Теплой летней ночью светлячки (по-научному светляки) мелькают в поле то тут, то там, как дальние молнии. Поймайте одного светлячка, посадите его в банку и понаблюдайте за ним. Огонек светлячка светит мистическим желто – зеленым светом. Огонек выглядит странно холодным, да он и в самом деле такой.
Огонек светлячка не похож на солнечный свет: он светит, но почти не греет. Удивительно, но факт: светлячки - это разновидность жуков.
Светлячки
Существует более 2000 видов светлячков. Взрослые особи имеют коричневую или черную окраску, их размеры достигают 1,5 сантиметра. Молодые светлячки вылупляются из яиц, спрятанных в земле. Как и положено насекомому, из яйца вылупляется не взрослое животное, а личинка. Окраска личинки такая же, как у взрослых особей - как правило, коричневая, но по форме личинки плоские. Личинки некоторых видов светлячков светятся все время.
Чем светлячки светят?
Свет излучается участком поверхности светлячка на его брюшке специальными клетками, которые называются фотоцитами. Два химических соединения в фотоците - люциферин и люцифераза - взаимодействуют друг с другом, продуцируя световую энергию. Слово «Люцифер» по-латыни означает «светоносный». Произведенная в ходе реакции энергия возбуждает атомы в молекуле люциферина, и они испускают фотоны света. Под слоем фотоцитов лежит слой других клеток, наполненных белым веществом. Этот слой играет роль отражателя света. Есть и другие
"Он с важностью водрузил мерцающую и подмигивающую банку на ночной столик, взял карандаш и стал усердно писать что-то в своем блокноте.
Светлячки горели, умирали, снова горели и снова умирали, в глазах мальчика вспыхивали и гасли три десятка переменчивых зеленых огоньков, а он все писал — десять минут, двадцать, черкал, исправлял строчку за строчкой, записывал и вновь переписывал сведения, которые так жадно, второпях копил все лето.
Том лежал и как завороженный не сводил глаз с крохотного живого костра, что вздрагивал, полыхал и замирал в банке, и наконец так и уснул, опершись на локоть, а Дуглас все писал и писал..."
Мой интерес к светлячкам возник внезапно и был вызван именно этим абзацем после недавнего прочтения замечательной книги Рэя Бредребри "Вино из одуванчиков".
Мне стало любопытно, а действительно ли светлячки могут светиться в банке
так долго? Да и почему вообще они светятся?
Перечитав много разной информации об этом на разных сайтах, я собрала все наиболее интересное, на мой взгляд, в своем посте, чем с вами и делюсь!
************************************************
Летом, по вечерам, когда уже стемнеет, в поле, словно маленькие молнии, мелькают светлячки. Каждый в детстве собирал этих уникальных насекомых в банку и любовался тем, как они светятся. И, конечно, задавался вопросом, а почему они светятся?
Всего известно около 2000 видов светлячков и каждый из них обладает способностью излучать фосфорецирующий свет. Чаще всего орган свечения этих жуков — фотофор — располагается на конце брюшка.
Фотофор состоит из 3-х слоев. Нижний слой, зеркальный, способен отражать свет. Верхний — представляет собой светопрозрачную кутикулу. В среднем слое находятся фотогенные клетки, вырабатывающие свет. Как видно, по своему устройству фотофор напоминает обычный фонарик.
Подобный вид свечения называется биолюминисценцией, которая возникает в результате соединения внутриклеточного кислорода с кальцием, молекулой аденозинтрифосфата (АТФ) и пигментом люциферином в присутствии фермента лоюциферазы.
Свет, излучаемый светлячками — холодный. В отличие от обычной электрической лампы, где основная часть энергии переходит в бесполезное тепло, а КПД составляет 5% — 10 %, светлячки переводят в световое излучение 87% — 98% затраченной энергии.
Свечение этих насекомых относится к видимой желто-зеленой части спектра, соответствующей длинам волн от 500 до 600 нм.
Многие виды светлячков в состоянии по своему желанию уменьшать и увеличивать интенсивность свечения или излучать прерывистый свет. Когда нервная система жука подает сигнал о «включении» света, в фотофор начинает интенсивно поступать кислород, а для «выключения» достаточно прекратить подачу.
У насекомых нет легких, а кислород передается посредством специальных трубочек — трахеол. Запас кислорода находится в митохондриях. Для быстрого выделения необходимого количества кислорода, организм светлячка вырабатывает окись азота, которая, поступая в митохондрии, вытесняет из них кислород.
Биолюминисценция для светлячков является средством межполового общения. Насекомые не только сигнализируют о своем местоположении, но и отличают своего партнера по особой частоте мерцания. Тропические и североамериканские виды светлячков иногда исполняют целые хоровые серенады для своих партнерш, одновременно вспыхивая и затухая всей стайкой. Стайка самок отвечает им такой же светомузыкой.
Конечно, интересно, зачем природа наделила светляков такой интересной особенностью. Ведь свечение не помогает им в поисках пищи, не отпугивает собак и больших кошек. Большинство ученых склоняется к предположению, что таким своеобразным образом жуки привлекают особей противоположного пола для спаривания. Поскольку разные виды светлячков светят по-разному, мерцают с разной периодичностью, это позволяет им быть уверенными, что спаривание внутривидовое.
Некоторые экзотические виды светляков способны синхронно излучать свет. Так, например, в Таиланде можно наблюдать такую картину - светляки собираются на одном дереве в большом количестве. Сначала каждое насекомое испускает вспышки света в своем определенном ритме. Но спустя некоторое время пара жуков начинает мигать синхронно, а затем и остальные присоединяются к их ритму. В результате дерево выглядит как новогодняя елка, мигающая ежесекундно, словно украшенная гирляндами огней.
Ученым даже удалось выделить ген, отвечающий за свечение. Он был успешно транспортирован в растения, в результате получились целые светящиеся по ночам плантации.
Свет, испускаемый многими тропическими видами светлячков, очень яркий. Первые европейцы, поселившиеся в Бразилии, при отсутствии свечей освещали свои дома светлячками. Ими же наполняли лампады перед иконами. Индейцы, путешествуя ночью через джунгли, до сих пор привязывают к большим пальцам на ногах крупных светлячков. Их свет не только помогает видеть дорогу, но и, возможно, отпугивает змей.
Энтомолог Эвелин Чисман в 1932 г. писала, что некоторые эксцентричные дамы Южной Америки и Вест-Индии, где водятся особенно крупные светлячки, перед вечерними праздниками украшали этими насекомыми свои прическу и платье, и живые украшения на них сверкали подобно бриллиантам.
Британские генетики из университета Хартфордшира (University of Hertfordshire) придумали, как с помощью генной инженерии заставить ёлочные иголки излучать собственный свет. Для этого они собираются пересадить ели два гена, взятые у медуз и светлячков. Один из них отвечает за производство зелёного флуоресцентного белка, а второй вырабатывает фермент люциферазу.
Молодой побег планируется заразить безобидной бактерией, которая несёт необходимые гены и встраивает их в ДНК дерева. Затем с помощью химического вещества люцеферина, включённого в состав удобрений, будет активирован фермент, который в свою очередь «включит» светящийся белок. В итоге модифицированная хвоя будет светиться как в темноте, так и при дневном освещении.
Какой бы фантастической не казалась эта идея, при её разработке учёные опирались на предыдущие успешные научные работы. Ранее подобным путём были созданы светящийся в темноте шёлк, картофель и даже мыши и поросята.
Светящийся шелк
Свиньи с генами светящейся медузы
Единственной проблемой, которую видят авторы проекта, является цена удивительной ёлки. По их подсчётам такое дерево будет стоить около $320 и окажется по карману далеко не всем. Однако они полагают, что такой необычный товар в любом случае будет пользоваться спросом.
Идея имеет потенциал для развития. Ведь не так давно в природе были открыты синий и красный флуоресцентные белки. Так что в будущем можно создать рождественские и новогодние деревья, которые будут излучать разноцветное свечение.
А эта фотография похожа на звездное небо, правда?!
Пещеры Вайтомо (Waitomo Caves) - одноименная деревня и знаменитые карстовые пещеры, являющиеся главной достопримечательностью юга Области Вайкато (Waikato), на Северном острове Новой Зеландии, в 12 километрах к северо-западу от городка Те Куити (Te Kuiti).
Это пещера Glowworm, Новая Зеландия. Она заселена удивительными существами — Arachnocampa Luminosa. Это светлячки, которых можно встретить только в Новой Зеландии. Их зелёно-голубое свечение делает свод пещеры похожим на звёздное небо в морозную ночь.
Именно так выглядят потолки пещеры с личинками светлячков Arachnocampa luminosa, которые, по утверждению учёных, светятся преимущественно от голода. Причём чем острее голод — тем ярче свечение.
Светлячки могут то появляться, то исчезать на определенной территории.
Ареал их обитания – прерия, степь и пампа.
Различные разновидности светлячков встречаются в Северной и Южной Америке, Европе (Великобритания), России, Азии (Китай, Малайзия и Индия), Новой Зеландии, Австралии.
Светлячки охотятся на улиток небольшого размера и слизней, и их следует искать в таких местах, эта добыча. Наблюдать насекомых легче с мая по июль, когда они . Заметны светлячки в вечернее время суток, в течение приблизительно двух часов после наступления темноты. Светлячков гораздо реже можно встретить в лесу, чем на открытых землях, покрытых травой, или возле изгородей. Тем не менее, насекомые не водятся возле земель, удобряемых под сельское хозяйство.
Колония светлячков в Малайзии
Большая колония светлячков водится рядом с Кампунг Куатан, небольшим поселением рядом с Куала Селангор в Малайзии, на побережье Малаккского пролива. Эти светлячки относятся к семейству Lampyridae. Колония насекомых вызвала интерес энтомологов еще в 70-е годы 20-го века.
Природный парк, ныне открытый в этом месте для широкой публики, представляет собой сочетание тропического и болотного лесов. Светлячки обитают только в мангровых лесах этого заповедника площадью 296 гектар. В течение дня они уходят в травы, растущие рядом с мангровыми деревьями. С наступлением ночи они перемещаются на мангры, стоящие по берегам реки. На деревьях они питаются соком их листьев. Самки и самцы насекомого светятся в темноте зеленоватым мерцающим светом, привлекая друг друга для спаривания.
На каждом дереве может обитать отдельный подвид светлячков, и это заметно по их мерцанию, которое отличается от свечения светлячков другого подвида частотой мерцания.
Начиная с 2000 года, количество светлячков в заповеднике значительно сократилось. Местные жители считают, что тому – строительство дамбы в верховьях реки.
Светлячки Великобритании
На Британских островах водятся светлячки семейства Lampyris noctiluca. Хотя считается, что представители этого семейства предпочитают известняковые почвы, их наблюдали в самых разных частях Великобритании.
Светлячков находят в садах, на живых изгородях, на железнодорожных насыпях. Чаще всего их можно встретить на заброшенных железных дорогах. Насекомых также наблюдают на отвесных скалах, в лесистых местностях, на пустошах, в лощинах Шотландии и Уэльса.
Светлячки встречаются также на острове Джерси, находящемся под защитой Соединенного королевства.
В целом, светлячки гораздо больше распространены в южной части Британских островов.
Прекрасные и загадочные светлячки способны не только услаждать наш взор. Этим созданиям по силам и более серьёзные дела.
В летние сумерки на опушке леса, у просёлочной дороги или на лугу можно увидеть, если повезёт, в высокой влажной траве «живую звёздочку». Подойдя поближе, чтобы хорошенько рассмотреть таинственную «лампочку», вы скорее всего будете разочарованы, обнаружив на стебельке мягкое червеобразное тельце со светящимся концом членистого брюшка.
М-да... Зрелище совсем не романтичное. Светлячком, пожалуй, лучше любоваться издали. Но что это за существо, неудержимо манящее нас своим прохладным зеленоватым сиянием?
ОГНЕННЫЕ СТРАСТИ
Светляк обыкновенный - а именно он обращает на себя наше внимание на большей части территории Европейской России - это жук из семейства лампирид. К сожалению, его название сегодня явно устарело - в дачных местностях вблизи больших городов «живой фонарик» давно стал редкостью.
В старину на Руси это насекомое знали как Иванова (или ивановского) червячка. Жук, похожий на червяка? Может ли быть такое? Может. Ведь наш герой - создание в каком-то смысле недоразвитое. Зеленоватая «лампочка» - это бескрылая личинкоподобная самка. На конце её незащищённого брюшка есть специальный светящийся орган, с помощью которого жучиха призывает самца.
«Я здесь, и я ещё ни с кем не спарилась», - вот что означает её световой сигнал. Тот, к кому обращен этот «знак любви», по виду - обычный жук. С головой, крыльями, ногами. Иллюминацию не устраивает - она ему ни к чему. Его задача - обнаружить свободную самку и спариться с ней для продолжения рода.
Возможно, наши далёкие предки интуитивно чувствовали, что в таинственном свете насекомых содержится любовный призыв. Не зря же они связали название жука с Иваном Купалой - древним языческим праздником летнего солнцестояния.
Его отмечают 24 июня по старому стилю (7 июля - по новому). Именно в этот период года проще всего найти светлячка. Ну а если он будет сидеть на листе папоротника, то издалека может сойти за тот самый чудесный цветок, который распускается в сказочную купальскую ночь.
Как уже говорилось, иванов червячок - представитель семейства светящихся жуков-лампирид, насчитывающего около двух тысяч видов. Правда, большинство насекомых, излучающих сияние, предпочитают тропики и субтропики. Полюбоваться этими экзотическими созданиями, не покидая пределов России, можно в Приморье на Черноморском побережье Кавказа.
Если вам доводилось прогуливаться тёплым вечером по сочинским или адлерским набережным и аллеям, вы не могли не заметить маленькие желтоватые трассирующие огоньки, наполняющие летние сумерки «русской Ривьеры». «Дизайнер» этой впечатляющей иллюминации - жук люциола мингрелика (Luciola mingrelica), причём свой вклад в световое оформление курорта вносят и самки, и самцы.
В отличие от немигающего сияния нашей северной светлячихи, половая сигнальная система южан сродни световой морзянке. Кавалеры летают невысоко над землёй и непрерывно с одинаковыми интервалами испускают поисковые сигналы - вспышки света. Если жених окажется поблизости от сидящей на листьях куста суженой, она отвечает ему своей характерной вспышкой. Заметив этот «знак любви», самец резко меняет курс полёта, приближается к самке и начинает посылать сигналы ухаживания - более короткие и частые вспышки.
В странах Юго-Восточной Азии живут светлячки, способные координировать подачу своих «любовных призывов» с сигналами находящихся поблизости сотоварищей. В результате возникает поразительная картина: в воздухе и в кронах деревьев начинают синхронно вспыхивать и гаснуть тысячи крошечных живых лампочек. Кажется, что невидимый дирижёр управляет этой волшебной светомузыкой.
Такое феерическое зрелище издавна собирает в Японии множество восторженных поклонников. Ежегодно в июне-июле в разных городах Страны восходящего солнца проходит Хотару Мацури - Праздник светлячков.
Обычно в тёплую погоду перед началом массового лёта светящихся жуков люди собираются в сумерках в саду возле какого-нибудь буддийского или синтоистского храма. Как правило, «жучиный фестиваль» приурочивают к новолунию - чтобы «посторонний» свет не отвлекал зрителей от сказочного представления живых огоньков. Многие японцы считают крылатые фонарики душами своих умерших предков.
Кадр из аниме "Могила светлячков"
ПОВЕРИВ АЛГЕБРОЙ ГАРМОНИЮ...
Слов нет, звёздочки, светящиеся под ногами, в кронах деревьев или барражирующие почти над самой головой в тёплом ночном воздухе. - зрелище поистине волшебное. Но это далёкое от науки определение не может удовлетворить учёного, который стремится познать физическую природу всякого явления окружающего мира.
Раскрыть тайну «его сиятельства» жука-лампирида - такую цель поставил перед собой французский физиолог XIX века Рафаэль Дюбуа. Для решения этой задачи он отделял органы свечения от брюшка насекомых и растирал их в ступке, превращая в светящуюся гомогенную кашицу, затем подливал немного холодной воды. «Фонарик» светил в ступке ещё несколько минут, после чего гас.
Когда учёный добавлял в кашицу, приготовленную тем же способом, кипяток, огонёк потухал мгновенно. Однажды исследователь на пробу соединил содержимое «холодной» и «горячей» ступок. К его изумлению, свечение возобновилось! Дюбуа оставалось только объяснить с точки зрения химии такой неожиданный эффект.
Крепко поломав голову, физиолог пришёл к выводу: «живую лампочку» «включают» два разных химических вещества. Учёный назвал их люциферин и люцифераза. При этом второе вещество каким-то образом активизирует первое, заставляя его светиться.
В «холодной» ступке свечение прекратилось, поскольку кончился люциферин, а в «горячей» - потому что под действием высокой температуры разрушилась люцифераза. Когда содержимое обеих ступок соединили, люциферин и люцифераза снова встретились и «засияли».
Дальнейшие исследования подтвердили правоту французского физиолога. Более того, как выяснилось, химические вещества типа люциферина и люциферазы присутствуют в светящихся органах всех известных видов жуков-лампиридов, живущих в разных странах и даже на разных континентах.
Разгадав феномен свечения насекомых, учёные со временем проникли и в другой секрет «сиятельных особ». Как рождается синхронная светомузыка, о которой мы рассказали выше? Изучая световые органы «огненных» букашек, исследователи установили, что нервные волокна связывают их с глазами светлячков.
Работа «живой лампочки» напрямую зависит от сигналов, которые получает и обрабатывает зрительный анализатор насекомого; последний, в свою очередь, подаёт команды на световой орган. Конечно, один жук не может охватить взглядом крону большого дерева или пространство поляны. Он видит вспышки сородичей, находящихся с ним рядом, и действует с ними в унисон.
Те ориентируются на своих соседей и так далее. Возникает своеобразная «агентурная сеть», в которой каждый маленький сигнальщик находится на своём месте и передаёт световую информацию по цепочке, не зная, сколько всего особей задействовано в системе.
С «ЕГО СИЯТЕЛЬСТВОМ» ПО ДЖУНГЛЯМ
Конечно, люди ценят светлячков прежде всего за красоту, загадочность и романтичность. Но в той же Японии, например, в старину этих насекомых собирали в специальные плетёные сосуды. Знать и богатые гейши использовали их в качестве изящных ночников, а бедным студентам «живые фонарики» помогали зубрить по ночам. Кстати 38 жуков дают столько света, сколько средняя по размерам восковая свеча.
«Звёздочками на ножках» как осветительными приборами с давних пор пользовались коренные жители Центральной и Южной Америки для ритуального украшения жилищ и самих себя в дни праздников. Первые европейские переселенцы в Бразилии наполняли жуками вместо масла лампады возле католических икон. Особо ценную услугу «живые фонарики» оказывали тем, кто путешествовал по джунглям Амазонии.
Чтобы обезопасить ночное передвижение по кишащему змеями и прочими ядовитыми тварями тропическому лесу, индейцы привязывали светлячков к ногам. Благодаря такой «иллюминации» риск случайно наступить на опасного обитателя джунглей значительно уменьшался.
Современному любителю экстрима даже амазонская чаща может показаться исхоженным местом. Сегодня единственная область, где туризм делает только первые шаги, - это космос. Но, оказывается, и в его освоение светлячки способны внести свой достойный вклад.
ЕСТЬ ЛИ ЖИЗНЬ НА МАРСЕ -РАССКАЖЕТ СВЕТЛЯК
Вспомним ещё раз Рафаэля Дюбуа, стараниями которого мир в XIX веке узнал о люциферине и люциферазе - двух химических веществах, обусловливающих «живое» сияние. В первой половине минувшего столетия его открытие было существенно дополнено.
Выяснилось, что для правильной работы «жучиной лампочки» необходима третья составляющая, а именно - аденозинтрифосфорная кислота, или сокращённо - АТФ. Эту важнейшую биологическую молекулу обнаружили в 1929 году, так что французский физиолог даже не подозревал о её участии в его экспериментах.
В фильме "Аватар" в темноте светятся не только насекомые и животные, но и растения
АТФ представляет собой своеобразный «портативный аккумулятор» в живой клетке, задача которого - обеспечение энергией всех реакций биохимического синтеза. В том числе и взаимодействия между люциферином и люциферазой - ведь для светоиспускания тоже нужна энергия. Сначала благодаря аденозинтрифосфорной кислоте люциферин переходит в особую «энергетическую» форму, а затем люцифераза включает реакцию, в результате которой его «лишняя» энергия преобразуется в квант света.
Ещё в реакциях свечения жуков-лампиридов участвуют кислород, перекись водорода, оксид азота и кальций. Вот как всё непросто в «живых лампочках»! Зато у них поразительно высокий КПД. В результате превращения химической энергии АТФ в свет теряется в виде тепла только два процента, в то время как у электрической лампочки бесполезно расходуется 96 процентов энергии.
Всё это хорошо, скажете вы, но при чём здесь космос? А вот при чём. Упомянутую кислоту «умеют делать» только живые организмы, но зато абсолютно все - от вирусов и бактерий до человека. Люциферин и люцифераза способны светиться в присутствии АТФ, которую синтезировал любой живой организм, не обязательно светлячок.
В то же время эти два вещества, открытые Дюбуа, искусственно лишённые своего неизменного спутника, не дадут «огонька». Зато если все три участника реакции вновь соберутся вместе, свечение может возобновиться.
Вот на этой идее и был основан проект, который разрабатывали в Американском аэрокосмическом агентстве (NASA) в 60-е годы прошлого века. Предполагалось снабжать автоматические космические лаборатории, предназначенные для изучения поверхности планет Солнечной системы, специальными контейнерами, содержащими люциферин и люциферазу. При этом они должны были быть полностью очищены от АТФ.
Взяв пробу грунта на другой планете, следовало, не теряя времени, соединить небольшое количество «космической» почвы с земными субстратами свечения. Если на поверхности небесного тела обитают хотя бы микроорганизмы, то их АТФ вступит в контакт с люциферином, «зарядит» его, а затем люцифераза «включит» реакцию свечения.
Полученный световой сигнал передаётся на Землю, и там люди сразу поймут - жизнь есть! Ну а отсутствие свечения, увы, будет означать, что этот островок во Вселенной скорее всего безжизнен. Пока, судя по всему, ещё ни с одной планеты Солнечной системы нам не мигнул зеленоватый «живой огонёк». Но - исследования продолжаются!
Тёплыми ночами в конце июня — начале июля, идя вдоль опушки леса, в траве можно заметить яркие зелёные огоньки, будто кто-то зажег маленькие зелёные светодиоды. Летние ночи коротки, наблюдать это зрелище можно в течение буквально пары часов. Но если разгрести траву и посветить фонариком на место, где горит огонёк, можно увидеть невзрачное червеобразное сегментированное насекомое, у которого конец брюшка светится зелёным. Так выглядит самка светляка обыкновенного (Lampyris noctiluca ). В народе его называют иванов червячок , ивановский червячок из-за поверья, что первый раз в году появляется в ночь на Ивана Купалу. Яркий свет способны испускать лишь самки, ожидающие самцов на земле или растительности; самцы же света практически не излучают. Самец у светляка выглядит как обыкновенный нормальный жук с твердыми надкрыльями, самка же во взрослом состоянии остаётся похожей на личинку, и вовсе не имеет крыльев. Свет используется для привлечения самца. Специальный орган, испускающий свечение, расположен на последних сегментах брюшка и устроен очень интересно: есть нижний слой клеток. содержащий большое количество кристаллов мочевины, и действующий как зеркало, отражающее свет. Сам светоносный слой пронизан трахеями (для доступа кислорода) и нервами. Свет образуется при окислении специального вещества — люциферина, с участием АТФ. У светляков это очень эффективный процесс, происходящий почти со 100% КПД, вся энергия идет в свет, практически без выделения тепла. А сейчас немного более подробно обо всем этом.
Светляк обыкновенный (Lampyris noctiluca ) является представителем семейства светляки (Lampyridae ) отряда жуков (жесткокрылых, Coleoptera). У самцов этих жуков сигарообразное тело, длиной до 15 мм, и довольно крупная голова с большими полусферическими глазами. Они хорошо летают. Самки же своим внешним видом напоминают личинок, имеют червеобразное тело длиной до 18 мм, и бескрылы. Светляков можно увидеть на лесных опушках, сырых полянах, на берегах лесных озер и ручьев.
Главными во всех смыслах слова у них являются светящиеся органы. У большинства светляков они располагаются в задней части брюшка, напоминая большой фонарик. Органы эти устроены по принципу маяка. В них есть своего рода «лампа» - группа клеток-фотоцитов, оплетенная трахеями и нервами. Каждая такая клетка наполнена «топливом», в роли которого выступает вещество люциферин. Когда светлячок дышит, воздух по трахеям поступает в светящийся орган, где под воздействием кислорода люциферин окисляется. В процессе химической реакции высвобождается энергия в виде света. Настоящий маяк всегда излучает свет в нужном направлении - в сторону моря. Светляки в этом плане тоже не отстают. Фотоциты у них окружены клетками, наполненными кристаллами мочевой кислоты. Они выполняют функцию рефлектора (зеркала-отражателя) и позволяют не расходовать ценную энергию напрасно. Впрочем, об экономии эти насекомые могли бы и не заботиться, ведь производительности их светящихся органов может позавидовать любой техник. Коэффициент полезного действия у светляков достигает фантастических 98%! Это значит, что только 2% энергии расходуется напрасно, а в творениях рук человеческих (автомобилях, электроприборах) впустую тратится от 60 до 96% энергии.
В реакции свечения участвуют несколько химических соединений. Одно из них, устойчиво к нагреванию и присутствует в небольшом количестве - люциферин. Другое вещество - фермент люцифераза. Также для реакции свечения необходима ещё и аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Люцифераза представляет собой белок, богатый сульфгидрильными группами.
Свет образуется при окислении люциферина. Без люциферазы скорость реакции между люциферином и кислородом крайне низкая, катализация люциферазой значительно повышает её скорость. В качестве кофактора требуется АТФ.
Свет возникает при переходе оксилюциферина из возбуждённого состояния в основное. При этом оксилюциферин связан с молекулой фермента и в зависимости от гидрофобности микроокружения возбуждённого оксилюциферина испускаемый свет варьирует у различных видов светлячков от жёлто-зелёного (при более гидрофобном микроокружении) до красного (при менее гидрофобном). Дело в том, что при более полярном микроокружении часть энергии рассеивается. Люциферазы из различных светляков генерируют биолюминесценцию с максимумами от 548 до 620 нм. В целом энергетическая эффективность реакции очень высокая: практически вся энергия реакции трансформируется в свет без испускания тепла.
Все жуки содержат один и тот же люциферин. Люциферазы, напротив, у разных видов различны. Отсюда следует, что изменение окраски свечения зависит от строения фермента. Как показали исследования, температура и рН среды оказывают существенное влияние на окраску свечения. На микроскопическом уровне свечение свойственно только цитоплазме клеток, ядро при этом остается темным. Свечение испускается находящимися в цитоплазме фотогенными гранулами. При исследовании в ультрафиолетовых лучах свежих срезов фотогенных клеток эти гранулы можно обнаружить по их другому свойству - флуоресценции,- зависящему от наличия люциферина.
Квантовый выход реакции по сравнению с классическими примерами люминесценции необычайно высок, приближается к единице. Иными словами, на каждую молекулу люциферина, участвующую в реакции, испускается один квант света.
Светляки — хищники, питаются насекомыми и моллюсками. Личинки светляков ведут бродячую жизнь, наподобие личинок жужелиц. Личинки питаются мелкими беспозвоночными, преимущественно наземными моллюсками, в раковинах которых часто укрываются сами.
Взрослые жуки не питаются и вскоре после спаривания и откладки яиц гибнут. Самка яйца откладывает на листья или на землю. 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.
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.
