«Как скат вырабатывает ток?» – Яндекс.Кью
Скат вырабатывает электричество с помощью своих электроорганов. Электроорганы(возникли как у пресноводных, так и у морских рыб), которые находятся внутри ската, являются своеобразными мини-генераторами.
Электроорганы находятся в брюшной части и спинной и сравниваются
они с электрической или гальванической батарейкой. Эта мускулатура ничто иное, как изменённые жабры. Электроэнергия, выработанная с помощью мышечного
сокращения, суммируется для внешнего шока. Каждый орган состоит из большого количества электрических пластин, которые собраны в столбики.
Это видоизмененные мышечные, нервные и железистые клетки. Электроорганы рыбы иннервируются(т.е.связываются с ЦНС) специальными ветвями лицевого, языкоглоточного и
блуждающего нервов.
Сами скаты, и это весьма любопытно, не страдают от выпускаемого ими электрозаряда, т.к. их природа матушка одарила специальной «изоляцией».
Имея крайне слабое зрение, они компенсируют это другими чувствами, включая электрорецепцию(способность животных ощущать электрические
сигналы окружающей среды).
Электрорецепция используется для поиска добычи,
биокоммуникации и ориентации, восприятия магнитного поля Земли.
Электрогенные свойства скатов известны с глубокой древности. Древние греки использовали их электрические разряды, чтобы заглушить боль во время родов и во время
операций. У Meno есть описание, как Платон обвиняет Сократа в том, что он «оглушает» людей электричеством от торпеда рыб.
Древние римляне и греки считали, что эти лучи имеют терапевтическое значение.
В морской рыбе, эти батареи подключены в качестве параллельной цепи, а пресноводные рыбы, чьи батареи находятся в серии, передают разряды более высокого напряжения, т.к. пресная вода хуже проводит электричество, чем солёная морская вода.
Вот здесь можно почитать о том, как электрический угорь производит электричество и как это может пригодится ученым и разработчикам:
https://www.popmech.ru/technologies/8341-ugrevoe-elektrichestvo-kak-ryby/
Если вы захотите узнать больше, то погуглите следующие понятия: электрорецепция и биоэлектричество.
Как угорь и скат вырабатывают электричество?
Автор Анималов В.С. На чтение 4 мин Опубликовано Обновлено
В глубинах морей и океанов обитает большое количество удивительных существ, среди которых скат и угорь. Эти создания прославились тем, что для защиты и охоты используют электричество. Однако большинство людей и представить не могут, каким образом живой организм способен выполнять роль мощной батареи.
Кто вырабатывает электричество?
Сразу в качестве интересного факта стоит отметить, что электричество вырабатывают все рыбы, просто 99% видов генерируют очень слабые заряды, не ощутимые при взаимодействии. Морские существа способны вырабатывать электричество благодаря особому устройству мышц, которые вырабатывают и накапливают электричество.
Некоторые виды в процессе эволюции научились аккумулировать большие заряды и бить ими противника.
Как рыбы вырабатывают электричество?
Все виды электрических морских существ вырабатывают электричество во время движения. За счет того, что мышцы постоянно меняют свою форму и взаимодействуют с окружением, они накапливают электричество. При этом, голова и хвост выступают в роли плюса и минуса соответственно. Это помогает удерживать заряд в мышцах, словно в батареи.
Подробнее разберем, что представляют собой мышцы для накапливания зарядов. Они могут отличаться внешне у каждого вида рыбы, но имеют схожую структуру. Мышцы состоят из столбиков, которые, в свою очередь, разбиты на пластины. Для накапливания электричества столбики соединены параллельно, а пластины последовательно. Между ними находится разность потенциалов, из-за чего при движении аккумулируется энергия, происходит накопление заряда.
Расположение электрических органов у электрического скатаКак рыбы бьют током?
Удар током осуществляется с помощью импульсов.
Рыба целенаправленно бьет ими жертву. Некоторые виды намеренно испускают в жертву примерно 500 импульсов, чтобы окончательно поразить противника. Соответственно, удары являются осознанными и направленными, нельзя получить заряд, просто дотронувшись до рыбы.В большинстве случаев используют свое “оружие” рыбы только при прямом контакте с жертвой. В определенных ситуациях могут пустить ток на небольших расстояниях, чтобы отогнать более крупного хищника.
У вышеперечисленных рыб разность потенциалов, развиваемая на концах электрических органов, может достигать 1200 вольт (электрический угорь), а мощность разряда в импульсе от 1 до 6 киловатт (электрический скат Torpedo nobiliana).
Электрический скат Torpedo nobilianaОпасны ли электрические рыбы человеку?
Даже слабый заряд при подобных параметрах может серьезно повредить здоровью человека, особенно на глубине. Бывали случаи, когда выброшенные на берег рыбы буквально сбивали людей на землю при контакте, из-за чего срочно требовалось врачебное вмешательство.
Электрический угорь
Электрические угри обитают в Южной Америке, в реках, и охотятся на мелкую рыбу. Взрослые особи вырастают в длину от 1 до 3 метров, но даже они нередко становятся жертвами местных хищников. Из-за этого угри вынуждены использовать электричество не только для охоты, но и для обороны.
Электрический угорьМышцы для накопления энергии, которые также часто называются “электрические органы”, располагаются вдоль позвоночника и составляют примерно 80% от общей массы угря. Заряд постепенно накапливается в специальных пузырчатых складках, после чего в нужный момент распространяется в пространстве, поражая все живое в радиусе. Данным способом рыба парализует жертву, после чего может приниматься за поедание.
Чтобы ток ударил существо, оно должно находиться как можно ближе. Но бывали ситуации, когда рыбаки ловили угря на крючок и получали разряд без контакта с ним: ток проходил по леске вверх и бил сразу, как только человек до нее дотрагивался.
Электрический скат
Данный вид существ знаменит не только способностью вырабатывать электричество, но и своей приплюснутой формой, напоминающей небольшое полотенце.
Они обитают преимущественно на дне океанов и достигают 180см в длину.
Электрическую энергию скаты накапливают по всему телу за счет сокращения мышц. Даже юные особи способны бить током с напряжением от 8В. Это помогает охотиться и обездвиживать маленькую рыбу.
О свойствах скатов знали еще в Древнем Египте. Местные врачи использовали легкие удары током юных особей в медицинских целях. Считалось, что небольшие разряды помогают человеку избавиться от болезней.
Все рыбы способны вырабатывать электричество, но только скаты, угри и несколько других видов могут аккумулировать ее в больших количествах. Это возможно благодаря определенному строению мышц, которые могут накапливать ток при движении.
Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Как скаты вырабатывают электричество? | Животный мир
В океанах и морях обитает такое существо, которое обладает поразительными и удивительными способностями вырабатывать электричество.
И это создание – электрический скат.
А как скаты вырабатывают электричество. А вырабатывает он его при помощи специальных электрических органов, которые находятся внутри ската. Они возникли как у пресноводных, так и у морских рыб. Ученые выяснили, что такого рода органы были у некоторых их предков. Современная ихтиология насчитывает больше трехсот видов рыб, которых природа одарила электрическими органами, представляющие собой видоизмененные мышцы. У тех или иных электрических рыб они отличаются своим местоположением. К примеру, у скатов – это почковидные образования.
Если выразиться более простыми словами, то электроорганы скатов являются своеобразными мини-генераторами, которые вырабатывают весьма приличный заряд тока. Кстати, такого заряда хватит на то, чтобы обездвижить человека, не говоря уже о рыбах. Некоторые специалисты утверждают, что электрический скат вырабатывает напряжение в триста вольт. Электроорганы находятся в брюшной части и спинной и сравниваются они с электрической или гальванической батарейкой.
Каждый орган состоит из большого количества электрических пластин, которые собраны в столбики. Это видоизменные мышечные, нервные и железистые клетки. Электроорганы рыбы иннервируются специальными ветвями лицевого, языкоглоточного и блуждающего нервов.
Электрический скат использует свои уникальнейшие электрогенные свойства в нескольких случаях, а именно, если рыба видит, что ей угрожает опасность и во время охоты. Сами скаты, и это весьма любопытно, не страдают от выпускаемого ими электрозаряда, так как их природа матушка одарила специальной «изоляцией». Кстати, те, кто имел неосторожность почувствовать на себе силу воздействия электрического ската, остались крайне недовольными. Как они рассказывают сами, удар тока от рыбы сопровождается продолжительной сонливостью, появляется дрожь в ногах, теряется чувствительность и происходит онемение верхних конечностей.
Любопытно, но еще в Древней Греции успешно эксплуатировалось такое удивительное электрогенное свойство скатов.
Этих чудо-рыб греческий народ использовало для обезболивания во время оперативного вмешательства или же во время родов.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РЫБЫ | Наука и жизнь
Расскажите об электрических рыбах. Какой величины ток они вырабатывают?Электрический сом.
Электрический угорь.
Электрический скат.
‹
›
В. Кумушкин (г. Петрозаводск).
Среди электрических рыб первенство принадлежит
электрическому угрю, живущему в притоках Амазонки и других реках Южной
Америки. Взрослые особи угря достигают двух с половиной метров. Электрические
органы – преобразованные мышцы – располагаются у угря по бокам, простираясь
вдоль позвоночника на 80 процентов всей длины рыбы. Это своеобразная батарея,
плюс которой находится в передней части тела, а минус – в задней. Живая
батарея вырабатывает напряжение около 350, а у самых крупных особей – до
650 вольт.
При мгновенной силе тока до 1-2 ампер такой разряд способен
свалить с ног человека. С помощью электрических разрядов угорь защищается
от врагов и добывает себе пропитание.
В реках Экваториальной Африки обитает другая рыба – электрический сом. Размеры его поменьше – от 60 до 100 см. Специальные железы, вырабатывающие электричество, составляют около 25 процентов общего веса рыбы. Электрический ток достигает напряжения 360 вольт. Известны случаи электрического шока у людей, купавшихся в реке и нечаянно наступивших на такого сома. Если электрический сом попадается на удочку, то и рыболов может получить весьма ощутимый удар током, прошедшим по мокрым леске и удилищу к его руке.
Однако умело направленные электрические разряды можно использовать в лечебных целях. Известно, что электрический сом занимал почетное место в арсенале народной медицины у древних египтян.
Вырабатывать весьма значительную электрическую
энергию способны и электрические скаты.
Помимо электрических зарядов большой силы рыбы способны вырабатывать и низковольтный, слабый по силе ток. Благодаря ритмическим разрядам слабого тока с частотой от 1 до 2000 импульсов в секунду, они даже в мутной воде превосходно ориентируются и сигнализируют друг другу о возникающей опасности. Таковы мормирусы и гимнархи, обитающие в мутных водах рек, озер и болот Африки.
Вообще же, как показали экспериментальные
исследования, практически все рыбы, и морские, и пресноводные, способны
излучать очень слабые электрические разряды, которые можно уловить лишь
с помощью специальных приборов.
Эти разряды играют важную роль в поведенческих
реакциях рыб, особенно тех, которые постоянно держатся большими стаями.
сравниваем живые электрические передатчики. Электрический угорь зажег гирлянды на новогодней елке
В глубинах морей и океанов обитает большое количество удивительных существ, среди которых скат и угорь. Эти создания прославились тем, что для защиты и охоты используют электричество. Однако большинство людей и представить не могут, каким образом живой организм способен выполнять роль мощной батареи.
Кто вырабатывает электричество?
Сразу в качестве интересного факта стоит отметить, что электричество вырабатывают все рыбы, просто 99% видов генерируют очень слабые заряды, не ощутимые при взаимодействии. Морские существа способны вырабатывать электричество благодаря особому устройству мышц, которые вырабатывают и накапливают электричество.
Некоторые виды в процессе эволюции научились аккумулировать большие заряды и бить ими противника.
Наиболее преуспели в этом занятии скаты, угри, звездочеты, гимнархи, а также отдельный вид сомов.
Как рыбы вырабатывают электричество?
Все виды электрических морских существ вырабатывают электричество во время движения. За счет того, что мышцы постоянно меняют свою форму и взаимодействуют с окружением, они накапливают электричество. При этом, голова и хвост выступают в роли плюса и минуса соответственно. Это помогает удерживать заряд в мышцах, словно в батареи.
Подробнее разберем, что представляют собой мышцы для накапливания зарядов. Они могут отличаться внешне у каждого вида рыбы, но имеют схожую структуру. Мышцы состоят из столбиков, которые, в свою очередь, разбиты на пластины. Для накапливания электричества столбики соединены параллельно, а пластины последовательно. Между ними находится разность потенциалов, из-за чего при движении аккумулируется энергия, происходит накопление заряда.
Многим читателям сайта про животных сайт известно, что существуют рыбы, имеющие возможность бить электрическим током (в прямом смысле), но отнюдь не все знают, каким образом это осуществляется.
Предлагаем рассмотреть двух наиболее знаменитых морских представителей, которые вырабатывают ток: электрического ската и электрического угря. Вы узнаете:
- опасен ли для человека ток этих электрических рыб;
- как устроены органы, вырабатывающие электричество у ската и угря;
- как охотятся и ловят добычу скат и угорь;
- как живые рыбы связаны с праздником Нового года.
Электрический скат – живая аккумуляторная батарея
Электрические скаты в основном некрупные – от 50 до 60 см, однако есть такие особи, которые достигают в длину 2 м. Некрупные представители этих рыб создают незначительный электрический заряд, а в свою очередь большие скаты осуществляют разряды по 300 вольт. Органы особи, производящие ток, составляют 1/6 часть туловища и очень развиты. Они находятся с обоих боков – занимают место между плавником груди и головной частью, и рассмотреть их можно со спинной и брюшной части.
Внутренние органы рыбы, производящие электричество, имеют следующее строение.
Некоторое количество столбиков, которые составляют электрические пластины и низ пластины, как и всего органа, носит отрицательный заряд, а верх заряжен положительно.
Во время охоты скат поражает добычу, обхватив ее плавниками, где находятся органы, производящие электричество. В течение этого процесса осуществляется электрический заряд, и добыча погибает от удара электричеством. Скат имеет сходство с аккумуляторной батареей . Если он использует заряд целиком, то ему понадобится несколько но то, чтобы вновь “зарядиться”.
Скат без заряда безопасен, тем не менее, ежели он имеет заряд, тогда человек может серьезно пострадать от сильного электрического разряда . Происшествий с летальным исходом не выявлено, хотя у того, кто дотронулся до ската, может понизиться давление, произойти нарушения сердечного ритма, а также могут появиться спазмы, а в пораженной зоне появляется отечность местных тканей. Скат малоактивен и в основном живет на дне, поэтому, чтобы не повстречать его в водной среде, необходимо проявить внимание, находясь на мелководье.
Во времена Древного Рима, наоборот, электрические разряды признавались (и признаются сейчас в медицине) оздоровительными . Считалось, что электрический разряд мог снять головную боль и облегчить подагру. Даже сегодня на берегах средиземноморья люди в возрасте целенаправленно ходят босоногими по мелкой воде, чтобы с помощью ударов током облегчить ревматизм и подагру.
Электрический угорь зажег гирлянды на новогодней елке
А теперь заметка хотя и про рыб, но касается такого праздника, как Новый год! Казалось бы, как сочетается живая рыба и новогодняя елка? А вот как. Читайте далее.
Большинство представителей из группы электрического угря длиной от 1 до 1,5 м, но существуют виды, которые достигают трех метров. У таких особей сила удара достигает 650 вольт. Люди, пораженные ударом тока в воде, могут потерять сознание и утонуть. Электрический угорь является одним из наиболее опасных представителей реки Амазонки. Угорь приблизительно раз в 2 минуты всплывает, чтобы наполнить легкие воздухом.
Он очень агрессивен. Если приблизиться к угрю на дистанцию менее трех метров, то он предпочитает не укрываться, а сразу атаковать. Следовательно, людям, которые близко увидели угря, должны поскорее уплыть как можно дальше.
Органы угря, отвечающие за ток, обладают аналогичным строением с органами ската , но имеют иное расположение. Они представляют два удлиненных ростка, имеющие продолговатый вид и составляют 4/5 тела угря в целом и имеют массу, занимающий практически 1/3 веса туловища. Передняя часть угря носит положительный заряд, а задняя, соответственно, отрицательный. У угрей к старости снижается зрение, именно из-за этого свою жертву они поражают, испуская слабые удары током. Угорь не нападает на добычу, ему достаточно мощного заряда, чтобы все некрупные рыбы погибли от удара током. Угорь приближается к своей добыче, когда она уже мертва, схватывает ее за голову, а затем проглатывает.
Угря нередко можно увидеть в аквариуме, так как они сравнительно быстро привыкают к искусственным условиям.
Конечно, держать дома такую рыбу – это потруднее, чем тритонов разводить . Для того, чтобы экспонировать их возможности, к резервуару крепят лампу и опускают провода в воду. Во время кормежки свет загорается. В Японии в 2010 году был проведен опыт: рождественская елка была освещена с использование тока, исходящего от угря, который находился в особой емкости и выбрасывал ток. Даже угорь и его электроток может быть полезным, если направить уникальные природные способности этой рыбы в нужное русло.
Расскажите об электрических рыбах. Какой величины ток они вырабатывают?
Электрический сом.
Электрический угорь.
Электрический скат.
В. Кумушкин (г. Петрозаводск).
Среди электрических рыб первенство принадлежит
электрическому угрю, живущему в притоках Амазонки и других реках Южной
Америки. Взрослые особи угря достигают двух с половиной метров. Электрические
органы – преобразованные мышцы – располагаются у угря по бокам, простираясь
вдоль позвоночника на 80 процентов всей длины рыбы.
Это своеобразная батарея,
плюс которой находится в передней части тела, а минус – в задней. Живая
батарея вырабатывает напряжение около 350, а у самых крупных особей – до
650 вольт. При мгновенной силе тока до 1-2 ампер такой разряд способен
свалить с ног человека. С помощью электрических разрядов угорь защищается
от врагов и добывает себе пропитание.
В реках Экваториальной Африки обитает другая рыба – электрический сом. Размеры его поменьше – от 60 до 100 см. Специальные железы, вырабатывающие электричество, составляют около 25 процентов общего веса рыбы. Электрический ток достигает напряжения 360 вольт. Известны случаи электрического шока у людей, купавшихся в реке и нечаянно наступивших на такого сома. Если электрический сом попадается на удочку, то и рыболов может получить весьма ощутимый удар током, прошедшим по мокрым леске и удилищу к его руке.
Однако умело направленные электрические
разряды можно использовать в лечебных целях. Известно, что электрический
сом занимал почетное место в арсенале народной медицины у древних египтян.
Вырабатывать весьма значительную электрическую энергию способны и электрические скаты. Их насчитывается более 30 видов. Эти малоподвижные обитатели дна, размером от 15 до 180 см, распространены главным образом в прибрежной зоне тропических и субтропических вод всех океанов. Затаившись на дне, иногда наполовину погрузившись в песок или ил, они парализуют свою добычу (других рыб) разрядом тока, напряжение которого у разных видов скатов бывает от 8 до 220 вольт. Скат может нанести значительный удар током и человеку, случайно соприкоснувшемуся с ним.
Помимо электрических зарядов большой силы рыбы способны вырабатывать и низковольтный, слабый по силе ток. Благодаря ритмическим разрядам слабого тока с частотой от 1 до 2000 импульсов в секунду, они даже в мутной воде превосходно ориентируются и сигнализируют друг другу о возникающей опасности. Таковы мормирусы и гимнархи, обитающие в мутных водах рек, озер и болот Африки.
Вообще же, как показали экспериментальные
исследования, практически все рыбы, и морские, и пресноводные, способны
излучать очень слабые электрические разряды, которые можно уловить лишь
с помощью специальных приборов.
Эти разряды играют важную роль в поведенческих
реакциях рыб, особенно тех, которые постоянно держатся большими стаями.
В теплых и тропических морях, в мутных реках Африки и Южной Америки живет несколько десятков видов рыб, способных временами или постоянно испускать электрические разряды разной силы. Своим электрическим током эти рыбы не только пользуются для защиты и нападения, но и сигнализируют им друг другу и обнаруживают заблаговременно препятствия (электролокация). Электрические органы встречаются только у рыб. У других животных эти органы пока не обнаружены.
Электрические рыбы существуют на Земле уже миллионы лет. Их остатки найдены в очень древних слоях земной коры – в силурийских и девонских отложениях. На древнегреческих вазах встречаются изображения электрического морского ската торпедо. В сочинениях древнегреческих и древнеримских писателей-натуралистов немало упоминаний о чудесной, непонятной силе, которой наделен торпедо. Врачи древнего Рима держали этих скатов у себя в больших аквариумах.
Они пытались использовать торпедо для лечения болезней: пациентов заставляли прикасаться к скату, и от ударов электрического тока больные будто бы выздоравливали. Даже в наше время на побережье Средиземного моря и атлантическом берегу Пиренейского полуострова пожилые люди бродят иногда босиком по мелководью, надеясь излечиться от ревматизма или подагры электричеством торпедо.
Электрический скат торпедо.
Очертания тела торпедо напоминают гитару длиной от 30 см до 1,5 м и даже до 2 м. Его кожа принимает цвет, сходный с окружающей средой (см. ст. «Окраска и подражание у животных»). Различные виды торпедо живут в прибрежных водах Средиземного и Красного морей, Индийского и Тихого океанов, у берегов Англии. В некоторых бухтах Португалии и Италии торпедо буквально кишат на песчаном дне.
Электрические разряды торпедо очень сильны. Если этот скат попадет в рыбачью сеть, его ток может пройти по влажным нитям сети и ударить рыбака. Электрические разряды защищают торпедо от хищников – акул и осьминогов – и помогают ему охотиться за мелкой рыбой, которую эти разряды парализуют или даже убивают.
Электричество у торпедо вырабатывается в особых органах, своеобразных «электрических батареях». Они находятся между головой и грудными плавниками и состоят из сотен шестигранных столбиков студенистого вещества. Столбики отделены друг от друга плотными перегородочками, к которым подходят нервы. Верхушки и основания столбиков соприкасаются с кожей спины и брюха. Нервы, подходящие к электрическим органам, имеют внутри «батарей» около полумиллиона окончаний.
Скат дископиге глазчатый.
За несколько десятков секунд торпедо испускает сотни и тысячи коротких разрядов, идущих потоком от брюхи к спине. Напряжение тока у разных видов скатов колеблется от 80 до 300 В при силе тока в 7-8 А. В наших морях живут несколько видов колючих скатов райя, среди них черноморский скат – морская лисица. Действие электрических органов у этих скатов гораздо слабее, чем у торпедо. Можно предполагать, что электрические органы служат райя для связи друг с другом, вроде «беспроволочного телеграфа».
В восточной части тихоокеанских тропических вод живет скат дископиге глазчатый. Он занимает как бы промежуточное положение между торпедо и колючими скатами. Питается скат мелкими рачками и легко их добывает, не применяя электрического тока. Его электрические разряды никого не могут убить и, вероятно, служат лишь для того, чтобы отгонять хищников.
Скат морская лисица.
Электрические органы есть не только у скатов. Тело африканского речного сома малаптеруруса обернуто, как шубой, студенистым слоем, в котором образуется электрический ток. На долю электрических органов приходится около четверти веса всего сома. Напряжение разрядов его достигает 360 В, оно опасно даже для человека и, конечно, гибельно для рыб.
Ученые установили, что африканская пресноводная рыба гимнархус всю жизнь непрерывно испускает слабые, но частые электрические сигналы. Ими гимнархус как бы прощупывает пространство вокруг себя. Он уверенно плавает в мутной воде среди водорослей и камней, не задевая телом ни за какие препятствия.
Такой же способностью наделены африканская рыба мормирус и родственники электрического угря – южноамериканские гимноты.
Звездочет.
В Индийском, Тихом и Атлантическом океанах, в Средиземном и Черном морях живут небольшие рыбы, до 25 см, редко до 30 см длиной, – звездочеты. Обычно они лежат на прибрежном дне, подкарауливая проплывающую сверху добычу. Поэтому их глаза расположены на верхней стороне головы и смотрят вверх. Отсюда происходит название этих рыб. Некоторые виды звездочетов имеют электрические органы, которые находятся у них на темени, служат, вероятно, для сигнализации, хотя их действие ощутимо и для рыбаков. Тем не менее рыбаки беспрепятственно вылавливают немало звездочетов.
В южноамериканских тропических реках живет электрический угорь. Это серо-синяя змееобразная рыба длиной до 3 м. На долю головы и грудобрюшной части приходится лишь 1 / 5 ее тела. Вдоль остальных 4 / 5 тела с обеих сторон расположены сложные электрические органы. Они состоят из 6-7 тыс.
пластинок, отделенных друг от друга тонкой оболочкой и изолированных прокладкой из студенистого вещества.
Пластинки образуют своего рода батарею, разряд которой направлен от хвоста к голове. Напряжения тока, вырабатываемого угрем, достаточно, чтобы убить в воде рыбу или лягушку. Плохо приходится от угрей и людям, купающимся в реке: электрический орган угря развивает напряжение в несколько сотен вольт.
Угорь создает особенно сильное напряжение тока, когда он изогнется дугой так, что жертва находится между его хвостом и головой: получается замкнутое электрическое кольцо. Электрический разряд угря привлекает других угрей, находящихся поблизости.
Этим свойством можно воспользоваться. Разряжая в воду любой источник электричества, удается привлечь целое стадо угрей, надо только подобрать соответствующие напряжение тока и частоту разрядов. Мясо электрического угря в Южной Америке едят. Но ловить его опасно. Один из способов ловли рассчитан на то, что угорь, разрядивший свою батарею, надолго становится безопасен.
Поэтому рыбаки поступают так: в реку загоняют стадо коров, угри нападают на них и расходуют свой запас электричества. Прогнав коров из реки, рыбаки бьют угрей острогами.
Подсчитано, что 10 тыс. угрей могли бы дать энергию для движения электропоезда в течение нескольких минут. Но после этого поезду пришлось бы стоять несколько суток, пока угри восстановили бы свой запас электрической энергии.
Исследования советских ученых показали, что многие из обычных, так называемых неэлектрических рыб, которые не имеют специальных электрических органов, все же в состоянии возбуждения способны создавать в воде слабые электрические разряды.
Эти разряды образуют вокруг тела рыб характерные биоэлектрические поля. Установлено, что слабые электрические поля есть у таких рыб, как речной окунь, щука, пескарь, вьюн, карась, красноперка, горбыль и др.
Разность потенциалов на концах электрических органов может достигать 1200 вольт, а мощность разряда в импульсе — от 1 до 6 киловатт. Частота импульсов зависит от их назначения.
Например, электрический скат испускает 10—12 импульсов, когда защищается, и от 14 до 562, когда нападает. Мощность напряжения в разряде у разных рыб колеблется от 20 до 600 вольт. Среди морских рыб самый «сильный» электрический орган у ската Torpedo maromata — он может генерировать разряд более 200 вольт. Электричество защищает его и от акул, и от осьминогов, а также позволяет охотиться на мелких рыб.
У пресноводных рыб разряды еще мощнее. Дело в том, что соленая вода лучше проводит электричество, чем пресная. Поэтому морским рыбам, чтобы оглушить противника, требуется меньше энергии. Одна из самых опасных пресноводных рыб — это электрический угорь из Амазонки. На его теле три электрических органа. Два из них для навигации и поиска добычи, а третий представляет собой мощнейшее оружие с напряжением более 500 вольт. Электрический удар такой силы не только убивает рыбу и лягушек, но даже может нанести серьезный вред человеку. Поэтому ловить амазонских угрей очень опасно. Для этого в реку загоняют стадо коров, чтобы угри истратили на них весь свой заряд.
Только после этого люди заходят в воду.
Некоторые рыбы используют электричество для навигации. Например, нильский слоник или рыба-нож создают вокруг себя электромагнитное поле. Когда в него попадает посторонний объект, рыба сразу это чувствует. Такая навигационная система напоминает эхолокацию летучих мышей. Она позволяет хорошо ориентироваться в мутной воде. Как показали исследования, многие электрические рыбы настолько чувствительны к изменению электромагнитных полей, что способны «предвидеть» приближающееся землетрясение.
Может ли электрическая рыба. Электрические рыбы. Кто вырабатывает электричество
Разность потенциалов на концах электрических органов может достигать 1200 вольт, а мощность разряда в импульсе — от 1 до 6 киловатт. Частота импульсов зависит от их назначения. Например, электрический скат испускает 10—12 импульсов, когда защищается, и от 14 до 562, когда нападает. Мощность напряжения в разряде у разных рыб колеблется от 20 до 600 вольт.
Среди морских рыб самый «сильный» электрический орган у ската Torpedo maromata — он может генерировать разряд более 200 вольт. Электричество защищает его и от акул, и от осьминогов, а также позволяет охотиться на мелких рыб.
У пресноводных рыб разряды еще мощнее. Дело в том, что соленая вода лучше проводит электричество, чем пресная. Поэтому морским рыбам, чтобы оглушить противника, требуется меньше энергии. Одна из самых опасных пресноводных рыб — это электрический угорь из Амазонки. На его теле три электрических органа. Два из них для навигации и поиска добычи, а третий представляет собой мощнейшее оружие с напряжением более 500 вольт. Электрический удар такой силы не только убивает рыбу и лягушек, но даже может нанести серьезный вред человеку. Поэтому ловить амазонских угрей очень опасно. Для этого в реку загоняют стадо коров, чтобы угри истратили на них весь свой заряд. Только после этого люди заходят в воду.
Некоторые рыбы используют электричество для навигации. Например, нильский слоник или рыба-нож создают вокруг себя электромагнитное поле.
Когда в него попадает посторонний объект, рыба сразу это чувствует. Такая навигационная система напоминает эхолокацию летучих мышей. Она позволяет хорошо ориентироваться в мутной воде. Как показали исследования, многие электрические рыбы настолько чувствительны к изменению электромагнитных полей, что способны «предвидеть» приближающееся землетрясение.
В теплых и тропических морях, в мутных реках Африки и Южной Америки живет несколько десятков видов рыб, способных временами или постоянно испускать электрические разряды разной силы. Своим электрическим током эти рыбы не только пользуются для защиты и нападения, но и сигнализируют им друг другу и обнаруживают заблаговременно препятствия (электролокация). Электрические органы встречаются только у рыб. У других животных эти органы пока не обнаружены.
Электрические рыбы существуют на Земле уже миллионы лет. Их остатки найдены в очень древних слоях земной коры – в силурийских и девонских отложениях. На древнегреческих вазах встречаются изображения электрического морского ската торпедо.
В сочинениях древнегреческих и древнеримских писателей-натуралистов немало упоминаний о чудесной, непонятной силе, которой наделен торпедо. Врачи древнего Рима держали этих скатов у себя в больших аквариумах. Они пытались использовать торпедо для лечения болезней: пациентов заставляли прикасаться к скату, и от ударов электрического тока больные будто бы выздоравливали. Даже в наше время на побережье Средиземного моря и атлантическом берегу Пиренейского полуострова пожилые люди бродят иногда босиком по мелководью, надеясь излечиться от ревматизма или подагры электричеством торпедо.
Электрический скат торпедо.
Очертания тела торпедо напоминают гитару длиной от 30 см до 1,5 м и даже до 2 м. Его кожа принимает цвет, сходный с окружающей средой (см. ст. «Окраска и подражание у животных»). Различные виды торпедо живут в прибрежных водах Средиземного и Красного морей, Индийского и Тихого океанов, у берегов Англии. В некоторых бухтах Португалии и Италии торпедо буквально кишат на песчаном дне.
Электрические разряды торпедо очень сильны. Если этот скат попадет в рыбачью сеть, его ток может пройти по влажным нитям сети и ударить рыбака. Электрические разряды защищают торпедо от хищников – акул и осьминогов – и помогают ему охотиться за мелкой рыбой, которую эти разряды парализуют или даже убивают. Электричество у торпедо вырабатывается в особых органах, своеобразных «электрических батареях». Они находятся между головой и грудными плавниками и состоят из сотен шестигранных столбиков студенистого вещества. Столбики отделены друг от друга плотными перегородочками, к которым подходят нервы. Верхушки и основания столбиков соприкасаются с кожей спины и брюха. Нервы, подходящие к электрическим органам, имеют внутри «батарей» около полумиллиона окончаний.
Скат дископиге глазчатый.
За несколько десятков секунд торпедо испускает сотни и тысячи коротких разрядов, идущих потоком от брюхи к спине. Напряжение тока у разных видов скатов колеблется от 80 до 300 В при силе тока в 7-8 А.
В наших морях живут несколько видов колючих скатов райя, среди них черноморский скат – морская лисица. Действие электрических органов у этих скатов гораздо слабее, чем у торпедо. Можно предполагать, что электрические органы служат райя для связи друг с другом, вроде «беспроволочного телеграфа».
В восточной части тихоокеанских тропических вод живет скат дископиге глазчатый. Он занимает как бы промежуточное положение между торпедо и колючими скатами. Питается скат мелкими рачками и легко их добывает, не применяя электрического тока. Его электрические разряды никого не могут убить и, вероятно, служат лишь для того, чтобы отгонять хищников.
Скат морская лисица.
Электрические органы есть не только у скатов. Тело африканского речного сома малаптеруруса обернуто, как шубой, студенистым слоем, в котором образуется электрический ток. На долю электрических органов приходится около четверти веса всего сома. Напряжение разрядов его достигает 360 В, оно опасно даже для человека и, конечно, гибельно для рыб.
Ученые установили, что африканская пресноводная рыба гимнархус всю жизнь непрерывно испускает слабые, но частые электрические сигналы. Ими гимнархус как бы прощупывает пространство вокруг себя. Он уверенно плавает в мутной воде среди водорослей и камней, не задевая телом ни за какие препятствия. Такой же способностью наделены африканская рыба мормирус и родственники электрического угря – южноамериканские гимноты.
Звездочет.
В Индийском, Тихом и Атлантическом океанах, в Средиземном и Черном морях живут небольшие рыбы, до 25 см, редко до 30 см длиной, – звездочеты. Обычно они лежат на прибрежном дне, подкарауливая проплывающую сверху добычу. Поэтому их глаза расположены на верхней стороне головы и смотрят вверх. Отсюда происходит название этих рыб. Некоторые виды звездочетов имеют электрические органы, которые находятся у них на темени, служат, вероятно, для сигнализации, хотя их действие ощутимо и для рыбаков. Тем не менее рыбаки беспрепятственно вылавливают немало звездочетов.
В южноамериканских тропических реках живет электрический угорь. Это серо-синяя змееобразная рыба длиной до 3 м. На долю головы и грудобрюшной части приходится лишь 1 / 5 ее тела. Вдоль остальных 4 / 5 тела с обеих сторон расположены сложные электрические органы. Они состоят из 6-7 тыс. пластинок, отделенных друг от друга тонкой оболочкой и изолированных прокладкой из студенистого вещества.
Пластинки образуют своего рода батарею, разряд которой направлен от хвоста к голове. Напряжения тока, вырабатываемого угрем, достаточно, чтобы убить в воде рыбу или лягушку. Плохо приходится от угрей и людям, купающимся в реке: электрический орган угря развивает напряжение в несколько сотен вольт.
Угорь создает особенно сильное напряжение тока, когда он изогнется дугой так, что жертва находится между его хвостом и головой: получается замкнутое электрическое кольцо. Электрический разряд угря привлекает других угрей, находящихся поблизости.
Этим свойством можно воспользоваться.
Разряжая в воду любой источник электричества, удается привлечь целое стадо угрей, надо только подобрать соответствующие напряжение тока и частоту разрядов. Мясо электрического угря в Южной Америке едят. Но ловить его опасно. Один из способов ловли рассчитан на то, что угорь, разрядивший свою батарею, надолго становится безопасен. Поэтому рыбаки поступают так: в реку загоняют стадо коров, угри нападают на них и расходуют свой запас электричества. Прогнав коров из реки, рыбаки бьют угрей острогами.
Подсчитано, что 10 тыс. угрей могли бы дать энергию для движения электропоезда в течение нескольких минут. Но после этого поезду пришлось бы стоять несколько суток, пока угри восстановили бы свой запас электрической энергии.
Исследования советских ученых показали, что многие из обычных, так называемых неэлектрических рыб, которые не имеют специальных электрических органов, все же в состоянии возбуждения способны создавать в воде слабые электрические разряды.
Эти разряды образуют вокруг тела рыб характерные биоэлектрические поля.
Установлено, что слабые электрические поля есть у таких рыб, как речной окунь, щука, пескарь, вьюн, карась, красноперка, горбыль и др.
В глубинах морей и океанов обитает большое количество удивительных существ, среди которых скат и угорь. Эти создания прославились тем, что для защиты и охоты используют электричество. Однако большинство людей и представить не могут, каким образом живой организм способен выполнять роль мощной батареи.
Кто вырабатывает электричество?
Сразу в качестве интересного факта стоит отметить, что электричество вырабатывают все рыбы, просто 99% видов генерируют очень слабые заряды, не ощутимые при взаимодействии. Морские существа способны вырабатывать электричество благодаря особому устройству мышц, которые вырабатывают и накапливают электричество.
Некоторые виды в процессе эволюции научились аккумулировать большие заряды и бить ими противника. Наиболее преуспели в этом занятии скаты, угри, звездочеты, гимнархи, а также отдельный вид сомов.
Как рыбы вырабатывают электричество?
Все виды электрических морских существ вырабатывают электричество во время движения. За счет того, что мышцы постоянно меняют свою форму и взаимодействуют с окружением, они накапливают электричество. При этом, голова и хвост выступают в роли плюса и минуса соответственно. Это помогает удерживать заряд в мышцах, словно в батареи.
Подробнее разберем, что представляют собой мышцы для накапливания зарядов. Они могут отличаться внешне у каждого вида рыбы, но имеют схожую структуру. Мышцы состоят из столбиков, которые, в свою очередь, разбиты на пластины. Для накапливания электричества столбики соединены параллельно, а пластины последовательно. Между ними находится разность потенциалов, из-за чего при движении аккумулируется энергия, происходит накопление заряда.
Многим читателям сайта про животных сайт известно, что существуют рыбы, имеющие возможность бить электрическим током (в прямом смысле), но отнюдь не все знают, каким образом это осуществляется.
Предлагаем рассмотреть двух наиболее знаменитых морских представителей, которые вырабатывают ток: электрического ската и электрического угря. Вы узнаете:
- опасен ли для человека ток этих электрических рыб;
- как устроены органы, вырабатывающие электричество у ската и угря;
- как охотятся и ловят добычу скат и угорь;
- как живые рыбы связаны с праздником Нового года.
Электрический скат – живая аккумуляторная батарея
Электрические скаты в основном некрупные – от 50 до 60 см, однако есть такие особи, которые достигают в длину 2 м. Некрупные представители этих рыб создают незначительный электрический заряд, а в свою очередь большие скаты осуществляют разряды по 300 вольт. Органы особи, производящие ток, составляют 1/6 часть туловища и очень развиты. Они находятся с обоих боков – занимают место между плавником груди и головной частью, и рассмотреть их можно со спинной и брюшной части.
Внутренние органы рыбы, производящие электричество, имеют следующее строение.
Некоторое количество столбиков, которые составляют электрические пластины и низ пластины, как и всего органа, носит отрицательный заряд, а верх заряжен положительно.
Во время охоты скат поражает добычу, обхватив ее плавниками, где находятся органы, производящие электричество. В течение этого процесса осуществляется электрический заряд, и добыча погибает от удара электричеством. Скат имеет сходство с аккумуляторной батареей . Если он использует заряд целиком, то ему понадобится несколько но то, чтобы вновь “зарядиться”.
Скат без заряда безопасен, тем не менее, ежели он имеет заряд, тогда человек может серьезно пострадать от сильного электрического разряда . Происшествий с летальным исходом не выявлено, хотя у того, кто дотронулся до ската, может понизиться давление, произойти нарушения сердечного ритма, а также могут появиться спазмы, а в пораженной зоне появляется отечность местных тканей. Скат малоактивен и в основном живет на дне, поэтому, чтобы не повстречать его в водной среде, необходимо проявить внимание, находясь на мелководье.
Во времена Древного Рима, наоборот, электрические разряды признавались (и признаются сейчас в медицине) оздоровительными . Считалось, что электрический разряд мог снять головную боль и облегчить подагру. Даже сегодня на берегах средиземноморья люди в возрасте целенаправленно ходят босоногими по мелкой воде, чтобы с помощью ударов током облегчить ревматизм и подагру.
Электрический угорь зажег гирлянды на новогодней елке
А теперь заметка хотя и про рыб, но касается такого праздника, как Новый год! Казалось бы, как сочетается живая рыба и новогодняя елка? А вот как. Читайте далее.
Большинство представителей из группы электрического угря длиной от 1 до 1,5 м, но существуют виды, которые достигают трех метров. У таких особей сила удара достигает 650 вольт. Люди, пораженные ударом тока в воде, могут потерять сознание и утонуть. Электрический угорь является одним из наиболее опасных представителей реки Амазонки. Угорь приблизительно раз в 2 минуты всплывает, чтобы наполнить легкие воздухом.
Он очень агрессивен. Если приблизиться к угрю на дистанцию менее трех метров, то он предпочитает не укрываться, а сразу атаковать. Следовательно, людям, которые близко увидели угря, должны поскорее уплыть как можно дальше.
Органы угря, отвечающие за ток, обладают аналогичным строением с органами ската , но имеют иное расположение. Они представляют два удлиненных ростка, имеющие продолговатый вид и составляют 4/5 тела угря в целом и имеют массу, занимающий практически 1/3 веса туловища. Передняя часть угря носит положительный заряд, а задняя, соответственно, отрицательный. У угрей к старости снижается зрение, именно из-за этого свою жертву они поражают, испуская слабые удары током. Угорь не нападает на добычу, ему достаточно мощного заряда, чтобы все некрупные рыбы погибли от удара током. Угорь приближается к своей добыче, когда она уже мертва, схватывает ее за голову, а затем проглатывает.
Угря нередко можно увидеть в аквариуме, так как они сравнительно быстро привыкают к искусственным условиям. Конечно, держать дома такую рыбу – это потруднее, чем тритонов разводить . Для того, чтобы экспонировать их возможности, к резервуару крепят лампу и опускают провода в воду. Во время кормежки свет загорается. В Японии в 2010 году был проведен опыт: рождественская елка была освещена с использование тока, исходящего от угря, который находился в особой емкости и выбрасывал ток. Даже угорь и его электроток может быть полезным, если направить уникальные природные способности этой рыбы в нужное русло.
Происходят, например, во многих растениях. Но самым удивительным носителем этой способности являются электрические рыбы. Их дар вырабатывать разряды сильной мощности не доступен ни одному виду животных.
Зачем рыбам электричество
О том, что некоторые рыбы могут сильно «бить» затронувшего их человека или животное, знали еще древние жители морских побережий. Римляне считали, что в этот момент у обитателей глубин выделяется какой-то сильный яд, вследствие которого у жертвы наступает временный паралич. И только с развитием науки и техники стало понятно, что рыбам свойственно создавать электрические разряды разной силы.
Какая рыба – электрическая? Ученые утверждают, что эти способности свойственны почти всем представителям названного вида фауны, просто у большинства из них разряды небольшие, ощутимые только мощными чувствительными приборами. Используют они их для передачи сигналов друг другу – как средство общения. Сила излучаемых сигналов позволяет определить в рыбьей среде, кто есть кто, или, иными словами, выяснить силу своего противника.
Электрические рыбы используют свои особые органы для защиты от врагов, в качестве оружия поражения добычи, а также как локаторы-ориентиры.
Где у рыб электростанция?
Электрические явления в организме рыб заинтересовали ученых, занимающихся явлениями природной энергии. Первые эксперименты по изучению биологического электричества проводил Фарадей. Для своих опытов он использовал скатов как самых сильных производителей зарядов.
Одно, на чем сошлись все исследователи, что основная роль в электрогенезе принадлежит клеточным мембранам, которые способны раскладывать положительные и отрицательные ионы в клетках, в зависимости от возбуждения. Видоизмененные мышцы соединены между собой последовательно, это и есть так называемые электростанции, а соединительные ткани – проводники.
“Энергодобывающие” органы могут иметь самый различный вид и место размещения. Так, у скатов и угрей это почкообразные образования по бокам, у рыб-слонов – цилиндрические нити в районе хвоста.
Как уже было сказано, производить ток в том или ином масштабе свойственно многим представителям этого класса, но есть настоящие электрические рыбы, которые опасны не только для других животных, но и для человека.
Электрическая рыба-змея
Южноамериканский электрический угорь не имеет ничего общего с обычными угрями. Назван он так просто по внешнему сходству. Эта длинная, до 3 метров, змееобразная рыба весом до 40 кг способна генерировать разряд напряжением в 600 вольт! Тесное общение с такой рыбешкой может стоить жизни. Даже если сила тока не станет непосредственной причиной смерти, то к потере сознания приводит точно. А беспомощный человек может захлебнуться и утонуть.
Электрические угри живут в Амазонке, во многих неглубоких реках. Местное население, зная их способности, не заходит в воду. Электрическое поле, производимое рыбой-змеей, расходится в радиусе 3 метров. При этом угорь проявляет агрессию и может нападать без особой на то надобности. Наверное, он это делает с перепугу, так как основной рацион его составляет мелкая рыбешка. В этом плане живая «электроудочка» не знает никаких проблем: выпустил зарядик, и завтрак готов, обед и ужин заодно.
Семейство скатов
Электрические рыбы – скаты – объединяются в три семейства и насчитывают около сорока видов. Им свойственно не только вырабатывать электричество, но и аккумулировать его, чтобы использовать в дальнейшем по назначению.
Основная цель выстрелов – отпугивание врагов и добыча мелкой рыбешки для пропитания. Если скат выпустит за один раз весь свой накопленный заряд, его мощности хватит, чтобы убить или обездвижить крупное животное. Но такое происходит крайне редко, так как рыба – скат электрический – после полного «обесточивания» становится слабой и уязвимой, ей требуется время, чтобы снова накопить мощность. Так что свою систему энергоснабжения скаты строго контролируют с помощью одного из отделов мозга, который выполняет роль реле-выключателя.
Семейство гнюсовых, или электрических скатов, называют еще «торпедами». Самый крупный из них – обитатель Атлантического океана, черный торпедо (Torpedo nobiliana). Этот которые достигают в длину 180 см, вырабатывает самый сильный ток. И при близком контакте с ним человек может потерять сознание.
Скат Морсби и токийский торпедо (Torpedo tokionis) – самые глубоководные представители своего семейства. Их можно встретить на глубине 1 000 м. А самый маленький среди своих собратьев – индийский скат, его максимальная длина – всего 13 см. У берегов Новой Зеландии живет слепой скат – его глаза полностью спрятаны под слоем кожи.
Электрический сом
В мутных водоемах тропической и субтропической Африки живут электрические рыбы – сомы. Это довольно крупные особи, от 1 до 3 м в длину. Сомы не любят быстрых течений, живут в уютных гнездах на дне водоемов. Электрические органы, которые расположены по бокам рыбы, способны производить напряжение в 350 В.
Малоподвижный и апатичный сом не любит уплывать далеко от своего жилища, выползает из него для охоты по ночам, но также и непрошеных гостей не любит. Встречает он их легкими электрическими волнами, ими же и добывает себе добычу. Разряды помогают сому не только охотиться, но и ориентироваться в темной мутной воде. Мясо электрического сома считается деликатесом у местного африканского населения.
Нильский дракончик
Еще один африканский электрический представитель царства рыб – нильский гимнарх, или аба-аба. Его изображали на своих фресках фараоны. Обитает он не только в Ниле, но в водах Конго, Нигера и некоторых озер. Это красивая «стильная» рыбка с длинным изящным телом, длиной от сорока сантиметров до полутора метров. Нижние плавники отсутствуют, зато один верхний тянется вдоль всего тела. Под ним и находится «батарейка», которая производит электромагнитные волны силой 25 В практически постоянно. Голова гимнарха несет положительный заряд, а хвост – отрицательный.
Свои электрические способности гимнархи используют не только для поиска пищи и локации, но и в брачных играх. Кстати, самцы гимнархов просто потрясающе фанатичные отцы. Они не отходят от кладки икринок. И стоит только приблизится кому-то к детям, папа так окатит нарушителя электрошокером, что мало не покажется.
Гимнархи очень симпатичны – их вытянутая, похожая на дракончика, мордочка и хитрые глазки снискали любовь среди аквариумистов. Правда, симпатяга довольно агрессивен. Из нескольких мальков, поселенных в аквариум, в живых останется только один.
Морская корова
Большие выпуклые глаза, вечно приоткрытый рот, обрамленный бахромой, выдвинутая челюсть делают рыбу похожей на вечно недовольную сварливую старуху. Как называется электрическая рыба с таким портретом? семейства звездочетов. Сравнение с коровой навевают два рожка на голове.
Эта неприятная особь большую часть времени проводит, зарывшись в песок и подстерегая проплывающую мимо добычу. Враг не пройдет: корова вооружена, как говорится, до зубов. Первая линия нападения – длинный красный язычок-червячок, которым звездочет заманивает наивных рыбок и ловит их, даже не вылезая из укрытия. Но если надо, то она взметнется мгновенно и оглушит жертву до потери сознания. Второе оружие для собственной защиты – позади глаз и над плавниками расположены ядовитые шипы. И это еще не все! Третье мощное орудие расположено сзади головы – электрические органы, которые генерируют заряды напряжением в 50 В.
Кто еще электрический
Вышеописанные – это не единственные электрические рыбы. Названия не перечисленных нами звучат так: гнатонем Петерса, черная ножетелка, мормиры, диплобатисы. Как видите, их немало. Наука сделала большой шаг вперед в изучении этой странной способности некоторых рыб, но разгадать полностью механизм аккумуляции электроэнергии большой мощности полностью не удалось и до нынешнего времени.
Рыбы лечат?
Официальная медицина не подтвердила обладание электромагнитного поля рыб целебным эффектом. Но медицина народная издавна использует электрические волны скатов для излечения многих болезней ревматического характера. Для этого люди специально прогуливаются вблизи и получают слабые разряды. Вот такой себе натуральный электрофорез.
Электрических сомов жители Африки и Египта используют для лечения тяжелой стадии лихорадки. Для повышения иммунитета у детей и укрепления обшего состояния экваториальные жители заставляют тех прикасатся к сомам, а также поят водой, в которой некоторое время плавала эта рыба.
список, особенности и интересные факты Электро рыба.
Из всех позвоночных только рыбы в состоянии произвести достаточное количество электрической энергии, чтобы парализовать или даже убить человека. Электрические органы служат рыбам для обороны, ориентации, охоты и, возможно, коммуникации. Электрическую энергию способны вырабатывать около двухсот пятидесяти видов рыб; однако заряд такой силы, что он может служить оружием против человека, накапливают лишь электрические угри (Electrophorus electricus ), обитающие в Южной Америке и электрические скаты, принадлежащие к семейству Тоrpedinidae .
Каким образом животные генерируют такие мощные импульсы электрической энергии, остается для учёных загадкой, однако природа животного электричества вполне понятна. Электрическая энергия возникает в теле любого животного – в том числе человека. Электрические импульсы бегут по нервным волокнам и подают клеткам мозга, а также другим клеткам сигналы о различных явлениях. Даже чтение этих страниц, читатель, приводит к возникновению электрических сигналов; но у электрических угрей и некоторых скатов энергии накапливается так много, что она используется в качестве оружия против других рыб и животных. Рассмотрим, как она образуется.
О том, что ткани животных генерируют электричество, человечество узнало в 1791 году, когда Луиджи Гальвани, профессор анатомии в Болонском университете, обнаружил, что нервная и мышечная ткани ноги лягушки реагируют на электрический ток. Со временем ученые выяснили, что импульсы, рассылающие сигналы по нервной системе человека, имеют электрохимическую природу. Упрощая картину, можно сказать, что нервные сигналы – это движение ионов, то есть заряженных частиц сквозь оболочки нервных клеток. В состоянии покоя или бездействия клетки ее оболочка имеет отрицательный потенциал, так как изнутри клетки скапливаются отрицательно заряженные ионы; однако снаружи клетки находятся и положительные, и отрицательные ионы, и среди них – ионы натрия, несущие положительный заряд. Когда нервная клетка посылает сигнал, оболочка её меняет полярность, и ионы натрия проникают сквозь нее в клетку, меняя ее потенциал на положительный. Придя в обычное состояние, клетка избавляется от ионов натрия при помощи механизма, “устройство” которого неизвестно; ученые называют его “натриевым насосом”, потому что он словно выкачивает из клетки ионы натрия.
Когда клетка передает сигнал, “насос” перестает действовать. Ионы натрия и калия притягиваются друг к другу, обмениваясь зарядами и нейтрализуя электрический потенциал клетки. Крошечные разряды поднимаются по нервному волокну, отходящему от клетки, возбуждая электрическое поле в окружающей ткани и жидкости. Сигнал, или нервный импульс, перемещается по нервному волокну до тех пор, пока не достигнет точки, где оно разветвляется на отростки, называемые нервными окончаниями. Окончания пронизывают пространство, отделяющее одну нервную клетку от другой. Это пространство между двумя соседними клетками нервной ткани называется синапсом.
B какой-то момент нервный импульс, направляющийся к мышце, достигает синапса, на противоположной стороне которого находится клетка мышечного волокна. Эта точка, называемая нервно-мышечным соединением играет решающую роль в генерировании электричества у рыб. При появлении нервного импульса в нервно-мышечном соединении вокруг нервных окончаний выделяется химическое вещество, называемое ацетилхолином. Просачиваясь от нервной клетки к мышечной, ацетилхолин передает импульс мышечному волокну, деполяризуя его и вызывая тем самым электрический разряд. Предполагается также, что еще одной функцией ацетилхолина является прекращение действия “натриевого насоса” в клетке, что позволяет ионам проникать сквозь оболочку клетки.
Обычно электрический сигнал заставляет мышцу сокращаться, что и проявляется в различных движениях тела животного. Однако некоторые мышцы у рыб потеряли способность сокращаться. Нервные окончания, идущие к этим мышцам, залегают в районе нервно-мышечных соединений очень густо, а волокна мышечных клеток настолько разрастаются, что образуют нечто вроде живого электрода.
Электрические органы таких рыб, как электрический угорь и электрические скаты, состоят из нескольких подобных “электродов”. Когда все они разряжаются, возникает электрический ток большой мощности. Управляет разрядом пучок нервов, который у электрического угря отходит от спинного мозга, а у электрического ската – от головного.
Электрические скаты, обитающие и в умеренной, и в тропической зонах, способны создать на своих “электродах” напряжение до 50 вольт и выше; этого достаточно, чтобы убивать рыб и ракообразных, которыми питаются скаты. Электрический скат похож на гибкий блин с длинным и толстым хвостом. Охотясь, скат бросается на жертву всем телом и “обнимает” ее своими “крыльями”, на концах которых находятся электрические органы. Объятие смыкается, “электроды” разряжаются – и скат убивает свою жертву разрядом тока.
Самый крупный из электрических скатов – это Torpedo nоbiliana , обитатель вод Северной Атлантики; в длину он достигает 1,8 метра, весит около 100 килограммов и способен создавать разность потенциалов в 200 вольт – этого достаточно, чтобы убить любое животное, оказавшееся в воде поблизости. Особая действенность электрического разряда в воде объясняется тем, что вода – хороший проводник электрического тока.
Электрический скат упоминается во многих легендах, дошедших до нас из глубины веков; толкователи снов считали, что он предвещает близкое несчастье. Греки и римляне знали, что скат владеет источником какой-то странной энергии, и, поскольку электричество тогда не было известно, полагали, что источник ее – какое-то неведомое вещество. Существовало и еще одно поверье – будто скат, пойманный на бронзовый крючок, убивает забросившего снасть рыбака, причем смерть наступает от свертывания крови.
В старину скатов использовали для лечения посредством шока. Лекари помещали небольших скатов на головы пациентов, страдающих головными болями и другими недугами; считалось, что скат обладает целебными свойствами.
Электрический угорь, генерирующий разряд тока напряжением 650 вольт – а это в несколько раз больше того напряжения, которое способен создать даже самый крупный из скатов, – вполне может убить находящегося поблизости в воде человека. Электрический угорь имеет мало общего с прочими угрями; он состоит в родстве с рыбой-ножом и обитает в реках. Электрический угорь достигает в длину 2,7 метра, а в толщину – около 10 сантиметров. Четыре пятых его тела занимают три электрических органа, и лишь одна пятая его длины приходится на другие органы, выполняющие такие важные жизненные функции, как дыхание, пищеварение, размножение и прочие.
Воды, в которых живет электрический угорь, бывают бедны кислородом, но угря это не смущает: он научился дышать также и атмосферным кислородом. Многочисленные кровеносные сосуды в его пасти способны усваивать кислород, и угорь захватывает воздух, поднимаясь к поверхности воды.
Молодой электрический угорь видит хорошо, но с возрастом его зрение резко ухудшается. Это не особенно смущает угря, ибо в темной, мутной воде, где он обычно обитает, от глаз все равно толку мало. Искать добычу угрю помогают все те же электрические органы: он испускает сравнительно слабые электрические импульсы, напряжение которых не превышает 40 – 50 вольт; эти низковольтные разряды помогают ему находить мелких морских обитателей, которыми угорь питается. Кроме того, электрические угри, вероятно, способны воспринимать электрические разряды друг друга – во всяком случае, когда один из них ударом электрического тока парализует жертву, к добыче устремляются и другие угри.
Электрические угри хорошо привыкают к жизни в неволе, и их часто можно видеть в аквариумах; обычно аквариум оборудуют каким-нибудь электрическим прибором для демонстрации уникальных способностей угря, например лампой, к которой ведут провода от двух опущенных в воду электродов. Когда в аквариум бросают кусочки корма или мелких рыбешек, лампа загорается, потому что, почуяв добычу, угорь начинает генерировать в воде электрические разряды. Аквариум можно оборудовать и звукоусилителями, и тогда посетители услышат статические шумы, сопровождающие разряды тока, генерируемые угрем.
Обращение с электрическим угрем – дело довольно опасное. В Лондонском зоопарке угорь однажды сильно ударил электрическим током служителя, который его кормил. Другой угорь начал генерировать электрические разряды, когда его переносили в металлической коробке, и служителю пришлось бросить коробку на землю. Но только при непосредственном контакте удар угря оказывается смертельным; однако пловец, оказавшийся в воде недалеко от места разряда, может утонуть, находясь в состоянии шока.
Способность угря генерировать огромные количества электроэнергии уже более столетия привлекает внимание биологов и медиков. Во время второй мировой войны ею заинтересовались и военные, в том числе и американские: через два года после вступления Соединенных Штатов в войну, в Нью-Йорк были доставлены двести электрических угрей, пойманных в Южной Америке. В зоопарке в Бронксе для них устроили двадцать два деревянных бассейна. Угрей использовали в экспериментах по изучению действия нервно-паралитических газов, которые блокируют передачу нервных импульсов, и таким образом могут приостанавливать работу сердца, легких и других жизненно важных органов. Сущность действия газов состоит в том, что они препятствуют расщеплению ацетилхолина после того, как он останавливает “натриевый насос” нервной клетки. Обычно в организме ацетилхолин расщепляется сразу же после того, как выполнит свою функцию; процесс расщепления управляется ферментом, который называется холинэстераза. Нервно-паралитические газы как раз и препятствуют действию этого фермента.
Электрические органы угря содержат большое количество холинэстеразы, которая отличается к тому же высокой активностью; потому-то военным специалистам и понадобились электрические угри, привезенные в зоопарк в Бронксе: они служили источником фермента, нужного для изучения нервно-паралитического действия отравляющих газов. Большинство работников зоопарка лишь после войны узнали, зачем в подвалах львиного вольера держали такое количество электрических угрей.
Рыбы составляют меньшую часть обитателей Мирового океана; гораздо большую часть его обитателей составляют беспозвоночные, и именно среди них имеются и самые миниатюрные и безобидные водные животные, и самые громадные и опасные.
В приключенческих фильмах и романах, действие которых происходит в морях южного полушария, часто появляется гигантский моллюск Tridacna gigas , изображаемый этакой живой ловушкой, капканом, поджидающим неосторожного пловца. На самом деле этот гигант питается планктоном и вовсе не обладает той огромной силой, которую ему обычно приписывают, – даже если размеры его раковины действительно достигают 1,2 метра, а вес самого моллюска 220 килограммов. Нет ни одного документированного случая смерти человека от столкновения с Tridacna gigas , однако даже такие авторитетные источники, как издаваемый американским военно-морским флотом журнал “Наука о море”, предупреждают читателя об опасности, которую представляет для аквалангиста этот моллюск. Однако маловероятно, что моллюск, случайно сомкнувший свои створки вокруг человеческой ноги, станет удерживать ее; скорее, он постарается отделаться от неудобной добычи.
Электрические рыбы . Люди ещё в глубокой древности обратили внимание, что некоторые рыбы как-то по особенному добывают себе пищу. И лишь совсем недавно, по историческим меркам, стало понятно, как они это делают. Оказывается есть такие рыбы, которые создают электрический разряд. Этот разряд парализует или убивает других рыб и даже совсем не маленьких животных.
Плывёт такая рыбина, плывёт никуда не торопясь. Как только недалеко от неё оказывается другая рыба, создаётся электрический разряд. Всё, обед готов. Можно подплывать и заглатывать парализованную или убитую электрическим током рыбу.
Как же это получается у рыб создавать электрический импульс? Дело в том, что в организме таких рыб имеются самые настоящие батарейки. Их количество и размеры у рыб разные, но принцип действия один и тот же. Именно по такому же принципу устроены современные аккумуляторные батарейки.
Собственно, современные батареи и созданы по образцу и подобию рыбных. Два электрода, между ними электролит. Этот принцип был однажды подсмотрен у электрического ската. много ещё интересных неожиданностей таит природа матушка!
Сегодня в мире насчитывается более трёхсот видов электрических рыб. Они имеют самые разные размеры и вес. Всех их объединяет способность создавать электрический разряд или даже целую серию разрядов. Но всё же считается, что самыми мощными электрическими рыбами являются скаты, сомы и угри.
Электрические скаты имеют плоскую голову и тело. Голова чаще в форме диска. Они имеют небольшой хвост с плавником. Электрические органы расположены по бокам головы. Ещё пара небольших электрических органов расположены на хвосте. Они есть даже у тех скатов, которые не относятся к электрическим.
Электрические скаты могут вырабатывать электрический импульс напряжением до четырёхсот пятидесяти вольт. Этим импульсом они могут не только обездвиживать, но и убивать небольших рыб. Человеку, если он попадёт в зону действия импульса, тоже мало не покажется. Но человек, скорее всего останется жив, хотя наверняка испытает неприятные в своей жизни моменты.
Электрические сомы , так же как и скаты, создают электрический импульс. Его напряжение может быть у крупных сомов, так же как и у скатов, до 450 вольт. При поимке такого сомика, так же можно получить весьма ощутимый удар током. Электрические сомы обитают в водоёмах Африки и достигают размеров до 1 метра. Их вес может быть до 23 килограммов.
Но, самая опасная рыба обитает в водоёмах Южной Америки. Это электрические угри . Они бывают очень немаленьких размеров. Взрослые особи достигают в длину трёх метров и веса до двадцати килограммов. Эти электрические гиганты могут создавать электрический импульс напряжением до одной тысячи двухсот вольт.
Импульсом с таким напряжением они могут убить и довольно крупных животных, оказавшихся некстати рядом. Такой же исход может ожидать и человека. Мощность электрического разряда достигает шести киловатт. Мало не покажется. Вот такие они — живые электростанции.
Говоря о возможности использования рыбами магнитного поля Земли для целей навигации, естественно поставить вопрос, а могут ли они вообще воспринимать это поле.
На магнитное поле Земли в принципе могут реагировать как специализированные, так и неспециализированные системы. В настоящее время не доказано, что у рыб имеются чувствительные к этому полю специализированные рецепторы.
Как воспринимают магнитное поле Земли неспециализированные системы? Более 40 лет назад было высказано предположение, что основой таких механизмов могут быть токи индукции, возникающие в теле рыб при их движении в магнитном поле Земли. Одни исследователи считали, что рыбы во время миграций используют электрические индукционные токи, возникающие в результате движения (течения) воды в магнитном поле Земли. Другие полагали, что некоторые глубоководные рыбы используют индукционные токи, возникающие в их теле при движении.
Рассчитано, что при скорости движения рыбы 1 см в секунду на 1 см длины тела устанавливается разность потенциалов около 0,2-0,5 мкВ. Многие электрические рыбы, обладающие специальными электрорецепторами, воспринимают напряженность электрических полей еще меньшей величины (0,1-0,01 мкВ на 1 см). Таким образом, в принципе они могут ориентироваться на магнитное поле Земли при активном перемещении или пассивном сносе (дрейфе) в потоках воды.
Анализируя график пороговой чувствительности гимнарха, советский ученый А. Р. Сакаян сделал вывод, что эта рыба чувствует количество протекающего в ее теле электричества, и высказал предположение о способности слабоэлектрических рыб определять направление своего пути по магнитному полю Земли.
Сакаян рассматривает рыбу как замкнутый электрический контур. При движении рыбы в магнитном поле Земли по ее телу в результате индукции в вертикальном направлении проходит электрический ток. Количество электричества в теле рыбы при ее перемещении зависит только от взаимного расположения в пространстве направления пути и линии горизонтальной составляющей магнитного поля Земли. Следовательно, если рыба реагирует на количество электричества, протекающего через ее тело, она может определить свой путь и его направление в магнитном поле Земли.
Таким образом, хотя вопрос об электронавигационном механизме слабоэлектрических рыб еще окончательно не выяснен, принципиальная возможность использования ими токов индукции не вызывает сомнений.
Электрические рыбы в значительном большинстве – «оседлые», немигрантные формы. У мигрантных неэлектрических видов рыб (тресковые, сельдевые и др.) электрических рецепторов и высокой чувствительности к электрическим полям не обнаружено: обычно она не превышает 10 мВ на 1 см, что в 20 000 раз ниже напряженности электрических полей, обусловленных индукцией. Исключением являются неэлектрические рыбы (акулы, скаты и др.), имеющие особые электрорецепторы. При движении со скоростью 1 м/с они могут воспринимать индуцированное электрическое поле напряженностью 0,2 мкВ на 1 см. Электрические рыбы чувствительнее неэлектрических к электрическим полям примерно в 10 000 раз. Это говорит о том, что неэлектрические виды рыб не могут ориентироваться на магнитное поле Земли, используя токи индукции. Остановимся на возможности использования рыбами биоэлектрических полей при миграциях.
Практически все типично мигрирующие рыбы – стайные виды (сельдевые, тресковые и др.). Исключение составляет только угорь, но, переходя в мигрантное состояние, он претерпевает сложный метаморфоз, что, возможно, сказывается на генерируемых электрических полях.
В период миграции рыбы образуют плотные организованные стаи, движущиеся в определенном направлении. Небольшие косячки этих же рыб не могут определить направление миграции.
Почему же рыбы мигрируют в стаях? Некоторые исследователи объясняют это тем, что по законам гидродинамики движение рыб в стаях определенной конфигурации облегчается. Однако существует и другая сторона этого явления. Как уже говорилось, в возбужденных стайках рыб биоэлектрические поля отдельных особей суммируются. В зависимости от количества рыб, степени их возбуждения и синхронности излучения общее электрическое поле может значительно превышать объемные размеры самой стаи. В подобных случаях напряжение, приходящееся на одну рыбу, может достигать такой величины, что она способна воспринимать электрическое поле стаи даже при отсутствии электрорецепторов. Следовательно, рыбы могут использовать электрическое поле стаи в целях навигации благодаря его взаимодействию с магнитным полем Земли.
А как ориентируются в океане нестайные рыбы-мигранты – угри и тихоокеанские лососи, совершающие длительные миграции? Европейский угорь, например, становясь половозрелым, направляется из рек в Балтийское море, затем в Северное море, попадает в Гольфстрим, движется в нем против течения, пересекает Атлантический океан и приходит в Саргассово море, где он размножается на большой глубине. Следовательно, угорь не может ориентироваться ни по Солнцу, ни по звездам (по ним ориентируются во время миграций птицы). Естественно возникает предположение, что, так как большую часть своего пути угорь проходит, находясь в Гольфстриме, он использует для ориентации течение.
Попробуем представить, как ориентируется угорь, находясь внутри многокилометровой толщи движущейся воды (химическая ориентация в этом случае исключается) . В толще воды, все струйки которой перемещаются параллельно (подобные потоки называются ламинарными), угорь движется в одном направлении с водой. В этих условиях его боковая линия – орган, позволяющий воспринимать локальные потоки воды и поля давления,- работать не может. Точно так же, плывя по реке, человек не ощущает ее течения, если не смотрит на берег.
Может быть, морское течение не играет никакой роли в механизме ориентации угря и его миграционные пути случайно совпадают с Гольфстримом? Если так, то какие же сигналы окружающей среды использует угорь, чем он руководствуется при ориентации?
Остается предположить, что угорь и тихоокеанский лосось используют в своем ориентационном механизме магнитное поле Земли. Однако специализированных систем для его восприятия у рыб не обнаружено. Но о ходе опытов по выяснению чувствительности рыб к магнитным полям оказалось, что и угри, и тихоокеанские лососи обладают исключительно высокой чувствительностью к электрическим токам в воде, направленным перпендикулярно оси их тела. Так, чувствительность тихоокеанских лососей к плотности тока составляет 0,15*10 -2 мкА на 1 см 2 , а угря – 0,167*10 -2 на 1 см 2 .
Была высказана мысль об использовании угрем и тихоокеанскими лососями геоэлектрических токов, создаваемых в воде океана течениями. Вода – проводник, движущийся в магнитном поле Земли. Возникающая в результате индукции электродвижущая сила прямо пропорциональна напряженности магнитного поля Земли в данной точке океана и определенной скорости течения.
Группа американских ученых на трассе движения угря провела инструментальные замеры и расчеты величин возникающих геоэлектрических токов. Выяснилось, что плотности геоэлектрических токов составляют 0,0175 мкА на 1 см 2 , т. е. почти в 10 раз выше чувствительности к ним рыб-мигрантов. Последующие опыты подтвердили, что угри и тихоокеанские лососи избирательно относятся к токам с подобной плотностью. Стало очевидно, что угорь и тихоокеанские лососи могут использовать для своей ориентации при миграциях в океане магнитное поло Земли и морские течения благодаря восприятию геоэлектрических токов.
Советский ученый А. Т. Миронов предположил, что при ориентации рыбы используют теллурические токи, впервые обнаруженные им в 1934 г. Механизм возникновения этих токов Миронов объясняет геофизическими процессами. Академик В. В. Шулейкин связывает их с электромагнитными полями в космосе.
В настоящее время работами сотрудников Института земного магнетизма и распространения радиоволн в ионосфере АН СССР установлено, что постоянная составляющая полей, образуемых теллурическими токами, не превышает напряженности 1 мкВ на 1 м.
Советский ученый И. И. Рокитянский предположил, что, поскольку теллурические поля являются индукционными полями с разными амплитудами, периодами и направлениями векторов, рыбы стремятся уходить в места, где величина теллурических токов меньше. Если это предположение правильно, то в период магнитных бурь, когда напряженность теллурических полей достигает десятков – сотен микровольт на метр, рыбы должны уходить от берегов и с мелких мест, а следовательно, и с промысловых банок в глубоководные районы, где величина теллурических полей меньше. Изучение взаимосвязи поведения рыб с магнитной активностью позволит подойти к разработке способов прогнозирования их промысловых скоплений в определенных районах. Сотрудники Института земного магнетизма и распространения радиоволн в ионосфере и Института эволюционной морфологии и экологии животных АН СССР провели работу, в которой при сопоставлении уловов норвежской сельди с магнитными бурями была выявлена определенная корреляция. Однако все это требует экспериментальной проверки.
Как уже говорилось выше, у рыб существуют шесть систем сигнализации. А не пользуются ли они еще каким-нибудь чувством, пока не известным?
В США в газете «Новости электроники» за 1965 и 1966 гг. было опубликовано сообщение об открытии У. Минто особых «гидронических» сигналов новой природы, используемых рыбами для связи и локации; причем у некоторых рыб они регистрировались на большом расстоянии (у макрели до 914 м). Подчеркивалось, что «гидроническое» излучение нельзя объяснить электрическими полями, радиоволнами, звуковыми сигналами или другими ранее известными явлениями: гидронические волны распространяются только в воде, их частота колеблется от долей герца до десятков мегагерц.
Сообщалось, что сигналы были открыты при исследовании звуков, издаваемых рыбами. Среди них выделены частотно-модулированные, используемые для локации, и амплитудно-модулированные, излучаемые большинством рыб и предназначенные для связи. Первые напоминают короткий свист, или «чириканье», а вторые – «щебетанье».
У. Минто и Дж. Хадсон сообщили, что гидроническое излучение свойственно практически всем видам, но особенно сильно эта способность развита у хищников, рыб со слаборазвитыми глазами и у охотящихся ночью. Ориентационные сигналы (сигналы локации) рыбы испускают в новой обстановке или при исследовании незнакомых объектов. Сигналы связи наблюдаются в группе особей после возвращения рыбы, побывавшей в незнакомой обстановке.
Что же побудило Минто и Хадсона считать «гидронические» сигналы проявлением не известного ранее физического явления? По их мнению, эти сигналы не акустические, потому что их можно воспринимать непосредственно на электроды. В то же время «гидронические» сигналы нельзя отнести и к электромагнитным колебаниям, по мнению Минто и Хадсона, так как в отличие от обычных электрических они состоят из импульсов, не имеющих постоянного характера и длящихся несколько миллисекунд.
Однако с такими взглядами трудно согласиться. У электрических и неэлектрических рыб сигналы очень разнообразны по форме, амплитуде, частоте и длительности, в связи с чем такие же свойства «гидронических» сигналов не говорят об их особой природе.
Последняя «необычная» особенность «гидронических» сигналов – их распространение на расстояние 1000 м – также может быть объяснена на основании известных положений физики. Минто и Хадсон не проводили лабораторных экспериментов на одной особи (данные таких опытов свидетельствуют, что сигналы отдельных неэлектрических рыб распространяются на небольшие расстояния). Они регистрировали сигналы от косяков и стай рыб в морских условиях. Но, как уже говорилось, в подобных условиях может суммироваться напряженность биоэлектрических полей рыб, и единое электрическое пола стаи удается уловить на значительном расстоянии.
На основании изложенного выше можно сделать вывод, что в работах Минто и Хадсона необходимо различать две стороны: фактическую, из которой следует, что неэлектрические виды рыб способны генерировать электрические сигналы, и «теоретическую» – бездоказательное утверждение, что эти разряды имеют особую, так называемую гидроническую природу.
В 1968 г. советский ученый Г. А. Остроумов, не вдаваясь в биологические механизмы генерации и приема электромагнитных сигналов морскими животными, а исходя из фундаментальных положений физики, произвел теоретические расчеты, которые привели его к заключению, что Минто и его последователи ошибаются, приписывая особую физическую природу «гидроническим» сигналам. В сущности, это обычные электромагнитные процессы.
Происходят, например, во многих растениях. Но самым удивительным носителем этой способности являются электрические рыбы. Их дар вырабатывать разряды сильной мощности не доступен ни одному виду животных.
Зачем рыбам электричество
О том, что некоторые рыбы могут сильно «бить» затронувшего их человека или животное, знали еще древние жители морских побережий. Римляне считали, что в этот момент у обитателей глубин выделяется какой-то сильный яд, вследствие которого у жертвы наступает временный паралич. И только с развитием науки и техники стало понятно, что рыбам свойственно создавать электрические разряды разной силы.
Какая рыба – электрическая? Ученые утверждают, что эти способности свойственны почти всем представителям названного вида фауны, просто у большинства из них разряды небольшие, ощутимые только мощными чувствительными приборами. Используют они их для передачи сигналов друг другу – как средство общения. Сила излучаемых сигналов позволяет определить в рыбьей среде, кто есть кто, или, иными словами, выяснить силу своего противника.
Электрические рыбы используют свои особые органы для защиты от врагов, в качестве оружия поражения добычи, а также как локаторы-ориентиры.
Где у рыб электростанция?
Электрические явления в организме рыб заинтересовали ученых, занимающихся явлениями природной энергии. Первые эксперименты по изучению биологического электричества проводил Фарадей. Для своих опытов он использовал скатов как самых сильных производителей зарядов.
Одно, на чем сошлись все исследователи, что основная роль в электрогенезе принадлежит клеточным мембранам, которые способны раскладывать положительные и отрицательные ионы в клетках, в зависимости от возбуждения. Видоизмененные мышцы соединены между собой последовательно, это и есть так называемые электростанции, а соединительные ткани – проводники.
“Энергодобывающие” органы могут иметь самый различный вид и место размещения. Так, у скатов и угрей это почкообразные образования по бокам, у рыб-слонов – цилиндрические нити в районе хвоста.
Как уже было сказано, производить ток в том или ином масштабе свойственно многим представителям этого класса, но есть настоящие электрические рыбы, которые опасны не только для других животных, но и для человека.
Электрическая рыба-змея
Южноамериканский электрический угорь не имеет ничего общего с обычными угрями. Назван он так просто по внешнему сходству. Эта длинная, до 3 метров, змееобразная рыба весом до 40 кг способна генерировать разряд напряжением в 600 вольт! Тесное общение с такой рыбешкой может стоить жизни. Даже если сила тока не станет непосредственной причиной смерти, то к потере сознания приводит точно. А беспомощный человек может захлебнуться и утонуть.
Электрические угри живут в Амазонке, во многих неглубоких реках. Местное население, зная их способности, не заходит в воду. Электрическое поле, производимое рыбой-змеей, расходится в радиусе 3 метров. При этом угорь проявляет агрессию и может нападать без особой на то надобности. Наверное, он это делает с перепугу, так как основной рацион его составляет мелкая рыбешка. В этом плане живая «электроудочка» не знает никаких проблем: выпустил зарядик, и завтрак готов, обед и ужин заодно.
Семейство скатов
Электрические рыбы – скаты – объединяются в три семейства и насчитывают около сорока видов. Им свойственно не только вырабатывать электричество, но и аккумулировать его, чтобы использовать в дальнейшем по назначению.
Основная цель выстрелов – отпугивание врагов и добыча мелкой рыбешки для пропитания. Если скат выпустит за один раз весь свой накопленный заряд, его мощности хватит, чтобы убить или обездвижить крупное животное. Но такое происходит крайне редко, так как рыба – скат электрический – после полного «обесточивания» становится слабой и уязвимой, ей требуется время, чтобы снова накопить мощность. Так что свою систему энергоснабжения скаты строго контролируют с помощью одного из отделов мозга, который выполняет роль реле-выключателя.
Семейство гнюсовых, или электрических скатов, называют еще «торпедами». Самый крупный из них – обитатель Атлантического океана, черный торпедо (Torpedo nobiliana). Этот которые достигают в длину 180 см, вырабатывает самый сильный ток. И при близком контакте с ним человек может потерять сознание.
Скат Морсби и токийский торпедо (Torpedo tokionis) – самые глубоководные представители своего семейства. Их можно встретить на глубине 1 000 м. А самый маленький среди своих собратьев – индийский скат, его максимальная длина – всего 13 см. У берегов Новой Зеландии живет слепой скат – его глаза полностью спрятаны под слоем кожи.
Электрический сом
В мутных водоемах тропической и субтропической Африки живут электрические рыбы – сомы. Это довольно крупные особи, от 1 до 3 м в длину. Сомы не любят быстрых течений, живут в уютных гнездах на дне водоемов. Электрические органы, которые расположены по бокам рыбы, способны производить напряжение в 350 В.
Малоподвижный и апатичный сом не любит уплывать далеко от своего жилища, выползает из него для охоты по ночам, но также и непрошеных гостей не любит. Встречает он их легкими электрическими волнами, ими же и добывает себе добычу. Разряды помогают сому не только охотиться, но и ориентироваться в темной мутной воде. Мясо электрического сома считается деликатесом у местного африканского населения.
Нильский дракончик
Еще один африканский электрический представитель царства рыб – нильский гимнарх, или аба-аба. Его изображали на своих фресках фараоны. Обитает он не только в Ниле, но в водах Конго, Нигера и некоторых озер. Это красивая «стильная» рыбка с длинным изящным телом, длиной от сорока сантиметров до полутора метров. Нижние плавники отсутствуют, зато один верхний тянется вдоль всего тела. Под ним и находится «батарейка», которая производит электромагнитные волны силой 25 В практически постоянно. Голова гимнарха несет положительный заряд, а хвост – отрицательный.
Свои электрические способности гимнархи используют не только для поиска пищи и локации, но и в брачных играх. Кстати, самцы гимнархов просто потрясающе фанатичные отцы. Они не отходят от кладки икринок. И стоит только приблизится кому-то к детям, папа так окатит нарушителя электрошокером, что мало не покажется.
Гимнархи очень симпатичны – их вытянутая, похожая на дракончика, мордочка и хитрые глазки снискали любовь среди аквариумистов. Правда, симпатяга довольно агрессивен. Из нескольких мальков, поселенных в аквариум, в живых останется только один.
Морская корова
Большие выпуклые глаза, вечно приоткрытый рот, обрамленный бахромой, выдвинутая челюсть делают рыбу похожей на вечно недовольную сварливую старуху. Как называется электрическая рыба с таким портретом? семейства звездочетов. Сравнение с коровой навевают два рожка на голове.
Эта неприятная особь большую часть времени проводит, зарывшись в песок и подстерегая проплывающую мимо добычу. Враг не пройдет: корова вооружена, как говорится, до зубов. Первая линия нападения – длинный красный язычок-червячок, которым звездочет заманивает наивных рыбок и ловит их, даже не вылезая из укрытия. Но если надо, то она взметнется мгновенно и оглушит жертву до потери сознания. Второе оружие для собственной защиты – позади глаз и над плавниками расположены ядовитые шипы. И это еще не все! Третье мощное орудие расположено сзади головы – электрические органы, которые генерируют заряды напряжением в 50 В.
Кто еще электрический
Вышеописанные – это не единственные электрические рыбы. Названия не перечисленных нами звучат так: гнатонем Петерса, черная ножетелка, мормиры, диплобатисы. Как видите, их немало. Наука сделала большой шаг вперед в изучении этой странной способности некоторых рыб, но разгадать полностью механизм аккумуляции электроэнергии большой мощности полностью не удалось и до нынешнего времени.
Рыбы лечат?
Официальная медицина не подтвердила обладание электромагнитного поля рыб целебным эффектом. Но медицина народная издавна использует электрические волны скатов для излечения многих болезней ревматического характера. Для этого люди специально прогуливаются вблизи и получают слабые разряды. Вот такой себе натуральный электрофорез.
Электрических сомов жители Африки и Египта используют для лечения тяжелой стадии лихорадки. Для повышения иммунитета у детей и укрепления обшего состояния экваториальные жители заставляют тех прикасатся к сомам, а также поят водой, в которой некоторое время плавала эта рыба.
Разность потенциалов на концах электрических органов может достигать 1200 вольт, а мощность разряда в импульсе — от 1 до 6 киловатт. Частота импульсов зависит от их назначения. Например, электрический скат испускает 10—12 импульсов, когда защищается, и от 14 до 562, когда нападает. Мощность напряжения в разряде у разных рыб колеблется от 20 до 600 вольт. Среди морских рыб самый «сильный» электрический орган у ската Torpedo maromata — он может генерировать разряд более 200 вольт. Электричество защищает его и от акул, и от осьминогов, а также позволяет охотиться на мелких рыб.
У пресноводных рыб разряды еще мощнее. Дело в том, что соленая вода лучше проводит электричество, чем пресная. Поэтому морским рыбам, чтобы оглушить противника, требуется меньше энергии. Одна из самых опасных пресноводных рыб — это электрический угорь из Амазонки. На его теле три электрических органа. Два из них для навигации и поиска добычи, а третий представляет собой мощнейшее оружие с напряжением более 500 вольт. Электрический удар такой силы не только убивает рыбу и лягушек, но даже может нанести серьезный вред человеку. Поэтому ловить амазонских угрей очень опасно. Для этого в реку загоняют стадо коров, чтобы угри истратили на них весь свой заряд. Только после этого люди заходят в воду.
Некоторые рыбы используют электричество для навигации. Например, нильский слоник или рыба-нож создают вокруг себя электромагнитное поле. Когда в него попадает посторонний объект, рыба сразу это чувствует. Такая навигационная система напоминает эхолокацию летучих мышей. Она позволяет хорошо ориентироваться в мутной воде. Как показали исследования, многие электрические рыбы настолько чувствительны к изменению электромагнитных полей, что способны «предвидеть» приближающееся землетрясение.
Насколько силен удар электрического луча?
Электрические скаты обладают способностью создавать электрический разряд для защиты. Напряжение варьируется от одного к другому, но от 8 до 220 вольт. Электрический разряд используется для оглушения добычи, а также может использоваться для защиты.
Обычный торпедный лучИсточник изображения: Роберто Пийон
Насчитывается 69 видов скатов, составляющих 4 семейства. Наиболее часто документируемый луч этого рода называется Торпедным лучом.Он способен производить электрический разряд ~ 50 вольт. Посмотрите видео ниже, чтобы увидеть, как эта способность действует против камеры аквалангиста, который случайно переключил этот луч в режим защиты.
Вольт отводится от 2 органов, расположенных на нижней стороне луча по обе стороны от тел, как показано на рисунке ниже.
Электрические органы Torpedo RayИсточник изображения: Луи Рул
Так как же этот супер-крутой вид производит свой электрический разряд? Их электрические органы состоят из электроцитов.Это мышечные или нервные клетки, вырабатывающие электричество. Когда луч чувствует угрозу или охотится, электроциты используют белки-передатчики, чтобы вывести положительные ионы натрия и калия из клеток, которые накапливают электрический заряд.
В зависимости от того, сколько из этих ячеек имеет луч, определяет их максимальное напряжение. После зарядки луч может разрядить такое количество напряжения, на которое он способен.
Электрический луч (Narcine entemedor)Источник изображения: Тэм Уорнер Минтон
Так насколько же сильны эти электрические разряды? Для сравнения: 500 вольт достаточно, чтобы оглушить взрослого человека.Как я уже упоминал выше, Torpedo Ray может производить электрический разряд ~ 50 вольт. Посмотрите, как он повлиял на ничего не подозревающего аквалангиста:
Ничего слишком сумасшедшего не происходит, но аквалангист определенно перестает гладить любопытного Torpedo Ray. В ходе исследования для этой статьи я нашел несколько видео на YouTube, где другие люди пытались справиться с этим видом. У них не получилось, мягко говоря. Я не хочу уделять им больше внимания из-за преследования морских обитателей, поэтому я не собираюсь включать эти видео в эту статью.К аквалангисту на видео выше подошел торпедоносец, и он осторожно потянулся, чтобы погладить его.
Снимок экрана из приведенного выше видео, сделанный за несколько секунд до того, как аквалангист получил удар от электрического луча.Торпедный луч не действовал так, как будто ему угрожали. Значит, разряд мог быть из-за того, что луч испортил дайвера, или он немного напугал. В любом случае, если вам посчастливилось встретить одного из этих удивительных скатов в дикой природе, относитесь с уважением к его пространству и всегда оставляйте для него очень очевидный выход на тот случай, если он почувствует угрозу и захочет покинуть это место.
Пятнистый торпедный лучИсточник изображения: Филипп Гийом
Также имейте в виду, что наша электроника излучает электрический разряд. Так что, хотя это даже близко не к их лучу, луч, возможно, подвергся небольшой угрозе со стороны электроники аквалангистов от их подводных компьютеров и оборудования камеры.
Электрический генератор, использующий живые электрические органы Torpedo, управляемые альтернативными нервными системами, основанными на давлении жидкости.
Steen, E.J. et al. Микробиологическое производство топлива и химикатов на основе жирных кислот из растительной биомассы.Nature 463, 559–562 (2010).
CAS Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ PubMed Google ученый
Янг, Х., Тиан, Г., Цзян, Н. и Су, Б. Технология иммобилизации: устойчивое решение для проектирования биотопливных элементов. Energy Environ. Sci. 5. С. 5540–5563 (2012).
CAS Статья Google ученый
Логан Б. Э. и Рабай К. Преобразование отходов в биоэлектричество и химические вещества с использованием микробных электрохимических технологий.Science 337, 686–690 (2012).
CAS Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ PubMed Google ученый
Логан Б. Э. и Элимелех М. Мембранные процессы для устойчивого производства электроэнергии с использованием воды. Nature 488, 313–319 (2012).
CAS Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ PubMed Google ученый
Катания, К. Шокирующий хищный удар электрического угря. Science 346. С. 1231–1234 (2014).
CAS Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ PubMed Google ученый
Крамер Б. Электрорецепция и коммуникация у рыб (Густав Фишер, 1996).
Си, Дж., Шмидт, Дж. Дж. И Монтемагно, К. Д. Самосборные микроустройства, приводимые в движение мышцами. Nat. Матер. 4. С. 180–184 (2005).
CAS Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ PubMed Google ученый
Файнберг, А.W. et al. Тонкие мускулистые пленки для строительных приводов и силовых устройств. Science 317, 1366–1370 (2007).
CAS Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ PubMed Google ученый
Nawroth, J. C. et al. Медуза, созданная с помощью тканевой инженерии, с биомиметическим двигателем. Nat. Biotechnol. 30. С. 792–797 (2012).
CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый
Танака, Ю.и другие. Включенный насос на чипе, питаемый культивированными кардиомиоцитами. Lab Chip 6, 362–368 (2006).
CAS Статья PubMed Google ученый
Моримото Ю., Като-Негиси М., Оноэ Х. и Такеучи С. Трехмерные нейронно-мышечные конструкции с нервно-мышечными соединениями. Биоматериалы 34, 9413–9419 (2013).
CAS Статья PubMed Google ученый
Танака, Ю.и другие. Демонстрация биомикроактуатора, работающего на гладкомышечных клетках сосудов, соединенных с полимерными микростолбиками. Lab Chip 8, 58–61 (2008).
CAS Статья PubMed Google ученый
Yamashita, T. et al. Культивирование и восстановление эндотелиальных клеток сосудов в микроканалах отделяемого микрохимического чипа. Биоматериалы 32, 2459–2465 (2011).
CAS Статья PubMed Google ученый
Оноэ, Х.и другие. Микроволокна, содержащие клетки длиной в метр, обладают морфологией и функциями тканей. Nat. Матер. 12. С. 584–590 (2013).
CAS Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ PubMed Google ученый
Huh, D. et al. Восстановление функций легких на уровне органов на чипе. Science 328, 1662–1668 (2010).
CAS Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ PubMed PubMed Central Google ученый
Янг, К.& Suh, K. Многослойное микрофлюидное устройство для эффективного культивирования и анализа клеток почечных канальцев. Lab Chip 10, 36–42 (2010).
CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый
Нет, Д. Ю., Ли, К., Ли, Дж. И Ли, С. Трехмерные модели печени на микроплатформе: четко определенное культивирование, инженерия ткани печени и печень на чипе. Lab Chip 15, 3822–3837 (2015).
Артикул CAS Google ученый
Альбертс, Б.и другие. В молекулярной биологии клетки 4-е изд. Гл. 14, 767–830. (Наука о гирляндах, 2001).
Киношита, К. мл., Ясуда, Р., Ноджи, Х. и Адачи, К. Роторный молекулярный двигатель, который может работать с КПД почти 100%. Фил. Пер. R. Soc. Лондон. 355. С. 473–489 (2000).
Артикул Google ученый
Бойн, А. Ф., Бохан, Т. П. и Уильямс, Т. Х. Влияние содержащих кальций фиксирующих растворов на холинергические синаптические везикулы.J. Cell Biol. 63, 780–795 (1974).
CAS Статья PubMed Google ученый
Годфри, Э. В., Ниткин, Р. М., Уоллес, Б. Г., Рубин, Л. Л., Макмахан, У. Дж. Компоненты электрического органа и мышцы Torpedo , которые вызывают агрегацию рецепторов ацетилхолина на культивируемых мышечных клетках. J. Cell Biol. 99, 615–627 (1984).
CAS Статья PubMed Google ученый
Миядзава, А., Fujiyoshi, Y. & Unwin, N. Структура и запирающий механизм поры рецептора ацетилхолина. Nature 423, 949–955 (2003).
CAS Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ PubMed Google ученый
Hucho, F., Layer, P., Kiefert, H. R. & Bandini, G. Фотоаффинное мечение и четвертичная структура рецептора ацетилхолина из Torpedo californica . Proc. Natl. Акад. Sci. USA 73, 2624–2628 (1976).
CAS Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ PubMed Google ученый
Volknandt, W., Sclafer, M., Bonzelius, F. & Zimmermann, H. Svp25, гликопротеин мембраны синаптических везикул из электрического органа Torpedo , который связывает кальций и образует гомоолигомерный комплекс. EMBO J. 9, 2465–2470 (1990).
CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый
Herrmann, C., Volknandt, W., Wittich, B., Kellner, R. & Zimmermann, H. Главный белок свода (MVP100) содержится в холинергических нервных окончаниях электрического органа электрического луча.J. Biol. Chem. 271, 13908–13915 (1996).
CAS Статья PubMed Google ученый
Rahamimoff, R., Deriemer, S.A., Sakmann B., Stadler, H. & Yakir, N. Ионные каналы в синаптических пузырьках из электрического органа Torpedo . Proc. Natl. Акад. Sci. USA 85, 5310–5314 (1988).
CAS Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ PubMed Google ученый
Араоз Р.и другие. Соединение анализа связывания микропланшета-рецептора Torpedo с масс-спектрометрией для обнаружения циклических иминных нейротоксинов. Анальный. Chem. 84, 10445–10453 (2012).
Артикул CAS PubMed PubMed Central Google ученый
Niessena, K. V. et al. Взаимодействие соединений биспиридиния с ортостерическим сайтом связывания α7 человека и никотиновых ацетилхолиновых рецепторов Torpedo californica (нАХР).Toxicol. Lett. 2011. Т. 206. С. 100–104.
Артикул CAS Google ученый
Мачешич, Л. Дж. И Каджиура, С. М. Морфология и функция электрического органа в малом электрическом луче, Narcine brasiliensis. Зоология 112, 442–450 (2009).
Артикул PubMed Google ученый
Ока, Х., Шимоно, К., Огава, Р., Сугихара, Х. и Такетани, М. Новый плоский многоэлектродный массив для внеклеточной регистрации: приложение к острому срезу гиппокампа.J. Neurosci. Методы 93, 61–67 (1999).
CAS Статья PubMed Google ученый
Byun, K. et al. Индукция гибели нейронов микроглиальным AGE-альбумином: последствия для болезни Альцгеймера. Plos ONE 7, e37917 (2012).
CAS Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ PubMed PubMed Central Google ученый
Такахаши К. и др. Активация мускариновых рецепторов ацетилхолина увеличивает внутриклеточные концентрации Ca 2+ в нейронах добавочной доли цыпленка.J. Comp. Physiol. 2015. Т. 201. С. 385–394.
CAS Статья Google ученый
Янг, К., Скальберт, Э., Делагранж, П., Ванхаут, П. М. и О’Рурк, С. Т. Мелатонин усиливает сократительную реакцию на серотонин в изолированных коронарных артериях свиньи. Являюсь. J. Physiol. Сердце. Circ. Physiol. 280, H76 – H82 (2001).
CAS Статья PubMed Google ученый
Забда, А.и другие. Безмедиаторные мощные глюкозные биотопливные элементы на основе электродов из сжатых углеродных нанотрубок-ферментов. Nat. Comm. 2, 1365 (2011).
Google ученый
Sakai, H. et al. Биотопливный элемент с глюкозой и кислородом высокой мощности, работающий в спокойных условиях. Energy Environ. Sci. 2, 133–138 (2009).
CAS Статья Google ученый
Scherbahn, V. et al.Биотопливные элементы на основе прямых контактов фермент-электрод с использованием PQQ-зависимой глюкозодегидрогеназы / билирубиноксидазы и материалов из модифицированных углеродных нанотрубок. Биосенс. Биоэлектрон. 61, 631–638 (2014).
CAS Статья PubMed Google ученый
Като, С., Хашимото, К. и Ватанабе, К. Микробный межвидовой перенос электронов посредством электрических токов через проводящие минералы. Proc. Natl. Акад. Sci. USA 103, 10042–10046 (2012).
Артикул Google ученый
Йонг, Й., Донг, X., Чан-Парк, М. Б., Сонг, Х. и Чен, П. Макропористый и монолитный анод на основе гибридизированного трехмерного графена с полианилином для высокоэффективных микробных топливных элементов. АСУ Нано 6. 2012. С. 2394–2400.
CAS Статья PubMed Google ученый
He, Z., Liu J., Qiao, Y. & Li, C. & Timothy Thatt Tan, Y.П. Проектирование архитектуры иерархически пористого хитозана / графенового каркаса с вакуумной очисткой в качестве биоанода для высокоэффективных микробных топливных элементов. Nano Lett. 12. С. 4738–4741 (2012).
CAS Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ PubMed Google ученый
Хо, К. М. Б., Нг, С. Х., Лия, К. Х. Х. и Юн, Ю. Дж. Микрофлюидика, напечатанная на 3D-принтере, для биологических применений. Lab Chip 15, 3627–3637 (2015).
CAS Статья PubMed Google ученый
Нехер, Э.& Сакманн, Б. Одноканальные токи, записанные с мембраны денервированных мышечных волокон лягушки. Nature 260, 799–802 (1976).
CAS Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ PubMed Google ученый
Бирн, Дж. Х. В фундаментальной неврологии, 4-е изд., Гл. 10, 211–230 (Academic Press, 2012).
Фертиг, Н., Блик, Р. Х. и Берендс, Дж. С. Запись с фиксацией на пластыре целых клеток, выполненная на плоском стеклянном чипе. Биофиз.J. 82, 3056–3062 (2002).
CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый
Маргри, Т. В., Брехт, М. и Сакманн, Б. In vivo , записи целых клеток с низким сопротивлением из нейронов в анестезированном и бодрствующем мозге млекопитающих. Pflugers Arch. 444. С. 491–498 (2002).
CAS Статья PubMed Google ученый
Suzuki, H., Табата, К. В., Ноджи, Х. и Такеучи, С. Электрофизиологические записи одиночных ионных каналов в плоских липидных бислоях с использованием микрожидкостного чипа из полиметилметакрилата. Биосенс. Биоэлектрон. 22, 1111–1115 (2007).
CAS Статья PubMed Google ученый
Кавано Р. и др. Автоматическая параллельная запись топологически идентифицированных одиночных ионных каналов. Sci. Отчет 3, 1995 (2013).
Артикул PubMed PubMed Central Google ученый
Загнони, М., Сэндисон М. Э. и Морган Х. Платформа микрожидкостного массива для одновременного формирования двухслойной липидной мембраны. Биосенс. Биоэлектрон. 24. С. 1235–1240 (2009).
CAS Статья PubMed Google ученый
Сюй, Дж. И Лаван, Д. А. Разработка искусственных клеток для использования градиента концентрации биологических ионов. Nat. Nanotechnol. 3, 666–670 (2008).
CAS Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ PubMed PubMed Central Google ученый
Кубокава, К.И Нозаки, М. В Справочнике по гормональным экспериментам II, гл. 1, 1–32 (Японское общество сравнительной эндокринологии, 1991).
Лю М. и др. Различная роль ERK, JNK и p38 MAPK в связанном с болью пространственном и временном усилении синаптических ответов в формировании гиппокампа крыс: записи многоэлектродной матрицы. Brain Res. 2011. Т. 1382. С. 57–69.
CAS Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ PubMed Google ученый
Почему нельзя поражать себя электрическим током?
Оба имеют орган, вырабатывающий электричество, способный генерировать электрический разряд.Этот электрический импульс генерируется модифицированными мышечными клетками – ваши собственные мышцы, по сути, вырабатывают тонну биоэлектричества, чтобы сокращаться. Просто обычно он не направляется во внешний разряд! Лучи могут использовать генерируемые ими электрические импульсы либо для оглушения добычи (чтобы они могли съесть ее без боя и преследования), либо для отпугивания хищников.
Насколько сильный электрический импульс генерируется, зависит от вида и размера человека, но, когда дело доходит до того, как он воздействует на людей, его диапазон описывается как «от умеренно вызывающего покалывания до потрясающе мощного.Некоторые утверждают, что древние греки использовали этот электрический импульс для обезболивания пациентов, отмечая, что их научное название ( Narcine ) происходит от того же греческого корня, что и «наркотик», но доказательства этого неубедительны, и логистика кажется необоснованной. по крайней мере, немного сомнительно. Тихоокеанский электрический скат, как известно, плывет прямо на дайверов, если его спровоцировать, поэтому, как всегда, старайтесь не раздражать дикую природу!
Возвращаясь к вашему первоначальному вопросу: когда электрические лучи разряжают электричество в воду, как они избегают поражения электрическим током?
«Хотя сам луч довольно хорошо изолирован от собственного электрического разряда, он может подавить способность луча обнаруживать слабые электрические поля своей жертвы!» говорит докторКрис Лоу, директор Калифорнийского государственного университета, лаборатории по изучению акул в Лонг-Бич и профессор морской биологии. «Мы точно не знаем. Но они могут использовать его, чтобы убить свою добычу электрическим током или отпугнуть хищников! Это один из немногих супергероев «плоских акул!»
Другими словами, электрический разряд дает этим лучам мощное наступательное или защитное оружие, но его использование (вероятно) временно «ослепляет» их собственное электрическое чутье! А чтобы сами не подвергнуться электрошоку, у них есть некоторая биологическая изоляция.Эти недооцененные животные поистине очаровательны, если только они не шокируют вас .
Спросите морского биолога – ежемесячная колонка, в которой доктор Дэвид Шиффман отвечает на ваши вопросы о подводном мире. Темы выбираются из запросов читателей, а также данных из обычных поисковых запросов в Интернете. Если у вас есть вопрос, на который вы хотели бы получить ответ в будущей колонке «Задайте вопрос морскому биологу», или если у вас есть вопрос по ответу, приведенному в этой колонке, напишите Шиффману на адрес WhySharksMatter @ gmail.com с темой «Спросите морского биолога».
Доктор Дэвид Шиффман – биолог-эколог, специализирующийся на экологии и сохранении акул. Отмеченный наградами педагог по общественным наукам, Дэвид говорил с тысячами людей по всему миру о морской биологии и охране природы и имеет подписи к Washington Post, Scientific American, New Scientist, Gizmodo и другим. Следуйте за ним в Twitter, Facebook и Instagram, где он всегда рад ответить на любые вопросы об акулах.
Взгляды, выраженные в этой статье, принадлежат Дэвиду Шиффману и не обязательно являются взглядами журналов Sport Diver или Scuba Diving .
Torpedo californica – Discover Fishes
Pacific Electric Ray
Тихоокеанский электрический луч. Фото любезно предоставлено Дэниелом Готшаллом / NOAATorpedo californica
У этого одиночного прибрежного ската очень круглый грудной диск и высокий спинной плавник рядом с большим хвостовым плавником на коренастом хвосте.Это темно-серый цвет сверху, часто с неправильными темными пятнами, и бледно-белый снизу, причем самцы вырастают до 36 дюймов в длину, а женщины – почти до 54 дюймов.
Он использует два электрических органа в форме почек по бокам головы для охоты и защиты, и, как известно, он занимает агрессивную позицию по отношению к людям, поэтому с ним следует обращаться с осторожностью.
Отряд: Torpediniformes
Семейство: Torpedinidae
Род: Torpedo
Виды: californica
Общие имена
На английском языке этот луч обычно называют тихоокеанским электрическим лучом, торпедой, тихоокеанской торпедой и электрическим лучом.На других языках распространенные названия включают калифорнийский даррока (шведский), raya electrica (испанский), pazifischer zitterrochen (немецкий), dretwa kalifornijska (польский) и pacifische sidderrog (голландский).
Значение для людей
Тихоокеанский электрический скат вылавливается небольшими промыслами у побережья южной Калифорнии и используется в биологических и медицинских исследованиях. Однако влияние на популяцию скатов незначительно или отсутствует из-за их большого количества. Они также вылавливаются коммерческими рыбаками в качестве прилова в тралах и жаберных сетях.
Опасно для человека
Древние греки и римляне использовали электрический ток электрического луча для лечения таких заболеваний, как подагра и головные боли. Хотя люди не регулярно ловят этот скат, сегодня он используется в биологических и медицинских исследованиях. Дайверов предупреждают, чтобы они избегали контакта с лучами, поскольку удар в 45 вольт или более достаточно силен, чтобы сбить с ног взрослого человека. Тихоокеанский электрический луч очень агрессивен и, если его преследовать, будет плыть прямо на дайверов. Нет подтвержденных случаев смерти от этого луча, но есть несколько необъяснимых смертельных случаев с аквалангом, в которых этот луч мог сыграть свою роль.
Сохранение
> Проверьте статус Тихоокеанского электрического ската на веб-сайте МСОП.
МСОП – это глобальный союз штатов, правительственных агентств и неправительственных организаций, объединенных в партнерство, которое оценивает статус сохранения видов.
География распространения
Карта распространения тихоокеанского электрического ската в миреТихоокеанский электрический скат обитает в различных средах обитания и является эндемиком северо-восточной части Тихого океана от залива Магдалена в Калифорнии (США) до северной части Британской Колумбии (Канада).К северу от Пойнт-Консепшн также может быть несколько небольших популяций (Ebert, 2003). Электрические лучи у берегов Перу, Чили и Японии также могут принадлежать к этому виду, хотя это еще предстоит определить.
Среда обитания
Тихоокеанские электрические скаты обычно встречаются на песчаном дне вокруг каменистых рифов и зарослей водорослей. Эти скаты ведут одиночный образ жизни, кочуют и могут оставаться в воде в подвешенном состоянии с минимальными усилиями при плавании. Этот скат можно найти на средней глубине 10-100 футов (3-30 м) у побережья Калифорнии, однако вдоль побережья Бахи их можно найти на глубине 330-656 футов (100-200 м).Эти скаты даже были замечены плавающими на мелководье на глубине до 9843 футов (3000 м), поскольку они периодически перемещаются от берега в эпипелагические места обитания. Предпочтительная температура воды для этого луча составляет 50-55 ° F (10-13 ° C).
Биология
Тихоокеанский электрический луч. Фото любезно предоставлено Daniel Gotshall / NOAA Отличительные особенности
Тихоокеанский электрический скат отличается круглым дряблым телом и большим первым спинным плавником. Диск тела овальной формы с коротким коренастым хвостом и большим хвостовым плавником.Электрические органы в форме почек видны по обе стороны от головы луча и могут генерировать заряд и контролировать его, когда их провоцируют. Дорсальная поверхность овального диска гладкая, без сосочков и без глазков.
Окраска
Эти лучи имеют однородный цвет от темно-серого до голубоватого или коричневого на дорсальной поверхности, которые проходят по всему хвосту. У некоторых особей на дисках сверху расположены маленькие черные пятна. Брюшная сторона животного светлее спинной.
Зубы
У этого вида есть маленькие зубы, каждый из которых имеет единственный бугорок с гладкими краями. На верхней челюсти 25-28 зубов, на нижней – 19-26 зубов.
Размер, возраст и рост
Тихоокеанские электрические лучи обладают очень низкой устойчивостью, при этом время удвоения популяции составляет более 14 лет. Самцы достигают общей длины 26 дюймов (65 см) примерно за 7 лет и достигают максимальной длины 36 дюймов (92 см). Самки созревают при общей длине 29 дюймов (73 см) примерно за 9 лет и достигают максимальной длины 54 дюйма (92 см).Этот вид скатов был найден до 90 фунтов. (4 кг) весом. Средняя продолжительность жизни этого луча составляет не менее 16 лет, а возможно, и до 24 лет.
Пищевые привычки
Тихоокеанские электрические скаты питаются в основном рыбой, включая палтуса, скумбрию, камбалу, ламинарию, анчоусы, хек и сельдь. Этот скат также питается беспозвоночными, включая головоногих моллюсков.
Ночью или в мутных условиях скат добывает пищу, активно ища добычу в толще воды.Из-за ограниченной видимости ночью они полагаются на электрические стимулы, испускаемые добычей, которые обнаруживаются через ампулы лоренцинов.
Ампулы lorenzini представляют собой небольшие пузырьки и поры, которые являются частью системы подкожной сенсорной сети. Эти поры обнаруживают слабые магнитные поля, создаваемые другими рыбами, и позволяют лучу обнаруживать добычу, которая зарыта в песок.
Днем скат опирается на дно, частично закопанное в песок, и заманивает добычу в засаду, когда животное приближается.Рыба оглушена электрическим зарядом, который концентрируется, когда луч оборачивает свой диск вокруг добычи. Этот электрический разряд органов (EOD) может измерять напряжение до 50 вольт у крупного животного, а при низком внутреннем сопротивлении органа может производить выходную мощность в 1 киловатт.
Тихоокеанские электрические лучи живут вокруг скалистых рифов и зарослей водорослей, как показано выше. Фотография любезно предоставлена Кипом Эвансом / NOAA Размножение
Тихоокеанские электрические лучи являются яйцекладущими, а эмбрионы изначально питаются желтком и в конечном итоге получают дополнительное питание от матери за счет поглощения маточной жидкости.Эта жидкость обогащена слизью, жиром или белком и секретируется специальными структурами в стенке матки.
Щенки рождаются живыми от матери, и пометы обычно варьируются от 17-20 потомков, общая длина которых составляет 7-9 дюймов (18-23 см). Определенного сезона родов не существует, но считается, что цикл воспроизводства у самцов однолетний, а у самок – двухлетний. Это означает, что самцы могут воспроизводить потомство каждый год, в то время как самки не являются репродуктивно активными в течение года после родов.Молодняк удваивает свой размер в первый год жизни, вырастая до 10 дополнительных дюймов (25 см) в общей длине.
Хищники
У этого ската мало естественных хищников из-за его огромных электрических способностей и большого размера. Они редко сталкиваются с хищниками, в том числе с акулами и другими крупными хищными рыбами.
Таксономия
Тихоокеанский электрический скат – один из 14 описанных видов электрических скатов, но это единственный вид, обитающий на западном побережье США.Впервые вид был описан Эйресом как Torpedo californica в 1855 году, но позже был помещен в род Tetronarce Джиллом в 1861 году. В конечном итоге животное было возвращено к своему предыдущему роду и в настоящее время известно как Torpedo californica . Название его рода, Torpedo , происходит от латинского слова «torpidus», означающего онемение в связи с действием электрического органа. Название вида, californica , обозначает место, где животное было впервые обнаружено – штат Калифорния (U.С.).
Подготовил: Шеннон Таф
Electric Ray | Britishseafishing.co.uk
- Научное название: Torpedo nobiliana
- Также известен как: Dark Electric Ray, Atlantic Torpedo, Sea Torpedo, Numbfish, Crampfish
- Размер: до 6 футов в длину и 200 фунтов
- Минимальный размер для Великобритании: N / a
- Рекорд в Великобритании: 52 фунта 11 унций
- Статус МСОП: DD (данные отсутствуют)
- Распространение: В британских водах электрические лучи можно встретить в некоторых частях Ла-Манша, Кельтского моря и вдоль побережья Уэльса, Северной Ирландии и западного побережья Шотландии.
- Питается: в основном питается промысловой рыбой.
- Описание: Большой луч с широким, почти круглым, округлым телом. Глаза маленькие с парой выступающих дыхалец сразу за ними. Цвет оливково-зеленый, от коричневого до черного, иногда с пурпурным оттенком. Кожа гладкая и полностью лишена мелких шипов и шипов, характерных для других видов скатов. На хвосте есть два спинных плавника разного размера. Что необычно для ската, его хвост не длинный и похожий на хлыст, а вместо этого заканчивается хвостом, характерным для большинства круглых рыб.Рот полон рядами маленьких острых зубов.
Электрический скат может вырасти примерно до шести футов в длину и весить около двухсот фунтов. Это представляет собой максимальный размер этого вида, и большинство из них будет три или четыре фута в длину и весить от тридцати до сорока фунтов. В основном это придонные (обитающие на дне) виды, но они также могут плавать и охотиться в средней воде и могут быть найдены на любой глубине воды от поверхности до глубины более тысячи метров. Они ведут ночной образ жизни, проводят день, частично зарывшись в песок морского дна, а ночью выходят на корм.В основном это одиночные существа, которые собираются вместе только для размножения. Мало что известно о репродуктивных паттернах электрического луча. Считается, что в течение жизни они могут совершать длительные миграции.
Карта, показывающая всемирное распространение электрического луча.
Хотя существует около двадцати видов скатов, способных поражать электрическим током Torpedo nobiliana – самый большой и самый мощный. Он широко распространен в теплых и умеренных водах у берегов Северной и Южной Америки, вокруг Африки и по всему Средиземноморью.Несмотря на то, что многие люди считают этот вид экзотическим, он встречается в британских водах к югу и западу от Британских островов с западным проливом Ла-Манш, Кельтским морем и водами у побережья Уэльса, Северной Ирландии и западного побережья Шотландии. электрический луч.
Схема, показывающая органы, вырабатывающие электричество в электрическом луче. Электрический заряд генерируется посредством мышечных сокращений и накапливается в этих органах, что может составлять почти 20% от общей массы тела лучей.
Электрический луч генерирует электричество посредством мышечных сокращений. Затем эта электрическая энергия накапливается в двух органах в форме почек. Электричество может исходить из тела луча, позволяя лучу нанести мощный электрический шок на все, что касается или приближается к нему. Большой электрический луч может вызвать удар до 220 вольт. Этого достаточно, чтобы сбить с ног взрослого человека, но недостаточно, чтобы убить здорового человека, хотя это потенциально может убить кого-то с серьезными проблемами со здоровьем.Однако смерть может наступить, если человек потеряет сознание в результате шока или получит травму до такой степени, что не сможет плавать, а затем утонет. Луч использует свои электрические способности как защитную меру и как способ охоты за пищей. Хотя электрический луч медлителен и, как правило, плохо плавает, он использует короткий всплеск скорости, чтобы приблизиться к рыбе, а затем наносит электрический ток, оглушая рыбу и позволяя лучу атаковать ее. Если они смогут подойти достаточно близко, электрические лучи обернут свои крылья вокруг рыбы, чтобы нанести несколько ударов током и сразу убить свою добычу.Электрический скат имеет расширяемую пасть, что позволяет ему есть очень крупную рыбу. Его электрический заряд также будет использоваться в качестве защитной меры для отражения крупных хищников, таких как акулы. Хотя это случается редко, люди бывают шокированы, когда они наступают на электрические лучи во время прогулки по морю недалеко от берега, а дайверы, которые думают, что прикасаться к электрическим лучам – хорошая идея, часто получают легкий предупреждающий шок. На самом деле считается, что электрические лучи имеют два разных типа шока – небольшой, легкий предупреждающий шок, чтобы препятствовать тому, чтобы что-либо приблизиться, и шок полной мощности, направленный на убийство добычи или нападающих.Это связано с тем, что электрический луч может удерживать только определенное количество заряда в своих электрических органах, а его самые мощные удары расходуют большую часть его электричества, и луч должен подождать некоторое время, чтобы восстановиться. Меньшие предупреждающие разряды позволяют электрическому лучу отражать все, что он считает угрозой, сохраняя при этом большую часть своего электричества.
Электрический скат, пойманный траулером в качестве прилова. Электрические лучи не имеют коммерческой ценности и выбрасываются за борт мертвыми.
В наши дни электрический скат не имеет ценности как промысловая рыба.Мякоть студенистая и практически несъедобная. Эта рыба имела коммерческую ценность в 1800-х годах, когда ее жир использовался как в качестве рыбьего жира, так и в качестве источника топлива для ламп и фонарей. Масло электрических лучей на протяжении веков считалось лекарством от различных заболеваний. Римляне верили, что масло может вылечить подагру, в то время как викторианцы втирали масло в кожу, полагая, что оно устранит сыпь, и принимали его внутрь, чтобы вылечить боли в желудке. Сообщается, что древние греки использовали электрические разряды от лучей, чтобы обезболить людей, перенесших операции, или даже облегчить боль при родах.Современная медицина доказала, что масло электрического луча не приносит пользы для здоровья. Электрический скат ловится тралом как прилов и выбрасывается обратно в море мертвым. Их очень редко ловят на удочку и леску, рекорд по улову на британском берегу составил 52 фунта 10 унций, пойманный у берегов в Портхаллоу, Ящерица, Корнуолл в 1990 году, а лодка была поймана как электрический скат весом 96 фунтов на 1 унцию, также пойманный в 1975 году. также у побережья Корнуолла. Состояние электрических лучей по номерам неизвестно. МСОП (Международный союз охраны природы) классифицирует электрические лучи как «Недостаточные данные», и необходимы дополнительные исследования для более точного определения численности этого вида.
Первое письменное упоминание об электрических лучах связано с работой греческого философа Платона четвертого века. В диалоге Сократа Менон он описал дискуссию между Сократом и Меноном, в которой Менон был настолько поражен аргументами, которые приводил ему Сократ, он говорит:
«Вы обливаете меня своими заклинаниями, волшебными снадобьями и словами, и я просто начинаю сомневаться. И если я позволю себе подшутить над вами, вы кажетесь мне обоими в своем облике по сравнению с другими, как плоскую морскую торпеду, которая терпит тех, кто приближается к нему и прикасается к нему, как вы, я думаю, теперь измучили меня.Потому что теперь я оцепенел в душе и во рту, и я не знаю, как тебе ответить ».
– Менон Платона. Перевод 1892 г.
Считается, что сравнение Менона с оглушением электрическим лучом, оставляющим его безмолвным, привело к использованию термина «оглушенный» для обозначения кого-то, кого шокирует или удивляет ситуация или новость.
Роберт Фултон (1765-1815) изобрел первые торпеды как военно-морское оружие и назвал их в честь научного названия электрического луча.
Электрические лучи получили научное название Torpedo nobiliana французским биологом Шарлем Люсьеном Бонапартом в 1800-х годах. Однако, поскольку древние греки называли этот вид торпедой, он явно использовался в течение тысяч лет, задолго до использования термина торпеда в качестве военно-морского оружия. Американскому инженеру и изобретателю Роберту Фултону приписывают изобретение первых действующих торпед в качестве морского оружия. Он использовал торпеду для описания заряда взрывчатого вещества, буксируемого за первыми изобрелыми им подводными лодками.Точно неизвестно, почему он выбрал торпеду, предположительно потому, что хотел дать своему изобретению устрашающее имя, связанное с опасной рыбой. Это прижилось, и термин «торпеда» теперь стал общепризнанным словом в английском языке для описания самоходного оружия с заряженным взрывчатым веществом, запускаемого под водой современными подводными лодками и другими военными кораблями.
Мраморный электрический луч
- Научное название: Torpedo marmorata
- Размер: до 4 футов в длину и 15 фунтов.
- Минимальный размер для Великобритании: N / a
- Рекорд в Великобритании: 13 фунтов 15 унций
- Статус ICUN: DD (недостаточно данных)
- Распространение: юг Северного моря и изолированные шотландские воды.
- Питается: мелкой рыбой и редкими ракообразными.
В водах Великобритании есть еще один вид электрических лучей – мраморный электрический луч. Что касается его распространения в Великобритании, он встречается в южной части Северного моря и некоторых частях Ла-Манша, а также в изолированных районах вдоль западного побережья Шотландии.В основном они встречаются в Великобритании летом, поскольку они предпочитают более теплые воды субтропических и тропических морей Средиземного моря и побережья Африки. Они похожи по форме на электрические лучи, но вырастают до меньшего максимального размера, при этом женщины достигают максимум четырех футов в длину, а мужчины – около двух футов, хотя подавляющее большинство из них меньше этого.
Мраморный электрический луч, изгибающийся наружу в защитном движении, чтобы поразить хищника максимальным количеством электрического заряда.
Обычно они темного цвета с более светлым пятнистым или пятнистым рисунком на спине. Подобно электрическому лучу, мраморный электрический луч – одиночное существо, которое в основном активно ночью. Электрический скат охотится как хищник из засады, подстерегая мелких рыбок и оглушая или убивая их своим электрическим зарядом. Они также будут использовать свой электрический заряд в качестве защиты от хищников и выгибают свое тело назад, чтобы доставить заряд своим животом, который вызывает самый мощный электрический шок.Подобно электрическому скату, мраморный электрический скат не имеет коммерческой ценности и только случайно попадает в тралы коммерческими судами. МСОП (Международный союз охраны природы) не располагает достаточными данными о количестве мраморных электрических лучей для оценки уровня запасов, что означает, что мраморные электрические лучи классифицируются как не имеющие достаточных данных. Оба британских рекорда были пойманы у побережья Нормандских островов. Выловленный на берегу образец весом 13 фунтов 15 унций был выловлен в 1990 году, а пойманный на лодке – это мраморный электрический скат весом 13 фунтов 8 унций, установленный в 2020 году.
Electric Ray – обзор
Цели и частоты
Электростимуляция нервной системы имеет давнюю историю. Древние греки использовали электрические лучи (подотряд Torpedinoidei) для нанесения контролируемого электрического разряда тем, кто страдает такими заболеваниями, как головная боль. В наше время DBS у людей с двигательными расстройствами оказалась заметно успешной (обычно с использованием протоколов стимуляции с частотами около ~ 130 Гц). Эти протоколы оказались эффективными при подавлении возбуждения нейронов и улучшении симптомов, связанных с болезнью Паркинсона, таких как тремор, окоченение и брадикинезия.Мишени для таких процедур включают таламус, полосатое тело и STN.
Использование электростимуляции для лечения эпилепсии включает ПНС, а в последнее время – мишени для ЦНС. В PNS оценивалась стимуляция блуждающего нерва и тройничного нерва. VNS использовался в течение ряда лет для контроля припадков при эпилепсии, но с переменным успехом. VNS показывает пользу, но не очень эффективен, так как помогает только примерно 40–50% леченных пациентов. Используя VNS на людях, Олейничак ранее обнаружил, что частота 30 Гц снижает межприступную эпилептиформную активность.Обзор частот стимуляции, используемых в VNS, показывает, что частоты выше 50 Гц вызывают серьезное повреждение нерва, поэтому Федеральное управление по лекарствам США (FDA) одобрило частоты только между 20 и 30 Гц для клинического использования. Стимуляция тройничного нерва была предпринята в ПНС крыс, где сообщалось о снижении судорожной активности.
В ЦНС мишени стимуляции включали мозжечок, гиппокамп, неокортекс и глубокие структуры мозга, такие как хвостатое ядро, задний гипоталамус, ядра таламуса и STN.Совсем недавно было высказано предположение, что сетчатое вещество черной субстанции (SNr), популярная мишень для стимуляции при болезни Паркинсона, играет важную роль в патофизиологии эпилепсии. Эти цели можно разделить на две широкие категории в зависимости от того, применяется ли стимуляция непосредственно к эпилептической зоне или же стимуляция активирует нервные волокна «выше» эпилептической зоны. Пока не ясно, какой метод оптимален для клинического применения.
Один из подходов к этой проблеме состоял в том, чтобы стимулировать эндогенную сеть, которая модулирует возбудимость корковых нейронов.SNr является частью такой эндогенной системы, подавляя эпилептические припадки через проекции γ-аминомасляной кислоты (ГАМКергическая) в верхний холмик. SNr посредством этого тормозящего выхода поддерживает постоянное ингибирование дорсальной области среднего мозга в глубоких слоях верхнего холмика. В этой сети тонический глутаматергический вход от STN поддерживает активизацию SNr на высокой скорости. Снижение выхода SNr ГАМКергических нейронов приводит к потере тормозящего контроля над судорожными и бессудорожными генерализованными эпилептическими припадками.Было обнаружено, что высокочастотная стимуляция STN или SNr снижает частоту приступов, предполагая, что SNr может быть частью основной десинхронизирующей системы, которая влияет на регуляцию приступов.
Прямая фокальная стимуляция гиппокампа у людей с эпилепсией также успешно снижает судорожную активность у пациентов с трудноизлечимыми припадками височной доли. Например, в предварительном исследовании Velasco et al электрическая стимуляция (130 Гц) применялась до плановой передней височной лобэктомии.Подострая стимуляция (т.е. в течение 2–3 недель) устраняет клинические приступы и значительно снижает количество межприступных спайков в очаге после 5–6 дней стимуляции. Более того, микроскопия стимулированной ткани не выявила очевидных гистопатологических различий между стимулированной и нестимулированной тканью. Кроме того, хроническая стимуляция (например, в течение 3–4 месяцев) давала устойчивый, продолжительный противоэпилептический эффект без видимого изменения кратковременной памяти.
Исследования на животных моделях in vitro с использованием препаратов срезов гиппокампа продемонстрировали, что прямая стимуляция может нарушить экспериментально индуцированную эпилептиформную активность.Эти препараты in vitro имеют преимущество, поскольку они позволяют исследовать потенциальные механизмы действия в хорошо контролируемых условиях, и ими легко манипулировать. Используя этот препарат, мы показали, что как высокочастотные, так и низкочастотные протоколы оказывают подавляющее действие на активность, подобную припадкам. Однако картина воздействия в каждом случае совершенно разная (см. Ниже). Дополнительные исследования срезов гиппокампа, проведенные независимо Дюраном, Шиффом и другими, показали, что приложение электрических полей также имеет подавляющий эффект; как краткие, низкочастотные стимулы, так и высокочастотные стимулы постоянного тока подавляли эпилептиформную активность в этих исследованиях срезов.
Эксперименты также показали, что протоколы с использованием стимуляции 1–5 Гц, подобные тем, которые используются для исследований долговременной депрессии (LTD), уменьшают киндлинг у крыс и кошек. В подобных исследованиях киндлинг используются частоты стимуляции 40–100 Гц для выявления феномена киндлинга. Стимуляция с частотой 60 Гц обычно применяется (в течение 1-2 с) в течение нескольких дней для стимуляции таких структур, как миндалевидное тело, что приводит к генерации генерализованных судорог. Низкочастотные стимулы, применяемые до или после начала кинжирования (к таким мишеням, как миндалевидное тело или гиппокамп), ослабляют возбужденную судорожную активность.Низкочастотная стимуляция (1 Гц) в гиппокампально-энторинальных срезах крыс также блокирует иктальную активность в модели эпилепсии с судорожным синдромом 4AP. Тормозящие эффекты вызывались стимуляцией частотой 1 Гц как в субикулуме, так и в энторинальной коре. Поскольку модели стимуляции, используемые в этих исследованиях для подавления судорожной активности, аналогичны тем, которые используются для индукции LTD, механизмы, ответственные за LTD (или «депотенцию»), могут играть роль в подавлении судорожной активности.
Ученые считают, что космические лучи генерируют электричество, которое вызывает удар молнии
Космические лучи из космоса, вероятно, генерируют дополнительный электрический потенциал, который вызывает удар молнии, по мнению ученых из Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса в Лорел, штат Мэриленд.
Такие лучи, которые на самом деле являются частицами очень высоких энергий, могут также объяснить ступенчатую траекторию движений лидера, пересекающих атмосферу. Такие удары следуют по дорожкам, длина зигзагов и заговоров которых составляет в среднем около 50 ярдов.Причина такого поведения долгое время оставалась загадкой.
Как сказал д-р Джеймс В. Фоллин-младший из группы Джонса Хопкинса: «Вероятно, не было бы вообще молний, если бы не было космических лучей. Он добавил, что без них «в грозовой грозе не будет достаточного электрического потенциала, чтобы вызвать разряд молнии».
Встреча геофизиков
Доктор Фоллин представил доклад по теме, озаглавленный «Связь между космическими лучами и грозами», на осеннем собрании Американского геофизического союза во вторник в Сан-Франциско.
Доктор Бернард Воннегут из Государственного университета Нью-Йорка в Олбани, ведущий специалист по атмосферному электричеству, сказал во вторник, что он и другие давно задавались вопросом, могут ли космические лучи объяснить некоторые загадочные особенности поведения молнии. Но, добавил он, это, похоже, первая серьезная попытка изучить возможность.
Он и другие специалисты отметили, что связь между космическими лучами и атмосферным электричеством будет одним из немногих способов воздействия цикла солнечных пятен на погоду.
Когда солнечных пятен много, исходящие от Солнца магнитные поля защищают Землю от большого процента космических лучей. В такие периоды, однако, само Солнце увеличивает выход аналогичного излучения при более низких энергиях.
Первичные космические лучи состоят из ядер атомов, в основном протонов, ядер атомов водорода, движущихся почти со скоростью света. Те, у кого очень высокая энергия, создают каскады атомных фрагментов, когда они ударяются о верхние слои атмосферы. Эти фрагменты, сами по себе все еще очень энергичные, образуют «воздушный поток» космических лучей.”
Согласно новой теории, когда такой ливень проходит через грозу, он выбивает электроны из атомов кислорода и азота в процессе, известном как ионизация. Затем свободные электроны ускоряются электрическим полем, уже существующим внутри облака, концентрируя отрицательный электрический заряд в нижней части облака, достаточный для генерации удара молнии.
Лабораторная демонстрация
Этот «лидер по ступеням», штрих низкой светимости, проходит путь наименьшего электрического сопротивления к Земле, следуя за сегментами, в которых воздух был ионизирован в результате прохождения частиц вторичных космических лучей, или мюоны.Примерно в 50 ярдах над землей электрический разряд подскакивает, чтобы встретить удар лидера.
Это завершает кругооборот между облаком и землей, расчищая путь для мощного обратного удара по тому же зигзагообразному пути от земли к небу. Обычно это первый наблюдаемый инсульт. За ним часто следуют другие удары в такой быстрой последовательности, что они могут показаться одним.
Лабораторная демонстрация того, как космические лучи могут вызывать вспышки молний, наблюдается в искровых камерах, широко используемых для регистрации траекторий фрагментов атомов, образовавшихся в результате столкновений с высокими энергиями.Такая камера обычно содержит множество слоев проволочной сетки, каждый из которых электрически заряжен с полярностью, противоположной полярности слоев над и под ним.
Частица высокой энергии, пролетающая через камеру, ионизирует газ на своем пути, и между слоями прыгают искры, создавая краткое визуальное изображение пути частицы.
Такая камера демонстрируется на выставке по уничтожению атомов, которая открылась на прошлой неделе в Национальном историко-технологическом музее Смитсоновского института в Вашингтоне.Экспозиция затемнена, так что зритель видит цепочку искр каждый раз, когда космический луч проникает через камеру.
Такие события происходят примерно раз в секунду, но многие из них слишком слабы, чтобы их можно было наблюдать. Подсчитано, что когда магнитные поля Земли и Солнца находятся в их среднем состоянии, на один квадратный ярд на широте Нью-Йорка поступает 10 000 вторичных космических лучей в секунду.
Соавторами статьи с доктором Фоллином являются доктор Эрнест П. Грей и Кванг Ю.Во вторник в телефонном разговоре доктор Грей сказал, что типичная скорость, с которой молния вырывается из грозового облака, примерно соответствует скорости, с которой потоки космических лучей требуемой энергии (десять тысяч миллиардов электрон-вольт) проникают через такое облако.
Объяснение сильных засух
Хотя сильные засухи коррелировали с низкой солнечной активностью, природа связи еще предстоит расшифровать, сказал доктор Грей. Возможно, в такие периоды увеличение количества космических лучей в тропиках порождает штормы, которые сбрасывают влагу, которая в противном случае достигла бы более высоких широт.
