تشريح ثعبان البحر الكهربائي. يمكن للمرء أن يرى مجموعة من الخلايا مرتبة في هياكل متوازية تنتج الجهد والتيار. يُظهر الجزء التالي خلية واحدة ذات قنوات أيونية تخترق غشاءها. أخيرًا ، يتم عرض قناة أيون بروتينية واحدة.

ثعبان البحر الكهربائي في الحوض

الثعابين الكهربائية قادرة على توجيه الطاقة المجمعة الناتجة عن آلاف الخلايا المولدة ، مما يخلق جهدًا يبلغ 600 فولت. تشبه آلية توليد الطاقة تلك التي تنقل الإشارات الكهربائية في عصبوناتنا: إشارة كيميائية تحفز عمل "المضخات الانتقائية" "- القنوات الأيونية في غشاء الخلية ، والتي تضخ بعض الأيونات (الصوديوم) في الخلية ، وأخرى (البوتاسيوم) - للخارج. يخلق تدفق الأيونات المشحونة فرقًا محتملًا داخل الخلية وخارجها ، مما يحفز عمل كتلة من القنوات الأخرى: بدءًا من نقطة معينة ، تصبح العملية ذاتية التحفيز ، مما يؤدي إلى حقيقة أن الإشارة تنتشر على طول غشاء الخلية. عملية الخلايا العصبية الطويلة.

في المجموع ، وفقًا لفان ، 7 على الأقل أنواع مختلفةالقنوات الأيونية ، ولكل منها خصائص مختلفة قليلاً وتوزيعها على غشاء الخلية. تحتوي الخلايا العصبية على أكثر من خلية ، مهمتها ليست إحداث أقصى توتر ، ولكن لنقل إشارة بسرعة. تعمل الخلايا التي تولد الكهرباء في بعض الحيوانات (الخلايا الكهربية) بشكل أبطأ بكثير ، لكنها تصدر شحنة أكبر بكثير.

لفهم مبادئ عملهم ، طور لافان وزملاؤه نموذجًا رقميًا يعكس العلاقة بين تدرج تركيز الأيونات ونبضة كهربائية واختبرها على مثال الخلايا العصبية والكهرباء. ثم نظروا في طرق مختلفة لتحسين النظام - باستخدام أنواع مختلفةالقنوات الأيونية - من أجل تحقيق أقصى أداء للطاقة.

أظهرت حساباتهم إمكانية حدوث تحسينات كبيرة حقًا. نسخة واحدة من "الخلية الاصطناعية" قادرة على خلق دفعة أقوى بنسبة 40٪ من خلايا الثعابين الحية ، والخيار الآخر هو 28٪.

يفكر العلماء الآن في إمكانية إنشاء "بطاريات" عملية من هذه الخلايا ، محاطة بمكعب يبلغ جانبه حوالي 4 مم وقادر على توليد ما يصل إلى 300 ميكرو واط من الطاقة ، وهو ما يكفي تمامًا لتشغيل عمليات زرع طبية صغيرة. يمكن أن تكون جزيئات ATP بمثابة "وقود" بالنسبة لهم - كما هو الحال في الكائنات الحية. وفقًا لـ LaVan ، سيكون ATP قادرًا على إنتاج البكتيريا المعدلة أو الميتوكوندريا المرتبطة بهذه "البطارية" من السكر في الجسم. من الجيد أيضًا أن العلماء قادرون بالفعل على الحصول على المكونات الفردية لهذه الخلايا الاصطناعية في المختبر - كل من الأغشية العازلة والقنوات الأيونية.

إذا كنت لا تزال تفضل استخدام ثعابين السمك بالطريقة القديمة - على سبيل المثال ، طهي السوشي معهم - ثم انتبه لنصائحنا حول اختيار السكاكين المناسبة - السكاكين اليابانية الحقيقية: "

أولاً ، لنأخذ القليل حقائق صحيحةحول الثعابين الكهربائية. الثعبان الكهربائي ليس بالضبط ثعبان البحر. ثعبان البحر الحقيقي سمكة طويلة، وهو يشبه إلى حد ما ثعبان مع زعانف. ثعبان السمك الكهربائي هو سمكة من رتبة سيبرينويد ، تشبه ثعبان البحر فقط في الشكل (تقريبًا مثل البالون يشبه كرة القدم). على عكس الثعابين الحقيقية غير المؤذية تمامًا ، يمكن لثعبان السمك الكهربائي أن يصيبك بجروح خطيرة.

ثعبان السمك الكهربائي هو واحد من 500 نوع من الأسماك الكهربائية ، من بينها أيضًا سمك السلور الكهربائي وسمك الراي اللساع الكهربائي.

لماذا يحتاجون للكهرباء؟ تخيل أنك ثعبان كهربائي (إذا كنت كذلك عينة كبيرة، ثم يمكن أن يصل طولك إلى 3 أمتار ، ووزنك - 40 كجم). الماء الذي تعيش فيه غير شفاف ، تطفو فيه كمية هائلة من الحطام ، لذلك حتى أثناء النهار من الصعب رؤية أي شيء فيه.

كيف ستجد طريقك عبر المياه الموحلة الداكنة؟ طورت حيوانات مختلفة آلياتها الخاصة لإيجاد طريقها في الظلام. الخفافيش، على سبيل المثال ، التنقل عن طريق إرسال إشارات صوتية والاستماع إلى انعكاساتها من الأشياء الموجودة في مسارها. من ناحية أخرى ، تجد الثعابين الكهربائية طريقها عبر المياه الداكنة باستخدام الحقول الكهربائية الناتجة عن أجسامها لتعويض ضعف بصرها.
يسبح ثعبان البحر وينبض حوله مجال كهربائي. يتغير شكل الحقل عندما يصطدم بجسم ما يوصل الكهرباء بشكل مختلف عن الماء (على سبيل المثال ، سمكة أو نبات أو حجر آخر) ، وتقوم خلايا خاصة على جسم ثعبان السمك بإبلاغه بانتهاك الحقل. من الواضح الآن لماذا يشعر ثعبان البحر بالأشياء من حوله حتى في الظلام.

تمنح هذه الحساسية المفرطة ثعبان البحر ، مثل الأنواع الأخرى من الأسماك الكهربائية ، ميزة على الحيوانات الأخرى التي يتعين عليها الاعتماد على حواس أخرى: اللمس والتذوق والسمع والشم والبصر. على سبيل المثال ، في إحدى التجارب ، اكتشفت سمكة كهربائية بدون ملامسة جسدية في ظلام دامس قضيبًا زجاجيًا رقيقًا يبلغ قطره 0.2 سم ، والذي كان مخفيًا تحت جرة واقفة في الماء - شعرت بتقلبات مجالها الكهربائي ، الذي اخترق من خلاله المرطبان. في ثعبان السمك الكهربائي ، توجد مجموعة خاصة من الأعضاء الكهربائية على طول الذيل بالكامل (الذيل 4/5 من الطول الكامل للثعبان ، أي 1-2 م). يتم تعديل هذه الأعضاء أثناء نمو العضلات.

العضلات العادية ، مثل العضلة ذات الرأسين ، تتقلص مع نبضات تيار كهربائي صغيرة. في البداية ، كانت عضلات ثعبان السمك مخصصة للسباحة في مياه النهر. ولكن على مدار التطور ، تغيرت ألياف العضلات (الآن لا يمكن أن تنقبض مثل عضلاتنا) وتكيفت لتوليد الكهرباء. في الشكل ، فهي ليست ممدودة ، مثل خلايا العضلات الأخرى ، ولكنها على شكل قرص ، تذكرنا بألواح المطبخ. هذه الأقراص مُجهزة بخلايا عصبية في أحد طرفيها ، مثل "نتوءات" على البطاريات ، وهي مرتبة في صفوف ، واحدة تلو الأخرى. يمكن لكل فرد أن يمتلك ما يصل إلى 700000 منها ، حتى في حالة الراحة ، ينتج ثعبان البحر باستمرار من 1 إلى 5 نبضات كهربائية منخفضة الجهد في الثانية. أزعج ثعبان البحر - وسيزيد تواتر النبضات إلى 20-50 في الثانية.

لماذا تطورت الاعضاء الكهربائية؟ بالإضافة إلى أداء وظيفة التعرف في المياه الموحلةالأشياء غير المرئية ، تعمل الأعضاء الكهربائية كسلاح للثعبان. يستخدم ثعبان السمك صدمات قوية لصعق أو حتى قتل الفريسة ، مثل الأسماك ، التي تسبح داخل مجالها الكهربائي. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الأعضاء الكهربائية هي نوع من السياج الكهربائي الذي يخيف الحيوانات المفترسة التي كان لديها من الحماقة أن تطمع بها وتتذوقها. يمكن أن ينتج ثعبان البحر المتهيج شحنة تزيد عن 500 فولت بتيار 1 أمبير - وهو ما يكفي لإغماء الشخص وإضاءة غرفة مليئة بالمصابيح الكهربائية لفترة وجيزة بالضوء.

تحتوي الأسرة على جنس واحد فقط مع نوع واحد ، ثعبان البحر الكهربائي (Electrophorus electricus). تعيش الثعابين الكهربائية في الأنهار الضحلة في الشمال الشرقي أمريكا الجنوبيةوروافد الروافد الوسطى والدنيا من الأمازون.

غالبًا ما يحدث نقص حاد في الأكسجين في هذه المسطحات المائية الطينية بطيئة التدفق والمتضخمة النمو. ربما كان هذا الظرف هو الذي تسبب في تطور ثعبان السمك الكهربائي في تجويف الفممناطق خاصة من أنسجة الأوعية الدموية ، مما يسمح لها بامتصاص الأكسجين مباشرة من الهواء الجوي. لالتقاط جزء جديد من الهواء ، يجب أن يرتفع ثعبان السمك إلى سطح الماء مرة واحدة على الأقل كل 15 دقيقة ، ولكنه عادة ما يفعل ذلك في كثير من الأحيان. إذا حرم ثعبان السمك الكهربائي من مثل هذه الفرصة ، فسوف يموت ، ومن المفارقات أنه سيغرق. إن قدرة ثعبان السمك الكهربائي على استخدام الأكسجين الجوي للتنفس تسمح له بالبقاء بعيدًا عن الماء لعدة ساعات دون أي ضرر لنفسه ، ولكن فقط إذا ظل جسمه وتجويفه الفموي رطبين. هذه الميزة لا تضمن فقط بقاء ثعبان البحر بشكل كبير ظروف مغايرةوجودها ، ولكنها تجعلها أيضًا حيوانات معملية مريحة للغاية لإجراء التجارب.

الثعابين الكهربائية هي سمكة كبيرة متوسط ​​الطوليبلغ طول البالغين 1-1.5 مترًا ، وبلغ طول أكبر العينات المعروفة ما يقرب من ثلاثة أمتار. جلد ثعبان البحر عاري ، بدون قشور ؛ الجسم ممدود بقوة ، ومدور في الجزء الأمامي ومضغوط جانبياً إلى حد ما في الجزء الخلفي. لا يحتوي ثعبان السمك الكهربائي على زعانف ظهرية وبطنية ، والزعانف الصدرية صغيرة جدًا ، ويبدو أنها تلعب دور المثبتات فقط عندما تتحرك الأسماك. العضو الرئيسي لحركة ثعبان السمك هو الزعنفة الشرجية الضخمة ، التي يصل عددها إلى 350 شعاعا وتمتد من فتحة الشرج إلى نهاية الذيل. بمساعدة حركات الزعنفة الموجية ، يمكن للثعبان أن يتحرك للأمام وللخلف ، لأعلى ولأسفل بنفس السهولة.

لون الثعابين الكهربائية هو بني زيتوني ، والجانب السفلي من الرأس والحلق برتقالي فاتح ، وحافة الزعنفة الشرجية فاتحة ، والعينان أخضر زمردي. يكون تلوين الأسماك الصغيرة أفتح ، مغرة ، وأحيانًا بنمط رخامي.

معظم ميزة مثيرة للاهتمامالثعابين الكهربائية هي أعضاء كهربائية ضخمة تشغل حوالي 4/5 من طول الجسم. يكمن القطب الموجب لـ "البطارية" في مقدمة جسم ثعبان البحر ، والسالب - في الخلف ، أي عكس ما يحدث في سمك السلور الأفريقي الكهربائي. أعلى جهد تصريف ، وفقًا للملاحظات في أحواض السمك ، يمكن أن يصل إلى 650 فولت ، ولكنه عادة ما يكون أقل ، وفي الأسماك التي يبلغ طولها مترًا ، لا يتجاوز في المتوسط ​​350 فولت. ومع ذلك ، فإن القوة الحالية ليست عالية جدًا. - 0.5-0.75 آه فقط ، لذلك حتى التفريغ بقوة ستمائة فولت لا يمكن أن يسبب صدمة قاتلة للإنسان. صحيح ، مع نمو الأسماك ، تزداد قوة التيار بشكل كبير (حتى 2 أ) ، ومن الصعب تحديد نتيجة الصدمة الكهربائية من سمكة طولها ثلاثة أمتار.

يتم استخدام الأعضاء الكهربائية الرئيسية من قبل ثعبان البحر لحماية نفسه من الأعداء وشل فريسته ، والتي هي في الأساس سمكة صغيرة. بالإضافة إلى الأعضاء القوية ذات الجهد العالي ، تمتلك الثعابين الكهربائية نوعين آخرين من الأجهزة منخفضة الجهد. الغرض من أحدهم غير واضح ؛ نحن نعلم فقط أنه يعمل بالارتباط مع "البطارية" الرئيسية. يلعب النوع الثاني من الأعضاء الكهربائية "المساعدة" دور محدد المواقع ، والذي يعمل على اكتشاف العوائق في مسار الحركة ، وفي الأسماك القديمة للبحث عن الطعام ، حيث يبدو أن رؤية الثعابين الكهربائية تتدهور بشكل حاد مع تقدم العمر. لا يتجاوز تواتر مثل هذا الموقع التصريف في حالة هدوء الأسماك 20-30 في الثانية ، ولكن عند الإثارة يمكن أن يصل إلى 50.

لا يُعرف أي شيء تقريبًا عن تكاثر وتطور الثعابين الكهربائية ، بالإضافة إلى أسماك الترنيم الأخرى. وفقا لبعض الملاحظات ، بحلول وقت التكاثر ثعابين كهربائيةترك موائلها المعتادة والعودة إليها برفقة الأحداث الناضجة ، والتي تبدأ في القيادة صورة مستقلةالحياة ، يصل طولها إلى 10-12 سم.

يتم الاحتفاظ بالثعابين الكهربائية بنجاح في الأسر وغالبًا ما تكون بمثابة زينة لأحواض السمك العامة الكبيرة. لا ينصح بتغيير الماء في الحوض بشكل متكرر. خلاف ذلك ، فإن الثعابين الكهربائية تظهر تقرحات على أجسادهم وتموت. يبدو أن هذه الظاهرة ترجع إلى حقيقة أن المخاط الذي تفرزه ثعابين السمك يحتوي على نوع من المضادات الحيوية التي تتراكم في الماء تحمي الأسماك من القرحة.

الأجهزة الكهربائية هي تكوينات مقترنة في عدد من الأسماك قادرة على توليد تصريفات كهربائية ؛ تخدم للدفاع والهجوم والإشارات غير المحددة والتوجيه في الفضاء. لقد تطورت بشكل مستقل في عدة مجموعات غير مرتبطة بالمياه العذبة و الأسماك البحرية. تم تمثيلها على نطاق واسع في الأسماك الأحفورية وعديمة الفك ؛ معروف لأكثر من 300 الأنواع الحديثة. موقع وشكل وهيكل هذه الأعضاء في أنواع مختلفةمتنوع. يمكن أن توجد بشكل متناظر على جانبي الجسم في شكل تكوينات شبيهة بالكلى (أشعة كهربائية وثعابين كهربائية) أو طبقة رقيقة تحت الجلد (سمك السلور الكهربائي) ، تكوينات أسطوانية خيطية (المورميريد والأنوار) ​​، في الفضاء تحت الحجاج ( مراقب النجوم الأمريكي) ، على سبيل المثال ، يمكن أن يصل إلى 1/6 (أشعة كهربائية) و 1/4 (ثعابين كهربائية وسمك السلور) من كتلة الأسماك. يتكون كل عضو من العديد من اللوحات الكهربائية المجمعة في أعمدة - خلايا عضلية أو عصبية أو غدية معدلة (مسطحة) ، وأغشيتها عبارة عن مولدات كهربائية. يختلف عدد الصفائح والأعمدة في أعضاء أنواع الأسماك المختلفة: في منحدر كهربائيحوالي 600 عمود على شكل قرص العسل يتكون كل منها من 400 لوحة ، وثعبان السمك الكهربائي به 70 عمودًا موضوعة أفقيًا من 6000 لكل منها ، ويتم توزيع اللوحات الكهربائية لسمك السلور الكهربائي ، حوالي 2 مليون ، بشكل عشوائي. يمكن أن يصل فرق الجهد الذي تم تطويره في نهايات الأعضاء ذات الدائرة الكهربائية المفتوحة إلى 1200 فولت (ثعبان البحر الكهربائي) ، وقد تصل طاقة التفريغ في النبضة إلى 1.5 كيلو واط. ينطبق هذا الأخير ، بالطبع ، على دائرة مغلقة عندما تكون السمكة في الماء.

تصريفات قوية جدًا في طوربيد أوكسيدنتاليس الذي يعيش في المحيط. ماء مالحتوصل الكهرباء بشكل أفضل.

تنبعث الإفرازات في سلسلة ، يعتمد شكلها ومدتها وتسلسلها على درجة الإثارة ونوع الأسماك. معدل تكرار النبض مرتبط بالغرض منها (على سبيل المثال ، يصدر شعاع كهربائي 10-12 نبضة "دفاعية" ومن 14 إلى 562 نبضة "صيد" في الثانية ، حسب حجم الضحية). يتراوح الجهد في التفريغ من 220 (منحدرات كهربائية) إلى 600 فولت (ثعابين كهربائية). الأسماك التي لديها أعضاء كهربائية تتحمل دون الإضرار الفولتية التي تقتل الأسماك التي لا تحتوي عليها (ثعبان البحر الكهربائي - حتى 220 فولت). التفريغ الكهربائي سمكة كبيرةخطير على البشر.

17 أغسطس 2016 الساعة 09:31 مساءً

الفيزياء في عالم الحيوان: ثعبان البحر الكهربائي و "محطة طاقته"

• العلوم الشعبية
• التكنولوجيا الحيوية ،
• الفيزياء،
• علم البيئة

ثعبان البحر الكهربائي (المصدر: youtube)

أسماك الأنقليس الكهربائية (Electrophorus electricus) هي الممثل الوحيد لجنس الثعابين الكهربائية (Electrophorus). يحدث في عدد من روافد الروافد الوسطى والدنيا من الأمازون. يصل حجم جسم السمكة إلى 2.5 متر ووزنها 20 كجم. يتغذى ثعبان السمك الكهربائي على الأسماك والبرمائيات إذا كنت محظوظًا - الطيور أو الثدييات الصغيرة. دأب العلماء على دراسة ثعبان السمك الكهربائي لعقود (إن لم يكن مئات) من السنين ، ولكن الآن فقط بدأت تتضح بعض ملامح هيكل جسمه وعدد من الأعضاء.

علاوة على ذلك ، فإن القدرة على توليد الكهرباء ليست الميزة غير العادية الوحيدة لثعبان السمك الكهربائي. على سبيل المثال ، يتنفس الهواء الجوي. هذا ممكن بفضل عدد كبير نوع خاصأنسجة تجويف الفم تتخللها الأوعية الدموية. يحتاج ثعبان السمك إلى الصعود إلى السطح كل 15 دقيقة للتنفس. لا يمكن أن تأخذ الأكسجين من الماء ، لأنها تعيش في مسطحات مائية موحلة وضحلة للغاية ، حيث يوجد القليل جدًا من الأكسجين. لكن بالطبع الرئيسي السمة المميزةالثعبان الكهربائي هو أعضائه الكهربائية.

إنهم يلعبون دور ليس فقط سلاحًا لصعق أو قتل ضحاياه ، والذي يتغذى عليه ثعبان البحر. يمكن أن يكون التفريغ الناتج عن الأعضاء الكهربائية للأسماك ضعيفًا ، حتى 10 فولت. يولد ثعبان البحر مثل هذه التفريغ من أجل تحديد الموقع الكهربائي. الحقيقة هي أن السمكة لديها "مستقبلات كهربائية" خاصة تسمح لك بتحديد تشوه المجال الكهربائي الذي يسببه جسمها. يساعد تحديد الموقع بالكهرباء ثعبان البحر في العثور على طريقه عبر المياه العكرة وتحديد موقع الفريسة المخفية. يمكن أن يعطي ثعبان البحر تفريغًا قويًا للكهرباء ، وفي هذا الوقت تبدأ السمكة أو البرمائيات المخفية في الارتعاش بشكل عشوائي بسبب التشنجات. يكتشف المفترس بسهولة هذه الاهتزازات ويأكل الفريسة. وبالتالي ، فإن هذه السمكة مستقبلة للكهرباء وكهربائية.

ومن المثير للاهتمام أن ثعبان البحر يولد تصريفات مختلفة القوة بمساعدة ثلاثة أنواع من الأعضاء الكهربائية. يشغلون حوالي 4/5 من طول السمكة. يتم إنشاء الفولتية العالية بواسطة أجهزة Hunter و Main ، بينما يتم إنشاء تيارات صغيرة لأغراض الملاحة والاتصالات بواسطة جهاز Sachs. الجهاز الرئيسيوعضو هنتر يقعان في الجزء السفلي من جسم ثعبان البحر ، وعضو ساكس في الذيل. "تتواصل" ثعابين السمك مع بعضها البعض باستخدام إشارات كهربائية على مسافة تصل إلى سبعة أمتار. من خلال سلسلة معينة من عمليات التفريغ الكهربائية ، يمكنهم جذب أفراد آخرين من نفس النوع إليهم.

كيف يولد ثعبان البحر الكهربائي صدمة كهربائية؟

إن ثعابين هذا النوع ، مثل عدد من الأسماك "المكهربة" الأخرى ، تقوم بإعادة إنتاج الكهرباء بنفس طريقة إنتاج الأعصاب مع عضلات الكائنات الحية للحيوانات الأخرى ، وتستخدم لهذا الغرض فقط الخلايا الكهربية ، والخلايا المتخصصة. يتم تنفيذ المهمة بمساعدة إنزيم Na-K-ATPase (بالمناسبة ، نفس الإنزيم مهم جدًا لـ (lat. Nautilus)). بفضل الإنزيم ، تتشكل مضخة أيون ، تضخ أيونات الصوديوم خارج الخلية وتضخ أيونات البوتاسيوم. يُزال البوتاسيوم من الخلايا بسبب بروتينات خاصة تتكون منها الغشاء. أنها تشكل نوعا من "قناة البوتاسيوم" ، والتي من خلالها تفرز أيونات البوتاسيوم. تتراكم الأيونات الموجبة الشحنة داخل الخلية ، وتتراكم الأيونات سالبة الشحنة في الخارج. يحدث التدرج الكهربائي.

يصل فرق الجهد نتيجة لذلك إلى 70 مللي فولت. في غشاء نفس الخلية للعضو الكهربائي لثعبان السمك ، توجد أيضًا قنوات صوديوم يمكن من خلالها لأيونات الصوديوم أن تدخل الخلية مرة أخرى. في الظروف الطبيعيةفي ثانية واحدة ، تزيل المضخة حوالي 200 أيون من أيونات الصوديوم من الخلية وتنقل في نفس الوقت ما يقرب من 130 أيونًا من أيونات البوتاسيوم إلى الخلية. ميكرومتر مربع من الغشاء يمكن أن يستوعب 100-200 من هذه المضخات. عادة ما يتم إغلاق هذه القنوات ، ولكن إذا لزم الأمر ، يتم فتحها. إذا حدث هذا ، فإن التدرج الكيميائي المحتمل يتسبب في دخول أيونات الصوديوم إلى الخلايا مرة أخرى. هناك تغير عام في الجهد من -70 إلى +60 ملي فولت ، والخلية تعطي تفريغ 130 ملي فولت. مدة العملية 1 مللي ثانية فقط. الخلايا الكهربائية مترابطة الألياف العصبية، الاتصال تسلسلي. تشكل الخلايا الكهربائية نوعًا من الأعمدة المتصلة بالفعل على التوازي. يصل الجهد الكلي للإشارة الكهربائية المتولدة إلى 650 فولت ، وقوة التيار 1A. وفقًا لبعض التقارير ، يمكن أن يصل الجهد حتى 1000 فولت ، والقوة الحالية - 2A.

الخلايا الكهربائية (الخلايا الكهربائية) لثعبان السمك تحت المجهر

بعد التفريغ ، تعمل مضخة الأيونات مرة أخرى ، ويتم شحن الأعضاء الكهربائية لثعبان السمك. وفقًا لبعض العلماء ، هناك 7 أنواع من القنوات الأيونية في غشاء الخلايا الكهربية. يؤثر موقع هذه القنوات وتناوب أنواع القنوات على معدل إنتاج الكهرباء.

تفريغ البطارية الكهربائية

وفقًا لدراسة أجراها كينيث كاتانيا من جامعة فاندربيلت (الولايات المتحدة الأمريكية) ، يمكن لثعبان السمك استخدام ثلاثة أنواع من التفريغ من أعضائه الكهربائي. الأول ، كما ذكر أعلاه ، هو سلسلة من النبضات ذات الجهد المنخفض التي تستخدم لأغراض الاتصال والملاحة.

والثاني عبارة عن سلسلة من 2-3 نبضات عالية الجهد مع مدة تصل إلى عدة أجزاء من الألف من الثانية. تستخدم هذه الطريقة من قبل ثعبان البحر عند البحث عن الفريسة المخفية والمخفية. بمجرد إعطاء 2-3 صدمات من الجهد العالي ، تبدأ عضلات الضحية المخفية في الانقباض ، ويمكن لثعبان السمك اكتشاف الطعام المحتمل بسهولة.

الطريقة الثالثة هي سلسلة من التفريغ عالي التردد عالي الجهد. يستخدم ثعبان السمك الطريقة الثالثة عند الصيد ، حيث يعطي ما يصل إلى 400 نبضة في الثانية. تشل هذه الطريقة تقريبًا أي حيوان صغير ومتوسط ​​الحجم (حتى البشر) على مسافة تصل إلى 3 أمتار.

من غير القادر على توليد الكهرباء؟

من بين الأسماك ، هناك حوالي 250 نوعًا قادرًا على ذلك. بالنسبة لمعظم الناس ، فإن الكهرباء ليست سوى وسيلة ملاحة ، كما هو الحال ، على سبيل المثال ، في حالة فيل النيل (Gnathonemus petersii).

لكن قلة من الأسماك قادرة على توليد تفريغ كهربائي للقوة الحساسة. هذه هي الأشعة الكهربائية (عدد من الأنواع) ، وسمك السلور الكهربائي وبعض الأنواع الأخرى.

سمك السلور الكهربائي (

يعرف العديد من قراء موقع الحيوانات أن هناك أسماكًا لديها القدرة على التغلب عليها صدمة كهربائية(بالمعنى الحرفي) ، ولكن لا يعرف الجميع كيف يتم ذلك. دعونا نلقي نظرة على اثنين من أشهرها الممثلين البحريينالتي تولد التيار: راي اللادغة الكهربائية وثعبان السمك الكهربائي. سوف تتعلم:

• هل تيار هذه الأسماك الكهربائية خطير على البشر ؛
• كيف يتم ترتيب الأعضاء التي تنتج الكهرباء في أسماك الراي اللاسعة وثعبان السمك ؛
• كيف تصطاد الراي اللساع والثعابين الفريسة وتلتقطها ؛
• كيف ترتبط الأسماك الحية بعطلة رأس السنة الجديدة.

منحدر كهربائي - بطارية حية

تكون الأشعة الكهربائية في الغالب متوسطة الحجم - من 50 إلى 60 سم ، ومع ذلك ، هناك أفراد يصل طولهم إلى 2 متر. أعضاء الفرد التي تنتج التيار تشكل 1/6 من الجسم وهي متطورة للغاية. تقع على كلا الجانبين - تحتل مكانًا بين زعنفة الصدر وجزء الرأس ، ويمكن رؤيتها من الأجزاء الظهرية والبطن.

الأعضاء الداخلية للأسماك التي تنتج الكهرباء لها الهيكل التالي. عدد معين من الأعمدة التي تشكل الألواح الكهربائية وأسفل اللوحة ، مثل الجسم كله ، مشحونة سالبة ، والجزء العلوي مشحون بشكل إيجابي.

أثناء الصيد ، تصطدم الراي اللاسعة بفريستها عن طريق لف زعانفها حولها ، حيث توجد الأعضاء التي تنتج الكهرباء. خلال هذه العملية ، يتم تطبيق شحنة كهربائية ويتم صعق الفريسة بالكهرباء حتى الموت. Skat مشابه لـ البطارية . إذا استخدم الشحن بالكامل ، فسيحتاج إلى القليل ثم "يشحن" مرة أخرى.

منحدر بدون شحنة آمن ، ومع ذلك ، إذا كان به شحنة ، إذن يمكن أن يصاب الشخص بجروح خطيرة بسبب تفريغ كهربائي قوي. لم يتم تحديد أي حوادث قاتلة ، على الرغم من أن الشخص الذي يلمس الراي اللاسع قد يعاني من انخفاض في ضغط الدم ، واضطرابات في ضربات القلب ، وقد تظهر تشنجات ، ويظهر تورم في الأنسجة المحلية في المنطقة المصابة. الراي اللاسع غير نشط ويعيش في الغالب في القاع ، لذلك ، حتى لا يقابله البيئة المائية، عليك الانتباه لوجودك في المياه الضحلة.

في أيام روما القديمة ، على العكس من ذلك ، تم التعرف على التفريغ الكهربائي (ومعترف به الآن في الطب) على أنه علاج. كان يعتقد أن الصدمة الكهربائية يمكن أن تخفف من الصداع وتخفيف النقرس. حتى اليوم ، على شواطئ البحر الأبيض المتوسط ​​، يتعمد كبار السن المشي حفاة القدمين في المياه الضحلة من أجل التخفيف من الروماتيزم والنقرس بالصدمات الكهربائية.

أضاء ثعبان البحر أكاليل على شجرة عيد الميلاد

والآن ملاحظة ، على الرغم من أنها تتعلق بالأسماك ، إلا أنها تتعلق بعطلة مثل سنه جديده! يبدو أنه مناسب الأسماك الحيةو شجرة عيد الميلاد؟ هكذا. واصل القراءة.

يتراوح طول معظم ممثلي مجموعة ثعبان السمك الكهربائي من 1 إلى 1.5 متر ، لكن هناك أنواعًا يصل طولها إلى ثلاثة أمتار. في مثل هؤلاء الأفراد ، تصل قوة التأثير إلى 650 فولت. يمكن للأشخاص الذين يصابون بصدمة كهربائية في الماء أن يفقدوا وعيهم ويغرقوا. ثعبان السمك الكهربائي هو أحد أخطر ممثلي نهر الأمازون. يرتفع ثعبان السمك إلى السطح كل دقيقتين تقريبًا ليملأ رئتيه بالهواء. إنه عدواني للغاية. إذا اقتربت من ثعبان البحر على مسافة أقل من ثلاثة أمتار ، فإنه يفضل عدم الاختباء ، ولكن الهجوم على الفور. لذلك ، يجب على الأشخاص الذين رأوا ثعبان البحر عن قرب السباحة بسرعة بعيدًا قدر الإمكان.

أعضاء ثعبان السمك المسؤولة عن التيار لها بنية مماثلة لأعضاء الراي اللساعلكن لها موقع مختلف. إنها تمثل اثنين من البراعم الممدودة التي لها مظهر مستطيل وتشكل 4/5 من جسم ثعبان البحر ككل ولها كتلة تحتل ما يقرب من ثلث وزن الجسم. يحمل الجزء الأمامي من ثعبان السمك شحنة موجبة ، بينما يحمل الجزء الخلفي شحنة سالبة. في الثعابين ، تتناقص الرؤية مع تقدم العمر ، ولهذا السبب تصطدم بفرائسها عن طريق إصدار صدمات كهربائية ضعيفة. ثعبان البحر لا يهاجم الفريسة ، فلديه شحنة قوية تكفي لقتل كل الأسماك الصغيرة من الصدمة الكهربائية. يقترب ثعبان البحر من فريسته عندما يكون ميتًا بالفعل ، ويمسكها من رأسها ، ثم يبتلعها.

غالبًا ما يمكن رؤية ثعبان البحر في حوض السمك ، حيث يعتاد عليه سريعًا نسبيًا ظروف اصطناعية. بطبيعة الحال ، فإن الاحتفاظ بهذه الأسماك في المنزل أكثر صعوبة من ذلك. من أجل إظهار قدراتهم ، يتم توصيل مصباح بالخزان ويتم إنزال الأسلاك في الماء. أثناء الرضاعة ، يضيء الضوء. في اليابان ، في عام 2010 ، تم إجراء تجربة: أضاءت شجرة عيد الميلاد باستخدام تيار صادر من ثعبان البحر ، والذي كان في حاوية خاصة وألقى بتيار. يمكن أن يكون ثعبان البحر وتياره الكهربائي مفيدًا إذا تم توجيه القدرات الطبيعية الفريدة لهذه السمكة في الاتجاه الصحيح.