Vyskytujú sa napríklad v mnohých rastlinách. Ale najúžasnejším nositeľom tejto schopnosti sú elektrické ryby. Ich dar produkovať silné výboje nie je dostupný pre žiadny iný živočíšny druh.

Prečo ryby potrebujú elektrinu?

Starovekí obyvatelia morského pobrežia vedeli, že niektoré ryby môžu silne „poraziť“ osobu alebo zviera, ktoré sa ich dotklo. Rimania verili, že v tejto chvíli obyvatelia hlbín uvoľnili nejaký silný jed, v dôsledku čoho obeť zažila dočasnú paralýzu. A až s rozvojom vedy a techniky sa ukázalo, že ryby majú tendenciu vytvárať elektrické výboje rôznej sily.

Ktorá ryba je elektrická? Vedci tvrdia, že tieto schopnosti sú charakteristické pre takmer všetkých predstaviteľov menovaných druhov fauny, len vo väčšine z nich sú výboje malé, viditeľné iba pomocou výkonných citlivých zariadení. Používajú ich na vzájomný prenos signálov – ako prostriedok komunikácie. Sila vysielaných signálov vám umožňuje určiť, kto je kto v prostredí rýb, alebo, inými slovami, zistiť silu vášho súpera.

Elektrické ryby používajú svoje špeciálne orgány na ochranu pred nepriateľmi, ako zbrane na zabíjanie koristi a tiež ako lokátory.

Kde je elektráreň rýb?

Elektrické javy v tele rýb zaujali vedcov zaoberajúcich sa prírodnými energetickými javmi. Prvé experimenty na štúdium biologickej elektriny uskutočnil Faraday. Pre svoje experimenty používal raje ako najsilnejších výrobcov nábojov.

Jedna vec, na ktorej sa všetci výskumníci zhodli, je, že hlavnú úlohu v elektrogenéze majú bunkové membrány, ktoré sú schopné distribuovať pozitívne a negatívne ióny v bunkách v závislosti od excitácie. Modifikované svaly sú navzájom zapojené do série, ide o takzvané elektrárne, a spojivové tkanivá sú vodiče.

Telá „produkujúce energiu“ môžu mať veľmi odlišné typy a umiestnenia. Takže u rejnokov a úhorov sú to obličkovité útvary na bokoch, u sloních rýb sú to valcovité vlákna v oblasti chvosta.

Ako už bolo spomenuté, produkcia prúdu v tej či onej mierke je spoločná pre mnohých predstaviteľov tejto triedy, ale existujú skutočné elektrické ryby, ktoré sú nebezpečné nielen pre iné zvieratá, ale aj pre ľudí.

Elektrická hadová ryba

Juhoamerický úhor elektrický nemá s obyčajnými úhormi nič spoločné. Je pomenovaný jednoducho kvôli svojej vonkajšej podobnosti. Táto dlhá, až 3 metre podobná hadovitá ryba s hmotnosťou až 40 kg je schopná generovať výboj 600 voltov! Úzka komunikácia s takouto rybou vás môže stáť život. Aj keď prúd nespôsobí priamo smrť, určite povedie k strate vedomia. Bezmocný človek sa môže udusiť a utopiť.

Elektrické úhory žijú v Amazónii, v mnohých plytkých riekach. Miestne obyvateľstvo, ktoré pozná svoje schopnosti, nevstupuje do vody. Elektrické pole produkované hadou rybou sa rozchádza v okruhu 3 metrov. Zároveň úhor prejavuje agresivitu a môže zaútočiť bez zvláštnej potreby. Robí to zrejme zo strachu, keďže jeho hlavnou stravou sú rybičky. V tomto ohľade živý „elektrický rybársky prút“ nepozná žiadne problémy: uvoľnite nabíjačku a raňajky sú pripravené, obed a večera súčasne.

Stingray rodina

Elektrické ryby – rejnoky – sú zoskupené do troch čeľadí a majú okolo štyridsať druhov. Majú tendenciu nielen vyrábať elektrinu, ale ju aj akumulovať, aby ju mohli ďalej využívať na určený účel.

Hlavným účelom výstrelov je odplašenie nepriateľov a chytanie malých rýb na jedlo. Ak rejnok uvoľní celý svoj nahromadený náboj naraz, jeho sila bude stačiť na zabitie alebo znehybnenie veľkého zvieraťa. Stáva sa to však veľmi zriedkavo, pretože ryba - elektrický rejnok - po úplnom „zatemnení“ zoslabne a je zraniteľný, chvíľu trvá, kým opäť nahromadí energiu. Takže rejnoky prísne kontrolujú svoj systém zásobovania energiou pomocou jednej z častí mozgu, ktorá funguje ako reléový spínač.

Rodina rají alebo elektrických rají sa tiež nazýva „torpéda“. Najväčším z nich je obyvateľ Atlantického oceánu torpédo čierne (Torpedo nobiliana). Tento, ktorý dosahuje dĺžku 180 cm, produkuje najsilnejší prúd. A pri tesnom kontakte s ním môže človek stratiť vedomie.

Moresbyho lúč a tokijské torpédo (Torpedo tokionis ) - najhlbší predstavitelia svojej rodiny. Možno ich nájsť v hĺbke 1000 m. A najmenší medzi svojimi druhmi je rejnok indický, jeho maximálna dĺžka je len 13 cm. Slepý rejnok žije pri pobreží Nového Zélandu - jeho oči sú úplne skryté pod vrstvou koža.

Elektrický sumec

V bahnitých vodách tropickej a subtropickej Afriky žijú elektrické ryby – sumce. Ide o pomerne veľké jedince s dĺžkou od 1 do 3 m. Sumce nemajú radi rýchle prúdy, žijú v útulných hniezdach na dne nádrží. Elektrické orgány, ktoré sú umiestnené na bokoch rýb, sú schopné produkovať napätie 350 V.

Sumec usavý a apatický nerád pláva ďaleko od svojho domova, v noci z neho vylieza na lov, no nemá rád ani nezvaných hostí. Stretáva sa s nimi svetelnými elektrickými vlnami a s nimi získava svoju korisť. Výboje pomáhajú sumcom nielen loviť, ale aj navigovať v tmavej, kalnej vode. Mäso elektrického sumca je medzi miestnym africkým obyvateľstvom považované za pochúťku.

Nílsky drak

Ďalším africkým elektrickým predstaviteľom kráľovstva rýb je nílsky gymnarch alebo aba-aba. Faraóni ho zobrazovali na svojich freskách. Žije nielen v Níle, ale aj vo vodách Konga, Nigeru a niektorých jazerách. Je to krásna „štýlová“ ryba s dlhým elegantným telom, od štyridsať centimetrov do jeden a pol metra. Nie sú tu žiadne spodné plutvy, ale jedna horná sa tiahne pozdĺž celého tela. Pod ním je „batéria“, ktorá takmer neustále produkuje elektromagnetické vlny 25 V. Hlava gymnarchu nesie kladný náboj a chvost nesie záporný náboj.

Gymnarchovia využívajú svoje elektrické schopnosti nielen pri hľadaní potravy a polohy, ale aj pri párovacích hrách. Mimochodom, mužskí gymnarchovia sú jednoducho úžasne fanatickí otcovia. Od kladenia vajec sa nepohnú. A akonáhle sa niekto priblíži k deťom, otec zasype páchateľa paralyzérom natoľko, že sa to nebude zdať veľa.

Gymnarchovia sú veľmi roztomilí - ich predĺžená, dračia papuľa a prefíkané oči si získali lásku medzi akvaristami. Pravdaže, fešák je poriadne agresívny. Z niekoľkých poterov umiestnených v akváriu prežije iba jeden.

Morská krava

Veľké vypúlené oči, stále otvorené ústa orámované ofinou a predĺžená čeľusť spôsobujú, že ryba vyzerá ako večne nespokojná, nevrlá starenka. Ako sa volá elektrická ryba s takýmto portrétom? rodina pozorovateľov hviezd. Prirovnanie s kravou evokujú dva rohy na jej hlave.

Tento nepríjemný jedinec trávi väčšinu času zahrabaný v piesku a čaká na prechádzajúcu korisť. Nepriateľ neprejde: krava je ozbrojená, ako sa hovorí, po zuby. Prvou útočnou líniou je dlhý červený jazykozub, ktorým hviezdnik láka naivné ryby a chytá ich bez toho, aby sa čo i len dostal z úkrytu. Ale ak je to potrebné, okamžite vyletí a obeť omráči, kým nestratí vedomie. Druhou zbraňou na sebaobranu sú jedovaté ostne umiestnené za očami a nad plutvami. A to nie je všetko! Tretia výkonná zbraň sa nachádza za hlavou - elektrické orgány, ktoré generujú náboje s napätím 50 V.

Kto je ešte elektrický?

Vyššie popísané nie sú jediné elektrické ryby. Názvy tých u nás neuvedených znejú takto: Peters gnathonema, black knifeworm, mormyra, diplobatis. Ako vidíte, je ich veľa. Veda urobila veľký krok vpred v skúmaní tejto podivnej schopnosti niektorých rýb, no dodnes sa nepodarilo úplne odhaliť mechanizmus akumulácie vysokovýkonnej elektriny.

Liečia ryby?

Oficiálna medicína nepotvrdila, že elektromagnetické pole rýb má liečivý účinok. Ale ľudová medicína oddávna využívala elektrické vlny rají na liečenie mnohých chorôb reumatickej povahy. Na tento účel ľudia chodia v blízkosti a dostávajú slabé otrasy. Takto vyzerá prirodzená elektroforéza.

Obyvatelia Afriky a Egypta používajú elektrické sumce na liečbu ťažkej horúčky. Na zvýšenie imunity u detí a posilnenie ich celkového stavu ich rovníkoví obyvatelia nútia dotýkať sa sumca a tiež im dávajú vodu, v ktorej táto ryba nejaký čas plávala.

Dominik Statham

Foto ©depositphotos.com/Yourth2007

Electrophorus electricus) žije v tmavých vodách močiarov a riek na severe Južnej Ameriky. Ide o tajomného predátora s prepracovaným elektrolokačným systémom a schopnosťou pohybovať sa a loviť v podmienkach nízkej viditeľnosti. Použitím "elektroreceptorov" na snímanie skreslení elektrického poľa spôsobeného jeho vlastným telom je schopný odhaliť potenciálnu korisť, pričom sám zostane nezistený. Znehybní obeť silným elektrickým šokom, dostatočne silným na to, aby omráčil veľkého cicavca, ako je kôň, alebo dokonca zabil človeka. Úhor svojím predĺženým zaobleným tvarom tela pripomína rybu, ktorú zvyčajne nazývame muréna (rad Anguilliformes); patrí však do iného radu rýb (Gymnotiformes).

Ryby, ktoré dokážu rozpoznať elektrické polia, sa nazývajú elektroreceptívny, a tie, ktoré sú schopné generovať silné elektrické pole, ako napríklad elektrický úhor, sa nazývajú elektrogénne.

Ako elektrický úhor generuje také vysoké elektrické napätie?

Elektrické ryby nie sú jediné, ktoré dokážu vyrábať elektrinu. Prakticky všetky živé organizmy to robia v tej či onej miere. Svaly v našom tele sú napríklad riadené mozgom pomocou elektrických signálov. Elektróny produkované baktériami môžu byť použité na výrobu elektriny v palivových článkoch nazývaných elektrocyty. (pozri tabuľku nižšie). Hoci každý článok nesie len malý náboj, stohovaním tisícok článkov do série, ako sú batérie v baterke, možno generovať napätie až 650 voltov (V). Ak usporiadate tieto rady paralelne, môžete vytvoriť elektrický prúd 1 ampér (A), ktorý spôsobí elektrický šok 650 wattov (W; 1 W = 1 V × 1 A).

Ako sa úhor vyhýba tomu, aby sám seba šokoval?

Foto: CC-BY-SA Steven Walling prostredníctvom Wikipédie

Vedci nevedia presne odpovedať na túto otázku, no niektoré zaujímavé pozorovania môžu vniesť svetlo do problému. Po prvé, životne dôležité orgány úhora (ako je mozog a srdce) sa nachádzajú blízko hlavy, ďaleko od orgánov produkujúcich elektrinu a sú obklopené tukovým tkanivom, ktoré môže pôsobiť ako izolácia. Koža má tiež izolačné vlastnosti, pretože sa zistilo, že akné s poškodenou pokožkou je náchylnejšie na samoomráčenie elektrickým prúdom.

Po druhé, úhory sú schopné poskytnúť najsilnejšie elektrické šoky v okamihu párenia bez toho, aby spôsobili ujmu partnerovi. Ak sa však úder rovnakej sily použije na iného úhora nie počas párenia, môže ho to zabiť. To naznačuje, že úhory majú nejaký druh obranného systému, ktorý sa dá zapnúť a vypnúť.

Mohol sa elektrický úhor vyvinúť?

Je veľmi ťažké si predstaviť, ako by sa to mohlo stať prostredníctvom menších zmien, ako to vyžaduje proces navrhnutý Darwinom. Ak bola rázová vlna dôležitá od samého začiatku, tak namiesto omráčenia by obeť varovala pred nebezpečenstvom. Navyše, aby sa u elektrického úhora vyvinula schopnosť omráčiť korisť, musel by to urobiť súčasne vyvinúť systém sebaobrany. Zakaždým, keď vznikla mutácia, ktorá zvýšila silu elektrického výboja, musela vzniknúť ďalšia mutácia, ktorá zlepšila elektrickú izoláciu úhora. Zdá sa nepravdepodobné, že by stačila jedna mutácia. Napríklad na presunutie orgánov bližšie k hlave by bola potrebná celá séria mutácií, ktoré by museli nastať súčasne.

Hoci len málo rýb dokáže omráčiť svoju korisť, existuje veľa druhov, ktoré na navigáciu a komunikáciu využívajú nízkonapäťovú elektrinu. Elektrické úhory patria do skupiny juhoamerických rýb známych ako „nožové úhory“ (čeľaď Mormyridae), ktoré tiež využívajú elektrolokáciu a predpokladá sa, že túto schopnosť vyvinuli spolu s ich juhoamerickými bratrancami. Navyše, evolucionisti sú nútení vyhlásiť, že elektrické orgány v rybách sa vyvinuli nezávisle od seba osemkrát. Vzhľadom na zložitosť ich štruktúry je zarážajúce, že tieto systémy sa mohli počas evolúcie vyvinúť aspoň raz, nieto ešte osem.

Nože z Južnej Ameriky a chiméry z Afriky používajú svoje elektrické orgány na lokalizáciu a komunikáciu a využívajú množstvo rôznych typov elektroreceptorov. Obe skupiny obsahujú druhy, ktoré produkujú elektrické polia rôznych zložitých tvarov vĺn. Dva typy čepelí nožov Brachyhypopomus benetti A Brachyhypopomus walteri sú si navzájom tak podobné, že by sa dali klasifikovať ako jeden typ, ale prvý z nich produkuje prúd konštantného napätia a druhý vytvára prúd striedavého napätia. Evolučný príbeh sa stane ešte pozoruhodnejším, keď sa ponoríte ešte hlbšie. Aby sa ich elektrolokačné zariadenia navzájom nerušili a nevytvárali rušenie, niektoré druhy používajú špeciálny systém, pomocou ktorého každá z rýb mení frekvenciu elektrického výboja. Je pozoruhodné, že tento systém funguje takmer rovnako (pomocou rovnakého výpočtového algoritmu) ako sklenený nôž z Južnej Ameriky ( Eigenmannia) a africké ryby aba-aba ( Gymnarchus). Mohol sa takýto systém na elimináciu rušenia nezávisle vyvinúť v dvoch samostatných skupinách rýb žijúcich na rôznych kontinentoch?

Majstrovské dielo Božieho stvorenia

Energetická jednotka elektrického úhora zatienila všetky ľudské výtvory svojou kompaktnosťou, flexibilitou, mobilitou, environmentálnou bezpečnosťou a schopnosťou samoliečby. Všetky časti tohto zariadenia sú dokonale integrované do lešteného tela, čo dáva úhorovi schopnosť plávať s veľkou rýchlosťou a obratnosťou. Všetky detaily jeho štruktúry – od malých buniek, ktoré vyrábajú elektrinu, až po najzložitejší výpočtový komplex, ktorý analyzuje deformácie elektrických polí produkovaných úhorom – poukazujú na plán veľkého Stvoriteľa.

Ako elektrický úhor vyrába elektrinu? (populárno-náučný článok)

Elektrické ryby vyrábajú elektrinu podobne ako nervy a svaly v našom tele. Vo vnútri buniek elektrocytov sa nachádzajú špeciálne enzýmové proteíny tzv Na-K ATPáza pumpujú sodíkové ióny cez bunkovú membránu a absorbujú draselné ióny. („Na“ je chemický symbol sodíka a „K“ je chemický symbol draslíka. „ATP“ je adenozíntrifosfát, molekula energie používaná na prevádzku pumpy). Nerovnováha medzi iónmi draslíka vo vnútri a mimo bunky má za následok chemický gradient, ktorý draselné ióny opäť vytláča z bunky. Podobne nerovnováha medzi iónmi sodíka vytvára chemický gradient, ktorý vťahuje ióny sodíka späť do bunky. Ďalšie proteíny vložené do membrány pôsobia ako draslíkové iónové kanály, póry, ktoré umožňujú draslíkovým iónom opustiť bunku. Keď sa kladne nabité draselné ióny hromadia na vonkajšej strane bunky, okolo bunkovej membrány sa vytvára elektrický gradient, ktorý spôsobuje, že vonkajšia časť bunky je kladnejšie nabitá ako vnútro. Čerpadlá Na-K ATPáza (adenozíntrifosfatáza sodno-draselná) sú navrhnuté tak, že vyberú len jeden kladne nabitý ión, inak by prúdili aj záporne nabité ióny, ktoré by náboj neutralizovali.

Väčšinu tela elektrického úhora tvoria elektrické orgány. Hlavný orgán a orgán lovca sú zodpovedné za produkciu a akumuláciu elektrického náboja. Sachsov orgán vytvára nízkonapäťové elektrické pole, ktoré sa používa na elektrolokáciu.

Chemický gradient vytláča draselné ióny von, zatiaľ čo elektrický gradient ich vťahuje späť. V momente rovnováhy, keď sa chemické a elektrické sily navzájom vyrušia, bude na vonkajšej strane článku asi o 70 milivoltov kladnejší náboj ako vo vnútri. Vo vnútri článku sa teda objaví záporný náboj -70 milivoltov.

Viac proteínov zabudovaných v bunkovej membráne však poskytuje sodíkové iónové kanály - to sú póry, ktoré umožňujú sodíkovým iónom znovu vstúpiť do bunky. Normálne sú tieto póry uzavreté, ale keď sú aktivované elektrické orgány, póry sa otvoria a kladne nabité ióny sodíka prúdia späť do bunky pod vplyvom gradientu chemického potenciálu. V tomto prípade sa rovnováha dosiahne, keď sa vo vnútri článku nahromadí kladný náboj až 60 milivoltov. Dochádza k celkovej zmene napätia z -70 na +60 milivoltov, a to je 130 mV alebo 0,13 V. K tomuto vybitiu dochádza veľmi rýchlo, približne za jednu milisekundu. A keďže sa v sérii článkov zhromažďuje približne 5 000 elektrocytov, vďaka synchrónnemu vybíjaniu všetkých článkov sa môže generovať až 650 voltov (5 000 × 0,13 V = 650).

Na-K ATPázová pumpa (adenozíntrifosfatáza sodno-draselná). Počas každého cyklu vstupujú do bunky dva draselné ióny (K+) a z bunky odchádzajú tri ióny sodíka (Na+). Tento proces je poháňaný energiou molekúl ATP.

Slovník pojmov

Atóm alebo molekula, ktorá nesie elektrický náboj v dôsledku nerovnakého počtu elektrónov a protónov. Ión bude mať záporný náboj, ak obsahuje viac elektrónov ako protónov, a kladný náboj, ak obsahuje viac protónov ako elektrónov. Ióny draslíka (K+) a sodíka (Na+) majú kladný náboj.

Gradient

Zmena akejkoľvek hodnoty pri pohybe z jedného bodu v priestore do druhého. Ak sa napríklad vzdialite od ohňa, teplota klesne. Požiar teda generuje teplotný gradient, ktorý so vzdialenosťou klesá.

Elektrický gradient

Gradient zmeny veľkosti elektrického náboja. Napríklad, ak je viac kladne nabitých iónov mimo bunky ako vo vnútri bunky, cez bunkovú membránu bude prúdiť elektrický gradient. Pretože podobne ako náboje sa navzájom odpudzujú, ióny sa budú pohybovať spôsobom, ktorý vyrovnáva náboj vo vnútri a mimo bunky. Pohyby iónov v dôsledku elektrického gradientu sa vyskytujú pasívne, pod vplyvom elektrickej potenciálnej energie, a nie aktívne, pod vplyvom energie prichádzajúcej z vonkajšieho zdroja, ako je molekula ATP.

Chemický gradient

Chemický koncentračný gradient. Napríklad, ak je mimo bunky viac sodíkových iónov ako vo vnútri bunky, potom bude cez bunkovú membránu prúdiť chemický gradient sodíkových iónov. Kvôli náhodnému pohybu iónov a kolíziám medzi nimi existuje tendencia pre sodíkové ióny pohybovať sa z vyšších koncentrácií do nižších koncentrácií, kým sa nevytvorí rovnováha, to znamená, kým nebude rovnaký počet iónov sodíka na oboch stranách membrána. Deje sa tak pasívne, v dôsledku difúzie. Pohyby sú poháňané kinetickou energiou iónov, a nie energiou prijatou z externého zdroja, ako je molekula ATP.

V živej prírode existuje veľa procesov spojených s elektrickými javmi. Pozrime sa na niektoré z nich.

Mnohé kvety a listy majú schopnosť zatvárať a otvárať v závislosti od času a dňa. Spôsobujú to elektrické signály predstavujúce akčný potenciál. Listy je možné prinútiť zavrieť pomocou vonkajších elektrických stimulov. Okrem toho mnohé rastliny zažívajú škodlivé prúdy. Časti listov a stoniek sú vždy negatívne nabité v porovnaní s normálnym tkanivom.

Ak vezmete citrón alebo jablko, nakrájate ho a potom na kôru priložíte dve elektródy, nezistia potenciálny rozdiel. Ak sa jedna elektróda priloží na šupku a druhá na vnútornú stranu buničiny, objaví sa potenciálny rozdiel a galvanometer zaznamená výskyt prúdu.

Zmenou potenciálu niektorých rastlinných tkanív v momente ich zničenia sa zaoberal indický vedec Bose. Najmä spojil vonkajšiu a vnútornú časť hrášku s galvanometrom. Hrach zahrial na teplotu až 60C, pričom bol zaznamenaný elektrický potenciál 0,5 V. Ten istý vedec skúmal podložku mimózy, ktorú dráždil krátkymi prúdovými impulzmi.

Pri stimulácii vznikol akčný potenciál. Reakcia mimózy nebola okamžitá, ale oneskorená o 0,1 s. Okrem toho sa v dráhach mimózy šíri ďalší typ vzruchu, takzvaná pomalá vlna, ktorá sa objaví pri poškodení. Táto vlna prechádza pozdĺž púčikov, dosahuje stonku, spôsobuje vznik akčného potenciálu, prenášaného pozdĺž stonky a vedie k poklesu blízkych listov. Mimosa reaguje pohybom listu na podráždenie podložky prúdom 0,5 μA. Citlivosť ľudského jazyka je 10-krát nižšia.

Nemenej zaujímavé javy súvisiace s elektrinou nájdeme aj u rýb. Starovekí Gréci boli opatrní pri stretnutí s rybami vo vode, pri ktorých zamrzli zvieratá a ľudia. Táto ryba bola elektrický rejnok a volala sa torpédo.

Úloha elektriny je v živote rôznych rýb odlišná. Niektoré z nich používajú špeciálne orgány na vytváranie silných elektrických výbojov vo vode. Napríklad sladkovodný úhor vytvára napätie takej sily, že dokáže odraziť nepriateľský útok alebo paralyzovať obeť. Elektrické orgány rýb sú tvorené svalmi, ktoré stratili schopnosť sťahovať sa. Svalové tkanivo slúži ako vodič a spojivové tkanivo ako izolant. Nervy z miechy idú do orgánu. Ale vo všeobecnosti ide o jemne doskovú štruktúru striedajúcich sa prvkov. Úhor má od 6 000 do 10 000 prvkov zapojených do série, aby vytvorili stĺpec, a asi 70 stĺpcov v každom orgáne umiestnených pozdĺž tela.

U mnohých rýb (hymnarcha, rybí nôž, gnatonemus) je hlava nabitá kladne a chvost záporne, ale naopak u sumca elektrického je chvost kladne nabitý a hlava záporne nabitá. Ryby využívajú svoje elektrické vlastnosti na útok a obranu, ako aj na nájdenie koristi, navigáciu v nepokojných vodách a identifikáciu nebezpečných protivníkov.

Existujú aj slabo elektrické ryby. Nemajú žiadne elektrické orgány. Sú to obyčajné ryby: karas, kapor, mieň atď. Snímajú elektrické pole a vydávajú slabý elektrický signál.

Najprv biológovia objavili zvláštne správanie malej sladkovodnej ryby – sumčeka amerického. Pocítil, ako sa k nemu vo vode blíži kovová tyč na vzdialenosť niekoľkých milimetrov. Anglický vedec Hans Lissmann uzavrel kovové predmety do parafínových alebo sklenených mušlí a spustil ich do vody, no nílskeho sumca a gymnarcha sa mu nepodarilo oklamať. Ryba cítila kov. Skutočne sa ukázalo, že ryby majú špeciálne orgány, ktoré vnímajú slabú intenzitu elektrického poľa.

Vedci testovali citlivosť elektroreceptorov u rýb a uskutočnili experiment. Akvárium s rybami zakryli tmavou látkou alebo papierom a vzduchom premiestnili malý magnet. Ryba cítila magnetické pole. Potom výskumníci jednoducho presunuli ruky blízko akvária. A zareagovala aj na najslabšie bioelektrické pole vytvorené ľudskou rukou.

Ryby registrujú elektrické pole nie horšie a niekedy dokonca lepšie ako najcitlivejšie prístroje na svete a všimnú si najmenšiu zmenu v jeho intenzite. Ryby, ako sa ukázalo, nie sú len plávajúce „galvanometre“, ale aj plávajúce „elektrické generátory“. Vydávajú do vody elektrický prúd a vytvárajú okolo seba elektrické pole, ktoré je oveľa silnejšie ako to, ktoré vzniká okolo bežných živých buniek.

Pomocou elektrických signálov môžu ryby dokonca „rozprávať“ zvláštnym spôsobom. Napríklad úhory, keď vidia potravu, začnú generovať prúdové impulzy určitej frekvencie, čím priťahujú svojich druhov. A ak sú dve ryby umiestnené v jednom akváriu, frekvencia ich elektrických výbojov sa okamžite zvýši.

Súperi Rýb určujú silu svojho protivníka podľa sily signálov, ktoré vydávajú. Iné zvieratá takéto pocity nemajú. Prečo sú touto vlastnosťou obdarené iba ryby?

Ryby žijú vo vode. Morská voda je vynikajúci vodič. Elektrické vlny sa v nej šíria bez útlmu tisíce kilometrov. Okrem toho majú ryby fyziologické vlastnosti svalovej štruktúry, ktoré sa časom stali „živými generátormi“.

Schopnosť rýb akumulovať elektrickú energiu z nich robí ideálne batérie. Ak by bolo možné podrobnejšie pochopiť detaily ich fungovania, došlo by k revolúcii v technológii, pokiaľ ide o vytváranie batérií. Elektrolokácia a podvodná komunikácia rýb umožnili vývoj systému bezdrôtovej komunikácie medzi rybárskym plavidlom a vlečnou sieťou.

Bolo by vhodné ukončiť konštatovaním, ktoré bolo napísané pri obyčajnom sklenenom akváriu s elektrickým rejnokom, predstaveným na výstave Anglickej kráľovskej spoločnosti v roku 1960. Do akvária boli spustené dve elektródy, ku ktorým bol pripojený voltmeter. Keď bola ryba v kľude, voltmeter ukazoval 0 V, keď sa ryba pohybovala - 400 V. Človek dodnes nedokáže rozlúštiť podstatu tohto elektrického javu, pozorovaného dávno pred organizáciou Kráľovskej spoločnosti Anglicka. Záhada elektrických javov v živej prírode stále vzrušuje mysle vedcov a vyžaduje si riešenie.

Po dlhú dobu sa všeobecne uznávalo, že elektrické javy hrajú dôležitú úlohu v živote iba tých rýb, ktoré majú elektricky generujúce a elektricky snímacie orgány. Sú to, ako už bolo spomenuté, silne elektrické a slabo elektrické ryby, ako aj tie druhy, ktorým chýbajú špeciálne orgány, ktoré produkujú elektrické výboje, no zároveň majú orgány elektrosenzitivity – elektroreceptory. Patria sem žraloky, raje, chiméry, všetky jesetery, ale aj sumce a množstvo exotických rýb ako pľúcnik, africký polypterus a napokon známy coelacanth. Je jasné, že z celého tohto zoznamu je pre nás zaujímavý jedine sumec.

Všetky ostatné ryby, a medzi ne patria aj všetky naše tradičné „rybárske“ druhy, nemajú žiadne špeciálne orgány na vnímanie elektrických polí a pri preberaní témy elektriny v učebniciach ichtyológie sa vôbec nespomínajú. Aspoň v žiadnej mne známej príručke, domácej ani zahraničnej, vrátane posledných rokov vydania, som takéto odkazy nenašiel.

Medzitým existuje niekoľko špeciálnych experimentálnych štúdií, ktoré ukazujú, že mnohé „neelektrické“ druhy sú po prvé schopné okolo seba generovať slabé elektrické polia a po druhé, majú schopnosť snímať elektrické pole a odhadovať jeho parametre. Ďalšia vec je, že stále nie je jasné, ako pomocou ktorých zmyslových orgánov to robia.

Prečo sa tieto výsledky neobjavili na stránkach učebníc je iná otázka, ale máme právo usúdiť, že elektrina je jedným z faktorov ovplyvňujúcich správanie nielen silne či slabo elektrických rýb, ale vôbec všetkých rýb, vrátane tých, ktoré ty a ja chytáme. Preto táto téma priamo súvisí s rybolovom (aj keď neberiete do úvahy elektrický rybársky prút).

Rybie polia - "neelektrické"

Prvýkrát slabé elektrické pole neelektrickej ryby zaznamenali u mihule morskej Američania Klierkoper a Sibakin v roku 1956. Pole bolo zaznamenané špeciálnym zariadením vo vzdialenosti niekoľkých milimetrov od tela mihule. Rytmicky sa objavovalo a mizlo synchrónne s dýchacími pohybmi.

V roku 1958 sa ukázalo, že okolo riečneho úhora môže vzniknúť aj elektrické pole silnejšie ako pole mihule. Napokon, od 60. rokov 20. storočia bola u mnohých morských a sladkovodných druhov preukázaná schopnosť rýb, ktoré sa predtým považovali za neelektrické, emitovať slabé elektrické výboje.

Dnes teda niet pochýb o tom, že všetky ryby bez výnimky vytvárajú okolo seba elektrické polia. Okrem toho sa u mnohých druhov merali parametre týchto polí. Niekoľko príkladov výbojových hodnôt neelektrických rýb je uvedených v tabuľke v spodnej časti stránky (merania boli vykonané vo vzdialenosti cca 10 cm od ryby).

Elektrickú aktivitu rýb sprevádzajú stále a pulzujúce elektrické polia. Konštantné pole ryby má charakteristický vzor - hlava vo vzťahu k chvostu je kladne nabitá a potenciálny rozdiel medzi týmito oblasťami sa u rôznych druhov pohybuje od 0,5 do 10 mV. Zdroj poľa sa nachádza v oblasti hlavy.

Pulzné polia majú podobnú konfiguráciu, vznikajú výbojmi s frekvenciou od zlomkov hertzov po jeden a pol kilohertzov.

Citlivosť rýb - "neelektrické"

Citlivosť na elektrické polia sa medzi rôznymi druhmi rýb bez elektroreceptorov značne líši. Pre niektorých je relatívne nízka (v desiatkach milivoltov na centimeter), pre iných je porovnateľná s citlivosťou rýb, ktoré majú špeciálne elektrické zmyslové orgány. Napríklad úhor americký v sladkej vode vníma pole len 6,7 μV/cm. Tichomorské lososy v morskej vode sú schopné snímať pole 0,06 µV/cm. Zhruba prepočítané, berúc do úvahy väčší odpor sladkej vody, to znamená, že v sladkej vode sú lososy schopné vnímať približne 6 µV/cm. Náš sumec obyčajný má tiež veľmi vysokú elektrosenzitivitu. Schopnosť vnímať slabé elektrické polia bola preukázaná aj u druhov ako kapor, karas, šťuka, lipne a mieň.

Podľa väčšiny vedcov zohrávajú úlohu elektroreceptorov vo všetkých týchto rybách orgány laterálnej línie. Túto otázku však nemožno považovať za definitívne vyriešenú. Môže sa ukázať, že ryby majú nejaké iné mechanizmy, ktoré im umožňujú vnímať elektrinu, a o ktorých si ešte ani neuvedomujeme.

Elektrický svet

Dospeli sme teda k záveru, že všetky ryby, aj keď v rôznej miere, majú elektrickú citlivosť a všetky ryby opäť v rôznej miere vytvárajú okolo seba elektrické polia. Máme preto všetky dôvody domnievať sa, že ryby nejakým spôsobom využívajú tieto elektrické schopnosti vo svojom každodennom živote. Ako a v ktorých oblastiach života to dokážu? V prvom rade si všimneme, že elektrosenzitivitu využívajú ryby (úhor, sleď, losos) na orientáciu v oceáne. Okrem toho majú ryby vyvinutý elektrický komunikačný systém – vzájomná interakcia na základe výmeny elektrických informácií. Používa sa to počas trenia, pri agresívnych interakciách (napríklad pri obrane vlastného územia) a tiež na synchronizáciu pohybov rýb v kŕdli.

Nás ale viac zaujímajú tie aspekty, ktoré s rybolovom priamo súvisia – hľadanie potravy, rozlišovanie jedlých a nejedlých predmetov.

V prvom rade musíme mať na pamäti, že elektrické polia okolo seba nevytvárajú len ryby, ale aj iné živočíchy, vrátane organizmov, ktorými sa ryby živia. Napríklad slabé elektrické pole vzniká v bruchu plávajúceho amfipodu. Pre ryby sú takéto polia cenným zdrojom informácií. Všeobecne sú známe pokusy so žralokmi, ktoré ľahko nájdu a pokúsia sa vykopať miniatúrny elektrický generátor zahrabaný v piesku, simulujúci svojimi výbojmi bioprúdy rýb.

Ale to sú žraloky. Zaujímajú sa sladkovodné ryby o elektrické polia? Veľmi zaujímavé a poučné pokusy v tomto smere sa uskutočnili už v roku 1917 s americkým sumcom Amyurs. Autori týchto experimentov sa zaoberali zapichovaním tyčiniek z rôznych materiálov - skla, dreva, kovu - do akvária s Amiuros. Ukázalo sa, že sumec pocítil prítomnosť kovovej tyče zo vzdialenosti niekoľkých centimetrov a napríklad na sklenenú tyč reagoval iba pri dotyku. Amiurus teda cítil slabé galvanické prúdy, ktoré vznikali, keď bol kov umiestnený do vody.

Ešte zaujímavejšie je, že reakcia sumca na kov závisela od intenzity prúdu. Ak bola plocha kontaktu kovovej palice s vodou 5-6 cm2, sumec mal obrannú reakciu - odplával. Ak bol povrch kontaktu s vodou menší (0,9-2,8 cm2), ryby mali pozitívnu reakciu - plávali a „klovali“ v mieste kontaktu kovu s vodou.

Keď čítate o takýchto veciach, je tu veľké pokušenie teoretizovať o ploche prípravku, o bimetalových prípravkoch a rozvlákňovačoch, čo sú v skutočnosti malé galvanické elektrické generátory a podobne. Ale je jasné, že teórie tohto druhu zostanú teóriami a akékoľvek odporúčania na ich základe sú bezcenné. Interakcia rýb s návnadou je veľmi zložitý proces, na ktorom sa podieľa množstvo faktorov a elektrina s najväčšou pravdepodobnosťou nie je tým hlavným z nich. Napriek tomu by sme na to nemali zabúdať. V každom prípade existuje niekoľko príležitostí na fantáziu a experimentovanie s návnadami. Prečo napríklad nepredpokladať, že kovové lyžice, najmä veľké, môžu so sebou niesť príliš silné pole, ktoré ryby nepriťahuje, ale naopak odpudzuje? Koniec koncov, dá sa to odstrániť zakrytím lyžice nejakou priehľadnou zmesou, ktorá nevedie elektrinu.

A ako si nespomenúť pozoruhodnú skutočnosť, že až do 60. rokov minulého storočia fínski a nórski rybári používali pri love platesy na mori drevené háčiky vyrobené z borievky. Zároveň tvrdili, že platesa sa lepšie chytá na drevený hák ako na kovový. Nie je to otázka elektriny? A tak ďalej – je tu široký priestor na zamyslenie.

Ale vráťme sa k rybám. Ako už bolo spomenuté na začiatku tohto článku, okrem vnímania elektrických polí iných ľudí môžu ryby prijímať informácie o svojom okolí zmenou parametrov vlastného poľa. Koniec koncov, každý predmet, ktorý spadne do rybieho poľa, ak sa líši elektrickou vodivosťou od okolitej vody, nevyhnutne zmení konfiguráciu tohto poľa. Existuje množstvo štúdií, ktoré dokazujú, že elektrické výboje sa prudko zvyšujú u aktívne kŕmiacich sa „pokojných“ rýb, ako aj u predátorov (napríklad šťuky) v okamihu útoku na korisť. Navyše je to výraznejšie u nočných a súmrakových predátorov ako u denných. Možno to znamená, že v momente zachytávania potravy ryby „zapnú“ ďalšie informačné kanály na dôkladnejšiu analýzu situácie? „Cítia“ potenciálnu korisť siločiarami svojho poľa? Vedci skôr či neskôr na túto otázku odpovedia, no nemusíme na to čakať – túto možnosť môžeme mať na pamäti. Teda pochopiť, že ryba vie o elektrických vlastnostiach našej návnady vedieť oveľa viac, než predpokladáme, a čo je najdôležitejšie, ako o nej vieme my sami. Napríklad som si takmer istý, že dravce pri útoku na vobler dokonale „rozumejú“, že táto „ryba“ je vyrobená z nejakého zvláštneho materiálu – mení konfiguráciu ich poľa inak ako skutočná ryba. Ovplyvňuje to rozhodnutie predátora jesť alebo nejesť? Je to celkom možné, najmä ak nie je príliš hladný.

Trochu poézie na záver

Upozorňujúc čitateľov na elektrickú stránku života rýb, absolútne by som nechcel, aby to niekomu vnuklo myšlienku využiť elektrickú citlivosť rýb na vytvorenie nejakého druhu „bezpečnej“ návnady, ktorá by na tomto základe ryba by vždy brala za akýchkoľvek podmienok. Pokusy tohto druhu nielen v „elektrickom poli“ sa pravidelne objavujú na obzore. Buď elektrické odstredivky, alebo „chutné silikóny“, ktoré sa dravec nielenže nesnaží vypľuť, ale naopak, ponáhľa sa ich prehltnúť. Konečne šikovné aktivátory záberu, ktoré v rybe vytvoria neodolateľný pocit hladu bez ohľadu na to, či je hladná alebo sýta.

A to je len niekoľko príkladov. Tempo rozvoja vedy a techniky je také, že je celkom možné očakávať, že sa na trhu objaví skutočne „fail-safe“ výstroj, ktorý zachytí vždy a všade a čo je najdôležitejšie, bez ohľadu na zručnosti a znalosti človeka. kto ho používa. Je tu čisto etická a možno aj estetická línia, za ktorou rybárčenie prestáva byť rybárstvom.

Preto pre tých, ktorí majú nadmernú inklináciu k tomuto druhu vývoja, chcem pripomenúť jednoduchý, dobre známy fakt. Takéto vybavenie „bezpečné pri poruche“ už bolo vynájdené a plne sa používa. Toto je elektrický rybársky prút.

Povedzte nám o elektrických rybách. Koľko prúdu produkujú?

Elektrický sumec.

Elektrický úhor.

Elektrický Stingray.

V. Kumushkin (Petrozavodsk).

Medzi elektrickými rybami patrí prvenstvo úhorovi elektrickému, ktorý žije v prítokoch Amazonky a ďalších riek Južnej Ameriky. Dospelé úhory dosahujú dva a pol metra. Elektrické orgány – premenené svaly – sa nachádzajú na bokoch úhora, tiahnu sa pozdĺž chrbtice na 80 percent celej dĺžky ryby. Ide o druh batérie, ktorej plus je v prednej časti tela a mínus je vzadu. Živá batéria produkuje napätie asi 350 a u najväčších jedincov - až 650 voltov. Pri okamžitom prúde do 1-2 ampérov môže takýto výboj človeka zraziť z nôh. Pomocou elektrických výbojov sa úhor chráni pred nepriateľmi a získava si potravu pre seba.

V riekach rovníkovej Afriky žije ďalšia ryba - sumec elektrický. Jej rozmery sú menšie – od 60 do 100 cm.Špeciálne žľazy, ktoré vyrábajú elektrickú energiu, tvoria asi 25 percent z celkovej hmotnosti rýb. Elektrický prúd dosahuje napätie 360 ​​voltov. Sú známe prípady zásahu elektrickým prúdom u ľudí, ktorí plávali v rieke a na takéhoto sumca omylom stúpili. Ak sa elektrický sumec chytí na rybársky prút, potom môže rybár dostať aj veľmi citeľný elektrický šok, ktorý prejde cez mokrý vlasec a prút až do jeho ruky.

Avšak šikovne nasmerované elektrické výboje môžu byť použité na lekárske účely. Je známe, že elektrický sumec zaujímal čestné miesto v arzenáli tradičnej medicíny medzi starými Egypťanmi.

Elektrické rejnoky sú tiež schopné generovať veľmi významnú elektrickú energiu. Existuje viac ako 30 druhov. Títo sedaví obyvatelia dna s veľkosťou od 15 do 180 cm sú rozšírení najmä v pobrežnej zóne tropických a subtropických vôd všetkých oceánov. Skryté na dne, niekedy napoly ponorené do piesku alebo bahna, paralyzujú svoju korisť (iné ryby) výbojom prúdu, ktorého napätie sa u rôznych druhov rají pohybuje od 8 do 220 voltov. Stingray môže osobe, ktorá sa s ňou náhodne dostane do kontaktu, spôsobiť značný úraz elektrickým prúdom.

Okrem vysokovýkonných elektrických nábojov sú ryby schopné generovať aj nízkonapäťový, slabý prúd. Vďaka rytmickým výbojom slabého prúdu s frekvenciou 1 až 2 000 impulzov za sekundu sa dokážu perfektne orientovať aj v zakalenej vode a navzájom si signalizovať vznikajúce nebezpečenstvo. Takými sú mormirus a gymnarchovia, ktorí žijú v bahnitých vodách riek, jazier a močiarov v Afrike.

Vo všeobecnosti, ako ukázali experimentálne štúdie, takmer všetky ryby, morské aj sladkovodné, sú schopné vyžarovať veľmi slabé elektrické výboje, ktoré sa dajú zistiť len pomocou špeciálnych zariadení. Tieto výboje zohrávajú dôležitú úlohu v behaviorálnych reakciách rýb, najmä tých, ktoré sa neustále zdržiavajú vo veľkých húfoch.