Kõigist selgroogsetest on ainult kalad võimelised tootma piisavalt elektrienergiat, et inimest halvata või isegi tappa. Elektriorganid teenivad kalu kaitseks, orienteerumiseks, jahipidamiseks ja võimalusel ka suhtlemiseks. Umbes kakssada viiskümmend kalaliiki on võimelised tootma elektrienergiat; aga ainult elektriangerjad koguvad nii võimsa laengu, et see võib olla inimestevastane relv ( Electrophorus electricus), elavad Lõuna-Ameerikas ja perekonda kuuluvad elektrikiired Torpedinidae.

Kuidas loomad nii võimsaid elektrienergia impulsse genereerivad, jääb teadlastele saladuseks, kuid loomade elektri olemus on üsna selge. Elektrienergia esineb iga looma – ka inimese – kehas. Elektriimpulsid liiguvad mööda närvikiude ja saadavad ajurakkudele ja teistele rakkudele signaale erinevate nähtuste kohta. Isegi nende lehtede lugemine, lugeja, tekitab elektrilisi signaale; kuid elektriangerjas ja mõnes raies koguneb energiat nii palju, et seda kasutatakse relvana teiste kalade ja loomade vastu. Vaatame, kuidas see moodustatakse.

Inimkond sai teada, et loomsed kuded toodavad elektrit 1791. aastal, kui Bologna ülikooli anatoomiaprofessor Luigi Galvani avastas, et konnajala närvi- ja lihaskude reageerivad elektrivool. Aja jooksul avastasid teadlased, et impulsid saadavad signaale üle närvisüsteem inimesed, on elektrokeemilist laadi. Pildi lihtsustamiseks võime öelda, et närvisignaalid on ioonide ehk laetud osakeste liikumine läbi närvirakkude membraanide. Raku puhke- või tegevusetusseisundis on selle kestal negatiivne potentsiaal, kuna negatiivselt laetud ioonid kogunevad raku seest; samas on väljaspool rakku nii positiivseid kui ka negatiivseid ioone ning nende hulgas on naatriumiioone, mis kannavad positiivne laeng. Kui närvirakk saadab signaali, muudab selle membraan polaarsust ja naatriumioonid tungivad läbi selle rakku, muutes selle potentsiaali positiivseks. Pärast normaalsesse olekusse naasmist vabaneb rakk naatriumiioonidest mehhanismi abil, mille "seade" pole teada; Teadlased nimetavad seda "naatriumipumbaks", kuna tundub, et see pumpab naatriumiioone rakust välja.

Kui rakk signaali edastab, lakkab pump töötamast. Naatriumi- ja kaaliumiioonid tõmbuvad üksteise poole, vahetades laenguid ja neutraliseerides raku elektripotentsiaali. Pisikesed eritised liiguvad mööda rakust välja ulatuvat närvikiudu, stimuleerides elektriväliümbritsevates kudedes ja vedelikus. Signaal ehk närviimpulss liigub mööda närvikiudu, kuni jõuab punktini, kus see hargneb harudeks, mida nimetatakse närvilõpmeteks. Lõpmed tungivad ruumi, mis eraldab ühe närviraku teisest. Seda ruumi kahe külgneva närvikoe raku vahel nimetatakse sünapsiks.

Mingil hetkel jõuab lihasesse saadetud närviimpulss sünapsi, mille vastasküljel asub lihaskiu rakk. See punkt, mida nimetatakse neuromuskulaarseks ristmikuks, mängib kalades elektrienergia tootmisel kriitilist rolli. Kui neuromuskulaarsesse ühenduskohta ilmub närviimpulss, vabaneb närvilõpmete ümber sekreet. keemiline aine, mida nimetatakse atsetüülkoliiniks. Lekkides närvirakust lihasrakku, edastab atsetüülkoliin impulsi lihaskiule, depolariseerides selle ja põhjustades seeläbi elektrilahenduse. Samuti eeldatakse, et atsetüülkoliini teine ​​funktsioon on peatada "naatriumpumba" tegevus rakus, mis võimaldab ioonidel tungida läbi rakumembraani.

Tavaliselt põhjustab elektriline signaal lihase kokkutõmbumist, mis peegeldub looma keha erinevates liigutustes. Mõned kalade lihased on aga kaotanud kokkutõmbumisvõime. Nendesse lihastesse suunduvad närvilõpmed asuvad neuromuskulaarse ristmiku piirkonnas väga tihedalt ja lihasrakkude kiud kasvavad nii palju, et moodustavad midagi elava elektroodi sarnast.

Kalade, nagu elektriangerjad ja elektrikiired, elektrilised organid koosnevad mitmest sarnasest "elektroodist". Kui need kõik tühjaks saavad, tekib suure võimsusega elektrivool. Tühjendust juhib närvikimp, mis elektrilisel angerjal pärineb seljaajust ja elektrilisel angerjal ajust.

Nii parasvöötmes kui troopilises tsoonis elavad elektrilised stingrayd on võimelised tekitama oma "elektroodidel" pingeid kuni 50 volti ja rohkem; sellest piisab kalade ja vähkide tapmiseks, kellest raikad toituvad. Elektriline nõel näeb välja nagu painduv pika ja paksu sabaga pannkook. Jahil tormab raisakook saagile kallale kogu kehaga ja “kallistab” teda “tiibadega”, mille otstes on elektriorganid. Kallistamine sulgub, “elektroodid” tühjenevad - ja rai tapab oma ohvri elektrilahendusega.

Suurim elektriline stingrays on Torpedo nobiliana, Põhja-Atlandi vete elanik; see ulatub 1,8 meetri pikkuseks, kaalub umbes 100 kilogrammi ja on võimeline tekitama 200-voldise potentsiaalse erinevuse - sellest piisab, et tappa kõik läheduses olevast veest sattunud loomad. Elektrilahenduse eriline efektiivsus vees on seletatav sellega, et vesi on hea elektrivoolu juht.

Elektrilist rai on mainitud paljudes legendides, mis on meieni jõudnud juba ammusest ajast; unenägude tõlgendajad uskusid, et see ennustab peatset ebaõnne. Kreeklased ja roomlased teadsid, et astelrail on mingi kummalise energia allikas, ja kuna elektrit siis veel ei tuntud, uskusid nad, et selle allikas oli mingi tundmatu aine. Oli veel üks usk – et pronkskonksu otsa sattunud astel tapab riista maha jätnud kalamehe ja surm saabub vere hüübimisest.

Iidsetel aegadel kasutati stingraysid raviks šoki kaudu. Tervendajad panid peavalude ja muude vaevuste käes kannatavatele patsientidele pähe väikseid raiu; Stingrayl arvati olevat raviomadused.

Elektriangerjas, mis tekitab 650-voldise voolu – mitu korda suurem pinge, mida suudab tekitada isegi suurim astelrai – võib tappa kõik läheduses olevad veekogud. Elektriangerjal on teiste angerjatega vähe ühist; see on seotud noakalaga ja elab jõgedes. Elektriangerjas ulatub 2,7 meetri pikkuseks ja umbes 10 sentimeetri paksuseks. Neli viiendikku tema kehast hõivavad kolm elektrilist organit ja ainult viiendiku selle pikkusest moodustavad muud elundid, mis täidavad selliseid olulisi elutähtsaid funktsioone nagu hingamine, seedimine, paljunemine ja muud.

Veed, kus elektriangerjas elab, on hapnikuvaesed, kuid see angerjat ei häiri: ta on õppinud hingama ka õhuhapnikku. Tema suus olevad arvukad veresooned suudavad hapnikku absorbeerida ja angerjas püüab õhku, tõustes veepinnale.

Noor elektriangerjas näeb hästi, kuid vananedes halveneb nägemine järsult. Angerjat see eriti ei häiri, sest pimedas mudane vesi kus ta tavaliselt elab, on silmadest ikka vähe kasu. Samad elektriorganid aitavad angerjal saaki otsida: ta kiirgab suhteliselt nõrku elektrilisi impulsse, mille pinge ei ületa 40 - 50 volti; need madalpingelahendused aitavad tal leida väikseid mereloomad, millest angerjas toitub. Lisaks on elektriangerjad ilmselt võimelised tajuma ka üksteise elektrilahendusi – igal juhul, kui üks neist saaki elektrilöögiga halvab, tormavad teised angerjad saagi juurde.

Elektriangerjad kohanduvad hästi vangistuses eluga ja neid võib sageli näha akvaariumides; Tavaliselt on akvaarium varustatud mingisugusega elektriseade demonstreerida angerja ainulaadseid võimeid näiteks lambiga, milleni viivad juhtmed kahelt vette lastud elektroodilt. Kui akvaariumisse visatakse toidutükid või väikesed kalad, süttib lamp, sest saaki tajudes hakkab angerjas vees elektrilahendusi tekitama. Akvaariumi saab varustada ka helivõimenditega ning siis kostavad külastajad angerja tekitatud voolulahendustega kaasnevaid staatilisi müra.

Elektriangerja käsitsemine on üsna ohtlik. Londoni loomaaias andis angerjas kord tugeva elektrilöögi teda toitnud saatjale. Teine angerjas hakkas metallkastis kandes elektrilahendusi tekitama ja saatja pidi kasti maapinnale viskama. Kuid ainult otsesel kokkupuutel on angerja löök saatuslik; väljalaskekoha lähedal vette sattunud ujuja võib aga šokis olles uppuda.

Angerja võime toota tohutul hulgal elektrit on pälvinud bioloogide ja arstide tähelepanu juba üle sajandi. Teise maailmasõja ajal tekkis selle vastu huvi sõjaväelastel, sealhulgas ameeriklastel: kaks aastat pärast USA sõtta astumist toimetati New Yorki kakssada Lõuna-Ameerikast püütud elektriangerjat. Bronxi loomaaed ehitas neile kakskümmend kaks puidust basseini. Angerjatega uuriti katsetes närvigaaside mõju, mis blokeerivad närviimpulsside ülekandmist ja võivad seega peatada südame, kopsude ja teiste elutähtsate organite talitluse. Gaaside toime olemus seisneb selles, et need takistavad atsetüülkoliini lagunemist pärast seda, kui see peatab närviraku "naatriumpumba". Tavaliselt laguneb atsetüülkoliin kehas kohe pärast oma funktsiooni täitmist; Lagunemisprotsessi juhib ensüüm, mida nimetatakse koliinesteraasiks. Närvigaasid häirivad täpselt selle ensüümi toimet.

Angerja elektriorganid sisaldavad suures koguses koliinesteraasi, mis on samuti väga aktiivne; Seetõttu vajasid sõjaväespetsialistid Bronxi loomaaeda elektriangerjaid: need olid ensüümi allikaks, mis on vajalik mürgiste gaaside närviparalüütilise toime uurimiseks. Enamik loomaaia töötajaid sai alles pärast sõda teada, miks lõvide aediku keldrites peeti nii palju elektriangerjaid.

Kalad moodustavad maailmamere elanikest vähemuse; palju suurem osa selle elanikest on selgrootud ning just nende hulgas on kõige kääbus- ja kahjutumaid veeloomi ning kõige hiiglaslikumaid ja ohtlikumaid.

Seiklusfilmides ja romaanides, mille tegevus toimub lõunapoolkera meredes, ilmub sageli hiidkarp Tridacna gigas, kujutatud omamoodi elava lõksuna, lõksuna, mis ootab ettevaatamatut ujujat. Tegelikult toitub see hiiglane planktonist ja tal pole üldse seda tohutut jõudu, mida talle tavaliselt omistatakse - isegi kui selle kesta suurus ulatub tõesti 1,2 meetrini ja molluski enda kaal on 220 kilogrammi. Pole ühtegi dokumenteeritud juhtumit, kus inimene oleks hukkunud kokkupõrke tagajärjel Tridacna gigas, aga isegi sellised autoriteetsed allikad nagu need, mille on avaldanud ameeriklane merevägi ajakiri "Science of the Sea" hoiatab lugejat ohu eest, mida see mollusk akvalangistile kujutab. Siiski on ebatõenäoline, et mollusk, kes sulgeb kogemata oma klapid inimese jala ümber, hoiab seda kinni; pigem püüab ta vabaneda ebamugavast saagist.

Kõigist selgroogsetest suudavad toota ainult kalad piisav kogus elektrienergia inimese halvamiseks või isegi tapmiseks. Elektriorganid teenivad kalu kaitseks, orienteerumiseks, jahipidamiseks ja võimalusel ka suhtlemiseks. Umbes kakssada viiskümmend kalaliiki on võimelised tootma elektrienergiat; aga ainult elektriangerjad koguvad nii võimsa laengu, et see võib olla inimestevastane relv ( Electrophorus electricus), elavad Lõuna-Ameerikas ja perekonda kuuluvad elektrikiired Torpedinidae.

Kuidas loomad nii võimsaid elektrienergia impulsse genereerivad, jääb teadlastele saladuseks, kuid loomade elektri olemus on üsna selge. Elektrienergia tekib iga looma, sealhulgas inimese kehas. Elektriimpulsid liiguvad mööda närvikiude ja saadavad ajurakkudele ja teistele rakkudele signaale erinevate nähtuste kohta. Isegi nende lehtede lugemine, lugeja, tekitab elektrilisi signaale; kuid elektriangerjas ja mõnes raies koguneb energiat nii palju, et seda kasutatakse relvana teiste kalade ja loomade vastu. Vaatame, kuidas see moodustatakse.

Inimkond sai teada, et loomne kude toodab elektrit 1791. aastal, kui Bologna ülikooli anatoomiaprofessor Luigi Galvani avastas, et konnajala närvi- ja lihaskude reageerivad elektrivoolule. Aja jooksul on teadlased avastanud, et impulsid, mis saadavad signaale läbi inimese närvisüsteemi, on elektrokeemilist laadi. Pildi lihtsustamiseks võib öelda, et närvisignaalid on ioonide ehk laetud osakeste liikumine läbi närvirakkude membraanide. Raku puhke- või tegevusetusseisundis on selle kestal negatiivne potentsiaal, kuna negatiivselt laetud ioonid kogunevad raku seest; väljaspool rakku on aga nii positiivseid kui ka negatiivseid ioone ning nende hulgas on ka naatriumioone, mis kannavad positiivset laengut. Kui närvirakk saadab signaali, muudab selle membraan polaarsust ja naatriumioonid tungivad läbi selle rakku, muutes selle potentsiaali positiivseks.

Pärast normaalsesse olekusse naasmist vabaneb rakk naatriumiioonidest mehhanismi abil, mille "seade" pole teada; Teadlased nimetavad seda "naatriumipumbaks", kuna tundub, et see pumpab naatriumiioone rakust välja.

Kui rakk signaali edastab, lakkab pump töötamast. Naatriumi- ja kaaliumiioonid tõmbuvad üksteise poole, vahetades laenguid ja neutraliseerides raku elektripotentsiaali. Pisikesed eritised liiguvad mööda rakust välja ulatuvat närvikiudu, tekitades ümbritsevas koes ja vedelikus elektrivälja. Signaal ehk närviimpulss liigub mööda närvikiudu, kuni jõuab punktini, kus see hargneb harudeks, mida nimetatakse närvilõpmeteks. Lõpmed tungivad ruumi, mis eraldab ühe närviraku teisest. Seda ruumi kahe külgneva närvikoe raku vahel nimetatakse sünapsiks.

Elektrikalad elavad nii meredes kui mageveekogudes. Meie planeedi loomadest tekitab kõige võimsama elektrilahenduse elektriangerjas (ülemine foto); oma tühjenemisega on see võimeline hobust halvama. Elektriline rai (alumisel pildil), kes “kallistab” oma saaki uimedega, halvab selle ka elektrilahendusega

Mingil hetkel jõuab lihasesse liikuv närviimpulss sünapsi, mille vastasküljel asub lihaskiu rakk. See punkt, mida nimetatakse neuromuskulaarseks ristmikuks, mängib kalades elektrienergia tootmisel kriitilist rolli. Kui neuromuskulaarses ristmikus tekib närviimpulss, vabaneb närvilõpmete ümber kemikaal, mida nimetatakse atsetüülkoliiniks. Lekkides närvirakust lihasrakku, edastab atsetüülkoliin impulsi lihaskiule, depolariseerides selle ja põhjustades seeläbi elektrilahenduse. Samuti eeldatakse, et atsetüülkoliini teine ​​funktsioon on peatada "naatriumpumba" tegevus rakus, mis võimaldab ioonidel tungida läbi rakumembraani.

Tavaliselt põhjustab elektriline signaal lihase kokkutõmbumist, mis peegeldub looma keha erinevates liigutustes. Mõned kalade lihased on aga kaotanud kokkutõmbumisvõime. Nendesse lihastesse suunduvad närvilõpmed asuvad neuromuskulaarse ristmiku piirkonnas väga tihedalt ja lihasrakkude kiud kasvavad nii palju, et moodustavad midagi elava elektroodi sarnast.

Kalade, nagu elektriangerjad ja elektrikiired, elektrilised organid koosnevad mitmest sarnasest "elektroodist". Kui need kõik tühjaks saavad, tekib suure võimsusega elektrivool. Tühjendust juhib närvikimp, mis elektrilisel angerjal pärineb seljaajust ja elektrilisel angerjal ajust.

Nii parasvöötmes kui troopilises tsoonis elavad elektrilised stingrayd on võimelised tekitama oma "elektroodidel" pingeid kuni 50 volti ja rohkem; sellest piisab kalade ja vähkide tapmiseks, kellest raikad toituvad. Elektriline nõel näeb välja nagu painduv pika ja paksu sabaga pannkook. Jahil tormab raisakook saagile kallale kogu kehaga ja “kallistab” teda “tiibadega”, mille otstes on elektriorganid. Kallistamine sulgub, “elektroodid” tühjenevad - ja rai tapab oma ohvri elektrilahendusega.

Suurim elektriline stingrays on Torpedo nobiliana, Põhja-Atlandi vete elanik; see ulatub 1,8 meetri pikkuseks, kaalub umbes 100 kilogrammi ja on võimeline tekitama 200-voldise potentsiaalivahe – sellest piisab, et tappa kõik läheduses olevad vette sattunud loomad. Elektrilahenduse eriline efektiivsus vees on seletatav sellega, et vesi on hea elektrivoolu juht.

Elektrilist rai on mainitud paljudes legendides, mis on meieni jõudnud juba ammusest ajast; unenägude tõlgendajad uskusid, et see ennustab peatset ebaõnne. Kreeklased ja roomlased teadsid, et astelrail on mingi kummalise energia allikas, ja kuna elektrit siis veel ei tuntud, uskusid nad, et selle allikas oli mingi tundmatu aine. Oli veel üks usk – et pronkskonksu otsa sattunud astel tapab riista maha jätnud kalamehe ja surm saabub vere hüübimisest.

Iidsetel aegadel kasutati stingraysid raviks šoki kaudu. Tervendajad panid peavalude ja muude vaevuste käes kannatavatele patsientidele pähe väikseid raiu; Stingrayl arvati olevat raviomadused.

Elektriangerjas, mis tekitab 650-voldise voolu – mitu korda suurem pinge, mida suudab tekitada isegi suurim astelrai – võib tappa kõik läheduses olevad veekogud. Elektriangerjal on teiste angerjatega vähe ühist; see on seotud noakalaga ja elab jõgedes. Elektriangerjas ulatub 2,7 meetri pikkuseks ja umbes 10 sentimeetri paksuseks. Neli viiendikku tema kehast hõivavad kolm elektrilist organit ja ainult viiendiku selle pikkusest moodustavad muud elundid, mis täidavad selliseid olulisi elutähtsaid funktsioone nagu hingamine, seedimine, paljunemine ja muud.

Veed, kus elektriangerjas elab, on hapnikuvaesed, kuid see angerjat ei häiri: ta on õppinud hingama ka õhuhapnikku. Tema suus olevad arvukad veresooned suudavad hapnikku absorbeerida ja angerjas püüab õhku, tõustes veepinnale.

Noor elektriangerjas näeb hästi, kuid vananedes halveneb nägemine järsult. Angerjat see eriti ei häiri, sest pimedas sogases vees, kus ta tavaliselt elab, on silmadest nagunii vähe kasu. Samad elektriorganid aitavad angerjal saaki otsida: ta kiirgab suhteliselt nõrku elektrilisi impulsse, mille pinge ei ületa 40 - 50 volti; need madalpingelahendused aitavad tal leida väikseid mereelukaid, kellest angerjas toitub. Lisaks on elektriangerjad ilmselt võimelised tajuma ka üksteise elektrilahendusi – igal juhul, kui üks neist saaki elektrilöögiga halvab, tormavad teised angerjad saagi juurde.

Elektriangerjad kohanduvad hästi vangistuses eluga ja neid võib sageli näha akvaariumides; Tavaliselt on akvaariumis angerja ainulaadsete võimete demonstreerimiseks varustatud mingi elektriseade, näiteks lamp, milleni viivad juhtmed kahest vette lastud elektroodist. Kui akvaariumisse visatakse toidutükid või väikesed kalad, süttib lamp, sest saaki tajudes hakkab angerjas vees elektrilahendusi tekitama. Akvaariumi saab varustada ka helivõimenditega ning siis kostavad külastajad angerja tekitatud voolulahendustega kaasnevaid staatilisi müra.

Elektriangerja käsitsemine on üsna ohtlik. Londoni loomaaias andis angerjas kord tugeva elektrilöögi teda toitnud saatjale. Teine angerjas hakkas metallkastis kandes elektrilahendusi tekitama ja saatja pidi kasti maapinnale viskama. Kuid ainult otsesel kokkupuutel on angerja löök saatuslik; väljalaskekoha lähedal vette sattunud ujuja võib aga šokis olles uppuda.

Angerja võime toota tohutul hulgal elektrit on pälvinud bioloogide ja arstide tähelepanu juba üle sajandi. Teise maailmasõja ajal tekkis selle vastu huvi sõjaväelastel, sealhulgas ameeriklastel: kaks aastat pärast USA sõtta astumist toimetati New Yorki kakssada Lõuna-Ameerikast püütud elektriangerjat. Bronxi loomaaed ehitas neile kakskümmend kaks puidust basseini. Angerjatega uuriti katsetes närvigaaside mõju, mis blokeerivad närviimpulsside ülekandmist ja võivad seega peatada südame, kopsude ja teiste elutähtsate organite funktsioneerimise. Gaaside toime olemus seisneb selles, et need takistavad atsetüülkoliini lagunemist pärast seda, kui see peatab närviraku "naatriumpumba". Tavaliselt laguneb atsetüülkoliin kehas kohe pärast oma funktsiooni täitmist; Lagunemisprotsessi juhib ensüüm, mida nimetatakse koliinesteraasiks. Närvigaasid häirivad täpselt selle ensüümi toimet.

Angerja elektriorganid sisaldavad suures koguses koliinesteraasi, mis on samuti väga aktiivne; Seetõttu vajasid sõjaväespetsialistid Bronxi loomaaeda elektriangerjaid: need olid ensüümi allikaks, mis on vajalik mürgiste gaaside närviparalüütilise toime uurimiseks. Enamik loomaaia töötajaid sai alles pärast sõda teada, miks lõvide aediku keldrites peeti nii palju elektriangerjaid.

Kalad moodustavad maailmamere elanikest vähemuse; palju suurem osa selle elanikest on selgrootud ning just nende hulgas on kõige kääbus- ja kahjutumaid veeloomi ning kõige hiiglaslikumaid ja ohtlikumaid.

Seiklusfilmides ja romaanides, mille tegevus toimub lõunapoolkera meredes, ilmub sageli hiidkarp Tridacna gigas, kujutatud omamoodi elava lõksuna, lõksuna, mis ootab ettevaatamatut ujujat. Tegelikult toitub see hiiglane planktonist ja tal pole üldse seda tohutut jõudu, mida talle tavaliselt omistatakse - isegi kui selle kesta suurus ulatub tõesti 1,2 meetrini ja molluski enda kaal on 220 kilogrammi. Pole ühtegi dokumenteeritud juhtumit, kus inimene oleks hukkunud kokkupõrke tagajärjel Tridacna gigas, aga isegi sellised autoriteetsed allikad nagu USA mereväe väljaantav ajakiri Marine Science hoiatavad lugejat ohu eest, mida see mollusk akvalangistile kujutab. Siiski on ebatõenäoline, et mollusk, kes sulgeb kogemata oma klapid inimese jala ümber, hoiab seda kinni; pigem püüab ta vabaneda ebamugavast saagist.

Dominic Statham

Foto ©depositphotos.com/Yourth2007

Kala, mis suudab tuvastada elektriväljad, kutsus elektroretseptiivne, ja neid, mis on võimelised tekitama võimsat elektrivälja, näiteks elektriangerjat nimetatakse elektrogeenne.

Kuidas elektriangerjas nii kõrget elektripinget tekitab?

Elektrikalad pole ainsad, kes on võimelised elektrit tootma. Peaaegu kõik elusorganismid teevad seda ühel või teisel määral. Näiteks meie keha lihaseid juhib aju elektriliste signaalide abil. Bakterite toodetud elektrone saab kasutada elektri tootmiseks kütuseelementides, mida nimetatakse elektrootsüütideks. (vt allolevat tabelit). Kuigi iga element kannab vaid väikest laengut, võib tuhandete elementide järjestikku virnastamine, nagu taskulambi patareid, tekitada kuni 650 volti (V) pinget. Kui paigutate need read paralleelselt, saate toota 1 amprise (A) elektrivoolu, mis annab 650 vatti (W; 1 W = 1 V × 1 A) elektrilöögi.

Kuidas angerjas väldib enda šokeerimist?

Foto: CC-BY-SA Steven Walling Vikipeedia kaudu

Teadlased ei tea täpselt, kuidas sellele küsimusele vastata, kuid mõne huvitava vaatluse tulemused võivad seda valgust tuua see probleem. Esiteks asuvad angerja elutähtsad organid (nagu aju ja süda) pea lähedal, elektrit tootvatest organitest eemal ning neid ümbritseb rasvkude, mis võib toimida isolatsioonina. Nahal on ka isoleerivad omadused, kuna on täheldatud, et kahjustatud nahaga akne on vastuvõtlikum elektrilöögi tagajärjel ise uimastamisele.

Teiseks on angerjad võimelised andma paaritumise hetkel kõige võimsamaid elektrilööke, kahjustamata seejuures partnerit. Kui aga sama jõuga löök teisele angerjale mitte paaritumise ajal antakse, võib see ta tappa. See viitab sellele, et angerjal on mingi kaitsesüsteem, mida saab sisse ja välja lülitada.

Kas elektriangerjas võis areneda?

On väga raske ette kujutada, kuidas see võiks juhtuda väikeste muudatuste kaudu, nagu seda nõuab Darwini pakutud protsess. Kui lööklaine oli algusest peale oluline, siis uimastamise asemel hoiataks see ohvrit ohu eest. Veelgi enam, saaklooma uimastamise võime arendamiseks peaks elektriangerjas seda tegema samaaegselt arendada enesekaitsesüsteemi. Iga kord, kui tekkis mutatsioon, mis suurendas elektrilöögi võimsust, pidi tekkima mõni muu mutatsioon, mis parandas angerja elektriisolatsiooni. Tundub ebatõenäoline, et ühest mutatsioonist piisaks. Näiteks selleks, et liigutada elundeid peale lähemale, oleks vaja tervet rida mutatsioone, mis peaksid toimuma üheaegselt.

Kuigi vähesed kalad suudavad oma saaki uimastada, on palju liike, kes kasutavad navigeerimiseks ja suhtlemiseks madalpingeelektrit. Elektriangerjad kuuluvad Lõuna-Ameerika kalade rühma, mida tuntakse "noaangerjatena" (sugukond Mormyridae), kes kasutavad ka elektrolokatsiooni ja arvatakse, et nad on selle võime välja arendanud koos oma Lõuna-Ameerika nõbudega. Veelgi enam, evolutsionistid on sunnitud kuulutama, et elektrilised elundid kalades arenesid kaheksa korda üksteisest sõltumatult. Arvestades nende struktuuri keerukust, on silmatorkav, et need süsteemid võisid evolutsiooni käigus areneda vähemalt korra, rääkimata kaheksast.

Lõuna-Ameerikast pärit noad ja Aafrikast pärit kimäärid kasutavad asukoha määramiseks ja suhtlemiseks oma elektriorganeid ning mitut erinevat tüüpi elektroretseptoreid. Mõlemad rühmad sisaldavad liike, mis tekitavad erinevate keeruliste lainekujudega elektrivälju. Kahte tüüpi noaterasid Brachyhypopomus benetti Ja Brachyhypopomus walteri on üksteisega nii sarnased, et neid võiks liigitada üheks tüübiks, kuid esimene neist toodab konstantset pinget ja teine ​​vahelduvpingevoolu. Evolutsioonilugu muutub veelgi tähelepanuväärsemaks, kui süveneda veelgi sügavamale. Tagamaks, et nende elektrolokatsiooniseadmed ei segaks üksteist ega tekitaks häireid, kasutavad mõned liigid eriline süsteem, mille abil iga kala muudab elektrilahenduse sagedust. Tähelepanuväärne on, et see süsteem töötab peaaegu samamoodi (kasutades sama arvutusalgoritmi) kui Lõuna-Ameerika klaasist nuga ( Eigenmannia) ja Aafrika kala aba-aba ( Gymnarchus). Kas selline häirete kõrvaldamise süsteem oleks võinud evolutsiooni käigus iseseisvalt areneda kahes eraldi elavas kalarühmas erinevatel mandritel?

Jumala loomingu meistriteos

Elektriangerja energiaühik on oma kompaktsuse, paindlikkuse, liikuvuse, keskkonnaohutuse ja iseparanemisvõimega varjutanud kogu inimloomingu. Kõik selle aparaadi osad on täiuslikult integreeritud poleeritud korpusesse, mis annab angerjale võimaluse ujuda suure kiirusega ja väledalt. Kõik selle struktuuri üksikasjad – alates pisikestest elektrit tootvatest rakkudest kuni kõige keerukama arvutuskompleksini, mis analüüsib angerja tekitatud elektriväljade moonutusi – viitavad suure Looja plaanile.

Kuidas elektriangerjas elektrit toodab? (populaarne teadusartikkel)

Elektrilised kalad toodavad elektrit sarnaselt meie keha närvide ja lihastega. Elektrotsüüdirakkude sees on spetsiaalsed ensüümvalgud, mida nimetatakse Na-K ATPaas pumbata naatriumioonid läbi rakumembraan ja neelavad kaaliumiioone. ("Na" on naatriumi keemiline sümbol ja "K" on kaaliumi keemiline sümbol. "ATP" on adenosiintrifosfaat, pumba käitamiseks kasutatav energiamolekul). Kaaliumioonide tasakaalustamatus rakus ja väljaspool seda põhjustab keemilise gradiendi, mis surub kaaliumiioonid uuesti rakust välja. Samuti tekitab naatriumioonide vaheline tasakaalustamatus keemilise gradiendi, mis tõmbab naatriumioonid tagasi rakku. Teised membraani sisseehitatud valgud toimivad kaaliumioonikanalitena, pooridena, mis võimaldavad kaaliumiioonidel rakust lahkuda. Kui positiivselt laetud kaaliumiioonid kogunevad raku välisküljele, tekib rakumembraani ümber elektriline gradient, mis põhjustab raku väliskülje positiivsema laengu kui seespool. Pumbad Na-K ATPaas (naatrium-kaalium adenosiintrifosfataas) on konstrueeritud nii, et nad valivad ainult ühe positiivselt laetud iooni, vastasel juhul voolaksid sisse ka negatiivselt laetud ioonid, mis neutraliseerivad laengu.

Suurem osa elektriangerja kehast koosneb elektriorganitest. Pea- ja Hunteri orel vastutavad selle tootmise ja kogumise eest elektrilaeng. Sachsi orel tekitab madalpinge elektrivälja, mida kasutatakse elektrolokatsiooniks.

Keemiline gradient surub kaaliumiioonid välja, samas kui elektriline gradient tõmbab need tagasi. Tasakaalu hetkel, kui keemilised ja elektrilised jõud üksteist kustutavad, on raku välisküljel umbes 70 millivolti rohkem positiivset laengut kui sees. Seega tekib raku sisse negatiivne laeng -70 millivolti.

Siiski rohkem Rakumembraani põimitud valgud tagavad naatriumioonikanalid – need on poorid, mis võimaldavad naatriumioonidel uuesti rakku siseneda. Tavaliselt on need poorid suletud, kuid elektriorganite aktiveerimisel avanevad poorid ja positiivselt laetud naatriumioonid voolavad keemilise potentsiaali gradiendi mõjul tagasi rakku. IN antud juhul tasakaal saavutatakse, kui raku sisemusse koguneb kuni 60 millivoldine positiivne laeng. Pinge kogumuutus -70 kuni +60 millivolti ja see on 130 mV või 0,13 V. See tühjenemine toimub väga kiiresti, umbes ühe millisekundi jooksul. Ja kuna rakkude seeriasse kogutakse ligikaudu 5000 elektrotsüüti, võib kõigi rakkude sünkroonse tühjenemise tõttu tekkida kuni 650 volti (5000 × 0,13 V = 650).

Na-K ATPaasi (naatrium-kaalium adenosiintrifosfataasi) pump. Iga tsükli jooksul siseneb rakku kaks kaaliumiiooni (K+) ja rakust väljub kolm naatriumiooni (Na+). Seda protsessi juhib ATP molekulide energia.

Sõnastik

Aatom või molekul, mis kannab elektronide ja prootonite ebavõrdse arvu tõttu elektrilaengut. Ioonil on negatiivne laeng, kui see sisaldab rohkem elektrone kui prootoneid, ja positiivne laeng, kui see sisaldab rohkem prootoneid kui elektrone. Kaaliumi (K+) ja naatriumi (Na+) ioonid on positiivse laenguga.

Gradient

Mis tahes väärtuse muutus ühest ruumipunktist teise liikumisel. Näiteks kui kolite tulest eemale, siis temperatuur langeb. Seega tekitab tulekahju temperatuurigradient, mis vahemaa kasvades väheneb.

Elektriline gradient

Elektrilaengu suuruse muutumise gradient. Näiteks kui väljaspool rakku on positiivselt laetud ioone rohkem kui raku sees, voolab läbi rakumembraani elektriline gradient. Kuna nagu laengud tõrjuvad üksteist, liiguvad ioonid viisil, mis tasakaalustab laengut rakus ja väljaspool. Elektrilisest gradiendist tingitud ioonide liikumine toimub passiivselt, elektrilise potentsiaalse energia mõjul, mitte aga aktiivselt väline allikas, näiteks ATP molekulist.

Keemiline gradient

Keemilise kontsentratsiooni gradient. Näiteks kui väljaspool rakku on rohkem naatriumioone kui raku sees, voolab naatriumioonide keemiline gradient läbi rakumembraani. Ioonide juhusliku liikumise ja nendevaheliste kokkupõrgete tõttu on naatriumiioonidel kalduvus liikuda kõrgematelt kontsentratsioonidelt madalamatesse kontsentratsioonidesse, kuni on saavutatud tasakaal, st kuni mõlemal pool on võrdne arv naatriumioone. membraan. See toimub passiivselt, difusiooni tulemusena. Liikumisi juhib ioonide kineetiline energia, mitte välisest allikast, näiteks ATP molekulist, saadud energia.

Soojas ja troopilised mered Aafrika ja Lõuna-Ameerika mudastes jõgedes elab mitukümmend kalaliiki, kes on aeg-ajalt või pidevalt võimelised eraldama erineva tugevusega elektrilahendusi. Need kalad mitte ainult ei kasuta oma elektrivoolu kaitseks ja rünnakuks, vaid annavad üksteisele märku ja tuvastavad takistused ette (elektrolokatsioon). Elektrilisi elundeid leidub ainult kaladel. Teistel loomadel pole neid elundeid veel avastatud.

Elektrikalad on Maal eksisteerinud miljoneid aastaid. Nende säilmed leiti väga iidsetest maakoore kihtidest – Siluri ja Devoni ladestustest. Vana-Kreeka vaasidel on elektrilise meretorpeedo kujutised. Vana-Kreeka ja Rooma loodusteadlastest kirjanike kirjutistes on palju viiteid imelisele, arusaamatule jõule, mis torpeedole on antud. Arstid Vana-Rooma Nad hoidsid neid raisid oma suurtes akvaariumides. Nad üritasid torpeedosid kasutada haiguste raviks: patsiendid olid sunnitud raiu puudutama ja patsiendid näisid elektrilöögist taastuvat. Praegugi tiirlevad Vahemere rannikul ja Pürenee poolsaare Atlandi ookeani rannikul eakad inimesed vahel paljajalu madalas vees, lootes torpeedo elektriga reuma või podagrast terveks saada.

Elektrilise kaldtee armatuurlaud.

Torpeedo kere kontuurid meenutavad kitarri pikkusega 30 cm kuni 1,5 m ja isegi kuni 2 m. Selle nahk võtab sarnase värvi keskkond(vt artiklit “Värvimine ja jäljendamine loomadel”). Erinevat tüüpi Torpeedod elavad Vahemere ja Punase mere, India ja Vaikse ookeani rannikuvetes, Inglismaa ranniku lähedal. Mõnes Portugali ja Itaalia lahes kubisevad liivasel põhjas sõna otseses mõttes torpeedod.

Torpeedo elektrilahendused on väga tugevad. Kui see astel kalavõrku kinni jääb, võib tema vool läbida võrgu märgade niitide ja tabada kalameest. Elektrilahendused kaitsevad torpeedot röövloomade – haide ja kaheksajalgade – eest ning aitavad tal jahtida väikseid kalu, mida need heited halvavad või isegi tapavad. Elekter armatuurlaual toodetakse spetsiaalsetes organites, ainulaadne " elektripatareid" Need asuvad pea ja rinnauimede vahel ning koosnevad sadadest kuusnurksetest želatiinse aine sammastest. Sambad on üksteisest eraldatud tihedate vaheseintega, millele lähenevad närvid. Sambade tipud ja põhjad puutuvad kokku selja- ja kõhunahaga. Elektriorganitega ühenduses olevatel närvidel on "patareides" umbes pool miljonit otsa.

Discopyge ray on ocellated.

Mõnekümne sekundiga kiirgab torpeedo sadu ja tuhandeid lühiheiteid, mis voolavad kõhust selga. U pinge erinevat tüüpi astelraid on vahemikus 80–300 V voolutugevusega 7–8 A. Meie meredes elab mitut liiki astelrai, nende hulgas ka Musta mere rai – merirebane. Nende kiirte elektriorganite mõju on palju nõrgem kui torpeedol. Võib eeldada, et elektriorganid suhtlevad üksteisega nagu "juhtmeta telegraaf".

Vaikse ookeani troopiliste vete idaosas elab ocellated discopyge ray. See on omamoodi vahepealsel positsioonil torpeedo ja torpetavate kiirte vahel. Rai toitub väikestest koorikloomadest ja saab neid kergesti kätte ilma elektrivoolu kasutamata. Selle elektrilahendused ei saa kedagi tappa ja tõenäoliselt ainult kiskjate tõrjumiseks.

Merirebase kiir.

Elektriorganid ei ole ainult kõrkjatel. Aafrika jõesäga Malapteruruse keha on nagu kasukas mähitud želatiinkihti, milles tekib elektrivool. Elektriorganid moodustavad umbes veerandi kogu säga massist. Selle tühjenduspinge ulatub 360 V-ni, see on ohtlik isegi inimesele ja loomulikult saatuslik kaladele.

Teadlased on leidnud, et Aafrika mageveekala Gymnarhus kiirgab kogu oma elu jooksul pidevalt nõrku, kuid sagedasi elektrisignaale. Nendega näib gymnarhus sondeerivat ruumi enda ümber. Ujub enesekindlalt mudases vees vetikate ja kivide vahel, puutumata oma kehaga takistusi. Sama võime on varustatud Aafrika kala mormyrus ja elektriangerja sugulased - Lõuna-Ameerika võimleja.

Astroloog.

India, Vaikses ja Atlandi ookeanis, Vahemeres ja Mustas meres elavad väikesed kalad, kuni 25 cm, harva kuni 30 cm pikkused - tähevaatlejad. Tavaliselt lebavad nad rannikupõhjas, varitsedes ülalt ujuvat saaki. Seetõttu asuvad nende silmad pea ülaosas ja vaatavad ülespoole. Siit pärineb nende kalade nimi. Mõnel tähevaatlejaliigil on elektriorganid, mis paiknevad pea võras ja on tõenäoliselt signaaliks, kuigi nende mõju on märgatav ka kalastajatele. Sellegipoolest püüavad kalurid hõlpsalt palju tähevaatajaid.

Elektriangerjas elab Lõuna-Ameerika troopilistes jõgedes. See on hallikassinine madu meenutav kala kuni 3 m. Pea ja rindkere-kõhuosa moodustavad vaid 1/5 selle kehast. Ülejäänud 4/5 kehast paiknevad mõlemal küljel keerulised elektriorganid. Need koosnevad 6-7 tuhandest plaadist, mis on üksteisest eraldatud õhukese kestaga ja eraldatud želatiinse voodriga.

Plaadid moodustavad omamoodi aku, mille tühjenemine on suunatud sabast pähe. Angerja tekitatud pinge on piisav, et vees kala või konn tappa. Angerja käes kannatavad ka jões ujujad: angerja elektrielund arendab mitmesaja volti pinget.

Eriti kõrge pinge tekitab angerjas, kui ta kaardub nii, et saak jääb saba ja pea vahele: tekib suletud elektrirõngas. Angerja elektrilahendus meelitab ligi teisi angerjaid.

Seda kinnisvara saab kasutada. Tühistades vette ükskõik millise elektriallika, on võimalik meelitada terve kari angerjaid, tuleb vaid valida sobiv pinge ja tühjenemise sagedus. Lõuna-Ameerikas süüakse elektriangerja liha. Kuid tema tabamine on ohtlik. Üks püügiviise on mõeldud selleks, et aku tühjaks saanud angerjas oleks pikaks ajaks ohutu. Seetõttu teevad kalurid nii: ajavad lehmakarja jõkke, angerjad ründavad neid ja kasutavad ära nende elektrivarud. Lehmad jõest välja ajanud, tabasid kalurid odadega angerjaid.

Hinnanguliselt võiks 10 tuhat angerjat anda energiat elektrirongi liigutamiseks mõne minutiga. Kuid pärast seda pidi rong mitu päeva seisma, kuni angerjad taastavad oma elektrivarustuse.

Nõukogude teadlaste uuringud on näidanud, et paljud tavalised, nn mitteelektrilised kalad, millel pole spetsiaalseid elektriorganeid, on endiselt võimelised tekitama vees erutusseisundis nõrku elektrilahendusi.

Need heitmed moodustavad kala keha ümber iseloomulikud bioelektriväljad. On kindlaks tehtud, et nõrga elektriväljaga on kalad nagu jõeahven, haug, ahven, pätt, ristikarp, roisk, krooks jt.