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.

И опасная, обитает в неглубоких мутных реках северо-восточной части южноамериканского континента. К обыкновенным угрям он никакого отношения не имеет, являясь гимнотообразной рыбой. Главная его особенность - умение генерировать электрические заряды различной силы и назначения, а также обнаруживать электрические поля.

Среда обитания

За тысячелетия эволюции электрические угри приспособились к выживанию в крайне неблагоприятных условиях заросших и заиленных водоемов. Привычная для него среда обитания - стоячая, теплая и мутная пресная вода с большим дефицитом кислорода.

Дышит угорь атмосферным воздухом, поэтому каждые четверть часа или чаще он поднимается к поверхности воды для захватывания порции воздуха. Если лишить его этой возможности, он задохнется. Зато без какого-либо вреда угорь может обходиться без воды на протяжении нескольких часов, если его тело и ротовая полость будут увлажнены.

Описание

У электрического угря удлиненное тело, немного сжатое с боков и сзади, округлое спереди. Окрас взрослых особей - зеленовато-коричневый. Горло и нижняя часть приплюснутой головы - ярко-оранжевого цвета. Характерная черта - отсутствие чешуи, кожа покрыта слизью.

Вырастает рыба в среднем до 1,5 м в длину и весит до 20 кг, но встречаются и трехметровые экземпляры. Отсутствие брюшного и спинного плавника усиливает сходство угря со змеей. Перемещается он волнообразными движениями при помощи крупного анального плавника. В равной мере легко может передвигаться вверх-вниз, вперед-назад. Грудные плавники небольшого размера при движении выполняют функцию стабилизаторов.

Ведет одиночный образ жизни. Большую часть времени проводит у дна реки, застыв среди зарослей водорослей. Бодрствуют и охотятся угри в ночное время. Питаются в основном мелкой рыбой, земноводными, ракообразными, а если повезет, птицами и мелкими животными. Жертву проглатывают целиком.

Уникальная особенность

На самом деле умение создавать электричество не является какой-то необыкновенной особенностью. Любой живой организм может это делать в некоторой степени. К примеру, наш мозг управляет мышцами при помощи электрических сигналов. Угорь продуцирует электричество точно так же, как мышцы и нервы в нашем организме. Клетки электроциты накапливают заряд энергии, извлекаемой из пищи. Синхронное генерирование ими потенциалов действия приводит к образованию коротких электрических разрядов. В результате суммирования тысяч крохотных зарядов, накопленных каждой клеточкой, создается напряжение до 650 В.

Угорь испускает электрические заряды различной мощности и назначения: импульсы защиты, лова, покоя и поиска.

В спокойном состоянии он лежит на дне и не генерирует никаких электрических сигналов. Проголодавшись, начинает медленно плавать, испуская импульсы напряжением до 50 В с примерной длительностью 2 мс.

Обнаружив добычу, резко увеличивает их частоту и амплитуду: напряженность возрастает до 300-600 В, продолжительность - 0,6-2 мс. Серия импульсов состоит из 50-400 разрядов. Посылаемые электрические разряды парализуют жертву. Для оглушения мелкой рыбы, которой угорь в основном и питается, он применяет высокочастотные импульсы. Паузы между разрядами использует для восстановления энергии.

Когда обездвиженная жертва опускается на дно, угорь спокойно к ней подплывает и проглатывает целиком, а затем отдыхает некоторое время, переваривая пищу.

Защищаясь от врагов, угорь испускает серию редких высокого напряжения импульсов в количестве от 2 до 7, и 3 небольшой амплитуды поисковых.

Электролокация

Электрические органы угрей служат не только для охоты и защиты. Слабые разряды мощностью до 10 В они используют для электролокации. Зрение у этих рыб слабое, а к старости еще больше ухудшается. Информацию об окружающем мире они получают от электрических сенсоров, расположенных по всему телу. На фото электрического угря его рецепторы отчетливо видны.

Вокруг плывущего угря пульсирует электрическое поле. Как только в сфере действия поля оказывается какой-либо предмет, например рыба, растение, камень, изменяется форма поля.

Улавливая специальными рецепторами искажения создаваемого им электрического поля, он находит в мутной воде путь и прячущуюся добычу. Такая сверхчувствительность дает электрическому угрю преимущество перед другими видами рыб и животных, которые полагаются на зрение, обоняние, слух, осязание, вкус.

Электрические органы угрей

Генерирование разрядов различной мощности производится органами разных типов, занимающих почти 4/5 длины рыбы. В передней части его тела находится положительный полюс "батареи", в районе хвоста - отрицательный. Органы Мена и Хантера продуцируют импульсы высокого напряжения. Разряды для осуществления коммуникационной и навигационной функций генерируются органом Сакса, расположенным в хвосте. Расстояние, на котором особи могут общаться между собой, составляет около 7 метров. Для этого они испускают серию разрядов определенного типа.

Наибольший угрей, зафиксированный у содержащихся в аквариумах рыб, достигал 650 В. У рыб метровой длины он составляет не более 350 В. Такой мощности достаточно, чтобы зажечь пять электролампочек.

Как угри защищаются от поражения электричеством

Генерируемое во время охоты электрическим угрем напряжение достигает 300-600 В. Оно смертельно для мелких обитателей наподобие крабов, рыб и лягушек. А крупные животные, такие как кайманы, тапиры и взрослые анаконды, предпочитают держаться подальше от опасных мест. Почему электрические угри не поражают током сами себя?

Жизненно важные органы и сердце) расположены близко к голове и защищены жировой тканью, которая выполняет функцию изолятора. Такие же изоляционные свойства имеет его кожа. Замечено, что при повреждении кожи повышается уязвимость рыб к ударам электротоком.

Зафиксирован еще один интересный факт. Во время спаривания угри генерируют очень мощные разряды, но повреждений партнеру они не причиняют. Разряд такой мощности, произведенный в обычных условиях, а не в период спаривания, может убить другую особь. Это свидетельствует о том, что угри обладают способностью включать и выключать систему защиты от поражения электротоком.

Размножение

Угри нерестятся с наступлением сухого сезона. Самцы и самки находят друг друга, посылая в воде импульсы. Самец строит из слюны хорошо скрытое гнездо, куда самка откладывает до 1700 икринок. Оба родителя заботятся о потомстве.

Кожа мальков светлого охристого оттенка, иногда с мраморными разводами. Первые вылупившиеся мальки начинают поедать остальную икру. Питаются мелкими беспозвоночными.

Электрические органы у мальков начинают развиваться после рождения, когда длина их тела достигает 4 см. Маленькие личинки способны генерировать электроток в несколько десятков милливольт. Если взять в руки малька, которому всего несколько дней от роду, можно почувствовать покалывания от электрических разрядов.

Выросшая до 10-12 см длины молодь начинает вести самостоятельный образ жизни.

Электрические угри неплохо чувствуют себя в неволе. Продолжительность жизни самцов составляет 10-15 лет, самок - до 22. Сколько они живут в природной среде - достоверно неизвестно.

Аквариум для содержания этих рыб должен быть не менее 3 м длиной и 1,5-2 м глубиной. Воду в нем часто менять не рекомендуется. Это приводит к появлению язв на теле рыб и их гибели. Слизь, покрывающая кожу угрей, содержит антибиотик, предотвращающий появление язв, а частая смена воды, по-видимому, приводит к снижению его концентрации.

По отношению к представителям своего вида угорь, при отсутствии полового влечения, проявляет агрессию, поэтому содержать в аквариуме можно только одну особь. Температуру воды поддерживают на уровне 25 градусов и выше, жесткость - 11-13 градусов, кислотность - 7-8 рН.

Опасен ли угорь для человека

Какой электрический угорь особенно опасен для людей? Нужно отметить, что для человека встреча с ним не смертельна, но может привести к потере сознания. Электрический разряд угря приводит к сокращению и болезненному онемению мышц. Неприятное ощущение может длиться несколько часов. У более крупных особей сила тока больше, и последствия от поражения разрядом будут плачевнее.

Эта хищная рыба нападает без предупреждения даже на более крупного соперника. Если какой-то объект попадает в радиус действия его электрического поля, он не уплывает и не прячется, предпочитая напасть первым. Поэтому приближаться к метровому угрю ближе, чем на 3 метра, ни в коем случае нельзя.

Хотя рыба является деликатесом, ловля ее смертельно опасна. Местные жители изобрели оригинальный способ вылавливания электрических угрей. Для этого они используют коров, которые неплохо переносят удары электрических разрядов. Рыболовы загоняют стадо животных в воду и ждут, когда коровы прекращают испуганно мычать и метаться. После этого их выгоняют на сушу, и начинают сетями вылавливать уже безвредных угрей. Электрические угри не могут бесконечно генерировать ток, и разряды постепенно становятся слабее и вовсе прекращаются.

Угри электрические (Electrophorus electricus) являются самыми опасными среди всех существующих в природе электрических рыб. Если взять во внимание человеческие жертвы, то они опережают даже пираний. Эти существа могут наносить мощные повторяющиеся электрические удары, вследствие которых развивается сердечная или дыхательная недостаточность. Так что человеку лучше держаться подальше от этих удивительных и опасных созданий природы. Исходя из этого, не рекомендуется держать их в домашних аквариумах. Это очень опасная рыба!

Электрический угорь: описание

Электрический угорь внешне очень напоминает змею. У него такая же скользкая кожа, длинное цилиндрическое тело и сплюснутая голова с широким квадратным ртом. Рыба не имеет спинного плавника, отлично плавать ей помогает длинный анальный плавник.

В естественной среде угри электрические могут вырастать до трех метров в длину при весе в сорок килограмм. В условиях аквариума рыбы данного вида не превышают одного с половиной метра в длину. Самки заметно больше самцов.

Сверху окрас угря темно-зеленый или сероватый. Брюшко электрической рыбки с желтоватым или оранжевым оттенком. Молодые угри оливково-коричневого цвета с желтыми пятнами.

В передней части находятся все жизненно важные органы, которые занимают всего лишь 20% всего тела, остальная часть - это сплошной электрический орган, который состоит из тысячи элементов, воспроизводящих электричество. Развивается этот орган сразу же после рождения. Если дотронуться рукой до двухсантиметрового малька, то уже можно ощутить легкое покалывание током. Когда малыш вырастет до 40 мм, то мощность сильно увеличится.

Электрические органы

Положительный заряд угря находится в передней части тела, отрицательный, соответственно, в задней. Кроме того, рыба имеет дополнительный электрический орган, играющий роль локатора. Именно три электрических органа отличают это создание от остальных животных. Они связаны друг с другом, эта особенность способствует тому, что даже самый маленький разряд электрического угря является мощным, так как заряд суммируется. В итоге он становится настолько сильным, что способен привести к смерти того, кто с ним столкнется.

Благодаря электрическим органам угорь как радаром находит свою добычу. Кроме этого, они также используются для общения друг с другом. Особенно во время периода размножения, когда самец издает громкие частые сигналы, а самка отвечает более длительными.

Когда угорь находится в спокойном положении и отдыхает, электричество от него не исходит, но когда он ведет активный образ жизни, то вокруг образуется электрическое поле.

Места обитания в естественной среде

Угри электрические часто встречаются в Гвиане, но в основном в естественной среде обитают в южноамериканском регионе в бассейнах рек Амазонки и Ориноко. Удивительные создания любят теплые воды и предпочитают свежие мутные водоемы. Лучшие места для электрических рыб - это заливы, плоскодонья, болота и поймы.

Образ жизни

Угри электрические по сей день остаются не до конца изученными. Например, продолжительность их жизни в дикой природе так и не установлена. При аквариумном содержании самка может жить от 10 до 22 лет, самец способен прожить при таких же условиях содержания от 10 до 15 лет.

Как уже говорилось ранее, отличительной чертой угрей являются электрические органы. Кроме того, у них имеется еще одна удивительная особенность - они дышат воздухом. Это для них необходимо, так как дыхательный механизм электрических гигантов очень сложный и устроен так, что рыбам нужно регулярно выплывать на поверхность водоема и вдыхать воздух. Благодаря такой особенности угри могут находиться вне водоема по нескольку часов.

Зрением рыбы, похожие на гигантских змей, похвастаться не могут, и ведут себя активно по большей части в ночное время.

Угри электрические плотоядны, вегетарианцами их назвать точно нельзя. В их рацион входят рыбы, маленькие пернатые, земноводные. Иногда эти монстры водоемов могут закусить небольшим млекопитающим. Так что их можно смело отнести к разряду хищников.

Размножение

Удивительные подробности об этих необычных созданиях еще не все перечислены. Угри электрические размножаются очень интересным способом. Самец, используя свою слюну, строит гнездо, в которое самка откладывает яйца. Просто потрясающе, что всего из одной такой кладки появляются на свет около семнадцати тысяч маленьких электрических угрей.

Новорожденные малыши сразу же поедают те яйца, которые их мама кладет после своих первенцев. Детки электрического угря остаются рядом с родительницей до тех пор, пока у них не разовьются органы ориентации.

На что ловить электрического угря?

Угорь, хоть и электрический, но все же считается рыбой, а это значит, что его можно ловить, как и всякую другую, отправившись на рыбалку. Но не так все просто - эти создания смертельно опасны, поэтому рыболовы не горят желанием иметь такой улов, несмотря на то, что мясо угрей считается деликатесом.

В тех районах, где в водоемах водятся электрические угри, местные жители придумали простой способ ловли этих опасных рыб. Если спросите, на что ловить угрей при методе, придуманном аборигенами, то ответ будет очень необычный - ловят их на коров! Все дело в том, что коровы нужны для того, чтобы взять на себя первые мощные разряды электричества. Рыбаки подметили, что коровы, в отличие от всех остальных живых существ, очень легко переносят удары током от змееподобных рыб, поэтому домашний скот просто загоняют в реку с угрями и ждут, пока буренки перестанут мычать и метаться в воде.

Спокойствие стада - сигнал к тому, что пора их выгонять на берег и обычными сетями вылавливать из реки угрей, которые на то время становятся совершенно безопасными. Ведь эти монстры не могут долго излучать ток, каждый последующий разряд слабее предыдущего. Для того чтобы восстановить мощность ударов, рыбам потребуется время. Вот такая нетрадиционная рыбалка, но ведь и улов очень даже необычный!

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 (

Семейство содержит лишь один род с единственным видом — электрический угорь (Electrophorus electricus). Электрические угри населяют неглубокие реки северо-восточной части Южной Америки и притоки среднего и нижнего течения Амазонки.

В этих слабопроточных, сильно заросших, заиленных водоемах часто возникает резкий недостаток кислорода. Вероятно, именно это обстоятельство вызвало развитие у электрического угря в ротовой полости особых участков сосудистой ткани, которая позволяет ему усваивать кислород непосредственно из атмосферного воздуха. Для захватывания новой порции воздуха угорь должен подниматься к поверхности воды по крайней мере один раз в 15 минут, но обычно он проделывает это несколько чаще. Если электрического угря лишить такой возможности, то он погибнет и, как это ни парадоксально звучит по отношению к рыбе, утонет. Способность электрического угря использовать для дыхания атмосферный кислород позволяет ему в течение нескольких часов без всякого вреда для себя находиться вне воды, но только в том случае, если его тело и ротовая полость остаются влажными. Такая особенность не только обеспечивает выживание угрей в крайне неблагоприятных условиях существования, но и делает их чрезвычайно удобными лабораторными животными для проведения экспериментов.

Электрические угри — крупные рыбы, средняя длина взрослых особей составляет 1-1,5 м, а наибольший из известных экземпляров достигал почти трехметровой длины. Кожа у электрического угря голая, без чешуи; тело сильно удлиненное, округлое в передней части и несколько сжатое с боков в задней. Спинного и брюшных плавников у электрического угря нет, а грудные очень невелики и при движении рыбы, по-видимому, играют лишь роль стабилизаторов. Основным органом движения угря служит огромный анальный плавник, насчитывающий до 350 лучей и тянущийся от анального отверстия до конца хвоста. С помощью волнообразных движений плавника угорь с одинаковой легкостью может перемещаться вперед и назад, вверх и вниз.

Окраска взрослых электрических угрей оливково-коричневая, нижняя сторона головы и горла ярко-оранжевая, край анального плавника светлый, глаза изумрудно-зеленые. Окраска молодых рыб более светлая, охристого оттенка, иногда с мраморным рисунком.

Наиболее интересная особенность электрических угрей — огромные электрические органы, занимающие около 4/5 длины тела. Положительный полюс «батареи» лежит в передней части тела угря, отрицательный — в задней, т. е. обратно тому, что имеет место у африканских электрических сомов. Наибольшее напряжение разряда, по наблюдениям в аквариумах, может достигать 650 В, но обычно оно меньше, и у рыб метровой длины в среднем не превышает 350 В. Сила тока при этом, однако, не очень велика — всего 0,5-0,75 А, так что даже шестисотвольтовый разряд не может вызвать у человека смертельного шока. Правда, по мере роста рыбы сила тока существенно возрастает (до 2 А), и каким может оказаться результат удара током от трехметровой рыбы, сказать трудно.

Основные электрические органы используются угрем для защиты от врагов и для парализации добычи, которую составляют в основном некрупные рыбы. Кроме мощных высоковольтных органов, у электрических угрей имеются еще два типа низковольтных. Назначение одного из них неясно; известно лишь, что он действует в связи с основной «батареей». Второй тип «вспомогательного» электрического органа играет роль локатора, служащего для обнаружения препятствий на пути движения, а у старых рыб и для поисков пищи, так как с возрастом зрение у электрических угрей, по-видимому, резко ухудшается. Частота таких локационных разрядов при спокойном состоянии рыбы не превышает 20-30 в секунду, но при возбуждении может достигать и 50.

О размножении и развитии электрических угрей, как и других гимнотовидных рыб, почти ничего не известно. Согласно немногочисленным наблюдениям, ко времени размножения электрические угри покидают свои обычные места обитания и возвращаются в них уже в сопровождении подросшей молоди, которая начинает вести самостоятельный образ жизни, достигнув в длину 10-12 см.

Электрические угри с успехом содержатся в неволе и часто служат украшением больших общественных аквариумов. Воду в аквариуме не рекомендуется часто менять. Иначе у электрических угрей на теле возникают язвы, и они погибают. Это явление, по-видимому, связано с тем, что слизь, выделяемая угрями, содержит какой-то антибиотик, который, накапливаясь в воде, предохраняет рыб от язвенных заболеваний.

Электрические органы — парные образования у ряда рыб, способные генерировать электрические разряды; служат для защиты, нападения, внутривидовой сигнализации и ориентации в пространстве. Они развились в процессе эволюции независимо у нескольких неродственных групп пресноводных и морских рыб. Были широко представлены у ископаемых рыб и бесчелюстных; известны у более 300 современных видов. Расположение, форма и строение этих органов у различных видов разнообразны. Они могут находиться симметрично по бокам тела в виде почкоподобных образований (электрические скаты и электрические угри) или подкожного тонкого слоя (электрический сом), нитевидных цилиндрических образований (мормириды и гимнотиды), в подглазничном пространстве (американский звездочет), могут составлять, например, до 1/6 (электрические скаты) и 1/4 (электрические угри и сом) массы рыбы. Каждый орган состоит из многочисленных собранных в столбики электрических пластинок — видоизмененных (уплощенных) мышечных, нервных или железистых клеток, мембраны которых являются электрическими генераторами. Количество пластинок и столбиков в органах разных видов рыб различно: у электрического ската около 600 расположенных в виде пчелиных сотов столбиков по 400 пластин в каждом, у электрического угря — 70 горизонтально размещенных столбиков по 6000 в каждом, у электрического сома электрические пластины, около 2 млн, распределены беспорядочно. Разность потенциалов, развиваемая на концах органов при незамкнутой электрической цепи, может достигать 1200 В (электрический угорь), а мощность разряда в импульсе до 1,5 кВт. Последнее относится, естественно, к цепи замкнутой, когда рыба находится в воде.

Очень мощные разряды и у электрического ската Torpedo occidentalis, живущего в океане. Соленая вода лучше проводит электрический ток.

Разряды излучаются сериями, форма, продолжительность и последовательность которых зависят от степени возбуждения и вида рыбы. Частота следования импульсов связана с их назначением (например электрический скат излучает 10-12 «оборонных» и от 14 до 562 «охотничьих» импульсов в секунду в зависимости от размера жертвы). Величина напряжения в разряде колеблется от 220 (электрические скаты) до 600 В (электрические угри). Рыбы, обладающие электрическими органами, переносят без вреда напряжения, которые убивают рыб, не имеющих их (электрический угорь — до 220 В). Электрические разряды крупных рыб опасны для человека.