Если провести опрос среди, например - ста человек, на тему: "какое из технических достижений последних полутора веков принесло наибольшую пользу человечеству?", то вероятность ответа - "электричество" - будет стремиться к 100%. И это вполне объяснимо, учитывая ту наиважнейшую роль, которую играло и продолжает играть электричество в развитии человеческой цивилизации: на использовании электричества основано практически всё, чем мы пользуемся в нашей повседневной жизни - это освещение наших жилищ и улиц, это функционирование средств связи и передачи информации (телеграф, телефон, радио, телевидение, интернет), это различные виды транспорта (лифты, фуникулёры, канатные дороги, трамваи, троллейбусы, метро, электропоезда, электромобили, и т.д.), это обогрев и охлаждение жилищ и производственных помещений (различные электронагревательные приборы - масляные батареи, воздушные электронагреватели, ТЭНы, кондиционеры и т.д.), а также это и различные бытовые приборы и механизмы - холодильники, телевизоры, электрические духовки, печи СВЧ, бойлеры, водоподъёмные насосы, посудомоечные и стиральные машины, пылесосы, утюги, кофеварки, электрочайники, фены, и т.д., и т.п.. И трудно даже себе представить, что будет, если в один "прекрасный" день электричество вдруг полностью исчезнет (вернее, тут ничего и представлять не нужно: на какое-то время наступит полный коллапс, а затем человечество просто вернётся в доиндустриальную фазу своего развития). Важность электричества для развития человечества очевидна и неоспорима.
Однако не только люди могут производить и использовать электричество в своих целях. Этим задолго до людей успешно занимаются т.н. электрические рыбы - группа рыб, состоящая из нескольких разных, неродственных друг другу отрядов, семейств и родов, объединяемых между собой на основе такого критерия, как способность к генерации электрического поля - электрогенезу. И именно о них мы и расскажем в нашей статье.
Итак, электрические рыбы могут вырабатывать электрические поля. Каким же образом они это делают?
Для этой цели электрические рыбы используют т.н. электрический орган - специализированное образование в организме, генерирующее электрическое поле. Электрические органы по своему строению - по месту расположения в организме рыбы, по конфигурации, по внутреннему строению и т.д. - сильно различаются у разных видов электрических рыб, но общим в строении всех типов электрических органов у всех видов этих рыб является то, что все они состоят из скопления специализированных клеток, вырабатывающих электрическую энергию и накапливающих её в ожидании разряда - т.н. электроцитов, представляющих собой видоизменённые мышечные, железистые или нервные клетки (у разных видов электрических рыб электроциты формировались на основе мышечной (у большинства видов), железистой (у небольшого количества видов) или нервной (у некоторой части видов) ткани); у разных видов рыб они имеют разную форму - сигарообразную, дискообразную и др.. Электроциты собраны в столбики, совокупность которых и формирует электрический орган рыбы; у разных видов рыб количество столбиков в электрическом органе и количество электроцитов в каждом столбике различно; электроциты в каждом столбике соединены последовательно (т.е. лицевая сторона одного электроцита вплотную прилегает к обратной стороне другого электроцита (а противоположные стороны электроцита электрически полярны), а сами электрические столбики - параллельно. Электроциты, из которых состоят электрические столбики, функционируют за счёт перекачивания ионов натрия наружу и ионов калия - внутрь через клеточные мембраны с помощью транспортных белков, результатом чего является выработка отрицательного заряда внутри электроцита и положительного - снаружи; после поступления сигнала в виде нервного импульса электроциту ионные барьеры открываются и ионы натрия поступают в электроциты, в результате чего одна из сторон электроцита имеет отрицательный заряд снаружи и положительный заряд - внутри клетки, а вторая сторона - наоборот. Между мембранами может возникать разность потенциалов/электрическое напряжение. Разряд электрического органа контролируется ядром продолговатого мозга/мозговым командным ядром - группой специализированных нервных клеток, находящихся в мозгу рыбы.
Электрические рыбы используют генерируемое ими электрическое поле для разнообразных целей, а именно:
- для электролокации - рыбы генерируют слабое электрическое поле и на основании различных его искажений, создаваемых объектами, проводящими электричество или сопротивляющимися ему - получают представление о размерах объекта, его форме и состоянии (неподвижный, движущийся, живой, мёртвый и т.д.); принцип действия электролокации очень напоминает принцип действия эхолокации, используемой многими видами животных (больше узнать об эхолокации можно из тематической статьи, ранее размещённой на нашем канале):
- для навигации - определения своего положения в пространстве в тот или иной момент времени на основании изменений генерируемого рыбой слабого электрического поля;
- для коммуникации между особями одного вида с помощью генерирования слабого электрического поля;
- для поиска партнёров для спаривания и последующего их ритуального взаимодействия с помощью генерирования слабого электрического поля;
- для защиты от врагов (с помощью сильного электрического разряда);
- для охоты (с помощью оглушения, парализации или умерщвления жертвы с помощью сильного электрического разряда);
Всех электрических рыб, которых в мире насчитывается более 800 видов, можно подразделить на две группы на основании такого критерия, как сила генерируемых ими электрических разрядов:
I. Слабоэлектрические рыбы:
А) Гимнотообразные (Gymnotiformes) - отряд в составе класса лучепёрых рыб; включает в себя более 240 видов слабоэлектрических рыб, живущих в пресной воде (населяют пресные водоёмы Центральной и Южной Америки), которые в просторечии называются ножетелки, или рыбы-ножи; генерируют электрическое поле напряжением менее 5 В, активно используя его для электролокации, навигации, коммуникации и поиска партнёров для спаривания; электрический орган располагается вдоль всего тела в его брюшной части; для гимнотообразных рыб характерен импульсный тип генерируемых ими электрических разрядов;
Б) Мормировые (Mormyridae) - семейство в составе отряда араванообразных класса лучепёрых рыб; включает в себя более 200 видов слабоэлектрических рыб, живущих в пресной воде (распространены в реке Нил и в пресных водоёмах континентальной Тропической Африки), которые в просторечии называются рыбами-слонами из-за свойственной большинству их видов хоботообразной формы рыла; генерируют электрическое поле напряжением менее 1 В, используя его для электролокации, навигации, коммуникации и поиска и последующего взаимодействия с партнёрами для спаривания; электрический орган располагается в хвостовом стержне между задней частью туловища и лопастями хвостового плавника; для мормировых рыб характерен импульсный тип генерируемых ими электрических разрядов;
В) Нильский гимнарх (Gymnarchus niloticus) - слабоэлектрическая рыба, живущая в пресной воде (населяет реку Нил и пресные водоёмы Западной, Центральной и северной части Восточной Африки) - единственный вид монотипического рода в монотипическом семействе Gymnarchidae класса лучепёрых рыб; в просторечии нильский гимнарх носит название аба-аба; генерирует электрическое поле напряжением менее 5 В, используя его для электролокации, навигации, коммуникации с особями своего вида и поиска партнёров для спаривания; электрический орган располагается вдоль всего тела в его брюшной части, при этом голова и хвост нильского гимнарха выступают в роли плюса и минуса соответственно; для гимнарха характерен волновой тип генерируемых им электрических разрядов;
Г) Клариевые сомы (Clarias) - род в составе семейства клариевых (Clariidae) класса лучепёрых рыб; включает в себя около 60 видов слабоэлектрических рыб, живущих в пресной воде (населяют пресные водоёмы Африки, Юго-Западной, Южной и Юго-Восточной Азии); генерируют электрическое поле напряжением не более 12 мВ и используют его только при агрессивно-оборонительном взаимодействии с особями своего вида и своего пола, а также в качестве одного из элементов ритуала спаривания; электрический орган образует оболочку вокруг средней части тела; для клариевых сомов характерен импульсный тип генерируемых ими электрических разрядов;
Д) Ромбовые скаты (Rajidae) - семейство в составе отряда скатообразных класса хрящевых рыб; включает в себя более 200 видов слабоэлектрических рыб, живущих в солёной воде (населяют воды всех океанов Земли); генерируют электрическое поле напряжением менее 0,5 В и используют его для электролокации с целью обнаружения потенциальной добычи и для коммуникации с другими особями своего вида в целях размножения; парный электрический орган находится в хвосте ската и располагается по всей его длине с обеих сторон; для ромбовых скатов характерен импульсный тип генерируемых ими электрических разрядов;
Е) Обыкновенные звездочёты (Uranoscopus) - род в составе семейства звездочётовых (Uranoscopidae) отряда драконообразных класса лучепёрых рыб; включает в себя 25 видов слабоэлектрических рыб, живущих в солёной воде (населяют воды умеренного, субтропического, тропического, субэкваториального и экваториального поясов Тихого, Индийского и Атлантического океанов); генерируют электрическое поле напряжением менее 0,1 В и используют его для информирования ромбовых скатов, обитающих в тех же местах, что и обыкновенные звездочёты, о том, что место на дне и прилегающий к нему охотничий участок уже заняты; электрический орган обыкновенных звездочётов образован видоизменёнными звуковыми мышцами плавательного пузыря; электрические разряды, генерируемые обыкновенными звездочётами, относятся к импульсному типу; у обыкновенных звездочётов отсутствует электрорецепция (электрорецепция - это способность ощущать электрические
поля и электрические сигналы окружающей среды);
II. Сильноэлектрические рыбы:
А) Электрические угри (Electrophorus) - род в составе семейства Gymnotidae отряда гимнотообразных класса лучепёрых рыб; включает в себя 3 вида сильноэлектрических рыб, живущих в пресной воде (обитают в пресных водоёмах тропической части Южной Америки); генерируют электрическое поле напряжением до 860 В и используют его для защиты от врагов и для охоты на добычу, которую они оглушают, парализуют или умерщвляют с помощью электрических разрядов большой силы; также электрические угри используют слабые электрические разряды для электролокации, для навигации и для коммуникации с другими особями своего вида; у электрических угрей имеется три электрических органа - основной электрический орган, орган Сакса и орган Хантера, которые располагаются вдоль всего тела электрического угря в его брюшной части; орган Сакса используется для электролокации, навигации и коммуникации с
другими особями своего вида, тогда как два других электрических органа используются для защиты от врагов и для атаки потенциальной жертвы в процессе охоты; для электрических угрей характерен импульсный тип генерируемых ими электрических разрядов;
Б) Электрические сомы (Malapteruridae) - семейство в составе отряда сомообразных класса лучепёрых рыб; включает в себя 21 вид сильноэлектрических рыб, живущих в пресной воде (обитают в реке Нил и в водоёмах Африки к югу от Сахары); генерируют электрическое поле напряжением до 400 В и используют его в целях самозащиты и для оглушения жертвы в процессе охоты, а также для ориентации в пространстве; электрический орган у электрических сомов занимает всю поверхность их тела и располагается непосредственно под кожей, составляя около 1/4 от общей массы тела рыбы; для электрических сомов характерен импульсный тип электрических разрядов;
В) Электрические скаты (Torpediniformes) - отряд в составе надотряда скатов класса хрящевых рыб; включают в себя более 65 видов сильноэлектрических рыб, живущих в солёной воде (обитают в водах экваториального, субэкваториального, тропического и субтропического поясов Тихого, Индийского и Атлантического океанов); генерируют электрическое поле напряжением до 220 В и используют его для самозащиты, поиска добычи и её оглушения; электрический орган у электрических скатов представляет собой парное образование, по форме напоминающее почки и располагающееся по обеим сторонам головы рядом с грудными мышцами и жабрами; для электрических скатов характерен волновой тип электрических разрядов;
Г) Электрические звездочёты (Astroscopus) - род в составе семейства
звездочётовых (Uranoscopidae) отряда драконообразных класса лучепёрых рыб; включают в себя 4 вида сильноэлектрических рыб, живущих в солёной воде (населяют прибрежные воды Атлантического океана от зал. Делавэр в США до зал. Баия-Бланка в Аргентине); генерируют электрическое поле напряжением до 50 В и используют его для защиты от хищников и для нападения на жертв; парный электрический орган электрических звездочётов располагается в голове за глазами и представляет собой видоизменённые глазные мышцы; у электрических звездочётов отсутствует электрорецепция, а электрические разряды, генерируемые ими, относятся к импульсному типу;
У всех видов электрических рыб, кроме обыкновенных звездочётов и электрических звездочётов, хорошо развита электрорецепция, которая тесно связана с электрогенезом и является составной частью процесса электролокации, в той или иной степени развитой у всех видов электрических рыб (кроме вышеупомянутых рыб из семейства звездочётовых, у которых она отсутствует). Электролокация имеет важное значение для большинства видов электрических рыб по причине их обитания в мутных и бедных растворённым в воде кислородом водах пресноводных тропических водоёмов (по этой причине многие виды пресноводных электрических рыб обладают способностью к дыханию кислородом атмосферного воздуха) - больше узнать об этом можно из тематической статьи, ранее размещённой на нашем канале:
- лесных озёр, больших и малых рек - видимость в которых очень ограничена, и только электролокация позволяет живущим в этих условиях электрическим рыбам находить интересующие их объекты и избегать препятствий и встреч с хищниками.
Если вам понравилась статья, ставьте лайк, делитесь своим мнением в комментариях и подписывайтесь на канал - будет интересно!
Читайте также:
и другие статьи на нашем канале.
Желаем вам приятного и познавательного чтения!
Если вы хотите поддержать автора, вы можете это сделать, нажав на ладонь с сердечком внизу справа. Спасибо!
