Biolumineszenz

Phänomen Licht

Biolumineszenz

Es ist eine beliebte Touristenattraktion: Urlauber der Karibikinsel Puerto Rico lassen sich zum nächtlichen Bad in die Moskito Bay fahren. Vom Boot aus springen sie in die dunklen Fluten – und tauchen plötzlich in eine Welt des Lichts. Bei jeder Schwimmbewegung der badenden Urlauber erstrahlt das Wasser blau-grün. Dieses geheimnisvolle Licht stammt von Milliarden Einzellern, mikroskopisch kleinen Algen, die hier in besonders hoher Konzentration vorkommen. Werden sie durch Wellen oder einen Schwimmer äußerlich gereizt, beginnen sie zu leuchten.

Meeresleuchten

Als Biolumineszenz bezeichnet man die Lichterzeugung durch Lebewesen. Die Biolumineszenz an der Meeresoberfläche wird hauptsächlich durch winzige, einzellige Algen, den sogenannten "Dinoflagellaten" erzeugt. Sie tragen so schöne Namen wie, zum Beispiel, "Noctiluca miliaris" (deutsch: Nachtlaternchen), 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. Wirklich sehen kann man sie aber nur, wenn sie in großen Massen auftreten. Zu bestimmten Zeiten und wenn das Nähstoffangebot stimmt, bilden die Einzeller Kolonien von bis zu 100.000 Zellen pro Liter Wasser.

Zu den schönsten biolumineszenten Buchten der Erde gehört dieMoskito Bay auf der Karibikinsel Puerto Rico. 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.

Unterwasseraufnahme: Schwarze Korallen und Leuchtfische

Glühwürmchen des Meeres

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

Glühbirne.

Sie machte unabhängig vom natürlichen Licht: Die Glühbirne

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 Glühbirne wird durch Erhitzen zum Glühen gebracht. Die Lichtausbeute beträgt dabei gerade mal fünf Prozent, der Rest geht als Wärme verloren.

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 es 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" mit denen er den Lichtfluss nach Außen regulieren kann. Der Korallenfisch setzt seine Leuchtkraft sehr vielseitig ein. Sie dient ihm 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.

Ein 'Photoblepharon palpebratus'

Der Photoblepharon leuchtet mit Hilfe symbiontischer Bakterien

Die Fähigkeit, das eigene Licht zu erzeugen hebt die Bewohner der Tiefe wohl am deutlichsten von denen an Land ab. An Land gibt es nur wenigen 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.

Autor/in: Andrea Wengel

Stand: 14.08.2014, 13:00

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