Светящиеся насекомые. Как выглядят светлячки и где их искать? Научное объяснение желто-зеленых маячков

Светлячки - живые фонарики

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!

Если вы хотите выложить эту статью на ваш сайт или блог, то это разрешается лишь при наличии активной и индексируемой обратной ссылки на источник.

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.

Светлячок – это насекомое, которое относится к отряду жесткокрылые (или жуки), подотряду разноядные , семейству светляки (лампириды) (лат. Lampyridae).

Светлячки получили свое название благодаря тому, что их яйца, личинки и взрослые особи способны светиться. Самым древним письменным упоминанием о светляках являются записи в японском сборнике поэзии конца VIII века.

Светлячок – описание и фото. Как выглядит светлячок?

Светлячки – это маленькие насекомые размером от 4 мм до 3 см. Большинство из них имеет уплощенное продолговатое тело, покрытое волосками, и характерное для всех жуков строение, в котором выделяются:

4 крыла, два верхних из которых превратились в надкрылья, имеющие пунктировку и иногда следы ребер;

подвижная голова, украшенная большими фасеточными глазами, полностью или частично прикрытая переднеспинкой;

нитевидные, гребенчатые или пиловидные усики, состоящие из 11 члеников;

ротовой аппарат грызущего типа (чаще он наблюдается у личинок и самок; у взрослых самцов он редуцирован).

Самцы многих видов, похожие на обычных жуков, сильно отличаются от самок, больше напоминающих личинок или маленьких червячков с ножками. У таких представительниц тёмно-бурое тело на 3 парах коротеньких конечностей, простые крупные глаза и совсем нет крыльев и надкрыльев. Соответственно, они не умеют летать. Усики у них небольшие, состоящие из трёх члеников, а трудноразличимая голова спрятана за шейным щитком. Чем менее развита самка, тем сильнее она светится.

Светляки не бывают ярко окрашенными: чаще встречаются представители бурого цвета, но их покровы также могут содержать чёрные и коричневые тона. Эти насекомые имеют сравнительно мягкие и гибкие, умеренно склеротизированные покровы тела. В отличие от других жуков, надкрылья светлячков очень легкие, поэтому насекомых раньше относили к мягкотелкам (лат. Cantharidae), но затем выделили в отдельное семейство.

Почему светятся светлячки?

Большинство представителей семейства светлячков известны своей способностью испускать фосфоресцирующее свечение, которое особенно хорошо заметно в темноте. У одних видов светиться могут только самцы, у других – только самки, у третьих – и те, и другие (например, итальянские светляки). Самцы испускают яркий свет в полёте. Самки малоподвижны и обычно ярко светятся на поверхности почвы. Также существуют светлячки, у которых совсем нет такой способности, при этом у многих видов свет исходит даже от личинок и яиц.

Кстати, немногие животные суши вообще обладают явлением биолюминесценции (химического свечения). Известны способные к этому личинки грибных комаров, ногохвостки (коллемболы), огненные мухи, пауки-скакуны и представители жуков, например, такие, как огненосные щелкуны (пирофорусы) из Вест-Индии. Но если считать и морских обитателей, то светящихся животных на Земле не менее 800 видов.

Органы, позволяющие светлячкам испускать лучи – это фотогенные клетки (лантерны), обильно оплетенные нервами и трахеями (воздухоносными трубочками). Внешне лантерны выглядят как желтоватые пятна на нижней стороне брюшка, покрытые прозрачной плёнкой (кутикулой). Они могут быть расположены на последних сегментах брюшка или равномерно распределены по телу насекомого. Под этими клетками лежат другие, заполненные кристаллами мочевой кислоты и способные отражать свет. Вместе эти клетки работают лишь при условии наличия нервного импульса от головного мозга насекомого. Кислород по трахеям попадает в фотогенную клетку и при помощи фермента люциферазы, ускоряющей реакцию, окисляет соединение люциферина (светоизлучающего биологического пигмента) и АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты). Благодаря этому светлячок светится, излучая свет синего, жёлтого, красного или зелёного цвета.

Самцы и самки одного вида чаще всего испускают лучи схожего цвета, но бывают и исключения. Цвет свечения зависит от температуры и кислотности (pH) окружающей среды, а также от строения люциферазы.

Жуки сами регулируют свечение, они могут усилить или ослабить его, сделать его прерывистым или непрерывным. Каждый вид обладает своей уникальной системой фосфорического излучения. В зависимости от цели, свечение жуков-светляков может быть пульсирующим, мигающим, стабильным, затухающим, ярким или тусклым. Самка каждого вида реагирует только на сигналы самца с определённой частотой и силой света, то есть его режим. Особым ритмом испускания света жуки не только привлекают партнёров, но также отпугивают хищников и охраняют границы своих территорий. Различают:

поисковые и призывные сигналы у самцов;
сигналы согласия, отказа и посткопулятивные сигналы у самок;
сигналы агрессии, протеста и даже световую мимикрию.

Интересно, что светлячки тратят около 98% своей энергии на испускание света, тогда как обыкновенная электрическая лампочка (лампа накаливания) превращает в свет только 4% энергии, остальная энергия рассеивается в виде тепла.

Светлячки, ведущие дневной образ жизни, зачастую не нуждаются в способности испускать свет, потому она отсутствует у них. Но те дневные представители, которые живут в пещерах или в тёмных уголках леса, также включают свои «фонарики». Яйца всех видов светлячков первое время также испускают свет, но вскоре он угасает. Днём свет светляка можно заметить, если прикрыть насекомое двумя ладонями или перенести в тёмное место.

Кстати, светлячки также подают сигналы при помощи направления полёта. Например, представители одного вида летают по прямой линии, представители другого вида – по ломаной.

Типы световых сигналов светляков

Все световые сигналы светляков В. Ф. Бак разделил на 4 типа:

Непрерывное свечение

Так светятся взрослые жуки, относящиеся к роду Phengodes, и яйца всех светляков без исключения. Ни внешняя температура, ни освещение не оказывают влияние на яркость лучей этого неуправляемого вида свечения.

Прерывающееся свечение

В зависимости от факторов внешней среды и внутреннего состояния насекомого, это может быть слабый или сильный свет. Он может на время совсем затухать. Так сияет большинство личинок.

Пульсации

Этот тип свечения, при котором периоды излучения и отсутствия света повторяются через определённые промежутки времени, характерен для тропических родов Luciola и Pteroptix.

Вспышки

Между промежутками вспышек и их отсутствием при этом типе свечения нет никакой временной зависимости. Такой вид сигнала характерен для большинства светляков, особенно в умеренных широтах. В условиях данного климата способность насекомых к излучению света сильно зависит от факторов внешней среды.

Х.А. Ллойд выделил также пятый вид свечения:

Фликер

Этот вид светового сигнала представляет серию коротких вспышек (частотой от 5 до 30 Гц), появляющихся непосредственно друг за другом. Он встречается во всех подсемействах, а его наличие не зависит от места и среды обитания.

Коммуникативные системы светлячков

У лампирид выделяют 2 типа коммуникативных систем.

В первой системе особь одного пола (чаще самка) испускает специфические призывные сигналы и привлекает представителя противоположного пола, для которого наличие собственных световых органов не является обязательным. Такой тип общения характерен для светляков родов Phengodes, Lampyris, Arachnocampa, Diplocadon, Dioptoma (Cantheroidae).
В системе второго типа особи одного пола (чаще летающие самцы) испускают призывные сигналы, на которые нелетающие самки дают поло- и видоспецифические ответы. Такой способ общения свойственен многим видам из подсемейств Lampyrinae (род Photinus) и Photurinae, обитающих в Северной и Южной Америке.

Это деление не абсолютно, так как существуют виды с промежуточным типом коммуникации и с более совершенной диалоговой системой свечения (у европейских видов Luciola italica и Luciola mingrelica).

Синхронное вспыхивание светлячков

В тропиках многие виды жучков из семейства Lampyridae как бы светят совместно. Они одновременно зажигают свои «фонарики» и в одно время гасят их. Это явление учёные назвали синхронным вспыхиванием светляков. Процесс синхронного вспыхивания светлячков до конца ещё не изучен, и есть несколько версий касательно того, как насекомым удается светить одновременно. По одной из них, внутри группы жуков одного вида есть лидер, он и служит дирижёром этого «хора». А так как все представители знают частоту (время перерыва и время свечения), у них получается делать это очень дружно. Синхронно вспыхивают, в основном, самцы лампирид. Причем все исследователи склоняются к версии, что синхронизация сигналов светляков связана с половым поведением насекомых. За счёт увеличения плотности популяции у них повышается возможность найти партнёра для спаривания. Также ученые заметили, что синхронность света насекомых можно нарушать, если повесить рядом с ними лампу. Но с прекращением её работы процесс восстанавливается.

Первое упоминание об этом феномене относится к 1680 году – это описание, которое сделал Э. Кэмпфер после путешествия в Бангкок. В дальнейшем было сделано много заявлений о наблюдении этого явления в Техасе (США), Японии, Таиланде, Малайзии и горных районах Новой Гвинеи. Особенно много таких видов светляков обитает в Малайзии: там это явление местные жители называют «келип-келип». В США в национальном парке Элкомонт (Great Smoky Mountains) приезжающие наблюдают за синхронным свечением представителей вида Photinus carolinus.

Где обитают светлячки?

Светляки – это довольно распространённые, теплолюбивые насекомые, которые обитают во всех частях света:

в Северной и Южной Америке;
в Африке;
в Австралии и Новой Зеландии;
в Европе (в том числе и в Великобритании);
в Азии (Малайзии, Китае, Индии, Японии, Индонезии и Филлипинах).

Большинство светляков встречается в Северном полушарии. Многие из них живут в теплых странах, то есть в тропических и субтропических областях нашей планеты. Некоторые разновидности водятся в умеренных широтах. В России обитают 20 видов светляков, которых можно встретить на всей территории, кроме севера: на Дальнем Востоке, в европейской части и в Сибири. Их можно обнаружить в лиственных лесах, на болотах, у рек и озёр, на полянах.

Светлячки не любят жить группами, они одиночки, но при этом часто образуют временные скопления. Большая часть светляков – ночные животные, но есть и такие, которые активны в светлое время суток. Днём насекомые отдыхают на траве, прячутся под корой, камнями или в иле, а ночью те, что способны летать, делают это плавно и быстро. В холодную погоду их можно часто заметить на поверхности земли.

Чем питаются светлячки?

И личинки, и взрослые особи чаще являются хищниками, хотя существуют светлячки, которые питаются нектаром и пыльцой цветов, а также гниющими растениями. Плотоядные жучки охотятся на других насекомых, на гусениц бабочек-совок, моллюсков, многоножек, дождевых червей и даже на своих собратьев. Некоторые самки, обитающие в тропиках (например, из рода Photuris), после спаривания подражают ритму свечения самцов другого вида, чтобы съесть их и получить питательные вещества для развития своего потомства.

Самки во взрослом состоянии питаются чаще самцов. Многие самцы вообще не едят и умирают после нескольких спариваний, хотя существуют и другие данные, согласно которым пищу употребляют все взрослые особи.

У личинки светляка на последнем сегменте брюшка имеется втяжная кисточка. Она нужна для того, чтобы счищать слизь, остающуюся на её маленькой голове после поедания и слизней. Все личинки светляков – активные хищники. В основном, они едят моллюсков и часто селятся в их твёрдых раковинах.

Размножение светлячков

Как и все жесткокрылые, светляки развиваются с полным превращением. Жизненный цикл этих насекомых состоит из 4 стадий:

Яйцо (3-4 недели),
Личинка, или нимфа (от 3 месяцев до 1,5 лет),
Куколка (1-2 недели),
Имаго, или взрослая особь (3-4 месяца).

Самки и самцы спариваются на земле или на низких растениях в течение 1-3 часов, после чего самка откладывает до 100 яиц в углубления почвы, в мусор, на нижнюю поверхность листьев или в мох. Яйца обыкновенных светляков похожи на перламутрово-желтую гальку, обмытую водой. Скорлупа у них тонкая, а «головная» сторона яиц содержит зародыш, который просматривается сквозь прозрачную плёнку.

Через 3-4 недели из яиц вылупляются наземные или водные личинки, которые являются прожорливыми хищниками. Туловище личинок темное, слегка уплощенное, с длинными бегательными ногами. У водных видов развиты боковые брюшные жабры Маленькая удлиненная или квадратная голова нимф с трехчлениковыми усиками сильно втянута в переднегрудь. По бокам головы располагается по 1 светлому глазу. Сильно склеротизированные жвалы (мандибулы) личинок имеют форму серпа, внутри которого находится сосательный канал. В отличие от взрослых насекомых, верхняя губа у нимф отсутствует.

Селятся личинки на поверхности почвы – под камнями, в лесной подстилке, в раковинах моллюсков. Нимфы некоторых видов светляков окукливаются этой же осенью, но в основном они переживают зиму и лишь по весне превращаются в куколок.

Окукливаются личинки в почве или подвесив себя на коре дерева, как это делают . Через 1-2 недели из куколок выползают жуки.

Общий жизненный цикл светляков длится 1-2 года.

Виды светлячков, фото и названия.

Всего энтомологи насчитывают около 2000 видов светлячков. Поговорим о самых известных из них.

Обыкновенный светляк (он же большой светляк) (лат. Lampyris noctiluca) имеет народные названия иванов червячок или ивановский червячок. Появление насекомого связывали с праздником Ивана Купалы, ведь именно с приходом лета у светляков начинается брачный период. Отсюда и появилось народное прозвище, которое дали самке, очень похожей на червячка.

Большой светляк – это жук с характерным для светлячков внешним видом. Размер самцов достигает 11-15 мм, самок – 11-18 мм. У насекомого плоское ворсинистое тельце и все остальные признаки семейства и отряда. Самец и самка данного вида сильно отличаются друг от друга. Самка похожа на личинку и ведёт малоподвижный напочвенный образ жизни. Оба представителя пола обладают способностью к биолюминесценции. Но у самки это выражено намного сильнее, в сумерках она испускает довольно яркое свечение. Самец же хорошо летает, но светится очень слабо, почти незаметно для наблюдателей. Очевидно именно самка подаёт сигнал партнёру.

– обычный обитатель рисовых полей Японии. Живёт только в мокром иле или прямо в воде. Охотится ночью на моллюсков, в том числе на промежуточных хозяев червей-сосальщиков. Во время охоты он сияет очень ярко, излучая голубой свет.

обитает на территории Северной Америки. Самцы из рода Photinus светятся только на взлёте и летают по зигзагообразной траектории, а самки используют подражательную иллюминацию для поедания самцов других видов. Из представителей данного рода американские учёные выделяют фермент люциферазу, чтобы использовать её в биологической практике. Обычный восточный светлячок является самым распространённым в Северной Америке.

Это ночной жук, имеющий темно-коричневое тело длиной 11-14 мм. Благодаря яркому свету он хорошо виден на поверхности почвы. Самки этого вида похожи на червячков. Личинки огненного фотинуса живут от 1 до 2 лет и прячутся во влажных местах – рядом с ручьями, под корой и на земле. Зиму они проводят, зарывшись в грунт.

И взрослые насекомые, и их личинки являются хищниками, поедают червей и улиток.

живет только в Канаде и США. Взрослый жук достигает размера в 2 см. У него плоское тело чёрного цвета, красные глаза и жёлтые подкрылья. На последних сегментах его брюшка расположены фотогенные клетки.

Личинку этого насекомого прозвали «светящимся червяком» за её способность к биолюминесценции. Червеподобные самки этого вида тоже обладают способностью к световой мимикрии, они имитируют сигналы вида светляков Photinus, чтобы схватить и съесть их самцов.

Cyphonocerus ruficollis – самый примитивный и малоизученный вид светляков. Обитает он в Северной Америке и Евразии. В России насекомое встречается в Приморье, где самки и самцы активно светятся в августе. Жук внесён в Красную книгу России.

Рыжий светлячок (светлячок пироцелия) (лат. Pyrocaelia rufa) – редкий и малоизученный вид, обитающий на Дальнем Востоке России. Его длина может достигать 15 мм. Рыжим светляком его называют потому, что его щиток и округлая переднеспинка имеют оранжевый оттенок. Надкрылья жука тёмно-коричневые, усики пиловидные и небольшие.

Личиночная стадия этого насекомого продолжается 2 года. Найти личинку можно в траве, под камнями или в лесной подстилке. Взрослые самцы летают и светятся.

– маленький чёрный жук с оранжевой головой и пиловидными усиками (сяжками). Самки этого вида летают и светятся, самцы же теряют способность излучать свет после превращения во взрослое насекомое.

Обитают жуки светляки пихты в лесах Северной Америки.

– обитатель центра Европы. На переднеспинке жука-самца есть чёткие прозрачные пятна, а вся остальная часть его тела окрашена в светло-коричневый цвет. Длина тела насекомого варьирует от 10 до 15 мм.

Особенно ярко светятся в полёте самцы. Самки червеобразны и также способны излучать яркий свет. Органы светопроизводства расположены у среднеевропейских червей не только на конце брюшка, но и во втором сегменте груди. Личинки этого вида также могут светиться. Они имеют черное ворсинистое тельце с желто-розовыми точками по бокам.

Погожим летним вечером, когда на землю только начинают спускаться первые сумерки, среди высоких травинок можно с легкостью рассмотреть загадочное свечение. Подойдя немного поближе и хорошенько присмотревшись, вы с улыбкой обнаружите, что это ваши давние знакомые – светлячки.

Эти жучки, известные каждому еще с детства, все так же интригуют и манят. Однако вопрос, почему они испускают свет, остается открытым.

Светлячки представляют собой семейство наземных ночных жуков, которые обладают способностью вырабатывать в темноте холодный желтовато-зеленый свет. Они имеют темно-коричневый окрас и в длину достигают полутора сантиметров. В мире в целом насчитывается около 2000 их разновидностей и практически все жучки, как и их личинки, являются хищниками. Они питаются такими беспозвоночными, как слизняки и улитки.

Наиболее распространены данные насекомые в условиях тропического и субтропического климата, в меньшей степени встречаются в умеренном географическом поясе. Светятся они в основном из соображений коммуникации, и выделяют половые, поисковые, защитные и территориальные сигналы.

Далеко не все разновидности светлячков обладают полным спектром вышеперечисленных сигналов. В основном они ограничиваются лишь призывными. Почему же происходит феномен свечения и как устроены «фонарики» светлячков?

Научное объяснение желто-зеленых маячков

Способность к биолюминесценции, к выработке света, у данных насекомых обусловлена в первую очередь наличием специальных органов свечения, фотоцитов.

На кончике брюшка под прозрачной частью панциря у светляков находится несколько сегментов, в которых под воздействием люциферазы происходит смешение люциферина и кислорода. Процесс окисления или расщепления люциферина и становится главной причиной, почему жуки выделяют свет.

Большинство представителей семейства способны регулировать яркость накаливания или производить краткосрочные, прерывистые вспышки. А некоторые светляки светятся синхронно. Ответом на вопрос, почему жучки не светятся все время, станет достаточно распространенное в научном мире мнение: светлячки могут контролировать доступ кислорода к органу свечения.

Толика романтики или пора на свидание

Изучая светлячков, энтомологи пришли к выводу, что основной причиной, почему жучки мерцают в темноте, является их желание привлечь потенциального партнера. Каждый вид имеет свои собственные отличительные сигналы, демонстрирует различные световые узоры. Так, светлячки самки, сидя на листике, посылают определенные сигналы светлячкам самцам, которые парят в воздухе и ищут свою «спутницу».

Увидев знакомый свет, они направляются прямиком к нему. Оказавшись рядом, светлячки спариваются, а самка немедленно откладывает в землю оплодотворенные яйца, из которых в дальнейшем вылупятся личинки, плоские по форме и коричневые по цвету. Некоторые личинки светятся до самого момента превращения в жуков.

Небольшие хитрости женской половины

Привлечение потенциального партнера – далеко не единственная причина, почему светляки используют свой дар к биолюминесценции. Некоторые виды мерцающих жуков могут вырабатывать свет для кардинально противоположных целей.

Например, светлячки, относящиеся к виду Photuris способны в точности копировать сигналы светляков другого вида. Таким образом, самки обманывают доверчивых чужаков-самцов.

Когда те подлетают в надежде спариться, самки Photuris пожирают их и получают достаточное количество питательных веществ для себя и готовых вылупиться из земли личинок своего вида.

Нестандартное использование природных фонариков

В современном мире вопрос, почему и каким образом светлячки обрели способность к биолюминесценции, как можно использовать их дар в научных целях, будоражит ум не одного энтомолога. Ученым в ходе длительных проб и ошибок даже удалось найти ген, который заставляет клетки этих насекомых производить люциферазу.

Когда этот ген был выделен, его пересадили в табачный лист и засеяли семенами целую плантацию. Взошедший урожай светился при наступлении темноты. Эксперименты со светлячками еще не окончены: впереди нас ждет масса новых и интересных открытий.

Одним из самых удивительных природных явлений является способность животных издавать свет. Такой феномен имеет научное название биолюминесценция. Большая часть светящихся организмов встречается в мировом океане. На континенте также можно увидеть такое чудо природы – это насекомое светлячок. Этот жук не представляет особой ценности для человека, однако вызывает интерес благодаря своим уникальным способностям.

Светляки – некрупные насекомые. Длина их тела не превышает 25 мм. Окрас покровов разнообразный, но преобладают черные, серые и коричневые оттенки. Хитиновый покров не очень плотный, чаще всего мягкий. Голова у насекомого небольшая. На ней расположены крупные фасеточные глаза и короткие усики, которые бывают различных форм.

Светлякам свойствен половой диморфизм. Самцы имеют типичную структуру жуков и немного похожи внешне на тараканов. Самки же лишены крыльев и надкрыльев, поэтому более похожи на личинок насекомых. Личинка светлячка имеет темный окрас и светлые пятна на боках.

Особенности поведения

Светляки – теплолюбивые насекомые, поэтому большинство видов обитает в тропическом и субтропическом поясах. В умеренном поясе водятся 20 видов, 15 из которых встречаются на территории России. Все взрослые светляки ведут ночной наземный образ жизни. Личинки же могут жить как в водоемах, так и на суше.

Этих насекомых можно встретить на лугах, возле болот, а также в дебрях лиственных лесов. Светлячки хоть и не являются социальными насекомыми, однако часто образуют большие скопления. В дневное время жуки малоподвижны, они все время сидят на траве, дожидаясь заката. В ночное время насекомые просыпаются и начинают быстро летать.

Питание различных видов светляков сильно отличается. В зависимости от рациона насекомые разделяются на основные группы:

Вегетарианцы – питаются нектаром и пыльцой.
Хищники (в том числе и каннибалы) - поедают различных беспозвоночных.
Виды, в которых взрослые насекомые имеют атрофированный рот, поэтому не питаются, а расходуют накопленные в жировом теле питательные вещества.

Размножение и жизненный цикл

В начале лета у светляков начинается брачный период, после которого оплодотворенные самки откладывают яйца в грунт. Вскоре из этих яиц выходят голодные личинки. Независимо от вида, личинки всегда являются хищниками, питающимися моллюсками. После трапезы личинки обычно прячутся в раковинах своих жертв.

Развитие светляков происходит достаточно медленно – от полугода до нескольких лет. Окукливание происходит под корой деревьев или под глыбами камней. В стадии куколки насекомое пребывает 1–2,5 недели. Весной наружу выползает взрослый жук, и цикл начинается снова.

Свечение

Каждое светящееся насекомое имеет специальные органы – латерны, которые генерируют свет. В зависимости от вида количество, форма и размещение этих органов могут различаться. Латерны представляют собой совокупность нервных окончаний, трахей и фотогенных клеток. Под ними расположены клетки-отражатели, наполненные кристаллами мочевой кислоты.

Химические реакции в основе свечения

Для генерации света в фотогенных клетках должны присутствовать четыре вещества:

люциферин;
фермент люцифераза;
кислород;
АТФ как источник энергии.

Свет выделяется во время окисления кислородом вещества люциферин. Люцифераза только ускоряет этот процесс. Реакция проходит следующие стадии

Люциферин при взаимодействии с молекулой АТФ превращается в люцифериладенилат.
Люцифериладенилат взаимодействует с кислородом, превращается в оксилюциферин с выделением АМФ и света.

Цвет свечения зависит от состава люциферазы, которая отличается у многих видов.

Свечение как метод коммуникации

Свечение используется жуками как способ передачи информации. Энтомологи научились различать сигналы, которые используются насекомыми в брачный период: призывы самцов, согласие и отказ самок, а также посткопулятивные сигналы. Кроме того, светляки с помощью люминесценции могут выражать гнев, метить территорию и даже защищаться.

Интересный факт. Самки-хищницы рода Photuris способны издавать световые сигналы, присущи роду Photinus . Привлеченные самцы слетаются на зов и становятся добычей кровожадных обманщиц.

Типы свечения

Ученые заметили, что разные виды светляков издают типичные световые сигналы:

Непрерывное свечение. Генерация света в таком случае происходит постоянно, не управляется насекомым и не зависит от условий окружающей среды. Такой тип свечения свойствен яйцам и личинкам всех видов жуков, а также имаго светляков рода Phengodes .
Прерывающееся свечение. Насекомые генерируют свет длительное время, но его яркость может постепенно меняться в зависимости от суточных ритмов, внешней среды и изменений в теле самого жука.
Пульсация. Этот тип свечения представляет собой регулярные световые вспышки, которые регулируются циркадными ритмами.
Вспышки. Самый распространенный тип свечения. Отличается от пульсации возможностью регуляции длительности каждого цикла, яркости света и других показателей внутренними и внешними факторами.

Интересный факт. Некоторые виды тропических светляков способны настолько точно регулировать периодичность свечения, что насекомые, собранные вместе, «зажигаются» и «тухнут» одновременно.