Все знакомые нам источники света излучают тепло. От них порой мы получаем ожоги: это и солнечный свет, и костер (источник света и обогрева в темном лесу), и электролампочка, и пламя газовой струи… Но некоторым любителям природы посчастливилось видеть жуков-светлячков. Они светятся! Причем без выделения тепла. Это и есть холодный свет.
Огни светлячков имеют много общего с другими источниками света, только они не сопровождаются теплом. Такой вид света называется люминесценцией. У светлячка свет образуется благодаря веществу, которое называется люциферин. При соединении его с кислородом образуется свечение.
Светляки, или Ивановы червяки, как их называли прежде, это жуки из семейства мягкокожих. Для них характерен резкий половой диморфизм: самец имеет общий вид жука, самка – червеобразная, бескрылая и обладает способностью издавать фосфорический свет. Светятся также личинки и яйца светляка.
Свечение природных объектов давно привлекало внимание как простых людей, так и ученых. М.В. Ломоносов когда-то писал: "Надо подумать и о безвредном свете гниющих деревьев и светящихся червей". Он имел в виду выяснение причин свечения живых организмов. Широкое их распространение в природе указывает на то, что это свойство – результат определенной химической реакции, общей для всех люминесцирующих организмов.
Подобное холодное свечение характерно также для некоторых абиссальных (глубоководных) рыб, медуз, грибов, бактерий и т.д. В наиболее глубокой (свыше трех км) части дна океана встречаются светящиеся организмы. У этих животных часто развиваются люминесцентные (светящиеся) органы.
Свечение морских организмов является одним из брендов, которые привлекают внимание туристов. Так, огромной популярностью пользуется тропический пляж в Ваадху на Мальдивских островах. Его дневное великолепие усиливается фантастической красотой ночью. После захода солнца его воды начинают светиться, создавая настоящее световое шоу. Туристы любуются завораживающей картиной узоров из всех оттенков синего, которые рассыпаются на мириады огоньков. Волны светятся голубым светом, и он усиливается при внешних раздражителях (прибой, контакт с лодками или досками для серфинга). Это явление происходит из-за развития биолюминесцентного фитопланктона (ночесветок) из одноклеточных микроорганизмов, который начинает светиться с наступлением темноты. К концу теплого периода отмечается наибольшая численность этих микроорганизмов, и тогда у берегов моря наблюдается особенно интенсивная иллюминация.
Свечение живых организмов – довольно широко распространенное в природе явление: светятся некоторые грибы (опенок, веселка), водоросли, мхи, микроорганизмы (бактерии) и животные (светляки, ракообразные, многощетинковые морские черви, пластинчатожаберные моллюски и даже рыбы).
Светящиеся бактерии легко обнаружить на гниющей рыбе и мясе. Иногда испорченные пищевые продукты светятся в камере холодильника зеленовато-голубым светом.
То, что причиной свечения являются бактерии, было установлено в 1853 году. При этом использованная посуда также будет испускать свечение. Светящиеся микроорганизмы в колбах могут использоваться в качестве светильников. Этими "лампами" одно время освещался большой зал Океанографического института в Париже.
Обнаружены сотни видов бактерий, в клетках которых происходят химические реакции, сопровождающиеся световым излучением. Обычно цвет этого излучения голубовато-зеленый. Однако недавно сотрудники Скриппсовского океанографического института в Калифорнии обнаружили бактерию, которая излучала желтый свет.
Свечение характерно и для лесов. Оно отмечено давно как в наших лесах умеренной зоны, так и в тропиках. Так, известный русский географ и климатолог А.И. Воейков побывавший в Индонезии в 70-х годах ХIХ в., отмечал холодное свечение в лесах "тумановых" и мшистых. Необычен вид этих лесов по ночам, когда начинают фосфоресцировать полусгнившие стволы и сучья.
Кому приходилось оставаться на ночь в лесу или идти по нему наверняка встречали светящиеся пни и отмершие ветки. В лесу можно наблюдать сине-зеленый свет гнилушек, возникающий при поселении на них гриба хлоросплениума. Другой гриб – коллибия, участвующий в разложении лесной подстилки, вызывает свечение опавших листьев дуба и клена.
Широко известный и популярный у нас гриб опенок поселяется на стволах и пнях, вызывая их разрушение. Чем более рыхлой становится древесина, тем больше проникает кислорода к скрытым внутри пня нитям грибницы. Это приводит к усилению свечения. Поэтому в летнюю ночь трухлявый пень озаряется зеленоватым сиянием. Наиболее интенсивное свечение наблюдается летом и осенью после дождя, который способствует росту мицелия гриба. Если ударить по рыхлому пню, то он развалится на множество светящихся кусков.
Отмеченные выше примеры объясняют загадочные "таинства" ночного леса, рассказы о блуждающих огнях, о "Жар-птице"…
Холодный свет наблюдается также в неживой природе. Например, в полной темноте светится фосфор. Часами с фосфорной краской на делениях циферблата можно пользоваться даже ночью… На склоне одной из гор лакколитов Кавказских Минеральных вод – г. Змейка – иногда отмечается, но в разных местах, зеленоватый свет, появление которого связывают с радиоактивностью…
Холодное свечение часто встречается и в пещерах. Пещеры – царство мрака. Это верно, но не всегда. Кальцитовые сталактиты при наличии некоторых специфических дефектов кристаллической решетки и соответствующих примесей активизируют кристаллы (например, марганца), могут люминисцировать. Свечение может быть голубоватым, зеленым, желтым, синим. Известны пещеры, в которых одни залы залиты голубым, другие – желтым, третьи – зеленым светом.
Познакомимся со свечением в глубинах Земли. Вот какие примеры привел известный спелеолог и ученый В. Дублянский в своей книге "Занимательная спелеология" (2000, с. 238–239). Еще в средние века люди иногда замечали на стенах пещер переливы золотисто-зеленых искорок. О них даже складывались легенды. Пронизывающие комочки грунта тонкие матово-зеленые нити – это ростки пещерного мха-шизостега. Свет, который излучает мох, не его собственный, а поглощенный, переработанный и отраженный от зерен хлорофилла.
В тропиках обитают светляки, снискавшие всемирную славу пещере Уайтомо (Новая Зеландия). От их свечения внутри бывает светло, хотя не включается электрическое освещение. Со стен и сводов льется зеленовато-синий свет. Мириады светящихся точек покрывают потолок, с него свисают фестоны и занавеси, унизанных светящимися каплями. В тишине огни разгораются, но если стукнет весло о камень в подземном водоеме, то сияние гаснет.
В пещере Уайтомо обитают грибные комарики, личинки которых тоже светятся, то вспыхивая, то погасая. Это сложный процесс, при котором 99% биохимической энергии высвобождается в виде холодного света, который светлячок может по своему желанию "включать" или "выключать".
В середине ХХ в. была раскрыта еще одна тайна пещер. Если на долю секунды включить электрический фонарь или облучить стены пещеры, покрытые натеками, лампой-вспышкой, возникает призрачное свечение, вызванное флюоресценцией. Так что тьма пещер не абсолютна. И безусловно правы спелеологи, избравшие своим девизом латинскую пословицу: "После мрака надеюсь на свет".
Естественное свечение отмерших деревьев, вызываемое пнями и стволами, разрушающимися под воздействием грибов, известно давно. А вот свечение костей и рогов животных – явление редкое. Оно отмечено у нас в пещерном святилище Дигори-изед в Дигорском ущелье известным ученым-палеонтологом Н.И. Бурчак-Абрамовичем: когда от множества оленьих рогов, накопленных в пещере за много столетий и уже начавших фосфоресцировать, исходил слабый свет, придававший таинственность ночи.
И еще пример интенсивного свечения грибов: в Австралии на Филиппинских островах растут грибы, которые используются как карманные фонарики!
Для чего по ночам зажигаются светлячки? Есть много объяснений этого явления. Одно из них состоит в том, что свет помогает самцам и самкам находить друг друга. Другая причина – это отпугивание птиц, которые стараются избегать ночного света. Ученые до сих пор не знают достоверно, почему огоньки так необходимы светлякам, поскольку все предположения не кажутся вполне обоснованными. Они думают, что свет – это побочный эффект химических реакций, идущих в теле светлячков. Может быть, он образуется, но не жизненно необходим…
Однако какими бы ни были причины и объяснения этого явления, большинство из нас рады, что оно существует, потому что приятно смотреть на этих маленьких насекомых, своеобразных живых фонариков, движущихся в темноте ночи… Да и на другие живые организмы и объекты неживой природы, источающие холодный сказочный свет.