Угревое электричество: Как рыбы. Электрический угорь – хищник, у которого не имеется врагов Самый большой электрический угорь

Чтобы убить рыбу, электрическому угрю достаточно содрогнуться, выпустив ток. Жертва погибает мгновенно. Угорь хватает её со дна, обязательно с головы, а затем, опустившись на дно, несколько минут переваривает добычу.

Живут электрические угри в неглубоких реках Южной Америки, в большом количестве встречаются в водах Амазонки. В тех местах, в которых живет угорь, чаще всего большой недостаток кислорода. Поэтому у электрического угря появилась особенность поведения. Под водой угри находятся около 2 часов, а потом выплывают на поверхность и дышат там в течение 10 минут, тогда как обычным рыбам достаточно всплывать на несколько секунд.

Электрические угри - крупные рыбы: средняя длина взрослых особей составляет 1-1,5 м, весит до 40 кг. Тело удлиненное, немного сплюснуто с боков. Кожа голая, не покрыта чешуей. Плавники очень развиты, с их помощью электрический угорь способен с легкостью передвигаться во все стороны. Окраска взрослых электрических угрей коричневая, нижняя сторона головы и горла - ярко-оранжевая. Окраска молодых особей бледнее.

Самое интересное в строении электрических угрей - это его электрические органы, которые занимают более 2/3 длины тела. Положительный полюс этой «батареи» лежит в передней части тела угря, отрицательный - в задней. Наибольшее напряжение разряда, по наблюдениям в аквариумах, может достигать 650 В, но обычно оно меньше, и у рыб метровой длины не превышает 350 В. Этой мощности хватит, чтобы зажечь 5 электрических лампочек. Основные электрические органы используются угрем для защиты от врагов и для того, чтобы парализовать добычу. Есть еще один дополнительный электрический орган, но поле, вырабатываемое им, играет роль локатора: с помощью помех, возникающих в пределах этого поля, угрю приходит информация о препятствиях на пути или о приближении потенциальной добычи. Частота этих локационных разрядов очень маленькая и для человека практически неощутима.

Сам разряд, который вырабатывают электрические угри, не является смертельным для людей, но все же он очень опасен. Если, находясь под водой, получить удар током, можно запросто потерять сознание.

Электрический угорь агрессивен. Может напасть без предупреждения, даже если никакой угрозы для него не существует. Если что-то живое попадет в зону действия его силового поля, то угорь не станет прятаться или уплывать прочь. Лучше самому человеку отплыть в сторону, если на пути покажется электрический угорь. Не стоит подплывать к этой рыбе на расстояние меньше, чем 3 метра, именно это и есть основной радиус действия поля метрового угря.

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.

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

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

Электрический скат - живая аккумуляторная батарея

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

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

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

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

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

Электрический угорь зажег гирлянды на новогодней елке

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

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

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

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

Люди узнали про электрических рыб довольно давно: ещё в Древнем Египте для лечения эпилепсии использовали электрического ската, анатомия электрического угря подсказала Алессандро Вольте идею его знаменитых батарей, а Майкл Фарадей, «отец электричества», использовал того же угря в качестве научного оборудования. Современные биологи знают, что можно ждать от таких рыб (почти двухметровый угорь может сгенерировать 600 вольт), кроме того, более-менее известно, что за гены формируют такой необычный признак - нынешним летом группа генетиков из Университета Висконсина в Мадисоне (США) опубликовала работу с полным сиквенсом генома электрического угря. Предназначение «электроспособностей» тоже понятно: они нужны для охоты, для ориентации в пространстве и для защиты от других хищников. Неизвестным оставалось лишь одно - как именно рыбы пользуются своим электрошоком, что за стратегию используют.

Для начала немного о самом главном герое.

В таинственных и мутных водах Амазонки скрывается множество опасностей. Одну из них представляет электрический угорь (лат. Electrophorus electricus ) — единственный представитель отряда электрических угрей. Он водится на северо-востоке Южной Америки и встречается в небольших притоках среднего, а также нижнего течения мощной реки Амазонки.

Средняя длина взрослого электрического угря метр-полтора, хотя иногда встречаются и трехметровые экземпляры. Весит такая рыбка порядка 40 кг. Тело у нее удлиненное и немного сплющенное с боков. Собственно, на рыбу этот угорь не очень-то и похож: чешуи нет, из плавников только хвостовой да грудные, и плюс ко всему дышит он атмосферным воздухом.

Дело в том, что притоки, где обитает электрический угорь, слишком мелкие и мутные, а вода в них практически лишена кислорода. Поэтому природа наградила животное уникальными сосудистыми тканями в ротовой полости, с помощью которых угорь усваивает кислород прямо из наружного воздуха. Правда для этого ему приходится каждые 15 минут подниматься на поверхность. Зато если угорь вдруг окажется вне воды, он сможет прожить несколько часов, при условии, что его тело и рот не пересохнут.

Окрас у электрического угля оливково-коричневый, что позволяет ему оставаться незамеченным для потенциальной добычи. Только горло и нижняя часть головы ярко-оранжевые, но вряд ли это обстоятельство поможет несчастным жертвам электрического угря. Стоит ему содрогнуться всем своим скользким телом, как образуется разряд, напряжением до 650В (в основном 300-350В), который моментально убивает всю находящуюся поблизости мелкую рыбешку. Добыча падает на дно, а хищник подбирает ее, заглатывает целиком и умащивается неподалеку, чтобы немного отдохнуть.

Электрический угорь имеет особые органы, состоящие из многочисленных электрических пластинок — видоизмененных мышечных клеток, между мембранами которых образуется разность потенциалов. Органы занимают две трети массы тела этой рыбы.

Впрочем, электрический угорь может генерировать разряды и с меньшим напряжением — до 10 вольт. Поскольку у него плохое зрение, он использует их как радар, для навигации и поиска добычи.

Электрические угри могут быть огромных размеров, достигая 2, 5 метра в длину и 20 килограммов в весе. Они обитают в реках Южной Америки, например, в Амазонке и Ориноко. Там питаются рыбой, земноводными, птицами и даже мелкими млекопитающими.

Поскольку электрический угорь усваивает кислород непосредственно из атмосферного воздуха, ему приходится очень часто подниматься к поверхности воды. Он должен это делать, по крайней мере, один раз в пятнадцать минут, но обычно это происходит чаще.

На сегодняшний день известно мало случаев гибели людей после встречи с электрическим угрем. Тем не менее многочисленные электрические удары могут привести к дыхательной или сердечной недостаточности, из-за чего человек может утонуть даже на мелководье.

Все его тело покрывают специальные органы, которые состоят из особых клеток. Эти клетки последовательно соединены между собой при помощи нервных каналов. В передней части тела «плюс», в задней «минус». Слабое электричество образуется в самом начале и, проходя последовательно от органа к органу, оно набирает силу, чтобы ударить как можно более эффективно.

Сам электрический угорь считает, что наделен надежной защитой, поэтому не спешит сдаваться даже более крупному противнику. Бывали случаи, когда угри не пасовали даже перед крокодилами, а уж людям и вовсе стоит избегать встреч с ними. Конечно, вряд ли разряд убьет взрослого человека, однако ощущения от него будут более чем неприятные. К тому же есть риск потери сознания, а если при этом находиться в воде, можно запросто утонуть.

Электрический угорь весьма агрессивен, нападает он сразу и не собирается никого предупреждать о своих намерениях. Безопасное расстояние от метрового угря составляет не меньше трех метров — этого должно хватить, чтобы избежать опасного тока.

Кроме основных органов, вырабатывающих электричество, есть у угря и еще один, при помощи которого он разведывает окружающую обстановку. Этот своеобразный локатор испускает низкочастотные волны, которые, возвращаясь, оповещают своего хозяина о находящихся впереди преградах или наличии подходящей живности.

Зоолог Кеннет Катания (Kenneth Catania) из Университета Вандербильта (США), наблюдая за электрическими угрями, которые жили в специально оборудованном аквариуме, заметил, что рыбы могут разряжать свою батарею тремя разными способами. Первый - это низковольтные импульсы, предназначенные для ориентации на местности, второй - последовательность двух-трёх высоковольтных импульсов, длящихся несколько миллисекунд, наконец, третий способ - относительно долгий залп высоковольтных и высокочастотных разрядов.

Когда угорь нападает, он посылает добыче много вольт на высокой частоте (способ номер три). Трёх-четырёх миллисекунд такой обработки хватает, чтобы обездвижить жертву - то есть можно сказать, что угорь использует дистанционный электрошок. Причём частота его намного превышает искусственные приспособления: например, дистанционный шокер Тайзер подаёт 19 импульсов в секунду, тогда как угорь - целых 400. Парализовав жертву, он должен, не теряя времени, быстро схватить её, иначе добыча придёт в себя и уплывёт.

В статье в Science Кеннет Катания пишет, что «живой электрошокер» действует так же, как искусственный аналог, вызывая сильное непроизвольное сокращение мышц. Механизм действия удалось определить в своеобразном опыте, когда в аквариум к угрю клали рыбу с разрушенным спинным мозгом; между собой их разделял электропроницаемый барьер. Контролировать мышцы рыба не могла, однако они сокращались сами в ответ на электроимпульсы извне. (Угря провоцировали на разряд, подкидывая ему червей в качестве корма.) Если же рыбе с разрушенным спинным мозгом вводили ещё и нервнопаралитический яд кураре, то электричество от угря никак на неё действовало. То есть мишенью электроразрядов были именно моторные нейроны, управляющие мышцами.

Однако всё это происходит, когда угорь уже определил себе добычу. А если добыча затаилась? По движению воды её тогда уже не найдёшь. К тому же сам угорь охотится ночью, и при том не может похвастаться хорошим зрением. Чтобы найти добычу, он использует разряды второго рода: короткие последовательности из двух-трёх высоковольтных импульсов. Такой разряд имитирует сигнал моторных нейронов, побуждая сокращаться все мышцы потенциальной жертвы. Угорь как бы приказывает ей обнаружить себя: по телу жертвы проходит мышечный спазм, она начинает дёргаться, а угорь ловит колебания воды - и понимает, где спряталась добыча. В похожем опыте с рыбой с разрушенным спинным мозгом её отделяли от угря уже электронепроницаемым барьером, однако волны воды от неё угорь мог чувствовать. Одновременно рыбу соединяли со стимулятором, так что её мышцы сокращались по желанию экспериментатора. Оказалось, что если угорь испускал короткие «импульсы обнаружения», и одновременно рыбу заставляли дёргаться, то угорь нападал на неё. Если же рыба никак не отвечала, то угорь на неё, естественно, никак не реагировал - он просто не знал, где она находится.

Микроскопические биоинженерные генераторы однажды смогут запитывать медицинские имплантаты, получая топливо прямо из организма, без потребности во внешней зарядке. Такова далёкая перспектива удивительной работы американских учёных, вознамерившихся скопировать и даже улучшить работу электрических клеток пресноводных рыб – угрей.

Ну разве это не чудо природы? Так почему бы не поучиться у него? И правда, про биомиметику слышали, наверное, все, а вот про биомиметику на клеточном и даже молекулярном уровне – едва ли.

Между тем именно такую задачу – разобрать по молекулам и скопировать работу электрических клеток угря – поставили перед собой Цзянь Сюй (Jian Xu) из Йельского университета (Yale University) и Дэвид Лаван (David LaVan) из американского Национального института стандартов и технологий (NIST).

Эти исследователи разработали сложные численные модели перемещения ионов через клеточные структуры и сравнили их с ранее полученными данными об электрических клетках.

А далее учёные разработали модели искусственных клеток, позволяющие улучшить выходные параметры, против природного аналога. В частности, один из таких проектов сулит рост пиковой мощности на 40%, а второй – на 28%.

(Этому исследованию посвящена в журнале Nature Nanotechnology.)

Первая картинка показывает анатомию электрического органа угря, то есть наборы электроцитов, клеток, связанных последовательно (чтобы поднять суммарное напряжение) и параллельно (чтобы увеличить ток). На второй картинке – отдельная клетка с ионными каналами и насосами, проникающими сквозь мембрану (новая модель Йеля и NIST как раз изучала поведение нескольких таких клеток). Заключительный рисунок демонстрирует отдельный ионный канал – стандартный блок модели (иллюстрация Daniel Zukowski/Yale University).

Лаван поясняет, что механизм создания напряжения клетками электрических органов угря схож со схемой посылки нервных сигналов в мозге. Только нервные клетки способны на генерацию очень маленького напряжения (зато – они создают его быстро), в то время как специальные электрические обладают более длительным циклом работы, зато накапливают куда более внушительное напряжение.

Соответственно, подбирая по определённым законам ионные проводники и формируя из них системы нанометрового масштаба, можно создать искусственные аналоги электрических клеток, которые за счёт оптимизации параметров превзойдут свои живые прообразы по эффективности.

Данное исследование является частью усилий американского Национального центра дизайна биомиметических нанопроводников (National Center for the Design of Biomimetic Nanoconductors), направленных на создание крошечных систем, как ясно из названия, по образу и подобию природных аналогов.

Один из примеров наногенераторов, разрабатываемых в Biomimetic Nanoconductors. Специально сконструированная липидная мембрана на тонкой пористой подложке из кварца или полимера. Внизу: компьютерные модели молекулярных комплексов, обеспечивающих требуемую ионную проводимость (иллюстрации с сайта nanoconductor.org).

Упомянутые системы самых разных видов должны вырабатывать электрическую энергию, производить электрические или электрохимические сигналы или создавать осмотические давление и потоки внутри микроскопических устройств.

Заметим, саму идею «взять угря да превратить его в живую электростанцию на благо человечества» изобретатели предлагали не раз. И даже курьёзные опыты ставили. Скажем, мы видели, что угорь способен питать лампочки на рождественской ёлке.

Но нельзя же всерьёз полагать, что колонии запертых в аквариумах несчастных угрей помогут нам решить энергетическую проблему? Уж лучше получать электричество из шоколада или сточных вод при помощи бактерий.

Цзянь Сюй изучает самые различные системы, в которых используются биологические составляющие и может генерироваться напряжение. Как эти две соприкасающиеся капли с различными растворами внутри, покрытые липидными мембранами, – примитивный прообраз биобатареи (фото с сайта pantheon.yale.edu).

Однако что-то в этой мысли (про угрей) — есть. Скопировав их «боевые» клетки, можно создать крошечные генераторы для нетребовательных к мощности имплантатов или иных небольших устройств. Так рассуждают Сюй и Лаван.