Свет в море

В то же время естествоиспытатели заметили, что в этих местах в последнюю четверть Луны регулярно к поверхности моря поднимаются светящиеся черви. 12 октября 1492 г. также приходится на последнюю четверть Луны; вероятно, внимание Колумба и было привлечено свечением червей.

То, что вспышки достаточно интенсивны и могут быть видны на значительном расстоянии, убеждает следующий пример. Всего шесть миниатюрных рачков-эуфаузиид, помещенных в стеклянную банку, излучают такое количество света, что человек с хорошим зрением свободно читает газету.

Свечение организмов может быть внутриклеточным и внеклеточным. Первый вид свечения встречается чаще. Оно свойственно массам одноклеточных организмов и бактериям. У высших ракообразных или рыб оно сосредоточено в особых органах — фотофорах. Внеклеточным свечением обладают, например, некоторые кальмары и креветки, выбрасывающие в качестве завесы светящуюся слизь.

Сейчас биохимики установили, что свечение происходит главным образом при окислении люциферином (протеин с большим молекулярным весом) люцифераза — вещества, близкого к витамину К. Оба эти вещества содержатся в специальных клетках организмов. Физическая сущность явления также понятна — это биолюминесценция, или живой холодный свет. При биолюминесценции энергия химической реакции, вызвавшей свечение, почти полностью переходит в свет без затраты на тепло. Коэффициент полезного действия свечения превышает 90 %.

Ранние теории объясняли свечение моря тем, что в море светится фосфор (отсюда понятие «фосфоресценция моря»). Существовала также гипотеза об отдаче водой поглощенного в светлое время суток солнечного света. Согласно «механической» точке зрения, свет излучается молекулами соли, трущимися о молекулы воды.

Механическое воздействие тех или иных раздражителей необходимо для высвечивания организмов. К ним относятся и движение воды, и трение о пузырьки воздуха, и прикосновение к посторонним, особенно движущимся, предметам. Только у рыб и некоторых высших ракообразных и моллюсков свечение обусловлено нервно-гормональной деятельностью. Заметим, что только свет бактерий не зависит от внешнего раздражения.

Итак, свечение моря — это проявление биолюминесценции, суммирующееся из биолюминесцентных вспышек морских организмов. Чаще всего биолюминесцентные сигналы очень слабы и для их восприятия необходимы весьма чувствительные приемники световой энергии — фотоэлектронные умножители. Человеческий глаз может едва-едва различить эти сигналы, находясь даже на небольшом расстоянии. Но в море наблюдалось свечение, которое хорошо заметно и на значительных расстояниях.

В статье итальянского исследователя Л. Каппуро «Океанография из Космоса» (Bollet. di Geofis. Teor. ed Applicata, 9, № 33, 1967), со ссылкой на американского космонавта Карпентера, утверждается, что светящийся след большого корабля в тропических морях может быть виден с высоты 100–200 км.

Свечение усилится, если на поверхность моря посылать световые импульсы. Американский исследователь Нашиба, применяя импульсную ксеноновую лампу, установил, что уровень биолюминесценции в результате оптической стимуляции светящихся организмов увеличился в тысячу раз. Даже в результате визуальных наблюдений сложилось представление об огромном масштабе этого явления. Оно захватывает большие акватории и практически все широты. Вот что писал Ч. Дарвин во время плавания на корабле «Бигль», находясь у южноамериканского материка: «…дул свежий ветерок, и вся поверхность моря, которая днем была покрыта пеной, теперь сияла белым светом. Перед носом корабля вздымались две волны как бы из жидкого фосфора, а за ним тянулся млечный след…» [35] Дарвин наблюдал свечение моря в тропических широтах. Но вот записи капитана ледокольного парохода «Седов» К. С. Бадигина во время дрейфа в центральной части Северного Ледовитого океана: «…Южный ветер разводит в полынье волну. Волны лижут нашу льдину. Когда вода сбегает, на льду остается зеленоватое фосфорическое свечение…» [36]

Иной раз свечение моря проявляется в виде странных светящихся полос или кругов. Это так называемое фигурное свечение. Моряки торговых судов, наблюдавшие его, рассказывают, что их охватывало чувство страха, когда светящиеся полосы и колеса перемещались по поверхности ночного моря. Одному из авторов близ Ходейды в Красном море удалось наблюдать четыре светящиеся полосы, соединявшиеся в одной точке и несколько напоминающие слабые лучи прожектора, которые медленно двигались против часовой стрелки. Вышедшая из-за облаков Луна ре позволила далее вести наблюдение. Объяснение фигурному свечению недавно нашел немецкий океанолог К. Калле. Проанализировав более двух тысяч такого рода наблюдений, он сделал вывод, что причина фигурного свечения — высвечивание у поверхности моря мельчайших организмов, потревоженных ударными волнами, возникающими при подвижках и смещении слоев на дне моря. Ударные волны передаются в толщу воды, и на поверхности моря, где скапливаются светящиеся организмы, создается своего рода интерференционная картина. Если сейсмические источники на дне моря меняют свое положение, то она приходит в движение.

Строго говоря, под свечением моря понимают увеличение яркости поверхности моря за счет света морских организмов, скапливающихся в приповерхностном слое воды. Однако биолюминесценцию наблюдали и в толще морской воды.

Мы уже упоминали о наблюдениях океанавтов «Черномора». Из подводной лаборатории «Карибское море-1», установленной в июле 1966 г. на дне бухты Ринкон-де-Гаунаба неподалеку от Гаваны, океанавты также наблюдали биолюминесценцию. Мигель Монтаньес записал в своем дневнике: «Я долго наблюдал за жизнью моря ночью. То здесь, то там вспыхивали и гасли бесчисленные маленькие огоньки. Звездное и лунное сияние не в силах пробить 20-метровую толщу вод. Единственный источник естественного света в ночных глубинах— масса планктона. В этом призрачном свете изредка проплывали какие-то незнакомые фосфоресцирующие рыбы…» [37]

Но подводные лаборатории пока устанавливаются сравнительно неглубоко. Правда, и на глубинах значительно больших исследователи своими собственными глазами видели светящихся животных. Еще Уильям Биб, опускавшийся в битискафе на глубину 923 м, сообщал о светящихся существах. Он даже сделал несколько уникальных фотографий, снимая люминесцирующихся животных в их собственном свете.

Профессор Огюст Пиккар на батискафе «Триест» достиг дна Средиземного моря на глубине 1080 м. «Мы гасим свет — наступает полный мрак. Я подхожу к иллюминатору: поле моего зрения пересекает какая-то светящаяся точка, подобная падающей звезде. Живое существо! Растение или животное? В такой темноте не могут быть настоящие растения. Мы часто замечаем фосфоресцирующих животных, проходящих иногда группами, иногда в одиночку… и снова погружаемся в непроницаемую мглу» [38].

Но подлинная революция в изучении биолюминесценции наступила лишь после того, как ее стали измерять с помощью батифотометров. Эти приборы, снабженные особо чувствительными вакуумными фотоумножителями, регистрируют самые слабые световые потоки, вплоть до нескольких квантов в секунду. Батифотометры появились лишь 10–12 лет назад, но с ними удалось провести обширные исследования в Тихом, Индийском и Атлантическом океанах до глубин 2000 м. Итог этим исследованиям был подведен на Втором международном океанографическом конгрессе в Москве в 1966 г.: биолюминесценция характерна для всей океанской толщи и, безусловно, представляет постоянно действующий фактор в оптике моря и экологии морских организмов.

Первые советские инструментальные исследования биолюминесценции были выполнены под руководством профессора И. И. Гительзона в Тихом океане с борта научно-исследовательского корабля «Витязь» в 1961 г.

Ученый заметил, что на батифотограммах биолюминесцентные вспышки, записывающиеся в форме импульсов, образуют густой поток, часто сливающийся воедино. Таким образом, биолюминесценция не редкое событие, спорадически регистрируемое батифотометром, висящим в толще морской воды, а информация о непрерывных биологических процессах в море.