Борьба за свет в живом мире

Свет играет в природе важную роль, поскольку в конечном счете практически все живые существа на нашей планете пользуются преобразованной солнечной энергией. Благодаря фотосинтезу производятся углеводы, являющиеся горючим для растительного мира и, в опосредованном виде, для животных и людей. Понятно, что в природе идет борьба за каждый лучик света и каждый квант энергии. Лучшим доказательством этого является существование деревьев. Они вырастают до таких огромных размеров лишь потому, что им надо выиграть конкурентную борьбу с травами и кустарниками. Строительство могучих стволов и раскидистых крон требует очень много энергии. Старый бук может весить до 13 тонн и в нем содержится около 42 миллионов килокалорий. Для сравнения: человеку в день требуется, в зависимости от степени нагрузки, от 2500 до 3000 килокалорий. Таким образом, старый бук накапливает в себе столько солнечной энергии, что человеку ее хватило бы более чем на 40 лет – если бы наша пищеварительная система была способна переваривать древесину. Неудивительно, что для того, чтобы накопить столько энергии, требуются десятилетия. Поэтому деревья могут жить очень долго.

Таким образом, лесная экосистема является гигантским накопителем энергии. Все это понятно, но свет важен еще и по другим причинам. Его несущие энергию волны возбуждают сетчатку глаз, которая преобразует эти сигналы в информацию. У большинства животных зрение развито достаточно хорошо, чтобы различать разные части светового спектра. Но для этого надо, чтобы был хоть какой-то свет. Помимо того что громадные кроны деревьев задерживают до 97 процентов света, существует и другая проблема: ночью (а это половина суток) освещения практически вообще нет. Чем-то помочь может только слабый свет звезд, иногда дополняемый луной. А если небо затянуто облаками, что бывает достаточно часто, то вообще царит полная тьма. Но, как говорится, не было бы счастья, да несчастье помогло.

Некоторые виды растений и животных предпочитают, чтобы выключили выключили. Они ведут ночной образ жизни, и на это есть разные причины. Например, некоторые цветы цветут в темноте, чтобы избежать конкуренции. На протяжении дня многие травы, кусты и деревья прилагают все усилия к тому, чтобы выделиться среди других. Они сражаются за внимание опыляющих насекомых. Ведь пчелы способны посетить только определенное количество цветов. Если же цветов слишком много, то некоторые останутся неопыленными, а значит, не дадут семян. Чтобы этого избежать, растения раскрашивают свои цветы всеми мыслимыми красками. К этому добавляется цветочный аромат. Запах, приятный для нас, нравится и насекомым. Он сигнализирует о том, что цветы содержат сладкий нектар.

Но некоторые растения выпадают из этого оптического и обонятельного хора и переносят время цветения на темное время суток. На это намекают и их названия: «ночная фиалка» или «луноцвет». После заката солнца многие другие цветы закрываются. Конкуренты засыпают. Теперь в распоряжении насекомых остаются лишь немногие источники нектара. Плохо лишь то, что пчелы тоже берут пример с большинства цветов и устраивают перерыв. Они уже давно вернулись в свои ульи и ночью заняты тем, что перерабатывают и консервируют свою добычу, вырабатывая мед.

Но и среди насекомых есть те, кто работает по ночам, например ночные мотыльки, к которым относится и моль. У нашей семьи связаны с ней неприятные воспоминания. Когда мы несколько лет назад вернулись из отпуска, проведенного в Швеции, разгрузили машину и присели наконец на диван, мое внимание привлекли маленькие мотыльки, порхавшие вокруг. У меня сразу появилось нехорошее предчувствие. Я поднял один уголок шерстяного ковра. О ужас! В нем копошились тысячи личинок. Потревоженная моль взлетела, создавая впечатление снегопада в комнате. Мы сразу же скатали ковер и вытащили его в гараж, но неприязнь к этим насекомым осталась, и каждый раз, когда у нас появляется какая-то вещь из чистой шерсти, она вспыхивает с новой силой.

Но, помимо моли, к ночным мотылькам относятся три четверти всех бабочек Центральной Европы. Да, они выглядят не так ярко, как их дневные коллеги, но в этом есть смысл. Если дневные бабочки используют свою окраску как сигнал для сородичей или предупреждение для врагов, то у ночных совершенно иная стратегия. Им жизненно необходимо быть как можно незаметнее и сливаться с окружающей обстановкой. Ведь они проводят весь день где-нибудь на коре дерева, где их может заметить и склевать какая-нибудь птица. Ночью птицы спят, и можно позволить себе слетать к сладким цветкам ночных растений. Но, поскольку это взаимодействие существует уже миллионы лет, нет ничего удивительного в том, что к нему успели приспособиться и охотники. Это летучие мыши, которые в теплое время года охотятся за ночными мотыльками. А поскольку свет по ночам в дефиците, для поиска добычи они используют ультразвук. Я совершенно не исключаю, что летучие мыши с помощью своих криков и отражаемых от предметов звуковых волн действительно могут создавать у себя в голове четкие зрительные образы, то есть «видеть». Ученые исходят из того, что эти ночные охотники по эху способны отличать друг от друга различные предметы. Падающий с дерева лист создает для них совсем иной звуковой образ, чем порхающий мотылек. Они способны заметить даже проволоку толщиной 0,05 миллиметра. Возможно, эти животные видят свой мир ушами более четко и ярко, чем мы глазами при свете дня. В конце концов, человеческое зрение – это тоже восприятие отраженных от предметов волн, только не звуковых, а световых. И еще одна особенность заключается в том, что летучие мыши вынуждены постоянно кричать, чтобы что-то увидеть.

Читать:  Самые сильные создания

Но это не тот протяжный крик, который мы издаем, когда, к примеру, хотим услышать эхо в горах. Ночные охотники издают серию чрезвычайно коротких звуковых импульсов – до ста в секунду. Их громкость составляет до 130 децибел, что соответствовало бы нашему болевому порогу восприятия, если бы мы могли их слышать. Но сверхвысокие звуки, в отличие от низких, быстро поглощаются воздухом и не распространяются далее чем на 100 метров. Вы просто должны знать, что летними ночами над полями и лугами стоит сплошной громкий крик.

Чтобы защититься от отражения световых волн, то есть, попросту говоря, стать менее видимым, надо приобрести окраску, совпадающую с окружающей обстановкой. То же самое касается и защиты от ультразвуковых волн. Но в данном случае это означает, что мотылек не должен создавать эхо. Как это у него получается, вы сможете понять на прогулке в горах. Ваш крик хорошо отражается от горных склонов, если они не покрыты лесом. Если же они густо усеяны деревьями, то эхо можно услышать редко, потому что стволы и кроны
поглощают звук. Для использования этого эффекта ночные мотыльки тоже выращивают мини-лес. Все их тело покрыто густым пушком, который отражает звуковые волны в самых разных направлениях, из-за чего летучая мышь не может увидеть четкий образ. Правда, такой эффект не дает гарантированного результата, поэтому насекомым приходится использовать и другие способы, чтобы повысить свои шансы на спасение.

Между ночными бабочками и летучими мышами идет настоящая гонка вооружений, и некоторые бабочки в ней побеждают. Они научились слышать ультразвук. Частота самых высоких звуков, используемых летучими мышами во время охоты, составляет около 212 килогерц. Для сравнения: человеческое ухо перестает слышать уже при 20 килогерц и выше. Большинство ночных бабочек могут слышать и более высокие звуки, но до частот летучих мышей они не доходят. Следовательно, летучие мыши не в состоянии воспринять сигнал опасности, исходящий от ночных бабочек, крылья которых работают почти бесшумно, и атака застает их врасплох. Но это касается не всех бабочек. Как выяснила группа исследователей из Университета Лидса под руководством Ханны Мойр, восковая моль способна слышать звуки частотой до 300 килогерц, что является рекордом для царства животных. При этом ухо моли устроено весьма просто. Оно состоит из мембраны и всего четырех слуховых волосковых клеток (для сравнения: в нашем ухе, помимо других структур, 20 тысяч таких клеток, преобразующих звук в нервные импульсы).

Данные Мойр и ее коллег говорят о том, что бабочки замахнулись слишком высоко. Ведь если летучие мыши издают звуки на частоте, лишь немного превышающей 200 килогерц, то зачем нужен такой запас? К тому же ночные охотницы вряд ли смогут повысить свои показатели, поскольку более высокие звуки, чем те, что используются сейчас, неэффективны. Они слишком плохо распространяются в воздухе, поэтому непригодны для эхолокации. Зачем же тогда восковой моли такая выдающаяся способность? Ученые полагают, что у мотыльков на уме было совсем другое. Дело в том, что в поисках партнеров они тоже общаются на высоких частотах. Мотыльки способны различать последовательности ультразвуковых сигналов в шесть раз быстрее, чем другие виды бабочек. Таким образом, они могут флиртовать без помех и одновременно ясно слышать сигналы, исходящие от их злейших врагов, что дает возможность укрыться в безопасном месте.

Восковая моль не единственный вид ночных бабочек, нашедших средство против летучих мышей. Некоторые мотыльки вмешиваются в работу локационных систем летучих мышей, создавая помехи. Они представляют собой щелчки в ультразвуковом диапазоне, сбивающие с толку ночных охотниц. Жертва как бы растворяется среди помех на экране радара. Так, например, медведица-кайя из подсемейства бабочек-медведиц создает такой оглушительный шум, что у летучих мышей не выдерживают нервы, и они поворачивают в сторону.
Но даже если бабочки услышат своих преследователей, то каким образом они могут от них скрыться? Ведь летучие мыши летают значительно быстрее насекомых, да и маневренность у них повыше. Оказывается, существует простой оборонительный вариант, используемый при приближении противника. Бабочки, способные слышать ультразвук, просто падают на землю. Здесь летучая мышь вряд ли найдет их на фоне травы. Но все равно летучие мыши голодными не остаются, так как им хватает неосторожных мотыльков и комаров. Общий вес съеденных за ночь насекомых составляет половину собственного веса летучей мыши (другими словами, на одну мышь приходится 4000 комаров).

Охотники и жертвы сосуществуют в сбалансированной системе, где у каждого есть свои возможности. Однако эту систему легко разрушить с помощью искусственного освещения. В природе единственным заметным источником света по ночам является луна. Когда она на небе, у животных появляется ориентир, своего рода компас. Если мотыльку нужно лететь прямо, он следит за тем, чтобы светило всегда находилось под определенным углом к линии движения. И этот способ прекрасно работает до тех пор, пока на его пути не попадается
фонарь. В природе подобных вещей не встречается, поэтому насекомое принимает его за луну. И вот мотылек пытается лететь так, чтобы луна постоянно оставалась, к примеру, слева. Если бы это было настоящее небесное светило, проблем не возникло бы, потому что оно расположено бесконечно далеко. Но лампа находится близко, и это приводит к тому, что мотылек пролетает мимо нее и она остается сзади. Он вынужден постоянно корректировать курс и в результате летает по кругу, все больше приближаясь к лампе. В конце концов мотылек врезается в фонарь. Как бы он ни старался, ему не удается улететь далеко. Часть насекомых погибает от истощения, а некоторых ждет более быстрый конец. Дело в том, что в последнее время многие летучие мыши научились патрулировать вблизи фонарей. Здесь им легче охотиться. Достаточно только следить, не попала ли в зону действия искусственной луны какая-нибудь бабочка. Как мы с женой уже не раз замечали, даже освещенные окна домов могут становиться ареной, на которой разыгрываются похожие драмы. Когда мы по вечерам уютно сидим в гостиной и смотрим кино, у окон собираются ночные мотыльки. Время от времени мелькает силуэт летучей мыши – и они исчезают.

Читать:  Слизевики: безмозглые умники

Есть и другие насекомые, которых сбивает с толку искусственный свет. Подобно мотылькам, они слетаются на магический свет садовых фонарей, работающих от экологически чистых источников энергии. На верхней части этих источников находится солнечная батарея, поэтому они могут гореть всю ночь. Это особенно радует пауков, которые с успехом расставляют здесь свои сети. Со временем экосистема вокруг фонаря может измениться. Из нее исчезнут некоторые виды насекомых (в желудке у паука). Если бы этот фонарь был единственным, это не играло бы никакой роли, но их тысячи.

Однако дополнительные источники света были созданы задолго до появления человека. Теплыми летними ночами на лесных опушках и в кустах загораются тысячи маленьких зеленоватых огоньков. Это светлячки демонстрируют в темноте свои способности. Правда, светятся они в тысячу раз слабее, чем горящая свеча, но обладают совершенно уникальной эффективностью превращения энергии в свет. Если современная техника позволяет преобразовывать в свет до 85 процентов электроэнергии, то коэффициент полезного действия светлячка достигает 95 процентов. Они просто обязаны быть такими экономными, потому что взрослые особи ничего не едят (бывают, конечно, и весьма жуткие исключения, но о них чуть позже).

Вообще-то им стоило бы светиться красным цветом, потому что целью этого светового шоу является любовь. Самки самого распространенного у нас вида светлячков зажигают свои фонарики, сидя на земле. Они напоминают гусениц, но на самом деле это взрослые насекомые, которые не умеют летать, так как крылья у них недоразвиты. Бледно-желтое брюшко покрыто фотогенными клетками. Свет включается только тогда, когда в небе над собой они замечают самцов. Самцы умеют летать и осматривают местность с высоты в поисках партнерши. В двух последних сегментах брюшка у них имеются прозрачные хитиновые пластинки, сквозь которые свет излучается вниз. Благодаря этому они не выдают свое местонахождение врагам, летающим выше, и одновременно посылают вниз сигнал: «Смотрите, кто прилетел». Если это произвело впечатление на даму, та включает свет и тем самым приглашает Казанову на посадку, чем он поспешно пользуется. Происходит спаривание, а затем самка откладывает яйца. Вылупившиеся из них личинки чрезвычайно прожорливы. Им нравятся улитки, и порой они набрасываются на экземпляры, которые в пятнадцать раз превосходят их по весу. Они убивают улиток одним укусом, а затем медленно поедают. При этом их тело растягивается так, что они едва не лопаются. Набив себе живот, они должны вздремнуть. Продолжительность перерыва на переваривание пищи зависит от количества съеденного и может продолжаться несколько дней. В зависимости от вида, до превращения в жука может пройти до трех лет, но взрослые насекомые живут лишь несколько дней. Самец умирает почти сразу после спаривания, а самка – после откладывания яиц. Таким образом, свечение представляет собой в буквальном смысле слова последнюю вспышку жизни, своего рода яркую кульминацию. Но это только в тех случаях, когда все идет по плану. К сожалению, в природе случается и по-другому.

Некоторые виды насекомых используют огонек в других целях. Так, в Новой Зеландии и Австралии живут комары рода Arachnocampa, личинки которых тоже могут светиться. Они живут большими скоплениями на потолках пещер. Там нет ветра и царит темнота – идеальные условия. Здесь личинки выделяют тонкие липкие нити, усеянные клейкими капельками, а затем включают свои фонарики. Выглядит очень красиво, и туристы с удовольствием посещают такие пещеры. Но свет зажигается не для них, а для насекомых, которые, видимо, путают эти огоньки со звездным небом. Они запутываются в клейких нитях и исчезают в желудках голодных личинок. Ученые установили, что сила света зависит от того, насколько они голодны.

Еще коварнее другая тактика, используемая североамериканским жучком рода Photuris. У светлячков выработаны различные способы, позволяющие обратить на себя внимание. Существует много видов этих насекомых, и если они просто будут светиться, то может возникнуть путаница. Поэтому разработана своего рода азбука Морзе. Ритм и частота мигания должны привлекать только партнеров своего вида. Человеческая азбука Морзе показалась бы этим жукам чересчур примитивной: всего два вида сигналов – точка и тире. Photuris может испускать до 40 световых импульсов в секунду, причем разной интенсивности. Это позволяет передавать множество разных сигналов, чтобы отыскать подходящего партнера своего вида и хоть напоследок порадоваться жизни. Но Photuris ведет себя иначе. Самки этого жучка имитируют световые сигналы светлячков других видов и приманивают их самцов, которые слетаются на призыв. Но после приземления их ожидают не любовные приключения, а жадные челюсти самки. Чужие самцы нужны ей как источник не только калорий, но и ядов, содержащихся в их организме. Эти яды оберегают самок от пауков, которые тоже реагируют на световые сигналы и охотно являются на ужин.

Читать:  Симбиоз живых организмов

Приманивание световыми сигналами используют не только насекомые. Глубоководные рыбы-удильщики имеют на голове «удочку», на которой прямо перед пастью болтается светящаяся приманка. Рот удильщика усеян тонкими, как иглы, и острыми, как ножи, зубами. Светящийся орган оказывает магическое воздействие на других рыб. Чем все это заканчивается, вы, видимо, себе уже представляете. Схожий эффект оказывает и рыбалка с подсветкой, которую устраивают люди. Этот способ широко распространен в Японии. Как видите, свет обладает притягательным воздействием и на суше, и в воде. И здесь мне вновь хотелось бы вернуться к проблеме освещения по ночам. Глядя на ночные снимки, сделанные из космоса, остается только удивляться, какая огромная часть земной поверхности искусственно освещена. Насколько это касается вашей местности, вы можете оценить сами, выйдя ночью за порог своего дома. Ясно ли вы видите Млечный Путь? Если вы уже забыли, как он выглядит, значит, в вашей местности слишком много искусственных источников света. Ведь эту впечатляющую светящуюся полосу в естественных условиях невозможно не заметить. Видимость еще больше ухудшается за счет загрязнения воздуха. Пыль рассеивает свет, поэтому количество воспринимаемых глазом звезд сокращается с 3 тысяч до всего 50 или даже меньше. А разве нежные огоньки светлячков не похожи на слабый свет звезд? Чем больше искусственного освещения, тем чаще животный мир вводится в заблуждение и тем хуже это для тех видов, которые сами производят свет. Ошибки могут быть фатальными. Так, например, вылупившиеся из яиц морские черепашки ориентируются на отблески волн, освещаемых луной. Выбравшись из своего песчаного укрытия, они со всех ног бросаются в этом направлении, чтобы спастись от прожорливых хищников. И очень жаль, если они вылупились возле ярко освещенной набережной или отеля. В этом случае они по ошибке движутся в сторону искусственных источников света, все больше удаляясь от спасительной воды. Неудивительно, что на следующее утро многие из них становятся жертвами чаек или умирают от истощения.

Даже погодные явления испытывают на себя влияние искусственного освещения. Раньше самые светлые ночи были при ясном небе. И это понятно, потому что в таком случае до земли беспрепятственно доходит свет звезд и луны. Стоило только дать глазам пару минут, чтобы привыкнуть к темноте, и можно было без проблем совершать прогулку под открытым небом. Сегодня это возможно и при облачности, хотя в прежние времена вокруг была бы кромешная тьма. Дело в том, что облака отражают освещение городов и отбрасывают свет далеко за пределы их границ. Но от этого света нет пользы ни людям, ни животным. Кому же захочется спать при свете? Кроме того, искусственное освещение имеет негативные последствия для людей. Внутри у нас тикают часы, которые управляются внешним освещением. Особую важность имеет голубая часть спектра, от которой зависит режим сна и бодрствования. В специализированных клетках сетчатки глаза находится пигмент меланопсин. Голубой свет, попадая на сетчатку, активирует его, и меланопсин сигнализирует мозгу, что на дворе день. Вечером при заходе солнца спектр смещается к красной зоне и у нас автоматически наступает усталость. Все бы хорошо, но по вечерам мы, вместо того чтобы идти спать, смотрим телевизор, а излучение его экрана имеет сильную голубую составляющую. Неудивительно, что многие люди страдают нарушениями сна. Клетки тела при просмотре телепрограмм настраиваются на повышенную активность, а не на ночной отдых. Производители смартфонов пытаются решить эту проблему, к концу дня изменяя цвет экрана, чтобы владельцы чувствовали усталость.

А что же животные? Как помочь этим существам, испытывающим воздействие искусственного света против своей воли? Вы можете немного помочь им, прикрывая ставни или задергивая шторы. Это уже существенно снижает уровень освещенности. Кроме того, не надо оставлять освещение в саду на всю ночь. Мы установили около своего дома датчики движения, которые включают ночью свет только тогда, когда в этом есть необходимость.

Значительная часть ночного освещения приходится на уличные фонари. Многие из них имеют красноватооранжевый оттенок, который особенно хорошо отражается облаками, что только усугубляет проблему. Я тоже некоторое время радовался, что белые неоновые трубки заменили на современные энергосберегающие лампы, наполненные парами натрия, но уже вскоре заметил, что нижний край облаков приобрел выраженный красноватый оттенок, а Бонн, находящийся от нас в 40 километрах, стал явно заметнее из-за отражения света от облаков. Тогда я приписал усиление освещенности расширению города, а не замене ламп. А что же теперь? В наши дни лампы в очередной раз заменяют на светодиоды, которые расходуют еще меньше энергии. Если эти лампы лучше сфокусировать, чтобы они светили прямо вниз (то есть туда, куда и надо), да еще и отключать после полуночи, можно многого добиться.

Но если по ночам еще есть над чем поработать, то днем уже заметен большой прогресс в деле охраны окружающей среды, причем тоже в небе. Там осенью пролетают стаи птиц, которые немного позже окажут влияние на производство ветчины в Испании.

Поддержите проект Мир Знаний, подпишитесь на наш канал в Яндекс Дзен

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомление о