У обеих только что упомянутых медуз фосфоресценция, если она вообще проявляется, находится на поверхности плавательного диска, и это наиболее часто встречается во всей группе. Иногда, однако, фосфоресценция специально локализована. У некоторых форм, как у Thaumantius pilosella и других представителей того же рода, она видна в почках у основания щупалец, отходящих от края плавательного колокола. В других случаях она расположена в определенных внутренних органах, как в каналах, которые расходятся от центра к краю колокола, или в яичниках. Именно из этого последнего места исходит фосфоресценция у Oceania pilata, формы, которая излучает такой свет, что Эренберг сравнил ее с ламповым стеклом, освещенным пламенем.
Свойство излучать фосфоресцентный свет, иногда спонтанно, а иногда при стимуляции, также проявляется у гребневиков, группы, напоминающей медуз по желеобразному характеру их тел, но более близко связанной по структуре с коралловыми полипами. Но мы пропустим эти случаи, чтобы остановиться более подробно на замечательном оболочнике, известном как пиросома, название которого указывает на его фосфоресцентное свойство, будучи производным от двух греческих слов, означающих «огненное тело». Как показано на иллюстрации, пиросома — это не отдельное существо, а состоит из целой колонии особей, каждая из которых представлена одним из выступов на поверхности трубки, закрытой с одного конца, которую они все вместе образуют. Свободный конец снаружи содержит рот, в то время как у каждой особи есть другое отверстие, направленное внутрь трубки. Такие колонии, которые плавают за счет попеременного сокращения и расширения составляющих их особей, довольно распространены в Средиземном море, где они могут достигать длины, возможно, четырнадцати дюймов, при ширине около трех дюймов. В океане они могут достигать гораздо больших размеров. Мистер Мозли в своих «Заметках натуралиста на «Челленджере» упоминает гигантский экземпляр, который он однажды поймал глубоководным тралом, экземпляр длиной четыре фута и десять дюймов в диаметре, со «стенками из желе толщиной около дюйма».
A. PYROSOMA. B. PONITON. (Magnified.)
Тот же натуралист утверждает, что свет, излучаемый этой сложной формой, является самым красивым из всех видов фосфоресценции. При стимуляции прикосновением, встряхиванием или завихрением воды он «излучает шар голубого света, который длится несколько секунд, пока животное проплывает мимо на глубине нескольких футов под поверхностью, а затем внезапно гаснет». Он добавляет, что на гигантском экземпляре, о котором только что упоминалось, он написал свое имя пальцем, когда тот лежал на палубе в баке ночью, и через несколько секунд получил удовольствие, увидев, как его имя проявилось «огненными буквами».
Среди моллюсков наиболее известным примером фосфоресценции является камнеточчащий фолас, светимость которого после смерти упоминается Плинием. Но фолас становится светящимся не только после смерти — явление, совершенно знакомое даже в случае многих рыб, особенно сельди и скумбрии. Прошло много времени, прежде чем стало известно о светимости живого животного, но теперь это хорошо установленный факт; и Панчери, итальянский натуралист, недавно скончавшийся, смог обнаружить в этой, как и в нескольких других морских фосфоресцентных формах, точное местонахождение светоизлучающих тел, которые он неоднократно препарировал ради проведения экспериментов в связи с этим предметом.
Более красивый пример фосфоресцентного моллюска представляет морской слизень под названием Phyllirhoë bucephala. Это существо длиной от полутора до двух дюймов, без раковины на взрослой стадии и даже без жабр. Оно дышит только всей поверхностью тела. Оно довольно распространено в Средиземном море, но его нелегко увидеть, так как оно почти совершенно прозрачно, поэтому его невозможно отличить без труда, по крайней мере днем, от среды, в которой оно плавает. Однако ночью его легче разглядеть благодаря его свойству излучать свет. При беспокойстве или стимуляции каким-либо образом оно демонстрирует ряд светящихся пятен разных размеров, неравномерно распределенных по всему телу, но наиболее густо собранных на верхней и нижней частях. Установлено, что эти фосфоресцентные пятна находятся не на поверхности, а по большей части представляют собой множество крупных клеток, которые образуют окончания нервов и расположены под прозрачной кутикулой. Пятна светятся с исключительной яркостью, когда животное извлекают из воды и стимулируют каплей аммиака.
Среди кольчатых червей вид Nereis, или морских многоножек, заслужил своим фосфоресцентным свойством видовое название noctiluca (ночносветящийся), и то же свойство очень красиво проявляется у Polynoë, близкого союзника знакомой морской мыши. М. де Катрфаж с энтузиазмом говорит о красоте зрелища, представленного этой последней формой при рассмотрении под микроскопом с увеличением до ста диаметров. Затем он обнаружил, как и в подавляющем большинстве случаев, которые он изучал, что фосфоресценция ограничивается двигательными мышцами и проявляется исключительно тогда, когда они находятся в акте сокращения, проявляется, к тому же, не непрерывными линиями вдоль мышц, а рядами блестящих точек.
Более интересными, чем кольчатые черви, однако, являются альционарные коралловые полипы. Коралловые полипы уже были описаны как сформированные по типу морской анемоны и кораллового полипа, то есть все они являются животными с радиальной структурой, прикрепленными к одному концу и имеющими свое единственное отверстие на другом конце, которое окружено щупальцами. У альционарных форм, принадлежащих к этой большой группе, эти щупальца всегда в количестве восьми и окаймлены с обеих сторон. Более того, эти формы почти без исключения являются сложными. Подобно пиросоме, они имеют общую жизнь, принадлежащую целому запасу или колонии, а также индивидуальную жизнь.
Теперь, во всем этом подразделении коралловых полипов фосфоресценция является очень общим явлением. Профессор Мозли, уже процитированный как натуралист, сопровождавший экспедицию «Челленджера», сообщает нам, что «все альционарии, выловленные «Челленджером» на большой глубине, оказались ярко фосфоресцирующими при подъеме на поверхность».
Среди этих альционариев есть морские перья, упомянутые в цитате, сделанной выше из профессора Мартина Дункана. Каждое морское перо — это колония альционариев, и название обязано своеобразному расположению особей на общем стебле. Этот стебель поддерживается изнутри коралловым стержнем, но его внешняя часть состоит из мясистого вещества, принадлежащего всей колонии. Нижняя его часть закреплена в илистом дне моря, но верхняя часть свободна и дает ряд ветвей, на которых сидят отдельные полипы. Вся колония, таким образом, имеет вид высокодекоративного пера.
Существует один британский вид, Pennatula phosphorea, который встречается в довольно глубокой воде и имеет длину от двух до четырех дюймов. Видовое название снова указывает на фосфоресцентное качество, принадлежащее ему. При раздражении он ярко светится, и любопытно то, что фосфоресценция постепенно распространяется от полипа к полипу, начиная с точки, в которой приложено раздражение. Если раздражается нижняя часть стебля, фосфоресценция постепенно проходит вверх вдоль каждой пары ветвей по очереди; но если раздражается верхушка, фосфоресценция будет проходить таким же образом вниз. Когда и верх, и низ раздражаются одновременно, два светящихся тока начинаются сразу и, встречаясь посередине, обычно гаснут там; но однажды Панчери обнаружил, что они пересеклись, и каждый завершил свой путь независимо от другого. Те из наших читателей, у которых была возможность проводить или видеть эксперименты с чувствительным растением (Mimosa pudica), вспомнят, как при раздражении этого растения влияние регулярно распространяется от листочков к листочкам и от перьев к перьям.
Во всех упомянутых случаях явление фосфоресценции демонстрируется беспозвоночными животными; но хотя это редко, это не неизвестное явление даже у живых позвоночных. В роде глубоководных рыб под названием Stomias, Гюнтер упоминает, что «ряд фосфоресцентных точек проходит вдоль нижней стороны головы, тела и хвоста». Несколько других глубоководных рыб, локально фосфоресцирующих, по-видимому, были выловлены французским кораблем «Талисман» во время его исследовательского круиза у западного побережья Северной Африки в 1883 году. Во время той же экспедиции было выловлено множество глубоководных фосфоресцентных ракообразных, причем фосфоресценция в некоторых случаях была рассеяна по всему телу, в других случаях локализована на определенных участках. У глубоководных форм это явление, по сути, настолько распространено, что породило теорию о том, что в глубинах океана, куда свет солнца не может проникнуть, фосфоресценция различных организмов рассеивает свет, который ограничивает область абсолютной тьмы.
Так много в качестве иллюстрации относительно фосфоресценции, демонстрируемой животными, наземными и морскими; но следует заметить, что есть также несколько случаев, в которых то же явление можно наблюдать у растений. Они не так многочисленны, как когда-то предполагалось, поскольку это свойство ошибочно приписывалось некоторым растениям, не являющимся на самом деле светящимися.
A PHOSPHORESCENT SEA.
В некоторых случаях ошибка, по-видимому, была связана с субъективным эффектом, производимым ярко окрашенными (красными или оранжевыми) цветами, такими как большой индийский кресс, оранжевая лилия, подсолнух и бархатцы. Тот факт, что такие цветы действительно испускают в сумерках внезапные вспышки света, часто утверждался со слов дочери Линнея, впоследствии подкрепленных утверждениями различных других наблюдателей. Но большинство внимательных наблюдателей, по-видимому, согласны с тем, что предполагаемые вспышки света в действительности являются ничем иным, как определенным ослеплением глаз.
В другом случае, в котором мох Schistostega osmundacea был заявлен как фосфоресцентный, эффект, как говорят, на самом деле обусловлен преломлением и отражением света мельчайшими кристаллами, разбросанными по его высококлеточным листьям, и не производится вовсе там, где темнота полная.
Среди растений подлинная фосфоресценция встречается главным образом у некоторых грибов, наиболее примечательным из которых является Rhizomorpha subterranea, который иногда можно увидеть разветвляющимся по стенам темных, сырых шахт, пещер или разрушенных башен и излучающим в многочисленных точках мягкий фосфоресцентный свет, который иногда достаточно ярок, чтобы позволить различать окружающие предметы с его помощью. Название «растительный светлячок» иногда применялось к этому любопытному наросту.
Среди других фосфоресцентных грибов есть несколько видов Agaricus, включая A. olearius из Европы, A. Gardneri из Бразилии и A. lampas из Австралии, и помимо представителей этого рода, Thelaphora cærulea, который является причиной фосфоресцентного света, иногда наблюдаемого на гниющей древесине — «трутовик», который многие мальчики хранили в надежде увидеть, как этот свет проявляется. Млечный сок южноамериканской молочайной (E. phosphorea), как утверждает Мартинс, фосфоресцирует при легком нагревании. Но фосфоресценция, очевидно, не является столь интересным и важным явлением в растительном царстве, как в животном.
Все это явление порождает немало вопросов, на которые нелегко ответить, и это особенно верно в случае фосфоресценции животных. Какова природа света? Каковы условия, при которых он проявляется? Какую цель он служит в экономике животных?
Что касается природы света, главный вопрос заключается в том, является ли он прямым следствием жизненной активности организма, в котором он наблюдается, такого характера, что никакого дальнейшего объяснения ему дать нельзя, так же как мы не можем объяснить, почему мышца сокращается под влиянием нервного стимула; или же он обусловлен каким-то химическим процессом, более или менее аналогичным горению свечи.
Тот факт, что светимость, по-видимому, в определенных случаях находится непосредственно под контролем существа, в котором она обнаружена, и тот факт, что она проявляется во многих формах, как обнаружил М. де Катрфаж, только тогда, когда происходило мышечное сокращение, по-видимому, благоприятствует первой точке зрения. С другой стороны, против этой точки зрения говорит то, что фосфоресценция часто сохраняется после смерти животного и даже в фосфоресцентных органах в течение значительного времени после того, как они были извлечены из тела животного. У светлячка свет продолжает светиться некоторое время после смерти насекомого, и даже когда он полностью погас, его можно восстановить на время путем применения небольшого количества влаги. Далее, и Маттеуччи, и Фипсон обнаружили, что когда светящееся вещество извлекалось из насекомого, оно продолжало светиться в течение тридцати или сорока минут.
У фоласа свет еще более устойчив, и обнаружено, что когда мертвое тело этого моллюска помещается в мед, оно сохраняет более года способность излучать свет при погружении в теплую воду.
Исследования последних лет сделали все более вероятным, что свет, излучаемый фосфоресцентными организмами, обусловлен химическим процессом, несколько аналогичным тому, который происходит при горении свечи. Этот последний процесс представляет собой быстрое окисление. Частицы углерода, поставляемые маслянистым веществом, которое питает свечу, настолько быстро соединяются с кислородом, полученным из воздуха, что в результате этого производится значительное количество света вместе с теплом. Теперь явление фосфоресценции в органических формах, будь то живых или мертвых, также, по-видимому, обусловлено процессом окисления, но таким, который протекает гораздо медленнее, чем в случае с зажженной свечой. Таким образом, оно более тесно аналогично тому, что наблюдается в самом элементе фосфоре, который обязан своим названием (означающим «светоносец») тому факту, что при воздействии воздуха при обычных температурах он светится в темноте вследствие того, что медленно соединяется с кислородом.
В одно время считалось, что присутствие кислорода не является необходимым для проявления фосфоресценции в органических формах, но теперь вне всякого сомнения установлено, что это ошибка. Доказано, что кислород является незаменимым, и поэтому мы видим причину того, почему светящиеся органы у светлячка так тесно связаны, как упоминалось выше, с воздушными трубками, которые разветвляются по всему насекомому.
Этот факт сам по себе можно было бы принять за сильное указание на химическую природу процесса, которому обязана фосфоресценция. Но проблема стала предметом дальнейших исследований, которые пролили на нее больше света. Давно было известно, что существуют различные неорганические тела, помимо фосфора, которые излучали фосфоресцентный свет в темноте, по крайней мере после воздействия лучей солнца; но только совсем недавно стало известно, что какое-либо органическое соединение фосфоресцирует при обычных температурах.
Это открытие было сделано польским химиком по имени Бронислав Радзишевский, который продолжил его длинной серией экспериментов по фосфоресценции органических соединений, с помощью которых он смог определить условия, при которых это явление проявлялось. Во всех веществах, исследованных им, в которых была введена фосфоресценция, он обнаружил, что три условия были существенны для ее производства: (1) чтобы присутствовал кислород; (2) чтобы была щелочная реакция в фосфоресцирующей смеси — то есть реакция, подобная той, которая производится на кислоты и растительные красящие вещества поташем, содой и другими щелочами; и (3) чтобы происходило какое-то химическое действие.
Он обнаружил, кроме того, что среди органических соединений, которые можно было заставить фосфоресцировать при этих условиях, были почти все фиксированные и эфирные масла. Что касается фосфоресценции животных, это наблюдение важно, ибо было показано во многих случаях, что жировое вещество составляет основной компонент в их светящихся органах. Давно известно, что это так в светящихся насекомых, принадлежащих к Lampyridæ и Elateridæ, а также в светящихся многоножках; и исследования Панчери, уже упомянутые, о светящихся органах многих морских форм показали, что это справедливо и в отношении них.
Мы можем, следовательно, заключить, что вещества, приспособленные к фосфоресценции при условиях, определенных экспериментами Радзишевского, обычно, и вероятно повсеместно, присутствуют в светящихся органах фосфоресцентных животных. Теперь, что можно сказать о возникновении этих условий? Доступ кислорода во всех случаях легко объяснить, но должно быть также показано, как должна быть произведена щелочная реакция. Нам не следует ожидать найти в животных организмах поташ, соду, аммиак и другие обычные щелочи; но экспериментом было установлено, что щелочные органические соединения холин и нейрин, которые присутствуют в тканях животных, также послужат для вызова явления фосфоресценции в веществах, на которых проводились эксперименты.
Соответственно, кажется справедливым заключить, что когда все эти условия для производства фосфоресценции в химической лаборатории присутствуют в животных организмах, явление, при наблюдении в них, точно такого же характера, как то, которое производится искусственно. Под этим подразумевается, что фосфоресценция животных сопровождается, подобно искусственному явлению, медленным химическим действием, или, другими словами, что фосфоресцентный свет обусловлен постепенным процессом окисления.
Было обнаружено одно любопытное обстоятельство, которое придает еще большую вероятность этому объяснению. Выше упоминалось, что среди фосфоресцентных растений есть несколько видов Agaricus. Теперь, из одного вида этого рода, хотя и не из фосфоресцентного вида (из A. muscarius), был извлечен принцип под названием аманитин, который, как оказалось, идентичен холину. В свете результатов, полученных из исследований, только что упомянутых, разумно сделать вывод, что, если поискать, этот принцип был бы также найден в фосфоресцентных видах, в которых присутствуют и другие условия фосфоресценции.
Согласно этой теории производства явления, рассматриваемого сейчас, эффект встряхивания или жизненного действия в возникновении или усилении проявления света объясняется тем фактом, что этими средствами свежие запасы кислорода приводятся в контакт с фосфоресцентным веществом. Эффект аммиака на свет, излучаемый морским слизнем Phyllirhoë bucephala, также полностью объяснен, так как аммиак является одним из тех щелочных веществ, которые так непосредственно благоприятствуют проявлению явления.