Текст книги "Микросупергерои. Самые невидимые"

Ольга Посух
Микросупергерои. Самые невидимые

© Ольга Посух, текст, иллюстрации, 2020

© ООО «Издательский дом «Самокат», 2020

Кто там

Привет!

Я – Оля Посух, учёный-биолог и художник одновременно! Моё самое любимое занятие – рисовать и рассказывать о том, как устроено всё живое в природе. Ведь даже самая сложная наука может стать интересной и понятной каждому, если её нарисовать.

Если вы уже читали мои книги, то знаете и о самых живучих существах на Земле – тихоходках, и о животных, которые умеют самовосстанавливаться.

Но на нашей планете есть и другие микросупергерои! Самые сильные, самые быстрые, самые…

Героям этой книги позавидует любой, потому что они умеют становиться невидимыми! Эти животные – настоящие фокусники-иллюзионисты и чемпионы по пряткам.

Попробуем их разглядеть?

Наверняка каждый когда-нибудь мечтал стать невидимкой, чтобы, например…

Никакой магии

Но в природе невидимость нужна животным, чтобы выживать. Если ты незаметен для хищника, у тебя есть шанс не попасть к нему на обед. А невидимый хищник уж точно не умрёт с голоду, потому что спастись от нападения невидимки очень трудно.

Некоторые животные умеют становиться невидимыми настолько мастерски, что просто дух захватывает!

В этой книге не будет никакой магии! Все животные-невидимки, о которых пойдёт речь, конечно, не испаряются целиком и мгновенно, как по волшебству.

Но их суперспособность становиться невидимыми гораздо круче всякого волшебства, потому что она существует на самом деле и имеет научное объяснение.

Видимо-невидимо

Чтобы разобраться, что такое невидимость, надо сначала понять, что значит быть видимым.

Для этого нужен…

Когда свет встречается с каким-то материалом, он может вести себя по-разному.

Всё, что мы видим, – это свет, который разные объекты по-разному отражают и рассеивают. А некоторые объекты могут сами излучать свет.

Солнечный свет кажется нам белым. На самом деле это смесь разных видов света: красного, жёлтого, зелёного, синего и всех промежуточных между ними.

Разные виды света могут вести себя по-разному, встречаясь с одним и тем же объектом.

Если объект отражает, например, только зелёный свет, а все прочие не выпускает наружу, то есть поглощает, то мы увидим этот объект зелёным.

Что-то белое будет отражать весь свет, а что-то чёрное, наоборот, – полностью поглощать.

Если свет проходит через что-то насквозь, не отражаясь и не рассеиваясь, то это что-то будет бесцветным и прозрачным.

Когда света совсем нет, то невидимкой может стать каждый.

Но гораздо сложнее стать невидимым, когда свет есть, даже если его совсем чуть-чуть.

Невидимки существуют!

Основная задача невидимок в природе не исчезнуть, а замаскироваться, то есть стать неотличимыми от окружающей среды.

Например, здесь спрятались хорошо знакомые всем животные, которых можно с уверенностью назвать невидимками. Это удаётся им благодаря специальной маскировочной окраске, которая отражает и рассеивает почти весь свет.

Белый цвет шерсти медведей, песцов, зайцев, горностаев и оперения сов позволяет им быть незаметными на снегу.

Полоски тигров и зебр, пятнышки леопардов и жирафов помогают им скрываться среди сухой травы и деревьев. А пёстрое оперение птиц и узоры на теле змей делают их совершенно незаметными на земле, усыпанной листьями или камушками.

Подобная маскирующая окраска получается оттого, что разные участки тела отражают, рассеивают и поглощают разные виды света.

Особенно здорово получается прятаться у насекомых! Кроме маскировочной окраски некоторые насекомые используют другой приём – замаскироваться под какой-нибудь листик или веточку.

Кто не спрятался – я не виноват

В ходе эволюции эта очень полезная суперспособность – быть невидимкой – развивалась у совершенно разных видов животных.

Происходило это так. Животные одного вида хоть и очень похожи друг на друга, но могут слегка отличаться из-за «опечаток» в генетическом коде – мутаций, которые возникают случайно. Если, например, из-за такой «опечатки» окраска или форма животного чуть-чуть изменилась и стала хоть немного напоминать что-то несъедобное или неприметное, то у него будет больше шансов выжить и оставить больше потомства.

Семейные традиции

И в каждом следующем потомстве станут выживать и размножаться в основном те животные, которые из-за мутаций будут ещё чуть менее заметными. И постепенно способность быть невидимым приобретут уже все особи вида. Этот процесс может занимать миллионы лет.

У маскировочной окраски есть существенный недостаток: если условия окружающей среды поменяются, то оставаться невидимым уже не получится.

Советы начинающим невидимкам

Как спрятаться в океане?

На суше животным спрятаться не так уж трудно – повсюду листья, трава, кроны деревьев. Можно скрыться в норке или затеряться между камнями. Но что же делать тем, кто живёт под водой, ведь там почти негде спрятаться от врагов!

Чтобы маскироваться под водой, есть несколько необычных способов.

Зеркальность

В чешуе на боках рыб разбросаны тончайшие плоские кристаллики, которые работают как маленькие зеркала и отражают падающий сверху свет. И тогда хищник, наблюдающий снизу, не может различить, где блики на воде, а где рыбки.

Проблема в том, что зеркальность делает её обладателя невидимым, только если смотреть на него под определённым углом.

Биолампы

Некоторые морские животные научились обманывать хищников по-другому – они светятся сами! Помогают им в этом особые органы, которые называются фотофорами.

Обычно это небольшие пятнышки, разбросанные по телу животного. Но расположены они не хаотично, а так, чтобы форма тела казалась совсем непохожей на настоящую. Если смотреть на рыбу-мичмана из-под воды, то, когда она включает иллюминацию на животе, с расстояния полметра её уже не разглядеть.

Каждое такое пятнышко-фотофор содержит клетки, вырабатывающие свет в результате химической реакции, а также клетки с отражающими этот свет кристалликами.

Фотофоры часто встречаются у рыб и головоногих моллюсков – кальмаров и осьминогов. Хищники используют фотофоры и для маскировки, и в качестве приманки.

Прозрачность

Но самая лучшая маскировка – стать прозрачным!

Ведь если свет проходит сквозь вас, никто вас не увидит! И даже если окружающие условия изменятся, то менять окраску тела не придётся.

По правде говоря, прозрачность не всегда означает невидимость. Всё зависит от того, что находится вокруг.

Когда свет переходит из одного прозрачного вещества в другое, он может изменить свою скорость и направление – отразиться, рассеяться или преломиться.

Ложка в стакане с водой выглядит гнутой и разорванной именно потому, что скорость и направление света меняются, когда он переходит из воздуха в воду.

Кусочек стекла на воздухе будет хорошо заметен, хоть и прозрачен. Потому что свет, попадая из воздуха в стекло, частично отразится от его поверхности и внутри стекла поменяет направление и скорость.

Но стоит положить кусочек стекла в воду, он практически станет невидимым! Свет, переходя из воздуха в воду, как обычно, изменит скорость и направление, но вот когда он перейдёт из воды в стекло, его скорость и направление почти не поменяются. Заметить, где кончается вода и начинается стекло, будет очень трудно.

Именно поэтому прозрачные подводные животные считаются самыми невидимыми!

Эволюция много раз дарила подводным животным эту суперспособность, поэтому большинство обитателей океанов прозрачны!

Что же советуют прозрачные невидимки?

Если зачерпнуть стакан воды прямо из моря или из пруда и посмотреть на просвет, то может показаться, что там никого нет.

Но стоит поместить каплю этой воды на тёмный фон, подсветить и посмотреть через микроскоп…

Всё это – зоопланктон

Вода в океанах полна разнообразных крошечных животных, самые гигантские из них не больше горошины!

Их несколько тысяч видов, они живут во всех водоёмах мира, на любой глубине, и все вместе они называются зоопланктон.

Больше всего в зоопланктоне ветвистоусых и веслоногих рачков и коловраток.

Циклопы – веслоногие рачки. У многих видов всего один глаз и нет ног, а плавают они скачками, двигая длиннющими усами-антеннами. Яйца циклопы носят в мешочках, прикреплённых к хвосту.

Дафнии – ветвистоусые рачки. Их тело скрыто под прозрачным панцирем, снаружи только голова с двумя глазами. Торчащие кверху антенны помогают плавать и кувыркаться. А ноги им нужны для еды! Перебирая ими под панцирем, дафнии фильтруют из воды микроскопические водоросли и бактерии и так очищают водоёмы.

Зоопланктонные животные действительно очень маленькие. Например, дафнии и циклопы в длину могут быть от 1 до 5 миллиметров, как рисовое зёрнышко.

На самом деле нет ничего удивительного, что микроскопические существа прозрачны. Размер их тела настолько мал, что свет проходит через него очень быстро, не успевая сильно рассеяться. И они кажутся прозрачными.

Коловратки – маленькие животные с почти настоящей короной на голове. Корона (их может быть две) состоит из вращающихся ресничек. Она нужна для питания и передвижения. Вращая ресничками короны, коловратки затягивают пищу прямо в рот. Некоторые коловратки передвигаются, сокращая и вытягивая всё тело. И есть такие, что умеют впадать в криптобиоз, почти как тихоходки.

А коловратки вообще считаются самыми крошечными в мире многоклеточными существами – они бывают размером всего 40 микрометров! Несколько таких малюток-коловраток могут запросто поместиться на срезе человеческого волоса.

Зоопланктона на нашей планете очень много! Если взвесить других водных обитателей всех вместе, включая китов, то вес зоопланктона будет в несколько раз больше. Именно благодаря маленькому размеру и прозрачности им удалось так расплодиться, хотя под водой тут и там снуют хищники, готовые сожрать кого угодно.

Да, первый способ стать невидимым – быть очень маленьким. А некоторые существа побольше нашли другой выход – обзавелись телом, похожим на желе, которое почти полностью состоит из воды. Этим приёмом пользуются, например, медузы, гребневики и сальпы.

Медузы

Медузы – подводные животные с телом, напоминающим зонтик. Стенки тела тонкие и состоят в основном из желеобразного вещества, которое называется «мезоглея». Прозрачная мезоглея выполняет роль скелета у медуз, ведь настоящих костей у них нет. Нет у них и глаз, и даже мозга. А дышат они всей поверхностью тела, впитывая кислород из воды.

У медузы под куполом среди щупалец есть рот. Им она не только ест, но и выплёвывает обратно в воду всё, что не переварилось. Щупальца медуз часто снабжены жалящими клетками для защиты от врагов, поэтому они могут быть очень опасны и для людей.

Гребневики

МОРСКИЕ ГРЕЦКИЕ ОРЕХИ

Гребневики тоже устроены очень просто. У них также нет ни глаз, ни мозга, стенки тела, как и у медуз, состоят в основном из мезоглеи. Передвигаются гребневики медленно, словно парят в толще воды. В этом им помогают гребни с мелкими ресничками. Колеблющиеся реснички могут отражать свет и создавать эффект маленькой радуги. Гребневики – хищники, питаются зоопланктоном, медузами и даже другими гребневиками. Они бывают совсем маленькими, но есть и огромные.

У гребневика пояс Венеры тело плоское и длинное – почти два метра, а толщиной всего несколько миллиметров. Это делает его почти прозрачным, поэтому в воде его практически невозможно разглядеть. Рот у венериного пояса расположен посередине тела, куда при помощи движения многочисленных ресничек подталкивается пища.

Мнемиопсис, другой гребневик помельче размером, – одно из самых коварных существ на Земле. Почти сорок лет назад он случайно попал в Средиземное море и неконтролируемо расплодился, сожрав бо́льшую часть зоопланктона. Это очень сильно навредило всей средиземноморской экосистеме: рыбам стало нечего есть, и многие из них погибли.

Нет, это не прозрачная змея, а колония дружных сальп! Сальпы – прозрачные животные, похожие на бочонки. Они устроены сложнее, чем медузы и гребневики. У них даже есть глаза и сердце!

И вообще, сальпы могут вполне считаться родственниками нам, потому что, как и мы и все позвоночные, они относятся к типу хордовых животных. Правда, у взрослых сальп нет даже самого простого позвоночника, хорды, зато она есть у их личинок.

С двух сторон тела сальп есть отверстия – в одно вода входит, в другое выходит. Так сальпы питаются, фильтруя планктон из воды.

А ещё сальпы очень хитро размножаются. Одиночные сальпы производят на свет детёнышей, сцепленных либо в длинные цепочки, либо в хороводы. Так они и живут большой компанией! А потом животные в этих группах снова дают жизнь одиночным сальпам. Поколения компанейских сальп и сальп-одиночек чередуются.

Одна сальпа может быть размером до 10 сантиметров, зато цепочки сальп иногда достигают десятков метров в длину.

Прозрачные рыбы

Если ты непохож на желе, то всё равно можешь быть прозрачным. Главное – это тонкое плоское тело. Свет, проходя сквозь него, просто не успевает рассеяться.

У очень многих видов рыб из икринок вылупляются плоские прозрачные мальки. Такая невидимость помогает малышам выживать в первые дни жизни. Когда мальки подрастают, их тельце начинает обретать окраску. Но бывают и взрослые рыбы, которые всю жизнь остаются тонкими, плоскими и прозрачными. Ну, почти прозрачными.

На просвет глаза, кости, некоторые внутренние органы и кровь всё-таки непрозрачны. Но эти части тела у рыб часто бывают покрыты отражающими свет частицами. Это позволяет почти прозрачным рыбам оставаться невидимками, притворяясь бликами солнца.

Если бы наше тело было суперплоским, толщиной всего с волосок, то мы бы тоже были прозрачными, но, правда, чрезвычайно длинными. Согласитесь, быть таким невидимкой очень неудобно – чтобы, например, поместиться в лифте, пришлось бы каждый раз сворачиваться в рулон!

Стеклянный осьминог

В тропических морях на глубине до 1000 метров обитает стеклянный осьминог! Этот головоногий моллюск размером 40–45 сантиметров практически прозрачный и мог бы легко спрятаться на развороте этой книжки. Может быть, он в самом деле притаился где-то тут? Стеклянный осьминог плавает так, чтобы его глаза на тонких стебельках и тоненький кишечник, единственные непрозрачные органы, всегда располагались вертикально. Тогда, если смотреть на осьминога снизу, он почти не будет заслонять свет, а если сверху, то почти не будет отбрасывать тени, как настоящий невидимка.

Стеклянный кальмар

А ещё на 1500 метров глубже живёт стеклянный кальмар. Стенки его тела тончайшие и прозрачные. А из непрозрачного, как и у стеклянного осьминога, только глаза и кишечник. Тело у стеклянного кальмара вытянутое, 20 сантиметров в длину, но это животное может в больших количествах поглощать воду и становиться похожим на шар. Такая форма тела делает его ещё более невидимым. На его щупальцах есть светящиеся точки – фотофоры. Ими кальмар может отвлечь или напугать хищника или, наоборот, привлечь кальмариху для размножения.

Охотники за привидениями

Поймать и изучить невидимку – задача сложная. Во-первых, их не видно! Во-вторых, некоторые прозрачные невидимки обитают ужасно глубоко под водой, и, чтобы до них добраться, нужны специальные устройства. В-третьих, подводные невидимки, как правило, очень хрупкие, настолько, что поток воды от махнувшей хвостом рыбы может разорвать их на кусочки. Поэтому крайне важно достать их с глубины невредимыми, потому что если они погибнут, то перестанут быть прозрачными.

Но, как бы учёные ни старались, поймать и рассмотреть удаётся далеко не всех. Те, кто попроворнее и поумнее, легко избегают ловушек. И в океанских глубинах остаётся ещё много загадок. Кто знает, сколько ещё удивительных невидимых животных там прячется!

На глубине до 30 метров (это примерно с десятиэтажный дом) работают водолазы с аквалангами. Они вручную собирают невидимок в специальные банки-ловушки. На небольших глубинах используют ещё сети-ловушки.

Для поимки невидимок на больших глубинах используют погружаемые аппараты, похожие на маленькие подводные лодки, соединённые с основным кораблём. На их корпусе устанавливают ловушки, которые могут открываться и закрываться нажатием кнопки на пульте управления. Кнопки нажимают водолазы в кабине.

Пойманных животных поднимают на корабль и сразу начинают изучать.

На корабле оборудована специальная тёмная комната, в которой находится прибор для измерения прозрачности.

Через аквариум с животным-невидимкой пропускают луч света и замеряют, сколько света сможет пройти сквозь него.

Прозрачные невидимки пропускают разное количество света. Самые прозрачные из них, медузы, пропускают около 90 % лучей. Это значит, что через них можно было бы даже читать эту книгу!

Фокус с исчезновением

Учёных очень интересует, как живые организмы могут быть прозрачными. Оказывается, прозрачные и непрозрачные части тела устроены совсем по-разному, если разглядеть их в микроскоп.

Даже у нас, казалось бы, весьма непрозрачных людей, есть небольшой совершенно прозрачный кусочек тела. Догадались какой? Правильно – роговица глаза! Если внимательно рассмотреть свой глаз в зеркале, то можно увидеть, что роговица маленьким прозрачным куполом накрывает зрачок и радужную оболочку, а вокруг – белая непрозрачная оболочка, которая называется «склера».

Удивительно, но непрозрачная склера и прозрачная роговица практически полностью сделаны из абсолютно одинаковых молекул белка коллагена. Только в роговице эти молекулы собраны в очень тоненькие, аккуратно уложенные пучки, а в склере пучки коллагена толстые и расположены беспорядочно.

Прозрачность роговицы и непрозрачность склеры довольно хорошо изучены, но вот почему прозрачны подводные обитатели, учёные пока понимают не до конца.

Но одно ясно точно: секрет прозрачности животных-невидимок кроется в том, как расположены разные молекулы в их телах. В теле непрозрачных животных, как правило, молекулы собраны в большие группы и располагаются нерегулярно. Когда свет пытается пройти сквозь таких животных, он сильно рассеивается.

А у прозрачных животных молекулы собраны в очень маленькие группки, и эти группки расположены в определённом порядке. Когда свет проходит сквозь таких животных, рассеивания не видно, и они кажутся прозрачными.

Быть прозрачным хорошо, но иногда всё-таки нужно, чтобы тебя заметили. Есть такие микросупергерои, которые могут становиться видимыми и невидимыми, когда захотят!

Крохотное, размером всего сантиметр, существо сифонофора хиппоподиус умеет кое-что поразительное. Изначально всё тело у него прозрачное, но стоит к нему прикоснуться, как за секунды хиппоподиус становится молочно-белым. Потом он снова может стать прозрачным, а если его опять потрогать – непрозрачным. И так много раз.

Сифонофоры – это, по сути, несколько простых медуз, у которых общая пищеварительная система. В прозрачных стенках тела хиппоподиуса есть маленькие гранулы белков. Когда эти гранулы лежат по отдельности и в аккуратном порядке, свет может проходить сквозь тело, почти не рассеиваясь, – тогда хиппоподиус прозрачный.

Но если его потревожить, всё тело мгновенно среагирует и эти маленькие гранулы белков собьются в большие кучки. Свет начнёт рассеиваться, проходя через тело, и хиппоподиус станет непрозрачным.

Уже сейчас учёные используют такой приём для создания полезных материалов, которые могут менять свою прозрачность. Только вот зачем самому хиппоподиусу такая суперспособность, пока непонятно.

× Глаза

Одна из очень важных проблем прозрачных невидимок – это зрение. Если хочешь видеть или хотя бы отличать свет от тьмы, то твои глаза должны уметь поглощать свет. А это автоматически означает, что глаза должны быть НЕПРОЗРАЧНЫМИ! И правда, даже у самых-самых прозрачных глаза, если они вообще есть, будут единственным непрозрачным местом во всём теле.

V Решение

Можно сделать глаза на ниточках, чтобы они были подальше от тела (1). Можно, как у осьминога, сделать их вертикальными и почти не отбрасывающими тени (2). Конечно, можно совсем отказаться от глаз, как медузы и гребневики (3). Но тогда придётся вслепую слоняться по океану в поисках пропитания, надеясь, что никакие хищники вас не заметят. А некоторые прозрачные животные маскируют свои непрозрачные глаза зеркальной светоотражающей окраской, подражая бликам света на воде (4), или светящимися биофонариками, ослепляя хищников (5).

× Кишки

Ещё одна проблема – непрозрачные кишки. Сами стенки кишечника могут и быть прозрачными, но вот перевариваемая пища почти всегда непрозрачная.