Tüm omurgalılar arasında yalnızca balıklar bir insanı felç etmeye, hatta öldürmeye yetecek kadar elektrik enerjisi üretebilir. Elektrik organları balıklara savunma, yönlendirme, avlanma ve muhtemelen iletişim için hizmet eder. İki yüz elliye yakın balık türü elektrik enerjisi üretebilmektedir; ancak yalnızca elektrikli yılan balıkları insanlara karşı silah görevi görebilecek kadar güçlü bir yük biriktirir ( Elektrofor elektrikus), Güney Amerika'da yaşayan ve elektrik ışınlı aileye ait Torpedinidae.

Hayvanların bu kadar güçlü elektrik enerjisi darbelerini nasıl ürettiği bilim insanları için bir gizem olmaya devam ediyor, ancak hayvan elektriğinin doğası oldukça açık. Elektrik enerjisiİnsanlar da dahil olmak üzere herhangi bir hayvanın vücudunda meydana gelir. Elektriksel uyarılar sinir lifleri boyunca ilerleyerek beyin hücrelerine ve diğer hücrelere çeşitli olaylarla ilgili sinyaller gönderir. Okuyucu bu sayfaları okurken bile elektrik sinyalleri üretir; ancak elektrikli yılan balıklarında ve bazı vatozlarda enerji o kadar çok birikir ki, diğer balıklara ve hayvanlara karşı silah olarak kullanılır. Nasıl oluştuğuna bakalım.

İnsanlık hayvan dokusunun elektrik ürettiğini 1791 yılında Bologna Üniversitesi anatomi profesörü Luigi Galvani'nin kurbağanın bacağındaki sinir ve kas dokusunun elektrik enerjisine tepki verdiğini keşfetmesiyle öğrendi. elektrik. Zamanla bilim adamları, darbelerin farklı noktalara sinyal gönderdiğini keşfettiler. gergin sistemİnsanlar elektrokimyasal yapıya sahiptir. Resmi basitleştirmek için sinir sinyallerinin iyonların yani yüklü parçacıkların sinir hücrelerinin zarları boyunca hareketi olduğunu söyleyebiliriz. Bir hücrenin dinlenme veya hareketsizlik durumunda, negatif yüklü iyonlar hücrenin içinden biriktiği için kabuğunun negatif bir potansiyeli vardır; ancak hücrenin dışında hem pozitif hem de negatif iyonlar vardır ve bunların arasında sodyum iyonları bulunur. pozitif yük. Bir sinir hücresi bir sinyal gönderdiğinde, zarı polariteyi değiştirir ve sodyum iyonları hücrenin içinden geçerek potansiyelini pozitife çevirir. Normal durumuna dönen hücre, “cihazı” bilinmeyen bir mekanizma ile sodyum iyonlarından kurtulur; Bilim insanları buna "sodyum pompası" diyor çünkü sodyum iyonlarını hücrenin dışına pompalıyor gibi görünüyor.

Hücre sinyali ilettiğinde “pompa” çalışmayı durdurur. Sodyum ve potasyum iyonları birbirlerine çekilerek yük alışverişinde bulunur ve hücrenin elektrik potansiyelini nötralize eder. Küçük deşarjlar hücreden uzanan sinir lifi boyunca yukarıya doğru hareket ederek uyarı verir. Elektrik alanıÇevredeki doku ve sıvıda. Sinyal veya sinir impulsu, sinir uçları adı verilen dallara ayrıldığı bir noktaya ulaşana kadar sinir lifi boyunca ilerler. Uçlar, bir sinir hücresini diğerinden ayıran boşluğa nüfuz eder. İki bitişik sinir dokusu hücresi arasındaki bu boşluğa sinaps denir.

Bir noktada kasa gönderilen sinir uyarısı, karşı tarafında kas lifi hücresinin bulunduğu sinapsa ulaşır. Sinir-kas kavşağı adı verilen bu nokta, balıklarda elektrik üretiminde kritik rol oynar. Nöromüsküler kavşakta bir sinir uyarısı ortaya çıktığında, sinir uçlarının etrafında bir salgı salgılanır. Kimyasal madde asetilkolin denir. Sinir hücresinden kas hücresine sızan asetilkolin, kas lifine bir impuls iletir, onu depolarize eder ve böylece bir elektrik deşarjına neden olur. Asetilkolinin bir başka fonksiyonunun da hücredeki iyonların hücre zarına nüfuz etmesine izin veren “sodyum pompasının” faaliyetini durdurmak olduğu varsayılmaktadır.

Tipik olarak bir elektrik sinyali, hayvanın vücudunun çeşitli hareketlerine yansıyan bir kasın kasılmasına neden olur. Ancak balıklarda bazı kaslar kasılma yeteneğini kaybetmiştir. Bu kaslara giden sinir uçları, nöromüsküler kavşak bölgesinde çok yoğun bir şekilde bulunur ve kas hücrelerinin lifleri o kadar büyür ki canlı bir elektrot gibi bir şey oluştururlar.

Balıkların elektrikli yılan balığı ve elektrik ışınları gibi elektrik organları birkaç benzer "elektrot"tan oluşur. Hepsi boşaldığında yüksek güçlü bir elektrik akımı oluşur. Akıntı, elektrikli yılan balığında omurilikten ve elektrikli vatozda beyinden gelen bir sinir demeti tarafından kontrol edilir.

Hem ılıman hem de tropik bölgelerde yaşayan elektrikli vatozlar, “elektrotları” üzerinde 50 volt ve daha yüksek gerilimler oluşturabilme yeteneğine sahip; bu, vatozların beslendiği balıkları ve kabukluları öldürmek için yeterlidir. Elektrikli vatoz, uzun ve kalın kuyruğu olan esnek bir gözleme gibi görünüyor. Vatoz avlanırken tüm vücuduyla avın üzerine koşar ve uçlarında elektrik organlarının bulunduğu "kanatları" ile onu "kucaklar". Sarılma kapanır, "elektrotlar" boşalır ve vatoz kurbanını elektrik deşarjıyla öldürür.

Elektrikli vatozların en büyüğü Torpido nobiliana Kuzey Atlantik sularının sakini; 1,8 metre uzunluğa ulaşır, yaklaşık 100 kilogram ağırlığa sahiptir ve 200 voltluk bir potansiyel farkı yaratma kapasitesine sahiptir - bu, yakındaki suya yakalanan herhangi bir hayvanı öldürmek için yeterlidir. Sudaki elektrik deşarjının özel etkinliği, suyun iyi bir elektrik akımı iletkeni olmasıyla açıklanmaktadır.

Elektrikli vatozdan çok eski zamanlardan beri bize gelen birçok efsanede bahsedilmektedir; rüya tercümanları bunun yakın bir talihsizliğin habercisi olduğuna inanıyordu. Yunanlılar ve Romalılar vatozun tuhaf bir enerji kaynağına sahip olduğunu biliyorlardı ve o zamanlar elektrik bilinmediğinden kaynağının bilinmeyen bir madde olduğuna inanıyorlardı. Başka bir inanç daha vardı - bronz bir kancaya yakalanan bir vatozun, mücadeleyi bırakan bir balıkçıyı öldürdüğü ve ölümün kanın pıhtılaşmasından kaynaklandığı.

Antik çağda vatozlar şok tedavisi için kullanılıyordu. Şifacılar, baş ağrısı ve diğer rahatsızlıklardan şikayetçi olan hastaların başlarına küçük vatozlar yerleştirdiler; Stingray'in iyileştirici özelliklere sahip olduğuna inanılıyordu.

En büyük vatozun bile üretebileceği voltajın birkaç katı olan 650 voltluk bir akım üreten elektrikli bir yılan balığı, yakındaki sudaki herkesi öldürebilir. Elektrikli yılan balığının diğer yılan balıklarıyla çok az ortak noktası vardır; bıçak balığıyla akrabadır ve nehirlerde yaşar. Elektrikli yılan balığı 2,7 metre uzunluğa ve yaklaşık 10 santimetre kalınlığa ulaşıyor. Vücudunun beşte dördü üç elektrikli organ tarafından işgal edilir ve uzunluğunun yalnızca beşte biri, nefes alma, sindirim, üreme ve diğerleri gibi önemli hayati işlevleri yerine getiren diğer organlardan oluşur.

Elektrikli yılan balığının yaşadığı sular oksijen bakımından fakirdir ancak bu durum yılanbalığını rahatsız etmez: O, atmosferik oksijeni solumayı da öğrenmiştir. Ağzındaki çok sayıda kan damarı oksijeni emebilir ve yılan balığı havayı yakalayarak suyun yüzeyine yükselir.

Genç bir elektrikli yılan balığı iyi görebilir, ancak yaşlandıkça görüşü keskin bir şekilde kötüleşir. Bu durum yılanbalığını pek rahatsız etmez çünkü karanlıkta çamurlu su Genellikle yaşadığı yerde gözleri hâlâ pek kullanılmıyor. Aynı elektrik organları yılan balığının avını aramasına yardımcı olur: voltajı 40-50 volt'u aşmayan nispeten zayıf elektriksel darbeler yayar; bu düşük voltajlı deşarjlar onun küçük bulmasına yardımcı oluyor deniz canlıları yılanbalığının beslendiği yer. Buna ek olarak, elektrikli yılan balıkları muhtemelen birbirlerinin elektrik deşarjlarını algılayabilmektedir; her halükarda, biri avını elektrik şokuyla felç ettiğinde, diğer yılan balıkları ava doğru koşuyor.

Elektrikli yılan balıkları esaret altında yaşama iyi uyum sağlar ve sıklıkla akvaryumlarda görülebilir; Genellikle akvaryum bir çeşit donanımla donatılmıştır. elektrikli araç gereç Yılan balığının benzersiz yeteneklerini göstermek için, örneğin suya indirilen iki elektrottan tellerin çıktığı bir lambayla. Akvaryuma yiyecek parçaları veya küçük balık atıldığında lamba yanar çünkü avı algılayan yılan balığı suda elektrik deşarjı oluşturmaya başlar. Akvaryum aynı zamanda ses yükselticilerle de donatılabilir ve böylece ziyaretçiler yılanbalığının ürettiği akım deşarjlarına eşlik eden statik sesleri duyabilirler.

Elektrikli yılan balığıyla uğraşmak oldukça tehlikelidir. Londra Hayvanat Bahçesi'nde bir yılan balığı, kendisini besleyen görevliye şiddetli bir elektrik şoku verdi. Başka bir yılanbalığı ise metal bir kutu içinde taşınırken elektrik boşalması yaratmaya başlayınca görevli, kutuyu yere atmak zorunda kaldı. Ancak yılan balığının darbesi yalnızca doğrudan temas halinde ölümcüldür; ancak deşarj alanının yakınında suya yakalanan bir yüzücü şoktayken boğulabilir.

Yılan balığının büyük miktarlarda elektrik üretme yeteneği, bir asırdan fazla bir süredir biyologların ve doktorların dikkatini çekmektedir. İkinci Dünya Savaşı sırasında, Amerikalılar da dahil olmak üzere ordu bununla ilgilenmeye başladı: Amerika Birleşik Devletleri'nin savaşa girmesinden iki yıl sonra, Güney Amerika'da yakalanan iki yüz elektrikli yılan balığı New York'a teslim edildi. Bronx Hayvanat Bahçesi onlar için yirmi iki ahşap havuz inşa etti. Sinir uyarılarının iletimini engelleyen ve dolayısıyla kalbin, akciğerlerin ve diğer hayati organların çalışmasını durdurabilen sinir gazlarının etkilerini incelemek için yapılan deneylerde yılan balıkları kullanıldı. Gazların etkisinin özü, sinir hücresinin "sodyum pompasını" durdurduktan sonra asetilkolinin parçalanmasını engellemeleridir. Tipik olarak asetilkolin, işlevini yerine getirdikten hemen sonra vücutta parçalanır; Parçalanma süreci kolinesteraz adı verilen bir enzim tarafından kontrol edilir. Sinir gazları bu enzimin etkisine tam olarak müdahale eder.

Yılan balığının elektrik organları büyük miktarda kolinesteraz içerir ve bu da oldukça aktiftir; Askeri uzmanların Bronx Hayvanat Bahçesi'ne elektrikli yılan balıklarının getirilmesine bu yüzden ihtiyaç vardı: Zehirli gazların sinir felci etkilerini incelemek için gereken enzimin kaynağı olarak hizmet ediyorlardı. Çoğu hayvanat bahçesi çalışanı, neden bu kadar çok elektrikli yılan balığının aslan barınaklarının bodrum katlarında tutulduğunu ancak savaştan sonra öğrendi.

Balıklar dünya okyanuslarında yaşayanların azınlığını oluşturur; sakinlerinin çok daha büyük bir kısmı omurgasızlardır ve aralarında en minyatür ve zararsız su hayvanları, en büyük ve tehlikeli olanlar da vardır.

Güney yarımküredeki denizlerde geçen macera filmlerinde ve romanlarda sıklıkla dev bir deniz tarağı karşımıza çıkıyor Tridacna gigaları, bir tür canlı tuzak, tedbirsiz bir yüzücüyü bekleyen bir tuzak olarak tasvir edilmiştir. Aslında bu dev, planktonla beslenir ve genellikle kendisine atfedilen muazzam güce sahip değildir - kabuğunun boyutu gerçekten 1,2 metreye ulaşsa ve yumuşakçanın ağırlığı 220 kilogram olsa bile. Bir kişinin çarpışma sonucu öldüğüne dair belgelenmiş tek bir vaka yoktur. Tridacna gigaları ancak, Amerikalılar tarafından yayınlananlar gibi yetkili kaynaklar bile Donanma"Deniz Bilimi" dergisi, okuyucuyu bu yumuşakçanın bir tüplü dalgıç için oluşturduğu tehlike konusunda uyarıyor. Ancak insan bacağının etrafındaki kapakçıklarını yanlışlıkla kapatan bir yumuşakçanın onu tutması pek olası değildir; daha ziyade uygunsuz avlardan kurtulmaya çalışacaktır.

Tüm omurgalılar arasında yalnızca balıklar üreme yeteneğine sahiptir. yeterli miktar Bir kişiyi felç etmek, hatta öldürmek için elektrik enerjisi. Elektrik organları balıklara savunma, yönlendirme, avlanma ve muhtemelen iletişim için hizmet eder. İki yüz elliye yakın balık türü elektrik enerjisi üretebilmektedir; ancak yalnızca elektrikli yılan balıkları insanlara karşı silah görevi görebilecek kadar güçlü bir yük biriktirir ( Elektrofor elektrikus), Güney Amerika'da yaşayan ve elektrik ışınlı aileye ait Torpedinidae.

Hayvanların bu kadar güçlü elektrik enerjisi darbelerini nasıl ürettiği bilim insanları için bir gizem olmaya devam ediyor, ancak hayvan elektriğinin doğası oldukça açık. Elektrik enerjisi, insanlar da dahil olmak üzere herhangi bir hayvanın vücudunda ortaya çıkar. Elektriksel uyarılar sinir lifleri boyunca ilerleyerek beyin hücrelerine ve diğer hücrelere çeşitli olaylarla ilgili sinyaller gönderir. Okuyucu bu sayfaları okurken bile elektrik sinyalleri üretir; ancak elektrikli yılan balıklarında ve bazı vatozlarda enerji o kadar çok birikir ki, diğer balıklara ve hayvanlara karşı silah olarak kullanılır. Nasıl oluştuğuna bakalım.

İnsanlık hayvan dokusunun elektrik ürettiğini 1791 yılında Bologna Üniversitesi anatomi profesörü Luigi Galvani'nin kurbağanın bacağındaki sinir ve kas dokusunun elektrik akımına tepki verdiğini keşfetmesiyle öğrendi. Zamanla bilim adamları, insan sinir sistemi boyunca sinyal gönderen uyarıların elektrokimyasal nitelikte olduğunu keşfettiler. Resmi basitleştirmek için sinir sinyallerinin iyonların yani yüklü parçacıkların sinir hücrelerinin zarları boyunca hareketi olduğunu söyleyebiliriz. Bir hücrenin dinlenme veya hareketsizlik durumunda, negatif yüklü iyonlar hücrenin içinden biriktiği için kabuğunun negatif bir potansiyeli vardır; ancak hücrenin dışında hem pozitif hem de negatif iyonlar vardır ve bunların arasında pozitif yük taşıyan sodyum iyonları da vardır. Bir sinir hücresi bir sinyal gönderdiğinde, zarı polariteyi değiştirir ve sodyum iyonları hücrenin içinden geçerek potansiyelini pozitife çevirir.

Normal durumuna dönen hücre, “cihazı” bilinmeyen bir mekanizma ile sodyum iyonlarından kurtulur; Bilim insanları buna "sodyum pompası" diyor çünkü sodyum iyonlarını hücrenin dışına pompalıyor gibi görünüyor.

Hücre sinyali ilettiğinde “pompa” çalışmayı durdurur. Sodyum ve potasyum iyonları birbirlerine çekilerek yük alışverişinde bulunur ve hücrenin elektrik potansiyelini nötralize eder. Küçük deşarjlar, hücreden uzanan bir sinir lifi boyunca ilerleyerek çevredeki doku ve sıvıda bir elektrik alanı oluşturur. Sinyal veya sinir impulsu, sinir uçları adı verilen dallara ayrıldığı bir noktaya ulaşana kadar sinir lifi boyunca ilerler. Uçlar, bir sinir hücresini diğerinden ayıran boşluğa nüfuz eder. İki bitişik sinir dokusu hücresi arasındaki bu boşluğa sinaps denir.

Elektrikli balıklar hem denizlerde hem de tatlı su kütlelerinde yaşar. Gezegenimizdeki hayvanlar arasında en güçlü elektrik deşarjı elektrikli yılan balığı tarafından yaratılır (en üstteki fotoğraf); deşarjı ile bir atı felç edebilir. Avını yüzgeçleriyle “saran” elektrikli vatoz (alttaki resim) aynı zamanda onu elektrik deşarjıyla felç eder.

Bir noktada kasa giden sinir uyarısı, karşı tarafında kas lifi hücresinin bulunduğu sinapsa ulaşır. Sinir-kas kavşağı adı verilen bu nokta, balıklarda elektrik üretiminde kritik rol oynar. Sinir kas kavşağında bir sinir uyarısı oluştuğunda, sinir uçlarının etrafında asetilkolin adı verilen bir kimyasal salınır. Sinir hücresinden kas hücresine sızan asetilkolin, kas lifine bir impuls iletir, onu depolarize eder ve böylece bir elektrik deşarjına neden olur. Asetilkolinin bir başka fonksiyonunun da hücredeki iyonların hücre zarına nüfuz etmesine izin veren “sodyum pompasının” faaliyetini durdurmak olduğu varsayılmaktadır.

Tipik olarak bir elektrik sinyali, hayvanın vücudunun çeşitli hareketlerine yansıyan bir kasın kasılmasına neden olur. Ancak balıklarda bazı kaslar kasılma yeteneğini kaybetmiştir. Bu kaslara giden sinir uçları nöromüsküler kavşak bölgesinde çok yoğun bir şekilde bulunur ve kas hücrelerinin lifleri o kadar büyür ki canlı bir elektrot gibi bir şey oluştururlar.

Balıkların elektrikli yılan balığı ve elektrik ışınları gibi elektrik organları birkaç benzer "elektrot"tan oluşur. Hepsi boşaldığında yüksek güçlü bir elektrik akımı oluşur. Akıntı, elektrikli yılan balığında omurilikten ve elektrikli vatozda beyinden gelen bir sinir demeti tarafından kontrol edilir.

Hem ılıman hem de tropik bölgelerde yaşayan elektrikli vatozlar, “elektrotları” üzerinde 50 volt ve daha yüksek gerilimler oluşturabilme yeteneğine sahip; bu, vatozların beslendiği balıkları ve kabukluları öldürmek için yeterlidir. Elektrikli vatoz, uzun ve kalın kuyruğu olan esnek bir gözleme gibi görünüyor. Vatoz avlanırken tüm vücuduyla avın üzerine koşar ve uçlarında elektrik organlarının bulunduğu "kanatları" ile onu "kucaklar". Sarılma kapanır, "elektrotlar" boşalır ve vatoz kurbanını elektrik deşarjıyla öldürür.

Elektrikli vatozların en büyüğü Torpido nobiliana Kuzey Atlantik sularının sakini; 1,8 metre uzunluğa ulaşır, yaklaşık 100 kilogram ağırlığa sahiptir ve 200 voltluk bir potansiyel farkı yaratma kapasitesine sahiptir - bu, yakındaki suya yakalanan herhangi bir hayvanı öldürmek için yeterlidir. Sudaki elektrik deşarjının özel etkinliği, suyun iyi bir elektrik akımı iletkeni olmasıyla açıklanmaktadır.

Elektrikli vatozdan çok eski zamanlardan beri bize gelen birçok efsanede bahsedilmektedir; rüya tercümanları bunun yakın bir talihsizliğin habercisi olduğuna inanıyordu. Yunanlılar ve Romalılar vatozun tuhaf bir enerji kaynağına sahip olduğunu biliyorlardı ve o zamanlar elektrik bilinmediğinden kaynağının bilinmeyen bir madde olduğuna inanıyorlardı. Başka bir inanç daha vardı - bronz bir kancaya yakalanan bir vatozun, mücadeleyi bırakan bir balıkçıyı öldürdüğü ve ölümün kanın pıhtılaşmasından kaynaklandığı.

Antik çağda vatozlar şok tedavisi için kullanılıyordu. Şifacılar, baş ağrısı ve diğer rahatsızlıklardan şikayetçi olan hastaların başlarına küçük vatozlar yerleştirdiler; Stingray'in iyileştirici özelliklere sahip olduğuna inanılıyordu.

En büyük vatozun bile üretebileceği voltajın birkaç katı olan 650 voltluk bir akım üreten elektrikli bir yılan balığı, yakındaki sudaki herkesi öldürebilir. Elektrikli yılan balığının diğer yılan balıklarıyla çok az ortak noktası vardır; bıçak balığıyla akrabadır ve nehirlerde yaşar. Elektrikli yılan balığı 2,7 metre uzunluğa ve yaklaşık 10 santimetre kalınlığa ulaşır. Vücudunun beşte dördü üç elektrikli organ tarafından işgal edilir ve uzunluğunun yalnızca beşte biri, nefes alma, sindirim, üreme ve diğerleri gibi önemli hayati işlevleri yerine getiren diğer organlardan oluşur.

Elektrikli yılan balığının yaşadığı sular oksijen bakımından fakirdir ancak bu durum yılanbalığını rahatsız etmez: O, atmosferik oksijeni solumayı da öğrenmiştir. Ağzındaki çok sayıda kan damarı oksijeni emebilir ve yılan balığı havayı yakalayarak suyun yüzeyine yükselir.

Genç bir elektrikli yılan balığı iyi görebilir, ancak yaşlandıkça görüşü keskin bir şekilde kötüleşir. Bu durum yılanbalığını pek rahatsız etmez çünkü genellikle yaşadığı karanlık, çamurlu suda gözleri zaten pek işe yaramaz. Aynı elektrik organları yılan balığının avını aramasına yardımcı olur: voltajı 40-50 volt'u aşmayan nispeten zayıf elektriksel darbeler yayar; bu düşük voltajlı deşarjlar, yılan balığının beslendiği küçük deniz canlılarını bulmasına yardımcı olur. Buna ek olarak, elektrikli yılan balıkları muhtemelen birbirlerinin elektrik deşarjlarını algılayabilmektedir; her halükarda, biri avını elektrik şokuyla felç ettiğinde, diğer yılan balıkları ava doğru koşuyor.

Elektrikli yılan balıkları esaret altında yaşama iyi uyum sağlar ve sıklıkla akvaryumlarda görülebilir; Genellikle akvaryum, yılan balığının benzersiz yeteneklerini göstermek için bir tür elektrikli cihazla donatılmıştır; örneğin, tellerin suya indirilen iki elektrottan çıktığı bir lamba. Akvaryuma yiyecek parçaları veya küçük balık atıldığında lamba yanar çünkü avı algılayan yılan balığı suda elektrik deşarjı oluşturmaya başlar. Akvaryum aynı zamanda ses yükselticilerle de donatılabilir ve böylece ziyaretçiler yılanbalığının ürettiği akım deşarjlarına eşlik eden statik sesleri duyabilirler.

Elektrikli yılan balığıyla uğraşmak oldukça tehlikelidir. Londra Hayvanat Bahçesi'nde bir yılan balığı, kendisini besleyen görevliye şiddetli bir elektrik şoku verdi. Başka bir yılanbalığı ise metal bir kutu içinde taşınırken elektrik boşalması yaratmaya başlayınca görevli, kutuyu yere atmak zorunda kaldı. Ancak yılan balığının darbesi yalnızca doğrudan temas halinde ölümcüldür; ancak deşarj alanının yakınında suya yakalanan bir yüzücü şoktayken boğulabilir.

Yılan balığının büyük miktarlarda elektrik üretme yeteneği, bir asırdan fazla bir süredir biyologların ve doktorların dikkatini çekmektedir. İkinci Dünya Savaşı sırasında, Amerikalılar da dahil olmak üzere ordu bununla ilgilenmeye başladı: Amerika Birleşik Devletleri'nin savaşa girmesinden iki yıl sonra, Güney Amerika'da yakalanan iki yüz elektrikli yılan balığı New York'a teslim edildi. Bronx Hayvanat Bahçesi onlar için yirmi iki ahşap havuz inşa etti. Sinir uyarılarının iletimini engelleyen ve dolayısıyla kalbin, akciğerlerin ve diğer hayati organların çalışmasını durdurabilen sinir gazlarının etkilerini incelemek için yapılan deneylerde yılan balıkları kullanıldı. Gazların etkisinin özü, sinir hücresinin "sodyum pompasını" durdurduktan sonra asetilkolinin parçalanmasını engellemeleridir. Tipik olarak asetilkolin, işlevini yerine getirdikten hemen sonra vücutta parçalanır; Parçalanma süreci kolinesteraz adı verilen bir enzim tarafından kontrol edilir. Sinir gazları bu enzimin etkisine tam olarak müdahale eder.

Yılan balığının elektriksel organları büyük miktarda kolinesteraz içerir ve bu da oldukça aktiftir; Askeri uzmanların Bronx Hayvanat Bahçesi'ne elektrikli yılan balıklarının getirilmesine bu yüzden ihtiyaç vardı: Zehirli gazların sinir felci etkilerini incelemek için gereken enzimin kaynağı olarak hizmet ediyorlardı. Çoğu hayvanat bahçesi çalışanı, neden bu kadar çok elektrikli yılan balığının aslan barınaklarının bodrum katlarında tutulduğunu ancak savaştan sonra öğrendi.

Balıklar dünya okyanuslarında yaşayanların azınlığını oluşturur; sakinlerinin çok daha büyük bir kısmı omurgasızlardır ve aralarında en minyatür ve zararsız su hayvanları, en büyük ve tehlikeli olanlar da vardır.

Güney yarımküredeki denizlerde geçen macera filmlerinde ve romanlarda sıklıkla dev bir deniz tarağı karşımıza çıkıyor Tridacna gigaları, bir tür canlı tuzak, tedbirsiz bir yüzücüyü bekleyen bir tuzak olarak tasvir edilmiştir. Aslında bu dev, planktonla beslenir ve genellikle kendisine atfedilen muazzam güce sahip değildir - kabuğunun boyutu gerçekten 1,2 metreye ulaşsa ve yumuşakçanın ağırlığı 220 kilogram olsa bile. Bir kişinin çarpışma sonucu öldüğüne dair belgelenmiş tek bir vaka yoktur. Tridacna gigaları ancak ABD Donanması tarafından yayınlanan Science of the Sea dergisi gibi yetkili kaynaklar bile okuyucuyu bu yumuşakçanın bir tüplü dalgıç için oluşturduğu tehlike konusunda uyarıyor. Ancak insan bacağının etrafındaki kapakçıklarını yanlışlıkla kapatan bir yumuşakçanın onu tutması pek olası değildir; daha ziyade uygunsuz avlardan kurtulmaya çalışacaktır.

Dominik Statham

Fotoğraf ©depositphotos.com/Yourth2007

Tespit edebilen balıklar elektrik alanları, isminde elektro-alıcı ve elektrikli yılan balığı gibi güçlü bir elektrik alanı oluşturabilenlere denir. elektrojenik.

Elektrikli yılan balığı bu kadar yüksek elektrik voltajını nasıl üretiyor?

Elektrik üretebilen yalnızca elektrikli balıklar değildir. Hemen hemen tüm canlı organizmalar bunu bir dereceye kadar yapar. Örneğin vücudumuzdaki kaslar beyin tarafından elektrik sinyalleri kullanılarak kontrol edilir. Bakteriler tarafından üretilen elektronlar, elektrosit adı verilen yakıt hücrelerinde elektrik üretmek için kullanılabilir. (aşağıdaki tabloya bakınız). Her hücre yalnızca küçük bir yük taşısa da, binlerce hücrenin seri halinde istiflenmesiyle, tıpkı bir el fenerindeki piller gibi, 650 volta (V) kadar voltajlar üretilebilir. Bu sıraları paralel düzenlerseniz 650 watt (W; 1 W = 1 V × 1 A) elektrik şoku veren 1 Amper (A) elektrik akımı üretebilirsiniz.

Bir yılan balığı kendini şok etmekten nasıl kaçınır?

Fotoğraf: CC-BY-SA Steven Walling, Vikipedi aracılığıyla

Bilim insanları bu soruya nasıl cevap vereceklerini tam olarak bilmiyor ancak bazı ilginç gözlemlerin sonuçları bu soruya ışık tutabilir. bu sorun. Birincisi, yılanbalığının hayati organları (beyin ve kalp gibi) elektrik üreten organlardan uzakta, başın yakınında yer alır ve izolasyon görevi görebilecek yağ dokusuyla çevrilidir. Cildin yalıtım özellikleri de vardır, çünkü hasarlı cilde sahip sivilcelerin elektrik çarpmasıyla kendi kendini sersemletmeye daha duyarlı olduğu gözlemlenmiştir.

İkincisi, yılan balıkları çiftleşme anında partnere zarar vermeden en güçlü elektrik şokunu verebilirler. Ancak çiftleşme sırasında başka bir yılanbalığına aynı kuvvette bir darbe uygulanırsa onu öldürebilir. Bu da yılan balıklarının açılıp kapatılabilen bir çeşit savunma sistemine sahip olduğunu gösteriyor.

Elektrikli yılan balığı evrimleşmiş olabilir mi?

Bunun Darwin'in önerdiği sürecin gerektirdiği küçük değişikliklerle nasıl gerçekleşebileceğini hayal etmek çok zordur. Şok dalgası en başından beri önemliyse, o zaman şok dalgası yerine kurbanı tehlikeye karşı uyarırdı. Dahası, avını sersemletme yeteneğini geliştirmek için elektrikli yılan balığının eşzamanlı bir öz savunma sistemi geliştirin. Ne zaman elektrik şokunun gücünü artıran bir mutasyon ortaya çıksa, yılan balığının elektrik yalıtımını geliştiren başka bir mutasyon da ortaya çıkmış olmalı. Tek bir mutasyonun yeterli olması pek mümkün görünmüyor. Örneğin organların kafaya yaklaştırılması için bir dizi mutasyonun eş zamanlı gerçekleşmesi gerekir.

Avlarını sersemletme yeteneğine sahip çok az balık olmasına rağmen, navigasyon ve iletişim için düşük voltajlı elektriği kullanan birçok tür vardır. Elektrikli yılan balıkları, "bıçak yılan balıkları" (Mormyridae familyası) olarak bilinen ve aynı zamanda elektrolokasyon kullanan ve bu yeteneği Güney Amerikalı kuzenleriyle birlikte geliştirdikleri düşünülen bir grup Güney Amerika balığına aittir. Üstelik evrimciler balıklardaki elektriksel organların da var olduğunu ilan etmek zorunda kalıyorlar. birbirinden bağımsız olarak sekiz kez evrimleşti. Yapılarının karmaşıklığı göz önüne alındığında, bu sistemlerin evrim sırasında sekiz şöyle dursun, en az bir kez gelişmiş olması dikkat çekicidir.

Güney Amerika'daki bıçaklar ve Afrika'daki kimeralar konum ve iletişim için elektrik organlarını kullanır ve bir dizi farklı tipte elektroreseptör kullanır. Her iki grup da çeşitli karmaşık dalga biçimlerinde elektrik alanları üreten türleri içerir. İki tip bıçak bıçağı Brakihipopomus benetti Ve Brakihipopomus walteri Birbirlerine o kadar benzerler ki tek tip olarak sınıflandırılabilirler ancak birincisi sabit voltajlı akım üretir, ikincisi ise alternatif voltajlı akım üretir. Evrimsel hikaye daha da derine inildiğinde daha da dikkat çekici hale geliyor. Bazı türler, elektrolokasyon cihazlarının birbirlerine müdahale etmemesini ve parazit yaratmamasını sağlamak için özel sistem, balığın her birinin yardımıyla elektrik deşarjının sıklığını değiştirir. Bu sistemin Güney Amerika'daki cam bıçakla hemen hemen aynı şekilde (aynı hesaplama algoritmasını kullanarak) çalışması dikkat çekicidir ( Eigenmannia) ve Afrika balığı aba-aba ( Gymnarchus). Müdahaleyi ortadan kaldıran böyle bir sistem, suda yaşayan iki ayrı balık grubunda evrim sürecinde birbirinden bağımsız olarak evrilmiş olabilir mi? farklı kıtalar?

Allah'ın yaratışının başyapıtı

Elektrikli yılan balığının enerji ünitesi, kompaktlığı, esnekliği, hareket kabiliyeti, çevre güvenliği ve kendi kendini iyileştirme yeteneği ile tüm insan yaratımlarını gölgede bırakmıştır. Bu aparatın tüm parçaları, yılan balığına büyük bir hız ve çeviklikle yüzme yeteneği kazandıran cilalı gövdeye mükemmel bir şekilde entegre edilmiştir. Elektrik üreten minik hücrelerden, yılanbalığının ürettiği elektrik alanındaki bozulmaları analiz eden en karmaşık bilgisayar kompleksine kadar yapısının tüm detayları, büyük Yaratıcı'nın planına işaret etmektedir.

Elektrikli yılan balığı nasıl elektrik üretir? (popüler bilim makalesi)

Elektrikli balıklar vücudumuzdaki sinirler ve kaslar gibi elektrik üretir. Elektrosit hücrelerinin içinde özel enzim proteinleri bulunur. Na-K ATPaz sodyum iyonlarını dışarı pompalamak hücre zarı ve potasyum iyonlarını emer. ('Na', sodyumun kimyasal sembolüdür ve 'K', potasyumun kimyasal sembolüdür. 'ATP', pompayı çalıştırmak için kullanılan bir enerji molekülü olan adenozin trifosfattır). Hücrenin içindeki ve dışındaki potasyum iyonları arasındaki dengesizlik, potasyum iyonlarını tekrar hücrenin dışına iten kimyasal bir değişime neden olur. Benzer şekilde, sodyum iyonları arasındaki dengesizlik, sodyum iyonlarını hücreye geri çeken kimyasal bir değişim yaratır. Membrana gömülü olan diğer proteinler, potasyum iyonlarının hücreden ayrılmasına izin veren gözenekler olan potasyum iyon kanalları görevi görür. Pozitif yüklü potasyum iyonları hücrenin dışında biriktiğinde, hücre zarı çevresinde bir elektrik gradyanı oluşur ve hücrenin dışının içeriden daha pozitif yüklü olmasına neden olur. Pompalar Na-K ATPaz (sodyum-potasyum adenozin trifosfataz) yalnızca bir pozitif yüklü iyonu seçecek şekilde tasarlanmıştır, aksi takdirde negatif yüklü iyonlar da içeri akarak yükü nötralize eder.

Elektrikli yılan balığının vücudunun büyük bir kısmı elektriksel organlardan oluşur. Ana organ ve Avcı organı, üretim ve birikimden sorumludur. elektrik şarjı. Sachs'ın organı, elektrolokasyon için kullanılan düşük voltajlı bir elektrik alanı üretiyor.

Kimyasal gradyan potasyum iyonlarını dışarı iterken, elektriksel gradyan onları geri çeker. Denge anında, kimyasal ve elektriksel kuvvetler birbirini iptal ettiğinde, hücrenin dışında, içine göre yaklaşık 70 milivolt daha fazla pozitif yük olacaktır. Böylece hücre içerisinde -70 milivoltluk negatif yük ortaya çıkar.

Fakat büyük miktar Hücre zarına gömülü proteinler, sodyum iyon kanalları sağlar; bunlar, sodyum iyonlarının hücreye yeniden girmesine izin veren gözeneklerdir. Normalde bu gözenekler kapalıdır, ancak elektriksel organlar etkinleştirildiğinde gözenekler açılır ve pozitif yüklü sodyum iyonları, kimyasal potansiyel gradyanının etkisi altında hücreye geri akar. İÇİNDE bu durumda denge, hücre içinde 60 milivolta kadar pozitif yük biriktiğinde sağlanır. Toplamda -70 ila +60 milivolt arasında bir voltaj değişimi vardır ve bu 130 mV yani 0,13 V'tur. Bu deşarj çok hızlı bir şekilde, yaklaşık bir milisaniyede gerçekleşir. Ve bir dizi hücrede yaklaşık 5000 elektrosit toplandığından, tüm hücrelerin senkronize deşarjı nedeniyle 650 volta kadar (5000 × 0,13 V = 650) üretilebilir.

Na-K ATPase (sodyum-potasyum adenozin trifosfataz) pompası. Her döngü sırasında iki potasyum iyonu (K+) hücreye girer ve üç sodyum iyonu (Na+) hücreden çıkar. Bu süreç ATP moleküllerinin enerjisi tarafından yönlendirilir.

Sözlük

Eşit olmayan sayıda elektron ve proton nedeniyle elektrik yükü taşıyan bir atom veya molekül. Bir iyon, protonlardan daha fazla elektron içeriyorsa negatif yüke, elektronlardan daha fazla proton içeriyorsa pozitif yüke sahip olacaktır. Potasyum (K+) ve sodyum (Na+) iyonları pozitif yüke sahiptir.

Gradyan

Uzayda bir noktadan diğerine geçerken herhangi bir değerde meydana gelen değişiklik. Örneğin ateşten uzaklaştığınızda sıcaklık düşer. Böylece yangın mesafeyle azalan bir sıcaklık gradyanı oluşturur.

Elektrik gradyanı

Elektrik yükünün büyüklüğündeki değişim derecesi. Örneğin, hücrenin dışında hücrenin içindekinden daha fazla pozitif yüklü iyon varsa, hücre zarı boyunca bir elektriksel gradyan akacaktır. Benzer yükler birbirini ittiği için iyonlar hücrenin içindeki ve dışındaki yükü dengeleyecek şekilde hareket edecektir. İyonların elektriksel gradyan nedeniyle hareketleri, elektriksel potansiyel enerjinin etkisi altında pasif olarak gerçekleşir ve aktif olarak değil, gelen enerjinin etkisi altında gerçekleşir. dış kaynakörneğin bir ATP molekülünden.

Kimyasal gradyan

Kimyasal konsantrasyon gradyanı. Örneğin, hücrenin dışında hücrenin içinden daha fazla sodyum iyonu varsa, o zaman sodyum iyonunun kimyasal bir gradyanı hücre zarı boyunca akacaktır. İyonların rastgele hareketi ve aralarındaki çarpışmalar nedeniyle, bir denge sağlanana kadar, yani iyonların her iki tarafında eşit sayıda sodyum iyonu bulunana kadar, sodyum iyonlarının yüksek konsantrasyonlardan düşük konsantrasyonlara doğru hareket etme eğilimi vardır. zar. Bu, difüzyonun bir sonucu olarak pasif bir şekilde gerçekleşir. Hareketler, ATP molekülü gibi harici bir kaynaktan alınan enerjiden ziyade iyonların kinetik enerjisinden kaynaklanmaktadır.

Sıcak ve tropik denizler Afrika ve Güney Amerika'nın çamurlu nehirlerinde, ara sıra veya sürekli olarak değişen güçlerde elektrik deşarjı yayabilen birkaç düzine balık türü yaşamaktadır. Bu balıklar elektrik akımını sadece savunma ve saldırı amacıyla kullanmakla kalmıyor, aynı zamanda birbirlerine sinyal göndererek engelleri önceden tespit edebiliyorlar (elektrolokasyon). Elektrik organları yalnızca balıklarda bulunur. Bu organlar henüz diğer hayvanlarda keşfedilmemiştir.

Elektrikli balıklar milyonlarca yıldır Dünya'da var. Kalıntıları yer kabuğunun çok eski katmanlarında, Silüriyen ve Devoniyen yataklarında bulundu. Antik Yunan vazolarında elektrikli deniz vatozu torpidosunun görüntüleri var. Antik Yunan ve Romalı doğa bilimci yazarların yazılarında torpidonun sahip olduğu harika, anlaşılmaz güce dair pek çok atıf vardır. Doktorlar Antik Roma Bu vatozları büyük akvaryumlarında tutuyorlardı. Hastalıkları tedavi etmek için torpido kullanmaya çalıştılar: Hastalar vatozlara dokunmaya zorlandı ve hastalar elektrik şokundan kurtulmuş gibi görünüyordu. Bugün bile, İber Yarımadası'nın Akdeniz kıyısında ve Atlantik kıyısında, yaşlı insanlar bazen bir torpido elektriğiyle romatizma veya gut hastalığından kurtulmayı umarak sığ sularda çıplak ayakla dolaşıyor.

Elektrikli rampa gösterge paneli.

Torpidonun gövdesinin dış hatları 30 cm'den 1,5 m'ye kadar ve hatta 2 m'ye kadar uzunluğuyla gitarı andırıyor. çevre(bkz. “Hayvanlarda renklendirme ve taklit” makalesi). Farklı türde Torpidolar, Akdeniz ve Kızıldeniz'in kıyı sularında, Hint ve Pasifik Okyanuslarında, İngiltere kıyılarında yaşar. Portekiz ve İtalya'nın bazı koylarında torpidolar tam anlamıyla kumlu dipte kaynıyor.

Torpidonun elektrik deşarjı çok güçlü. Bu vatoz balık ağına yakalanırsa akıntısı ağın ıslak iplerinden geçerek balıkçıya çarpabilir. Elektrik deşarjları, torpidoyu yırtıcı hayvanlardan (köpekbalıkları ve ahtapotlar) korur ve bu deşarjların felç ettiği ve hatta öldürdüğü küçük balıkları avlamasına yardımcı olur. Gösterge panosundaki elektrik, benzersiz, özel organlarda üretiliyor” elektrik pilleri" Baş ve göğüs yüzgeçleri arasında bulunurlar ve yüzlerce altıgen jelatinimsi madde sütunundan oluşurlar. Sütunlar, sinirlerin yaklaştığı yoğun bölmelerle birbirinden ayrılır. Sütunların üst ve tabanları sırt ve göbek derisi ile temas halindedir. Elektrik organlarına bağlanan sinirlerin “piller” içinde yaklaşık yarım milyon ucu vardır.

Diskopi ışını osellidir.

Torpido, birkaç on saniye içinde göbekten arkaya doğru akan yüzlerce ve binlerce kısa atış yayar. U voltajı farklı şekiller vatozlar 80 ila 300 V arasında değişir ve mevcut gücü 7-8 A'dır. Denizlerimizde, aralarında Karadeniz vatozu - deniz tilkisi de bulunan çeşitli dikenli vatoz türleri yaşar. Bu vatozların elektrik organlarının etkisi torpidoya göre çok daha zayıftır. Elektrik organlarının tıpkı bir “kablosuz telgraf” gibi birbirleriyle iletişim kurmaya çalıştıkları varsayılabilir.

Pasifik tropik sularının doğu kesiminde gözenekli diskopi ışını yaşar. Bir torpido ile dikenli yamaçlar arasında bir tür ara pozisyonda bulunur. Vatoz, küçük kabuklularla beslenir ve bunları elektrik akımı kullanmadan kolayca elde eder. Elektrik deşarjları kimseyi öldüremez ve muhtemelen yalnızca yırtıcı hayvanları savuşturmaya yarar.

Deniz tilkisi ışını.

Elektrikli organlara sahip olanlar sadece vatozlar değil. Afrika nehri yayın balığı Malapterurus'un gövdesi, bir kürk manto gibi, içinde elektrik akımının oluştuğu jelatinimsi bir tabakaya sarılır. Elektrik organları tüm yayın balığının ağırlığının yaklaşık dörtte birini oluşturur. Deşarj voltajı 360 V'a ulaşır, insanlar için bile tehlikelidir ve tabii ki balıklar için ölümcüldür.

Bilim insanları, Afrika tatlı su balığı Gymnarhus'un yaşamı boyunca sürekli olarak zayıf ama sık elektrik sinyalleri yaydığını tespit etti. Onlarla gymnarhus kendi etrafındaki alanı araştırıyor gibi görünüyor. Çamurlu sularda, yosunların ve taşların arasında, gövdesiyle hiçbir engele dokunmadan güvenle yüzüyor. Aynı yetenek, Afrika balığı mormyrus'u ve elektrikli yılan balığının akrabaları olan Güney Amerikalı jimnastikçi tarafından da bahşedilmiştir.

Astrolog.

Hint, Pasifik ve Atlantik okyanuslarında, Akdeniz ve Karadeniz'de 25 cm'ye kadar, nadiren 30 cm uzunluğa kadar küçük balıklar yaşar - hayalperestler. Genellikle kıyı dibinde uzanırlar ve yukarıdan yüzen avları beklerler. Bu nedenle gözleri başın üst kısmında bulunur ve yukarı doğru bakar. Bu balıkların ismi de buradan gelmektedir. Bazı yıldız gözlemcisi türlerinin başlarının tepesinde bulunan ve muhtemelen sinyal vermeye hizmet eden elektrikli organları vardır, ancak etkileri balıkçılar için de fark edilebilir. Yine de balıkçılar birçok yıldız gözlemcisini kolaylıkla yakalar.

Elektrikli yılan balığı tropik Güney Amerika nehirlerinde yaşar. Bu, 3'e kadar gri-mavi yılan benzeri bir balıktır. M. Baş ve göğüs-karın kısmı vücudunun yalnızca 1/5'ini oluşturur. Vücudun geri kalan 4/5'lik kısmı boyunca her iki tarafta da karmaşık elektriksel organlar bulunur. Birbirinden ince bir kabukla ayrılmış ve jelatinimsi bir madde astarıyla izole edilmiş 6-7 bin plakadan oluşurlar.

Plakalar, deşarjı kuyruktan başa doğru yönlendirilen bir tür pil oluşturur. Yılan balığının ürettiği voltaj, sudaki bir balığı veya kurbağayı öldürmeye yeterlidir. Nehirde yüzen insanlar da yılan balıklarından muzdariptir: Yılan balığının elektrik organı birkaç yüz voltluk bir voltaj geliştirir.

Yılan balığı, avını kuyruğu ile başı arasında kalacak şekilde büküldüğünde özellikle yüksek bir voltaj üretir: kapalı bir elektrik halkası oluşturulur. Yılan balığının elektrik deşarjı yakındaki diğer yılan balıklarını da çeker.

Bu özellik kullanılabilir. Herhangi bir elektrik kaynağını suya boşaltarak, bütün bir yılan balığı sürüsünü çekmek mümkündür; sadece uygun voltajı ve deşarj sıklığını seçmeniz yeterlidir. Elektrikli yılan balığı eti Güney Amerika'da yenir. Ama onu yakalamak tehlikelidir. Avlanma yöntemlerinden biri de aküsü boşalmış bir yılan balığının uzun süre güvende kalmasını sağlamak için tasarlanmıştır. Bu nedenle balıkçılar bunu yapar: Bir inek sürüsünü nehre sürerler, yılan balıkları onlara saldırır ve elektrik kaynaklarını tüketirler. İnekleri nehirden çıkaran balıkçılar, yılan balıklarına mızrakla saldırdı.

10 bin yılan balığının bir elektrikli treni birkaç dakika içinde hareket ettirebilecek enerjiyi sağlayabileceği tahmin ediliyor. Ancak bundan sonra, yılan balıkları yeniden elektrik enerjisi sağlayana kadar trenin birkaç gün durması gerekecekti.

Sovyet bilim adamlarının yaptığı araştırmalar, özel elektrik organları olmayan sıradan, sözde elektriksiz balıkların çoğunun, heyecan durumunda suda hala zayıf elektrik deşarjları oluşturabildiğini gösterdi.

Bu deşarjlar balığın vücudu çevresinde karakteristik biyoelektrik alanlar oluşturur. Nehir levreği, turna balığı, gudgeon, çopra balığı, havuz sazanı, kızılkanat, şarlatan vb. balıkların zayıf elektrik alanlarına sahip olduğu tespit edilmiştir.