують його для пошуку квітів з нектаром і пилком.
Метелики
Багато видів метеликів мають яскраві ультрафіолетові візерунки на крилах, які слугують для залучення партнерів.
Мухи
Мухи використовують ультрафіолетовий зір для пошуку їжі й уникнення хижаків. Такий вигляд має квітка очима мухи.
Кажани та ультрафіолетове бачення: міфи та реальність
Про кажанів часто кажуть, що вони взагалі не бачать. Насправді, більшість видів кажанів має досить розвинений зір, який вони використовують для орієнтації в просторі та пошуку їжі. Однак існує ще один цікавий нюанс: деякі види кажанів здатні бачити в ультрафіолетовому спектрі.
Хоча досліджень на цю тему ще недостатньо, деякі вчені припускають, що ультрафіолетовий зір може допомагати кажанам орієнтуватися в печерах, знаходити інших кажанів та їжу.
Пошук їжі
Завдяки УФ зору кажани добувають у темряві комах, що випромінюють ультрафіолетове світло. Також такий зір дуже допомагає деяким видам кажанів харчуватися фруктами та нектаром. Причому в приглушеному світлі їхній зір значно кращий за людський.
Виявлення сечі та фекалій
Багато тварин залишають після себе сліди у вигляді сечі та фекалій, які світяться в ультрафіолетовому спектрі. Це може допомогти кажанам знаходити місця скупчення комах, якими вони харчуються.
Орієнтування в печерах
Ультрафіолетовий зір може допомогти кажанам краще орієнтуватися в темних печерах, де вони часто ховаються. Це відбувається тому, що деякі мінерали в ультрафіолетовому спектрі стають більш виразними.
Розпізнавання інших кажанів
Деякі дослідники припускають, що ультрафіолетові візерунки на шерсті можуть служити для внутрішньовидової комунікації.
Здатність бачити в ультрафіолетовому спектрі є важливою адаптацією, яка дозволяє хижакам бути більш успішними мисливцями, а це допомагає в пошуку їжі. Також таке бачення відіграє важливу роль у спілкуванні. Вивчення цього феномена допомагає нам краще розуміти складні взаємозв'язки в природі та цінувати різноманітність живих організмів.
Сікорський Ярослав, 7А
Використання тваринами інфрачервоного випромінювання
Як побачити тепло?
Деякі тварини здатні бачити інфрачервоне випромінювання, що допомагає їм у процесі добування їжі. Наприклад, сови бачать тепло, яке випускає тіло їхніх жертв, тобто інфрачервоне випромінювання. Очі їхні добре вловлюють ці промені, недоступні для ока людини. Деякі членистоногі, наприклад, комарі і кліщі, володіють підвищеною чутливістю до інфрачервоного випромінювання, відомого давно. Люди з глибоким заляганням кровоносних капілярів під шкіряним покривом мають знижену температуру шкіри, менше схильні до укусів кровососних комах. Якщо поруч знаходяться дві людини, у яких температури поверхні тіла розрізняються, то більш тепла людина оточена хмарами комарів, а іншу вони майже не кусають.
Таким же способом ловлять здобич риби, що живуть на самому дні океану. Там панує глибока темрява, і промені сонця туди майже не проникають. Деякі риби здатні бачити червоне світло, наприклад, піраньї таким чином здатні полювати в каламутних водах Амазонки. Відзначають цю здатність і в карасів, які мешкають у водоймах, густо порослих рослинністю. Інфрачервоним «зором» наділені й інші тварини, наприклад, черепахи і кальмари. Але рекордсменами інфрачервоного сприйняття слід визнати гримучих і ямкоголових змій, які відчувають тепло своєї жертви на великій відстані.
Вільгельм Гершель
Інфрачервоне випромінювання було відкрите англійським ученим Вільгельмом Гершелем у 1800 році. Він виявив, що в отриманому ним за допомогою призми спектрі Сонця за межею червоного, тобто вже в невидимій області, температура підвищується. Термометр, поміщений у цю область, показував вищу температуру, ніж контрольний термометр. Далі було доведено, що випромінювання в цій області підкоряється законам оптики, отже, має ту ж природу, що і світло.
Інфрачервоне випромінювання (ІК) займає ділянку електромагнітних хвиль з довжинами від 0,74 мкм (червоне видиме світло) до 100 мкм (короткохвильове випромінювання радіодіапазону).
У гримучих і ямкоголових змій, а також у пітонів та удавів є спеціальний орган, який сприймає інфрачервоне випромінювання. Він розташований у них на морді в крихітних ямках. На дні цих ямок знаходиться мембрана, схожа на сітківку ока, що містить мікроскопічні терморецептори. Роль рецепторів виконують вільні нервові закінчення, чутливі до теплового випромінювання. Вони можуть реагувати на зміни теплової енергії до 0,001 °C. Зони чутливості ямок перетинаються, що дає стереоскопічний ефект. У змій у сітківці ока присутні три типи рецепторів, які чутливі до світла: УФ-чутливий, колбочковий та паличковий. Узаємодія між сигналами колбочок і паличок відбувається вже в сітківці ока, а нічні змії використовують кольоровий паличковий зір у темний час доби, коли лицьова ямка найбільш корисна. Це дає можливість змії не тільки виявляти здобич, але й точно визначати відстань до неї. З високою швидкістю реакції вони реагують на тепловий сигнал. Так змії можуть переслідувати гризунів навіть у їхніх глибоких підземних норах.
Блакитна куфія — представник ямкоголових гадюк
Зелений пітон, у якого теплочуттєвий орган розташований у щілинах на морді
Щитомордник з родини гадюкових
Інфрачервона система змій дає дуже розмите зображення, на відміну від зорової, але це не заважає їм завдавати дуже точних ударів навіть у темряві. Чому так відбувається? Відповідь знаходиться в нейронній обробці сигналу по дорозі від ямки до середнього мозку змій.
Схематичне зображення сенсорних систем змії та структур мозку та внутрішня будова лицьової ямки
Лицьові ямки в гримучих та ямкоголових змій іннервуються трійчастим нервом, яким теплова інформація передається у два ядра довгастого мозку (LTTD і RC), які розташовані близько один до одного. Потім ця інформація досягає тектуму, так званого даху середнього мозку, на протилежному боці від ядер. Оптичний тектум — один із основних центрів обробки зорової інформації. Сітківка і тектум з'єднані зоровим нервом, причому таким чином, що на поверхні тектуму формується карта зорового простору. Саме там відбувається злиття зорової та інфрачервоної інформації. За це відповідає група унікальних бімодальних нейронів, які здатні реагувати на декілька подразників одночасно, у даному випадку на інфрачервоні та зорові стимули, через що вони й отримали таку назву.
Схематичне зображення процесу сприйняття змією теплового об’єкту зоровою та інфрачервоною сенсорними системами
Моделювання сприйняття сенсорними системами змії об’єктів та кінцеве сприйняття в результаті поєднання обох сенсорних систем
У зоровому тракті сигнали від ямки та очей змії сходяться і створюють єдине уявлення про навколишнє середовище. Вважається, що інфрачервоний сигнал не додає ще один колір до візуального образу. Зображення, що генеруються тепловим і зоровим чином, накладаються один на одного як два окремі просторові уявлення про здобич. Поєднання обох цих сенсорних модальностей створює спільну картинку із зорової та інфрачервоної інформації, що, безумовно, підвищує успіх полювання.
Змії також використовують свою інфрачервону сенсорну систему для пошуку теплих місць для можливості зігрітися. При цьому вони здійснюють скануючі рухи головою і тим самим створюють відносний рух між теплими об'єктами та рецепторами лицьової ямки.
Даниленко Тимур, 7Б
Гнилушки, що світяться
Ви натрапили на гнилий пень, від удару ноги він розсипався на безліч осколків, які світяться. Весь грунт під ногами засвітився, засіяв сотнями великих і малих іскорок.
Піднімемо один з вогників — і відразу зникає казкова чарівність лісової таємниці. У руках у нас шматок гнилого дерева! Проста гнилушка, але як чудово світиться! Так ось, гнилушка — це труха з гнилих дерев у лісі. Принесемо її додому — і в першу ніч вона буде світитися в кімнаті. Потім світло її меркне. А через добу згасне зовсім. Якщо ж у приміщенні дуже душно, то гнилушка не буде світитися і в першу ніч.
Отже, для світіння гнилушки необхідний кисень. Таємниче мерехтіння чаклунських вогнів — це лише результат повільного горіння, окислення речовин, що містяться в організмах, що живуть у гнилому дереві.
Міцелій (грибниця) (від давньогрец. mykes — «гриб») — вегетативне тіло грибів і актиноміцетів, що складається з тонких (1,5 — 10 мкм завтовшки у грибів і 0,5 — 1,0 — мкм у актиноміцетів) розгалужених ниток, званих гіфами.
Важливо зазначити, що світло випускають не самі гнилушки, а гриби, що поселяються на гнилих пнях. Усім добре знайомий гриб опеньок належить, виявляється, до сім'ї грибів, які світяться. Ви ніколи не бачили опеньків, які світяться? Це й не дивно — адже в опенька світиться не капелюшок і не ніжка, а міцелій.
Грибниця тонкою мережею обплітає весь гнилий пень, проникає між його коренями й деревиною. Найтонші нитки міцелію протискуються між клітинами деревини і невидимою павутиною обплітають наскрізь усе дерево. У темряві при сприятливій погоді міцелій опенька починає світитися, але здається, ніби світиться саме гниле дерево.
Міцелій гриба в чашці Петрі
Найбільш сильне світіння в природних умовах спостерігається після дощу, коли гнилушка з пророслою грибницею волога, але дуже сильне змочування шкідливо діє на світіння. При сприятливих умовах світіння гнилушок можна спостерігати місяцями.
Біолюмінесценція — явище, при якому відбувається світіння живих організмів.
Біолюмінісценція опеньків та цікаві факти
Те, що найпростіші опеньки можуть займати територію в десятки гектарів, важити близько 100 тонн і жити тисячі років, знають уже багато, а ось їхні здатності до біолюмінесценції мало кому відомі.
На фото — світіння мертвої деревини, що розкладається опеньком (Armillaria sp.).
Перші згадки про біолюмінесценцію грибів ми знаходимо в Аристотеля і римського вченого Плінія Старшого, які спостерігали цей ефект і назвали його «холодний вогонь». Примарне світіння пізніше стало відомо на Заході як «foxfire» — така назва, ймовірно, виникла від давньофранцузького fois — «брехня». У нашій же мові спеціального терміну для цього явища немає.
Світіння зустрічається під ім'ям «foxfire» в багатьох творах. Наприклад, у романі Марка Твена «Пригоди Тома Соєра і Гекльберрі Фінна» Том Соєр використовував його для освітлення тунелю.
Однак лише в 1823 році було встановлено зв'язок між світінням деревини, а саме дерев'яних опорних балок, які використовувалися для укриття рудників, і активно зростаючим у них грибним міцелієм.
Узагалі, у світі існують десятки видів грибів, які світяться. Іноді світиться тільки субстрат, обплетений міцелієм гриба, як у випадку з опеньком. В інших же видів можуть світитися й самі плодові тіла.
У середній смузі до біолюмінесценції здатні всі види опеньків з роду Armillaria — ті, що в народі називають осінніми опеньками, і деякі види роду Mycena (фото нижче): epipterigia, haematopus, pura, stylobates (світяться і міцелій, і плодові тіла).
Пироженко Володимир, 7Б
Page updated
Google Sites
Report abuse