I fuochi d'artificio del 4 luglio possono essere mozzafiato, ma gli americani non devono aspettare fino a quel momento per uno spettacolo di luci spettacolare: il mondo è costantemente acceso, dalle profondità del mare all'erba sotto i piedi nelle notti appiccicose d'estate. La bioluminescenza, la produzione di luce vivente attraverso batteri luminosi o reazioni chimiche, è uno dei display più miracolosi della natura. Ed è sorprendentemente abbondante, essendosi evoluto quasi 30 volte nei soli pesci marini. Ma c'è qualcosa di curioso in questi fuochi d'artificio naturali: sembrano essersi evoluti in categorie di colori contenute che sono anche abbastanza patriottiche.
Ecco perché blu, rossi e gialli tendono a dominare lo spettro luminoso del mondo naturale.
Blu dell'oceano profondo
La rana pescatrice femmina può trasportare fino a otto rane pescatrici maschi sul suo corpo, dove si allontanano poco più dei testicoli. (Spider.Dog / Flickr) Nelle notti senza luna in alcune parti del mondo, la superficie del mare luccica di fioriture blu di plancton bioluminescente. La prevalenza di questo fenomeno aumenta solo con la profondità: oltre il 50% degli abitanti degli abissi marini brilla. In effetti, circa l'80% della bioluminescenza del nostro mondo si trova sotto la superficie dell'oceano, con migliaia di specie di pesci, batteri, alghe e vermi che illuminano gli angoli e le fessure delle profondità. Eppure, nonostante questa diversità, la bioluminescenza del mare viene quasi sempre emessa in una tonalità: il blu. Perché?
Si scopre che, a causa della sua lunghezza d'onda intermedia, la luce blu viaggia più lontano nell'acqua. Le luci visibili con lunghezze d'onda lunghe (come il rosso) e lunghezze d'onda molto corte (come il viola) vengono assorbite più rapidamente e filtrate. Questo fenomeno è, tra l'altro, anche il motivo per cui l'oceano appare blu. Brillare nelle tonalità dell'acquamarina è quindi il sistema più efficiente per illuminare la strada. "C'è stata un po 'di convergenza sulla luce blu [negli ambienti marini]", afferma Matthew Davis, biologo marino della St. Cloud University.
Più della metà delle specie di pesci bioluminescenti conosciute genera la propria luce attraverso reazioni chimiche interne. Gli altri si affidano al lavoro di squadra tra i pesci del padrone di casa e una popolazione brulicante di batteri inquilini luminosi che abitano un organo leggero sul corpo del pesce. In questi ultimi casi, i pesci nascono noiosi e devono diventare stelle: mentre si sviluppano, invitano i microbi luminosi delle acque circostanti nei loro corpi, dove ai batteri vengono forniti riparo e cibo in cambio del lavoro della luce.
Questa luce vivente ha scopi diversi per diverse creature. Per alcuni, è una potente arma da caccia - un proiettore che illumina la strada per i pesci predatori. Per altri, è una ricettività pubblicitaria faro per potenziali compagni.
La famigerata rana pescatrice sembra usare la bioluminescenza per entrambi. Le femmine portano sorprendenti sfere blu che penzolano sopra le loro teste come canne da pesca al neon, abbastanza luminose da attirare le prede fino a due volte le loro dimensioni nelle loro fauci dentate. Ma queste lanterne seducenti aiutano anche i maschi sfortunati a fare una partita. E mentre la rana pescatrice femmina è difficile da perdere, i maschi sono tragicamente deboli in confronto - in più di un modo.
La rana pescatrice maschio nasce con un obiettivo: trovare un compagno. In quanto tali, non richiedono accessori luminosi - solo un acuto senso dell'olfatto, per rilevare feromoni femminili e occhi acuti, per intravedere il bagliore specifico di una specie di partner potenziale. Qui, la luce blu è di fondamentale importanza: è il miglior interesse della specie per la femmina brillare il più intensamente possibile e per il maschio investire ogni risorsa possibile per individuarla. Come tale, la rana pescatrice maschio ha a malapena un tratto digestivo di cui parlare e nessun istinto per la caccia.
Ma trovare anche un compagno blu brillante in un mare di oscurità è un compito scoraggiante: fino al 99% dei maschi morirà di vergini affamate. Questo potrebbe essere il minore dei due mali. Una rana pescatrice maschio di successo ha solo pochi momenti da festeggiare: nel momento in cui tocca la sua nuova sposa, si affeziona - letteralmente. Il suo corpo inizia rapidamente a disintegrarsi, fondendo la sua carne nella sua fino a quando alla fine non sono una cosa sola. Alla fine, rimane poco del maschio, salvo i suoi testicoli. Una femmina porterà contemporaneamente verso l'alto di sei maschi sul suo corpo come borse da sella permanenti di sperma per un uso successivo a sua discrezione.
La luce blu, a quanto pare, non è sempre qualcosa che vuoi seguire.
Illuminando la notte
Le lucciole parlano nelle loro lingue di luce, ogni specie usa un codice distinto. (Mike Lewinski / Wikicommons) Sopra l'acqua, dove la luce è abbondante, la bioluminescenza non ha lo stesso vantaggio competitivo. È molto meno comune vedere le creature che spendono energia per creare la propria luce quando l'ambiente le fornisce; ecco perché si ipotizza che la bioluminescenza terrestre si sia evoluta molto più tardi di quella marina. Ma molti quando le creature della terra si illuminano, tendono a brillare di giallo o verde - ed è probabile che prendano il posto del sole al tramonto mentre il crepuscolo copre il paesaggio.
"La selezione naturale favorisce i segnali che sono più facilmente visibili , con la massima quantità di contrasto con l'ambiente circostante", spiega l'entomologo dell'Università della Florida Marc Branham.
Il più noto è la lucciola (o il fulmine, a seconda di dove vivi), con oltre 2000 specie che illuminano le notti estive in lampi di giallo-oro-verde. Si ritiene che la bioluminescenza della lucciola sia nata come un avvertimento per i predatori: posso sembrare carina, ma ho un sapore disgustoso. Ma nel tempo, questi display sono stati riutilizzati per il romanticismo. Il principale linguaggio amoroso delle lucciole è leggero e il corteggiamento è un processo adeguatamente appariscente. Sfarfallio sia dei maschi che delle femmine, e ogni specie di lucciola ha sviluppato un codice unico per aiutare i potenziali compagni a tagliare il rumore.
La naturalista Lynn Faust, autrice di lucciole, lucciole e bachi fulmini, lavora con lucciole "loopy 5", così soprannominate parzialmente per le loro sorprendenti danze aeree. "Combinano bagliori e bagliori e loop e turbinii in" treni flash ", dice Faust. "Deve essere per compiacere le donne". Secondo Faust, display così complessi non costano poco: i maschi investono un'enorme quantità di lavoro ed energia in loro nonostante la loro breve durata.
Ma alcuni maschi potrebbero aver sviluppato un trucco intelligente per raddoppiare la loro produzione: riflettere i loro lampi su corpi d'acqua che rispecchiano i loro movimenti, facendoli sembrare "super-maschi". Mentre Faust non è sicuro che sia del tutto intenzionale, questa specie di lucciola si è evoluto per vivere quasi esclusivamente attorno a stagni e paludi.
Con le lucciole, tuttavia, i cattivi si nascondono tra gli artisti. Le lucciole versicolor di Photuris femminile, opportunamente soprannominate femme fatales , imiteranno i richiami luminosi di altre specie - ma quando i maschi si avvicinano in attesa del sesso, vengono invece divorati.
Purtroppo, la maggior parte dei bug di fulmini hanno problemi più grandi di cui preoccuparsi. L'inquinamento luminoso in costante aumento nei centri urbani di tutto il mondo sta oscurando la bioluminescenza naturale, rendendo più difficile la comunicazione e la riproduzione di creature luminose. Faust teme che potremmo assistere a un declino della pervasività della bioluminescenza degli insetti negli anni a venire.
Il quartiere a luci rosse
Lungo la ferrovia i corpi dei vermi sono punteggiati di linee verdi che danno l'impressione di finestre illuminate lungo il lato di un treno (da cui il loro nome). Ma in cima alle loro teste, questi "vermi" sfoggiano luci rosse che illuminano di nascosto il cammino da percorrere. (Aaron Pomerantz / Wikimedia Commons) La luce rossa è relativamente rara nelle creature marine e terrestri, poiché queste lunghezze d'onda più lunghe possono essere troppo deboli anche per gli occhi umani. Ma alcuni animali hanno approfittato di questo fatto. Ad esempio, nel mare profondo, molti pesci hanno perso la capacità di vedere il rosso. Questo risulta funzionare a favore delle specie basse nella catena alimentare: adornare le tue squame con sfumature di rubino significa indossare un mantello di invisibilità.
A meno che, cioè, non vieni cacciato da un semaforo a forma di drago semovente. Il semaforo sciolto del semaforo - chiamato per la sua fauci simile a una trappola per topi, che si scardina in modo sgradevole in modo da poter ingoiare prede intere - è il maestro della furtività. Ma il suo sorriso inquietante non è nemmeno la caratteristica più unica di questo ninja d'altura.
Come molti dei suoi vicini, il semaforo sciolto inizialmente produce luce blu, in questo caso da piccole ghiandole sotto i suoi occhi. Ma con un tocco colorato, è in grado di riassorbire questa luce blu in una proteina che emette un rosso sottile. Il processo di riassorbimento / ri-emissione si traduce in qualcosa di simile a "una luce nera che illumina un poster di Grateful Dead", secondo il biologo Leo Smith, che studia l'evoluzione della bioluminescenza presso l'Istituto di biodiversità dell'Università del Kansas a Lawrence.
Inoltre, a differenza della maggior parte degli altri pesci di acque profonde, il semaforo sciolto è anche uno dei pochi pesci in grado di vedere lunghe lunghezze d'onda rosse producendo un derivato della clorofilla, il pigmento che converte la luce che si trova tipicamente nelle piante. In un mondo in cui la luce rossa potrebbe anche non essere affatto luce, questa insolita abilità consente al semaforo libero del semaforo di inseguire la sua preda senza essere scoperto.
Le creature terrestri hanno raccolto un espediente simile. I vermi ferroviari (che in realtà non sono affatto vermi, ma la forma larvale di un tipo di scarafaggio) usano anche faretti rossi montati sulle loro teste per sgattaiolare intorno al suolo della foresta. Come le versioni terrestri del pesce drago, usano questa lunghezza d'onda privata per tendere un'imboscata a una preda miope come piccoli bracconieri in occhiali per la visione notturna.
Quindi, questo 5 luglio, quando stai sperimentando il ritiro dei fuochi d'artificio, non dimenticare gli spettacoli di luci viventi che si svolgono intorno a te. E inoltre, sii grato di non essere perseguitato da un semaforo lento del semaforo.
