Vierde juli vuurwerk is misschien adembenemend, maar Amerikanen hoeven tot die tijd nauwelijks te wachten op een spectaculaire lichtshow: de wereld is constant gloeiend, van de diepten van de zee tot het gras onder je voeten op plakkerige zomeravonden. Bioluminescentie, de productie van levend licht door gloeiende bacteriën of chemische reacties, is een van de meest wonderbaarlijke vertoningen van de natuur. En het is verrassend overvloedig, het is bijna 30 keer alleen in zeevissen geëvolueerd. Maar er is iets merkwaardigs aan dit natuurlijke vuurwerk: ze lijken te zijn geëvolueerd naar ingeperkte kleurcategorieën die toevallig ook behoorlijk patriottisch zijn.
Dit is de reden waarom blauw, rood en geel de neiging hebben om het lichtspectrum van de natuurlijke wereld te domineren.
Diepe oceaanblues
De vrouwelijke zeeduivel kan tot acht mannelijke zeeduivel op haar lichaam dragen, waar ze weggaan naar weinig meer dan testikels. (Spider.Dog / Flickr) Op maanloze nachten in sommige delen van de wereld glinstert het oppervlak van de zee met blauwe bloemen van bioluminescent plankton. De prevalentie van dit fenomeen neemt alleen maar toe met de diepte: meer dan 50 procent van de diepzee-bewoners gloeien. In feite ligt ongeveer 80 procent van onze bioluminescentie onder het oceaanoppervlak, met duizenden soorten vissen, bacteriën, algen en wormen die de hoeken en gaten van de diepte verlichten. Ondanks deze diversiteit wordt de bioluminescentie van de zee bijna altijd uitgestraald in één schaduw: blauw. Waarom?
Het blijkt dat blauw licht vanwege de tussenliggende golflengte het verst in water reist. Zichtbare lichten met lange golflengtes (zoals rood) en zeer korte golflengtes (zoals violet) worden sneller geabsorbeerd en uitgefilterd. Dit fenomeen is overigens ook de reden waarom de oceaan blauw lijkt. Schijnen in tinten van aquamarijn is dus het meest efficiënte systeem om de weg te verlichten. "Er is een beetje een convergentie op blauw licht [in mariene omgevingen]", zegt Matthew Davis, een mariene bioloog aan St. Cloud University.
Meer dan de helft van de bekende bioluminescente vissoorten genereren hun eigen licht door interne chemische reacties. De rest vertrouwt op teamwerk tussen huisvissen en een wemelende populatie van gloeiende huurdersbacteriën die een lichtorgaan op het lichaam van de vis bewonen. In het laatste geval worden vissen saai geboren en moeten ze sterren worden: naarmate ze zich ontwikkelen, nodigen ze gloeiende microben uit de omringende wateren in hun lichaam uit, waar de bacteriën onderdak en voedsel krijgen in ruil voor de arbeid van licht.
Dit levende licht dient verschillende doeleinden voor verschillende wezens. Voor sommigen is het een krachtig jachtwapen - een koplamp die de weg verlicht voor roofvissen. Voor anderen is het een baken dat reclame maakt voor potentiële partners.
De beruchte zeeduivel lijkt voor beide bioluminescentie te gebruiken. Vrouwtjes dragen opvallende blauwe bollen die boven hun hoofd hangen als neon hengels, helder genoeg om prooien tot twee keer hun grootte in hun toothy muiltjes te lokken. Maar deze verleidelijke lantaarns helpen ook ongelukkige mannen bij het maken van een match. En hoewel vrouwelijke zeeduivel moeilijk te missen is, zijn mannen tragisch zwak in vergelijking - op meer dan één manier.
Mannelijke zeeduivel worden geboren met één doel: een partner vinden. Als zodanig hebben ze geen lichtgevende accessoires nodig - alleen een scherp reukvermogen, om vrouwelijke feromonen te detecteren en scherpe ogen, om een glimp op te vangen van de soortspecifieke gloed van een potentiële partner. Hier is het blauwe licht van het grootste belang: het is het beste voor de soort dat het vrouwtje zo helder als ze kan schijnen, en dat het mannetje alle mogelijke middelen investeert om het te spotten. Als zodanig heeft de mannelijke zeeduivel nauwelijks een spijsverteringskanaal om over te spreken en geen instinct voor de jacht.
Maar zelfs een helderblauwe partner vinden in een zee van duisternis is een ontmoedigende taak: tot 99 procent van de mannen zullen sterven van de hongerige maagden. Dat is misschien het minste van twee kwaden. Een succesvolle mannelijke zeeduivel heeft slechts momenten om te vieren: op het moment dat hij zijn nieuwe bruid aanraakt, raakt hij gehecht - letterlijk. Zijn lichaam begint snel te desintegreren en smolt zijn vlees in het hare totdat ze uiteindelijk één zijn. Uiteindelijk blijft er van het mannetje weinig over behalve zijn testikels. Een vrouwtje draagt maximaal zes mannen tegelijk op haar lichaam als permanente zadeltassen van sperma voor later gebruik naar eigen goeddunken.
Blauw licht, zo lijkt het, is niet altijd iets dat je wilt volgen.
De nacht verlichten
Vuurvliegjes spreken in hun eigen talen van licht, elke soort gebruikt een andere code. (Mike Lewinski / Wikicommons) Boven water, waar licht overvloedig is, heeft bioluminescentie niet hetzelfde concurrentievoordeel. Het is veel minder gebruikelijk om te zien hoe wezens energie verbruiken om hun eigen licht te maken wanneer de omgeving er voor zorgt; daarom is de theorie dat aardse bioluminescentie volgens de theorie veel later is geëvolueerd dan in zee. Maar verschillende wanneer landwezens wel oplichten, hebben ze de neiging om geel of groen te gloeien - en het zal waarschijnlijk de plaats innemen van de ondergaande zon als de schemering het landschap bedekt.
"Natuurlijke selectie geeft de voorkeur aan signalen die het gemakkelijkst te zien zijn - met het grootste contrast met de omgeving, " legt Marc Branham, entomoloog van de Universiteit van Florida, uit.
Het meest berucht is de vuurvlieg (of blikseminsect, afhankelijk van waar je woont), met meer dan 2000 soorten die zomeravonden verlichten in flitsen van geel-goud-groen. De bioluminescentie van Firefly is vermoedelijk ontstaan als een waarschuwing voor roofdieren: ik zie er misschien mooi uit, maar ik proef vies. Maar na verloop van tijd kregen deze displays een nieuwe bestemming voor romantiek. De primaire vuurvliegliefde is licht en verkering is een toepasselijk flitsend proces. Zowel mannetjes als vrouwtjes flikkeren, en elke soort vuurvlieg heeft een unieke code ontwikkeld om potentiële partners te helpen het lawaai te doorbreken.
Naturalist Lynn Faust, auteur van Fireflies, Glow-wormen en Lightning Bugs, werkt met "loopy 5" vuurvliegjes, dus gedeeltelijk bijgenaamd vanwege hun opvallende luchtdansen. "Ze combineren flitsen en gloeit en lussen en wervelingen in 'flitstreinen', " zegt Faust. "Het moet de dames behagen." Volgens Faust zijn zulke complexe displays niet goedkoop: mannen investeren enorm veel werk en energie in hen ondanks hun zeer korte levensduur.
Maar sommige mannen hebben misschien een slimme truc ontwikkeld om hun output te verdubbelen: reflecteren hun flitsen op waterlichamen die hun bewegingen weerspiegelen, waardoor ze er 'super mannelijk' uitzien. is geëvolueerd om bijna uitsluitend rond vijvers en moerassen te leven.
Met vuurvliegjes verbergen schurken zich echter onder de kunstenaars. Vrouwelijke Photuris versicolor vuurvliegjes, op de juiste manier nagesynchroniseerde femme fatales , zullen de lichtgevende wenken van andere soorten nabootsen - maar wanneer mannetjes seks verwachten, worden ze in plaats daarvan verslonden.
Helaas hebben de meeste bliksembeestjes grotere problemen om zich zorgen over te maken. Steeds toenemende lichtvervuiling in stedelijke centra over de hele wereld verduistert natuurlijke bioluminescentie, waardoor het voor gloeiende wezens moeilijker wordt om te communiceren en zich voort te planten. Faust maakt zich zorgen dat we in de komende jaren een afname van de doordringbaarheid van bioluminescentie van insecten kunnen zien.
De Wallen
Langs spoorwegwormen zijn de lichamen gestippelde lijnen van groen, die de indruk geven van verlichte ramen langs de zijkant van een trein (vandaar hun naam). Maar boven op hun hoofd, deze "wormen" sport rode lichten die heimelijk het pad voor ons verlichten. (Aaron Pomerantz / Wikimedia Commons) Rood licht is relatief zeldzaam in zowel zee- als terrestrische wezens, omdat deze langere golflengtes te zwak kunnen zijn voor zelfs menselijke ogen. Maar sommige dieren hebben hiervan geprofiteerd. In de diepe zee hebben veel vissen bijvoorbeeld het vermogen verloren om rood te zien. Dit blijkt te werken in het voordeel van soorten laag in de voedselketen: je schubben sieren met robijnrode tinten betekent een mantel van onzichtbaarheid aantrekken.
Tenzij je wordt gejaagd door een losse kop dragonfish. De losse kaak van het stoplicht - genoemd naar zijn muizenval-achtige klauw, die in een lelijke mate loskoppelt zodat hij prooidieren geheel kan doorslikken - is de meester van stealth. Maar de griezelige grijns is niet eens het meest unieke kenmerk van deze diepzeininja.
Zoals veel van zijn buren, produceert de losse kop van het stoplicht aanvankelijk blauw licht, in dit geval van kleine klieren onder zijn ogen. Maar in een kleurrijke draai, is het in staat om dit blauwe licht opnieuw op te nemen in een eiwit dat een subtiel rood gloeit. Het reabsorptie / re-emissieproces resulteert in iets dat lijkt op "een blacklight dat een Grateful Dead-poster verlicht", aldus bioloog Leo Smith, die de evolutie van bioluminescentie bestudeert aan het University of Kansas Biodiversity Institute in Lawrence.
Wat meer is, in tegenstelling tot de meeste andere diepzeevis, is de losse kaaklamp ook een van de weinige vissen die lange rode golflengten kunnen zien door een derivaat van chlorofyl te produceren, het lichtomzettende pigment dat meestal in planten wordt gevonden. In een wereld waar rood licht net zo goed helemaal geen licht is, zorgt dit ongebruikelijke vermogen ervoor dat de losse kaak zijn prooi onopgemerkt achtervolgt.
Aardse wezens hebben een soortgelijke gimmick opgepikt. Spoorwegwormen (die eigenlijk helemaal geen wormen zijn, maar de larvale vorm van een soort kever) gebruiken ook rode spots op hun hoofd om rond de bosbodem te sluipen. Net als landversies van drakenvissen, gebruiken ze deze privégolflengte om bijziende prooien als kleine stropers in een nachtkijker in een hinderlaag te lokken.
Dus wanneer u op 5 juli vuurwerk terugtrekt, vergeet dan niet de levende lichtshows die overal om u heen plaatsvinden. En wees ook dankbaar dat je niet wordt gestalkt door een losse kaak.
