ביו-לומינציה, או ביולומינסנציה (Bioluminescence) היא יצירת אור על ידי אורגניזם חי. אורגניזם הוא בעל חיים. הביולומינציה משותפת לכמה מיקרואורגניזמים, בעלי חיים זעירים וניתן למצוא אותה גם בצמחים.

מה הופך את כל אלה לפנסים חיים? - מדובר באור שנוצר מתגובה כימית אצל אותם מיקרו-אורגניזמים וצמחים. תגובה כימית כזו גורמת לפליטת אנרגיה בצורה של אור. האור הזה נועד למשיכת בני זוג, לפיתוי הטרף ועוד.

התאורה הטבעית שבביולומינציה מתרחשת בחמצון של חומר בשם 'לוציפרין'. ההרכב הכימי של הלוציפרין משתנה מבעל חיים אחד לשני. המבנה הזה לא זוהה בכל האורגניזמים הזוהרים.

בגחליליות למשל, זיהו כבר לפני שנים את המבנה הכימי של הלוציפרין וכיום הוא מיוצר באופן מלאכותי. השימוש המסחרי העיקרי בו הוא ליצירת סטיקלייט - מקלות זוהרים.

מרבית בעלי החיים זוהרים לפרקי זמן קצרים, בעיקר משום שהארה רצופה גורמת להתחממותם. רק מספר קטן של בעלי חיים זוהר כל הזמן, בעיקר תודות למולקולה בשם ATP1, שצורכת מעט אנרגיה ולא מחממת.


הנה הביולומינציה (מתורגם):

https://youtu.be/oKjFVBVGad0?t=11s


הכימיה של הביולומינציה:

https://youtu.be/Wy1vtK8srzQ


כמה יצורים מופלאים עם ביולומינציה מעולה:

https://youtu.be/UXl8F-eIoiM


וחוף מדהים שמואר מפלנקטון עם ביולומינציה:

https://youtu.be/Aaxll8yaAAA

דמיינו מערה עם עשרות אלפי כוכבים המאירים את החשיכה באור קסום ומהפנט. עכשיו דמיינו שכל האורות הקטנים הללו הם בעצם זחלים חיים...

הזחלים המאירים, הידועים בשם השגוי תולעים מאירות (Glow worms), הם בעלי תכונת הביולומינציה, או ביולומינסנציה, שמאפשרת להם להאיר, כמו פנסים קטנים.

קחו את האור הקסום והטבעי של הזחלים המאירים ומלאו מערה גדולה בו וקיבלתם את המערות המפורסמות של ניו זילנד, כמו מערות אונפוטו (Onepoto Caves) או מערות וואיטומו (Waitomo), שבהן ניתן לראות את הזחלים המאירים הללו.

הסיבה לתאורה הזו היא שהזחל טווה קורים ארוכים שנועדו ללכוד חרקים כמו יתושים, שעירי כנף, בריומאים וכדומה. כדי למשוך אל הקורים הללו הוא מאיר בעזרת פיגמנט המאיר בחשיכה ומושך אליו את החרק. החרק נתפס בקור, שמהווה מעין חכהוהזחל מושך אותו אליו, ממש כמו דייג.


הנה המערה בניו זילנד שמכילה עשרות אלפים מהזחלים המאירים הללו:

https://youtu.be/JC41M7RPSec


סיפורה של המערה:

https://youtu.be/zRz7Crx5xPc


וכיום המערות הללו מושכות מבקרים מוקסמים מכל העולם:

https://youtu.be/4FoyEnWHzao

בעלי חיים שיוצרים אור בגופם היא תופעה בטבע. בעלי חיים שכאלה יכולים להפוך חלקים מגופם לנקודות אור זוהרות בחשיכה.

האור שיוצרת תופעת הביו-לומינציה בטבע אינו חם ואינו מתכלה. הוא נוצר מחיבור בין חומרים שהריאקציה ביניהם היא שיוצרת את האור.

ואם האור הכימי לא מתכלה אז לא פלא שכיום מנסים ליצור שימוש בביו לומינציה לתאורה שימושית וחסכונית בחיי היום יום. דמיינו איזו תאורה חסכונית באנרגיה תהיה זו שמגיעה מעצים מאירים בתור תאורת דרכים.

רמזים לפוטנציאל של אור מחומרים אפשר לראות כבר היום, כשהסטיק לייטס, אותם "מקלורים" כימיים (האקדמיה ללשון עברית תרגמה סטיק-לייט ל"מקלור"), עושים שימוש בכימיה כדי להאיר.

הסטיק לייט נולד בסוף שנות ה-70 כשהבינו שחיבור בין חומרים שיוצרים אור הוא הדרך לסמן דברים בחשיכה.

אז הכניסו לו כמוסה פנימית עם מי חמצן (בשפת הכימאים "תמיסת מימן פראוקסידי") ומסביבה חומר בשם פניל אוקסלט אסטר. כששוברים את הכמוסה הפנימית נוצרת תגובה כימית בין שני החומרים והם מייצרים אנרגיה. יש בסטיקלייט גם תמיסה של צבע פלורסנטי, שמקבלת את האנרגיה הזו וכמו נורת פלורוסנט פולטת מיד את האור ונותנת לסטיק לייט את הצבע המיוחד שלו.

בתחילה אכן השתמשו בסטיק לייטים בעיקר בצבא, כדי לזהות מטרות ולוחמים ולאיתות בין כוחות המתאמנים בחשיכה.

הצבע היה אז ירוק. כיום מופצים המקלורים במגוון צורות וצבעים, גם כצמידים, תולעים מוארות ועוד והם משמשים לא פעם לבידור משעשע במסיבות.


הנה המצאת המקלות הזוהרים והכימיה שלהם:

http://youtu.be/EjwqnYoKElo


וסרטון אנימציה שמסביר את תופעת הביו-לומינציה:

http://youtu.be/oKjFVBVGad0?t=14s

הכל התחיל עם הלוחמים בחפירות של מלחמת העולם הראשונה. הלוחמים המסכנים ששהו תקופות ארוכות בחפירות השתמשו בזחלים מאירים כדי להאיר את סביבתם בצנעה.

הם קראו ליצורים הללו "תולעים מאירות" (Glow worms), אבל למעשה אלו היו זחלים שהאירו להם. הזחלים הללו, בעלי תכונת הביולומינציה, או ביולומינסנציה, שימשו כפנסים זעירים לחיילים בחזית. החיילים השתמשו בהם לקריאת מכתבים מאהובה רחוקה, לצפייה בתמונות של בני המשפחה, לסקירת מפות ומעבר על תכניות הקרב.

וכך הפך האור הקסום והטבעי הזה את הזחלים המאירים לחברים טובים לאותם לוחמים. מי שהיה מאמץ את עיניו בלילה השחור, יכול היה לראות נקודות אור זעירות בלב האפילה המילולית והאמיתית, של המלחמה הגדולה והאיומה ההיא, פיסות של אנושיות ואהבה מוארת בלב החושך של המלחמה והסבל של אותה תקופה.


כך השתמשו הלוחמים במלחמת העולם הראשונה בזחלים הזעירים כפנסים:

https://youtu.be/x3VTT9ARr3g?t=2m52s


זו מערה בניו זילנד שמכילה עשרות אלפים מהם:

https://youtu.be/JC41M7RPSec


וסיפורה של המערה עם האורות הטבעיים:

https://youtu.be/zRz7Crx5xPc

במקומות מסוימים בעולם יש תופעה מרהיבה של גלים מוארים (Bioluminescent waves) וים שכששטות בו הסירות הוא מלווה אותן בפסים קסומים של אור.

תופעת החופים הזוהרים נובעת מריכוז של אורגניזמים שיש להם תכונה של ביו לומינציה - התאורה העצמית הטבעית שנובעת מחומרים בגופם של היצורים הללו.

היצורים הזעירים שגורמים לגלים להאיר אינם מזיקים. הם מגיבים באופן אוטומטי למגע של גופים כמו סירות או לפגיעה בחוף, כך שהם מאירים בעיקר בעת פגיעת הגלים בחוף, או במגע עם עצמים אחרים.


הנה סרטון שמסביר את תופעת הגלים עם האור:

http://youtu.be/uqJbUKEPgXc


גולשי גלים בסן דייגו שגולשים בגלים המוארים:

https://youtu.be/Fvob6L8q3I8


חוף מדהים בקליפורניה שמואר מפלנקטון עם ביולומינציה:

https://youtu.be/Aaxll8yaAAA


והסבר נוסף ונהדר של הגלים המוארים עם הדגמה מהאיים המלדיביים:

https://youtu.be/vOPliKfxk8Y

אור השמש אינו חודר למערות ואיטומו שבניו זילנד, מערות עמוקות במיוחד. אך בחשיכה שבמערות מופיעות אלפי נקודות ירוקות ומסתוריות. האורות הללו נראים כמעין יקום ענקי שמקיף את המבקר מכל עבריו.

מדובר בתולעים מאירות. התולעים הזוהרות והזעירות הללו הן בקושי בעובי של אטרייה. התולעים, שאורכן הוא כ-3 סנטימטרים, מפרישות מעין קורים המזכירים קורי עכביש. החומרים שהן מפרישות מגופן מאירים ויוצרים את האור הקסום. מטרת התאורה הזו היא למשוך חרקים זעירים שנלכדים בקורים ומזינים את התולעים הזורחות.

אך כשהמבקרים במערות מדליקים את הפנסים שעל קסדותיהם, ברגע אחד נעלמות התולעים ולא נראות יותר.. עד החושך הבא.


הנה סרטון על המערות הגדולות:

http://youtu.be/ln8AjdFnaxo


ועוד מהתופעה המופלאה של הקורים הזוהרים של התולעים הזוהרות במערה:

http://youtu.be/puxf3HlMRCw

אולי ראיתם פעם בלילה המון אורות קטנים של גחליליות. אז למה הגחלילית בעצם מאירה?

גחלילית (Firefly) היא חיפושית קטנה, בעלת גוף מאורך, באורך של פחות מ-3 סנטימטרים.

תכונתה המיוחדת של הגחלילית היא האור הזעיר שהיא מפיצה מגופה. אבל למה היא מאירה בחשיכה?

ובכן, חיפושיות הגחליליות מאירות באור בהיר בחשיכה. לרוב אלה הנקבות שנעמדות על ראש גבעול גבוה וזוהרות בחושך, כדי למשוך בני זוג. אם כי חשוב לציין שיש גם מיני גחליליות שבהם גם הזכרים זוהרים בחושך. זה קצת כמו שאצלנו בני האדם, לא רק הבנות מתאפרות ומתייפות. לפעמים גם הבנים עושים את זה...

בכל מקרה, האורות הקטנים של הגחליליות בחושך הוא מראה קסום ומיוחד. האורות הללו הם חלק מתהליך שנקרא ביולומינציה, תהליך טבעי, שהוא נדיר יחסית על פני היבשה, אך בקרב בעלי חיים ימיים הוא נפוץ יותר, במיוחד בקרב אלה שחיים במעמקי הים.

מנגנון התאורה הטבעי של הגחליליות ממוקם בקצה בטנה. יש שם איברי תאורה, שתגובה כימית המתרחשת בהם יוצרת חמצון של לוציפירין, חומר שאנזים הקרוי לוציפרז מסייע להתחמצנות שלו, במגע עם האוויר.

בשנים האחרונות הולך ומתברר בארצות שונות בעולם, שהחרקים המאירים הללו, המפיצים את האור הקסום והרומנטי כל כך, הולכים ונעלמים.

הסיבה היא, כמו במקרים רבים, הפגיעה המתמשכת של בני-אדם בטבע ובמערכות האקולוגיות. מחומרי הדברה ודישון הרסניים ועד לאורות מלאכותיים שמציב האדם - סיבות אלה ואחרות גורמות להתמעטות הגחליליות.


הנה הגחליליות בלילות הקיץ:

http://youtu.be/lluWT6XU0Yg?t=8s


הנה מצגת וידאו שמסבירה את תופעת הגחליליות:

http://youtu.be/q-ZF46poxC8


והנה מחפשי הגחליליות של יוטה בארה"ב:

http://youtu.be/JFOmPQWw4Io

אם לא צללתם מעולם במעמקי הים הרי שיעניין אתכם לדעת שבמעמקים שוררת חשיכה מוחלטת. אפילו אם תצליחו יום אחד לצלול לעומק הים, אפילו זרקורים אדירים לא יאפשרו לראות אלא מטרים ספורים קדימה.

בעלי חיים במעמקי הים? - בהחלט!

החשיכה האינסופית שבמעמקים, מקום בו שום קרן אור לא מצליחה להגיע מהשמש, הולידה כאן מיני יצורים המאירים ופולטים אור. זו החשיכה שהכריחה את הדגים ובעלי החיים הימיים לזהור באור עצמאי משלהם, שנובע מגופם. זוהי תכונה שנקראת ביו-לומינציה, המאפשרת למינים שמאירים במעמקים להתרבות ולהתפתח, בכוחה של האבולוציה, בזכות יתרונותיהם, המאפשרים הישרדות טובה, בזכות האור שפולט גופם, לעומת מי שאינם מאירים כך.

אז מה יש לנו כאן - חשיכה? מוחלטת. בעלי חיים מאירים? - בהחלט. האור הזה עוזר להם לצוד, להתרבות ולחזר אחרי הנקבות. כך חיים המינים הללו יותר ומתרבים יותר. וזה הרי כל מה שצריך להישרדות על פני כדור הארץ.

ואגב, בעלי החיים הימיים שבמעמקי האוקיינוס, בעומק שקרני השמש לא מגיעות אליו, הם אוכלי בשר כולם. מדוע זה כך? - ובכן, בהיעדר השמש אין תהליך של פוטוסינתזה ולא גדלים צמחים. לכן גם לא שרד אף מין צמחוני במקומות אלו. בחשיכה של עומק הים, מסתבר, אוכלים בשר והרבה. זו הסיבה שלחלק גדול משוכני המעמקים הללו, יש מערכות שיניים מפחידות ומעוררות אימה. שם המשחק במעמקים - טרוף מהר, אחרת תהפוך לארוחתו של אחר!


הנה כמה מיצורי המעמקים שבים (מתורגם):

https://youtu.be/U69LIr0OrNc


על חיות המעמקים ויצורי עומק הים המופלאים:

https://youtu.be/-mOM5pZ8XCg


עוד מבעלי החיים שעל קרקע האוקיינוס:

https://youtu.be/x2X6H1llkb0


הצצה בצוללת מיוחדת אל העולם העמוק שמתחת לפני הים:

https://youtu.be/6uZxbhAavjs


בעלי חיים מהים (עברית לילדים):

https://youtu.be/8YTe5uJifpE?long=yes


היצורים שחיים על קרקע שקע מריאנה - המקום הכי עמוק בעולם:

https://youtu.be/73OKhIBY0uQ?long=yes


והחיים שבמעמקי הים (מתורגם):

https://youtu.be/PaErPyEnDvk?long=yes

התופעה של בעלי חיים שיכולים ליצור אור מוכרת לרובנו מהגחלילית. אבל היא תופעה שחוזרת על עצמה בטבע במקרים שונים. חלקים מגופם של בעלי חיים כאלה יכולים להפוך לנקודות אור או מקלות זוהרים.

היכולת ליצור אור היא חלק ממנגנוני ההישרדות של בעלי החיים המאירים. הגחלילית משתמשת ביכולת זו כדי למשוך בני זוג ולהתרבות. כימיקלים הם שמאפשרים לה להאיר כך. תולעת הרכבת מאירה בשני צבעים וכך מזהירה טורפים מלטרוף אותה. סרטן שרימפ המים העמוקים מקיא ג'לי זוהר כשתוקפים אותו וכך הוא מרחיק טורפים. דג האנגלר משתמש בנקודת אור כדי למשוך במעמקים החשוכים דגים קטנים אל פיו הטורף. חיידקים זוהרים ששמורים בתוך שק קטן הם שמאפשרים לו לזהור באפילת המעמקים.

האור שיוצרת תופעת הביו-לומינציה אינו חם ואינו מתכלה. זו הסיבה שכיום מנסים ליצור שימוש בביו לומינציה לתאורה שימושית וחסכונית בחיי היום יום, כמו תאורת דרכים על ידי עצים מאירים.


הנה תופעת הביולומינציה כפי שהיא נראית מתחת לפני הים:

http://youtu.be/UXl8F-eIoiM


סרטון שמסביר את תופעת הביו-לומינציה (מתורגם):

http://youtu.be/oKjFVBVGad0?t=14s


משלחת צלמים שצוללת לצלם יצורים מאירים בביו-לומינציה במעמקי הים:

http://youtu.be/9HXXQBz6Vv0


וכך מגלים אותם החוקרים:

https://youtu.be/M2nY-8ZGMdM

דג הַחַכַּאי (Angler fish), שיש המכנים "שד הים", הוא מהחקיינים הטובים בטבע ומהציידים המצוידים ביותר. החכאי, דג מעמקים שחי בעומק של 1500 מטרים, נראה כמו אבן שמונחת לתומה על קרקעית הים. ממש מעל פיו, יוצאת מעין אנטנה שדומה לחכה מגופו.

החכאי מזיז את חתיכת הבשר הזו, שמזכירה תולעת, מצד לצד וכך הוא מפתה דגים קטנים לנסות לאכול אותה. אבל ממש ברגע שהם מנסים לנגוס ב"תולעת" של החכאי, הוא מקדים וטורף אותם.

גם החיזור של החכאים מעניין. הנקבות גדולות והזכרים זעירים. הזכר נצמד אל הנקבה וגופו מתחבר לגופה, עד סוף חייו. הם הופכים להיות לגוף אחד שיחיה כך לתמיד. עד סוף חייהם יעביר הזכר זרעים לנקבה, בכל אימת שהיא תוכל להפרות אותם.


הנה סרטון על החכאים המוזרים ומעניינים כל כך:

http://youtu.be/XUVerZsbYiw


החכאי משתמש באור כדי למשוך אליו, תכונה הנקראת ביו-לומינציה (מתורגם):

http://youtu.be/oKjFVBVGad0


ומצגת על דג החכאי:

http://youtu.be/Z-BbpaNXbxg