Stingray in jegulja: primerjava živih električnih oddajnikov. Kako jegulje in ožigalkarji proizvajajo elektriko? Ribe, ki bijejo z elektriko, se lahko jedo

Številni bralci spletnega mesta o živalih vedo, da obstajajo ribe, ki imajo sposobnost električnega šoka (dobesedno), vendar vsi ne vedo, kako se to naredi. Predlagamo, da razmislimo o dveh najbolj znanih morskih predstavnikih, ki proizvajajo tok: električni stingray in električna jegulja. Naučili se boste:

• ali je tok teh električnih rib nevaren za človeka;
• kako so zgrajeni organi, ki proizvajajo elektriko pri ožigalkah in jeguljah;
• kako ožigalkarji in jegulje lovijo in lovijo plen;
• kako so žive ribe povezane z novoletnimi prazniki.

Električni stingray - živa baterija

Električni žarki so večinoma majhni - od 50 do 60 cm, vendar obstajajo posamezniki, ki dosežejo dolžino 2 m. Majhni predstavniki teh rib ustvarjajo rahel električni naboj, veliki žarki pa oddajajo 300 voltov. Organi posameznika, ki proizvajajo tok, predstavljajo 1/6 telesa in so zelo razviti. Nahajajo se na obeh straneh - zavzemajo prostor med plavutjo prsnega koša in glavo ter jih je mogoče videti s hrbtnega in trebušnega dela.

Notranji organi rib, ki proizvajajo elektriko, imajo naslednjo zgradbo. Določeno število stolpcev, ki sestavljajo električne plošče in dno plošče, tako kot celoten organ, nosi negativen naboj, vrh pa je pozitivno nabit.

Pri lovu ožigalka plen udari tako, da si ovije svoje plavuti, kjer se nahajajo organi, ki proizvajajo elektriko. Med tem procesom pride do električnega naboja in plen umre do električnega udara. Stingray je podoben bateriji. Če porabi celotno polnjenje, jih bo potreboval še nekaj, da jih ponovno "napolni".

Rampa brez polnjenja je varna, če pa ima polnitev, potem močna električna razelektritev lahko huje poškoduje človeka. Ugotovljenih ni bilo nobenih smrtnih primerov, čeprav lahko tisti, ki se dotaknejo bode, občutijo nizek krvni tlak, motnje srčnega ritma, krče in otekanje lokalnih tkiv na prizadetem območju. Stingray je neaktiven in živi predvsem na dnu, zato morate biti pozorni, ko ste v plitvi vodi, da ga ne srečate v vodnem okolju.

V starih rimskih časih, nasprotno, električne razelektritve so bile priznane (in so zdaj priznane v medicini) kot zdravilne. Verjeli so, da lahko električni udar lajša glavobole in lajša protin. Še danes na obalah Sredozemskega morja starejši ljudje namenoma hodijo bosi po plitvi vodi, da bi si z elektrošoki lajšali revmo in protin.

Električna jegulja je prižgala lučke na božičnem drevesu.

In zdaj opomba, čeprav o ribah, zadeva tak praznik, kot je novo leto! Zdelo bi se, kako se prilega žive ribe in božično drevo? Evo kako. berite dalje

Večina predstavnikov iz skupine električnih jegulj je dolga od 1 do 1,5 m, obstajajo pa vrste, ki dosežejo tri metre. Pri takih posameznikih udarna sila doseže 650 voltov. Ljudje, ki jih v vodi udari električni tok, lahko izgubijo zavest in se utopijo. Električna jegulja je eden najnevarnejših predstavnikov reke Amazonke. Jegulja se pojavi približno enkrat na 2 minuti, da napolni pljuča z zrakom. Zelo je agresiven. Če se jegulji približate na razdaljo manj kot tri metre, se raje ne skriva, ampak takoj napade. Zato bi morali ljudje, ki so jeguljo opazili od blizu, hitro odplavati čim dlje.

Organi jegulje, ki so odgovorni za tok, imajo podobno zgradbo kot organi skakalca., vendar imajo drugo lokacijo. Predstavljata dva podolgovata kalčka, ki sta podolgovate oblike in predstavljata 4/5 celotnega telesa jegulje ter imata maso, ki zavzema skoraj 1/3 teže telesa. Sprednji del jegulje nosi pozitiven naboj, zadnji del pa negativen. Ko se jegulje starajo, njihov vid slabša; zaradi tega plen udarjajo s šibkimi električnimi sunki. Jegulja ne napada plena, dovolj je močan naboj, da ubije vse majhne ribe zaradi električnega udara. Jegulja se že mrtvemu plenu približa, ga zgrabi za glavo in ga nato pogoltne.

Jegulje lahko pogosto opazimo v akvariju, saj se razmeroma hitro navadijo na umetne razmere. Seveda je ohranjanje takšne ribe doma težje kot vzreja tritonov. Da bi pokazali svoje sposobnosti, je na rezervoar pritrjena svetilka, žice pa spuščene v vodo. Lučka sveti med hranjenjem. Na Japonskem so leta 2010 izvedli eksperiment: božično drevo so prižgali s tokom iz jegulje, ki je bila v posebni posodi in je oddajala tok. Tudi jegulja in njen električni tok sta lahko koristna, če edinstvene naravne sposobnosti te ribe usmerimo v pravo smer.

V toplih in tropskih morjih, v blatnih rekah Afrike in Južna Amerika obstaja več deset vrst rib, ki lahko občasno ali nenehno oddajajo električne razelektritve različne jakosti. Te ribe svojega električnega toka ne uporabljajo le za obrambo in napad, temveč se tudi signalizirajo in vnaprej zaznavajo ovire (elektrolokacija). Električne organe najdemo le pri ribah. Pri drugih živalih teh organov še niso odkrili.

Električne ribe obstajajo na Zemlji že milijone let. Njihove ostanke so našli v zelo starodavnih plasteh zemeljske skorje - v silurskih in devonskih usedlinah. Na starogrških vazah so podobe torpeda električnega morskega skata. V spisih starogrških in rimskih naravoslovnih piscev je veliko omemb o čudoviti, nerazumljivi moči, s katero je obdarjen torpedo. Zdravniki stari Rim Te ožigalke so imeli v svojih velikih akvarijih. Za zdravljenje bolezni so poskušali uporabiti torpeda: paciente so prisilili, da so se dotaknili bode in zdelo se je, da si bolniki opomorejo od električnih šokov. Še danes na sredozemski obali in atlantski obali Iberskega polotoka starejši ljudje včasih bosi tavajo po plitvi vodi in upajo, da jih bo elektrika torpeda pozdravila revmo ali protin.

Armaturna plošča z električno rampo.

Obris trupa torpeda spominja na kitaro, v dolžino se giblje od 30 cm do 1,5 m in celo do 2 m. Njegova koža dobi barvo, ki je podobna okolju (glej članek "Barva in imitacija pri živalih"). Različne vrste torpedov živijo v obalnih vodah Sredozemskega in Rdečega morja, Indijskega in Tihi oceani, ob obali Anglije. V nekaterih zalivih Portugalske in Italije torpedi dobesedno rojijo na peščenem dnu.

Električne razelektritve torpeda so zelo močne. Če se ta ožigalkar ujame v ribiško mrežo, lahko njegov tok preide skozi mokre niti mreže in zadene ribiča. Električne razelektritve ščitijo torpedo pred plenilci - morskimi psi in hobotnicami - in mu pomagajo pri lovu na majhne ribe, ki jih te razelektritve ohromijo ali celo ubijejo. Elektrika v armaturni plošči nastaja v posebnih organih, nekakšnih »električnih baterijah«. Nahajajo se med glavo in prsnimi plavutmi in so sestavljeni iz več sto šesterokotnih stebrov želatinaste snovi. Stebri so med seboj ločeni z gostimi pregradami, do katerih se približujejo živci. Vrhovi in ​​podnožja stebrov so v stiku s kožo hrbta in trebuha. Živci, ki se povezujejo z električnimi organi, imajo v "baterijah" približno pol milijona končičev.

Diskopyge žarek je ocellated.

V nekaj desetih sekundah torpedo odda na stotine in tisoče kratkih izpustov, ki tečejo od trebuha proti hrbtu. U napetost različne vrste ožigalkarji segajo od 80 do 300 V z jakostjo toka 7-8 A. V naših morjih živi več vrst bodičastih ožigalkarjev, med njimi črnomorska ožigalka - morska lisica. Učinek električnih organov teh stingrayjev je veliko šibkejši od učinka torpeda. Lahko domnevamo, da električni organi služijo za medsebojno komunikacijo, kot "brezžični telegraf".

V vzhodnem delu pacifiških tropskih voda živi ocellated discopyge ray. Zaseda nekakšen vmesni položaj med torpedom in bodičastimi stingrayi. Stingray se hrani z majhnimi raki in jih zlahka pridobi brez uporabe električnega toka. Njegove električne razelektritve ne morejo ubiti nikogar in verjetno služijo samo za odganjanje plenilcev.

Raža morske lisice.

Električnih organov nimajo le ožigalkarji. Telo afriškega rečnega soma Malapterurusa je kot krzneni plašč ovito v želatinasto plast, v kateri nastaja električni tok. Električni organi predstavljajo približno četrtino teže celotnega soma. Njegova izpustna napetost doseže 360 ​​V, nevarna je tudi za ljudi in seveda usodna za ribe.

Znanstveniki so ugotovili, da afriška sladkovodna riba Gymnarhus vse življenje neprekinjeno oddaja šibke, a pogoste električne signale. Z njimi telovadnica kot da sondira prostor okoli sebe. Samozavestno plava kalna voda med algami in kamni, ne da bi se vaše telo dotaknilo kakršnih koli ovir. Enako sposobnost ima afriška riba mormyrus in sorodniki električne jegulje - južnoameriška gimnota.

Astrolog.

V Indijskem, Tihem in Atlantskem oceanu, v Sredozemskem in Črnem morju živijo majhne ribe, dolge do 25 cm, redko do 30 cm - zvezdniki. Običajno ležijo na obalnem dnu in čakajo na plen, ki plava od zgoraj. Zato se njihove oči nahajajo na zgornji strani glave in gledajo navzgor. Od tod tudi ime teh rib. Nekatere vrste zvezdnikov imajo električne organe, ki se nahajajo na temenu in verjetno služijo za signalizacijo, čeprav je njihov učinek opazen tudi pri ribičih. Kljub temu ribiči zlahka ujamejo marsikaterega zvezdnika.

Električna jegulja živi v tropskih južnoameriških rekah. To je sivo-modra kača podobna riba do 3 m. Glava in prsno-trebušni del predstavljata le 1/5 telesa. Vzdolž preostalih 4/5 telesa so na obeh straneh kompleksni električni organi. Sestavljeni so iz 6-7 tisoč plošč, ki so med seboj ločene s tanko lupino in izolirane z oblogo iz želatinaste snovi.

Plošče tvorijo nekakšno baterijo, katere praznjenje je usmerjeno od repa proti glavi. Napetost, ki jo ustvari jegulja, je dovolj, da ubije ribo ali žabo v vodi. Ljudje, ki plavajo v reki, trpijo tudi zaradi jegulj: električni organ jegulje razvije napetost nekaj sto voltov.

Jegulja proizvaja posebno visoko napetost, ko se upogne tako, da je plen med njenim repom in glavo: ustvari se sklenjen električni obroč. Električna razelektritev jegulje pritegne druge jegulje v bližini.

To lastnost je mogoče uporabiti. Z izpustom katerega koli vira elektrike v vodo je mogoče privabiti celo čredo jegulj, le izbrati morate ustrezno napetost in frekvenco izpustov. Meso električne jegulje jedo v Južni Ameriki. Toda ujeti ga je nevarno. Ena od metod ribolova je zasnovana tako, da je jegulja, ki je izpraznila baterijo, dolgo časa varna. Zato ribiči naredijo tole: čredo krav poženejo v reko, jegulje jih napadejo in jim porabijo zalogo električne energije. Ko so ribiči odgnali krave iz reke, so jegulje udarili s sulicami.

Ocenjuje se, da bi 10 tisoč jegulj lahko zagotovilo energijo za premikanje električnega vlaka v nekaj minutah. Toda po tem bi moral vlak stati nekaj dni, dokler jegulje ne bi obnovile oskrbe z električno energijo.

Raziskave sovjetskih znanstvenikov so pokazale, da so številne navadne, tako imenovane neelektrične ribe, ki nimajo posebnih električnih organov, še vedno sposobne ustvarjati šibke električne razelektritve v vodi v stanju vznemirjenja.

Te razelektritve tvorijo značilna bioelektrična polja okoli ribjega telesa. Ugotovljeno je bilo, da imajo ribe, kot so rečni ostriž, ščuka, jeličar, uličar, karas, rdečeperka, ščuka itd. šibko električno polje.

Pojavijo se na primer v številnih rastlinah. Toda najbolj neverjeten nosilec te sposobnosti so električne ribe. Njihov dar proizvajanja močnih izpustov ni na voljo nobeni drugi živalski vrsti.

Zakaj ribe potrebujejo elektriko?

Starodavni prebivalci morskih obal so vedeli, da lahko nekatere ribe močno "premagajo" osebo ali žival, ki se jih dotakne. Rimljani so verjeli, da prebivalci globin v tem trenutku izpustijo nekakšen močan strup, zaradi česar je žrtev doživela začasno paralizo. In šele z razvojem znanosti in tehnologije je postalo jasno, da so ribe nagnjene k ustvarjanju električnih izpustov različnih moči.

Katera riba je električna? Znanstveniki trdijo, da so te sposobnosti značilne za skoraj vse predstavnike imenovane živalske vrste, le da so pri večini izpusti majhni, zaznavni le z močnimi občutljivimi napravami. Uporabljajo jih za medsebojno prenašanje signalov – kot komunikacijsko sredstvo. Moč oddanih signalov vam omogoča, da ugotovite, kdo je kdo v ribjem okolju, ali z drugimi besedami, ugotovite moč svojega nasprotnika.

Električne ribe uporabljajo svoje posebne organe za zaščito pred sovražniki, kot orožje za ubijanje plena in tudi kot lokatorje.

Kje je ribja elektrarna?

Električni pojavi v telesu rib so zanimali znanstvenike, ki se ukvarjajo z naravnimi energetskimi pojavi. Prve poskuse preučevanja biološke elektrike je izvedel Faraday. Za svoje poskuse je uporabil bode kot najmočnejše proizvajalce nabojev.

Ena stvar, s katero so se vsi raziskovalci strinjali, je, da glavno vlogo pri elektrogenezi pripada celičnim membranam, ki so sposobne porazdeliti pozitivne in negativne ione v celicah, odvisno od vzbujanja. Spremenjene mišice so med seboj povezane zaporedno, to so tako imenovane elektrarne, vezivna tkiva pa so prevodniki.

Telesa, ki proizvajajo energijo, so lahko zelo različnih vrst in lokacij. Torej, pri ožigalkah in jeguljah so to ledvičaste tvorbe na straneh, pri slonjih ribah so cilindrične niti v predelu repa.

Kot je bilo že omenjeno, je proizvodnja toka v eni ali drugi meri značilna za mnoge predstavnike tega razreda, vendar obstajajo prave električne ribe, ki so nevarne ne samo za druge živali, ampak tudi za ljudi.

Električna kača riba

Južnoameriška električna jegulja nima nič skupnega z navadnimi jeguljami. Ime je dobil preprosto zaradi zunanje podobnosti. Ta dolga, do 3 metre, kača podobna riba, ki tehta do 40 kg, je sposobna ustvariti razelektritev 600 voltov! Tesna komunikacija s takšno ribo vas lahko stane življenja. Tudi če tok neposredno ne povzroči smrti, bo zagotovo povzročil izgubo zavesti. Nemočna oseba se lahko zaduši in utopi.

Električne jegulje živijo v Amazoniji, v številnih plitvih rekah. Lokalno prebivalstvo, ki pozna svoje sposobnosti, ne vstopa v vodo. Električno polje, ki ga proizvaja riba kača, se razhaja v polmeru 3 metrov. Hkrati jegulja kaže agresijo in lahko napade brez posebne potrebe. Verjetno to počne iz strahu, saj so njegova glavna prehrana majhne ribe. V tem pogledu živa "električna ribiška palica" ne pozna težav: spustite polnilnik in zajtrk je pripravljen, kosilo in večerja hkrati.

Družina Stingray

Električne ribe – bode – so razvrščene v tri družine in štejejo okoli štirideset vrst. Ne nagibajo se le k pridobivanju električne energije, temveč jo tudi akumulirajo, da bi jo naprej uporabili za predvideni namen.

Glavni namen strel je prestrašiti sovražnike in ujeti majhne ribe za hrano. Če ožigalkar naenkrat sprosti ves svoj nakopičeni naboj, bo njegova moč zadostovala, da ubije ali imobilizira veliko žival. Toda to se zgodi zelo redko, saj riba - električni ožigalkar - po popolnem "zatemnitvi" postane šibka in ranljiva, potrebuje čas, da znova nabere moč. Tako stingrays strogo nadzorujejo svoj sistem oskrbe z energijo s pomočjo enega od delov možganov, ki deluje kot relejno stikalo.

Družino ožigalkarjev ali električnih ožigalkarjev imenujemo tudi »torpedi«. Največji med njimi je prebivalec Atlantskega oceana, črni torpedo (Torpedo nobiliana). Ta, ki doseže dolžino 180 cm, proizvaja najmočnejši tok. In če pride do tesnega stika z njim, lahko oseba izgubi zavest.

Moresbyjev žarek in tokijski torpedo (Torpedo tokionis ) - najgloblji predstavniki svoje družine. Najdemo jih na globini 1000 m. Najmanjši med svojimi brati je indijski božji ožigalkar največja dolžina- ob obali Nove Zelandije živi le 13 cm slepi ožigalkar - njegove oči so popolnoma skrite pod plastjo kože.

Električni som

V blatnih vodah tropske in subtropske Afrike živijo električne ribe - somi. To so precej veliki posamezniki, dolgi od 1 do 3 m. Somi ne marajo hitrih tokov, živijo v udobnih gnezdih na dnu rezervoarjev. Električni organi, ki se nahajajo ob straneh ribe, lahko proizvedejo napetost 350 V.

Sedeči in apatični som ne mara plavati daleč od svojega doma; ponoči prileze iz njega na lov, ampak tudi nepovabljeni gostje ni všeč. Spozna jih z lahkimi električnimi valovi in ​​z njimi dobi svoj plen. Izpusti somu pomagajo ne le pri lovu, ampak tudi pri navigaciji v temni, blatni vodi. Meso električnega soma velja za poslastico med lokalnim afriškim prebivalstvom.

Nilski zmaj

Še en afriški električni predstavnik kraljestva rib je nilski gimnar ali aba-aba. Faraoni so ga upodabljali na svojih freskah. Živi ne le v Nilu, ampak tudi v vodah Konga, Nigra in nekaterih jezerih. To je lepa "stilska" riba z dolgim ​​gracioznim telesom, dolgim ​​od štirideset centimetrov do enega in pol metra. Spodnjih plavuti ni, ampak ena zgornja se razteza vzdolž celotnega telesa. Pod njim je "baterija", ki skoraj nenehno proizvaja elektromagnetne valove 25 V. Glava gimnarha nosi pozitiven naboj, rep pa negativen.

Njihovo električne sposobnosti Gymnarchs se uporabljajo ne samo za iskanje hrane in lokacije, ampak tudi v igrah parjenja. Mimogrede, moški gimnastiki so preprosto neverjetno fanatični očetje. Ne odmaknejo se od odlaganja jajc. In takoj ko se nekdo približa otrokom, bo oče storilca toliko zasul s paralizatorjem, da se ne bo zdelo veliko.

Gymnarchs so zelo srčkani - njihov podolgovat, zmaju podoben gobec in pretkane oči so pridobili ljubezen med akvaristi. Res je, čeden fant je precej agresiven. Od več mladic, ki jih damo v akvarij, bo preživel le eden.

morska krava

Zaradi velikih izbuljenih oči, vedno odprtih ust, obrobljenih z resicami, in razširjene čeljusti je riba videti kot večno nezadovoljna, čemerna starka. Kako se imenuje električna riba s takim portretom? družina zvezdnikov. Primerjavo s kravo vzbujata dva roga na njeni glavi.

Ta neprijeten posameznik večino časa preživi zakopan v pesek in čaka na plen, ki priplava mimo. Sovražnik ne bo minil: krava je oborožena, kot pravijo, do zob. Prva linija napada je dolg rdeč črv jezik, s katerim zvezdnik zvabi naivne ribe in jih ujame, ne da bi sploh ušel iz kritja. Če pa bo potrebno, bo takoj poletel in žrtev omamil, dokler ne izgubi zavesti. Drugo orožje za samoobrambo so strupene bodice, ki se nahajajo za očmi in nad plavutmi. In to še ni vse! Tretje močno orožje se nahaja za glavo - električni organi, ki ustvarjajo naboje z napetostjo 50 V.

Kdo je še električar?

Zgoraj opisane niso edine električne ribe. Imena tistih, ki jih nismo navedli, zvenijo takole: Peters gnathonema, črni nožni črv, mormyra, diplobatis. Kot vidite, jih je veliko. Znanost je pri proučevanju te nenavadne sposobnosti nekaterih rib naredila velik korak naprej, a mehanizma kopičenja močne elektrike še do danes ni bilo mogoče popolnoma razvozlati.

Ali ribe zdravijo?

Uradna medicina ni potrdila posedovanja elektro magnetno polje ribe imajo zdravilni učinek. Ljudska medicina pa že od nekdaj uporablja električne valove ožigalkarjev za zdravljenje številnih bolezni revmatične narave. Da bi to naredili, ljudje posebej hodijo v bližini in prejmejo šibke šoke. Tako izgleda naravna elektroforeza.

Prebivalci Afrike in Egipta uporabljajo električnega soma za zdravljenje hude vročine. Da bi povečali imuniteto otrok in okrepili njihovo splošno stanje, jih ekvatorialni prebivalci prisilijo, da se dotaknejo soma in jim dajo tudi vodo, v kateri je ta riba nekaj časa plavala.

Dominic Statham

Fotografija ©depositphotos.com/Yourth2007

Electrophorus electricus) živi v temnih vodah močvirij in rek v severni Južni Ameriki. To je skrivnostni plenilec z kompleksen sistem elektrolokacijo ter sposobnost premikanja in lova v pogojih slabe vidljivosti. Z uporabo "elektroreceptorjev" za zaznavanje popačenj električnega polja, ki jih povzroča njegovo lastno telo, lahko zazna potencialni plen, medtem ko sam ostane neodkrit. Žrtev imobilizira z močnim električnim udarom, ki je dovolj močan, da omami velikega sesalca, kot je konj, ali celo ubije človeka. Njena podolgovata zaobljena oblika telo jegulje spominja na ribo, ki jo običajno imenujemo murena (red Anguilliformes); vendar spada v drug red rib (Gymnotiformes).

Ribe, ki lahko zaznajo električna polja, se imenujejo elektroreceptivno, vendar lahko ustvari močan električno polje, kot je električna jegulja, se imenujejo elektrogeni.

Kako električna jegulja ustvari tako visoko električno napetost?

Električne ribe niso edine, ki lahko proizvajajo elektriko. Skoraj vsi živi organizmi to počnejo v eni ali drugi meri. Mišice v našem telesu na primer nadzirajo možgani z uporabo električnih signalov. Elektrone, ki jih proizvajajo bakterije, je mogoče uporabiti za ustvarjanje električne energije v gorivnih celicah, imenovanih elektrociti. (glej tabelo spodaj). Čeprav ima vsaka celica le majhen naboj, lahko z zlaganjem na tisoče celic v nizu, kot so baterije v svetilki, ustvarimo napetosti do 650 voltov (V). Če te vrstice razporedite vzporedno, lahko proizvedete električni tok 1 amper (A), kar povzroči električni udar 650 vatov (W; 1 W = 1 V × 1 A).

Kako se jegulja uspe izogniti električnemu udaru?

Foto: CC-BY-SA Steven Walling prek Wikipedije

Znanstveniki ne vedo natančno, kako odgovoriti na to vprašanje, a nekaj zanimivih opazovanj lahko osvetli problem. Prvič, vitalni organi jegulje (kot so možgani in srce) se nahajajo blizu glave, stran od organov, ki proizvajajo elektriko, in so obdani z maščobnim tkivom, ki lahko deluje kot izolacija. Koža ima tudi izolacijske lastnosti, saj so opazili, da so akne s poškodovano kožo bolj dovzetne za samoomamljanje z električnim udarom.

Drugič, jegulje lahko povzročijo najmočnejše električne šoke v trenutku parjenja, ne da bi pri tem poškodovale partnerja. Če pa udarec enake moči zadane drugi jegulji ne med parjenjem, jo ​​lahko ubije. To nakazuje, da imajo jegulje nekakšen obrambni sistem, ki ga je mogoče vklopiti in izklopiti.

Ali bi se električna jegulja lahko razvila?

Zelo težko si je predstavljati, kako bi se to lahko zgodilo z manjšimi spremembami, kot zahteva postopek, ki ga je predlagal Darwin. Če bi bil udarni val pomemben od vsega začetka, bi žrtev namesto omamljanja opozoril na nevarnost. Poleg tega bi morala električna jegulja, da bi razvila sposobnost omamljanja plena istočasno razviti samoobrambni sistem. Vsakič, ko je nastala mutacija, ki je povečala moč električnega udara, je morala nastati druga mutacija, ki je izboljšala električno izolacijo jegulje. Zdi se malo verjetno, da bi zadostovala ena sama mutacija. Na primer, da bi organe premaknili bližje glavi, bi bila potrebna cela vrsta mutacij, ki bi se morale zgoditi hkrati.

Čeprav je malo rib sposobnih omamiti svoj plen, obstaja veliko vrst, ki za navigacijo in komunikacijo uporabljajo nizkonapetostno električno energijo. Električne jegulje spadajo v skupino južnoameriških rib, znanih kot "jegulje noži" (družina Mormyridae), ki prav tako uporabljajo elektrolokacijo in naj bi to sposobnost razvile skupaj s svojimi južnoameriškimi sorodniki. Poleg tega so evolucionisti prisiljeni izjaviti, da so električni organi pri ribah osemkrat razvili neodvisno drug od drugega. Glede na kompleksnost njihove zgradbe je osupljivo, da bi se lahko ti sistemi med evolucijo razvili vsaj enkrat, kaj šele osem.

Noži iz Južne Amerike in kimere iz Afrike uporabljajo svoje električne organe za lokacijo in komunikacijo ter uporabljajo številne različne vrste elektroreceptorji. V obeh skupinah so vrste, ki proizvajajo različna električna polja kompleksne oblike valovi. Dve vrsti rezil nožev Brachyhypopomus benetti in Brachyhypopomus walteri sta si med seboj tako podobna, da bi ju lahko uvrstili v eno vrsto, vendar prva proizvaja tok s konstantno napetostjo, druga pa izmenični tok. Evolucijska zgodba postane še bolj izjemna, ko se poglobite še globlje. Da bi zagotovili, da se njihove elektrolokacijske naprave med seboj ne motijo ​​in ne povzročajo motenj, nekatere vrste uporabljajo poseben sistem, s pomočjo katerega vsaka od rib spreminja frekvenco električnega praznjenja. Omeniti velja, da ta sistem deluje skoraj enako (z uporabo istega računskega algoritma) kot stekleni nož iz Južne Amerike ( Eigenmannia) in afriška riba aba-aba ( Gymnarchus). Bi se lahko tak sistem za odpravo motenj neodvisno razvil v dveh ločenih skupinah rib, ki živita na različnih celinah?

Mojstrovina božje stvaritve

Energijska enota električne jegulje je zasenčila vse človeške stvaritve s svojo kompaktnostjo, prožnostjo, mobilnostjo, okoljsko varnostjo in sposobnostjo samozdravljenja. Vsi deli tega aparata so popolnoma integrirani v polirano telo, kar daje jegulji sposobnost plavanja z veliko hitrostjo in okretnostjo. Vse podrobnosti njene zgradbe – od drobnih celic, ki proizvajajo elektriko, do najkompleksnejšega računalniškega kompleksa, ki analizira popačenja električnih polj, ki jih proizvaja jegulja – kažejo na načrt velikega Stvarnika.

Kako električna jegulja proizvaja elektriko? (poljudnoznanstveni članek)

Električne ribe proizvajajo elektriko podobno kot živci in mišice v našem telesu. V celicah elektrocitov so posebni encimski proteini, imenovani Na-K ATPazačrpajo natrijeve ione skozi celično membrano in absorbirajo kalijeve ione. ('Na' je kemijski simbol za natrij in 'K' je kemijski simbol za kalij. 'ATP' je adenozin trifosfat, energetska molekula, ki se uporablja za delovanje črpalke). Neravnovesje med kalijevimi ioni znotraj in zunaj celice povzroči kemični gradient, ki kalijeve ione ponovno potisne iz celice. Podobno neravnovesje med natrijevimi ioni ustvari kemični gradient, ki potegne natrijeve ione nazaj v celico. Druge beljakovine, vgrajene v membrano, delujejo kot kalijevi ionski kanali, pore, ki omogočajo kalijevim ionom, da zapustijo celico. Ko se pozitivno nabiti kalijevi ioni kopičijo na zunanji strani celice, se okrog celične membrane ustvari električni gradient, zaradi česar je zunanjost celice bolj pozitivno nabita kot notranjost. notranji del. Črpalke Na-K ATP-aza (natrijevo-kalijeva adenozin trifosfataza) so zasnovani tako, da izberejo samo en pozitivno nabit ion, sicer bi pritekli tudi negativno nabiti ioni, ki nevtralizirajo naboj.

Večino telesa električne jegulje sestavljajo električni organi. Glavni organ in Hunterjev organ sta odgovorna za proizvodnjo in kopičenje električnega naboja. Sachsov organ proizvaja nizkonapetostno električno polje, ki se uporablja za elektrolokacijo.

Kemični gradient deluje tako, da potiska kalijeve ione, medtem ko jih električni gradient vleče nazaj. V trenutku ravnovesja, ko kemična in električne sile medsebojno izničijo, bo okoli 70 milivoltov več pozitivnega naboja na zunanji strani celice kot na notranji. Tako se znotraj celice pojavi negativni naboj -70 milivoltov.

Vendar več Proteini, vgrajeni v celično membrano, zagotavljajo natrijeve ionske kanale – to so pore, ki omogočajo ponoven vstop natrijevih ionov v celico. Običajno so te pore zaprte, ko pa se aktivirajo električni organi, se pore odprejo in pozitivno nabiti natrijevi ioni tečejo nazaj v celico pod vplivom gradienta kemičnega potenciala. V tem primeru je ravnovesje doseženo, ko se v celici nabere pozitivni naboj do 60 milivoltov. Pride do skupne spremembe napetosti od -70 do +60 milivoltov, kar je 130 mV ali 0,13 V. Do te razelektritve pride zelo hitro, v približno eni milisekundi. In ker je približno 5000 elektrocitov zbranih v nizu celic, lahko zaradi sinhronega praznjenja vseh celic nastane do 650 voltov (5000 × 0,13 V = 650).

Črpalka za Na-K ATPazo (natrijevo-kalijeva adenozin trifosfataza). Med vsakim ciklom prideta v celico dva kalijeva iona (K+), trije natrijevi ioni (Na+) pa zapustijo celico. Ta proces poganja energija molekul ATP.

Glosar

Atom ali molekula, ki nosi električni naboj zaradi neenakega števila elektronov in protonov. Ion bo imel negativen naboj, če vsebuje več elektronov kot protonov, in pozitiven naboj, če vsebuje več protonov kot elektronov. Kalijevi (K+) in natrijevi (Na+) ioni imajo pozitiven naboj.

Gradient

Sprememba katere koli vrednosti pri premikanju iz ene točke v prostoru v drugo. Na primer, če se odmaknete od ognja, temperatura pade. Tako ogenj ustvarja temperaturni gradient, ki se zmanjšuje z razdaljo.

Električni gradient

Gradient spremembe velikosti električnega naboja. Na primer, če je več pozitivno nabitih ionov zunaj celice kot znotraj celice, bo električni gradient tekel čez celično membrano. Ker se tako kot naboji odbijajo, se bodo ioni premikali tako, da bodo uravnotežili naboj znotraj in zunaj celice. Premiki ionov zaradi električnega gradienta se dogajajo pasivno, pod vplivom električne potencialne energije, in ne aktivno, pod vplivom energije, ki prihaja iz zunanjega vira, kot je molekula ATP.

Kemični gradient

Kemijski koncentracijski gradient. Na primer, če je zunaj celice več natrijevih ionov kot znotraj celice, bo kemični gradient natrijevih ionov tekel čez celično membrano. Zaradi naključnega gibanja ionov in trkov med njimi obstaja težnja, da se natrijevi ioni premikajo iz višjih koncentracij v nižje koncentracije, dokler se ne vzpostavi ravnovesje, to je dokler ni enako število natrijevih ionov na obeh straneh membrana. To se zgodi pasivno, kot posledica difuzije. Premike poganja kinetična energija ionov in ne energija, ki jo prejme zunanji vir, kot je molekula ATP.

Ko govorimo o možnosti, da ribe uporabljajo zemeljsko magnetno polje za navigacijo, je naravno zastaviti vprašanje, ali lahko to polje sploh zaznajo.

Načeloma se lahko na zemeljsko magnetno polje odzovejo tako specializirani kot nespecializirani sistemi. Trenutno ni dokazano, da imajo ribe specializirane receptorje, občutljive na to polje.

Kako nespecializirani sistemi zaznavajo zemeljsko magnetno polje? Pred več kot 40 leti je bilo predlagano, da bi lahko osnova takih mehanizmov bili indukcijski tokovi, ki nastanejo v telesu rib, ko se premikajo v zemeljskem magnetnem polju. Nekateri raziskovalci so menili, da ribe med selitvami uporabljajo električne indukcijske tokove, ki nastanejo zaradi gibanja (pretoka) vode v zemeljskem magnetnem polju. Drugi so verjeli, da nekatere globokomorske ribe uporabljajo induktivne tokove, ki nastanejo v njihovih telesih med premikanjem.

Izračunano je, da se pri hitrosti gibanja rib 1 cm na sekundo na 1 cm telesne dolžine vzpostavi potencialna razlika približno 0,2-0,5 μV. Številne električne ribe, ki imajo posebne elektroreceptorje, zaznavajo električne poljske jakosti še manjše magnitude (0,1-0,01 μV na 1 cm). Tako so načeloma lahko usmerjeni proti zemeljskemu magnetnemu polju pri aktivnem gibanju ali pasivnem odnašanju (driftu) v vodnih tokovih.

Sovjetski znanstvenik A. R. Sakayan je z analizo grafa mejne občutljivosti gimnarha ugotovil, da ta riba zaznava količino električne energije, ki teče v njenem telesu, in predlagal, da so šibko električne ribe sposobne določiti smer svoje poti vzdolž zemeljskega magnetnega polja. .

Sakayan na ribe gleda kot na zaprt električni krog. Ko se riba giblje v zemeljskem magnetnem polju vzdolž svojega telesa zaradi indukcije v navpični smeri prehaja električni tok. Količina elektrike v telesu ribe, ko se premika, je odvisna le od relativne lege v prostoru smeri poti in črte vodoravne komponente zemeljskega magnetnega polja. Če se torej riba odzove na količino elektrike, ki teče skozi njeno telo, lahko določi svojo pot in smer v zemeljskem magnetnem polju.

Torej, čeprav vprašanje elektronavigacijskega mehanizma šibko električnih rib še ni popolnoma razjasnjeno, je temeljna možnost njihove uporabe indukcijskih tokov nedvomna.

Velika večina električnih rib je »sedečih«, nemigrantskih oblik. Pri migrantskih neelektričnih vrstah rib (trska, sled itd.) Električnih receptorjev in visoke občutljivosti na električna polja niso našli: običajno ne presega 10 mV na 1 cm, kar je 20.000-krat nižje od jakosti električnega polja. polja, ki jih povzroča indukcija. Izjema so neelektrične ribe (morski psi, raže itd.), ki imajo posebne elektroreceptorje. Pri gibanju s hitrostjo 1 m/s lahko zaznavajo inducirano električno polje 0,2 μV na 1 cm. Električne ribe so približno 10.000-krat bolj občutljive na električna polja kot neelektrične ribe. To nakazuje, da neelektrične vrste rib ne morejo krmariti po zemeljskem magnetnem polju z uporabo indukcijskih tokov. Oglejmo si možnost, da ribe med selitvijo uporabljajo bioelektrična polja.

Skoraj vse tipično selitvene ribe so jatne vrste (sled, trska itd.). Edina izjema je jegulja, ki pa je ob vstopu v selitveno stanje podvržena kompleksni metamorfozi, ki lahko vpliva na ustvarjena električna polja.

V obdobju selitve ribe tvorijo goste organizirane jate, ki se premikajo v določeni smeri. Majhne jate teh istih rib ne morejo določiti smeri selitve.

Zakaj se ribe selijo v jatah? Nekateri raziskovalci to pojasnjujejo z dejstvom, da je po zakonih hidrodinamike olajšano gibanje rib v jatah določene konfiguracije. Vendar pa obstaja še druga stran tega pojava. Kot že omenjeno, se v razburjenih jatah rib seštejejo bioelektrična polja posameznih osebkov. Odvisno od števila rib, stopnje njihovega vzbujanja in sinhronosti sevanja lahko skupno električno polje znatno preseže volumetrične dimenzije jate. V takšnih primerih lahko napetost na ribo doseže takšno vrednost, da je sposobna zaznati električno polje jate tudi v odsotnosti elektroreceptorjev. Posledično lahko ribe uporabljajo električno polje jate za namene navigacije zaradi interakcije z zemeljskim magnetnim poljem.

Kako se ribe selivke, ki se ne šolajo - jegulje in pacifiški lososi, ki opravijo dolge selitve - znajdejo v oceanu? Evropska jegulja, na primer, ko postane spolno zrela, se premakne iz rek v Baltsko morje, nato v Severno morje, vstopi v Zalivski tok, se v njem premika proti toku, prečka Atlantski ocean in pride v Sargaško morje, kjer razmnožuje v velikih globinah. Posledično se jegulja ne more orientirati niti po Soncu niti po zvezdah (ptice jih uporabljajo za navigacijo med selitvami). Seveda se pojavi domneva, da ker jegulja večino svojega potovanja prepotuje v zalivskem toku, za orientacijo uporablja tok.

Poskusimo si predstavljati, kako se jegulja orientira v večkilometrski plasti premikajoče se vode (kemijska orientacija je v tem primeru izključena). V vodnem stolpcu, katerega vsi tokovi se gibljejo vzporedno (takšni tokovi se imenujejo laminarni), se jegulja giblje v isti smeri kot voda. Pod temi pogoji njegova bočna linija - organ, ki mu omogoča zaznavanje lokalnih vodnih tokov in tlačnih polj - ne more delovati. Na enak način, ko lebdi po reki, človek ne čuti njenega toka, če ne gleda na obalo.

Morda morski tok ne igra nobene vloge pri orientacijskem mehanizmu jegulje in njene selitvene poti po naključju sovpadajo z Zalivskim tokom? Če je tako, kakšne okoljske signale uporablja jegulja in kaj jo vodi pri orientaciji?

Še vedno je treba domnevati, da jegulja in pacifiški losos v svojem orientacijskem mehanizmu uporabljata zemeljsko magnetno polje. Vendar pri ribah niso našli specializiranih sistemov za njegovo zaznavanje. Toda med poskusi za ugotavljanje občutljivosti rib na magnetna polja se je izkazalo, da imajo tako jegulje kot pacifiški lososi izjemno visoko občutljivost na električni tokovi v vodi, usmerjeno pravokotno na os njihovega telesa. Tako je občutljivost pacifiškega lososa na gostoto toka 0,15 * 10 -2 μA na 1 cm 2, občutljivost jegulj pa 0,167 * 10 -2 na 1 cm 2.

Izražena je bila ideja, da jegulje in pacifiški lososi uporabljajo geoelektrične tokove, ki jih v oceanski vodi ustvarijo tokovi. Voda je prevodnik, ki se giblje v Zemljinem magnetnem polju. Elektromotorna sila, ki je posledica indukcije, je neposredno sorazmerna z jakostjo zemeljskega magnetnega polja na dani točki v oceanu in določeno hitrostjo toka.

Skupina ameriških znanstvenikov je izvedla instrumentalne meritve in izračune velikosti nastajajočih geoelektričnih tokov vzdolž poti jegulje. Izkazalo se je, da je gostota geoelektričnih tokov 0,0175 μA na 1 cm 2, kar je skoraj 10-krat večja od občutljivosti rib selivk nanje. Poznejši poskusi so potrdili, da so jegulje in pacifiški lososi izbirčni za tokove s podobno gostoto. Postalo je očitno, da lahko jegulja in pacifiški losos zaradi zaznavanja geoelektričnih tokov uporabljata zemeljsko magnetno polje in morske tokove za svojo orientacijo med selitvami v oceanu.

Sovjetski znanstvenik A.T. Mironov je predlagal, da pri orientaciji rib uporabljajo zemeljske tokove, ki jih je prvič odkril leta 1934. Mironov pojasnjuje mehanizem nastanka teh tokov z geofizikalnimi procesi. Akademik V.V. Shuleikin jih povezuje z elektromagnetnimi polji v vesolju.

Trenutno je delo zaposlenih na Inštitutu za zemeljski magnetizem in širjenje radijskih valov v ionosferi Akademije znanosti ZSSR ugotovilo, da konstantna komponenta polj, ki jih ustvarjajo telurični tokovi, ne presega jakosti 1 µV na 1 m.

Sovjetski znanstvenik I. I. Rokityansky je predlagal, da ker so telurska polja induktivna polja z različnimi amplitudami, obdobji in smermi vektorjev, ribe ponavadi gredo tja, kjer je velikost telurskih tokov manjša. Če je ta domneva pravilna, potem bi se morale ribe v času magnetnih neviht, ko intenzivnost telurskih polj doseže desetine - stotine mikrovoltov na meter, odmakniti od obal in plitvih mest ter posledično od ribolovnih območij v globino. -morska območja, kjer je velikost telurskih polj manjša. Preučevanje razmerja med obnašanjem rib in magnetno aktivnostjo bo omogočilo razvoj metod za napovedovanje njihovih ribolovnih združevanj na določenih območjih. Zaposleni na Inštitutu za zemeljski magnetizem in širjenje radijskih valov v ionosferi ter Inštitutu za evolucijsko morfologijo in živalsko ekologijo Akademije znanosti ZSSR so izvedli delo, v katerem je bila ugotovljena določena korelacija pri primerjavi ulova norveškega sleda z magnetnimi nevihtami. Vse to pa zahteva eksperimentalno preverjanje.

Kot je navedeno zgoraj, imajo ribe šest signalnih sistemov. Toda ali ne uporabljajo kakšnega drugega čuta, ki še ni znan?

V ZDA v časopisu "Electronics News" za leta 1965 in 1966. objavljeno je sporočilo o odkritju W. Minta posebnih "hidronskih" signalov nove narave, ki jih ribe uporabljajo za komunikacijo in lokacijo; Poleg tega so bili pri nekaterih ribah zabeleženi na veliki razdalji (pri skuši do 914 m). Poudarjeno je bilo, da "hidronskega" sevanja ni mogoče razložiti z električnimi polji, radijskimi valovi, zvočne signale ali drugi prej znani pojavi: hidronski valovi se širijo le v vodi, njihova frekvenca se giblje od delcev herca do desetin megahercev.

Poročali so, da so signale odkrili s preučevanjem zvokov, ki jih oddajajo ribe. Med njimi so frekvenčno modulirani, ki se uporabljajo za določanje lokacije, in amplitudno modulirani, ki jih oddaja večina rib in so namenjeni komunikaciji. Prvi spominjajo na kratko žvižganje ali "čvrčkanje", medtem ko drugi spominjajo na "čivkanje".

W. Minto in J. Hudson sta poročala, da je vodno sevanje značilno za skoraj vse vrste, vendar je ta sposobnost še posebej močno razvita pri plenilcih, ribah z nerazvitimi očmi in tistih, ki lovijo ponoči. Ribe oddajajo orientacijske signale (lokacijske signale) v novem okolju ali pri raziskovanju neznanih predmetov. Komunikacijske signale opazimo v skupini posameznikov po vrnitvi rib, ki so bile v neznanem okolju.

Kaj je spodbudilo Minto in Hudsona, da sta "hidronske" signale obravnavala kot manifestacijo prej neznanega pojava? fizikalni pojav? Po njihovem mnenju ti signali niso akustični, saj jih lahko zaznajo neposredno elektrode. Obenem pa »hidronskih« signalov po Mintu in Hudsonu ne moremo uvrstiti med elektromagnetna nihanja, saj so za razliko od navadnih električnih sestavljeni iz impulzov, ki niso konstantni in trajajo več milisekund.

Vendar se je s takimi pogledi težko strinjati. Pri električnih in neelektričnih ribah so signali zelo različni po obliki, amplitudi, frekvenci in trajanju, zato enake lastnosti "hidronskih" signalov ne kažejo na njihovo posebnost.

Zadnjo »nenavadno« lastnost »hidronskih« signalov - njihovo širjenje na razdaljo 1000 m - je mogoče razložiti tudi na podlagi znanih fizikalnih principov. Minto in Hudson nista izvajala laboratorijskih poskusov na enem samem posamezniku (podatki iz tovrstnih poskusov kažejo, da signali posameznih neelektričnih rib potujejo na kratke razdalje). Posneli so signale jat in jat rib v morskih razmerah. Toda, kot je bilo že omenjeno, je v takšnih razmerah mogoče sešteti intenzivnost bioelektričnih polj rib in eno samo električno polje jate je mogoče zaznati na precejšnji razdalji.

Na podlagi navedenega lahko sklepamo, da je treba v delih Minta in Hudsona ločiti dve plati: dejansko, iz katere izhaja, da so neelektrične vrste rib sposobne generirati električne signale, in »teoretično« ” - nedokazana trditev, da imajo ti izpusti posebno, tako imenovano vodno naravo.

Leta 1968 je sovjetski znanstvenik G. A. Ostroumov, ne da bi se spuščal v biološke mehanizme generiranja in sprejemanja elektromagnetnih signalov morskih živali, vendar na podlagi temeljnih principov fizike, opravil teoretične izračune, ki so ga pripeljali do zaključka, da so Minto in njegovi privrženci zmotno pri pripisovanju posebne fizične narave "hidronskih" signalov. V bistvu so to navadni elektromagnetni procesi.

<<< Назад

Naprej >>>