Reefing After Dark – біолюмінесценція в рифовому акваріумі

За всі роки, що я займаюся акваріумістикою, було кілька моментів, які приводили мене в трепет перед природою і чудесами, що містяться в наших океанах. Нещодавно я пережив один з таких моментів, і я відчуваю, що ним слід поділитися з рифовою спільнотою. Я хочу привернути позитивну увагу до одного з природних чудес в наших акваріумах, яке часто залишається непоміченим. З тих пір, як я почав будувати свою 1600-галонну систему більше двох років тому, я витратив багато часу на дослідження різноманітних тем, пов’язаних з морською біологією та акваріумами. Однією з тем, яка завжди мене цікавила, є біолюмінесценція, яка визначається Хаддоком, Моліном, Кейсом як “Випромінювання видимого світла організмом в результаті природної хімічної реакції”. (2010, стор. 444). Мені було цікаво, чи зможу я знайти біолюмінесцентних тварин, які могли б процвітати в моєму організмі. У мене був досвід спостереження біолюмінесценції в океані один раз під час риболовлі і в громадському акваріумі, але я ніколи не бачив біолюмінесценцію в домашньому акваріумі. Подивившись документальний фільм про біолюмінесценцію і почувши про значну кількість тварин, які можуть створювати біолюмінесцентне світло, я вирішив, що, можливо, мені варто придивитися до свого акваріума вночі. З великим скептицизмом я вирішив, що спробую пошукати біолюмінесценцію в своєму акваріумі тієї ночі. Коли світло згасло, я вирішив, що найкращим місцем для пошуку біолюмінесценції в моїй системі буде 150-галонний резервуар-рефугіум, оскільки в цьому резервуарі у мене було 60 фунтів живого каміння з Мексиканської затоки. З настанням ночі я почав готуватися до того, що, як я вважав, буде розчаруванням.

150-галонний резервуар для рефугіуму

Перший приціл

Після того, як у підвалі вимкнули світло, я сів у своїй кімнаті з рибками і почав вдивлятися у свій акваріум, але швидко стало зрозуміло, що в цій кімнаті недостатньо темно. Я хотів повної або майже повної темряви, тому схопив ізоляційну стрічку, щоб заблокувати випромінювання світла від обладнання в моєму акваріумі. Це було не ідеально, але я досягнув майже повної темряви і почав спостерігати за акваріумом-рефугіумом. Через 5-10 хвилин мої очі почали адаптуватися, і я побачив те, що, як мені здалося, було відображенням світла на склі. Світло було тьмяним, але я вирішив спробувати знайти його джерело в рибнику. Я швидко зрозумів, що світло не надходило від жодного обладнання в рибнику, а мало бути з іншого джерела. Біолюмінесценція дивилася мені прямо в обличчя, оскільки організм світився і дарував мені мій перший досвід біолюмінесценції в домашньому акваріумі. Я не міг повірити своїм очам і був вражений тим, що моя передбачувана ніч розчарування швидко перетворюється на один з найкращих досвідів, які я мав як любитель. Я відкинувся на спинку стільця, щоб насолодитися моментом, і раптом з іншої частини акваріума-рефугіуму стався спалах яскравого світла, а потім ще один незабаром після цього. Я почав усвідомлювати, що цей світ темряви і біолюмінесценції, який я не думав, що зможу побачити в своєму домашньому акваріумі, тепер став реальністю і новим способом випробувати хобі рифів.

Ізопод постійно світиться так само, як я вперше побачив біолюмінесценцію

Функції біолюмінесценції

Біолюмінесценція має багато функцій в залежності від організму. Основними функціями біолюмінесценції є наступальні, оборонні, комунікаційні та репродуктивні цілі. Біолюмінесценція важлива для організмів у темряві океану, оскільки вона допомагає знайти їжу, привабити партнера або уникнути поїдання, що є критично важливим для виживання (Widder, 2010). Біолюмінесценція слугує засобом комунікації або приваблення в темряві, де світло може бути видимим на великих відстанях, навіть коли розмір організмів, що виробляють це світло, може бути відносно невеликим. Під час спостережень за своїм домашнім акваріумом я можу з упевненістю сказати, що спостерігав захисну біолюмінесцентну поведінку. Інша біолюмінесценція, яку я спостерігав, ймовірно, використовується для комунікації або розмноження. Я вважаю, що цілком ймовірно, що вона використовується для комунікації або розмноження, оскільки ці організми живуть у великій кількості в моїй системі з біолюмінесценцією, що відбувається по всьому резервуару рефугіуму. Ці організми, здається, не створюють світло, коли їх турбують або їм загрожує небезпека, тому я також вважаю, що їх світлове випромінювання не призначене для оборонних цілей. Я вважаю, що ми, люди, використовуємо світло для багатьох з тих же функцій, що і ці організми. Світло важливе для нашого повсякденного життя, оскільки, коли ми бачимо світло в темряві, нас тягне до світла з кількох причин, залежно від обставин. Біолюмінесценція еволюціонувала понад 40 разів в історії еволюції, що дає зрозуміти, що ця риса є критично важливою для виживання (Widder, 2010). Незалежно від того, яке призначення біолюмінесценції для організму в океані, здається очевидним, що вона важлива для життя в океані, інакше вона не була б помічена в такому широкому розмаїтті організмів.

Наявність біолюмінесцентного світла відбувається завдяки хімічній реакції, яка контролюється організмом, що випромінює світло. Як зазначають Хаддок, Молін, Кейс: “Біолюмінесценція, як правило, виникає в результаті окислення молекули, що випромінює світло, яка має загальну назву люциферин, у поєднанні з каталізуючим ферментом – люциферазою або фотопротеїном”. (2010, с. 446). Хімічна основа біолюмінесценції вражає мене, оскільки це природна хімічна речовина, яка виробляється цими організмами. Оскільки я не є експертом з хімії, я не буду намагатися пояснити хімію далі, оскільки вона знаходиться далеко за межами мого рівня розуміння.

Умови спостереження

За моїми спостереженнями, ключовим моментом у спостереженні біолюмінесценції у Вашому домашньому акваріумі є те, що для повноцінного спостереження необхідна повна або майже повна темрява. Більшість нашого обладнання для життєзабезпечення акваріума має багато яскравих світлодіодних індикаторів стану або “LBLs” – телекомунікаційна абревіатура, що означає “маленькі миготливі вогники”. У деяких випадках ці LBL допоможуть залучити споживачів до купівлі товару. Однак, в кінцевому рахунку, ці джерела світла повинні бути максимально вимкнені. Я не рекомендую вимикати обладнання для життєзабезпечення акваріума під час сеансу спостереження за біолюмінесценцією. Замість цього використовуйте ізоляційну стрічку або затемнюючий бар’єр навколо себе та акваріума, щоб заблокувати ці джерела світла. Пам’ятайте, що деяке електричне обладнання може сильно нагріватися, тому я не рекомендую накривати його теплоізолятором або легкозаймистими предметами, такими як рушник або сорочка. Після усунення джерел світла можна починати сеанс перегляду. Якщо я більше не бачу свою руку перед обличчям або ледве бачу її після того, як мої очі адаптувалися до темряви, я вважаю, що умови для початку перегляду створені.

Чи мої очі грають зі мною злий жарт?

На цьому фото не видно справжньої біолюмінесценції

Коли починається сеанс перегляду, може знадобитися більше 30 хвилин, щоб очі повністю адаптувалися до темряви, але зазвичай приблизно на 10 хвилині я починаю помічати тьмяні спалахи світла. Якщо ви увімкнете світло або перевірите свій смартфон, це яскраве світло зіпсує ваш нічний зір, і вашим очам потрібно буде знову адаптуватися до темряви. Червоний ліхтарик можна використовувати для орієнтування в темряві, при цьому він не буде суттєво впливати на нічний зір. Яскраві біолюмінесцентні спалахи повинні бути легко помітні, як тільки Ви почнете спостерігати, але, принаймні в моєму акваріумі, вони нечасті в порівнянні з димерними спалахами, які я спостерігав з набагато більшою частотою. Колір видимого світла, швидше за все, буде в синьому або зеленому діапазоні. Важливо пам’ятати, що ваші очі можуть зіграти з вами злий жарт при такому рівні темряви, так що ви можете подумати, що бачите біолюмінесценцію, коли насправді нічого не відбувається. Ефективний спосіб перевірити, що ви нічого не бачите, – це подивитися на підлогу або стіну, оскільки вони не повинні давати спалахів біолюмінесцентного світла. Я знаю, що це траплялося зі мною кілька разів, але коли ви побачите справжній спалах світла або світіння від організму, ви зрозумієте, що це реально. У мене також були деякі проблеми з перенапруженням очей, оскільки немає сприйняття глибини, мої очі починають відчувати дискомфорт, коли намагаються сфокусуватися на крихітних точках світла. Я виявив, що закриття очей на хвилину-дві під час розслаблення може допомогти зняти цю напругу з очей і дозволити мені продовжити сеанс спостереження. Ще одне спостереження, яке я зробив, полягає в тому, що споживання алкогольних напоїв може вплинути на вашу здатність бачити біолюмінесцентне світло, тому я пропоную відмовитися від напоїв для дорослих перед сеансом перегляду. Наостанок, я також виявив, що використання периферійного зору для вловлювання біолюмінесцентного світла також було корисним для спостережень. Якщо ви коли-небудь дивилися в телескоп або мікроскоп і вам казали не дивитися прямо на об’єкт, а дозволити периферійному зору побачити об’єкт, він стає яскравішим. Я ніколи не розумів цього, коли був молодшим, але тепер розумію, що це може допомогти побачити об’єкти, які є дуже слабкими. Я не можу гарантувати, що кожен буде спостерігати біолюмінесценцію в своїх домашніх рифових акваріумах, але я сподіваюся, що ці кілька порад, які я надав, допоможуть під час сеансу спостереження.

Спостереження за біолюмінесценцією

Попередні спостереження за біолюмінесценцією полягали в спробах зрозуміти те, що я спостерігав. Я спостерігав, як організми здійснюють постійне світіння, швидкі спалахи, довгі спалахи та пульсуючі спалахи. Під час моїх перших спостережень мені було дуже цікаво спробувати визначити, які організми виробляють світло. Значна частина світла, що генерується, настільки слабка, що важко сказати, що саме генерувало біолюмінесцентне світло. На сьогоднішній день я визначив два організми, які виробляють біолюмінесцентне світло. Перший – це крихка морська зірка, зображена нижче. Я не знаю точного виду цієї крихкої морської зірки, але вона жила на моєму живому камені, який походив з Мексиканської затоки. Другий організм – це ізопод, зображений нижче, який також мешкав на живому камінні з Мексиканської затоки. Я вважаю, що в моїй акваріумній системі є й інші організми, які також є біолюмінесцентними, але через характер цієї активності в темряві та малий розмір цих організмів, я не зміг зробити жодної ідентифікації.

Неідентифікована біолюмінесцентна крихка морська зірка

Ізоподи на передньому склі акваріума-рефугіуму, які іноді виробляють постійне світіння біолюмінесценції

Коли я вперше спостерігав біолюмінесценцію, я в основному бачив слабкі спалахи світла або постійне світіння слабкого світла з деякими випадковими яскравими спалахами світла по всьому резервуару рефугіуму. Перше спостереження біолюмінесцентного світла крихкої морської зірки було вражаючим, оскільки я не дивився безпосередньо туди, де знаходилася крихка морська зірка, коли відбувалося біолюмінесцентне відображення. Минуло більше тижня біолюмінесцентних спостережень, перш ніж я визначив, що деякі з цих випадкових яскравих спалахів світла походять з одного і того ж місця. Я бачив у документальному фільмі, що деякі крихкі морські зірки можуть бути біолюмінесцентними, але я не думав, що це можливо, що одна з цих крихких морських зірок живе в моєму акваріумі. Я побачив, що руки крихкої морської зірки простягаються зі скелі з того місця, де відбувалися яскраві спалахи. Я використовував паличку для годування, щоб доторкнутися до рук крихкої морської зірки при вимкненому світлі, і при дотику руки крихкої морської зірки випромінювали біолюмінесцентне світло, що вказує на захисну функцію біолюмінесценції. Під час подальших біолюмінесцентних спостережень я також виявив, що вібрації і нерегулярний рух води біля крихкої морської зірки також можуть викликати біолюмінесцентну реакцію. Я заявляю, що хоча я можу стимулювати крихку морську зірку до створення біолюмінесцентного світла за допомогою дотику, вібрації або нерегулярного руху води, я вживаю ці дії на обмеженій основі, коли намагаюся зафіксувати біолюмінесцентну активність на камеру. Виходячи з поточних спостережень, здається, що крихка морська зірка природним чином стимулюється до створення біолюмінесцентного світла приблизно 1-2 рази на годину. Я нарахував загалом три таких крихких морських зірки, що живуть у моєму акваріумі-рефугіумі.

Руки біолюмінесцентної крихкої морської зірки, що простягаються зі скелі після настання темряви

Одне з перших зроблених зображень, що демонструє біолюмінесцентний дисплей крихкої морської зірки

Біолюмінесцентне світло, створене ізоподами та іншими дрібними організмами в моєму резервуарі-рефугіумі, досі було найпоширенішим для спостереження під час будь-якого сеансу спостереження. Основна мета повної або майже повної темряви дозволяє спостерігати слабке біолюмінесцентне світло, створене цими маленькими організмами. Іноді я бачив, як ізоподи на передньому склі постійно світяться або блимають, що дозволило мені вперше ідентифікувати ізоподів. Ізоподи живуть у великій кількості в моєму резервуарі-рефугіумі, вночі їх сотні на передньому склі. Незважаючи на велику кількість ізопод на передньому склі, вони не завжди проявляють біолюмінесцентну поведінку. Здається, що невелика кількість ізоподів спалахує випадковим чином, і ще рідше спостерігається постійне світіння ізоподів. Я вважаю, що це якась форма комунікації між цими ізоподами, яка може бути пов’язана з розмноженням.

Ізопод на передньому склі в постійному світінні, спалах іншого ізопода зафіксований на камеру внизу і праворуч

Ізопод зліва постійно світився, а зображення ізопода праворуч – це спалахи або одного, або двох ізоподів

Довгі витримки показують три спалахи ізоподів

Я досі не маю уявлення про те, які організми генерують деякі з біолюмінесцентних дисплеїв, які я спостерігав. У резервуарі з рефугіумом були яскраві спалахи, які були яскравішими, ніж зазвичай, але ще не були пов’язані з конкретним організмом. Біолюмінесценція не обмежується резервуаром з рефугіумом, вона також спостерігається в резервуарах з дисплеями, що, найімовірніше, пов’язано з ізоподами, але знову ж таки, є кілька яскравих спалахів невідомого походження. Найяскравіший і найцікавіший невідомий прояв біолюмінесценції, який я спостерігав, зображений нижче.

Невідомий біолюмінесцентний дисплей

Я вже збирався закінчувати сеанс спостереження, коли з каменю в резервуарі-рефугіумі почало виходити яскраве світіння. Мені пощастило, що фотоапарат був поруч зі мною, тому я швидко налаштував камеру і почав робити кілька знімків. Невідомий організм світився протягом хвилини або двох, причому світла, що генерувалося, було достатньо, щоб створити невеликі тіні в резервуарі. Світло повільно тьмяніло, але мені вдалося зробити кілька додаткових фотографій невідомого організму.

П’ять зображень вище в порядку зліва направо були тим самим неідентифікованим біолюмінесцентним дисплеєм, який повільно тьмяніє з часом

Візуальні засоби масової інформації на шляху до успіху

Після перших спостережень я був сповнений рішучості задокументувати досвід на камеру за допомогою відео- або фотозйомки. Мої перші спроби записати зображення біолюмінесценції були повним провалом. Я зробив кілька спроб, використовуючи свій дзеркальний фотоапарат, і не зміг зафіксувати зображення, в якому не було б купи шуму. Я аж ніяк не професійний фотограф і навіть не фотограф-любитель, а це означає, що мені знадобилося багато спроб і помилок, перш ніж я досяг успіху. Я почав з витримки 30 секунд ISO100 F3.5. Я працював з вищим значенням ISO, але після ISO800 зображення було сірим з шумами. Коли я виявив, що можу стимулювати крихку морську зірку випромінювати світло, я спробував 8-секундну експозицію при ISO100 F3.5, а потім стимулював крихку морську зірку під час цієї експозиції, але це було просто порожнє зображення, повне шуму. Потім я переключився на камеру з низьким рівнем освітленості, яка може вловлювати біолюмінесценцію, але я не впевнений, що те, що вона фіксує, можна вважати корисним, але я продовжуватиму експериментувати з цією камерою або просто використовуватиму її для спостереження за акваріумами впродовж дня. Я почав більше досліджувати використання дзеркальної фотокамери, оскільки вона повинна бути здатна фіксувати біолюмінесценцію. Найкращу інформацію я знайшов про фотографування світлячків. Я повернувся до своєї дзеркальної фотокамери і змінив налаштування камери, ввімкнувши шумозаглушення на найвищий рівень з 5-секундною експозицією ISO3200 F5.6. Потім я стимулював крихку морську зірку і, нарешті, зробив своє перше зображення біолюмінесценції, яке показано нижче.

Перше зображення біолюмінесцентного світла, яке я зняв на камеру

Після першого успішного зображення біолюмінесценції я почав збільшувати значення ISO до 6400, а потім до 12800. Тепер я зміг зробити кілька вдалих знімків крихкої морської зірки з біолюмінесценцією. Хоча ці зображення мають експозицію в декілька секунд і показують рух крихких морських зірок, що робить зображення розмитим, вони демонструють колір і яскравість їх біолюмінесцентного відображення. Я продовжуватиму намагатися фотографувати це диво природи, щоб побачити, які зображення я зможу захопити і поділитися з громадою. Моя камера – Canon Rebel T5i з об’єктивом 18-135 мм. Я використовував ручний режим, ручне фокусування, час експозиції 1-30 секунд, діафрагму F3.5-5.6, ISO12800 і шумозаглушення, встановлене на найвищому рівні. Ось деякі з моїх улюблених зображень біолюмінесценції, які мені вдалося зробити. Всі зображення в цій статті у форматі jpeg не були покращені за допомогою фотографічного програмного забезпечення і були лише обрізані.

Одна з моїх улюблених фотографій біолюмінесцентного дисплея, який надягає крихка морська зірка

З лівого боку зображення видно сегменти руки крихкої морської зірки

Зображення вище – це біолюмінесцентні дисплеї, які надягають крихкі морські зірки

Захоплення слабкого миготливого світла від менших ізопод та інших організмів також можливе за допомогою тих же налаштувань на моїй дзеркальній камері, але візуальні результати набагато менш вражаючі для окремих зображень. Однак, коли ви робите серію знімків однієї і тієї ж частини акваріума і зшиваєте їх разом у вигляді фільму, спостерігати стає трохи цікавіше. Відео на YouTube нижче містить відео, яке я змонтував. Єдине, що я зробив з фотографіями перед тим, як змонтувати їх у відео, це збільшив яскравість і підвищив контрастність, щоб прибрати більшу частину шуму із зображень. Маленькі точки світла, що з’являються і зникають, – це біолюмінесцентні індикатори, які змогла вловити камера.

Інші питання

• Наскільки поширена біолюмінесценція в наших рифових акваріумах?
• Яку роль відіграє біолюмінесценція у здоров’ї та успіху наших рифових акваріумів?
• Які ще організми в наших рифових акваріумах виробляють біолюмінесцентні дисплеї?
• Чи існують кращі способи фото- або відеозйомки біолюмінесцентного світла?

Source: www.reef2reef.com