Phänomen Licht
Biolumineszenz
Als Biolumineszenz bezeichnet man die Lichterzeugung durch Lebewesen – zum Beispiel durch winzige, einzellige Algen im Meer. Die Moskito Bay auf der Karibikinsel Puerto Rico ist durch Biolumineszenz zur beliebten Touristenattraktion geworden: Bei jeder Schwimmbewegung leuchtet das dunkle Wasser blau-grün auf.
Von Andrea Wengel
Meeresleuchten
Das geheimnisvolle Licht in der Moskito Bay stammt von Milliarden Einzellern namens "Pyrodinium bahamense" – mikroskopisch kleinen Algen, die hier in besonders hoher Konzentration vorkommen. Werden sie durch Wellen oder einen Schwimmer äußerlich gereizt, beginnen sie zu leuchten.
Die Algen sind Einzeller und gehören zu einer Gruppe von Lebewesen, die "Dinoflagellaten" heißen. Andere Vertreter tragen so schöne Namen wie "Nachtlaternchen" ("Noctiluca miliaris"), das auch als Glühwürmchen des Meeres bekannt ist.
Die Dinoflagellaten gehören zum Phytoplankton und sind im Salz- und Brackwasser auf der ganzen Erde zu finden. Mit dem bloßen Auge kann man sie aber nur sehen, wenn sie in großen Massen auftreten. Zu bestimmten Zeiten und wenn das Nährstoffangebot stimmt, bilden die Einzeller Kolonien von bis zu 100.000 Zellen pro Liter Wasser.
Ausgelöst wird das Meeresleuchten durch winzige Einzeller, die Dinoflagellaten
Die Mosquito Bay gehört zu den schönsten Biolumineszenz-Buchten der Erde. Experten sind sich sicher, dass in keiner anderen Bucht der Welt so viele biolumineszente Lebewesen vorkommen. Die mikroskopisch kleinen Algen werden von der Meeresströmung dort festgehalten.
Dazu kommt ein außerordentliche Nährstoffangebot. Direkt über dem Salzwasser hängen Mangrovenblätter. Wenn sie herunterfallen und im Wasser verrotten, schaffen sie ideale Lebensbedingungen für die Dinoflagellaten.
Doch es gibt noch weitere Faktoren, die die Einzeller beeinflussen. Je intensiver am Tag die Sonneneinstrahlung war, um so stärker leuchten die Algen bei Nacht.
Das Licht der Dinoflagellaten dient dem eigenen Schutz. Sie beleuchten herannahende Feinde und locken auf diese Weise deren Feinde an. In früheren Zeiten schrieben die Menschen das Leuchten dunklen Mächten zu. Heute weiß man, dass es auf einer einfachen chemischen Reaktion beruht.
Die Chemie stimmt
Die winzigen Einzeller reagieren auf jede Störung von außen mit Lichtstößen, die nur Bruchteile einer Sekunde andauern. Jede einzelne Alge arbeitet wie ein kleines Chemielabor.
Das Licht entsteht durch eine einfache chemische Reaktion zweier biologischer Substanzen. Das lichtgebende Substrat heißt Luciferin. Es reagiert mit dem Enzym Luciferase. Dabei nimmt es Sauerstoff auf und wird in einen energiereicheren Zustand versetzt. Diese zusätzliche Energie wird als Licht wieder abgegeben.
Mit diesem Mechanismus beträgt die Lichtausbeute fast 100 Prozent. Nur zwei Prozent der gewonnen Energie werden als Wärme abgegeben. Man spricht daher auch von sogenanntem "kalten Licht". Zum Vergleich: Eine Glühlampe wird durch Erhitzen zum Glühen gebracht. Die Lichtausbeute beträgt dabei gerade mal fünf Prozent, der Rest geht als Wärme verloren.
Die Glühlampe verbraucht die meiste Energie zur Wärmerzeugung
Leuchtendes Beispiel
In der Tiefsee ist Biolumineszenz weit verbreitet. Die Fähigkeit, Licht zu erzeugen, hilft vielen Lebewesen zu überleben. Trotzdem ist die biologische Bedeutung des Leuchtens nur teilweise bekannt. Meist werden die Leuchtsignale eingesetzt, um Partner anzulocken.
Aber auch zur Täuschung und als Köder wird Licht genutzt. So wie beim nachtaktiven Korallenfisch "Photoblepharon": Er leuchtet mit Hilfe symbiontischer Bakterien, die er in Leuchtorganen unter seinen Augen beherbergt. Außerhalb dieses Leuchtorganes könnten die Bakterien nicht überleben. Da sie ununterbrochen leuchten, hat der Fisch lichtundurchlässige Augenlider entwickelt, mit denen er den Lichtfluss nach außen regulieren kann.
Der Korallenfisch setzt seine Leuchtkraft sehr vielseitig ein. Sie dient zum Anlocken der Beute, als Signalgeber zur Partnerwerbung, zur Feindabwehr durch plötzliches Aufblinken und sogar als Scheinwerfer für den eigenen Sehvorgang.
Garnelen oder Tintenfische stoßen Wolken eines leuchtenden Stoffes aus, um damit ihre Feinde zu blenden und abzulenken. Der Anglerfisch nutzt die Biolumineszenz zum Beutefang. Sein Leuchtorgan sitzt kurz vor seinem Maul. In der Tiefsee werden die Beutetiere von dem Licht angezogen und schwimmen ihrem Feind direkt vor die Nase.
Welche Farbe hat biolumineszentes Licht?
Biolumineszentes Licht kommt in verschiedenen Farben vor; rot, orange, grün, blau und violett. In der Tiefsee ist Blau dabei die häufigste Farbe.
Blaues Licht mit seiner kurzen Wellenlänge von 470 Nanometern wird am wenigsten von Wasser absorbiert. Somit ist es über größere Entfernungen sichtbar als andere Teile des Farbspektrums.
Im küstennahen Gewässer leuchtet die Biolumineszenz aufgrund von Schwebeteilchen vermehrt blau-grün, an Land meist gelb oder grün.
Die Fähigkeit, eigenes Licht zu erzeugen, hebt die Bewohner der Tiefe wohl am deutlichsten von denen an Land ab. Außerhalb der Meere gibt es nur wenige Arten, die diese Fähigkeit besitzen.
Das wohl bekannteste biolumineszente Lebewesen außerhalb des Wassers ist das Glühwürmchen "Photinus pyralis", eine Käferart. In warmen Frühsommernächten kann man teilweise ganze leuchtende Schwärme von ihnen beobachten. Ihr Leuchtorgan liegt im Hinterleib. In der Dunkelheit senden sie ihre Lichtsignale zur Partnerwerbung aus.
Weltweit gibt es rund 2000 Glühwürmchenarten. Und jede Art verfügt über ihre eigenen speziellen Blinksignale. So wird vermieden, dass es zur Paarung zwischen den verschiedenen Arten kommt.
Auch Glühwürmchen erzeugen ihr eigenes Licht
(Erstveröffentlichung 2002. Letzte Aktualisierung 24.07.2019)
Quelle: SWR
