Как появились электрические угри
Обновлено: 30.04.2024
Почему электрические угри на самом деле не угри, чем они похожи на Снежную королеву и летучих мышей, как известный натуралист описал жестокую охоту на них с лошадьми в качестве приманки, почему ему никто не верил 200 лет и кто оказался прав, рассказываем в сегодняшней рубрике «История науки».
Начнем с того, что электрический угорь (Electrophorus electricus) не относится к отряду угреобразных (Anguilliformes), куда входят, например, морские и речные угри, а также мурены. Но когда первые натуралисты обнаружили в реках Южной Америки эту рыбу в 1729 году, ее приписали к угрям из-за морфологического сходства. И правда, живя в похожих условиях, гимнотообразные (они же южноамериканские ножетелки) стали похожи на мурен:
LASZLO ILYES/Wikimedia Commons
Но на самом деле гимнотообразные — отдельный отряд рыб, родственный сомообразным (от которых они отделились 120 миллионов лет назад). У них нет полупрозрачной личинки, совсем не похожей на взрослую особь, как у настоящих угрей, а угри не могут похвастаться аппаратом Вебера — соединением плавательного пузыря (который у них бывает поистине огромным, до 80 см!) со внутренним ухом, что намного улучшает их слух.
Для множества ножетелок (название отражает их форму, потому что тело похоже на лезвие палаша, а хвост — на рукоять) характерна способность производить заряды в несколько милливольт. Они слишком слабые, чтобы нанести какой бы то ни было вред другим рыбам, но достаточные, чтобы ориентироваться в мутной воде, примерно как летучие мыши или дельфины используют ультразвук. Но не таков самый знаменитый представитель отряда.
Способность электрических угрей генерировать разряд напряжением в несколько раз больше, чем в обычной розетке, и силой тока до одного ампера выделяет эту рыбу среди множества других. Правда, сначала натуралисты решили, что они каким-то загадочным образом «замораживают» своих жертв. Это долгое время казалось менее странным, чем передача электричества в воде (до этого все эксперименты не могли доказать, что внутри проводника могут быть электрические поля). А поскольку и вода, и рыба ток проводят, казалось более вероятным представить, что они делают что-то другое: либо воздействуют холодом, либо очень быстро бьют.
И только в 1772 году британец Джон Уолш, член Королевского общества, вместе с легендарным физиком Генри Кавендишем (который незадолго до этого проверил экспериментально закон Кулона) в опытах с батареей из 49 лейденских банок, а затем и самим угрем, которого вытаскивали на воздух в темноте, чтобы увидеть искру, показали, что заряд в воде не исчезает, а становится слабее. В ходе своих опытов Уолш также нанял французских рыбаков, которые подтвердили, что ощущение от удара током от банки такое же, как и от ската и угря. А это значит, заключили ученые, что электрические органы рыб похожи на множество миниатюрных лейденских банок. «Те, что предсказывали и показали связь электричества со страшными атмосферными молниями, со вниманием узнают о том, что в глубине океана электричество существует в виде кроткой молнии, молчаливой и невидимой. Те, что анализировали заряженные банки, с удовольствием увидят, что их законы справедливы и для живых банок», — написал Уолш Бенджамину Франклину.
Примерно на таком уровне находились представления об электрических угрях, когда Александр фон Гумбольдт с разрешения испанского короля Карла IV отправился в свое путешествие по его американским владениям в 1799 году. Именитый натуралист отлично подготовился, взяв на борт корвета «Писарро» более 50 новейших научных приборов. Уже во время первой шестидневной остановки на Тенерифе (один из Канарских островов), где он вместе со своим другом Бонпланом совершил восхождение на местную вершину, Тейде, у Гумбольдта возникла идея о связи растительности с климатом и высотной поясности. Само же путешествие, продлившееся пять лет, было настолько насыщенно и принесло так много ценных сведений о живом мире континента и столько научных открытий, что его даже иногда называют «второе открытие Америки». Они путешествовали и по суше, и по воде на пироге с индейцами, собирали образцы для гербариев, восходили на вулканы, спускались в пещеры (в одной из них — Эль-Гуачаро — даже открыли новый вид птиц, гуахаро)…
«В течение четырех месяцев мы ночевали в лесах, окруженные крокодилами, боа и тиграми, которые здесь нападают даже на лодки, питаясь только рисом, муравьями, маниоком, пизангом, водой Ориноко и изредка обезьянами… В Гуайане, где приходится ходить с закрытой головой и руками вследствие множества москитов, переполняющих воздух, почти невозможно писать при дневном свете: нельзя держать перо в руках — так яростно жалят насекомые. Поэтому все наши работы приходилось производить при огне, в индейской хижине, куда не проникает солнечный луч…», — писал Гумбольдт в Берлин из Гаваны.
Clinton & Charles Robertson from RAF Lakenheath, UK & San Marcos, TX, USA & UK
Но из всех его приключений больше всего чинную европейскую публику шокировало участие в индейской охоте на электрических угрей, которую Гумбольдт наблюдал 19 марта 1800 года. Исследователь попросил поймать пять угрей для экспериментов, и индейцы пригласили его пронаблюдать за этим процессом.
В качестве «наживки» в болото, где обитали угри, были загнаны лошади. Индейцы обступили водоем со всех сторон и, яростно размахивая гарпунами и палками, загоняли лошадей в воду. Лошади ржали, барахтались, били копытами, и угри начинали обороняться и бить их электрическим током. Казалось, противник перебьет всех животных: крупные рыбы забирались лошадям под брюхо и наносили удары в уязвимые места, парализуя сердце, нервные волокна желудка (поскольку человек касается воды только ногами, а лошадь и брюхом, нападение угря для нее намного опаснее). Конечно, разряда даже крупного угря не хватало, чтобы полностью убить лошадь. Оглушенное млекопитающее скорее могло потерять сознание и ненадолго скрыться под водой, а больше шансов погибнуть было под копытами сородичей, обезумевших от страха и боли.
«После такого начала нам показалось, что события принимают трагический оборот и все лошади утонут одна за другой, — вспоминает Гумбольдт, который хотел было прекратить эту жестокую битву, пока охотники не лишились всего табуна. — Но индейцы поспешили заверить нас, что охота скоро закончится и что только первое нападение угрей выглядит так устрашающе. И в самом деле, вскоре мы убедились, что угри пришли в состояние разряженных батарей — гальваническое электричество скапливается в них, вероятно, только в условиях покоя или, может быть, их электрический орган быстро устает при частом употреблении.
Мускульные их движения по-прежнему энергичны, но смертоносные удары они наносить уже не способны. Когда борьба длилась уже четверть часа, мы заметили, что лошади перестали пугаться так, как раньше. Грива у них больше не вставала дыбом, глаза реже выражали боль, ни одна из них не исчезала под водой. Да и обессиленные угри теперь начали всплывать на поверхность, спасаясь от лошадей, на которых прежде нападали, и устремлялись к берегу…».
У берега рыб поджидали индейцы с гарпунами, к которым были привязаны веревки (сухая и длинная веревка, как заметил ученый, защищала от удара током). Всего за несколько минут удалось поймать пять больших угрей. Зрелище очень впечатлило ученого, но не вызвало доверия у скептиков: зачем угрям нападать на лошадей, которых они все равно не съедят? Рыбе намного проще уплыть, чем отбиваться от столь крупного противника. Вся история больше напоминала байку в духе барона Мюнхгаузена, чем правдивый отчет путешественника. Кто не хотел бы похвастаться диковинными приключениями и блеснуть невиданной храбростью? И научное сообщество смотрело на это свидетельство сквозь пальцы два века, уважая Гумбольдта за другие исследовательские заслуги.
И только летом прошлого года Кеннет Катания, ученый из Университета Вандербильдта, случайно подтвердил правоту Александра фон Гумбольдта. Этот ученый занимается угрями уже давно и ранее сделал несколько интересных открытий. Так, в 2014 году он показал, что эти рыбы умеют «управлять» своей добычей, поражая ее моторные нейроны на расстоянии, как дистанционный электрошокер, мощным залпом разрядов с частотой 400 импульсов в секунду. У жертвы начинаются непроизвольные судороги, угорь замечал движение и подплывал, чтобы парализовать ее уже другим типом удара — двумя-тремя высоковольтными импульсами. Всего у угрей три типа зарядов, как объяснил Катания в своей статье в Science (еще один — слабые заряды для ориентирования на местности).
В другой работе, на этот раз в Current Biology, ученый показал, как угри могут усиливать заряд, встречаясь с крупным противником. Для этого они «обнимают» жертву, почти замыкаясь в кольцо. Кстати, у клариевых сомов, которые, как мы говорили выше, являются родственниками гимнотообразных, похожие объятия действительно любовные (вот у кого фраза «между нами пробежала искра» обретает буквальный смысл!). Подробнее об этом можно узнать в лекции Владимира Ольшанского из ИПЭЭ РАН.
Но только летом 2016 года стало известно, что угри в некоторых условиях могут атаковать крупных животных, как описывал Гумбольдт. Более того, они выпрыгивают для этого из воды, прижимаясь к противнику щекой. Как мы помним, на воздухе их заряд даже сильнее, поэтому библейский призыв подставить другую щеку для удара вовсе не делает их уязвимыми: таким образом они сами наносят врагу гораздо более серьезные повреждения. Это обнаружилось, когда Катания решил пересадить своих подопытных животных из одного аквариума в другой с помощью металлической сетки: вместо того чтобы прятаться от ловца, рыбы начали выпрыгивать ему навстречу. Казалось бы, крупный проводящий электричество объект, в отличие от мелкого проводника, который угри воспринимают как добычу, должен был их напугать. Оказалось же, что будучи загнанными в угол, или когда уровень воды в аквариуме слишком низкий, угри следуют правилу «лучшая защита — это нападение» и атакуют.
С помощью искусственной крокодильей головы с лампочками и проводами внутри исследователь продемонстрировал, что угри, когда их враг находится на суше, должны сами высунуться из воды (но касаться хвостом проводника, иначе электрическая цепь не замкнется). Об этом он сообщил в статье журнале PNAS. Так завершился двухвековой спор, в результате которого была подтверждена вина электрических угрей в нападении на крупных животных и оправдан великий ученый.
Indicator, 2022 г. 18+
Нашли опечатку? Выделите текст и нажмите Ctrl+Enter
Все права защищены. Полное или частичное копирование материалов Сайта в коммерческих целях разрешено только с письменного разрешения владельца Сайта. В случае обнаружения нарушений, виновные лица могут быть привлечены к ответственности в соответствии с действующим законодательством Российской Федерации.
Когда мы с вами вчера изучали информацию про Самого большого пойманного угоря мне в комментариях справедливо напомнили, что несмотря на свое название, электрический угорь не принадлежит к отряду угреобразных, он более близок к карпам и сомам.
Люди узнали про электрических рыб довольно давно: ещё в Древнем Египте для лечения эпилепсии использовали электрического ската, анатомия электрического угря подсказала Алессандро Вольте идею его знаменитых батарей, а Майкл Фарадей, «отец электричества», использовал того же угря в качестве научного оборудования. Современные биологи знают, что можно ждать от таких рыб (почти двухметровый угорь может сгенерировать 600 вольт), кроме того, более-менее известно, что за гены формируют такой необычный признак – нынешним летом группа генетиков из Университета Висконсина в Мадисоне (США) опубликовала работу с полным сиквенсом генома электрического угря. Предназначение «электроспособностей» тоже понятно: они нужны для охоты, для ориентации в пространстве и для защиты от других хищников. Неизвестным оставалось лишь одно – как именно рыбы пользуются своим электрошоком, что за стратегию используют.
Сейчас мы об этом и узнаем …
Фото 2.
Для начала немного о самом главном герое.
В таинственных и мутных водах Амазонки скрывается множество опасностей. Одну из них представляет электрический угорь (лат. Electrophorus electricus) — единственный представитель отряда электрических угрей. Он водится на северо-востоке Южной Америки и встречается в небольших притоках среднего, а также нижнего течения мощной реки Амазонки.
Средняя длина взрослого электрического угря метр-полтора, хотя иногда встречаются и трехметровые экземпляры. Весит такая рыбка порядка 40 кг. Тело у нее удлиненное и немного сплющенное с боков. Собственно, на рыбу этот угорь не очень-то и похож: чешуи нет, из плавников только хвостовой да грудные, и плюс ко всему дышит он атмосферным воздухом.
Фото 3.
Дело в том, что притоки, где обитает электрический угорь, слишком мелкие и мутные, а вода в них практически лишена кислорода. Поэтому природа наградила животное уникальными сосудистыми тканями в ротовой полости, с помощью которых угорь усваивает кислород прямо из наружного воздуха. Правда для этого ему приходится каждые 15 минут подниматься на поверхность. Зато если угорь вдруг окажется вне воды, он сможет прожить несколько часов, при условии, что его тело и рот не пересохнут.
Окрас у электрического угля оливково-коричневый, что позволяет ему оставаться незамеченным для потенциальной добычи. Только горло и нижняя часть головы ярко-оранжевые, но вряд ли это обстоятельство поможет несчастным жертвам электрического угря. Стоит ему содрогнуться всем своим скользким телом, как образуется разряд, напряжением до 650В (в основном 300-350В), который моментально убивает всю находящуюся поблизости мелкую рыбешку. Добыча падает на дно, а хищник подбирает ее, заглатывает целиком и умащивается неподалеку, чтобы немного отдохнуть.
Фото 4.
Электрический угорь имеет особые органы, состоящие из многочисленных электрических пластинок — видоизмененных мышечных клеток, между мембранами которых образуется разность потенциалов. Органы занимают две трети массы тела этой рыбы.
Впрочем, электрический угорь может генерировать разряды и с меньшим напряжением — до 10 вольт. Поскольку у него плохое зрение, он использует их как радар, для навигации и поиска добычи.
Электрические угри могут быть огромных размеров, достигая 2, 5 метра в длину и 20 килограммов в весе. Они обитают в реках Южной Америки, например, в Амазонке и Ориноко. Там питаются рыбой, земноводными, птицами и даже мелкими млекопитающими.
Поскольку электрический угорь усваивает кислород непосредственно из атмосферного воздуха, ему приходится очень часто подниматься к поверхности воды. Он должен это делать, по крайней мере, один раз в пятнадцать минут, но обычно это происходит чаще.
На сегодняшний день известно мало случаев гибели людей после встречи с электрическим угрем. Тем не менее многочисленные электрические удары могут привести к дыхательной или сердечной недостаточности, из-за чего человек может утонуть даже на мелководье.
Фото 5.
Все его тело покрывают специальные органы, которые состоят из особых клеток. Эти клетки последовательно соединены между собой при помощи нервных каналов. В передней части тела «плюс», в задней «минус». Слабое электричество образуется в самом начале и, проходя последовательно от органа к органу, оно набирает силу, чтобы ударить как можно более эффективно.
Сам электрический угорь считает, что наделен надежной защитой, поэтому не спешит сдаваться даже более крупному противнику. Бывали случаи, когда угри не пасовали даже перед крокодилами, а уж людям и вовсе стоит избегать встреч с ними. Конечно, вряд ли разряд убьет взрослого человека, однако ощущения от него будут более чем неприятные. К тому же есть риск потери сознания, а если при этом находиться в воде, можно запросто утонуть.
Фото 6.
Электрический угорь весьма агрессивен, нападает он сразу и не собирается никого предупреждать о своих намерениях. Безопасное расстояние от метрового угря составляет не меньше трех метров — этого должно хватить, чтобы избежать опасного тока.
Кроме основных органов, вырабатывающих электричество, есть у угря и еще один, при помощи которого он разведывает окружающую обстановку. Этот своеобразный локатор испускает низкочастотные волны, которые, возвращаясь, оповещают своего хозяина о находящихся впереди преградах или наличии подходящей живности.
Фото 7.
Зоолог Кеннет Катания (Kenneth Catania) из Университета Вандербильта (США), наблюдая за электрическими угрями, которые жили в специально оборудованном аквариуме, заметил, что рыбы могут разряжать свою батарею тремя разными способами. Первый – это низковольтные импульсы, предназначенные для ориентации на местности, второй – последовательность двух-трёх высоковольтных импульсов, длящихся несколько миллисекунд, наконец, третий способ – относительно долгий залп высоковольтных и высокочастотных разрядов.
Когда угорь нападает, он посылает добыче много вольт на высокой частоте (способ номер три). Трёх-четырёх миллисекунд такой обработки хватает, чтобы обездвижить жертву – то есть можно сказать, что угорь использует дистанционный электрошок. Причём частота его намного превышает искусственные приспособления: например, дистанционный шокер Тайзер подаёт 19 импульсов в секунду, тогда как угорь – целых 400. Парализовав жертву, он должен, не теряя времени, быстро схватить её, иначе добыча придёт в себя и уплывёт.
Фото 8.
В статье в Science Кеннет Катания пишет, что «живой электрошокер» действует так же, как искусственный аналог, вызывая сильное непроизвольное сокращение мышц. Механизм действия удалось определить в своеобразном опыте, когда в аквариум к угрю клали рыбу с разрушенным спинным мозгом; между собой их разделял электропроницаемый барьер. Контролировать мышцы рыба не могла, однако они сокращались сами в ответ на электроимпульсы извне. (Угря провоцировали на разряд, подкидывая ему червей в качестве корма.) Если же рыбе с разрушенным спинным мозгом вводили ещё и нервнопаралитический яд кураре, то электричество от угря никак на неё действовало. То есть мишенью электроразрядов были именно моторные нейроны, управляющие мышцами.
Фото 9.
Однако всё это происходит, когда угорь уже определил себе добычу. А если добыча затаилась? По движению воды её тогда уже не найдёшь. К тому же сам угорь охотится ночью, и при том не может похвастаться хорошим зрением. Чтобы найти добычу, он использует разряды второго рода: короткие последовательности из двух-трёх высоковольтных импульсов. Такой разряд имитирует сигнал моторных нейронов, побуждая сокращаться все мышцы потенциальной жертвы. Угорь как бы приказывает ей обнаружить себя: по телу жертвы проходит мышечный спазм, она начинает дёргаться, а угорь ловит колебания воды – и понимает, где спряталась добыча. В похожем опыте с рыбой с разрушенным спинным мозгом её отделяли от угря уже электронепроницаемым барьером, однако волны воды от неё угорь мог чувствовать. Одновременно рыбу соединяли со стимулятором, так что её мышцы сокращались по желанию экспериментатора. Оказалось, что если угорь испускал короткие «импульсы обнаружения», и одновременно рыбу заставляли дёргаться, то угорь нападал на неё. Если же рыба никак не отвечала, то угорь на неё, естественно, никак не реагировал – он просто не знал, где она находится.
В целом электрический угорь демонстрирует довольно изощрённую охотничью стратегию. Время от времени посылая во внешнюю среду «псевдомышечные» разряды, он заставляет затаившихся жертв обнаружить себя, затем подплывает туда, откуда в воде распространяются волны, и подаёт уже другой разряд, парализующий добычу. Иными словами, угорь просто получает контроль над мышцами жертвы, приказывая им двигаться или замереть тогда, когда ему это нужно.
Фото 11.
Фото 12.
Фото 13.
Фото 14.
Фото 15.
Фото 16.
Фото 17.
Фото 18.
Фото 19.
А вот еще про каких интересных рыбок я вам напомню: вот смотрите какая прикольная Защитная биолюминесценция, а вот удивительная Прозрачная «рыба». Вот например Что будет, если скрестить рыбу и крокодила ?, а вот страшная Мокрица, пожирающая язык и как Поймать пилу. Вспомните, что это за Самая медленная рыба в мире и бывает ли Рыба, ползущая на дерево
Электрический угорь (Источник: youtube)
Рыба вида электрический угорь (Electrophorus electricus) — единственный представитель рода электрических угрей (Electrophorus). Встречается он в ряде приток среднего и нижнего течения Амазонки. Размер тела рыбы достигает 2,5 метра в длину, а вес — 20 кг. Питается электрический угорь рыбой, земноводными, если повезет — птицами или мелкими млекопитающими. Ученые изучают электрического угря десятки (если не сотни) лет, но только сейчас начали проясняться некоторые особенности строения его тела и ряда органов.
Причем способность вырабатывать электричество — не единственная необычная черта электрического угря. К примеру, дышит он атмосферным воздухом. Это возможно благодаря большому количеству особого вида ткани ротовой полости, пронизанной кровеносными сосудами. Для дыхания угрю нужно каждые 15 минут всплывать к поверхности. Из воды кислород брать он не может, поскольку обитает он в очень мутных и мелких водоемах, где очень мало кислорода. Но, конечно, главная отличительная черта электрического угря — это его электрические органы.
Они играют роль не только оружия для оглушения или убийства его жертв, которыми угорь питается. Разряд, генерируемый электрическими органами рыбы, может быть и слабым, до 10 В. Такие разряды угорь генерирует для электролокации. Дело в том, что у рыбы есть специальные «электрорецепторы», которые позволяют определять искажения электрического поля, вызываемые его собственным телом. Электролокация помогает угрю находить путь в мутной воде и находить спрятавшихся жертв. Угорь может дать сильный разряд электричества, и в это время затаившаяся рыба или земноводное начинает хаотично дергаться из-за судорог. Эти колебания хищник без труда обнаруживает и съедает жертву. Таким образом, эта рыба является одновременно и электрорецептивной и электрогенной.
Интересно, что разряды различной силы угорь генерирует при помощи электрических органов трех типов. Они занимают примерно 4/5 длины рыбы. Высокое напряжение вырабатывают органы Хантера и Мена, а небольшие токи для навигационных целей и коммуникационных целей генерирует орган Сакса. Главный орган и орган Хантера размещаются в нижней части тела угря, орган Сакса — в хвосте. Угри «общаются» между собой при помощи электрических сигналов на расстоянии до семи метров. Определенной серией электрических разрядов они могут привлекать к себе других особей своего вида.
Как электрический угорь генерирует электрический разряд?
Угри этого вида, как и ряд других «электрифицированных» рыб воспроизводят электричество тем же образом, что и нервы с мышцами в организмах других животных, только для этого используются электроциты — специализированные клетки. Задача выполняется при помощи фермента Na-K-АТФазы (кстати, этот же фермент очень важен и для моллюсков рода наутилус (лат. Nautilus)). Благодаря ферменту образуется ионный насос, выкачивающий из клетки ионы натрия, и закачивающий ионы калия. Калий выводится из клеток благодаря специальным белкам, входящих в состав мембраны. Они образуют своеобразный «калиевый канал», через который и выводятся ионы калия. Внутри клетки скапливаются положительно заряженные ионы, снаружи — отрицательно заряженные. Возникает электрический градиент.
Разница потенциалов в результате достигает 70 мВ. В мембране той же клетки электрического органа угря есть и натриевые каналы, через которые ионы натрия могут снова попасть в клетку. В обычных условиях за 1 секунду насос выводит из клетки около 200 ионов натрия и одновременно переносит в клетку приблизительно 130 ионов калия. На квадратном микрометре мембраны может разместиться 100- 200 таких насосов. Обычно эти каналы закрыты, но в случае необходимости они открываются. Если это произошло, градиент химического потенциала приводит к тому, что ионы натрия снова поступают в клетки. Происходит общее изменение напряжения от -70 до +60 мВ, и клетка дает разряд в 130 мВ. Продолжительность процесса — всего 1 мс. Электрические клетки соединяются между собой нервными волокнами, соединение — последовательное. Электроциты составляют своеобразные столбики, которые соединяются уже параллельно. Общее напряжение генерируемого электрического сигнала достигает 650 В, сила тока — 1А. По некоторым данным, напряжение может достигать даже 1000 В, а сила тока — 2А.
Электроциты (электрические клетки) угря под микроскопом
После разряда снова действует ионный насос, и электрические органы угря заряжаются. По мнению некоторых ученых, насчитывается 7 типов ионных каналов мембраны клеток электроцитов. Расположение этих каналов и чередование типов каналов влияет на скорость производства электричества.
Разряд электрической батареи
По результатам исследования Кеннета Катания (Kenneth Catania) из Университета Вандербильта (США), угорь может использовать три типа разряда своего электрического органа. Первый, как и упоминалось выше — это серия низковольтных импульсов, которые служат для коммуникации и навигационных целей.
Второй — последовательность из 2-3 высоковольтных импульсов продолжительностью несколько миллисекунд. Этот способ используется угрем при охоте на спрятавшуюся и затаившуюся жертву. Как только дано 2-3 разряда высокого напряжения, мышцы затаившейся жертвы начинают сокращаться, и угорь может без труда обнаружить потенциальную еду.
Третий способ — ряд высоковольтных высокочастотных разрядов. Третий способ угорь использует при охоте, выдавая за секунду до 400 импульсов. Этот способ парализует практически любое животное небольшого и среднего размера (даже человека) на расстоянии до 3 метров.
Кто еще способен вырабатывать электрический ток?
Из рыб на это способны около 250 видов. У большинства электричество — лишь средство навигации, как, например, в случае слоника нильского (Gnathonemus petersii).
Но электрический разряд чувствительной силы способны генерировать немногие рыбы. Это электрические скаты (ряд видов), электрический сом и некоторые другие.
Электрический сом (Источник: Wikipedia)
Джейсон Гэллент с коллегами провели секвенсирование генома ряда рыб с электрическими органами, и выяснили, что многие из изученных ими видов не являются родственниками. «Изобретение» природой электрических органов у рыб шло параллельно, но строение батарей очень схоже у всех. Всего ученые насчитали 6 независимых друг от друга эволюционных линий, приведших к появлению электрических органов. Пожалуй, электрический угорь является одним из видов рыб, которые используют этот орган наиболее искусно.
Каждый с детства слышал о том, что существует такая рыба, как электрический угорь. Исходя из названия, можно логичным образом предположить, чтобы коварная рыбешка каким-то образом может ударить окружающих током.
Откуда у угря в принципе появляется такого количество электричества, чтобы представлять опасность для других существ?
Действительно ли электрический угорь – «электрический»?
Да, это действительно так! Абсолютно удивительное, хотя и далеко не уникальное явление в дикой природе. Электричество, вырабатываемое в таком большом количество в организме угря, является следствием эволюции и естественной адаптации организма к агрессивной окружающей среде. Первоначально зоологи считали, что электричество угря нужно исключительно для защиты от более крупных хищников. С одной стороны это действительно так, но с другой – угорь использует заряды тока с куда большим разнообразием, нежели предполагалось ранее.
Последние исследования показали, что угри испускают постоянные слабые электрические импульсы для ориентации в пространстве. С их помощью рыба в том числе узнает расстояние до поверхности воды, дна и до объектов вокруг. Все это критически важно для угрей, так как они зачастую обитают и охотятся там, где вода является достаточно мутной, и полагаться на одни только глаза уже никак не получается.
Помимо защиты и навигации, угри используют электрический ток для охоты. Достоверно известно, что они испускают мощные заряды для парализации и убийства своей добычи. Здесь следует отметить, что электрический угорь способен генерировать ток с напряжением в 1300 В и мощностью до 1 А. Таких показателей вполне достаточно для того, чтобы оглушить лошадь или корову, отпугнуть человека, убить небольшого крокодила.
Есть также пока не до конца доказанная версия о том, что угри используют электричество для общения с сородичами.
Откуда у угря берется электричество?
Электричество в теле угря вырабатывается за счет видоизменённой в процессе эволюции мышечной ткани. В некоторых местах мясо угря формирует этакие столбики, каждый из которых работает как небольшой биологический реактор. Каждая отдельная пластинка создает напряжение около 0.1 В в результате физической активности рыбы. Всего в теле угря имеется около 6 тысяч таких пластинок. Чем активнее ведет себя рыба, тем быстрее и в большем количестве в ее теле вырабатывается заряд энергии.
Выживаемость в мире дикой природы напрямую зависит от эффективной адаптации. Каждый приспосабливается как может: кто-то мимикрирует под окружающую среду, кто-то вырабатывает яд, а кто-то электричество. Электрических рыб, на нашей планете не так уж и мало: согласно научным данным, их около 300 разновидностей. Но только две – электрический скат и электрический угорь, способны вырабатывать ток такого напряжения, что он может убить даже человека.
Эта рыба способна вырабатывать электричество напряжением до 1300 В, а сила тока достигает 1А. Потрясающие показатели: для наглядности стоит отметить, что взрослая особь может оглушить крупную лошадь. Положительный заряд у угря образуется в передней части тела, а отрицательный, соответственно, в задней.
Зачем рыбе электричество
Долгое время считалось, что электричество угрю необходимо, чтобы защищаться, а также оглушать слишком прытких жертв. Однако исследования показали, что эта рыба использует его намного разнообразнее.
Угорь далеко не всегда делает удар электричеством на полную мощность. Рыба способна контролировать уровень напряжения. И испуская слабый импульс, она просто ориентируется в пространстве, узнаёт о расстоянии до дна или до другого объекта, который расположен в воде. Это очень важно, потому что угри обитают там, где жидкость нередко оказывается довольно мутной. Так что полагаться на зрение они попросту не могут.
Кроме того, электрические угри нередко таким образом общаются друг с другом. Они испускают импульсы и узнают о том, кто находится рядом. Учёные установили, что рыба благодаря электричеству в курсе даже того, насколько часто бьётся сердце у другой рыбы, находящейся не очень далеко.
Как вырабатывается
Электричество у угря вырабатывается за счёт особых органов, которые так и называются электрические. У этой рыбы они расположены по бокам и занимают примерно ⅘ от длины всего тела.
Электрические органы состоят из своеобразных пластин, в которых образуется напряжение. Эти самые пластины создают столбики. Фактически, речь идёт о видоизменённой ткани, которая срабатывает как микрогенератор. Она создаёт небольшое напряжение, около 0,1В. Но каждая пластина является частью одной большой цепи.
Электрический угорь может похвастаться 70 столбиками. Причём каждый из них насчитывает примерно по 6 тысяч пластин. Такая мощь объясняется ещё и тем, что угорь – рыба пресноводная. А солёная вода, как известно, проводит электричество лучше пресной. Так что угрю, чтобы оглушить добычу, требуется вырабатывать больше электричества, чем если бы он был морским обитателем.
Вообще, у угря для выработки электричества есть 3 органа. Один из них расположен в хвосте. Он вырабатывает слабый ток, который нужен рыбе для общения и для навигации. А вот два остальных органа отвечают за выработку электричества максимальной мощности, которая используется для защиты и охоты.
Между прочим, в зависимости от того, чем именно занимается рыба, меняется частота импульса. Когда она отпугивает от себя тех, кто может навредить, частота обычно составляет примерно 10-12 импульсов в минуту. А вот при охоте может резко возрастать вплоть до нескольких сотен.
Угорь таким образом и сканирует пространство, и охотится одновременно. Когда поражённая электричеством добыча начинает конвульсивно дёргаться, хищник её обнаруживает, подплывает и съедает. Охотится угорь преимущественно на рыб, но в его рационе есть также лягушки и даже мелкие птицы.
Любопытно, что эволюция разных видов электрических рыб шла параллельно друг другу. Но в итоге образовались органы, которые во многом работают по схожему принципу. И электрический угорь среди всех достиг наибольшего мастерства. Это сделало его действительно опасным хищником Амазонки, даже для человека.
Читайте также: