Жизнь океанских глубин

Глаза многих рыб обладают подвижностью и двигаются согласованно, а у камбал, морских игл и других мелководных рыб каждый глаз наводится на свою цель совершенно независимо.

Трудно всю жизнь пользоваться одними и теми же глазами, и у рыб они нередко претерпевают удивительные пертурбации. У большинства мальков глаза расположены по бокам их маленькой головки, и каждый видит лишь то, что находится с его стороны. Донные рыбы, становясь взрослыми, много времени проводят на дне. Постепенно их тело становится плоским, чтобы было удобнее лежать на песке, а голова — лобастой. Сюда на лоб и перебираются глаза. Теперь рыба на все смотрит сразу двумя глазами, направленными вперед или вверх.

Длинное путешествие проделывает глаз камбалы. Эти рыбы предпочитают лежать на боку. Глазу, оказавшемуся на нижней стороне, нет никакого резона смотреть в песок и он «переползает» на верхнюю сторону. У взрослых камбал одна сторона головы слепая, зато у второй два глаза.

Большое путешествие совершают глаза глубоководных рыб идиакантов. Эти небольшие тонкотелые рыбки с крупной головой, огромной зубастой пастью и нормально расположенными глазами. Другое дело личинки. Их глаза сидят на стебельках длиною в ¹/ ₃тела, отходящих от маленькой головки, и используются как парашют, позволяющий личинке не тонуть. По мере ее роста глаза приближаются к голове и наконец занимают надлежащее место.

Век и слезных желез глаза рыб, ракообразных, кальмаров и осьминогов не имеют. В воде смазка не нужна. Роговица в фокусировке изображения участия не принимает. Ее преломляющая способность почти такая же, как у воды, и световые лучи проходят сквозь нее, не меняя направления.

Четкость изображения обеспечивает хрусталик. У рыб и головоногих моллюсков он имеет сферическую форму и не меняет ее, как это принято у высших животных, а фокусировка световых лучей осуществляется благодаря передвижению хрусталика вдоль оптической оси глаза. У рыб хрусталик может активно передвигаться только назад, и глаз превращается в более дальнозоркий, а вперед он возвращается за счет эластичности тканей, и глаз снова становится близоруким. У осьминогов и кальмаров, наоборот, происходит активное передвижение хрусталика вперед, а назад он возвращается пассивно. Глаза морских организмов приспособлены для созерцания близко расположенных объектов. Прозрачность воды такова, что заводить дальнозоркие глаза не имеет смысла.

Некоторые обитатели мелководья умеют определять плоскость поляризации световых лучей. Креветки палемоны, лишенные возможности видеть дно или какие-либо надводные ориентиры, способны в течение многих часов передвигаться в однажды выбранном направлении. А грациозные мизиды, находясь в лабораторном бассейне, постоянно стремятся занимать положение под прямым углом к плоскости поляризации света.

Хочется рассказать о поисках у головоногих моллюсков термоскопических глаз, якобы способных улавливать тепловые лучи. Подобное подозрение в отношении глубоководного кальмара-светляка ватасения сверкающая было высказано молодым французским зоологом Луи Журбеном еще в конце прошлого столетия. С тех пор упоминания о тепловом глазе кальмаров, как о вполне доказанном явлении, время от времени появляются в научно-популярной литературе.

Должен с сожалением констатировать, что подобные предположения лишены каких-либо оснований. Глубоководным животным тепловизор не нужен, так как в пучине океана нет теплокровных существ, способных излучать инфракрасные лучи. А самое главное, вода их совершенно не пропускает. Достаточно слоя воды толщиной в 1 сантиметр, чтобы полностью поглотить тепловые лучи. Владей кальмар термоскопическими глазами, обнаружить кашалота он смог бы, лишь стукнувшись об него головой. Согласитесь, что подобная информация о близости опасного хищника оказалась бы несколько запоздалой и была бы лишена всякого смысла.

А во лбу звезда горит

В вечном мраке глубин обитает немало животных, которые или совсем утратили глаза, или они у них заросли, скрылись под кожей и не способны воспринимать световые лучи. Это кажется естественным. Однако и на пяти-семикилометровой глубине встречаются рыбы и ракообразные, и таких здесь довольно, владеющие огромными глазами. Большинство из них никогда не поднимается к поверхности, куда проникают солнечные лучи, но их глаза не только не деградировали, а, напротив, приспособлены для использования в условиях минимальной освещенности. Зачем же обитателям бездны понадобились глаза?

Глубоководным животным, лишившимся возможности пользоваться естественным светом, не оставалось иного выхода, как обзавестись собственным освещением. Нигде на нашей планете фонарики не используются так широко, как в океане. Конечно, подводные осветители обладают разной квалификацией. У одних способность продуцировать свет находится в самом зачатке, другие смогли обзавестись мощными прожекторами, умеют устраивать красивые иллюминации или великолепнейшие фейерверки.

Совершенно непонятно, какими принципами руководствовалась администрация Посейдона, предписывая одним подданным обзаводиться освещением, а другим запрещая это делать.

Глубина обитания большого значения не имеет. Многие светящиеся организмы коротают свой век у самой поверхности океана. Но ведь ночи, особенно в тропиках, бывают достаточно темными, и потребность в свете может ощущаться на любой глубине. Фонарики имеют и убежденные домоседы, обосновавшиеся на дне, и планктонные организмы, и самые быстроходные стайеры океана — рыбы и кальмары.

Живой свет возникает в результате высвобождения энергии при сложных химических реакциях. В качестве «керосина» используются специальные вещества, называемые люциферинами. Об их химической природе известно мало. Общим для большинства люциферинов является то, что свечение возникает в результате их окисления с помощью специальных ферментов люцифераз.

Характерная особенность реакций, порождающих свет: выделяющаяся в результате окисления энергия не превращается в тепло, а используется на специфическое возбуждение молекул, способных выделить энергию в виде фотона. У рачков ципридиний, относящихся к классу ракушковых, на окисление 1 молекулы люциферина используется всего 1 молекула кислорода, в результате чего выделяется 1 молекула углекислого газа. Ну а свет? Оказывается, эффективность люциферинов у разных животных неодинакова, но в общем достаточно высока. У разных организмов в свет переходит от 10 до 50 процентов химической энергии, высвобождающейся при окислении люциферина. Это значительно больше, чем у современных ламп накаливания.

Количество испускаемого света зависит от энергоемкости люциферина. Ципридинии, медузы эквории и бактерии должны окислить свыше 3 молекул люциферина, чтобы получить всего 1 фотон. Известны моллюски с более эффективным люциферином, производящим на три окисленные молекулы 2 фотона, а самые квалифицированные осветители синтезируют первоклассный люциферин, способный при окислении 100 молекул обеспечить испускание 90 фотонов. Почти один фотон на одну молекулу «керосина». Общее количество света, испускаемое отдельным световым органом, внушительно. У рыбы-мичмана каждый «фонарик», а их на теле небольшой рыбки длиной 25–35 сантиметров не меньше 300, испускает за 1 секунду миллиард фотонов.

Морские организмы используют несколько способов свечения. У одних животных гранулы люциферина находятся в клеточной протоплазме и там же окисляются. У них светятся ткани тела. У других животных люциферин выделяется в составе слизи, покрывающей кожу. Сами кожные покровы света не испускают. Наконец, существуют животные, способные выбросить облачко светящейся жидкости, выработанной специальными железками.

Многие морские организмы, охотно пользующиеся освещением, не умеют вырабатывать ни люциферина, ни люциферазы. Эту функцию выполняют многочисленные помощники — микроорганизмы, а их хозяева ограничиваются тем, что создают для крохотных светотехников подходящие условия существования да еще заботятся о рациональном использовании света своих фонариков и прожекторов.