Od vseh vretenčarjev lahko samo ribe proizvedejo dovolj električne energije, da ohromijo ali celo ubijejo osebo. Električni organi služijo ribam za obrambo, orientacijo, lov in morda komunikacijo. Približno dvesto petdeset vrst rib je sposobnih proizvajati električno energijo; naboj takšne sile, da lahko služi kot orožje proti osebi, pa nabirajo le električne jegulje ( Električni elektrofor), najdemo v Južni Ameriki in električne žarke, ki pripadajo družini Torpedinidae.

Kako živali ustvarjajo tako močne impulze električne energije, ostaja za znanstvenike skrivnost, vendar je narava živalske električne energije razumljiva. Električna energija nastane v telesu katere koli živali - tudi človeka. Električni impulzi tečejo vzdolž živčnih vlaken in pošiljajo signale možganskim celicam in drugim celicam o različnih pojavih. Tudi bralec teh strani, bralnik, ustvarja električne signale; vendar imajo jegulje in nekateri žarki toliko energije, da se uporabljajo kot orožje proti drugim ribam in živalim. Poglejmo, kako je nastala.

Človeštvo se je naučilo, da živalska tkiva proizvajajo elektriko leta 1791, ko je Luigi Galvani, profesor anatomije na Univerzi v Bologni, odkril, da živčna in mišična tkiva žabjih nog reagirajo na električni tok. Sčasoma so znanstveniki ugotovili, da so impulzi, ki pošiljajo signale skozi človeški živčni sistem, elektrokemične narave. Za poenostavitev slike lahko rečemo, da so živčni signali gibanje ionov, to je nabitih delcev skozi membrane živčnih celic. V stanju mirovanja ali neaktivnosti celice ima njena membrana negativen potencial, saj se negativno nabiti ioni kopičijo iz notranjosti celice; zunaj celice pa so tako pozitivni kot negativni ioni, med njimi pa so natrijevi ioni, ki nosijo pozitiven naboj. Ko živčna celica pošlje signal, njena membrana spremeni polarnost, natrijevi ioni pa skozi njo prodrejo v celico in spremenijo njen potencial v pozitiven. Ko pride v normalno stanje, se celica znebi natrijevih ionov s pomočjo mehanizma, katerega "struktura" ni znana; znanstveniki jo imenujejo "natrijeva črpalka", ker se zdi, da črpa natrijeve ione iz celice.

Ko celica odda signal, "črpalka" preneha delovati. Natrijevi in ​​kalijevi ioni se privlačijo, izmenjujejo naboje in nevtralizirajo električni potencial celice. Drobni izpusti potujejo navzgor po živčnem vlaknu iz celice in ustvarjajo električno polje v okoliškem tkivu in tekočini. Signal ali živčni impulz potuje po živčnem vlaknu, dokler ne doseže točke, kjer se razcepi v procese, imenovane živčni končiči. Končnice prodrejo v prostor, ki ločuje eno živčno celico od druge. Ta prostor med dvema sosednjima celicama živčnega tkiva imenujemo sinapsa.

Na neki točki živčni impulz, ki gre do mišice, doseže sinapso, na nasprotni strani katere je celica mišičnih vlaken. Ta točka, imenovana živčno -mišični stik, igra ključno vlogo pri ustvarjanju električne energije v ribah. Ko pride do živčnega impulza v živčno -mišičnem stiku okoli živčnih končičev, se sprosti kemikalija, imenovana acetilholin. Ko pride iz živčne celice v mišico, acetilholin prenaša impulz v mišično vlakno, ga depolarizira in s tem povzroči električno razelektritev. Predvideva se tudi, da je druga funkcija acetilholina, da ustavi delovanje "natrijeve črpalke" v celici, ki ioni omogočajo prodor v celično membrano.

Običajno električni signal povzroči krčenje mišice, kar se kaže v različnih premikih telesa živali. Vendar so nekatere mišice v ribah izgubile sposobnost krčenja. Živčni končiči, ki gredo v te mišice, so na območju živčno -mišičnih stičišč zelo gosti, vlakna mišičnih celic pa rastejo toliko, da tvorijo nekaj podobnega živi elektrodi.

Električni organi rib, na primer električna jegulja in električni žarki, so sestavljeni iz več teh "elektrod". Ko se vsi izpraznijo, nastane močan električni tok. Izpust nadzira snop živcev, ki v električni jegulji odstopa od hrbtenjače, v električnem žarku pa iz možganov.

Električni ražnji, ki živijo v zmernih in tropskih območjih, lahko na svojih "elektrodah" ustvarijo napetosti do 50 voltov in več; to zadostuje za ubijanje rib in rakov, s katerimi se hranijo raži. Električni žarek je kot prožna palačinka z dolgim ​​in debelim repom. Med lovom raž s celim telesom hiti k žrtvi in ​​jo "objame" s svojimi "krili", na koncih katerih so električni organi. Objem se zapre, "elektrode" se izpraznijo - in raž ubije žrtev z električnim udarom.

Največji izmed električnih žarkov je Torpedo nobiliana, prebivalka voda severnega Atlantika; v dolžino doseže 1,8 metra, tehta približno 100 kilogramov in lahko ustvari potencialno razliko 200 voltov - to je dovolj, da ubije katero koli žival v vodi v bližini. Posebna učinkovitost električnega praznjenja v vodi je posledica dejstva, da je voda dober prevodnik električnega toka.

Električni žarek je omenjen v številnih legendah, ki so k nam prišle že od nekdaj; tolmači sanj so verjeli, da napoveduje bližnjo nesrečo. Grki in Rimljani so vedeli, da ima rak vir neke čudne energije, in ker elektrika takrat ni bila znana, so verjeli, da je njen vir neka neznana snov. Obstajalo je še eno prepričanje - kot da bi rak, ujet na bronasti trnek, ubil ribiča, ki je vrgel pribor, in smrt prihaja zaradi strjevanja krvi.

V starih časih so štrene uporabljali za zdravljenje šoka. Zdravniki so bolnikom z glavoboli in drugimi boleznimi polagali majhne žarke na glavo; verjel je, da ima stingray zdravilne lastnosti.

Električna jegulja, ki ustvarja 650 -voltni izpust toka - kar je večkrat več od napetosti, ki jo lahko ustvarijo tudi največji skoti - bi lahko v bližnji vodi ubila osebo. Električna jegulja nima veliko skupnega z drugimi jeguljami; povezan je z nožem in živi v rekah. Električna jegulja je dolga 2,7 metra in debela približno 10 centimetrov. Štiri petine njegovega telesa zasedajo trije električni organi, le petina njegove dolžine pa pade na druge organe, ki opravljajo tako pomembne vitalne funkcije, kot so dihanje, prebava, razmnoževanje in drugi.

Vode, v katerih živi električna jegulja, so revne s kisikom, vendar jegulje to ne moti: naučila se je tudi dihati atmosferski kisik. Številne krvne žile v ustih lahko asimilirajo kisik, jegulja pa zajema zrak, ki se dvigne na površino vode.

Mlade električne jegulje dobro vidijo, vendar se njihov vid s starostjo močno poslabša. Jeguljo to še posebej ne moti, saj je v temni, blatni vodi, kjer običajno živi, ​​iz oči še malo čutiti. Isti električni organi pomagajo pri iskanju plena za jeguljo: oddaja razmeroma šibke električne impulze, katerih napetost ne presega 40 - 50 voltov; ti nizkonapetostni izpusti ji pomagajo najti majhno morsko življenje, s katerim se prehranjuje jegulja. Poleg tega lahko električne jegulje drug drugega zaznavajo električne razelektritve - v vsakem primeru, ko eden od njih paralizira žrtev z električnim udarom, druge jegulje hitijo ujeti.

Električne jegulje se dobro prilagajajo življenju v ujetništvu in jih pogosto vidimo v akvarijih; Običajno je akvarij opremljen z nekakšno električno napravo, ki dokazuje edinstvene sposobnosti jegulje, na primer svetilko, do katere vodijo žice iz dveh elektrod, spuščenih v vodo. Ko v akvarij vržete koščke hrane ali majhne ribe, zasveti svetilka, saj jegulja ob vonju plena začne proizvajati električne razelektritve v vodi. Akvarij je lahko opremljen tudi z ojačevalniki zvoka, nato pa bodo obiskovalci slišali statične zvoke, ki spremljajo električne razelektritve, ki jih ustvarja jegulja.

Ravnanje z električno jeguljo je precej nevaren posel. V londonskem živalskem vrtu je jegulja nekoč stregla spremljevalca, ki ga je hranil. Druga jegulja je začela proizvajati električne razelektritve, ko so jo nosili v kovinski škatli, minister pa je moral škatlo metati na tla. Toda le pri neposrednem stiku je udarec jegulje usoden; lahko pa se plavalec v vodi blizu mesta izpusta v šoku utopi.

Sposobnost jegulj, da proizvajajo ogromne količine električne energije, že več kot stoletje pritegne pozornost biologov in zdravnikov. Med drugo svetovno vojno se je zanjo začela zanimati tudi vojska, tudi ameriška: dve leti po vstopu ZDA so dvesto električnih jegulj, ulovljenih v Južni Ameriki, dostavili v New York. V živalskem vrtu Bronx so jim uredili dvaindvajset lesenih bazenov. Jegulje so v poskusih uporabili za preučevanje delovanja živčnih plinov, ki blokirajo prenos živčnih impulzov in tako lahko ustavijo delo srca, pljuč in drugih vitalnih organov. Bistvo delovanja plinov je, da preprečujejo razgradnjo acetilholina, potem ko ustavi "natrijevo črpalko" živčne celice. Običajno se v telesu acetilholin razgradi takoj, ko izpolni svojo funkcijo; proces razgradnje nadzira encim, imenovan holinesteraza. Živčni plini motijo ​​delovanje tega encima.

Električni organi jegulje vsebujejo veliko količino holinesteraze, ki je tudi zelo aktivna; zato so vojaški strokovnjaki potrebovali električne jegulje, ki so jih prinesli v živalski vrt Bronx: služili so kot vir encima, potrebnega za preučevanje živčnih učinkov strupenih plinov. Večina delavcev v živalskem vrtu je šele po vojni izvedela, zakaj je toliko električnih jegulj shranjenih v kleteh levega ograjenega prostora.

Ribe predstavljajo manjšino svetovnih oceanov; precej večji del njegovih prebivalcev so nevretenčarji in med njimi so najmanjše in najbolj neškodljive vodne živali ter največje in nevarne.

Pustolovski filmi in romani, ki se odvijajo v morjih na južni polobli, pogosto predstavljajo velikansko školjko Tridacna gigas upodobljen kot nekakšna živa past, past, ki čaka na neprevidnega plavalca. Pravzaprav se ta velikan hrani s planktonom in sploh nima ogromne moči, ki mu jo običajno pripisujejo - tudi če mere njegove lupine res dosežejo 1,2 metra, teža samega mehkužca pa 220 kilogramov. Ni nobenega dokumentiranega primera človeške smrti zaradi trka z Tridacna gigas Vendar tudi tako verodostojni viri, kot je revija Science of the Sea ameriške mornarice, bralca opozarjajo na nevarnost, ki jo ta školjka predstavlja za potapljača. Vendar pa je malo verjetno, da bi ga mehkužci, ki so po naključju zaprli ventile okoli človeške noge, držali; raje se bo poskušal znebiti nerodnega plena.

Od vseh vretenčarjev lahko samo ribe proizvedejo dovolj električne energije, da ohromijo ali celo ubijejo osebo. Električni organi služijo ribam za obrambo, orientacijo, lov in morda komunikacijo. Približno dvesto petdeset vrst rib je sposobnih proizvajati električno energijo; naboj takšne sile, da lahko služi kot orožje proti osebi, pa nabirajo le električne jegulje ( Električni elektrofor), najdenih v Južni Ameriki, in električni žarki, ki pripadajo družini Torpedinidae.

Kako živali ustvarjajo tako močne impulze električne energije, ostaja za znanstvenike skrivnost, vendar je narava živalske električne energije razumljiva. Električna energija nastaja v telesu katere koli živali - tudi človeka. Električni impulzi potekajo vzdolž živčnih vlaken in pošiljajo signale možganskim celicam in drugim celicam o različnih pojavih. Tudi bralec teh strani, bralnik, ustvarja električne signale; vendar imajo jegulje in nekateri žarki toliko energije, da se uporabljajo kot orožje proti drugim ribam in živalim. Poglejmo, kako je nastala.

Človeštvo je izvedelo, da živalska tkiva proizvajajo elektriko leta 1791, ko je Luigi Galvani, profesor anatomije na univerzi v Bologni, odkril, da živčna in mišična tkiva žabjih nog reagirajo na električni tok. Sčasoma so znanstveniki ugotovili, da so impulzi, ki pošiljajo signale skozi človeški živčni sistem, elektrokemične narave. Za poenostavitev slike lahko rečemo, da so živčni signali gibanje ionov, to je nabitih delcev, skozi membrane živčnih celic. V stanju mirovanja ali neaktivnosti celice ima njena membrana negativen potencial, saj se negativno nabiti ioni kopičijo iz notranjosti celice; zunaj celice pa so tako pozitivni kot negativni ioni, med njimi pa so natrijevi ioni, ki nosijo pozitiven naboj. Ko živčna celica pošlje signal, njena membrana spremeni polarnost, natrijevi ioni pa skozi njo prodrejo v celico in spremenijo njen potencial v pozitiven.

Ko pride v normalno stanje, se celica znebi natrijevih ionov s pomočjo mehanizma, katerega "struktura" ni znana; znanstveniki jo imenujejo "natrijeva črpalka", ker se zdi, da črpa natrijeve ione iz celice.

Ko celica odda signal, "črpalka" preneha delovati. Natrijevi in ​​kalijevi ioni se privlačijo, izmenjujejo naboje in nevtralizirajo električni potencial celice. Drobni izpusti potujejo navzgor po živčnem vlaknu iz celice in ustvarjajo električno polje v okoliškem tkivu in tekočini. Signal ali živčni impulz potuje po živčnem vlaknu, dokler ne doseže točke, kjer se razcepi v procese, imenovane živčni končiči. Končnice prodrejo v prostor, ki ločuje eno živčno celico od druge. Ta prostor med dvema sosednjima celicama živčnega tkiva imenujemo sinapsa.

Električne ribe živijo tako v morjih kot sladkovodnih telesih. Med živalmi na našem planetu najmočnejši električni razelektritev ustvari električna jegulja (zgornja slika); s svojim izpustom lahko paralizira konja. Električni žarek (spodnja slika), ki s plavuti "objema" svoj plen, ga tudi ohromi z električnim razelektritvijo

Na neki točki živčni impulz, ki gre do mišice, doseže sinapso, na nasprotni strani katere je celica mišičnih vlaken. Ta točka, imenovana živčno -mišični stik, igra ključno vlogo pri ustvarjanju električne energije v ribah. Ko pride do živčnega impulza v živčno -mišičnem stiku okoli živčnih končičev, se sprosti kemikalija, imenovana acetilholin. Ko pride iz živčne celice v mišico, acetilholin prenaša impulz v mišično vlakno, ga depolarizira in s tem povzroči električno razelektritev. Predvideva se tudi, da je druga funkcija acetilholina, da ustavi delovanje "natrijeve črpalke" v celici, ki ioni omogočajo prodor v celično membrano.

Običajno električni signal povzroči krčenje mišice, kar se kaže v različnih premikih telesa živali. Vendar so nekatere mišice v ribah izgubile sposobnost krčenja. Živčni končiči, ki gredo do teh mišic, ležijo zelo gosto v območju živčno -mišičnih stičišč, vlakna mišičnih celic pa rastejo toliko, da tvorijo nekaj podobnega živi elektrodi.

Električni organi rib, na primer električna jegulja in električni žarki, so sestavljeni iz več teh "elektrod". Ko se vsi izpraznijo, nastane močan električni tok. Iztok nadzoruje snop živcev, ki v električni jegulji zapusti hrbtenjačo, v električnem žarku pa iz možganov.

Električni žarki, ki živijo v zmernih in tropskih območjih, lahko na svojih "elektrodah" ustvarijo napetost do 50 voltov in več; to zadostuje za ubijanje rib in rakov, s katerimi se hranijo raži. Električni žarek je kot prožna palačinka z dolgim ​​in debelim repom. Med lovom raž s celim telesom hiti k žrtvi in ​​jo "objame" s svojimi "krili", na koncih katerih so električni organi. Objem se zapre, "elektrode" se izpraznijo - in raž ubije žrtev z električnim udarom.

Največji izmed električnih žarkov je Torpedo nobiliana, prebivalec voda severnega Atlantika; v dolžino doseže 1,8 metra, tehta približno 100 kilogramov in lahko ustvari potencialno razliko 200 voltov - to je dovolj, da ubije katero koli žival v vodi v bližini. Posebna učinkovitost električnega praznjenja v vodi je posledica dejstva, da je voda dober prevodnik električnega toka.

Električni žarek je omenjen v številnih legendah, ki so k nam prišle že od nekdaj; tolmači sanj so verjeli, da napoveduje bližnjo nesrečo. Grki in Rimljani so vedeli, da ima rak vir neke čudne energije, in ker elektrika takrat ni bila znana, so verjeli, da je njen vir neka neznana snov. Veljalo je še eno prepričanje - kot da bi rak, ujet na bronasti trnek, ubil ribiča, ki je vrgel pribor, in smrt prihaja zaradi strjevanja krvi.

V starih časih so štrene uporabljali za zdravljenje s šokom. Zdravniki so bolnikom z glavoboli in drugimi boleznimi polagali majhne žarke na glavo; verjel je, da ima stingray zdravilne lastnosti.

Električna jegulja, ki ustvarja 650 -voltni izpust toka - kar je večkrat več od napetosti, ki jo lahko ustvarijo tudi največji skoti - bi lahko v bližnji vodi ubila osebo. Električna jegulja nima veliko skupnega z drugimi jeguljami; povezan je z nožem in živi v rekah. Električna jegulja je dolga 2,7 metra in debela približno 10 centimetrov. Štiri petine njegovega telesa zasedajo trije električni organi, le petina njegove dolžine pa pade na druge organe, ki opravljajo tako pomembne vitalne funkcije, kot so dihanje, prebava, razmnoževanje in drugi.

Vode, v katerih živi električna jegulja, so revne s kisikom, vendar jegulje to ne moti: naučila se je tudi dihati atmosferski kisik. Številne krvne žile v ustih lahko asimilirajo kisik, jegulja pa zajema zrak, ki se dvigne na površino vode.

Mlade električne jegulje dobro vidijo, vendar se njihov vid s starostjo močno poslabša. Jeguljo to še posebej ne moti, saj je v temni, blatni vodi, kjer običajno živi, ​​iz oči še malo čutiti. Isti električni organi pomagajo pri iskanju plena za jeguljo: oddaja razmeroma šibke električne impulze, katerih napetost ne presega 40 - 50 voltov; ti nizkonapetostni izpusti ji pomagajo najti majhno morsko življenje, s katerim se prehranjuje jegulja. Poleg tega lahko električne jegulje drug drugega zaznavajo električne razelektritve - v vsakem primeru, ko eden od njih paralizira žrtev z električnim udarom, druge jegulje hitijo ujeti.

Električne jegulje se dobro prilagajajo življenju v ujetništvu in jih pogosto vidimo v akvarijih; Običajno je akvarij opremljen z nekakšno električno napravo, ki dokazuje edinstvene sposobnosti jegulje, na primer svetilko, do katere vodijo žice iz dveh elektrod, spuščenih v vodo. Ko v akvarij vržete koščke hrane ali majhne ribe, zasveti svetilka, saj jegulja ob vonju plena začne proizvajati električne razelektritve v vodi. Akvarij je lahko opremljen tudi z ojačevalniki zvoka, nato pa bodo obiskovalci slišali statične zvoke, ki spremljajo električne razelektritve, ki jih ustvarja jegulja.

Ravnanje z električno jeguljo je precej nevaren posel. V londonskem živalskem vrtu je jegulja nekoč stregla spremljevalca, ki ga je hranil. Druga jegulja je začela proizvajati električne razelektritve, ko so jo nosili v kovinski škatli, minister pa je moral škatlo metati na tla. Toda le pri neposrednem stiku je udarec jegulje usoden; lahko pa se plavalec v vodi v bližini mesta izpusta v šoku utopi.

Sposobnost jegulj, da proizvajajo velike količine električne energije, že več kot stoletje pritegne pozornost biologov in zdravnikov. Med drugo svetovno vojno me je začela zanimati vojska, tudi ameriška: dve leti po vstopu ZDA so v New York pripeljali dvesto električnih jegulj, ulovljenih v Južni Ameriki. V živalskem vrtu Bronx so jim uredili dvaindvajset lesenih bazenov. Akne so v poskusih uporabili za preučevanje delovanja živčnih plinov, ki blokirajo prenos živčnih impulzov in tako lahko ustavijo delo srca, pljuč in drugih vitalnih organov. Bistvo delovanja plinov je, da preprečujejo razgradnjo acetilholina, potem ko ustavi "natrijevo črpalko" živčne celice. Običajno se v telesu acetilholin razgradi takoj, ko izpolni svojo funkcijo; proces razgradnje nadzira encim, imenovan holinesteraza. Živčni plini samo motijo ​​delovanje tega encima.

Električni organi jegulje vsebujejo veliko količino holinesteraze, ki je tudi zelo aktivna; zato so vojaški strokovnjaki potrebovali električne jegulje, ki so jih prinesli v živalski vrt Bronx: služili so kot vir encima, potrebnega za preučevanje živčnih učinkov strupenih plinov. Večina delavcev v živalskem vrtu je šele po vojni izvedela, zakaj je toliko električnih jegulj shranjenih v kleteh levega ograjenega prostora.

Ribe predstavljajo manjšino svetovnih oceanov; precej večji del njegovih prebivalcev so nevretenčarji in med njimi so najmanjše in najbolj neškodljive vodne živali ter največje in nevarne.

Pustolovski filmi in romani, ki se odvijajo v morjih na južni polobli, pogosto predstavljajo velikansko školjko Tridacna gigas upodobljen kot nekakšna živa past, past, ki čaka na neprevidnega plavalca. Pravzaprav se ta velikan hrani s planktonom in sploh nima ogromne moči, ki mu jo običajno pripisujejo - tudi če mere njegove lupine res dosežejo 1,2 metra, teža samega mehkužca pa 220 kilogramov. Ni nobenega dokumentiranega primera človeške smrti zaradi trka z Tridacna gigas Vendar tudi tako verodostojni viri, kot je revija Science of the Sea ameriške mornarice, bralca opozarjajo na nevarnost, ki jo ta školjka predstavlja za potapljača. Vendar pa je malo verjetno, da bi ga mehkužci, ki so po naključju zaprli ventile okoli človeške noge, držali; raje se bo poskušal znebiti nerodnega plena.

Dominic Statham

Fotografija © depositphotos.com / Yourth2007

Ribe, ki lahko zaznajo električna polja, se imenujejo elektroreceptivno in imenujemo tiste, ki lahko ustvarijo močno električno polje, na primer električno jeguljo elektrogeni.

Kako električna jegulja ustvarja tako visoko električno napetost?

Električne ribe niso edine, ki lahko proizvajajo električno energijo. Pravzaprav vsi živi organizmi tako ali drugače to počnejo. Na primer, mišice v našem telesu upravljajo možgani s pomočjo električnih signalov. Elektroni, ki jih proizvajajo bakterije, se lahko uporabijo za proizvodnjo električne energije v gorivnih celicah, imenovanih elektrociti. (glej spodnjo tabelo). Čeprav ima vsaka celica zanemarljiv naboj, je zaradi dejstva, da je na tisoče takšnih celic sestavljenih zaporedno, tako kot baterije v svetilki, mogoče ustvariti napetosti do 650 voltov (V). Če te vrstice razporedite vzporedno, lahko dobite električni tok 1 Amper (A), kar povzroči električni udar 650 W (W; 1 W = 1 V × 1 A).

Kako se jegulja uspe izogniti udarcu z električnim udarom?

Foto: CC-BY-SA Steven Walling prek Wikipedije

Znanstveniki ne vedo natančno, kako odgovoriti na to vprašanje, vendar lahko nekaj zanimivih ugotovitev osvetli problem. Prvič, vitalni organi jegulje (na primer možgani in srce) se nahajajo v bližini glave, stran od organov, ki proizvajajo elektriko, in obdani z maščobnim tkivom, ki lahko deluje kot izolacija. Koža ima tudi izolacijske lastnosti, saj je bilo ugotovljeno, da so akne s poškodovano kožo bolj dovzetne za samo-utišanje zaradi električnega udara.

Drugič, jegulje lahko v času parjenja povzročijo najmočnejše električne šoke, ne da bi pri tem poškodovale partnerja. Vendar pa lahko udarec druge jegulje z isto silo zunaj parjenja ubije. To nakazuje, da imajo akne nekakšen obrambni sistem, ki ga je mogoče vklopiti in izklopiti.

Bi se lahko električna jegulja razvila?

Zelo težko si je predstavljati, kako bi se to lahko zgodilo med manjšimi spremembami, kot to zahteva postopek, ki ga je predlagal Darwin. Če bi bil udarni val pomemben že od samega začetka, bi namesto omamljanja žrtev opozoril na nevarnost. Še več, v času evolucije, da bi razvili sposobnost omamljanja žrtve, bi morala električna jegulja hkrati razviti sistem samoobrambe. Vsakič, ko je prišlo do mutacije, ki je povečala silo električnega udara, se je morala zgoditi še ena mutacija, ki bi izboljšala električno izolacijo jegulje. Zdi se malo verjetno, da bi bila dovolj ena mutacija. Na primer, da bi organe približali glavi, bi potrebovali celo vrsto mutacij, ki bi se morale zgoditi hkrati.

Čeprav je le malo rib sposobnih omamiti svoj plen, obstaja veliko vrst, ki uporabljajo nizkonapetostno elektriko za navigacijo in komunikacijo. Električne jegulje spadajo v skupino južnoameriških rib, znanih kot nožnica (družina Mormyridae), ki uporabljajo tudi elektrolokacijo in naj bi to sposobnost razvile skupaj s svojimi južnoameriškimi sorodniki. Poleg tega so evolucionisti prisiljeni trditi, da električni organi v ribah osemkrat neodvisno razvila... Glede na kompleksnost njihove strukture je presenetljivo, da bi se ti sistemi lahko med evolucijo razvili vsaj enkrat, da ne omenjam osmih.

Kolesa za nože iz Južne Amerike in himera iz Afrike uporabljajo svoje električne organe za lokacijo in komunikacijo ter uporabljajo različne vrste elektroreceptorjev. V obeh skupinah obstajajo vrste, ki proizvajajo električna polja različnih kompleksnih valovnih oblik. Dve vrsti nožev, Brachyhypopomus benetti in Brachyhypopomus walteri tako med seboj podobni, da bi jih lahko pripisali istemu tipu, pa prvi od njih proizvaja konstanten napetostni tok, drugi pa izmenični napetostni tok. Evolucijska zgodovina postane še bolj izjemna, če se poglobite še globlje. Da bi zagotovile, da njihove elektrolokacijske naprave ne motijo ​​med seboj in ne motijo, nekatere vrste uporabljajo poseben sistem, s katerim vsaka od rib spreminja frekvenco električnega razelektritve. Omeniti velja, da ta sistem deluje skoraj na enak način (uporablja se isti računski algoritem) kot sistem steklenega noža iz Južne Amerike ( Eigenmannia) in afriške ribe aba aba ( Gymnarchus). Ali bi se tak sistem motenja lahko med razvojem neodvisno razvil v dveh ločenih skupinah rib, ki živijo na različnih celinah?

Mojstrovina božjega stvarstva

Pogonska enota električne jegulje je s svojo kompaktnostjo, prilagodljivostjo, mobilnostjo, okoljsko varnostjo in sposobnostjo samozdravljenja zasenčila vse človeške stvaritve. Vsi deli te naprave so popolnoma integrirani v polirano telo, kar daje jegulji možnost plavanja z veliko hitrostjo in okretnostjo. Vse podrobnosti njegove strukture - od drobnih celic, ki proizvajajo elektriko, do najbolj zapletenega računalniškega kompleksa, ki analizira popačenja električnih polj, ki jih proizvajajo jegulje - kažejo na zasnovo velikega Stvarnika.

Kako električna jegulja proizvaja električno energijo? (poljudnoznanstveni članek)

Električne ribe proizvajajo elektriko tako kot živci in mišice v našem telesu. V celicah elektrocitov obstajajo posebni encimski proteini, imenovani Na-K AT faza izčrpavajo natrijeve ione skozi celično membrano in sesajo kalijeve ione. ('Na' je kemijski simbol za natrij, 'K' pa kemijski simbol za kalij. " Neravnovesje med kalijevimi ioni znotraj in zunaj celice ustvarja kemični gradient, ki kalijeve ione znova potisne iz celice. Podobno neravnovesje med natrijevimi ioni ustvari kemični gradient, ki potegne natrijeve ione nazaj v celico. Drugi proteini, vgrajeni v membrano, delujejo kot kanali za kalijeve ione, pore, ki omogočajo, da kalijevi ioni zapustijo celico. Ko se kalijevi ioni s pozitivnim nabojem kopičijo zunaj celice, se okoli celične membrane nabere električni gradient, pri čemer ima zunanji del celice bolj pozitiven naboj kot notranjost. Črpalke Na-K ATPaza (natrijev kalijev adenozin trifosfataza) so zgrajene tako, da izberejo le enega pozitivno nabitega iona, sicer bi prišli tudi negativno nabiti ioni, ki nevtralizirajo naboj.

Večino telesa električne jegulje sestavljajo električni organi. Hunterjev glavni organ in organ je odgovoren za ustvarjanje in shranjevanje električnega naboja. Sachsov organ ustvarja nizkonapetostno električno polje, ki se uporablja za elektrolokacijo.

Kemijski gradient deluje tako, da potisne kalijeve ione ven, električni gradient pa jih potegne nazaj. V trenutku ravnotežja, ko se kemijske in električne sile medsebojno izničijo, bo zunaj celice približno 70 milivoltov več pozitivnega naboja kot znotraj. Tako je v celici negativen naboj -70 milivoltov.

Vendar več beljakovin, vgrajenih v celično membrano, zagotavlja kanale za natrijeve ione - to so pore, ki omogočajo, da natrijevi ioni ponovno vstopijo v celico. V normalnem stanju so te pore zaprte, ko pa se aktivirajo električni organi, se pore odprejo in natrijevi ioni s pozitivnim nabojem ponovno vstopijo v celico pod vplivom gradienta kemičnega potenciala. V tem primeru je ravnovesje doseženo, ko se znotraj celice zbere pozitiven naboj do 60 milivoltov. Obstaja skupna sprememba napetosti od -70 do +60 milivoltov in to je 130 mV ali 0,13 V. Ta razelektritev se pojavi zelo hitro, v približno eni milisekundi. In ker je v nizu celic zbranih približno 5000 elektrocitov, je zaradi sinhronega praznjenja vseh celic mogoče ustvariti do 650 voltov (5000 × 0,13 V = 650).

Na-K ATPase (natrijevo-kalijeva adenazin trifosfataza) črpalka. Med vsakim ciklusom v celico vstopata dva kalijeva iona (K +), trije natrijevi ioni (Na +) pa zapustijo celico. Ta proces poganja energija molekul ATP.

Slovarček

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

Gradient

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

Električni gradient

Gradient spremembe velikosti električnega naboja. Na primer, če je zunaj celice več pozitivno nabitih ionov kot v celici, bo skozi celično membrano tekel električni gradient. Ker se enaki naboji odbijajo drug od drugega, se ioni premikajo tako, da uravnotežijo naboj znotraj in zunaj celice. Gibanje ionov zaradi električnega gradienta poteka pasivno, pod vplivom električne potencialne energije, in ne aktivno, pod vplivom energije, ki prihaja iz zunanjega vira, na primer iz molekule ATP.

Kemijski gradient

Gradient koncentracije kemikalij. Na primer, če je zunaj celice več natrijevih ionov kot znotraj celice, bo kemični gradient natrijevih ionov prešel skozi celično membrano. Zaradi naključnega gibanja ionov in trkov med njimi obstaja tendenca, da se natrijevi ioni premaknejo iz višjih koncentracij v nižje, dokler se ne vzpostavi ravnovesje, torej dokler ni enake količine natrijevih ionov na obeh straneh membrano. To se zgodi pasivno kot posledica širjenja. Gibanja poganja kinetična energija ionov, ne energija, pridobljena iz zunanjega vira, kot je molekula ATP.

V toplih in tropskih morjih, v blatnih rekah Afrike in Južne Amerike živi več deset vrst rib, ki lahko občasno ali stalno oddajajo električna razelektritve različne jakosti. Te ribe ne uporabljajo samo svojega električnega toka za obrambo in napad, ampak jim tudi signalizirajo in vnaprej zaznajo ovire (elektrolokacija). Električne organe najdemo le pri ribah. Pri drugih živalih teh organov še niso našli.

Električne ribe so na Zemlji milijone let. Njihove ostanke so našli v zelo starodavnih plasteh zemeljske skorje - v silurskih in devonskih nanosih. Na starodavnih grških vazah so podobe električnega torpednega stingraja. V spisih starogrških in rimskih pisateljev naravoslovcev je veliko sklicevanj na čudovito, nerazumljivo moč, s katero je obdarjen torpedo. Zdravniki starodavnega Rima so te raže hranili v svojih velikih akvarijih. S torpedom so poskušali zdraviti bolezni: bolniki so se morali prisiliti, da se dotaknejo rampe, bolniki pa so si opomogli od električnega udara. Tudi v našem času na sredozemski obali in atlantski obali Iberskega polotoka starejši včasih hodijo bosi po plitvi vodi v upanju, da se bodo z torpedno elektriko ozdravili revmatizma ali protina.

Električna torpedna rampa.

Obrisi telesa torpeda spominjajo na kitaro v dolžini od 30 cm do 1,5 m in celo do 2 m. Njegova koža dobi barvo, podobno okolju (glej članek "Barvanje in imitacija pri živalih"). V obalnih vodah Sredozemskega in Rdečega morja, Indijskega in Tihega oceana ter ob obali Anglije živijo različne vrste torpedov. V nekaterih zalivih na Portugalskem in v Italiji se torpeda dobesedno rojijo po peščenem dnu.

Električne razelektritve torpeda so zelo močne. Če ta žarek pade v ribiško mrežo, lahko tok teče skozi mokre nitke mreže in zadene ribiča. Električni izpusti ščitijo torpedo pred plenilci - morskimi psi in hobotnicami - ter mu pomagajo loviti majhne ribe, ki jih ti izpusti ohromijo ali celo ubijejo. Električna energija torpeda nastaja v posebnih organih, nekakšnih "električnih baterijah". Nahajajo se med glavo in prsnimi plavuti in so sestavljene iz več sto šesterokotnih stebrov želatinaste snovi. Stebri so med seboj ločeni z gostimi pregradami, na katere se prilegajo živci. Vrhovi in ​​podnožja stebrov so v stiku s kožo hrbta in trebuha. Živci, ki gredo do električnih organov, imajo v "baterijah" približno pol milijona koncev.

Diskopijski raž je oceliran.

V nekaj deset sekundah torpedo oddaja na stotine in tisoče kratkih izpustov, ki tečejo od trebuha do hrbta. Napetost toka v različnih vrstah žarkov se giblje od 80 do 300 V s tokom 7-8 A. V naših morjih obstaja več vrst rajskih bodičastih žarkov, med njimi je črnomorski škrt - morska lisica. Delovanje električnih organov teh žarkov je veliko šibkejše od delovanja torpeda. Domnevamo lahko, da električni organi služijo kot raj za medsebojno komunikacijo, na primer "brezžični telegraf".

V vzhodnem delu pacifiških tropskih voda živi skot z diskopijskimi očmi. Zavzema tako rekoč vmesni položaj med torpedom in trnovitimi pobočji. Trst se hrani z majhnimi raki in jih zlahka vzame brez uporabe električnega toka. Njegove električne razelektritve ne morejo ubiti nikogar in verjetno služijo le za odganjanje plenilcev.

Stingray morska lisica.

Stingray niso edini z električnimi organi. Telo afriškega rečnega soma Malapterurusa je, kot krzneni plašč, ovito z želatinasto plastjo, v kateri nastaja električni tok. Električni organi predstavljajo približno četrtino teže celotnega soma. Njegova izhodna napetost doseže 360 ​​V, nevarna je celo za ljudi in seveda usodna za ribe.

Znanstveniki so ugotovili, da afriška sladkovodna riba, gymnarchus, ves čas oddaja šibke, a pogoste električne signale. Z njimi gimnanar tako rekoč preiskuje prostor okoli sebe. Samozavestno plava v blatni vodi med algami in kamenjem, ne da bi se dotaknil telesa za kakršne koli ovire. Afriške ribe, mormirus in sorodniki električne jegulje, južnoameriške hvalnice, so obdarjene z enako sposobnostjo.

Astrolog.

V Indijskem, Pacifiškem in Atlantskem oceanu, v Sredozemskem in Črnem morju živijo majhne ribe do 25 cm, redko do 30 cm dolge, - zvezdniki. Običajno ležijo na obalnem dnu in opazujejo plen, ki plava od zgoraj. Zato se njihove oči nahajajo na vrhu glave in gledajo navzgor. Od tod tudi ime teh rib. Nekatere vrste opazovalcev zvezd imajo električne organe, ki se nahajajo na njihovi kroni in verjetno služijo za signalizacijo, čeprav je njihovo delovanje opazno tudi pri ribičih. Kljub temu ribiči zlahka ujamejo veliko zvezdnikov.

Električna jegulja živi v južnoameriških tropskih rekah. To je sivo-modra kača podobna riba do 3 m Delež glave in trebušnega dela predstavlja le 1/5 njegovega telesa. Kompleksni električni organi se nahajajo vzdolž preostalih 4/5 telesa na obeh straneh. Sestavljeni so iz 6-7 tisoč plošč, ločenih med seboj s tanko lupino in izoliranih z želatinastim tesnilom.

Plošče tvorijo nekakšno baterijo, katere praznjenje je usmerjeno od repa do glave. Napetost, ki jo ustvari jegulja, zadostuje za ubijanje ribe ali žabe v vodi. Jegulje in ljudje, ki se kopajo v reki, so močno prizadeti: električni organ jegulje razvije napetost nekaj sto voltov.

Jegulja ustvari posebno močno napetost, ko se oboka, tako da je žrtev med repom in glavo: dobimo zaprt električni obroč. Električna razelektritev jegulje privablja druge bližnje jegulje.

To lastnost je mogoče uporabiti. Z izpustom katerega koli vira električne energije v vodo je mogoče pritegniti celo čredo jegulj, le izbrati je treba ustrezno napetost in pogostost izpustov. V Južni Ameriki jedo meso električne jegulje. Toda ujeti ga je nevarno. Eden od načinov ribolova je zasnovan tako, da jegulja, ki je izpraznila baterijo, dolgo časa varna. Zato ribiči to počnejo: gredo čredo krav v reko, jegulje jih napadejo in porabijo zalogo električne energije. Po izgonu krav iz reke so ribiči s sulicami premagali jegulje.

Ocenjuje se, da bi 10.000 jegulj lahko zagotovilo energijo za nekaj minut vožnje električnega vlaka. Toda potem bi moral vlak stati nekaj dni, medtem ko bi jegulje obnovile oskrbo z električno energijo.

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

Ti izpusti tvorijo značilna bioelektrična polja okoli telesa rib. Ugotovljeno je bilo, da šibka električna polja obstajajo v takih ribah, kot so rečni ostriž, ščuka, golobica, škrlat, krap, rumenjak, krokar itd.