Krijesnice su živi lampioni. Kako izgledaju krijesnice i gdje ih tražiti? Zašto krijesnice svijetle?
U lijepoj ljetnoj večeri, kada prvi sumrak tek počinje padati na zemlju, možete lako vidjeti tajanstveni sjaj među visokim vlatima trave. Kad priđete malo bliže i dobro pogledate, sa smiješkom ćete otkriti da su to vaše stare poznanice – krijesnice.
Ove bube, poznate svima od djetinjstva, još uvijek intrigiraju i privlače. Međutim, pitanje zašto emitiraju svjetlost ostaje otvoreno.
Krijesnice su obitelj kopnenih noćnih kornjaša koji imaju sposobnost proizvesti hladno, žućkasto-zeleno svjetlo u mraku. Tamno smeđe su boje i dosežu jedan i pol centimetar duljine. U cijelom svijetu ih ima oko 2000 vrsta, a gotovo sve kukce, kao i njihove ličinke, grabežljivci su. Hrane se beskralješnjacima kao što su puževi i puževi.
Ovi insekti su najčešći u tropskoj i suptropskoj klimi; u manjoj mjeri se nalaze u umjerenim geografskim zonama. Svijetle uglavnom iz komunikacijskih razloga, a emitiraju seksualne, tragačke, zaštitne i teritorijalne signale.
Nemaju sve vrste krijesnica puni spektar gore navedenih signala. U osnovi su ograničeni samo na ročnike. Zašto se pojavljuje fenomen sjaja i kako su raspoređene "baterijske svjetiljke" krijesnica?
Znanstveno objašnjenje žuto-zelenih svjetionika
Sposobnost za bioluminiscenciju, za proizvodnju svjetlosti, kod ovih insekata prvenstveno je posljedica prisutnosti posebnih luminescentnih organa, fotocita.
Na vrhu abdomena, ispod prozirnog dijela oklopa, krijesnice imaju nekoliko segmenata u kojima se pod utjecajem luciferaze miješaju luciferin i kisik. Proces oksidacije ili razgradnje luciferina je glavni razlog zašto kornjaši emitiraju svjetlost.
Većina članova obitelji sposobna je prilagoditi svjetlinu žarulje sa žarnom niti ili proizvesti kratke, isprekidane bljeskove. I neke krijesnice svijetle sinkronizirano. Odgovor na pitanje zašto bube ne svijetle cijelo vrijeme bit će prilično rašireno mišljenje u znanstvenom svijetu: krijesnice mogu kontrolirati pristup kisika organu luminescencije.
Malo romantike ili vrijeme za spoj
Proučavajući krijesnice, entomolozi su došli do zaključka da je glavni razlog zašto bube svjetlucaju u mraku njihova želja da privuku potencijalnog partnera. Svaka vrsta ima svoje karakteristične signale, pokazujući različite svjetlosne uzorke. Tako ženke krijesnica, sjedeći na listu, šalju određene signale mužjacima krijesnica, koji lebde u zraku i traže svog "suputnika".
Ugledavši poznato svjetlo, krenu ravno prema njemu. Kad se nađu u blizini, krijesnice se pare, a ženka odmah u zemlju polaže oplođena jaja iz kojih će se kasnije izleći ličinke, plosnatog oblika i smeđe boje. Neke ličinke svijetle dok se ne pretvore u kornjaše.
Mali trikovi ženske polovice
Privlačenje potencijalnog partnera nije jedini razlog zašto krijesnice koriste svoj dar za bioluminiscenciju. Neke vrste treperavih kornjaša mogu proizvoditi svjetlost u potpuno suprotne svrhe.
Na primjer, krijesnice koje pripadaju vrsti Photuris mogu točno kopirati signale krijesnica druge vrste. Tako ženke varaju lakovjerne muške strance.
Kad polete u nadi da će se pariti, ženke Photurisa ih proždiru i dobiju dovoljnu količinu hranjivim tvarima za sebe i ličinke svoje vrste spremne da se izlegu iz zemlje.
Nekonvencionalna uporaba prirodnih lampiona
Gledajući svijetlo treperenje krijesnica, od davnina su se ljudi pitali zašto ih ne koristiti u korisne svrhe. Indijanci su ih pričvrstili na mokasine kako bi osvjetljavali staze i plašili zmije. Prvi doseljenici u Južnu Ameriku koristili su ove bube kao rasvjetu za svoje kolibe. U nekim se naseljima ova tradicija očuvala do danas.
U moderni svijet Pitanje zašto i kako su krijesnice stekle sposobnost bioluminiscencije, te kako se njihov dar može iskoristiti u znanstvene svrhe, uzbuđuje više od jednog entomologa. Znanstvenici su opsežnim pokušajima i pogreškama čak uspjeli pronaći gen koji uzrokuje da stanice ovih insekata proizvode luciferazu.
Nakon što je ovaj gen izoliran, presađen je u list duhana, a sjeme je posijano u cijelu plantažu. Usjev u nastajanju zasjao je kad je pao mrak. Eksperimenti s krijesnicama još nisu gotovi: čeka nas puno novih i zanimljivih otkrića.
Zašto krijesnice svijetle noću - kakve "žarulje" imaju i kako rade, sada ćemo detaljno objasniti. Svijetleće krijesnice, poznate svima od djetinjstva, ili znanstveno krijesnice, nazvane su tako jer ova obitelj kornjaša ima posebne organe za proizvodnju svjetla koji se nalaze u trbušnom dijelu kornjaša.
Zašto krijesnice svijetle noću - znanstveno objašnjenje
Jedinstvena sposobnost reprodukcije svjetlosti u letu svojstvena je samoj krijesnici. Svjetlost nastaje kao rezultat rada luminescentnih organa koji se sastoje od fotogeničnih stanica, svojevrsnih emitera svjetlosti, opremljenih pleksusima dušnika i snopovima živaca, prisutnih u velikom broju u tijelu.
Traheje u tijelu služe kao "cijevovodi za kisik", kroz koje se kisik dovodi do svjetlećih organa, bez kojih su oksidativni procesi koji se odvijaju u stanicama nemogući.
Pod luminescentnim organima nalazi se nekoliko slojeva stanica, čiji se sadržaj sastoji od kristala mokraćne kiseline, koji su osebujni reflektori svjetlosti u tijelu krijesnice.
U predstavnicima različitih vrsta krijesnica ti su organi različito smješteni.
Ovo može biti jedan veliki svjetleći organ koji se nalazi u području takozvanih trbušnih sternita - ovo je znanstveno ime dio tijela kornjaša, označava dio prozirne kutikule smještene u trbušnoj šupljini, što je karakteristično za vrste krijesnica koje žive u Europi, Africi, Americi, Aziji i Dalekom istoku. Ali tropski predstavnici kornjaša imaju mnogo svjetlosnih organa smještenih u trbušnoj šupljini, ali na leđima.
Zašto krijesnice svijetle noću i kako nastaje sjaj krijesnica? I formira se u obliku kemijska reakcija, čiji su glavni sastojci kemijski spojevi luciferin koji je otporan na toplinu i enzim luciferaza, protein bogat sulfhidrilnim skupinama. Kisik koji ulazi kroz dušnik ulazi u oksidacijsku reakciju s luciferinom, a enzim luciferaza povećava brzinu, kao prirodni katalizator reakcije.
Na pitanje zašto je priroda dodijelila tako neobičnu funkciju običnom kornjašu, može se odgovoriti: uz pomoć sjaja, krijesnica komunicira s drugim pojedincima.
Tijekom evolucije, krijesnice su razvile jedinstveni sustav komunikacije pomoću svjetlosnih signala: on u potpunosti predstavlja signale “prokreacije” između mužjaka i ženke, signale upozorenja na opasnost, kao i signale koji označavaju teritorijalnu pripadnost i srodne signale koji izražavaju agresiju.
Sjaj koji emitiraju krijesnice je prirodne, strogo određene boje, a tijekom procesa sjaja ne dolazi do povećanja temperature. Kod nekih vrsta kornjaša boja sjaja se razlikuje ovisno o spolu.
Sposobnost nekih vrsta krijesnica da doziraju emitirano svjetlo, kao i sposobnost emitiranja isprekidanog svjetla, dobro je proučena. Neki tropske vrste krijesnice, formirajući roj, emitiraju isprekidani sjaj kada se trenutak bljeska i slabljenja dogodi istovremeno. Što se tiče učinkovitosti, luminiscentni organi krijesnica neobično su produktivni.
Zašto krijesnice noću svijetle poput malih žaruljica? Usporedimo ih s električnim aparatima? Energija koju proizvede žarulja sa žarnom niti pretvara se u vidljivu svjetlost u omjeru od samo pet posto, dok se energija krijesnice kreće od 87 do 98 posto.
Video koji treperi krijesnice noću
U toploj ljetnoj noći, krijesnice (znanstveno krijesnice) zatrepere poljem tu i tamo, poput daleke munje. Uhvatite jednu krijesnicu, stavite je u staklenku i promatrajte. Svjetlost krijesnice svijetli mističnom žuto-zelenom svjetlošću. Svjetlo izgleda neobično hladno, i stvarno jest.
Svjetlost krijesnice nije nalik sunčeva svjetlost: svijetli, ali se jedva zagrijava. Začudo, istina je: krijesnice su vrsta kornjaša.
krijesnice
Postoji više od 2000 vrsta krijesnica. Odrasle jedinke su smeđe ili crne boje i dosežu veličinu od 1,5 centimetra. Iz jaja skrivenih u zemlji izlegu se mlade krijesnice. Kao što i priliči insektu, iz jajeta se ne izleže odrasla životinja, već ličinka. Boja ličinki je ista kao i kod odraslih - u pravilu smeđa, ali ličinke su ravnog oblika. Larve nekih vrsta krijesnica svijetle cijelo vrijeme.
Kako svijetle krijesnice?
Svjetlost se emitira iz dijela površine krijesnice na njenom abdomenu pomoću posebnih stanica koje se nazivaju fotociti. Dva kemijska spoja u fotocitu - luciferin i luciferaza - međusobno djeluju stvarajući svjetlosnu energiju. Riječ "Lucifer" na latinskom znači "donositelj svjetla". Energija proizvedena tijekom reakcije pobuđuje atome u molekuli luciferina, a oni emitiraju fotone svjetlosti. Ispod sloja fotocita nalazi se sloj drugih stanica ispunjenih bijelom tvari. Ovaj sloj djeluje kao reflektor svjetlosti. Postoje i druge životinje (kao i biljke) koje mogu svijetliti. Osamljeni kutovi noćne šume osvijetljeni su blijedim žabokrečinama. Meduze svijetle u oceanu.
Povezani materijali:
Zašto pas reži na svog vlasnika?
Zašto krijesnice svijetle?
Znanstvenici vjeruju da ovi insekti emitiraju svjetlost kako bi privukli pripadnike suprotnog spola. Različite vrste krijesnica emitiraju svjetlost na različitim frekvencijama, pa je krijesnica sigurna da se pari sa ženkom svoje vrste.
Sinkronizirano treptanje krijesnica
Neke vrste krijesnica, nakupljajući se na jednom mjestu, sinkroniziraju svoje treperenje. Može se vidjeti velika skupina insekata kako istovremeno pale i gase svjetlo. Na primjer, u Tajlandu, krijesnice, okupljene na jednom stablu, prvo trepnu svaka u svoje vrijeme. Tada par kukaca počinje to raditi sinkronizirano. Malo vremena prolazi, sve više i više insekata počinje emitirati kratke bljeskove svjetlosti unisono i u isto vrijeme.
Nakon pola sata, cijelo stablo se ponaša kao jedna signalna lampica, treperi svake sekunde. Dojam je da je stablo okruženo novogodišnjim vijencem od žarulja. Znanstvenici ne znaju zašto ili kako krijesnice koordiniraju emisiju svjetlosti. Promatrajući sjaj insekata, znanstvenike je zainteresiralo je li moguće nekako upotrijebiti tvar koja čini da krijesnica svijetli.
Zanimljiva činjenica: neke krijesnice u Aziji i Južna Amerika sjaje tako jako da se koriste za osvjetljavanje kuća.
Stanice sadrže gene koji govore stanici što treba učiniti i kada. Koristeći složene manipulacije, znanstvenici su uspjeli izolirati gen koji je odgovoran za "proizvodnju" luciferaze u stanici. Ovaj gen je zatim presađen u list duhana, zbog čega je plantaža duhana počela svijetliti noću.
Povezani materijali:
Najopasnije životinje
Ako pronađete grešku, označite dio teksta i kliknite Ctrl+Enter.
- Zašto osoba zijeva i zašto...
- Zašto čovjek ne prepozna svoje...
- Zašto se serija počela zvati:...
- Zašto samo kokošja jaja...
Uređaj "svjetiljka".
Najčešće, luminiscentni organ ovih kornjaša - fotofor - nalazi se na kraju trbuha i po svom principu stvarno podsjeća na običnu svjetiljku. Fotofor se sastoji od tri sloja. Donji sloj, ogledalo, može reflektirati svjetlost. Gornji sloj je prozirna kutikula. Ali najzanimljivije se događa u srednjem sloju, gdje se nalaze fotogene stanice, odnosno fotociti. Oni proizvode svjetlost intenzivnom uporabom kisika.
Insekti nemaju pluća, a kisik se prenosi kroz razgranatu mrežu cjevčica (traheola) i pohranjuje u mitohondrijima stanica. Za brzi odabir potrebna količina kisika, tijelo krijesnice proizvodi dušikov oksid, koji, ulaskom u mitohondrije, istiskuje kisik iz njih. Uključivanje i isključivanje ovih procesa je regulirano živčani sustav insekti
Luminescencija ili fluorescencija?
U popularnom tisku organizmi koji pokazuju i fluorescenciju i luminescenciju nazivaju se svjetlećima. Oba se procesa odvijaju u prirodi (ponekad u istim organizmima) i trenutno ih aktivno proučavaju biolozi, genetičari, farmaceuti i inženjeri. Ali ako fluorescencija uključuje pasivnu ponovnu emisiju svjetlosti s blagim smanjenjem energije i odgovarajućim pomakom valne duljine, tada je luminiscencija aktivan proces tijekom kojeg se kemijska energija pretvara u svjetlost.
Enzimi koji pretvaraju kemijsku energiju u luminiscenciju nazivaju se luciferaze, a njihovi supstrati (organski pigmenti) luciferini. Obje riječi dolaze od latinske riječi "lucifer", koja se sa svoje strane sastoji od latinskih korijena lux "svjetlo" i fero "nositi". Unatoč istom nazivu, postoji vrlo malo zajedničkog između luciferaza i luciferina, osim njihove stvarne funkcije: oni imaju drugačija struktura, različitog porijekla i različitog rada.
Najviše je proučavan sustav sjaja krijesnica – bioluminiscencija. Luciferaza katalizira reakciju tijekom koje molekula ATP (univerzalna jedinica stanične energije) aktivira pigment luciferin, nakon čega joj se dodaje kisik. “Čarolija” nastaje u trenutku kada se CO2 odvoji od oksidiranog luciferina: molekula boje se nađe u pobuđenom stanju iz kojeg emitira kvant svjetlosti. Zanimljivo je da je kod svih organizama, unatoč samostalnom nastanku sustava luminescencije, on na ovaj ili onaj način povezan upravo s oksidacijom.
Što određuje boju sjaja?
U principu, svjetlost koju proizvodi luciferaza može biti gotovo bilo koje nijanse, od plavozelene do crvene. Konkretno, kod krijesnica sjaj se odnosi na vidljivi žuto-zeleni dio spektra, koji odgovara valnim duljinama od 500 do 600 nm. Istodobno, svjetlost koju emitiraju krijesnice ne proizvodi toplinu - ne sadrži infracrveno i ultraljubičaste zrake. Za razliku od konvencionalne električne svjetiljke, kod koje se najveći dio energije pretvara u beskorisnu toplinu, a učinkovitost je 5-10%, krijesnice pretvaraju do 98% utrošene energije u svjetlosno zračenje.
No, u prirodi postoje i mnogi drugi živi organizmi koji emitiraju svjetlost - koralji, meduze, dubinske ribe... Njihove stanice sadrže i luciferazu i fluorescentne proteine (primjerice, dobro poznati GFP). Oni ne samo da se nalaze u istoj stanici, već su međusobno tako blisko povezani da dolazi do kvantnog prijenosa ekscitacije: foton proizveden od luciferaze, bez emitiranja, prenosi se na GFP, koji ga emitira s promijenjenom valnom duljinom.
Stoga stanovnici morskih dubina, kao i svjetleći miševi, praščići, ribe i ostala živa bića stvorena na temelju GFP proteina izdvojenog iz njih, svijetle zeleno - iako je njihova luciferaza inicijalno konfigurirana da Plava boja. Korištenje GFP-a omogućuje povećanje učinkovitosti zračenja zbog činjenice da je fluorescentni protein, u usporedbi s luciferinom u takvim organizmima, manje sklon izgubiti svoje pobuđeno stanje bez emitiranja kvanta svjetlosti. Krijesnice (poput luminiscentnih bakterija) nemaju proteine poput GFP-a, te je u tom pogledu njihov sustav sjaja jednostavniji.
Malo romantike...
Znanstvenici vjeruju da je bioluminiscencija sredstvo interseksualne komunikacije za krijesnice. Tropske i sjevernoameričke vrste krijesnica ponekad izvode cijele zborske serenade za svoje partnere. Skupivši se na jednom stablu, najprije trepnu svaki u svoje vrijeme. Tada par kukaca počinje to raditi sinkronizirano. Prođe malo vremena i postupno svi insekti počinju emitirati kratke bljeskove svjetlosti zajedno i u isto vrijeme. Nakon pola sata cijelo drvce se ponaša kao jedan živi organizam i može se činiti da je jednostavno okićeno električni vijenacžarulje
Ženke im odgovaraju istom laganom glazbom, trepćući i gaseći s cijelim jatom. Istina, prema našim standardima ne možete ih nazvati "ljepšim spolom": svojim izgledženke krijesnica bez krila nalikuju ličinkama. Krijesnica, ne zamarajući se takvim sitnicama, odleti svom prijatelju... ali biva pojedena. Na primjer, ženke krijesnica vrste Photuris oponašaju sjaj vrste Photinus i privlače vanzemaljske mužjake. Jedući prevarene (i gorko razočarane u ljubav) mužjake, predatori dobivaju ne samo hranu, već i zaštitu od ptica i pauka, jer njihov plijen sadrži posebnu kemikaliju.
Međutim, sposobnost sjaja pomaže privući suprotni spol čak i drugim vrstama - posebice nama ljudima. Slavna entomologinja Evelyn Chisman u svojim je člancima 1932. godine napisala kako su neke ekstravagantne dame prije večernjih slavlja ukrašavale svoje haljine, pa čak i kosu krijesnicama, a u mraku su djelovale posute dijamantima. Međutim, glavna "romantična" verzija sjaja ovih insekata također ima neke nerazumljive trenutke. Ne objašnjava zašto ličinke, kukuljice, pa čak i jajašca krijesnica, koja su obično zakopana u tlo, svijetle (samo nešto slabije).
Krijesnice - svjetleće čudo prirode
Leteća, treperava svjetla krijesnica ljeti su prava mistična atrakcija. Ali koliko znamo o tome što su krijesnice? Evo nekoliko činjenica o njima.
1. Što su krijesnice?
Krijesnice su noćni kukci – vode aktivna slikaživot noću. Oni su članovi obitelji krilatih kornjaša Lampyridae (što na grčkom znači "svijetliti"). Naziv "krijesnica" je pomalo pogrešan jer od više od 2000 vrsta krijesnica, samo neke od tih vrsta imaju sposobnost svijetljenja.
2. Osim krijesnica, postoje i druge vrste svjetlećih vrsta.
Krijesnice su vjerojatno jedna od najpopularnijih vrsta zbog svoje sposobnosti sjaja. Većina bioluminiscentnih stvorenja živi u oceanu—ljudi imaju malo kontakta s njima. Njihovo svjetlo nastaje kroz kemijsku reakciju u kojoj se kisik spaja s kalcijem, adenozin trifosfatom (ATP) i luciferinom pomoću enzima luciferaze. Krijesnice koriste svoju bioluminiscenciju vjerojatno da bi otjerale predatore.
3. Nemaju sve krijesnice "vatru"
Krijesnice, većina njihovih vrsta, jednostavno ne pale. Nebioluminiscentne krijesnice, koje ne proizvode svjetlost, općenito nisu noćne kukce - najaktivnije su danju.
4. Znanstvenici su otkrili luciferaze zahvaljujući krijesnicama
Jedini način da se dobije kemikalija luciferaza je da se ekstrahira iz krijesnica. Na kraju su znanstvenici otkrili kako stvoriti sintetičke luciferaze. Ali neki ljudi još uvijek skupljaju enzim iz "letećih lampiona". Luciferaza se koristi u znanstveno istraživanje za testiranje sigurnosti prehrambeni proizvodi i određene forenzičke postupke.
5. Krijesnice su energetski učinkovite
Krijesnice su najučinkovitiji izvori energije na svijetu. Sto posto energije koju stvaraju emitira se kroz svjetlost. Za usporedbu, žarulja sa žarnom niti emitira samo 10 posto svoje energije kao svjetlost, dok fluorescentne svjetiljke emitiraju 90 posto svoje energije kao svjetlost.
6. Njihov light show su točke parenja.
Većina letećih mužjaka krijesnica traži partnericu. Svaka vrsta ima specifičan svjetlosni uzorak koji koristi za međusobnu komunikaciju. Nakon što ženka ugleda mužjaka i odgovori na njegovu ljubav, ona mu odgovara istim svjetlosnim uzorkom. Obično ženke sjede na biljkama, čekajući mužjaka.
7. Neke vrste imaju sposobnost sinkroniziranja treptanja
Znanstvenici nisu sigurni zašto krijesnice to rade, ali neke teorije sugeriraju da krijesnice to rade kako bi postale vidljivije. Ako skupina krijesnica trepće u jednom uzorku, vjerojatno to čine kako bi privukle pozornost ženki. Jedina vrsta krijesnica u Americi koja trepće sinkrono je Photinus carolinus. Žive u Nacionalnom parku Great Smoky, gdje služba parka organizira večernju svjetlosnu predstavu za posjetitelje.
8. Ne svijetle sve krijesnice na isti način.
Svaka vrsta ima svoju specifičnu boju svjetlosti. Neki proizvode plavu ili Zelena boja, dok drugi svijetle narančasto ili žuto.
9. Odvratnog su okusa
Za razliku od cikada, krijesnice se ne mogu kuhati u žaru. Ako pokušate jesti krijesnicu, bit će gorka. Bube mogu biti čak i otrovne. Kada su krijesnice napadnute, one ispuštaju kapi krvi. Krv sadrži kemijske tvari, koji stvaraju gorak okus i otrov. Većina životinja to zna i izbjegava žvakanje krijesnica.
10. Krijesnice ponekad prakticiraju kanibalizam
Kad su krijesnice još u stadiju ličinke, spremne su za blagu puževa. Obično, kada sazriju, postanu vegetarijanci - odmaknu se od mesa. Znanstvenici vjeruju da odrasle krijesnice žive od nektara i peludi ili uopće ne jedu. Ali druge, krijesnice kao što je Photuris, mogu uživati u jelu svoje vrste. Ženke Photuris često jedu mužjake drugih rodova. Oni privlače kukce koji ništa ne sumnjaju oponašajući njihove svjetlosne uzorke.
11. Njihov broj se smanjuje
Nekoliko je razloga zašto se populacije krijesnica smanjuju, uključujući klimatske promjene i uništavanje staništa. Kada je stanište krijesnica poremećeno zbog cestovne ili druge izgradnje, one ne migriraju na novo mjesto, već jednostavno nestaju.
12. Dok možete, uživajte u svjetlosnoj predstavi krijesnica.
Istraživači malo znaju o krijesnicama i nemaju jasan odgovor zašto nestaju. Uživajte u svjetlosnoj predstavi dok je ovaj kukac još u divljini. Možda generacije ljudi koje će doći poslije nas neće imati takvu priliku vidjeti ove kornjaše njihovog nevjerojatnog mističnog sjaja.