Нет, это не фантастика. Таким необычным способом природа дает шанс без специальных увеличительных приборов увидеть тот невидимый мир, который наполняет наши водоемы, - мир мельчайших живых организмов.
На протяжении многих веков удивительное явление - свечение воды - завораживало мореплавателей, биологов, жителей прибрежных районов и туристов. Оно было многократно описано в стихах и прозе, в легендах и бортжурналах военных и исследовательских кораблей. Свечением морей и океанов восхищались Гончаров, Бунин, Паустовский, Дарвин, Амундсен, Крузенштерн и Беллинсгаузен, его описал Тур Хейердал в книге 'Путешествие на 'Кон-Тики'. Вот как писал об этом явлении Бунин в 1901 году в стихотворении 'Ночь':
Прибрежья, где бродили тавро-скифы,
Уже не те, - лишь море в летний штиль
Все так же сыплет ласково на рифы
Лазурно-фосфорическую пыль.

Почему светятся живые организмы?
Существовало множество теорий относительно свечения океана. Предполагалось, что молекулы воды трутся о молекулы соли, что океан отражает накопленную за день энергию солнца, что светится содержащийся в воде фосфор:
Первым, кто догадался, что холодное свечение связано с окислением, был англичанин Роберт Бойль. Поставив эксперименты над испорченными продуктами и светящимися гнилушками, он установил, что свечение прекращается в безвоздушной среде.
Только более чем через двести лет после открытия Бойля, в 1884 году, французский ученый Рафаэль Дюбуа смог установить, что жидкость, содержащаяся в светлячках, включает белок и жироподобное вещество. Это жироподобное вещество легко окислялось кислородом, но в отрыве от белка с ним ничего не происходило. А в соединении с белком и при окислении оно начинало светиться. Дюбуа дал название обеим составляющим: жироподобную жидкость он назвал люциферином, а белок, вернее фермент, содержащийся в белке, благодаря которому люциферин начинал светиться - люциферазой.
Явление свечения живых организмов получило название биолюминесценции.

Бокс 1.

Биолюминесценция - именно так называется на научном языке холодное свечение живых организмов. Биолюминесценция -  это разновидность хемилюминесценции, то есть свечения, полученного в результате химической реакции. Название происходит от слова 'биос', что означает жизнь, и 'люмен' - свет. Люминесценция означает холодное свечение, то есть свечение, при котором не выделяется тепло.

Названия, предложенные Дюбуа, применяются учеными до сих пор, а люциферин-люциферазовая цепочка, как оказалось, является практически универсальной 'схемой', 'работающей' практически во всех светящихся организмах. Однако, как известно, природа устроена гениально просто, но не однообразно. Компоненты люциферин-люциферазового комплекса настолько разнообразны и сложны по своему строению в разных видах светящихся организмов, что до сих пор не все понятно ученым. Иногда в реакции участвуют АТФ (аденозинтрифосфорная кислота), ионы кальция, иногда действие может происходить вообще без участия кислорода, например у медузы Aequorea victoria.
Такое разнообразие определяет различный механизм действия биолюминесценции у разных видов, а также разную длину волны, из-за чего свечение может быть и зелено-желтым, как у светлячков, и бледно-голубым, как у большинства морских обитателей, и даже красным. Одни организмы восполняют запасы люциферина при помощи пищи или бактерий, другие синтезируют его в организме.
Сейчас биолюминесценция изучена подробнее. Люцифераза не только в десятки раз ускоряет окисление люциферина, но и приводит люциферин в электронно-возбужденное состояние, в результате чего выделяется квант света. Причем обычная лампочка всего до 15% электроэнергии преобразует в свет, остальная энергия уходит в тепло. У биолюминесценции эффективность составляет 90%! То есть тепло практически не выделяется, а вся энергия с минимальными потерями превращается в световую.
Как живым организмам удается добиться практически полного перехода энергии электронного возбуждения в световую? Как нам, людям, добиться такой эффективности? Как применить возможности природы для своих нужд? Пока это остается загадкой. Впрочем, американские ученые делают попытки, используя генную инженерию, использовать биолюминесценцию в освещении и в медицинской диагностике.

Как биолюминесценция связана с морем?
Долгое время не удавалось связать свечение моря и свечение живых организмов. Приоткрыл завесу тайны ученый Беккер, который в 1753 году под микроскопом увидел в капле морской воды одноклеточные организмы. Они были круглые, с двумя жгутиками, и сновали туда-сюда, передвигаясь при помощи этих жгутиков, а в ответ на механическое или химическое раздражение вспыхивали. Эти существа были названы по-латински - ноктилюки (Noctiluсa miliaris), а в переводе на русский - светящиеся ночью, или просто ночесветки. Также называются морскими свечками. Они относятся к планктонным организмам, класс динофлагеллят, то есть панцирных жгутиконосцев. Тем не менее, потребовалось немало времени, чтобы ученые признали именно за этими крохотными одноклеточными способность создавать столь масштабные свечения.
Сейчас этот факт уже не подвергается сомнению. Ведь достоверно известно, что ночесветка, несмотря на свой маленький размер (до 2 мм, хотя для одноклеточной водоросли это очень много), 'берет' количеством - среди 800 видов светящихся животных ноктилюка занимает по численности первое место.

Бокс 2.
Планктон - общее название многих видов мельчайших живых организмов, живущих в толще воды. К планктону относятся одноклеточные водоросли, инфузории, личинки беспозвоночных, икринки рыб, мелкие рачки, бактерии и прочие крошечные существа. Впрочем, некоторые представители планктона видимы - медузы и гребневики. Основные характеристики планктона - передвижение в море по воле течений и способность 'парить' в воде, о чем говорит название этих организмов, ведь 'планос' в переводе с греческого и значит 'парящий'. Для этого планктон использует множество приспособлений: увеличивает свою поверхность, образует длинные цепочки, 'отращивает' щетинки.
Противоположность планктону - нектон, существа, способные быстро передвигаться в воде, например рыбы. Многие существа относятся к меропланктону, или к временному планктону, то есть их личинки вырастают в планктоне, а взрослые особи переходят в нектон.

Роль и удельный вес планктона в Черном море огромен. Такая картина наблюдается в связи с уникальным строением дна Черного моря и особенностями его воды. Если в период активного размножения планктона приблизительно подсчитать его вес, цифра получится огромной - около 6 млн тонн! На период конца августа - начала сентября, когда можно увидеть свечение моря, приходится этап активного размножения планктона, и в частности ночесветки. Поэтому не удивительно, что ноктилюка, которая составляет примерно половину всего количества зоопланктона Черного моря, устраивает такое феерическое шоу именно в конце августа - начале сентября.
Кстати, ученые так и не пришли к единому мнению, к какому виду планктона ноктилюку лучше отнести: к фитопланктону и назвать ее водорослью, ведь по структуре она ближе всего к одноклеточным водорослям; или к зоопланктону, поскольку ночесветка - хищница, и свои жгутики она использует не только для плавания, но и для того, чтобы подталкивать в ротовое отверстие органические вещества, которыми питается. В ее клетках находятся жировые включения, которые делают возможной люциферин-люциферазовую реакцию. Размножается ноктилюка образованием небольших почек или просто делением надвое.
Интересно, что свои свойства ноктилюка сохраняет и после высыхания. Если взять горсть воды и высушить ее, то оставшийся высохший планктон можно сохранить, а ночью снова плеснуть на него воды - и он засветится. Это свойство (только использовались рачки-циприды) применялось в японской армии для чтения карт в темноте, когда в целях маскировки было запрещено зажигать огонь и включать фонарики.

Как видим, свечение моря никак не связано с фосфором или с энергией солнца, как предполагали ранее. Однако все интересные открытия ставят перед нами новые вопросы.
Зачем ночесветка светится? Чем для нее являются эти вспышки света- способом высвободить ненужную энергию или отпугнуть более крупного хищника? Но ведь хищники охотятся и днем: Почему именно в возмущенной воде она светится сильнее? Предупреждает кого-то из обитателей моря об опасности, о движущихся объектах? Кто знает, может, и так. Во всяком случае, людей такая подсветка не раз предупреждала - существует легенда, что таким образом тавры, жившие в древности на берегах Крымского полуострова, спаслись от внезапного нападения греков. Ноктилюка удачно 'подсветила' греческие корабли, когда они пытались в темноте бесшумно подобраться к берегу. Во времена Второй мировой войны эта маленькая планктонная водоросль освещала движущиеся корабли и особенно воду у винтов так, что 'выдавала' их врагу. Свечение иногда было настолько сильным, что его замечали с самолета. Биолюминесценция океанов иногда настолько активна, что создает препятствия для работы оптических приборов, что также побуждает людей все больше и больше внимания уделять исследованию этого явления.

Свечение свечению - рознь
В этой статье мы рассмотрели только один вид морского свечения - свечение планктона, встречающееся в Черном, Азовском, Карибском, Японском, Охотском, в других теплых морях. Мы не упомянули о разнообразии свечения глубоководных рыб, медуз и моллюсков, которые также излучают холодный свет. Их нет в Черном море, но механизмы, при помощи которых они светятся, настолько интересны и разнообразны, что заслуживают отдельного исследования. Мы не упомянули о загадочном свечении в океане, описанном Туром Хейердалом и другими очевидцами - когда глубоко под водой ходят круги, как будто кто-то установил под судном прожектора, принимают вид различных геометрических фигур или полос. Их свет настолько мощный, что освещает облака, и виден бывает даже на горизонте. Их протяженность может достигать нескольких километров. До сих пор остается загадкой, что или кто является источником такого света.
Возможности для изучения просто бесконечны. Стоит погрузиться в захватывающий мир океанов и морей и узнать, какие удивительные механизмы природы существуют для того, чтобы донести свет туда, куда не проникает даже солнце.