Иногда после захода солнца морские волны начинают светиться ярко-голубым цветом. Светящиеся полосы появляются на гребнях прибоя, вокруг лодок и даже там, где человек касается воды рукой. Это не отражение городских огней и не результат химического загрязнения: в определённых условиях море действительно излучает свет благодаря живым организмам. Явление называется биолюминесценцией и встречается как у поверхности океана, так и на большой глубине.
Биолюминесценция возникает в результате химических реакций внутри живых клеток. У многих организмов в процессе участвуют светящееся вещество люциферин и фермент люцифераза, а также кислород. Часть энергии реакции выделяется в виде света. При этом морская вода сама по себе не становится источником свечения: сияют находящиеся в ней микроскопические организмы либо более крупные животные, обладающие специальными светящимися клетками или органами.
У берегов особенно заметны вспышки, связанные с одноклеточным планктоном — прежде всего некоторыми динофлагеллятами. Эти организмы способны реагировать на механическое воздействие: движение волны, течение у борта лодки или прикосновение нарушает спокойное состояние воды и запускает кратковременное свечение. Когда таких клеток много, отдельные вспышки сливаются в широкую голубую полосу, хорошо различимую на тёмном фоне прибоя.
Один из известных примеров — динофлагеллят Lingulodinium polyedra. Его массовое развитие иногда сопровождается изменением окраски морской воды днём, а ночью — яркими голубыми волнами. Исследователи Института океанографии Скриппса наблюдали подобные события у побережья Калифорнии. Однако не всякое массовое цветение планктона вызывает биолюминесценцию, а само по себе голубое свечение не позволяет определить вид организма без лабораторного исследования.
Свет чаще кажется синим или голубовато-зелёным не случайно. Такие длины волн относительно хорошо распространяются в морской воде, поэтому их легче заметить на расстоянии. У некоторых морских животных встречаются также зелёные, жёлтые и другие оттенки свечения. Цвет зависит от биохимических механизмов конкретного вида, а не только от глубины или температуры воды.
Ночью свечение выглядит особенно эффектно, потому что человеческому глазу не приходится различать слабые вспышки на фоне яркого дневного неба. Для некоторых динофлагеллят характерны суточные ритмы: способность ярко светиться меняется в течение суток. Поэтому даже при наличии организмов в воде заметная голубая дорожка появляется не всегда и не в любое время.
Морские организмы используют биолюминесценцию по-разному. Для одних видов вспышка может служить защитной реакцией и отвлекать хищника, для других свет помогает привлекать добычу или общаться с особями своего вида. В глубоководных слоях, куда почти не доходит солнечный свет, биолюминесценция особенно распространена. Ею обладают некоторые рыбы, кальмары, креветки, медузы и другие обитатели океана.
Видимые у берега светящиеся волны и огни глубоководных животных связаны общим принципом, но не обязательно одинаковым устройством светящихся систем. У одних организмов реакция происходит непосредственно в клетках, у других свет создают симбиотические бактерии. Поэтому нельзя считать, что все морские существа светятся одним и тем же способом или производят свет непрерывно.
Для появления впечатляющего свечения у берега необходимо совпадение нескольких условий. В воде должны присутствовать организмы, способные к биолюминесценции, а их численность должна быть достаточной для заметного эффекта. Важны также темнота, состояние моря и движение воды. При сильном городском освещении даже существующее свечение можно не увидеть, тогда как на тёмном пляже отдельные вспышки становятся гораздо заметнее.
Не следует путать биолюминесценцию с обычным отражением лунного света, фосфоресценцией искусственных материалов или свечением под действием ультрафиолета. В случае морского планктона свет рождается внутри живого организма вследствие химической реакции. Именно поэтому иногда достаточно лёгкого движения воды, чтобы на секунду возникла яркая голубая искра, а затем быстро исчезла.
Красивое зрелище не означает, что вода автоматически безопасна для купания. Некоторые массовые скопления водорослей и других планктонных организмов могут сопровождаться экологическими проблемами, а отдельные цветения связаны с токсинами или снижением содержания кислорода. Оценивать безопасность следует по местным предупреждениям и состоянию водоёма, а не по одному только цвету светящихся волн.
Биолюминесценция показывает, насколько разнообразны способы приспособления морских организмов к окружающей среде. В прибрежной полосе она превращает движение прибоя в короткие голубые вспышки, а на глубине становится частью сложной системы поиска пищи, защиты и взаимодействия животных. Хотя основные химические механизмы хорошо изучены, причины распространения свечения и его роль у многих видов всё ещё исследуются.