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 животные (а также растения), которые способны к свечению. Укромные уголки ночного леса освещают бледные поганки. В океане светятся медузы.

Материалы по теме:

Почему собака рычит на хозяина?

Зачем светлячки светятся?

Ученые считают, что эти насекомые испускают свет, чтобы привлечь особей противоположного пола. Разные виды светлячков испускают свет с различной частотой, поэтому светлячок уверен, что он спаривается с самкой именно своего вида.

Синхронное мерцание светлячков

Некоторые виды светлячков, скапливаясь в одном месте, синхронизируют свое мерцание. Видно, как большое скопление насекомых одновременно зажигают и гасят свой свет. Например, в Таиланде светлячки, собравшись на одном дереве, сначала мигают каждый в свое время. Затем пара насекомых начинает делать это синхронно. Проходит немного времени, все больше и больше насекомых начинают дружно и в одно и то же время испускать короткие вспышки света.

Через полчаса все дерево ведет себя как единый сигнальный фонарь, вспыхивая каждую секунду. Впечатление такое, что дерево опоясано новогодней гирляндой лампочек. Ученые не знают, зачем и каким образом светлячки координируют испускание света. Наблюдая свечение насекомых, ученые заинтересовались, нельзя ли как – то использовать вещество, которое заставляет светлячка светиться.

Интересный факт: некоторые светлячки в Азии и Южной Америке светятся так ярко, что их используют для освещения домов.

В клетках находятся гены, которые диктуют клетке, что ей делать и когда. С помощью сложных манипуляций ученым удалось выделить ген, который отвечает за «изготовление» клеткой люциферазы. За тем этот ген был пересажен в лист табака, в результате табачная плантация стала светиться по ночам.

Материалы по теме:

Самые опасные животные

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

• Почему человек зевает и почему…
• Почему человек не узнаёт свой…
• Почему сериалы стали называться:…
• Почему одни куриные яйца…

Привет, мои любители природы! Приходилось ли вам когда-нибудь в траве в тёмное время суток наблюдать малюсенькие жёлто-зелёные огонёчки? Нет? Ну, тогда уж точно читали у Драгунского «Он живой и светится»! Поняли, про кого я? Совершенно верно, про светлячков!

В нашем далёком детстве мы ловили их и прятали в коробочках из-под спичек, а придя домой, запирались в ванной и, отодвинув крышку, в темноте наблюдали, как малюсенький жучок горит, словно волшебный фонарик.

Для детей всегда было любопытно, а почему светятся светлячки, зачем они нам подмигивают и как долго они готовы дарить свой свет? Потому сегодня предлагаю вам разобраться, как работает этот живой фонарик.

План урока:

Как устроен светлячок?

Начнём с того, что светляк, нами в простонародье ласково прозванный светлячком, — это жук из класса насекомых. Ведёт он ночной образ жизни, днём он отсыпается в траве и «выходит в свет» в тёмное время суток. Сегодня светлячковое семейство насчитывает порядка 2 тысяч видов, из которых в нашей стране есть лишь 15. Наибольшее их разнообразие проживает в тропических и субтропических странах.

У большинства жуков органом свечения является один светящийся орган, что находится на кончике его брюшка.

Состоит он из трёх слоёв:

• первый, нижний, подобно зеркалу отражает свет,
• третий, верхний, пропускает свечение, так как он прозрачный,
• второй, средний, — самый интересный, потому как именно в нём происходит магическое волшебство, там сидят фотогенные клетки, «включающие» свет.

У некоторых видов вместо одного много таких излучающих свет органов, распределены они по всему телу.

В производстве светляками света кроется химическая реакция, в которой участвуют:

• устойчивое к нагреванию вещество под названием люциферин,
• ускоряющее процесс реакции вещество под названием люцефераза,
• и кислота со сложным названием аденозитрифосфорная.

Как они договариваются между собой, чтобы светлячок включил свой фонарик? Люциферин окисляется той самой кислотой с трудным названием под воздействием кислорода и при участии люциферазы запускает процесс свечения. Не запутались?

Люциферин + кислота АТФ + кислород + люцифераза = фонарик.

Что интересно, у светлячков нет лёгких, а кислород, так необходимый для окисления, они берут через трубочки – трахеи. При помощи подачи кислорода насекомые и могут регулировать своё свечение. Открыл кислородопроводник – светишься, перекрыл кислород – затух.

От чего именно зависит излучаемый жуками свет? За оттенок отвечает фермент люцифераза, который у разных видов светлячков разный. Помимо него на цветовой спектр влияют температурный режим и щелочная среда. Потому-то в одной стороне нашей планеты светляки светятся одним цветом, а в другой – совершенно отличной.

Это интересно! Светятся не только взрослые насекомые. У светлячкового семейства фонарик включается ещё до рождения – на стадии яйца, личинки и куколки.

Они такие романтики

Зачем и для кого светлячки горят в темноте? Ведь наверняка не для нас, блуждающих в потемках.

Оказывается, эти романтические по природе натуры таким образом «поют» своим дамам любовные серенады и приглашают на свидание, а свечение у жуков является ничем иным, как средством общения, своеобразным маяком для противоположного пола.

При помощи подмигивания они могут предлагать встретиться, «кивнуть» светомузыкой в ответ и дать согласие, отказаться от «чашечки кофе» и прекратить блистать, а могут рассердиться и ярким светом обозначить выход и «показать на дверь».

Помимо романтического общения между «мальчиками» и «девочками» свет для жуков является средством предупреждения своих сородичей об опасности.

Это интересно! Тропические светляки обычно больших размеров. А вообще к слову, эти насекомые могут быть от 4 миллиметров до 2 сантиметров длиной. Так вот, южные фонарики могут настолько ярко светиться, что многие жители тропических стран раньше освещали при помощи этих насекомых свои дома. Как? Да очень просто: садили их в лампады, а те и рады стараться, включались на полную!

Как светлячки умеют подмигивать?

Каждый вид этого семейства подмигивает по-своему, своим определённым светом. Правда, есть и такие жуки, у которых «мальчики» могут моргать не так, как это делают «девочки». Учёные изучили много представителей светляков и объединили их сигнальную азбуку в 4 основных типа. Итак, светлячки могут зажигаться:

• непрерывным свечением, то есть постоянно и ярко,
• прерывающимся свечением, когда сначала жук долго ярко «горит», потом насыщенность излучения меняется и полностью прекращается, затем насекомое снова загорается,
• путём пульсаций, при которых свет вспыхивает с определённым интервалом времени,
• посредством вспышек, которые возникают у жука беспорядочно в зависимости от внешних факторов.

При этом энергия светлячков превращается в свет на все 87-98 процентов. Если сравнить, то лампа накаливания только 5% своей энергии преобразует в видимый нами свет!

Ещё светлячки умеют регулировать своё свечение, делая его ярче и тускнее, прерывая и снова возобновляя. Есть такие тропические артисты, которые балуют местных жителей хоровыми выступлениями, зажигаясь все вместе одновременно, словно флешмоб.

Это интересно! Особо смелые дамы, жившие в давние времена в Южной Америке, украшали свой вечерний наряд при помощи живого бриллианта – крупного тропического светляка, который в темноте сверкал как драгоценный камень.

Ну как, разобрались с устройством живого фонарика? Будете в тёмное время в лесу или поле, обратите внимание, может рядом с вами окажется тот, что живой и светится!

А сейчас нереально красивое видео! Буквально, чудо природы! Пещера светлячков, правда это не наши светляки, а новозеландские. Но очень, ОООООчень красиво)

Вообще, в природе много всего интересного и прекрасного:

• почитайте, например, про морских медуз ;
• или про самых необычных животных мира ;
• и даже про самых ядовитых .

Не забудьте добавиться в нашу группу «ВКонтакте» и подписаться на новости блога.

Нескучной вам учебы)

Один из самых романтичных моментов в летних отпусках – наблюдение за маленькими летающими огоньками в вечерней тьме. И далеко не каждый взрослый знает, откуда берется свечение светлячков, а для маленьких детей это совсем как волшебство. А ведь уже давно все известно, давайте раскроем завесу тайны свечения этих маленьких насекомых, и для чего они это делают.

Светлячки в пещере

Природа свечения

Всего выделяют около двух тысяч видов светлячков. Каждый светлячок обладает способностью светиться фосфоресцирующим светом в темноте. Органом свечения, чаще всего у этих жуков, является фотофор. Он располагается сверху в конце брюшка.

Фотофор состоит всего из трех слоев. Зеркальный слой находится внизу, и способен отражать свет. Верхний являет собой специальную светопрозрачную кутикулу. Средний слой держит в себе фотогенные клетки, что вырабатывают свет. За своим устройством фотофор похож на обычный фонарик.

Подобный вид светоизлучения называется биолюминесценцией. Она появляется после соединения кальция с внутриклеточным кислородом, и пигмента люциферина с аденозинтрифосфатной молекулой (АТФ) в присутствии ферментов лоюциферазы.

Светящееся брюшко насекомого

Светлячки излучают холодный свет. В типичной электрической лампе большая половина энергии уходит в ненужное тепло, а КПД составляет всего от 5% до 10%, а светлячки перерабатывают в свет от 87% до 98% выделяемой энергии. Свечение, излучаемое этими насекомыми, относится к желто-зеленой видимой части спектра, соответствующего длине волны с 500-600 нм.

Химические процессы формирования света

Много разных видов светлячков могут по своему усмотрению увеличивать и уменьшать интенсивность свечения, а также делать прерывистый свет. Сигнал о подаче света идет от нервной системы жука. При этом в фотофор интенсивно начинает поступать кислород. Соответственно, выключение света происходит простым перекрытием подачи кислорода.

Природа свечения — окисление

У насекомых отсутствуют легкие, и кислород передается по специальным трубкам — трахеолам. Запас кислорода содержится в митохондриях. Чтобы быстро выделить нужное количество кислорода, в организме светлячка вырабатываться окись азота, который поступив в митохондрии, начинает вытеснять кислород из них.

Для чего необходимо свечение насекомым

Биолюминесценция может выступать для светлячков как средство межполового общения. Кроме того, что насекомые сигнализируют своё местоположение, они еще отличают своих партнеров по специальной частоте мерцания.

Огромные стаи насекомых

Североамериканские и тропические виды светлячков, чтобы привлечь внимание своих партнерш, иногда исполняют хоровые серенады. Они одновременно вспахивают и затухают всей стайкой. Стайка самок начинает им отвечать аналогичной светомузыкой.

Видео урок, почему происходит свечение светлячков

Чудесные насекомые эти светлячки. Сказочные, светящиеся, интересные, жаль только - ночные обитатели, днем их не встретишь, не полюбуешься. Как же светится светлячок? И почему? Зачем? Столько вопросов о таком малюсеньком создании.

Немного о светлячках: ночные насекомые, днем спят, ночью охотятся, всего насчитывается 2000 видов, живут во всех уголках мира, нет такой страны, где не знают о светлячках. Размер светлячков от 2 до 4 мм (мм не сантиметров!). Единичное число видов способны откладывать личинки, которые плавают в воде.

Самые необычные виды светлячков живут в Японии, среда их обитания – рисовые поля, где они питаются пресноводными улитками. Следовательно, светлячки в Японии приносят людям огромную пользу, очищая рисовые плантации от вредителей.

Долго можно рассказывать о разных видах светлячков, обсуждать их способ жизни ночью, выяснять любимое лакомство, но интересней всего узнать – откуда свечение?

Свечение у светлячка вызывает химическая реакция, которая происходит в процессе соединения кислорода и кальция внутри насекомого. Сам процесс свечения называется биолюминесценция. Большое скопление кальция находится в брюшке светлячка, поэтому в основном светится его брюшко, напоминая в темноте маленький летящий фонарик. Есть такие виды, которые излучают свечение всем телом, тогда их свечение приглушенное, не яркое.

Такую особенность насекомых ученые сравнили с лампой дневного света, но в отличии от лампы светлячки не нагреваются, они излучают холодное свечение. Рассудить логически – если насекомое будет себя нагревать, то сразу сгорит, поэтому природа позаботилась о защите светлячка, дав ему возможность свечения без нагрева тела.

Свечение не происходит самопроизвольно или просто по наступлению темноты, светлячку его необходимо активировать. Для этого орган управления «светом» подает кислород в те места, где появились скопления кальция. Для прекращения свечения достаточно прекратить подачу кислорода. Все просто. Задумайтесь, как часто люди ловят светлячков, сажают в банку и ждут, что светлячок засветится? При этом насекомое почти лишено воздуха. Мало кому известно, что для свечения светлячку нужен кислород, а не темнота.

Так как легких у насекомого нет, то подача воздуха в организм происходит трудно – по трахеолам, которые снабжены мощной системой мышечной структуры. Мышцы, практически, управляют свечением светлячка.

Работа мышц медленная, а загорается светлячок быстро – эту загадку ученые разгадали недавно. Главная роль в свечении - окись азота, который вырабатывается по команде мозга. Насекомое собирает в течение дня кислород, удерживая его в митохондрии, а при необходимости мозг отдает команду, выделяется азот и моментальное свечение обеспечено. Роль мышц остается только в физической поддержке всей системы.

Загорается свечение в ночное время светлячок тоже неспроста – должна сложиться опасная для его жизни ситуация, тело вырабатывает стероиды, делающие светлячка не вкусным, а свет служит сигналом для врага - сигналом к отступлению.

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.