Электрические угри не используют электричество для охоты. Электрический угорь - интересные факты
Людей всегда привлекали удивительные подводные обитатели – опасные, будоражащие нервы, обладающие необычной внешностью и не менее впечатляющими способностями. К этой категории относится и электрический угорь – много ли есть существ, способных генерировать электроразряды? Этот гость из Южной Америки, к радости аквариумистов, неплохо адаптируется к проживанию в домашних резервуарах, но многие ли решаются на заведение столь неординарного и неоднозначного питомца? А кроме того, будущим владельцам стоит поподробнее узнать, все ли байки об этих суровых существах являются реальностью или же это просто страшилки?
Электроугорь в естественной среде
Впервые информация об этих удивительных существах к европейцам попала от испанских завоевателей. Первое подробное описание датируется 1729-м годом. Спустя почти четыре десятка, опираясь на разработки зоолога из Нидерландов Яна Гроновиуса, шведский естествоиспытатель Карл Линней составил подробное описание особей и назвал их по-научному – gymnotus electricu.
Не стоит этих обитателей путать с угрями, несмотря на одно название, они не являются даже родственниками. Электроугри являются представителями класса лучеперых рыб.
Натуралистам было сложно поверить, что подводные обитатели способны наносить удары, используя электрические разряды. Изначально существовало мнение, что угорь не бьет током, а «замораживает» свою добычу. Но летом 1772 года членом Королевского сообщества Джоном Уолшем было доказано, что существа действительно глушат жертв электротоком.
Судя по исследованиям, электрические угри существуют не одно тысячелетие, и за этот период они приспособились к обитанию в неблагоприятной среде, они могут выживать даже в заиленных, заросших водоемах. Чаще эти обитатели встречаются в мутных пресных водах, без течения, в которых содержится очень мало кислорода.
Дышат они атмосферным воздухом, поэтому, чтобы глотнуть воздуха, угри должны каждые 10-15 минут подниматься на поверхность воды и захватывать очередную порцию воздуха. Если особи не могут этого сделать, то они задыхаются и тонут. Но у этой способности есть и положительная сторона – угорь способен в течение нескольких часов находиться вне водной среды. Он не погибнет, если его туловище и рот будут увлажняться.
Внешность и особенности строения
Если оценивать внешний вид этих существ, то их сложно назвать симпатичными или приятными, они похожи на ископаемых существ из древнейших времен:
Электроугри по жизни одиночки, чаще всего они находятся на дне водоема, неподвижно зависнув среди густой растительности. Являются ночными хищниками, проявляющими максимальную активность в темное время суток. Главный рацион состоит из рыбной мелочи, земноводных, рачков, а если угрю везет, то в его «меню» попадают пернатые или мелкие животные. Как и змеи, эти существа заглатывают добычу целиком.
Уникальные особенности
Как утверждают ученые, в способности этих рыб создавать электрическую энергию нет ничего необычного. Практически все живые организмы в той или иной степени это делают. Например, управление человеческого мозга мышечными волокнами также осуществляется благодаря электросигналам.
Организм угрей вырабатывает электричество таким же образом, как и нервные, мышечные волокна в человеческом организме. В клетках-электроцитах скапливаются энергетические заряды, извлекаемые из пищи. Из-за синхронного генерирования ими потенциалов действия формируется короткий электрический разряд. Из-за того, что тысячи маленьких зарядов, образованных каждой клеточкой, суммируются, возникает напряжение до 650 вольт.
Угри способны испускать электроразряды разной силы, и каждый из них имеет свое назначение: импульс может стать оборонительным, возникать во время охоты, отдыха или поисковых действий особи. Когда угорь опускается на дно и спокойно отдыхает, то его организм не испускает никаких сигналов.
Охотничьи импульсы
Голодная особь начинает медленно передвигаться в воде, при этом генерируя слабые до 50 вольт импульсы, продолжительность которых не превышает 2 мс. Когда рыба замечает возможную жертву, их частота и амплитуда увеличивается до 300-600 вольт, длятся они от 0,6 до 2 мс.
Благодаря таким «посылам» охотнику удается парализовать добычу. Чтобы глушить рыбу, которая составляет львиную долю рациона этих хищников, они используют импульсы с высокой частотой. Перерывы между разрядами позволяют угрю восстановить энергию.
Когда добыча обездвижена, она уходит на дно, и рыба, не торопясь, к ней приближается и глотает полностью. Затем ей требуется отдых – период, в течение которого пища должна перевариться.
Защитные импульсы
Врагам, которые желают «обидеть» электроугря, не поздоровится – эти особи используют редкие высокочастотные импульсы – 2-7 штук, и 3 поисковых с небольшой амплитудой.
Электролокация
Благодаря применению электрических органов представители данного вида не только охотятся и защищаются. Они также используют разряды со слабой мощностью до 10 вольт для электролокации. От природы эти рыбы имеют плохое зрение, причем по мере старения особей оно становится значительно хуже. Информация об окружающем к ним поступает другим путем – через электрические сенсоры, находящиеся на их теле.
На фотографиях, сделанных в подводной среде, у особей заметны эти рецепторы – вокруг передвигающейся рыбы начинает пульсировать электрическое поле. Стоит неподалеку от существа появиться какому-либо предмету, форма поля значительно изменяется. Пуская в ход специальные рецепторы, которыми особи улавливают созданные ими же искажения элктрополя, они обнаруживают в мутной водной среде дорогу и скрывающуюся жертву.
Подобную невероятную чувствительность можно назвать отличным преимуществом, позволяющим рыбам быть более удачливыми в охоте и защите, чем существам, полагающимся на более привычные зрительные, осязательные и прочие органы.
Органы, генерирующие электричество
Генерацией разрядов с разной мощностью занимаются органы различных типов, которые занимают практически 80% длины туловища рыбы. Между собой угри способны общаться на расстоянии до семи метров.
Опять же, для этого они испускают череду определенных электрических импульсов. Чем крупнее особь, тем мощнее ее разряды, у метровых особей их мощность не превышает 350 вольт. А этого вполне хватает, чтобы зажглись пол десятка электрических ламп.
Защита угрей от поражения электроразрядами
Электричество, которое генерируют угри, когда охотятся, может достигать мощности в шесть сотен вольт. Это смертельное оружие против обитателей небольшого размера – лягушек, рыбок, ракообразных. Более крупные представители водного мира, типа кайманов, анаконд и тапиров, не спешат на опасные участки.
Почему же эти опасные существа могут поражать других обитателей, но не страдают от убийственных разрядов сами? Все дело в расположении жизненно важных органов рыб, их мозг и сердечная мышца находятся рядом с головой и имеют защиту из жировых тканей, которые их изолируют. Подобным же эффектом обладают и кожные покровы особей. Специалисты отмечают, что рыбки с поврежденной кожей наиболее уязвимы к электрическим ударам.
Кроме того, была выявлена еще одна особенность – при спаривании особи генерируют разряды с высокой мощностью, но они не вредят партнеру. Причем, если такое происходит вне брачного периода, особь, получившая такой разряд, может погибнуть. Это подтверждает тот факт, что угри могут активизировать и отключать систему, защищающую их от электрического тока.
Как размножаются электрические угри?
Эти обитатели нерестятся, предпочитая делать это в сухой сезон. Парочки также воссоединяются благодаря импульсам, которые они активно посылают в брачный период. Строительством укромного гнездовья занимается самец, его он сооружает из слюны. А самочка откладывает в него до 1700 икринок. Электроугри являются заботливыми родителями и вместе опекают потомство.
У вылупившихся мальков окрас светло-охровый, у некоторых особей имеются мраморные разводы. Те особи, которые проклюнулись раньше остальных, поедают оставшиеся икринки. Основной рацион только появившегося потомства – мелкие беспозвоночные.
Развитие электрических органов у малышей начинается после того, как размер особей достигнет 40 мм. Мелкие личинки тоже могут генерировать ток, но только с очень скромной мощностью – 3-4 десятка милливольт. Если поместить на ладонь 2-4-хдневного малька, чувствуется слабое покалывание. Самостоятельными особи становятся, достигнув 10-12 см в длину.
- просторном аквариуме, длиной не меньше 3-х метров, глубиной в полтора-два метра;
- воде определенных параметров: с температурой около 25°С, жесткостью от 11 до 13 моль/м³ и кислотностью – 7-8 рН.
Специалисты не советуют часто заменять воду, так как это может стать причиной образования изъязвлений на коже рыб и последующей их гибели. Слизистое покрытие угрей включает антибактериальные вещества, защищающие кожу от язв, а при частой смене воды их концентрация неуклонно снижается, кожный покров становится уязвимым.
Угри довольно агрессивно относятся к своим собратьям, даже вне нерестового периода, поэтому не рекомендуется заводить в одном резервуаре больше одной особи.
Стоит ли человеку опасаться этого существа?
Если учесть всю информацию, причем она нередко оказывается ложной, электрический угорь крайне опасное существо, способное убить даже взрослого, физически крепкого человека. Но на самом деле при получении разряда от некрупной особи человек может потерять сознание, но к смерти электроудар не приводит. Ток этого существа заставляет мышечную ткань сокращаться и приводит к ее онемению. Это пренеприятное чувство может продолжаться не один час.
Угри крупного размера генерируют ток более высокого напряжения, и последствия действительно могут оказаться критическими. Эти хищники не пасуют даже перед более габаритными животными. И если они оказываются в нескольких метрах от него, угорь предпочитает не удирать, а идти в атаку. Поэтому подходить к этим существам ближе трех метров, не стоит.
В некоторых мировых кухнях электрических рыбок считают настоящим деликатесом, ловля их является достаточно опасным видом деятельности. Но местные жители проявили изобретательность и занимаются отлавливанием угрей с помощью коров, поскольку на них электроразряды практически не действуют.
Пастухи направляют стада в воду и ожидают, когда встревоженные, громко мычащие и мечущиеся животные успокаиваются. Затем скот выгоняют из водоема и при помощи сетей вылавливают особей, уже потративших свои разряды. Электрический угорь не способен постоянно генерировать электроток, и со временем разряды ослабевают и совсем прекращаются.
Электрический угорь – опасный хищник, если сравнить количество его жертв с «успехами» пираний, последние на 100% проигрывают. Конечно, далеко не каждый владелец решится завести столь неоднозначного питомца, но, если уж желание не ослабевает, стоит предварительно познакомиться с его повадками и потребностями.
Фото электрических угрёв
Видео об электрических угрях
17 августа 2016 в 21:31
Физика в мире животных: электрический угорь и его «энергостанция»
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 (
Семейство содержит лишь один род с единственным видом — электрический угорь (Electrophorus electricus). Электрические угри населяют неглубокие реки северо-восточной части Южной Америки и притоки среднего и нижнего течения Амазонки.
В этих слабопроточных, сильно заросших, заиленных водоемах часто возникает резкий недостаток кислорода. Вероятно, именно это обстоятельство вызвало развитие у электрического угря в ротовой полости особых участков сосудистой ткани, которая позволяет ему усваивать кислород непосредственно из атмосферного воздуха. Для захватывания новой порции воздуха угорь должен подниматься к поверхности воды по крайней мере один раз в 15 минут, но обычно он проделывает это несколько чаще. Если электрического угря лишить такой возможности, то он погибнет и, как это ни парадоксально звучит по отношению к рыбе, утонет. Способность электрического угря использовать для дыхания атмосферный кислород позволяет ему в течение нескольких часов без всякого вреда для себя находиться вне воды, но только в том случае, если его тело и ротовая полость остаются влажными. Такая особенность не только обеспечивает выживание угрей в крайне неблагоприятных условиях существования, но и делает их чрезвычайно удобными лабораторными животными для проведения экспериментов.
Электрические угри — крупные рыбы, средняя длина взрослых особей составляет 1-1,5 м, а наибольший из известных экземпляров достигал почти трехметровой длины. Кожа у электрического угря голая, без чешуи; тело сильно удлиненное, округлое в передней части и несколько сжатое с боков в задней. Спинного и брюшных плавников у электрического угря нет, а грудные очень невелики и при движении рыбы, по-видимому, играют лишь роль стабилизаторов. Основным органом движения угря служит огромный анальный плавник, насчитывающий до 350 лучей и тянущийся от анального отверстия до конца хвоста. С помощью волнообразных движений плавника угорь с одинаковой легкостью может перемещаться вперед и назад, вверх и вниз.
Окраска взрослых электрических угрей оливково-коричневая, нижняя сторона головы и горла ярко-оранжевая, край анального плавника светлый, глаза изумрудно-зеленые. Окраска молодых рыб более светлая, охристого оттенка, иногда с мраморным рисунком.
Наиболее интересная особенность электрических угрей — огромные электрические органы, занимающие около 4/5 длины тела. Положительный полюс «батареи» лежит в передней части тела угря, отрицательный — в задней, т. е. обратно тому, что имеет место у африканских электрических сомов. Наибольшее напряжение разряда, по наблюдениям в аквариумах, может достигать 650 В, но обычно оно меньше, и у рыб метровой длины в среднем не превышает 350 В. Сила тока при этом, однако, не очень велика — всего 0,5-0,75 А, так что даже шестисотвольтовый разряд не может вызвать у человека смертельного шока. Правда, по мере роста рыбы сила тока существенно возрастает (до 2 А), и каким может оказаться результат удара током от трехметровой рыбы, сказать трудно.
Основные электрические органы используются угрем для защиты от врагов и для парализации добычи, которую составляют в основном некрупные рыбы. Кроме мощных высоковольтных органов, у электрических угрей имеются еще два типа низковольтных. Назначение одного из них неясно; известно лишь, что он действует в связи с основной «батареей». Второй тип «вспомогательного» электрического органа играет роль локатора, служащего для обнаружения препятствий на пути движения, а у старых рыб и для поисков пищи, так как с возрастом зрение у электрических угрей, по-видимому, резко ухудшается. Частота таких локационных разрядов при спокойном состоянии рыбы не превышает 20-30 в секунду, но при возбуждении может достигать и 50.
О размножении и развитии электрических угрей, как и других гимнотовидных рыб, почти ничего не известно. Согласно немногочисленным наблюдениям, ко времени размножения электрические угри покидают свои обычные места обитания и возвращаются в них уже в сопровождении подросшей молоди, которая начинает вести самостоятельный образ жизни, достигнув в длину 10-12 см.
Электрические угри с успехом содержатся в неволе и часто служат украшением больших общественных аквариумов. Воду в аквариуме не рекомендуется часто менять. Иначе у электрических угрей на теле возникают язвы, и они погибают. Это явление, по-видимому, связано с тем, что слизь, выделяемая угрями, содержит какой-то антибиотик, который, накапливаясь в воде, предохраняет рыб от язвенных заболеваний.
Электрические органы — парные образования у ряда рыб, способные генерировать электрические разряды; служат для защиты, нападения, внутривидовой сигнализации и ориентации в пространстве. Они развились в процессе эволюции независимо у нескольких неродственных групп пресноводных и морских рыб. Были широко представлены у ископаемых рыб и бесчелюстных; известны у более 300 современных видов. Расположение, форма и строение этих органов у различных видов разнообразны. Они могут находиться симметрично по бокам тела в виде почкоподобных образований (электрические скаты и электрические угри) или подкожного тонкого слоя (электрический сом), нитевидных цилиндрических образований (мормириды и гимнотиды), в подглазничном пространстве (американский звездочет), могут составлять, например, до 1/6 (электрические скаты) и 1/4 (электрические угри и сом) массы рыбы. Каждый орган состоит из многочисленных собранных в столбики электрических пластинок — видоизмененных (уплощенных) мышечных, нервных или железистых клеток, мембраны которых являются электрическими генераторами. Количество пластинок и столбиков в органах разных видов рыб различно: у электрического ската около 600 расположенных в виде пчелиных сотов столбиков по 400 пластин в каждом, у электрического угря — 70 горизонтально размещенных столбиков по 6000 в каждом, у электрического сома электрические пластины, около 2 млн, распределены беспорядочно. Разность потенциалов, развиваемая на концах органов при незамкнутой электрической цепи, может достигать 1200 В (электрический угорь), а мощность разряда в импульсе до 1,5 кВт. Последнее относится, естественно, к цепи замкнутой, когда рыба находится в воде.
Очень мощные разряды и у электрического ската Torpedo occidentalis, живущего в океане. Соленая вода лучше проводит электрический ток.
Разряды излучаются сериями, форма, продолжительность и последовательность которых зависят от степени возбуждения и вида рыбы. Частота следования импульсов связана с их назначением (например электрический скат излучает 10-12 «оборонных» и от 14 до 562 «охотничьих» импульсов в секунду в зависимости от размера жертвы). Величина напряжения в разряде колеблется от 220 (электрические скаты) до 600 В (электрические угри). Рыбы, обладающие электрическими органами, переносят без вреда напряжения, которые убивают рыб, не имеющих их (электрический угорь — до 220 В). Электрические разряды крупных рыб опасны для человека.
Электрический угорь - опаснейшая рыба среди всех электрических рыб. По количеству человеческих жертв, она даже опережает легендарную пиранью. Этот угорь (кстати, к обыкновенным угрям он не имеет никакого отношения) способен испускать мощный электрический заряд. Если взять молодого угря в руки, то ощущаешь легкое покалывание, а это, с учетом того, что малюткам всего несколько дней и размером они лишь 2-3 см. Легко представить, какие ощущения получишь, если прикоснешься к двухметровому угрю. Человек при таком тесном общении получает удар в 600 В и от него можно умереть. Мощные силовые волны электрический угорь посылает до 150 раз в сутки. Но самое странное то, что, несмотря на такое оружие, питается угорь в основном, мелкой рыбешкой.Чтобы убить рыбу, электрическому угрю достаточно содрогнуться, выпустив ток. Жертва погибает мгновенно. Угорь хватает её со дна, обязательно с головы, а затем, опустившись на дно, несколько минут переваривает добычу.
Живут электрические угри в неглубоких реках Южной Америки, в большом количестве встречаются в водах Амазонки. В тех местах, в которых живет угорь, чаще всего большой недостаток кислорода. Поэтому у электрического угря появилась особенность поведения. Под водой угри находятся около 2 часов, а потом выплывают на поверхность и дышат там в течение 10 минут, тогда как обычным рыбам достаточно всплывать на несколько секунд.
 |
||
Электрические угри - крупные рыбы: средняя длина взрослых особей составляет 1-1,5 м, весит до 40 кг. Тело удлиненное, немного сплюснуто с боков. Кожа голая, не покрыта чешуей. Плавники очень развиты, с их помощью электрический угорь способен с легкостью передвигаться во все стороны. Окраска взрослых электрических угрей коричневая, нижняя сторона головы и горла - ярко-оранжевая. Окраска молодых особей бледнее.
Самое интересное в строении электрических угрей - это его электрические органы, которые занимают более 2/3 длины тела. Положительный полюс этой «батареи» лежит в передней части тела угря, отрицательный - в задней. Наибольшее напряжение разряда, по наблюдениям в аквариумах, может достигать 650 В, но обычно оно меньше, и у рыб метровой длины не превышает 350 В. Этой мощности хватит, чтобы зажечь 5 электрических лампочек. Основные электрические органы используются угрем для защиты от врагов и для того, чтобы парализовать добычу. Есть еще один дополнительный электрический орган, но поле, вырабатываемое им, играет роль локатора: с помощью помех, возникающих в пределах этого поля, угрю приходит информация о препятствиях на пути или о приближении потенциальной добычи. Частота этих локационных разрядов очень маленькая и для человека практически неощутима.
Сам разряд, который вырабатывают электрические угри, не является смертельным для людей, но все же он очень опасен. Если, находясь под водой, получить удар током, можно запросто потерять сознание.
Электрический угорь агрессивен. Может напасть без предупреждения, даже если никакой угрозы для него не существует. Если что-то живое попадет в зону действия его силового поля, то угорь не станет прятаться или уплывать прочь. Лучше самому человеку отплыть в сторону, если на пути покажется электрический угорь. Не стоит подплывать к этой рыбе на расстояние меньше, чем 3 метра, именно это и есть основной радиус действия поля метрового угря.
|
Длина:
до 3 метров Вес: до 40 кг Место обитания: неглубокие реки Южной Америки, в большом количестве встречаются в водах Амазонки. |
Доминик Стэтхем
Фото ©depositphotos.com/Yourth2007
Electrophorus electricus ) обитает в темных водах болот и рек в северной части Южной Америки. Это таинственный хищник, обладающий сложной системой электролокации и способный перемещаться и охотиться в условиях низкой видимости. Используя «электрорецепторы» для определения искажений электрического поля, вызванных его собственным телом, он способен обнаруживать потенциальную жертву, сам при этом оставаясь незамеченным. Он обездвиживает жертву с помощью сильнейшего электрического шока, достаточно сильного, чтобы оглушить такое крупное млекопитающее, как лошадь, или даже убить человека. Своей удлиненной округлой формой тела угорь напоминает рыбу, которую мы обычно называем муреной (порядок Anguilliformes); однако принадлежит к другому порядку рыб (Gymnotiformes).Рыб, способных обнаруживать электрические поля, называют электрорецептивными , а способных генерировать мощное электрическое поле, таких как электрический угорь, называют электрогенными .
Как электрический угорь генерирует такое высокое электрическое напряжение?
Электрические рыбы – не единственные, кто способен генерировать электричество. Фактически все живые организмы делают это в той или иной мере. Мышцы нашего тела, к примеру, управляются мозгом с помощью электрических сигналов. Электроны, вырабатываемые бактериями, могут быть использованы для выработки электричества в топливных клетках, которые называются электроцитами. (см. таблицу ниже). И хотя каждая из клеток несет незначительный заряд, благодаря тому, что тысячи таких клеток собираются в серии, подобно батарейкам в фонарике, может быть выработано напряжение до 650 вольт (V). Если организовать эти ряды в параллели, можно получить электрический ток силой в 1Ампер (A), что дает электрический удар силой в 650 ватт (W; 1 W = 1 V × 1 A).
Каким образом угрю удается не оглушать самого себя электрическим током?
Фото:CC-BY-SA Steven Walling via Wikipedia
Ученые не знают точно, как ответить на этот вопрос, но результаты некоторых интересных наблюдений могут пролить свет на данную проблему. Во-первых, жизненно важные органы угря (например, мозг и сердце) расположены возле головы, вдалеке от органов, вырабатывающих электричество, и окружены жировой тканью, которая может действовать в виде изоляции. Кожа также имеет изолирующие свойства, поскольку, согласно результатам наблюдений, угри с поврежденной кожей более подвержены самооглушению электрическим ударом.
Во-вторых, наиболее сильные электрические удары угри способны наносить в момент спаривания, не нанося при этом вреда партнеру. Однако если удар такой же силы нанести другому угрю не во время спаривания, это может его убить. Это предполагает, что у угрей существует некая система защиты, которую можно включать и отключать.
Мог ли электрический угорь возникнуть в результате эволюции?
Очень трудно представить себе, как это могло бы произойти в ходе незначительных изменений, как того требует процесс, предложенный Дарвиным. В случае, если ударная волна была важной с самого начала, то вместо того, чтобы оглушить, она предупреждала бы жертву об опасности. Более того, чтобы в ходе эволюции выработать способность оглушать жертву, электрическому угрю пришлось бы одновременно вырабатывать и систему самозащиты. Каждый раз, когда возникала мутация, увеличивающая силу электрического удара, должна была возникать и другая мутация, улучшающая электроизоляцию угря. Кажется маловероятным то, что одной мутации было бы достаточно. К примеру, для того, чтобы передвинуть органы ближе к голове, понадобилось бы целая серия мутаций, которые должны были возникнуть одновременно.
Хотя немногие рыбы способны оглушать свою добычу, существует множество видов, использующих электричество низкого напряжения для навигации и общения. Электрические угри относятся к группе южно-американских рыб, известных под названием «ножетелки» (семейство Mormyridae), которые тоже используют электролокацию и, как считается, развили эту способность наряду со своими южно-американскими собратьями . Более того, эволюционисты вынуждены заявлять, что электрические органы у рыб эволюционировали независимо друг от друга восемь раз . Если учесть сложность их строения, поражает уже то, что эти системы могли развиться в ходе эволюции хотя бы один раз, не говоря уже о восьми.
Ножетелки из Южной Америки и химеровые из Африки используют свои электрические органы для определения местонахождения и коммуникации, и используют ряд различных видов электрорецепторов. В обеих группах есть виды, продуцирующие электрические поля разных сложных форм волны. Два вида ножетелок, Brachyhypopomus benetti и Brachyhypopomus walteri настолько похожи друг на друга, что их можно было бы отнести к одному виду, однако первый из них вырабатывает ток постоянного напряжения, а второй – ток переменного напряжения. Эволюционная история становится еще более примечательной, если копнуть еще глубже. Для того, чтобы их аппараты электролокации не мешали друг другу и не создавали помех, некоторые виды используют специальную систему, с помощью которой каждая из рыб меняет частоту электрического разряда. Примечательно, что эта система работает практически так же (используется такой же вычислительный алгоритм), как у стеклянной ножетелки из Южной Америки (Eigenmannia ) и африканской рыбы аба-аба (Gymnarchus ). Могла ли такая система устранения помех независимо развиться в ходе эволюции у двух отдельных групп рыб, обитающих на разных континентах?
Шедевр Божьего творения
Энергетический агрегат электрического угря затмил все творения человека своей компактностью гибкостью, мобильностью, экологической безопасностью и способностью к самовосстановлению. Все части этого аппарата идеальным образом интегрированы в лощеное тело, что дает угрю возможность плыть с большой скорость и проворством. Все детали его строения – от крохотных клеток, вырабатывающих электричество, до сложнейшего вычислительного комплекса, анализирующего искажения производимых угрем электрических полей, - указывают на замысел великого Создателя.
Как электрический угорь генерирует электричество? (научно-популярная статья)
Электрические рыбы генерируют электричество подобно тому, как это делают нервы и мышцы в нашем теле. Внутри клеток-электроцитов особые энзимные протеины под названием Na-K ATФаза выкачивают натриевые ионы через клеточную мембрану, и всасывают ионы калия. (‘Na’ – химический символ натрия, а ‘K’ – химический символ калия». ‘ATФ’ – аденозинтрифосфат – энергетическая молекула, используемая для работы насоса). Дисбаланс между ионами калия внутри и снаружи клетки приводит к возникновению химического градиента, который снова выталкивает ионы калия из клетки. Подобным образом, дисбаланс между ионами натрия порождает химический градиент, который затягивает ионы натрия обратно в клетку. Другие протеины, встроенные в мембрану, действуют в виде каналов для ионов калия, пор, позволяющих ионам калия покинуть клетку. По мере того, как ионы калия с позитивным зарядом накапливаются снаружи клетки, вокруг клеточной мембраны нарастает электрический градиент, при чем наружная часть клетки имеет более позитивный заряд, чем ее внутренняя часть. Насосы Na-K ATФазы (натрий-калиевой аденозинтрифосфатазы) построены таким образом, что они выбирают лишь один позитивно заряженный ион, иначе негативно заряженные ионы также стали бы перетекать, нейтрализуя заряд.
Большая часть тела электрического угря состоит из электрических органов. Главный орган и орган Хантера отвечают за выработку и накопление электрического заряда. Орган Сакса вырабатывает электрическое поле низкого напряжения, которое используется для электролокации.
Химический градиент действует таким образом, что выталкивает ионы калия, а электрический градиент втягивает их обратно. В момент наступления баланса, когда химические и электрические силы упраздняют друг друга, снаружи клетки будет находиться примерно на 70 милливольт больше позитивного заряда, чем внутри. Таким образом, внутри клетки оказывается негативный заряд в -70 милливольт.
Однако большее количество протеинов, встроенных в клеточную мембрану, обеспечивают каналы для ионов натрия – это поры, которые позволяют ионам натрия снова попадать в клетку. В обычном состоянии эти поры перекрыты, однако когда электрические органы активируются, поры раскрываются, и ионы натрия с позитивным зарядом снова поступают в клетку под воздействием градиента химического потенциала. В данном случае баланс достигается, когда внутри клетки собирается позитивный заряд до 60 милливольт. Происходит общее изменение напряжения от -70 до +60 милливольт, и это составляет 130 mV или 0.13 V. Этот разряд происходит очень быстро, примерно за одну миллисекунду. И поскольку в серии клеток собрано примерно 5000 электроцитов, благодаря синхронному разряду всех клеток может вырабатываться до 650 вольт (5000 × 0.13 V = 650).
Насос Na-K ATФазы (натрий-калиевой аденазинтрифосфотазы). За каждый цикл два иона калия (K +) поступают в клетку, а три иона натрия (Na +) выходят из клетки. Этот процесс приводится в движение энергией АТФ молекул.
Глоссарий
Атом или молекула, несущий электрический заряд благодаря неравному количеству электронов и протонов. Ион будет иметь негативный заряд, если в нем содержится больше электронов, чем протонов, и позитивный заряд – если в нем содержится больше протонов, нежели электронов. Ионы калия (K +) и натрия (Na +) имеют позитивный заряд.
Градиент
Изменение какой-либо величины при перемещении от одной точки пространства к другой. Например, если вы отходите от костра, температура понижается. Таким образом, костер генерирует температурный градиент, уменьшающийся с расстоянием.
Электрический градиент
Градиент изменения величины электрического заряда. Например, если снаружи клетки содержится большее количество позитивно заряженных ионов, чем внутри клетки, электрический градиент будет проходить через клеточную мембрану. Благодаря тому, что одинаковые заряды отталкиваются друг от друга, ионы будут двигаться таким образом, чтобы сбалансировать заряд внутри и снаружи клетки. Передвижения ионов из-за электрического градиента происходят пассивно, под воздействием электрической потенциальной энергии, а не активно, под воздействием энергии, поступающей из внешнего источника, например из АТФ-молекулы.
Химический градиент
Градиент химической концентрации. Например, если снаружи клетки содержится большее количество ионов натрия, чем внутри клетки, то химический градиент натриевого иона будет проходить через клеточную мембрану. Из-за произвольного движения ионов и столкновений между ними существует тенденция, что ионы натрия будут двигаться от более высоких концентраций к более низким концентрациям до тех пор, пока не будет установлен баланс, то есть пока по обе стороны мембраны не окажется одинаковое количество ионов натрия. Это происходит пассивно, в результате диффузии. Движения обусловлены кинетической энергией ионов, а не энергией, получаемой из внешнего источника, такого как АТФ молекула.
