Светлячки чем питаются

Чудо природы — светлячки

Когда темнота опускается над заливами и лесами, крохотные желтые или зеленые огоньки начинают мерцать в своей прекрасной хаотичности. Каждый, кто в детстве наблюдал за этим зрелищем, хранит его в сердце как прекрасное воспоминание.

Однажды днём три грустных светлячка,
Три неприметных маленьких жучка
Уселись на пенёчке поболтать,
Им вздумалось немного помечтать…

Один вздохнул: «Вот быть бы мне пчелой,
И делать мёд, как весь пчелиный рой.
Приятно в жизни пользу приносить,
И друга вкусным мёдом угостить».

Второй светляк мечтательно сказал:
— Я бабочкой прекрасною бы стал!
Сова нам говорила неспроста, —
Что лес спасут добро и красота.

А третий светлячок шепнул тогда:
— Хочу светить, мерцая, как звезда,
Все звёздочки загадочно блестят,
Мне кажется волшебным их наряд…

Но вскоре завершился летний день,
Накрыла тёмный лес ночная тень,
Вдруг видят среди мрака светлячки:
Лисёнок горько плачет у реки.

— Я мамочку не слушался в пути,
Теперь тропинку к дому не найти!
Ах, как мне быть? От мамы я отстал,
Мой лес родной вдруг очень страшным стал…

И словно по команде, светлячки
Взлетели, рассыпая огоньки:
— Не бойся, с нами лёгким будет путь.
Но впредь, лисёнок, ты послушным будь!

Как в сказке, заискрился тёмный лес!
Страх малыша немедленно исчез.
Тропинка засверкала серебром.
Лисёнок без труда нашёл свой дом.

Жучки с тех пор раздумали грустить:
— Мы тоже можем пользу приносить!
Хотя от звёзд блестящих далеки,
Но светим ярко,— мы же светляки!

Сбываются порою все мечты…
Читатель, а о чём мечтаешь ты?
Пришла пора сказать, откуда свет.
У светлячков есть маленький секрет:

Природа очень щедрой к ним была,—
Лантерны в дар жучкам преподнесла,
Когда они вдыхают кислород,
Свет от лантерн мерцающий идёт.

И светлячки, как лампочки горят,
Магически притягивая взгляд,
Свой свет они на радость раздают,
Как новогодний праздничный салют!

А вы знаете, что светлячки…
…это многочисленное семейство из отряда жуков, обладающее удивительной способностью излучать свет.
… обитают на территории Северной и Южной Америки, Европы и Азии. Африки, Австралии и Новой Зеландии.
…тенелюбивые.…любят тепло.
…не любят жить группами, они одиночки, но при этом часто образуют временные скопления.
…ночные животные. Но среди них есть и такие, которые активны в светлое время суток. Днём насекомые отдыхают на траве, прячутся под корой, камнями или в иле, а ночью те из них, что способны летать, летают плавно и быстро.
…светят, но не греют. Свет, испускаемый светлячками, не тёплый, а холодный.
…очень горькие на вкус. Они бывают даже токсичными. Большинство животных знают это и избегают жевать светлячков. Поэтому у них мало врагов.

А вы знаете, что у светлячков…
… удлинённое и узкое тело, совсем маленькая голова, небольшие усики и большие глаза.
… в окрасе преобладают чёрный, серый и коричневый оттенки.
… размеры тела небольшие – в среднем от 4 мм до 2 сантиметров.
…cамцы многих видов похожи на обычных жуков. Они сильно отличаются от самок, которые больше напоминают личинок или маленьких червячков с ножками.
… имеются специальные органы свечения — лантерны. Лантерны располагаются на последних брюшных сегментах, и представляют собой скопление световых клеток – фотоцитов. Через эти клетки проходят множественные трахеи и нервы.

По трахеям к фотогенным клеткам поступает кислород, необходимый для происходящих здесь окислительных процессов. Благодаря тому, что через световые клетки проходят нервные окончания, светлячок способен самостоятельно регулировать интенсивность и режим свечения. Это может быть непрерывное свечение, мигание, пульсация или вспышки.
… cредняя продолжительность жизни составляет 90-120 дней.
… свечение служит для коммуникации между особями.
…самка откладывает яйца, из которых выходят активно питающиеся личинки. Выросшая личинка окукливается под камнями или под корой деревьев. Куколка зимует, а весной из неё появляется жук.
…жизненный цикл 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).
…коэффициент полезного действия фонариков необыкновенно высок. Если в лампе накаливания в видимый свет превращается лишь 5 % энергии (остальная рассеивается в виде тепла), то у светлячков в световые лучи переходит от 87 до 98 % энергии.

А вы знаете, что…
… в природе насчитывается около 2040 видов светлячков.
… в Новой Зеландии есть пещера светлячков. Она очень популярна у туристов. Пещеру населяют Arachnocampa Luminos. Это вид светляков, обитающий только в Новой Зеландии. Увидеть звёздное небо под землей — удивительное зрелище!
…способность к сумеречному свечению (биолюминесценции), в первую очередь, необходима светлячкам для выбора пары — чтобы найти в группе насекомых своих сородичей.
…не все светлячки имеют «огонь». Небиолюминесцентные светлячки, которые не производят свет, как правило, не являются ночными жуками — они наиболее активны в течение светового дня.
… одни виды светлячков питаются пыльцой и нектаром растений, а другие, это маленькие хищники. Они едят муравьев, паучков, личинок своих собратьев, улиток и подгнившие растения.
…у одних видов светлячков светятся только самцы, у других — только самки. Но есть виды, у которых способностью светиться обладают и самцы, и самки (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. А у многих видов свет исходит даже от личинок и яиц.
… в тропиках многие виды светлячков из семейства Lampyridae как бы светят совместно. Они одновременно зажигают свои «фонарики» и так же одновременно гасят их. Это явление учёные назвали синхронным вспыхиванием светляков. Процесс синхронного вспыхивания ещё до конца не изучен. Существует несколько версий касательно того, как насекомым удается светить одновременно. По одной из них, внутри группы жуков одного вида есть лидер, который. «командует» светлячкам, когда им засветиться а когда — погаснуть.
…когда у переселенцев из Европы в Америку не было свечей, они освещали свои дома при помощи светлячков, помещённых в банки. Ими же заполняли лампады рядом с иконами.
…в Вест-Индии в старые времена причёски женщин украшали светлячками. Это было очень модно.
… c давних времен в Японии почитают светлячков и в былые времена им даже давали имена, словно домашним животным.
…в Японии XVII- XVII вв. светлячков даже ловили и продавали на рынках в больших городах. Но в 1924 году был введен запрет на ловлю светлячков.
…индейцы и в наше время, собираясь ночью в джунгли, привязывают к рукам или к обуви крупных светящихся жуков.
…В Японии ежегодно отмечают Хотаругари — праздник любования светлячками.
…светлячков в мире становится всё меньше. Это происходит из-за изменения климата, а также из-за того, что места обитания светлячков занимает человек. Эти насекомые не могут мигрировать. Если настают неблагоприятные времена, то они просто вымирают.

Источник

Светлячок насекомое. Образ жизни и среда обитания светлячка

Особенности и среда обитания

В настоящие дни в природе насчитывается около 2000 видов светлячков. Их невзрачный внешний вид в дневное время никак не ассоциируется с той красотой, которая излучается от светлячков ночью.

Размеры насекомого небольшие, они колеблются от 2 мм до 2.5 см. На их небольшой головке видны крупных размеров глаза. Тело светлячка узкое и продолговатое. Их небольшие, но хорошо заметные усики и такая форма тела часто заставляют многих людей сравнивать светлячков с тараканами.

Но это только небольшое внешнее сходство. Кроме этого абсолютно ничего общего у насекомых нет. У разных видов по-разному развиты отличительные черты между самцами и самками. Есть такие, которые практически ничем не отличаются.

А есть светлячки с особо хорошо выраженным диморфизмом. В таких случаях самцы имеют настоящий облик светлячков, а самки больше напоминают их собственные личинки.

Есть крылатые светлячки, которые прекрасно умеют летать, а есть и червеобразные самки, которые предпочитают поменьше двигаться. В окрасе светлячков насекомых преобладает черный, серый, коричневый оттенки.

Основной особенностью светлячков является их светящийся орган. Почти у всех их видов расположение этих светящихся «приборов» наблюдается в конце брюшка. Есть и такие светлячки, у которых «фонарики» светятся вдоль их тела.

У всех этих органов принцип маяка. С помощью групп клеток-фитоцидов, которые находятся в тесном соседстве с трохеями и нервными клетками освещение поступает к основной «лампе» на насекомом.

У каждой такой клетки есть свое вещество, являющееся топливом с названием люциферин. Вся эта сложная система светлячка работает при помощи дыхания насекомого. При его вдохе происходит перемещение воздуха по трахеям в орган свечения.

Там происходит окисление люциферина, что высвобождает энергию и дает свет. Фитоциды насекомого устроены настолько продуманно и тонко, что в них даже не расходуется энергия. Хотя об этом им не стоит беспокоиться потому, что работает данная система с завидной трудоемкостью и отдачей.

ККД этих насекомых приравнивается к 98%. Это значит, что только 2% может израсходоваться в напрасных целях. Для сравнения технические изобретения людей имеют ККД от 60 до 90%.

Победители над тьмой. Это не самое последнее их и важное достижение. Они без особого труда умеют управлять своими «фонариками». Только некоторым из них не дано умение регулировать подачу света.

Все остальные же умеют изменять степень свечения, то разжигая, то гася свои «лампочки». Это не просто для насекомых игра бликов. С помощью таких действий они отличают своих от чужих. Особенно совершенны в этом плане светлячки, живущие в Малайзии.

У них зажигание и притупление свечения происходит синхронно. В ночных джунглях такая синхронность вводит в заблуждение. Кажется, что кто-то повесил праздничную гирлянду.

Нужно отметить, что такая удивительная способность светить в ночи присуща не всем светлячкам. Есть среди них и такие, которые предпочитают вести дневной образ жизни. Они не светятся вовсе, или их слабое свечение замечается в густых лесных дебрях и пещерах.

Широкое распространение светлячков наблюдается в северном полушарии планеты. Территория Северной Америки и Евразии их любимая среда обитания. Им комфортно в лиственных лесах, на лугах и болотах.

Типы световых сигналов светляков

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

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.

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.

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

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:

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.

Автор фото: David Evans, CC BY 2.0

Характер и образ жизни

Это не совсем коллективное насекомое все же чаще всего собирается в массовые скопления. В дневное время наблюдается их пассивное сидение на травке. Приход сумерек вдохновляет светлячков на движение и полеты.

Летают они плавно, размеренно и быстро одновременно. Нельзя назвать личинок светлячков оседлыми. Они предпочитают вести бродячий образ жизни. Им комфортно не только на земле, но и в воде.

Светлячки любят тепло. В зимнее время года насекомые прячутся под корой дерева. А с приходом весны и после хорошего питания они окукливаются. Интересно то, что некоторые самки кроме всех вышеперечисленных достоинств обладают еще и хитростью.

Они знают, каким светом может светиться какой-нибудь определенный вид. Начинают светиться также. Естественно самец того вида замечает знакомое свечение и приближается для спаривания.

Но заметившему подвох самцу-чужаку не дают уже возможности скрыться. Самка пожирает его, получая при этом достаточное количество полезных веществ для своей жизни и для развития личинок. До сих пор светлячки не полностью изучены. Впереди еще много научных открытий по этому поводу.

Синхронное вспыхивание светлячков

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.

Автор фото: Mike Lewinski, CC BY 2.0

Питание

Этих насекомых можно смело отнести к хищникам. Питаются светлячки самой разнообразной животной пищей. Любят они муравьев, паучков, личинок своих собратьев, улиток и подгнившие растения.

Не все светлячки хищники. Есть среди них и такие виды, которые предпочитают пыльцу и нектар растений. Виды светлячков в фазе имаго, к примеру, и вовсе ничего не едят, у них вообще отсутствует рот. Те светлячки, которые обманным путем завлекают к себе представителей других видов и тут же поедают их выбрали самый сложный способ добычи еды.

Образ жизни

Светлячки не относятся к коллективными насекомым, но несмотря на это они нередко образуют довольно крупные скопления. Многие наши читатели не представляют, как выглядят светлячки, поскольку их сложно увидеть днем: они отдыхают, сидя на стебельках растений или земле, а ночью ведут активную жизнь.

По характеру питания тоже отличаются разные виды светлячков. Растительноядные безобидные жучки питаются нектаром и пыльцой. Хищные особи нападают на пауков, муравьев, улиток и многоножек. Существуют виды, взрослые особи которых не питаются вовсе, у них даже нет рта.

Размножение и продолжительность жизни

Мерцание светлячков – это одно из основных их достижений. Они не только заманивают таким образом потенциальную еду, но и привлекают противоположный пол. Больше всего это наблюдается в начале летнего периода. Светлячки зажигают свои искорки любви и ищут среди огромного множества насекомых своего партнера.

Спаривание не заставляет себя долго ждать. После него у самки появляется задача отложить в землю яйца. Из яиц через некоторое время появляются личинки. Они больше напоминают червей и очень прожорливы. Способность свечения присуща буквально личинкам всех видов. И все они по сути своей являются хищниками.

Во время своего созревания личинка предпочитает прятаться среди камней, в почве и между корой. На развитие личинок уходит немало времени. Одним нужно перезимовать, другие же виды находятся в стадии личинки в течение нескольких лет.

Затем личинка преобразуется в куколку, которая через 1-2.5 недели становится настоящим светлячком. Светлячок в лесу живет недолго. Средняя продолжительность жизни этих насекомых около 90 – 120 дней.

Коммуникативные системы светлячков

У лампирид выделяют 2 типа коммуникативных систем.

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).

Автор фото: Kristian Pikner, CC BY-SA 4.0

Грибы наобочине

Большинство люциферинов состоят из производных аминокислот, что понятно: этого материала в организме много, все ДНК и белки — из него. Несколько по-другому устроен люциферин почвенного сибирского червя, в расшифровке которого принимали участие ученые под руководством Ильи Ямпольского из Института биоорганической химии РАН имени академиков Шемякина и Овчинникова. Кроме того, реакция свечения у червя требует присутствия АТФ — главной энергетической молекулы клетки и ионов магния.

Люциферин высших грибов отличается всего на одну гидроксильную группу от гиспидина — вещества, образующегося и у несветящихся грибов в процессе вторичного метаболизма. Получается, что недостатка в компонентах для биолюминесценции нет. В случае необходимости хватит небольшой подстройки генома, чтобы ее запустить.

Интересные факты

Надеемся, что вы получили ответы на вопросы, как выглядит светлячок, где он живет и какой ведет образ жизни. Эти интересные насекомые всегда вызывали большой интерес человека и, как видите, совершенно обоснованно.

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!

Источник

Светлячок или жук-светляк.

Описание светляка.

Светляка, называемого еще Ивановым червячком, можно во множестве увидеть в поле или на лугу в конце осени и начале лета.

Систематика (научная классификация) жука-светляка. Lampyris noctiluca.

Среда обитания.

У светляка сильно выражен половой диморфизм: самка напоминает скорее личинку, чем имаго, и лишена крыльев, а вот самец выглядит как типичное насекомое и хорошо умеет летать.

Охрана.

Самец светляка обладает втрое лучшим зрением, чем самка, и может разглядеть световые сигналы партнера с расстояния в 10 м.

Увеличение площади городов и постоянное возрастание количества источников искусственного света, на которые летят самцы светляков, постепенно могут поставить данный вид под угрозу исчезновения: сбитый с толку партнер попросту не в силах найти самку. В крупных городах светляки встречаются крайне редко, а в густозаселенных районах, как правило, исчезли вообще.

Сидя на травинке, самка светляка приманивает своим светом партнера.

Размножение.

В период роста личинка претерпевает несколько линек.

Образ жизни.

Световые органы расположены по бокам и внизу последних трех сегментов тела насекомого.

Имаго данного насекомого можно наблюдать в самом конце весны, в основном уже во второй половине мая, а продолжается брачный период светляков до июля. Крылья имеют лишь самцы, и в погожие теплые ночи раннего лета они летают у края леса, высматривая партнеров. Самки проводят день в подземных укрытиях, а после наступления темноты выходят на поверхность, взбираются на травинки и, включив свой «фонарик», начинают подавать сигналы потенциальным кавалерам о своей готовности к спариванию. Имаго как самцов, так и самок светляков совсем не принимают пищу, используя запасы, накопленные в течение лет, проведенных в личиночной стадии. Световые органы этих насекомых расположены так, что излучаемый ими световой поток расходится в стороны и вниз. Кроме того, в органах присутствует кристаллическое вещество, играющее роль рефлектора. Как правило, самки собираются в группы — с тем, чтобы общими усилиями приманить максимальное количество самцов.

Светляк Phausis splendidula.

Потревоженные, они тут же выключают свою иллюминацию; то же происходит и в том случае, если к ним приближается самец другого вида. Каждый вид светляков характерен уникальным видом свечения.

Родственные виды.

Светляк Lamprocera selas.

К семейству светляков сегодня относят более тысячи видов — все это небольшие по размерам насекомые с изящным строением тела. Обитают они главным образом в тропиках. Самцы светляков могут летать, а первая пара крыльев у них преобразована в надкрылья: самки крыльев не имеют и внешним видом больше напоминают личинок. Имаго некоторых видов питаются нектаром, другие ведут хищный образ жизни, третьи не питаются вообще. Личинки светляков, покрытые мягкими волосками, являются хищниками и охотятся в основном на улиток и слизней.

Светляк Lamprocera selas обитает на обширных просторах тропической части Южной Америки. Его надкрылья отливают различными оттенками меди, а усики сильно разветвлены.

Знаете ли вы?

Красивые создания! Очень прикольные и интересные,но на вид, я бы не сказал,что они хищники.

Армен пекарь AM

Таких в нащи бургер кидаем и светится они патом.

Источник

Обыкновенный светляк

Другие названия: иванов червячок, ивановский червячок

Описание

Светляк обыкновенный — насекомое небольшого размера — 12-18 мм. Самки малоподвижны, больше напоминают личинку темно-бурого цвета. Крылья у них редуцированы. На конце брюшка расположен орган, излучающий яркий зеленоватый свет. Самцы имеют сигарообразное тело и крупную голову с большими полусферическими глазами. Крылья нежные и гибкие, хорошо развиты.

Многообразие видов

Семейство насчитывает около 2040 видов. В России встречаются представители 15 видов.

Ареал и места обитания

Большая часть светляков обитает в тропиках, и только отдельные роды населяют умеренный пояс. Обыкновенный светляк распространен на территории Евразии и Северной Америки. Предпочитает немного влажные, поросшие кустарниками места, поэтому его часто можно увидеть на лесных опушках, лугах, полянах.

Питание и образ жизни

Свое народное название обыкновенный светляк получил за то, что, по поверью, якобы первый раз в году он появляется в ночь на Ивана Купалу. Хотя насекомых можно наблюдать со второй половины мая до июля. Как только стемнеет, самцы отравляются на поиски партнерш, которые день проводят в подземных укрытиях, а с наступлением темноты взбираются на высокие травинки и призывно включают свой фонарик. Свет излучается при окислении особого вещества люциферина. Интересно, что ритм мигания позволяет самкам светляков отличать самцов своего вида от чужих. Взрослые особи как самцов, так и самок светляков совсем не питаются, используя запасы, накопленные в течение периода, проведенного в личиночной стадии. У них только одно предназначение — оставить потомство.

Жизненный цикл

Сразу после появления на свет самец стремится как можно быстрее найти самку, которую распознает по свечению. После спаривания он гибнет. Самка несколько раз откладывает в землю по 1-2 оплодотворенных яйца и вскоре тоже погибает. Общее количество яиц, отложенных самкой, может достигать сотни.

Через 2-4 недели из яиц появляются небольшие личинки, которые могут светиться и отлично передвигаются по земле. Они ведут хищнический образ жизни и охотятся на насекомых и моллюсков. Развитие и питание личинок длится несколько месяцев, и на стадии личинки светляк обычно и зимует. Куколка формируется в почве весной. Через неделю-две на свет появляется взрослое насекомое, которое тут же пускается на поиск партнера, чтобы, едва начав, окончить свой недолгий жизненный путь.

Источник

Светлячок

Светлячок – это насекомое, которое относится к отряду жесткокрылые (или жуки), подотряду разноядные жуки, 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.

Автор фото: Katja Schulz, CC BY 2.0

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:

Светляк Ellychnia corrusca. Автор фото: Judy Gallagher, CC BY 2.0

Светляк Photinus pyralis. Автор фото: Katja Schulz, CC BY 2.0

Автор фото слева: Graham Wise, CC BY 2.0. Автор фото в центре и справа: Judy Gallagher, CC BY 2.0

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.

Самка обыкновенного светляка. Автор фото: Udo Schmidt, CC BY-SA 2.0

Светляк Lamprophorus cf. Tenebrosus. Автор фото: Shyamal, CC BY 3.0

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.

Автор фото: Nevit Dilmen, CC BY-SA 3.0

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.

Фотогенные клетки. Автор фото: National Park Service, Public Domain

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:

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.

Светляк Lamprohiza splendidula. Автор фото: Kryp, CC0

Типы световых сигналов светляков

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

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.

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.

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

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:

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.

Автор фото: David Evans, CC BY 2.0

Коммуникативные системы светлячков

У лампирид выделяют 2 типа коммуникативных систем.

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).

Автор фото: Kristian Pikner, CC BY-SA 4.0

Синхронное вспыхивание светлячков

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.

Автор фото: Mike Lewinski, CC BY 2.0

Где обитают светлячки?

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

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.

Автор фото: ForestWander, CC BY-SA 3.0 us

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 улиток и слизней. Все личинки светляков – активные хищники. В основном, они едят моллюсков и часто селятся в их твёрдых раковинах.

Автор фото: Heinz Albers, www.heinzalbers.org, CC BY 2.5

Размножение светлячков

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

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.

Личинка. Автор фото: Katja Schulz, CC BY 2.0

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 гусеницы. Через 1-2 недели из куколок выползают жуки.

Куколка светляка Lucidota atra. Автор фото: Diane P. Brooks, All rights reserved

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.

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.

Самец. Автор фото: Miroslav Fiala

Самка. Автор фото: Morten DD Hansen, Public Domain

Автор фото: harum.koh, CC BY-NC-SA 4.0

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.

Автор фото: Katja Schulz, CC BY 2.0

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.

Автор фото: Gould363, CC BY-SA 4.0

Автор фото: Dysmorodrepanis, CC BY-SA 2.0

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

Обитают жуки светляки пихты в лесах Северной Америки.

Автор фото: Judy Gallagher, CC BY 2.0

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.

Автор фото: Kryp, CC0

Польза и вред светляков

Светлячки – это полезные насекомые. Они уничтожают промежуточных хозяев паразитических плоских червей – моллюсков и слизней. Как сказочные эльфы, они красиво освещают ту местность, где обитают. Учёные используют их для выделения веществ, способных определить наличие жизни на других планетах и для создания новых организмов.

Врагов у светляков очень мало, так как насекомые выделяют ядовитые или неприятные на вкус вещества, относящиеся к группе люцибуфагинов и отпугивающие хищников.

Светляк Ellychnia corrusca. Автор фото: Katja Schulz, CC BY 2.0

Источник

Светлячок

Внешний вид

Внешне светлячок насекомое выглядит очень скромно, даже невзрачно. Тело удлиненное и узкое, голова совсем маленькая, усики короткие. Размеры светлячка насекомого небольшие – в среднем от 1 до 2 сантиметров. Окраска тела коричневая, темно-серая или черная.

У многих разновидностей жуков ярко выражены различия между самцом и самкой. Самцы светлячков насекомых по внешнему виду напоминает тараканов, умеет летать, но не светится.

Самка внешне очень похожа на личинку или червячка, крыльев у нее нет, поэтому она ведет малоподвижный образ жизни. Зато самка умеет светиться, чем привлекает к себе представителей противоположного пола.

Где обитают светлячки?

Светлячки в лесах Японии

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

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.

Характер и образ жизни

Это не совсем коллективное насекомое все же чаще всего собирается в массовые скопления. В дневное время наблюдается их пассивное сидение на травке. Приход сумерек вдохновляет светлячков на движение и полеты.

Летают они плавно, размеренно и быстро одновременно. Нельзя назвать личинок светлячков оседлыми. Они предпочитают вести бродячий образ жизни. Им комфортно не только на земле, но и в воде.

Светлячки любят тепло. В зимнее время года насекомые прячутся под корой дерева. А с приходом весны и после хорошего питания они окукливаются. Интересно то, что некоторые самки кроме всех вышеперечисленных достоинств обладают еще и хитростью.

Они знают, каким светом может светиться какой-нибудь определенный вид. Начинают светиться также. Естественно самец того вида замечает знакомое свечение и приближается для спаривания.

Но заметившему подвох самцу-чужаку не дают уже возможности скрыться. Самка пожирает его, получая при этом достаточное количество полезных веществ для своей жизни и для развития личинок. До сих пор светлячки не полностью изучены. Впереди еще много научных открытий по этому поводу.

Питание

Живут светлячки в траве, в кустах, во мху или под опавшими листьями. А по ночам выходят на охоту. Светлячки питаются муравьями, маленькими пауками, личинками других насекомых, мелкими животными, улитками и гниющими растениями.

Взрослые особи светлячков не питаются, а существуют только для продолжения рода, погибая после спаривания и процесса откладывания яиц. К сожалению, брачные игры этих насекомых иногда доходят до каннибализма.

Кто бы мог подумать, что женские особи этих впечатляющих насекомых, являющихся украшением божественной летней ночи, нередко обладают безумно коварным характером.

Самки вида Photuris, подавая обманные сигналы самцам другого вида, лишь приманивают, как будто для оплодотворения, а вместо желанного соития, пожирают их. Подобное поведение называется учёными агрессивной мимикрией.

Но светлячки бывают и очень полезны, особенно для человека, поедая и устраняя опасных вредителей в опавших листьях деревьев и на огородах. Светлячки в саду — это хорошая примета для садовода.

В Японии, где обитают самые необычные и интересные виды этих насекомых, светлячки обожают расселяться на рисовых полях, где поедают, уничтожая в обилии, пресноводных улиток, очищая плантации от нежелательных прожорливых поселянок, принося неоценимую пользу.

Размножение, потомство и продолжительность жизни жука светлячка

Как было сказано ранее, своим светом светлячки привлекают к себе половинок противоположного пола и спариваются с ними. Когда у самца жука наступает брачный период, он выходит искать себе пару и именно в это время она замечает своего избранника по оттенку света. Чем свет ярче, тем самец популярнее и на него обращает внимание наибольшее внимание самок.

Некоторые виды светлячков во время брачного периода устраивают самые настоящие световые представления, в которых участвуют целые группы жуков. Это смотрится красивее, чем ночные огни большого города.

Когда самка дает самцу определенный сигнал о том, что она выбрала его, он спускается к ней и они еще несколько минут общаются, светясь огоньками, после чего происходит непосредственно сам процесс оплодотворения. После совокупления самка откладывает яйца, из которых вылупляются личинки жука. В основном они черные или желтые. Бывают наземные и водные личинки.

Они невероятные обжоры, личинки в огромных количествах поедают мелких беспозвоночных, а также моллюсков. Они могут светиться так же, как и взрослые жуки. Наевшись в летний период, на зиму они прячутся в деревьях и там зимуют.

Ранней весной личинки просыпаются и снова едят в огромных количествах. Это происходит около месяца или дольше, после чего наступает процесс окукливания личинки, который продолжается от 7 до 18 дней.

В результате появляется взрослый жук, который будет так же как и остальные светится в темную летнюю ночь своим завораживающим огоньком. Живут взрослые особи недолго, около трех — четырех месяцев.

Почему светится

Вопрос о том, почему светлячки светятся, до сих пор еще не полностью изучен. Существует не одна точка зрения на этот счет. Светятся не все светлячки, у некоторых видов светятся только их самки. Зато самка в отличие от самца не умеет летать. Многие ученые считают, что «холодный свет» жуков светлячков имеет в своей основе биохимический процесс биолюминесценции.

В теле насекомого протекает два химических процесса, в результате которых вырабатывается два вещества – люцеферин и люциферейз. Люцеферин, соединяясь с кислородом, дает этот холодноватый серебристый свет, а второе служит катализатором данной реакции. Свет этот такой силы, что при нем можно читать. В некоторых манускриптах упоминается, что собрав светлячков в сосуды, освещали жилые залы.

Вы помните русскую пословицу: светит, да не греет. Она как нельзя лучше подходит для данной ситуации. Если бы было по-другому, то светлячок, попросту бы, погиб. У этих удивительных насекомых есть специальный орган, управляющий возможностью свечения.

Как и у всех насекомых у светлячков нет органов дыхания, а только целая сложная система трубочек — трахеол, по которым и подается кислород. Вот эта система и играет свою огромную роль в умении светить при необходимости. Вопрос на то, с какой целью самка светлячка излучает этот загадочный чарующий свет, так же остается открытым.

Некоторые считают, что при помощи света светлячок защищается от хищников и ночных птиц, которые могут на них охотиться. Одни насекомые имеют челюсти или резкий запах, светлячки же защищаются при помощи света. Другие считают, что этот свет служит опознавательным знаком самочки, готовой к оплодотворению.

Есть точка зрения, что светятся и самки и самцы светлячков, и выбор партнеров для оплодотворения как раз и происходит по интенсивности мерцания самца. Дело в том, что именно самочка светлячка служит инициатором для спаривания, и вот как раз особенность мерцания и сила светового потока позволяет самцу обворожить партнершу. А пока этот вопрос полностью не изучен, мы можем попросту любоваться мерцанием маленьких огоньков в тишине июльской ночи.

Видео

Источник

Как устроены «живые фонарики»? Или почему светятся светлячки?

Светлячок – это насекомое, которое относится к отряду жесткокрылые (или жуки), подотряду разноядные жуки, 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.

Автор фото: Katja Schulz, CC BY 2.0

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:

Светляк Ellychnia corrusca. Автор фото: Judy Gallagher, CC BY 2.0

Светляк Photinus pyralis. Автор фото: Katja Schulz, CC BY 2.0

Автор фото слева: Graham Wise, CC BY 2.0. Автор фото в центре и справа: Judy Gallagher, CC BY 2.0

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.

Самка обыкновенного светляка. Автор фото: Udo Schmidt, CC BY-SA 2.0

Светляк Lamprophorus cf. Tenebrosus. Автор фото: Shyamal, CC BY 3.0

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.

Как выглядит светлячок?

Надо сказать, что при дневном свете эти жучки выглядят довольно скромно, даже, можно сказать, невзрачно. Тело узкое и удлиненное, голова маленькая с короткими усиками. Да и размерами светлячок не может похвастаться — в среднем от одного до двух сантиметров. Тело у разных видов окрашено в темно-серый, черный или коричневый цвет. Многие разновидности имеют ярко выраженные половые различия: самцы крупнее самок. К тому же мужские особи внешне очень напоминают тараканов. Они умеют летать, но при этом не светятся.

Как выглядит светлячок-самка? Она внешне похожа на червячка или личинку. У нее отсутствуют крылья, поэтому она малоподвижна. Но именно самка у большинства видов светится, привлекая к себе самцов. У этих жуков нет легких, а кислород передается по особым трубочкам — трахеолам. Запас кислорода «хранится» в митохондриях.

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.

Автор фото: Nevit Dilmen, CC BY-SA 3.0

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.

Фотогенные клетки. Автор фото: National Park Service, Public Domain

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:

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.

Светляк Lamprohiza splendidula. Автор фото: Kryp, CC0

Светлячки

Светлячки, точнее, светляки — это ночные насекомые, семейство жуков, характерной особенностью которых является наличие органов свечения. Летними ночами светлячки мелькают то тут, то там. Их огоньки выглядят странно холодными, непохожими на солнечный свет: они светят, но почти не греют.

Фотографии светлячков на длинной выдержке.

Это необычное семейство насчитывает около 2 000 видов. Наиболее разнообразно представлено в тропиках и субтропиках, скудно — в умеренном поясе.

На территории стран бывшего СССР обитает 7 родов и около 20 видов.

Светлячки — семейство наземных жуков, ведущих ночной образ жизни. Огонек светлячка светит мистическим желто — зеленым светом.

Свечение у светлячков служит для коммуникации. У представителей данного семейства выделяют практически все сигналы, которые так или иначе связаны с половым поведением, защитные и территориальные сигналы: будь то призывные и поисковые сигналы самцов, сигналы «согласия», «отказа» самок, а также сигналы агрессии.

Однако, не каждый вид имеет весь спектр вышеперечисленных сигналов. Некоторые виды способны испускать только призывные сигналы.

Например, самка садится на какой-нибудь листочек, а самец летает вокруг низко над землей. Он все время мигает своим фонариком. Когда он окажется в нескольких метрах от самки и мигнет на лету огоньком, она, подождав секунды две, отвечает ему вспышкой. Самец сейчас же разворачивается курсом на нее и мигает в ответ.

На конце брюшка светлячка, путем биохимических процессов некое вещество люцифераза заставляет соединяться с кислородом другое вещество, люциферин. Происходит окисление или медленное горение, и в маленькой лаборатории светлячка рождается свет.

Многие виды светляков столь хорошо регулируют процессы свечения, что способны уменьшать и увеличивать силу света или испускать прерывистый свет. Некоторые тропические светляки замечательны тем, что все их особи, слетевшиеся вместе, вспыхивают и гаснут одновременно.

Можно нарушить синхронность их вспышек, если осветить дерево яркой лампой. Но, когда лампа погаснет, жуки опять, словно по команде, начинают мигать одновременно.

Коэффициент полезного действия фонариков светлячков необыкновенно высок. Если в лампе накаливания в видимый свет превращается лишь 5 % энергии (остальная рассеивается в виде тепла), то у светлячков в световые лучи переходит от 87 до 98 % энергии.

Когда еще не было свечей, первые европейцы, поселившиеся в Бразилии, освещали свои хижины светлячками. Индейцы, путешествуя ночью через джунгли, и сейчас привязывают к пальцам ног больших светящихся жуков, чтобы освещать дорогу и отпугивать ядовитых змей.

Когда ночью светлячки зажигают свои фонарики, лес сказочно преображается. Под кустами и в траве, тут и там, во мраке светятся зеленые огоньки, мерцают, затухая и ярко вспыхивая. Лесная иллюминация затмевает своим блеском ночные рекламы больших городов.

Светлячки и звезды:

Шершни — «летающие тигры»

насекомые, познавательно, свет

Типы световых сигналов светляков

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

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.

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.

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

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:

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.

Автор фото: David Evans, CC BY 2.0

Почему светится

Светящийся свелорган у светлячка насекомого расположен в задней части брюшка. Он представляет собой скопление световых клеток – фотоцитов, через которые проходят множественные трахеи и нервы.

Каждая такая клетка содержит в себе вещество люциферин. Во время дыхания по трахеям в светящийся орган поступает кислород, под действием которого люциферин окисляется, выделяя энергию в виде света.

Благодаря тому, что через световые клетки проходят нервные окончания, светлячок насекомое может самостоятельно регулировать интенсивность и режим свечения. Это может быть непрерывное свечение, мигание, пульсация или вспышки. Таким образом, светящиеся в темноте жучки напоминают новогоднюю гирлянду.

Коммуникативные системы светлячков

У лампирид выделяют 2 типа коммуникативных систем.

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).

Автор фото: Kristian Pikner, CC BY-SA 4.0

Синхронное вспыхивание светлячков

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.

Автор фото: Mike Lewinski, CC BY 2.0

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.

Где обитают светлячки?

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

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.

Автор фото: ForestWander, CC BY-SA 3.0 us

Описание образа жизни жука

Светятся жучки различным светом от красного до зеленого, яркость света тоже у всех разная. Это жесткокрылый жук, которых существует множество видов. Только на территории Российской Федерации их насчитывается около двадцати. Живут жуки как в тропическом, так и субтропическом климате.

Светлячок — наземный жук, который активен в основном ночью. По крайней мере, увидя его днем, невозможно представить что этот самый обыкновенный жук может так необычно выглядеть в темное время суток. Насекомое бывает от 0,5 до 2 сантиметров в длину, у них маленькая голова и большие глаза. Тело сверху плоское. Есть крылья и 11 усов, которые расположены на лбу жука.

Особенностью насекомого является их способность к свечению. Этот эффект присущ жукам за счет строения их тела. На брюшке жука есть кристаллы мочевой кислоты, над которыми располагаются фотогенные клетки с нервами и трахеями, проводящими кислород. В результате окисления светлячок мерцает и излучает свет. Вообще, свечением светлячок обороняется от врагов, показывая им, что он не съедобен. Также свечением насекомое привлекает к себе особей противоположного пола.

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 улиток и слизней. Все личинки светляков — активные хищники. В основном, они едят моллюсков и часто селятся в их твёрдых раковинах.

Автор фото: Heinz Albers, www.heinzalbers.org, CC BY 2.5

Размножение светлячков

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

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.

Личинка. Автор фото: Katja Schulz, CC BY 2.0

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 гусеницы. Через 1-2 недели из куколок выползают жуки.

Куколка светляка Lucidota atra. Автор фото: Diane P. Brooks, All rights reserved

Общий жизненный цикл светляков длится 1-2 года.

Размножение и продолжительность жизни

Мерцание светлячков – это одно из основных их достижений. Они не только заманивают таким образом потенциальную еду, но и привлекают противоположный пол. Больше всего это наблюдается в начале летнего периода. Светлячки зажигают свои искорки любви и ищут среди огромного множества насекомых своего партнера.

Спаривание не заставляет себя долго ждать. После него у самки появляется задача отложить в землю яйца. Из яиц через некоторое время появляются личинки. Они больше напоминают червей и очень прожорливы. Способность свечения присуща буквально личинкам всех видов. И все они по сути своей являются хищниками.

Во время своего созревания личинка предпочитает прятаться среди камней, в почве и между корой. На развитие личинок уходит немало времени. Одним нужно перезимовать, другие же виды находятся в стадии личинки в течение нескольких лет.

Затем личинка преобразуется в куколку, которая через 1-2.5 недели становится настоящим светлячком. Светлячок в лесу живет недолго. Средняя продолжительность жизни этих насекомых около 90 – 120 дней.

Виды светлячков, фото и названия.

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

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.

Самец. Автор фото: Miroslav Fiala

Самка. Автор фото: Morten DD Hansen, Public Domain

Автор фото: harum.koh, CC BY-NC-SA 4.0

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.

Автор фото: Katja Schulz, CC BY 2.0

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.

Автор фото: Gould363, CC BY-SA 4.0

Автор фото: Dysmorodrepanis, CC BY-SA 2.0

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

Обитают жуки светляки пихты в лесах Северной Америки.

Автор фото: Judy Gallagher, CC BY 2.0

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.

Автор фото: Kryp, CC0

Почему светлячки светятся?

Наверное, многим доводилось в детстве, отдыхая у бабушки или в лагере на черноморском побережье, видеть как вечером, когда стемнеет, мелькают светлячки. Дети любят собирать уникальных насекомых в баночки, и любоваться, как светятся светлячки. Органом свечения этих насекомых является фотофор. Он располагается в нижней части брюшка и состоит из трех слоев. Самый нижний из них зеркальный. Он может отражать свет. Верхний — это прозрачная кутикула. В среднем слое расположены фотогенные клетки, которые вырабатывают свет. Как вы догадались, по своему устройству этот орган напоминает фонарик.

Такой вид свечения ученые называют биолюминисценцией, возникающей в результате соединения клетки кислорода с кальцием, пигментом люциферином, молекулой АТФ и ферментом лоюциферазы.

Польза и вред светляков

Светлячки – это полезные насекомые. Они уничтожают промежуточных хозяев паразитических плоских червей – моллюсков и слизней. Как сказочные эльфы, они красиво освещают ту местность, где обитают. Учёные используют их для выделения веществ, способных определить наличие жизни на других планетах и для создания новых организмов.

Врагов у светляков очень мало, так как насекомые выделяют ядовитые или неприятные на вкус вещества, относящиеся к группе люцибуфагинов и отпугивающие хищников.

Светляк Ellychnia corrusca. Автор фото: Katja Schulz, CC BY 2.0

Интересные факты о светляках

Понравилась статья? Поделитесь с друзьями:

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:

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:

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.

Источник

Что едят светлячки в домашних условиях. Светлячок насекомое (лат

Светлячок – это насекомое, которое относится к отряду жесткокрылые (или жуки), подотряду разноядные жуки, 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.

Автор фото: Katja Schulz, CC BY 2.0

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:

Светляк Ellychnia corrusca. Автор фото: Judy Gallagher, CC BY 2.0

Светляк Photinus pyralis. Автор фото: Katja Schulz, CC BY 2.0

Автор фото слева: Graham Wise, CC BY 2.0. Автор фото в центре и справа: Judy Gallagher, CC BY 2.0

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.

Самка обыкновенного светляка. Автор фото: Udo Schmidt, CC BY-SA 2.0

Светляк Lamprophorus cf. Tenebrosus. Автор фото: Shyamal, CC BY 3.0

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.

Как выглядит светлячок?

Надо сказать, что при дневном свете эти жучки выглядят довольно скромно, даже, можно сказать, невзрачно. Тело узкое и удлиненное, голова маленькая с короткими усиками. Да и размерами светлячок не может похвастаться — в среднем от одного до двух сантиметров. Тело у разных видов окрашено в темно-серый, черный или коричневый цвет. Многие разновидности имеют ярко выраженные половые различия: самцы крупнее самок. К тому же мужские особи внешне очень напоминают тараканов. Они умеют летать, но при этом не светятся.

Как выглядит светлячок-самка? Она внешне похожа на червячка или личинку. У нее отсутствуют крылья, поэтому она малоподвижна. Но именно самка у большинства видов светится, привлекая к себе самцов. У этих жуков нет легких, а кислород передается по особым трубочкам — трахеолам. Запас кислорода «хранится» в митохондриях.

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.

Автор фото: Nevit Dilmen, CC BY-SA 3.0

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.

Фотогенные клетки. Автор фото: National Park Service, Public Domain

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:

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.

Светляк Lamprohiza splendidula. Автор фото: Kryp, CC0

Почему светится

Светящийся свелорган у светлячка насекомого расположен в задней части брюшка. Он представляет собой скопление световых клеток – фотоцитов, через которые проходят множественные трахеи и нервы.

Каждая такая клетка содержит в себе вещество люциферин. Во время дыхания по трахеям в светящийся орган поступает кислород, под действием которого люциферин окисляется, выделяя энергию в виде света.

Благодаря тому, что через световые клетки проходят нервные окончания, светлячок насекомое может самостоятельно регулировать интенсивность и режим свечения. Это может быть непрерывное свечение, мигание, пульсация или вспышки. Таким образом, светящиеся в темноте жучки напоминают новогоднюю гирлянду.

Типы световых сигналов светляков

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

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.

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.

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

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:

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.

Автор фото: David Evans, CC BY 2.0

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.

Коммуникативные системы светлячков

У лампирид выделяют 2 типа коммуникативных систем.

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).

Автор фото: Kristian Pikner, CC BY-SA 4.0

Синхронное вспыхивание светлячков

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.

Автор фото: Mike Lewinski, CC BY 2.0

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.

Где обитают светлячки?

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

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.

Автор фото: ForestWander, CC BY-SA 3.0 us

Описание образа жизни жука

Светятся жучки различным светом от красного до зеленого, яркость света тоже у всех разная. Это жесткокрылый жук, которых существует множество видов. Только на территории Российской Федерации их насчитывается около двадцати. Живут жуки как в тропическом, так и субтропическом климате.

Светлячок — наземный жук, который активен в основном ночью. По крайней мере, увидя его днем, невозможно представить что этот самый обыкновенный жук может так необычно выглядеть в темное время суток. Насекомое бывает от 0,5 до 2 сантиметров в длину, у них маленькая голова и большие глаза. Тело сверху плоское. Есть крылья и 11 усов, которые расположены на лбу жука.

Особенностью насекомого является их способность к свечению. Этот эффект присущ жукам за счет строения их тела. На брюшке жука есть кристаллы мочевой кислоты, над которыми располагаются фотогенные клетки с нервами и трахеями, проводящими кислород. В результате окисления светлячок мерцает и излучает свет. Вообще, свечением светлячок обороняется от врагов, показывая им, что он не съедобен. Также свечением насекомое привлекает к себе особей противоположного пола.

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 улиток и слизней. Все личинки светляков — активные хищники. В основном, они едят моллюсков и часто селятся в их твёрдых раковинах.

Автор фото: Heinz Albers, www.heinzalbers.org, CC BY 2.5

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

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?

Размножение светлячков

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

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.

Личинка. Автор фото: Katja Schulz, CC BY 2.0

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 гусеницы. Через 1-2 недели из куколок выползают жуки.

Куколка светляка Lucidota atra. Автор фото: Diane P. Brooks, All rights reserved

Общий жизненный цикл светляков длится 1-2 года.

Танец света: секрет синхронизации светлячков

Насекомые по праву считаются самыми многочисленными и разнообразными представителями фауны. Они живут во всех уголках нашей планеты: от тропических джунглей Амазонки до каменистых берегов Гренландии. Среда обитания в сопряжении с эволюционными изменениями породили множество уникальных видов, чей внешний вид, повадки или гастрономические предпочтения не перестают удивлять. Одними из самых необычных представителей класса насекомых можно с уверенностью назвать светляков, способных излучать свет за счет специальных органов (лантерн). Но не только сам факт свечения удивителен, но и то как он применяется. Ученые из университета Колорадо (Боулдер, США) попытались понять, как у светляков вида Photinus carolinus

происходит синхронизация свечения. Как проводилось исследование, чем отличается поведение роя светляков от одиночных особей, и в чем же секрет синхронизации свечения? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых. Поехали.

Основа исследования

Как мы уже поняли, в мире удивительных видов насекомых полно, особенности которых способны поразить воображение даже самого искушенного энтомолога: жук-бомбардир выстреливает горячей жидкостью для самозащиты, палочник в ходе эволюции стал мастером камуфляжа, муравьи столь многочисленны, что занимают около 25% от общей биомассы планеты, а осу вида Ampulex compressa можно легко сравнить с ксеноморфом. Список интересных фактов можно продолжать бесконечно, учитывая что на Земле обитает порядка 6-8 миллионов видов.

Видео о том, как именно светлячки излучают свет.
Светляки это не отдельный вид, а целое семейство, насчитывающее порядка 200 видов. Обитают они как в тропиках / субтропиках, так и в умеренном климатическом поясе, хоть и в меньшем числе. Светляки по большей степени являются ночными насекомыми, что вполне логично, учитывая их особенность (кому нужен фонарик средь бела дня).

На теле светляков имеются специальные органы свечения (лантерны от итальянского lanterna, т.е. лампа). Это может быть либо одиночный крупный орган на конце брюшка, либо множество более мелких органов, расположенных в определенном порядке по всему телу.

Назначение свечения достаточно поэтично — поиск партнера. Когда наступает закат самцы светляков начинают летать и светиться, тем самым привлекая внимание самок. Дамы, чаще всего лишенные крыльев, наблюдают за шоу и выбирают самого подходящего кандидата для спаривания.

Что происходит дальше, зависит от вида светляков. Дело в том, что сигнатура свечения у разных видов разная, от чего и «язык» общения внутри вида разный. Сгруппировать сигналы можно в такие категории: поисковые, призывные, отказные, агрессивные, посткопулятивные (после спаривания). Самцы одних видов испускают призывные и поисковые сигналы, а самки только призывные. А вот самцы вида Lampyris noctiluca испускают исключительно призывные сигналы. У других же видов отличий в сигналах может и не быть вовсе.

На фото представлены личинка (сверху слева), самец (снизу слева) и самка (справа) светляков вида Lamprohiza paulinoi.

Нестандартное поведение наблюдается в сигналах самок из рода Photuris

. Они способны излучать свечение, призывающее самцов из другого рода (
Photinus
). Делают они это не из-за романтических побуждений. Самки
Photuris
являются хищниками, а самцы
Photinus
, одурманенные их свечением, становятся ужином. Любопытно, что самцы рода
Photuris
призывают своих кровожадных дам, излучая свечение самцов
Photinus
. Когда самка находится достаточно близко, самец переключает «подставное» свечение на свое собственное. Таким необычным образом самыца используют гастрономичсекие предпочтения самок в своих «романтических» целях. Главное вовремя совершить переключение, иначе можно быть съеденным самкой из своего же вида.

Самка Photuris, поедающая самца Photinus.

Другими словами, свечение для светляков это самый настоящий язык, т.е. инструмент коммуникации. Тем интереснее синхронное свечение.

Лишь небольшое число видов обладает способностью синхронно светиться. Когда начинается закат, начинается и свечение, достигающее апогея синхронизации спустя 10-15 минут. Столь красивое явление было впервые описано немецким путешественником и натуралистом Энгельбертом Кемпфером (1651-1716), который наблюдал его во время своего путешествия в Таиланд в 1680 году.

Свечение Photinus carolinus, национальный парк Грейт-Смоки-Маунтинс (Great Smoky Mountains National Park).
В рассматриваемом нами исследовании главным героем является вид Photinus carolinus

, особи которого обладают даром синхронного свечения.

Ранее проведенные наблюдения за колониями P.carolinus

показали, что самцы этого вида синхронно мигают каждые Tf 0.5 с в течение нескольких секунд, а затем коллективно прекращают это делать. Такие циклы происходят каждые Tb ≃ 12-14 с в течение 3 часов после захода солнца.

В попытках понять суть синхронного свечения были созданы математические модели. Как показано в этих моделях, для всестороннего понимания коллективного поведения светлячков требуется не только временная, но и пространственная информация о вспышках, которой у исследователей ранее не было. Именно этот пробел и решили заполнить авторы рассматриваемого нами исследования.

Для этого они засняли процесс синхронного свечения с разных ракурсов одновременно, что позволило смоделировать трехмерную модель сего процесса. Во время наблюдений использовались камеры кругового обзора (т.е. 360°).

Изображение №1

Как заявляют ученые, подобный подход не использовался ранее в изучении светляков. Обычные камеры позволяют получить достаточно данных в условиях небольших скоплений светляков, но не дают полной картины поведения многочисленных групп особей, так как камеры необходимо размещать за пределами коллективной динамики, а в кадр попадает лишь часть происходящего (1а

). Камеры кругового обзора можно размещать буквально посреди роя и получать полноценную информацию о происходящем.
Видео №1: поведение светляков в естественной среде, зафиксированное 360°-камерой.
Наблюдения за светляками проводились как в естественной среде, так и в контролируемых условиях. Также велось наблюдение и за поведением особей в зависимости от численности роя (1, 5, 15 и 40 особей).

Результаты исследования

Трехмерная реконструкция вспышек в естественной среде обитания (5-минутный интервал, начиная с 22.00) показывает, что рой P. carolinus
точно следует по склону окружающей местности и, в частности, мигает почти исключительно на высоте 2 м над землей (
2d
–
2g
; видео №2).

Изображение №2

При рассмотрении сверху существуют ограничения техники визуализации: вспышки дальше 10 м не фиксируются, а визуальная окклюзия создает значительные «слепые зоны». Однако в триангулированных положениях видны четкие полосы света (2d

).
Видео №2: реконструкция поведения светляков и их свечения (соответствует изображению №2).
На каждом кадре видеозаписи фиксировалось 0, одна или несколько световых вспышек. Временной ряд количества вспышек (2i

и
2j
) демонстрирует двойной периодический характер. Вспышки происходят через равные промежутки времени (интервалы между вспышками Tb;
2i
), при этом записывается максимум около 15 одновременных вспышек, разделенных периодами абсолютной темноты.

Приблизившись к этим вспышкам (2j

), можно увидеть иную временную картину: вспышки (общее для роя) состоят из последовательности нескольких мерцаний (отдельно для особи), происходящих синхронно с четко определенным интервалом между Tf 0.5 с.

Частотный спектр (преобразование Фурье) временного ряда мерцаний дополнительно подтверждает регулярность этих двух процессов, демонстрируя ярко выраженные пики на частотах 1/Tb = 0.08 Гц и 1/Tf = 1.75 Гц (периоды 12.5 с и 0.57 с соответственно; 2k

и
2l
). Тот факт, что эти частоты появляются в виде резких пиков в спектре, указывает на то, что эти два процесса происходят в четко определенные интервалы времени.

Эти простые количественные результаты демонстрируют, что мерцание P. carolinus

является синхронным, прерывистым и точным. Подобные выводы уже делались ранее. Тем не менее ранее считалось, что вспышки прекращаются внезапно, но в ходе наблюдений были отмечены треугольная форма вспышек и периоды медленного затухания свечения (
2j
). Наличие треугольного узора в свечении может свидетельствовать о распространении информации внутри роя. Опыты в лабораторных условиях подтвердили, что подобные наблюдения не являются погрешностями оценки данных или нарушением работы оборудования.

Эти результаты показывают, что стая самцов P. carolinus представляет собой сильно коррелированную систему. Механизмы, лежащие в основе их коллективного поведения, такие как распространение информации, могут быть раскрыты путем изучения пространственно-временных корреляций.

Каждая из записанных вспышек привязывалась к времени ti и трехмерной позиции xi. Затем для каждой пары вспышек (i, j) вычислялись разделение σij = |xj — xi| и задержка τij = |tj — ti|.

Изображение №3

Коррелированные пики возникают каждые 12.5 с (3a

), что соответствует вспышкам, и каждый из них состоит из серии высоких и низких полос каждые 0.55 секунды (
3b
), что соответствует интервалам между вспышками. Пространственные корреляции между всплесками (
3a
) распространяются по всему рою (пик в диапазоне 0–10 м). Следовательно, всплески вспышек охватывают весь рой.

Также стоит отметить, что наблюдения показали отсутствие взаимодействия между двумя светляками, которые находились слишком близко друг к другу. Это можно объяснить визуальной окклюзией.

Изображение №4

Трехмерная реконструкция наблюдаемого роя также дала возможность понять кинематику движущихся светлячков.

Анализ отдельных периодов (вспышки, охватывающих не менее четырех последовательных кадров) показывает широкий диапазон движений светлячков.

Скорости свечения (v) показывают континуум между неподвижностью и быстрыми полетами со скоростью до 30 см/с (4a

). Радиусы кривизны (rc) также весьма разнообразны, демонстрируя как крутые повороты, так и пролеты по прямой траектории (
4b
). Ускорение (a = v2/rc) охватывает два порядка величин с верхним пределом, сравнимым с силой тяжести Земли (
4c
). Интересно, что распределение rc по сравнению с v показывает две четко определенные ограничивающие ветви (
4d
). Нижняя ветвь (большая v, маленькая rc) о, соответствующий резким и быстрым поворотам. Верхняя ветвь предполагает, что медленные и прямые траектории невозможны при движении светлячка.

Далее рассматривались траектории, длящиеся не менее 2 секунд, в течение которых происходило как минимум 4 свечения. Эти траектории демонстрируют разнообразие моделей.

Принимая во внимание горизонтальный ход (δrxy) между конечными точками траекторий, на 4e

можно увидеть континуум между почти стационарными траекториями и другими траекториями, которые покрывают расстояние до 1 м. Вертикальный ход (δz) распределяется асимметрично (
4f
), при этом нисходящие траектории обычно проходят дальше. Траектории никогда не бывают полностью вертикальными (большое значение |δz| и малое δrxy), но иногда полностью горизонтальными (
4h
). Это может свидетельствовать о наличии определенных ограничений в возможностях полета насекомых.

Кроме того, отношение длины пути траектории (s) к ее сквозному расстоянию (δr) показывает (4g

): хотя большинство траекторий довольно прямые, значительная часть кажется очень искривленной и петлеобразной.

Суть разных траекторий полета заключается в разных коммуникационных сигналах и поведенческих особенностях светляков. Например, длинные и нисходящие траектории наблюдались у самцов, ухаживающих за отвечающей самкой, расположенной на земле. А большие горизонтальные траектории могут соответствовать процессу исследования территории.

Следующий этап исследования перенес наблюдения за насекомыми из естественной среды в контролируемые условия. В небольшую камеру (5b

) было размещено несколько самцов светляков, что позволило наблюдать за их поведением в зависимости от численности.

Изображение №5

демонстрирует трехмерную реконструкцию световых вспышек, записанных в камере в течение 15 минут при наличии 40 особей.

За исключением небольшой части точек (около 1%), которые были расположены намного выше других и были удалены с графика, триангулированные точки определяют объем, который очень напоминает геометрию палатки. Массив точек, соответствующий светлякам, практически идеально повторяет форму тестовой камеры. Заметна даже изогнутость крыши камеры (ткань провисает под собственным весом; 5b

Ученые не отрицают, что тестовая камера радикально отличается от естественной среды. Однако доступный объем камеры был достаточно большим (около 4 м3), чтобы светляки могли свободно перемещаться и летать, как показывают траектории на 6c

Изображение №6

Если же в камере находился один самец, он непрерывно генерировал световые вспышки в течение всех 15 минут эксперимента (6a1

), даже в отсутствии самки. Продолжительность вспышек обычно составляла от 0.10 с до 0.15 с (5–10 кадров), хотя также регистрировались и более короткие / длинные вспышки (
7a
).

Изображение №7

Свечения происходили сериями из 1 до 6 вспышек (чаще всего было 4 вспышки; 7b

). Независимо от траектории полета, временной интервал между двумя последовательными вспышками был равен около 0.45 с (25–30 кадров). Это видно и по распределению интервалов между вспышками (
7c
), и по пику 1.75 Гц в частотном спектре (
6b1
). Вспышки происходили и во время полета, и когда особи просто сидели на стенках камеры (
6c1
).

Важным наблюдением ученые называют факт того, что временные интервалы между последовательными свечениями (т.е. между сериями вспышек) не имели какой-либо схемы, в отличие от интервалов между отдельными вспышками. Время между свечениями варьировалось от 12 секунд до 1 минуты (7d

Если же в камере находилось 5 самцов, свечение также происходило на протяжение всего периода наблюдения, но добавились и множественные полеты (6a2

и
6c2
). Похоже, что светлячки пытались синхронизировать свое свечение, о чем свидетельствует временное распределение вспышек.

Действительно, большинство свечений состояло из как минимум двух одновременно активных светлячков, вспышки которых происходили синхронно (6a2

Идентификация траектории, обеспечиваемая пространственной локализацией полос вспышек, позволяет лучше понять возникновение коллективной синхронизации.

Изображение №8

На изображении выше показано, что светлячок, который инициирует свечение, имеет тенденцию мигать дольше всех, а последователи начинают свои собственные вспышки уже синхронизированными.

Последователи могут либо остановиться перед мигающим лидером (8b

), либо продолжить движение за ним (
8a
). Это предполагает, что мигающая информация может передаваться ретрансляционным способом внутри многочисленного роя.

Важно и то, что этапы свечения кажутся апериодическими (например, большой промежуток при t = 200 с на 6a2

), однако появление пика на низких частотах (
6b2
) намекает на некоторую регулярность в схеме коллективного свечения.

Эта закономерность становится более выраженной, когда в камере находится 15 особей. В таком случае свечения возникают в определенном периодическом временном ряду (6a3

), а заметные пики (и их гармоники) появляются в частотном спектре при 1/Tb = 0.08 Гц (
6b3
). Замеренная частота совпадает с той, что была получена во время наблюдений в естественной среде. Любопытно, что эта частота отсутствовала в опытах с одним светляком в тестовой камере. Интервал между вспышками на 1.75 Гц остается таким же, как и у одиночного светлячка (
6b3
).

Следовательно, это предполагает, что появление четко определенного интервала между всплесками является эмерджентным*

свойством коллективного поведения.

Эмерджентность*
— появление у системы (в данном случае — рой светляков) свойств, которыми не обладают ее отдельные элементы (в данном случае — один светлячок).

Еще одним важным наблюдением является коллективная кинематика роя во время коллективного свечения. В большинстве свечений виден только один летающий светлячок, в то время как другие стоят или ходят по стенкам камеры (изображение №9 и видео №3).

Изображение №9

Видео №3: реконструкция траекторий полета светляков (соответствует изображению №9).
Траектория полета обычно начинается раньше всех и включает в себя наибольшее количество вспышек. Это наблюдение может быть связано с механизмом, который оптимизирует передачу информации при сохранении коллективных энергетических ресурсов группы. С другой стороны, это может выявить поведенческую дифференциацию.

Когда в камере находилось 40 особей, результаты наблюдений были схожи с теми, что и при наличии 15 особей. Однако в таких условиях имеется больше циклов свечения и больше отдельных вспышек, что позволяет более точно проанализировать процесс.

Вспышки возникают сериями, регулярно растянутыми во времени. Каждая серия состоит из нескольких синхронных вспышек и имеет ту же треугольную форму, что и в дикой природе, при этом количество вспышек медленно увеличивается, достигает максимума и затем медленно уменьшается (6a4

). Подобное поведение можно назвать расширением парной синхронизации, наблюдаемой в камере с 5 особями.

Для более детального ознакомления с нюансами исследования рекомендую заглянуть в доклад ученых и дополнительные материалы к нему.

Эпилог

Важным отличием данного исследования от предшественников является наличие 360° камеры, что позволила запечатлеть куда больше информации, чем обычные камеры. Получив больше данных в естественной среде, ученые перепроверили их в контролируемых условиях.
Результаты наблюдений в контролируемых условиях с прогрессирующим увеличением численности наблюдаемого роя показывают, что синхронное, прерывистое свечение P. carolinus в дикой природе является результатом индивидуального и коллективного поведения. Хотя интервал между вспышками на 1.75 Гц идентичен для одного светлячка и для группы светлячков, появление четко определенного интервала между вспышками требует наличия множества особей.

Периодичность свечений проявляется, когда в камере находится более 15 особей. В ранее проведенных исследованиях утверждалось, что именно это число особей является минимальным порогом для проявления коллективного поведения.

Каждое свечение состоит из нескольких синхронных вспышек и имеет треугольную форму, аналогичную наблюдаемой в дикой природе. В синхронном свечении всегда участвовало подавляющее большинство особей, чего нельзя сказать про полет, так как лишь некоторые летали, пока остальные оставались неподвижны либо просто ползали по стенкам камеры. Также стоит отметить, что синхронное свечение самцов происходит даже в отсутствии самки, а его продолжительность составляет порядка 15 минут.

Ранее создавались математические модели, которые пытались описать синхронное свечение у светляков. Однако, учитывая ограниченность данных, эти модели не были точны. Хотя многие годы они считались абсолютно достоверными.

Полученные в ходе данного исследования сведения позволяют пересмотреть эти модели, улучшить и доработать их в будущем. Светлячки не синхронизируются за счет какой-то особенной нейронной связи, их поведение является простым копированием того, что делают другие особи в рое. Стоит одному светляку задать ритм, как его тут же подхватывают другие. Ранее считалось, что синхронное свечение связано с ритуалом ухаживания самцов за самками. Однако тесты показали, что отсутствие самки в камере никак не помешало самцам синхронно светиться. Возможно, суть синхронного свечения заключается не в привлечении самок, а в конкурентной борьбе между самцами. Так или иначе, этот аспект поведения столь удивительных созданий еще предстоит изучить, чем ученые и намерены заняться в будущем.

Кому-то подобные исследования покажутся пустой тратой времени, однако такое утверждение будет слишком радикальным. Мы живем не в отрыве от мира, окружающего нас, а внутри него. Человек от природы любопытное создание, и отрицание проявлений любопытства близко к отрицанию собственной природы. Познание мира не всегда должно иметь какой-то практический смысл и капиталистический подтекст. Порой достаточно того, что мы узнали что-то новое, что-то удивительное и интересное. Знания в большинстве случаев это уже достаточная награда.

Пятничный офф-топ:
Говоря про необычных насекомых (как будто бывают обычные), нельзя не упомянуть богомола.
Благодарю за внимание, оставайтесь любопытствующими и отличных всем выходных, ребята!

Немного рекламы

Dell R730xd в 2 раза дешевле в дата-центре Equinix Tier IV в Амстердаме?

Виды светлячков, фото и названия.

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

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.

Самец. Автор фото: Miroslav Fiala

Самка. Автор фото: Morten DD Hansen, Public Domain

Автор фото: harum.koh, CC BY-NC-SA 4.0

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.

Автор фото: Katja Schulz, CC BY 2.0

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.

Автор фото: Gould363, CC BY-SA 4.0

Автор фото: Dysmorodrepanis, CC BY-SA 2.0

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

Обитают жуки светляки пихты в лесах Северной Америки.

Автор фото: Judy Gallagher, CC BY 2.0

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.

Автор фото: Kryp, CC0

Почему светлячки светятся?

Наверное, многим доводилось в детстве, отдыхая у бабушки или в лагере на черноморском побережье, видеть как вечером, когда стемнеет, мелькают светлячки. Дети любят собирать уникальных насекомых в баночки, и любоваться, как светятся светлячки. Органом свечения этих насекомых является фотофор. Он располагается в нижней части брюшка и состоит из трех слоев. Самый нижний из них зеркальный. Он может отражать свет. Верхний — это прозрачная кутикула. В среднем слое расположены фотогенные клетки, которые вырабатывают свет. Как вы догадались, по своему устройству этот орган напоминает фонарик.

Такой вид свечения ученые называют биолюминисценцией, возникающей в результате соединения клетки кислорода с кальцием, пигментом люциферином, молекулой АТФ и ферментом лоюциферазы.

Польза и вред светляков

Светлячки – это полезные насекомые. Они уничтожают промежуточных хозяев паразитических плоских червей – моллюсков и слизней. Как сказочные эльфы, они красиво освещают ту местность, где обитают. Учёные используют их для выделения веществ, способных определить наличие жизни на других планетах и для создания новых организмов.

Врагов у светляков очень мало, так как насекомые выделяют ядовитые или неприятные на вкус вещества, относящиеся к группе люцибуфагинов и отпугивающие хищников.

Светляк Ellychnia corrusca. Автор фото: Katja Schulz, CC BY 2.0

Интересные факты о светляках

Понравилась статья? Поделитесь с друзьями:

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:

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:

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.

Источник