Свет в море

Очаковский Юлен Ефремович

Свечение усилится, если на поверхность моря посылать световые импульсы. Американский исследователь Нашиба, применяя импульсную ксеноновую лампу, установил, что уровень биолюминесценции в результате оптической стимуляции светящихся организмов увеличился в тысячу раз. Даже в результате визуальных наблюдений сложилось представление об огромном масштабе этого явления. Оно захватывает большие акватории и практически все широты. Вот что писал Ч. Дарвин во время плавания на корабле «Бигль», находясь у южноамериканского материка: «…дул свежий ветерок, и вся поверхность моря, которая днем была покрыта пеной, теперь сияла белым светом. Перед носом корабля вздымались две волны как бы из жидкого фосфора, а за ним тянулся млечный след…» [35] Дарвин наблюдал свечение моря в тропических

широтах. Но вот записи капитана ледокольного парохода «Седов» К. С. Бадигина во время дрейфа в центральной части Северного Ледовитого океана: «…Южный ветер разводит в полынье волну. Волны лижут нашу льдину. Когда вода сбегает, на льду остается зеленоватое фосфорическое свечение…» [36]

35

Ч. Дарвин. Собр. соч., т. 1, СПб., 1898.

36

К. С. Бадигин. Во льдах Арктики. М.-Л., Изд-во Главсевморпути, 1951.

Иной раз свечение моря проявляется в виде странных светящихся полос или кругов. Это так называемое фигурное свечение. Моряки торговых судов, наблюдавшие его, рассказывают, что их охватывало чувство страха, когда светящиеся полосы и колеса перемещались по поверхности ночного моря. Одному из авторов близ Ходейды в Красном море удалось наблюдать четыре светящиеся полосы, соединявшиеся в одной точке и несколько напоминающие слабые лучи прожектора, которые медленно двигались против часовой стрелки. Вышедшая из-за облаков Луна ре позволила далее вести наблюдение. Объяснение фигурному свечению недавно нашел немецкий океанолог К. Калле. Проанализировав более двух тысяч такого рода наблюдений, он сделал вывод, что причина фигурного свечения — высвечивание у поверхности моря мельчайших организмов, потревоженных ударными волнами, возникающими при подвижках и смещении слоев на дне моря. Ударные волны передаются в толщу воды, и на поверхности моря, где скапливаются светящиеся организмы, создается своего рода интерференционная картина. Если сейсмические источники на дне моря меняют свое положение, то она приходит в движение.

Строго говоря, под свечением моря понимают увеличение яркости поверхности моря за счет света морских организмов, скапливающихся в приповерхностном слое воды. Однако биолюминесценцию наблюдали и в толще морской воды.

Мы уже упоминали о наблюдениях океанавтов «Черномора». Из подводной лаборатории «Карибское море-1», установленной в июле 1966 г. на дне бухты Ринкон-де-Гаунаба неподалеку от Гаваны, океанавты также наблюдали биолюминесценцию. Мигель Монтаньес записал в своем дневнике: «Я долго наблюдал за жизнью моря ночью. То здесь, то там вспыхивали и гасли бесчисленные маленькие огоньки. Звездное и лунное сияние не в силах пробить 20-метровую толщу вод. Единственный источник естественного света в ночных глубинах— масса планктона. В этом призрачном свете изредка проплывали какие-то незнакомые фосфоресцирующие рыбы…» [37]

37

А. А. Чернов. «Гомо акватикус». «Молодая гвардия». 1968.

Но подводные лаборатории пока устанавливаются сравнительно неглубоко. Правда, и на глубинах значительно больших исследователи своими собственными глазами видели светящихся животных. Еще Уильям Биб, опускавшийся в битискафе на глубину 923 м, сообщал о светящихся существах. Он даже сделал несколько уникальных фотографий, снимая люминесцирующихся животных в их собственном свете.

Профессор Огюст Пиккар на батискафе «Триест» достиг дна Средиземного моря на глубине 1080 м. «Мы гасим свет — наступает полный мрак. Я подхожу к иллюминатору: поле моего зрения пересекает какая-то светящаяся точка, подобная падающей звезде. Живое существо! Растение или животное? В такой темноте не могут быть настоящие растения. Мы часто замечаем фосфоресцирующих животных, проходящих иногда группами, иногда в одиночку… и снова погружаемся в непроницаемую мглу» [38] .

38

О.

Пиккар. На глубину морей в батискафе. М., Судпромгиз. 1961.

Но подлинная революция в изучении биолюминесценции наступила лишь после того, как ее стали измерять с помощью батифотометров. Эти приборы, снабженные особо чувствительными вакуумными фотоумножителями, регистрируют самые слабые световые потоки, вплоть до нескольких квантов в секунду. Батифотометры появились лишь 10–12 лет назад, но с ними удалось провести обширные исследования в Тихом, Индийском и Атлантическом океанах до глубин 2000 м. Итог этим исследованиям был подведен на Втором международном океанографическом конгрессе в Москве в 1966 г.: биолюминесценция характерна для всей океанской толщи и, безусловно, представляет постоянно действующий фактор в оптике моря и экологии морских организмов.

Первые советские инструментальные исследования биолюминесценции были выполнены под руководством профессора И. И. Гительзона в Тихом океане с борта научно-исследовательского корабля «Витязь» в 1961 г.

Ученый заметил, что на батифотограммах биолюминесцентные вспышки, записывающиеся в форме импульсов, образуют густой поток, часто сливающийся воедино. Таким образом, биолюминесценция не редкое событие, спорадически регистрируемое батифотометром, висящим в толще морской воды, а информация о непрерывных биологических процессах в море.

Форму световых сигналов отдельных организмов изучали также в лабораторных условиях с помощью проточной фотометрической установки.

Исследователи отметили неравномерное распределение по глубине биолюминесцентных вспышек. На глубинах 50—100 м отмечалось максимальное число вспышек (несколько сот в минуту). Как выяснилось, именно на этих горизонтах в исследованном районе Тихого океана — скопления светящихся форм планктона. На некоторых глубинах зарегистрировалось всего несколько единичных вспышек или их не было вовсе.

Итак, уже в самом начале инструментального исследования биолюминесценции была выяснена массовость и значимость этого явления для оптики моря. Любопытно, что максимальные биолюминесцентные сигналы, зарегистрированные Гительзоном, составляют 9,6•10^{– 2} мквт/см², что превышает максимальную облученность, создаваемую полной Луной на поверхности моря (4,5•10^{– 2} мквт/см²). Естественно, что в общем балансе освещенности каждого горизонта в толще морской воды наряду с оценкой внешнего по отношению к морю астрономического света (Солнце, Луна, звезды) необходимо учитывать и собственный свет моря — биолюминесценцию.

Гительзон в океане выделяет три световые зоны:

1) 0—200 м — зона дневного солнечного и ночного смешанного (астрономического и биолюминесцентного) свечения;

2) 200–700 м — зона дневного солнечного и ночного биолюминесцентного свечения;

3) глубже 700 м — зона одного биолюминесцентного свечения.

Лабораторные исследования спектрального состава света, излучаемого светящимися морскими организмами, показывают, что все их излучение укладывается в диапазон 400–700 нм с максимумом в интервале длин волн 480–520 нм. Напомним, что как раз в этом же спектральном промежутке находится максимум пропускания прозрачных океанских вод. Естественно, что световые сигналы, посылаемые организмами, хорошо проходят через толщу морской воды. И это, вероятно, не случайное явление, а результат длительного эволюционного процесса живого мира. Добавим также, что световая эффективность биолюминесценции исключительно высока.

Представление о световой эффективности биолюминесценции дает сопоставление ее спектрального состава со спектральным распределением чувствительности приемника. У выскоорганизованных организмов приемником излучения являются глаза. Однако свойства зрения обитателей моря еще недостаточно хорошо изучены, и можно только предполагать, что спектральная чувствительность их глаз настроена на излучение Солнца, т. е. близка к спектральной чувствительности человеческого глаза.

Сопоставляя спектр свечения морского организма со спектром его свечения с поправкой на кривую видности, получаем световую эффективность излучения. Чем ближе максимум излучения к вершине кривой видности, тем больше световая эффективность излучения. У некоторых светляков, максимум излучения которых (562 нм) близок к вершине кривой видности, световая эффективность излучения составляет 92 %.