3.1 Least Concern :

Длина от 1 до 3 м, вес до 40 кг. Кожа у электрического угря голая, без чешуи, тело сильно удлинённое, округлое в передней части и несколько сжатое с боков в задней части. Окраска взрослых электрических угрей оливково-коричневая, нижняя сторона головы и горла ярко-оранжевая, край анального плавника светлый, глаза изумрудно-зелёные.

Интересно развитие у электрического угря в ротовой полости особых участков сосудистой ткани, которые позволяют ему усваивать кислород непосредственно из атмосферного воздуха. Для захватывания новой порции воздуха, угорь должен подниматься к поверхности воды по крайней мере один раз в пятнадцать минут, но обычно он проделывает это несколько чаще. Если рыбу лишить такой возможности, то она погибнет. Способность электрического угря использовать для дыхания атмосферный кислород позволяет ему в течение нескольких часов находиться вне воды, но только в том случае, если его тело и ротовая полость остаются влажными. Эта особенность обеспечивает повышенную выживаемость угрей в неблагоприятных условиях существования.

О размножении электрических угрей почти ничего не известно. Электрические угри неплохо приживаются в неволе и часто служат украшением больших публичных аквариумов . Эта рыба представляет опасность при непосредственном контакте с ней.

Интересным в структуре электрических угрей являются электрические органы , которые занимают более 2/3 длины тела. Генерирует разряд напряжением до 1300 В и силой тока до 1 A. Положительный заряд находится в передней части тела, отрицательный - в задней. Электрические органы используются угрём для защиты от врагов и для парализации добычи, которую составляют в основном некрупные рыбы. Есть так же дополнительный электрический орган, который играет роль локатора. Для человека он не опасен, но при ударе током будет очень больно.

Примечания

Ссылки

Категории:

• Животные по алфавиту
• Виды вне опасности
• Гимнотообразные
• Электрические рыбы
• Животные, описанные в 1766 году
• Рыбы Южной Америки

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Электрический угорь" в других словарях:

электрический угорь - Электрический угорь. электрический угорь (Electrophorus electricus), рыба семейства электроугревых. Эндемик Южной Америки. Тело удлинённое (около 2 м), весит до 20 кг, спинного и брюшных плавников нет. Окраска сверху оливково зелёная со светлыми… … Энциклопедический справочник «Латинская Америка»

Рыба отряда карпообразных. Единственный вид семейства. Имеет электрические органы, занимающие ок. 4/5 длины тела. Дает разряд до 650 В (обычно меньше). Длина от 1 до 3 м, весит до 40 кг. В реках Амазонка и Ориноко. Объект местного промысла.… … Большой Энциклопедический словарь

Рыба отряда карпообразных. Единственный вид семейства. Имеет электрические органы, занимающие около 4/5 длины тела. Дают разряд до 650 В (обычно меньше). Длина от 1 до 3 м, масса до 40 кг. Обитает в реках Амазонка и Ориноко. Объект местного… … Энциклопедический словарь

ГИМНОТ ИЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ УГОРЬ костистая рыба из сем. угрей; вод. в Америке; обладает способностью производить сильные электр. удары. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Павленков Ф., 1907. ГИМНОТ или ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ УГОРЬ… … Словарь иностранных слов русского языка

- (Electrophorus electricus) рыба семейства Electrophoridae отряда карпообразных. Обитает в пресных водах Центральной и Южной Америки. Тело голое, длиной до 3 м. Весит до 40 кг. Вдоль боков расположены Электрические органы. Спинных … Большая советская энциклопедия

Рыба отр. карпообразных. единств. вид семейства. Имеет электрич. органы, занимающие ок. 4/5 длины тела. Дают разряд до 650 В (обычно меньше). Дл. от 1 до 3 м, масса до 40 кг. Обитает в pp. Амазонка и Ориноко. Объект местного промысла. Лаб.… … Естествознание. Энциклопедический словарь

электрический угорь - elektrinis ungurys statusas T sritis zoologija | vardynas taksono rangas rūšis atitikmenys: lot. Electrophorus electricus angl. electric eel rus. электрический угорь ryšiai: platesnis terminas – elektriniai unguriai … Žuvų pavadinimų žodynas

См. Электрические рыбы … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Электрический сом … Википедия

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ, электрическая, электрическое. 1. прил. к электричество. Электрический ток. Электрическая энергия. Электрический заряд. Электрический разряд. || Возбуждающий, производящий электричество. Электрическая машина. Электрическая станция.… … Толковый словарь Ушакова

Книги

• Искра жизни. Электричество в теле человека , Эшкрофт Фрэнсис. Все знают, что электричество приводит в действие машины, гораздо менее известно, что это же самое можно сказать о нас самих. Способность читать и понимать написанное, видеть и слышать, думать…

Единственный вид рода Electrophorus . Несмотря на внешнее сходство, не родственен настоящим угрям.

Энциклопедичный YouTube

1 / 4

✪ Кто такой электрический угорь

✪ Электрические угри

✪ Электрический скат и угорь

✪ 5 МОНСТРОВ РЕКИ АМАЗОНКА

Субтитры

Ареал

Населяют реки северо-восточной части Южной Америки и притоки среднего и нижнего течения Амазонки .

История

Первые сведения об электрическом угре европейцы получили от испанских завоевателей. Первое детальное описание было сделано в 1729 году. В 1766 году Карл Линней описал вид на основе работ нидерландского учёного Яна Гроновиуса, дав ему научное название Gymnotus electricu.

Натуралисты не сразу поверили, что эти рыбы наносят удар именно электричеством. Предполагалось, что они каким-то загадочным способом «замораживают» свою жертву. Однако в июне 1772 года член Королевского сообщества Джон Уолш доказал, что угри используют электричество для оглушения своих жертв .

Описание

Длина от 1 до 3 м, вес до 40 кг. Кожа у электрического угря голая, без чешуи, тело сильно удлинённое, округлое в передней части и несколько сжатое с боков в задней части. Окраска взрослых электрических угрей оливково-коричневая, нижняя сторона головы и горла ярко-оранжевая, край анального плавника светлый, глаза изумрудно-зелёные.

Электрические органы

Интересным в структуре электрических угрей являются электрические органы , которые занимают около 4/5 длины тела . Угорь генерирует разряд напряжением до 1300 В и силой тока до 1 A. Положительный заряд находится в передней части тела, отрицательный - в задней. Электрические органы используются угрём для защиты от врагов и для парализации добычи, которую составляют в основном некрупные рыбы. Есть также дополнительный электрический орган, который играет роль локатора. Удар током взрослого электрического угря способен оглушить лошадь .

Образ жизни

О размножении электрических угрей почти ничего не известно . Электрические угри неплохо приживаются в неволе и часто служат украшением больших публичных аквариумов . Эта рыба представляет опасность при непосредственном контакте с ней.

Характеристика биотопа

Электрический угорь живет на болотистой местности, где есть много стариц , прудов и озер , которые постепенно зарастают растительностью и превращаются в болота . В такой мутной и грязной воде угорь отдыхает и прячется.

Дыхание

Интересно развитие у электрического угря в ротовой полости особых участков сосудистой ткани, которые позволяют ему усваивать кислород непосредственно из атмосферного воздуха. Для захватывания новой порции воздуха, угорь должен подниматься к поверхности воды по крайней мере один раз в пятнадцать минут, но обычно он проделывает это несколько чаще. Если рыбу лишить такой возможности, то она погибнет. Способность электрического угря использовать для дыхания атмосферный кислород позволяет ему в течение нескольких часов находиться вне воды, но только в том случае, если его тело и ротовая полость остаются влажными. Эта особенность обеспечивает повышенную выживаемость угрей в неблагоприятных условиях существования.

Использование электроэнергии

Электроимпульсы передаются нервными волокнами в нейроны головного мозга, именно так передаются различные сигналы, которые воспринимает организм. Особые электрические органы служат рыбам для ориентации, обороны, охоты и общения. Электрические разряды способны выдавать около 250 видов рыб.

Электрические органы служат прежде всего для ориентирования, а также орудием охоты и защиты. Однако, среди всех представителей фауны только два вида рыб (угри и скаты) производят заряд такой силы, что может парализовать или даже убить человека. В теле угрей и скатов настолько мощное электричество, что они способны применять его в качестве оружия.

Навигация

Как и все электрические рыбы, электрические угри способны применять слабые электрические сигналы для навигации и социальной коммуникации с другими электрическими угрями в темноте или в мутной воде. Для ориентации рыба применяет слабое напряжение (10 V), а электрическое поле простирается в радиусе 5 метров .

Некоторые из электрических рецепторов настроены на выявление неэлектрических рыб, другие специализированы для обнаружения сигналов сородичей. Способность выявлять электрические сигналы позволяет угрям чувствовать даже сердцебиение других рыб .

Охота

Для охоты угорь использует напряжение 300-600 V. Атака электрического угря состоит из 4-8 разрядов, однако они короткие: продолжаются лишь две-три тысячных секунды. Приблизившись к жертве, угорь осуществляет электрический разряд, и преследуемая рыба, а также все живые существа вокруг впадают в оцепенение - угрю остается только выбирать наиболее подходящую жертву. Широко раскрыв пасть, он одну за другой глотает рыб, крабов и мелких животных; во время глотания он сопит и поднимает шум, слышимый издалека .

Взаимодействие с другими хищниками

Электрический угорь представляет собой опасность для всех водных обитателей. Черепахи , лягушки , ящерицы и даже крокодилы предпочитают уступать ему свои охотничьи угодья. Однако иногда молодые неопытные кайманы все же решаются напасть на электрического угря и, как правило, терпят поражение.

В культуре

Примечания

1. Решетников Ю. С. , Котляр А. Н., Расс Т. С. , Шатуновский М. И. Пятиязычный словарь названий животных. Рыбы. Латинский, русский, английский, немецкий, французский. / под общей редакцией акад. В. Е. Соколова . - М. : Рус. яз., 1989. - С. 131. - 12 500 экз. - ISBN 5-200-00237-0 .
2. Электрическое чувство (неопр.) . elementy.ru. Проверено 9 января 2016.
3. Electrophorus electricus (Electric eel) (неопр.) . Animal Diversity Web. Проверено 9 января 2016.

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?

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 угрей

Видео об электрических угрях

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.

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 (