Флуоресцирующая черепаха

На фото — морская черепаха бисса (Eretmochelys imbricata) в коралловом рифе на глубине 20 метров светится красным и зеленым. Это явление называется биофлуоресценцией (см. Biofluorescence), оно известно для многих водных — и не только водных — животных. Но вот морские рептилии «засветились» подобным образом впервые. В июле 2015 года у Соломоновых островов морские биологи во главе с Дэвидом Грубером (David Gruber) снимали фильм о флуоресценции кораллов и акул, направляя на рифы синий свет фонарей, и в кадр попала бисса, заигравшая неоновыми красками.

Флуоресценция — это излучение света веществом, которое предварительно поглотило электромагнитное излучение (свет) с другой длиной волны. У животных она возникает благодаря наличию в пигментных клетках — хроматофорах — флуоресцентных белков (зеленого, желтого, красного). При попадании на них света определенной длины волны эти белки переходят в неустойчивое возбужденное состояние, из которого почти мгновенно возвращаются обратно в основное состояние. При этом они испускают свет с меньшей энергией и, соответственно, с большей длиной волны. Морская вода избирательно пропускает свет, и чем глубже, тем меньше спектр цветов (см. Спектр видимого излучения). На глубину 10–20 м проходят цвета сине-зеленого диапазона, красный цвет с длиной волны больше 600 нм практически не попадает. Поэтому морские виды чаще всего поглощают синий свет (длина волны 420–490 нм), излучая при этом зеленый (510–550 нм), оранжевый (590–630 нм) и реже — красный (630–760 нм).

Биофлуоресценция доказана для более чем 180 видов рыб, например некоторых акул (см. картинку дня Флуоресцирующая акула) и морских коньков, головоногих моллюсков, ракообразных и коралловых полипов. Она помогает им скрываться от хищников и потенциальных жертв на фоне флуоресцирующих коралловых рифов.

Карликовый морской конек Hippocampus bargibanti, снятый при обычном освещении (слева) и в ультрафиолете (справа). Видно, что он незаметен на фоне кораллов при любом освещении. Фото © Maarten De Brauwer с сайта crittersresearch.com

Флуоресцировать могут, как оказалось, и другие морские черепахи. У логгерхеда (Caretta caretta) в синем свете пластрон (брюшной щит панциря), ласты и голова становятся зелеными. Фото из статьи D. F. Gruber, J. S. Sparks, 2015. First Observation of Fluorescence in Marine Turtles

Также флуоресценция служит для внутривидовой коммуникации. Например, мелкие донные рыбы, живущие небольшими группами, используют красный цвет, чтобы общаться между собой. Свет распространяется в воде на малые расстояния и находится на границе зрения большинства рыб. Поэтому велик шанс, что такую расцветку увидят только те, для кого она предназначена. У некоторых видов рыб даже есть внутриглазные фильтры с желтыми пигментами, которые позволяют лучше различать флуоресценцию.

Коралловые полипы используют одни флуоресцирующие белки, чтобы запустить фотосинтез у симбиотических водорослей, а другие — как антиоксиданты, чтобы нейтрализовать активные формы кислорода, образующиеся в большом количестве в результате фотосинтеза.

Способностью флуоресцировать обладают и водоросли. И часть красных пятен на карапаксе (верхней части панциря) биссы ученые приписывают именно им. Однако зеленое свечение принадлежит самой рептилии. Специалисты пока затрудняются однозначно ответить, для чего морским черепахам нужна флуоресценция, отмечая лишь, что такой панцирь очень хорошо скрывает животное среди рифов в течение дня. Также неизвестно, флуоресцентные белки у черепах свои собственные или они получают их с пищей: биссы питаются водорослями, губками и другими беспозвоночными.

Бисса обитает в тропических и субтропических водах Атлантического, Тихого и Индийского океанов. Отличить ее от других морских черепах (Cheloniidae) можно по форме верхней челюсти, которая напоминает ястребиный клюв (отсюда и английское название — hawksbill sea turtle). Биссы, как и все морские черепахи, выходят на берег только для того, чтобы сделать кладку яиц, а всё остальное время проводят в воде, мигрируя на различные расстояния или отдыхая в системе коралловых рифов.

Так выглядит бисса при обычном освещении неглубоко под водой. Фото © Chiara Fumagalli с сайта oliveridleyproject.org

Бисса занесена в Международную красную книгу как вид, находящийся на грани полного исчезновения (Critically Endangered, CR), и численность популяций продолжает снижаться. Основная причина — фрагментация ареала из-за антропогенного воздействия.

Фото из статьи D. F. Gruber, J. S. Sparks, 2015. First Observation of Fluorescence in Marine Turtles.

Алёна Шурпицкая