100kitov.ru

Интересные факты — события, биографии людей, психология
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как угорь и скат вырабатывают электричество?

Скат и угорь: сравниваем живые электрические передатчики

Многим читателям сайта про животных zverey.ru известно, что существуют рыбы, имеющие возможность бить электрическим током (в прямом смысле), но отнюдь не все знают, каким образом это осуществляется. Предлагаем рассмотреть двух наиболее знаменитых морских представителей, которые вырабатывают ток: электрического ската и электрического угря. Вы узнаете:

  • опасен ли для человека ток этих электрических рыб;
  • как устроены органы, вырабатывающие электричество у ската и угря;
  • как охотятся и ловят добычу скат и угорь;
  • как живые рыбы связаны с праздником Нового года.

Скат и угорь вырабатывают ток

Электрический скат — живая аккумуляторная батарея

Электрические скаты в основном некрупные — от 50 до 60 см, однако есть такие особи, которые достигают в длину 2 м. Некрупные представители этих рыб создают незначительный электрический заряд, а в свою очередь большие скаты осуществляют разряды по 300 вольт. Органы особи, производящие ток, составляют 1/6 часть туловища и очень развиты. Они находятся с обоих боков — занимают место между плавником груди и головной частью, и рассмотреть их можно со спинной и брюшной части.

Внутренние органы рыбы, производящие электричество, имеют следующее строение. Некоторое количество столбиков, которые составляют электрические пластины и низ пластины, как и всего органа, носит отрицательный заряд, а верх заряжен положительно.

Источник тока электрического ската

Во время охоты скат поражает добычу, обхватив ее плавниками, где находятся органы, производящие электричество. В течение этого процесса осуществляется электрический заряд, и добыча погибает от удара электричеством. Скат имеет сходство с аккумуляторной батареей. Если он использует заряд целиком, то ему понадобится несколько но то, чтобы вновь «зарядиться».

Скат без заряда безопасен, тем не менее, ежели он имеет заряд, тогда человек может серьезно пострадать от сильного электрического разряда. Происшествий с летальным исходом не выявлено, хотя у того, кто дотронулся до ската, может понизиться давление, произойти нарушения сердечного ритма, а также могут появиться спазмы, а в пораженной зоне появляется отечность местных тканей. Скат малоактивен и в основном живет на дне, поэтому, чтобы не повстречать его в водной среде, необходимо проявить внимание, находясь на мелководье.

Скат на дне

Во времена Древного Рима, наоборот, электрические разряды признавались (и признаются сейчас в медицине) оздоровительными. Считалось, что электрический разряд мог снять головную боль и облегчить подагру. Даже сегодня на берегах средиземноморья люди в возрасте целенаправленно ходят босоногими по мелкой воде, чтобы с помощью ударов током облегчить ревматизм и подагру.

Электрический угорь зажег гирлянды на новогодней елке

А теперь заметка хотя и про рыб, но касается такого праздника, как Новый год! Казалось бы, как сочетается живая рыба и новогодняя елка? А вот как. Читайте далее.

Электрический угорь опасен для человека

Большинство представителей из группы электрического угря длиной от 1 до 1,5 м, но существуют виды, которые достигают трех метров. У таких особей сила удара достигает 650 вольт. Люди, пораженные ударом тока в воде, могут потерять сознание и утонуть. Электрический угорь является одним из наиболее опасных представителей реки Амазонки. Угорь приблизительно раз в 2 минуты всплывает, чтобы наполнить легкие воздухом. Он очень агрессивен. Если приблизиться к угрю на дистанцию менее трех метров, то он предпочитает не укрываться, а сразу атаковать. Следовательно, людям, которые близко увидели угря, должны поскорее уплыть как можно дальше.

Органы угря, отвечающие за ток, обладают аналогичным строением с органами ската, но имеют иное расположение. Они представляют два удлиненных ростка, имеющие продолговатый вид и составляют 4/5 тела угря в целом и имеют массу, занимающий практически 1/3 веса туловища. Передняя часть угря носит положительный заряд, а задняя, соответственно, отрицательный. У угрей к старости снижается зрение, именно из-за этого свою жертву они поражают, испуская слабые удары током. Угорь не нападает на добычу, ему достаточно мощного заряда, чтобы все некрупные рыбы погибли от удара током. Угорь приближается к своей добыче, когда она уже мертва, схватывает ее за голову, а затем проглатывает.

Читайте так же:
Микрофон своими руками за 100 рублей

Угорь в аквариуме

Угря нередко можно увидеть в аквариуме, так как они сравнительно быстро привыкают к искусственным условиям. Конечно, держать дома такую рыбу — это потруднее, чем тритонов разводить. Для того, чтобы экспонировать их возможности, к резервуару крепят лампу и опускают провода в воду. Во время кормежки свет загорается. В Японии в 2010 году был проведен опыт: рождественская елка была освещена с использование тока, исходящего от угря, который находился в особой емкости и выбрасывал ток. Даже угорь и его электроток может быть полезным, если направить уникальные природные способности этой рыбы в нужное русло.

Откуда берется и как вырабатывается электричество у электрического ската и угря

Электрические угри и скаты – самые известные виды рыб, способные вырабатывать электричество. Все знают, что эти хищники могут ударить током, однако не всем известно, откуда в живом организме берется разряд, способный оглушить лошадь или убить человека. А также, для чего водным обитателям уметь генерировать электрический ток.

Способность создавать в своем теле электричество развивалась в электрических скатах и угрях на протяжении всего их существования. Электрические органы были присущи даже для их ископаемых предков. Однако строение этих органов, как и сила электрического импульса, у электрических скатов и угрей разнится.

Откуда электричество у электрического ската

Электрические скаты относятся к морским видам рыб. Ареал их обитания – моря и океаны в субтропической и тропической зоне.

Человеку они были известны еще во времена Древней Греции, когда вырабатываемое ими электричество использовалось как обезболивающее средство при проведении операций и родах. Электрический скат имеет округлую форму тела и короткий хвост, оснащенный горизонтальным хвостовым и двумя верхними плавниками.

Он вырабатывает электричество при помощи специальных электрических органов, которые расположены по боковым частям его тела между головой и грудными плавниками. У скатов эти органы парные и имеют почкообразную форму. Состоят они из гексагональных колонн мышечной ткани, собранных в структуру, напоминающую пчелиные соты. Каждая колонна имеет 140–500 тысяч пластин, нейроны которых способны вырабатывать электричество. Эти биоаккумуляторы имеют параллельное соединение и связаны с особой мозговой долей 8 центральными нервами – по 4 на каждый орган. У скатов часть мозга, отвечающая за электрические органы, окрашена иначе, чем остальной мозг. Главный нерв соединяется с нижней частью электрических органов, масса которых достигает 1/6 массы всего тела ската.

Электрическим скатам нужно электричество для электрорецепции (ориентации в пространстве), защиты от врагов и добычи пропитания. Для обороны они производят 10–12 импульсов, а для охоты – 14-562. Один импульс длится 3 сотых секунды и может достигать 50 А.

Откуда электричество у угря

Электрический угорь относится к пресноводным рыбам и распространен в северо-восточной части Южной Америки, в основном населяя притоки среднего и нижнего течения Амазонки. Длина продолговатого тела достигает 250 см, весить угорь может до 20 кг. Этот вид рыбы лишен чешуи, имеет оливково-коричневый окрас с оранжевым пятном на горле.

Читайте так же:
Астрономы наблюдали разрыв звезды черной дырой

Электрические органы расположены по бокам тела, занимая 4/5 всей длины. Выглядят они как 70 горизонтальных колонн, в каждой из которых до 6 тысяч электрических пластинок. Пластинки состоят из уплощенных мышечных, железистых и нервных клеток, разделенных мембранами. Электрические органы связаны с мозгом угря нервными волокнами и используются для охоты, ориентации в пространстве в мутной воде, защиты и общения с другими электрическими угрями.

Для нападения электрический угорь использует импульсы напряжением в 300–600 В. Разряд длится всего 0,002–0,003 секунды, одна атака насчитывает от 4 до 8 импульсов. Импульсы не направлены конкретно к жертве, поэтому под воздействие электричества попадают все живые существа вокруг электрического угря. Вырабатываемого электрическим угрем тока хватает, чтобы защищаться даже от кайманов.

masterok

В глубинах морей и океанов обитает большое количество удивительных существ, среди которых скат и угорь. Эти создания прославились тем, что для защиты и охоты используют электричество. Однако большинство людей и представить не могут, каким образом живой организм способен выполнять роль мощной батареи.

Кто вырабатывает электричество?

Сразу в качестве интересного факта стоит отметить, что электричество вырабатывают все рыбы, просто 99% видов генерируют очень слабые заряды, не ощутимые при взаимодействии. Морские существа способны вырабатывать электричество благодаря особому устройству мышц, которые вырабатывают и накапливают электричество. Некоторые виды в процессе эволюции научились аккумулировать большие заряды и бить ими противника. Наиболее преуспели в этом занятии скаты, угри, звездочеты, гимнархи, а также отдельный вид сомов.

Как рыбы вырабатывают электричество?

Все виды электрических морских существ вырабатывают электричество во время движения. За счет того, что мышцы постоянно меняют свою форму и взаимодействуют с окружением, они накапливают электричество. При этом, голова и хвост выступают в роли плюса и минуса соответственно. Это помогает удерживать заряд в мышцах, словно в батареи.

Подробнее разберем, что представляют собой мышцы для накапливания зарядов. Они могут отличаться внешне у каждого вида рыбы, но имеют схожую структуру. Мышцы состоят из столбиков, которые, в свою очередь, разбиты на пластины. Для накапливания электричества столбики соединены параллельно, а пластины последовательно. Между ними находится разность потенциалов, из-за чего при движении аккумулируется энергия, происходит накопление заряда.

Как рыбы бьют током?

Удар током осуществляется с помощью импульсов. Рыба целенаправленно бьет ими жертву. Некоторые виды намеренно испускают в жертву примерно 500 импульсов, чтобы окончательно поразить противника. Соответственно, удары являются осознанными и направленными, нельзя получить заряд, просто дотронувшись до рыбы.

В большинстве случаев используют свое “оружие” рыбы только при прямом контакте с жертвой. В определенных ситуациях могут пустить ток на небольших расстояниях, чтобы отогнать более крупного хищника. У вышеперечисленных рыб разность потенциалов, развиваемая на концах электрических органов, может достигать 1200 вольт (электрический угорь), а мощность разряда в импульсе от 1 до 6 киловатт (электрический скат Torpedo nobiliana).

Электрический скат Torpedo nobiliana

Опасны ли электрические рыбы человеку?

Даже слабый заряд при подобных параметрах может серьезно повредить здоровью человека, особенно на глубине. Бывали случаи, когда выброшенные на берег рыбы буквально сбивали людей на землю при контакте, из-за чего срочно требовалось врачебное вмешательство.

Электрический угорь

Электрические угри обитают в Южной Америке, в реках, и охотятся на мелкую рыбу. Взрослые особи вырастают в длину от 1 до 3 метров, но даже они нередко становятся жертвами местных хищников. Из-за этого угри вынуждены использовать электричество не только для охоты, но и для обороны.

Читайте так же:
Как добывали кленовый сироп в Канаде

Мышцы для накопления энергии, которые также часто называются “электрические органы”, располагаются вдоль позвоночника и составляют примерно 80% от общей массы угря. Заряд постепенно накапливается в специальных пузырчатых складках, после чего в нужный момент распространяется в пространстве, поражая все живое в радиусе. Данным способом рыба парализует жертву, после чего может приниматься за поедание. Чтобы ток ударил существо, оно должно находиться как можно ближе. Но бывали ситуации, когда рыбаки ловили угря на крючок и получали разряд без контакта с ним: ток проходил по леске вверх и бил сразу, как только человек до нее дотрагивался.

Электрический скат

Данный вид существ знаменит не только способностью вырабатывать электричество, но и своей приплюснутой формой, напоминающей небольшое полотенце. Они обитают преимущественно на дне океанов и достигают 180см в длину.

Электрическую энергию скаты накапливают по всему телу за счет сокращения мышц. Даже юные особи способны бить током с напряжением от 8В. Это помогает охотиться и обездвиживать маленькую рыбу.

О свойствах скатов знали еще в Древнем Египте. Местные врачи использовали легкие удары током юных особей в медицинских целях. Считалось, что небольшие разряды помогают человеку избавиться от болезней.

Как угорь и скат вырабатывают электричество? — «Как и Почему»

Помимо электрических угрей, огромное количество пресноводных и морских рыб способны генерировать электричество. Всего насчитывается около трехсот таких видов из различных неродственных семейств.

Большинство «электрических» рыб используют электрическое поле для навигации или нахождения добычи, но отдельные представители располагают более серьезными зарядами.

Электрические скаты — хрящевые рыбы, родичи акул, в зависимости от вида могут имеют напряжение заряда от 50 до 200 В, сила тока при этом достигает 30 А. Подобный заряд может поразить довольно крупную добычу.

Электрические сомы — пресноводные рыбы, достигают 1 метра в длину, вес не превышает 25 кг. Несмотря на относительно скромные размеры, электрический сом способен выработать 350-450 В, при силе тока в 0,1-0,5 А.

Кто вырабатывает электричество?

Сразу в качестве интересного факта стоит отметить, что электричество вырабатывают все рыбы, просто 99% видов генерируют очень слабые заряды, не ощутимые при взаимодействии. Морские существа способны вырабатывать электричество благодаря особому устройству мышц, которые вырабатывают и накапливают электричество.

Некоторые виды в процессе эволюции научились аккумулировать большие заряды и бить ими противника. Наиболее преуспели в этом занятии скаты, угри, звездочеты, гимнархи, а также отдельный вид сомов.

Нильский гимнарх

Нильский гимнарх

Действительно ли электрический угорь – «электрический»?

Природа действительно удивительна. /Фото: kot-pes.com.

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.

Угорь действительно бьет током. /Фото: newsru.com.

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.

Читайте так же:
Как найти лучший курс обмена Perfect Money на PayPal?

Биология вещь интересная, как и эволюция. /Фото: fb.ru.

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.

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. 2 (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). 3

Каким образом угрю удается не оглушать самого себя электрическим током?

Фото:CC-BY-SA Steven Walling via Wikipedia

Электрические рыбы

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. 4 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 5 . Более того, эволюционисты вынуждены заявлять, что электрические органы у рыб эволюционировали независимо друг от друга восемь раз. 6 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.

Читайте так же:
Где находится самая большая деревянная постройка в мире?

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. 7 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. 8, 9 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). 10 Могла ли такая система устранения помех независимо развиться в ходе эволюции у двух отдельных групп рыб, обитающих на разных континентах?

Электрические органы

Упомянутые рыбы проявляют необычные способности благодаря видоизмененным мышцам — электрическому органу. У различных рыб это образование имеет различное строение и размер, и расположение, например, у электрического угря оно размещается по обе стороны вдоль тела и составляет около 25% массы рыбы.

В японском аквариуме Эносимы электрический угорь используется для освещения рождественской ели. Дерево соединено с аквариумом, обитающая в нем рыба производит около 800 Вт электроэнергии, чего вполне достаточно для иллюминации.

Любой электрический орган состоит из электрических пластинок — видоизмененных нервных и мышечных клеток, мембраны которых и создают разность потенциалов.

Электрические пластинки, соединенные последовательно, собраны в столбики, которые параллельно соединенны между собой. Разность потенциалов, вырабатываемая пластинками накапливается на противоположных концах электрического органа. Остается только активировать его.

Электрический угорь, например, изгибается, и между положительно заряженной передней частью тела и отрицательно заряженной задней проскакивает серия электрических разрядов, поражая жертву.

Откуда у угря берется электричество?

Трогать угря руками не стоит. /Фото: rus.tvnet.lv.

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.

Биологический генератор получился из мышечной ткани. /Фото: kurzweilai.net.

Откуда у угря электричество, чтобы биться током

Получайте на почту один раз в сутки одну самую читаемую статью. Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте.

daiebuustokom1.jpg

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.

Видео:

Если хочется узнать еще больше интересного, то стоит почитать про 5 запахов , которые на дух не переносят коты.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию