Физика в мире животных: электрический угорь и его «энергостанция»


Людей всегда привлекали удивительные подводные обитатели – опасные, будоражащие нервы, обладающие необычной внешностью и не менее впечатляющими способностями. К этой категории относится и электрический угорь – много ли есть существ, способных генерировать электроразряды? Этот гость из Южной Америки, к радости аквариумистов, неплохо адаптируется к проживанию в домашних резервуарах, но многие ли решаются на заведение столь неординарного и неоднозначного питомца? А кроме того, будущим владельцам стоит поподробнее узнать, все ли байки об этих суровых существах являются реальностью или же это просто страшилки?

Электроугорь в естественной среде

Впервые информация об этих удивительных существах к европейцам попала от испанских завоевателей. Первое подробное описание датируется 1729-м годом. Спустя почти четыре десятка, опираясь на разработки зоолога из Нидерландов Яна Гроновиуса, шведский естествоиспытатель Карл Линней составил подробное описание особей и назвал их по-научному – gymnotus electricu.

Не стоит этих обитателей путать с угрями, несмотря на одно название, они не являются даже родственниками. Электроугри являются представителями класса лучеперых рыб.

Натуралистам было сложно поверить, что подводные обитатели способны наносить удары, используя электрические разряды. Изначально существовало мнение, что угорь не бьет током, а «замораживает» свою добычу. Но летом 1772 года членом Королевского сообщества Джоном Уолшем было доказано, что существа действительно глушат жертв электротоком.

Судя по исследованиям, электрические угри существуют не одно тысячелетие, и за этот период они приспособились к обитанию в неблагоприятной среде, они могут выживать даже в заиленных, заросших водоемах. Чаще эти обитатели встречаются в мутных пресных водах, без течения, в которых содержится очень мало кислорода.

Дышат они атмосферным воздухом, поэтому, чтобы глотнуть воздуха, угри должны каждые 10-15 минут подниматься на поверхность воды и захватывать очередную порцию воздуха. Если особи не могут этого сделать, то они задыхаются и тонут. Но у этой способности есть и положительная сторона – угорь способен в течение нескольких часов находиться вне водной среды. Он не погибнет, если его туловище и рот будут увлажняться.

использованная литература

  1. » Electrophorus electricus » . Красный список видов, находящихся под угрозой исчезновения МСОП
    . Проверено 7 июня 2014 .URL старой формы
  2. ^ a b c d de Santana CD, Crampton WG, Dillman CB, Frederico RG, Sabaj MH, Covain R, et al. (Сентябрь 2022 г.). «Неожиданное видовое разнообразие электрических угрей с описанием самого мощного генератора биоэлектричества в мире» (PDF) . Nature Communications
    .
    10
    (1): 4000. Bibcode : 2019NatCo..10.4000D . DOI : 10.1038 / s41467-019-11690-Z . PMC 6736962 . PMID 31506444 . Архивировано из оригинального (PDF) 10 сентября 2022 года . Проверено 10 сентября 2019 .
  3. ^ a b Мермельштейн, Клаудиа душ Сантуш; Коста, Маноэль Луис; Моура Нето, Вивальдо (сентябрь 2000 г.). «Цитоскелет электрической ткани Electrophorus electricus, L.» Anais da Academia Brasileira de Ciências
    .
    72
    (3): 341–351. DOI : 10.1590 / S0001-37652000000300008 . ISSN 0001-3765 . PMID 11028099 .
  4. Перейти
    ↑ Albert JS (2001). «Видовое разнообразие и филогенетическая систематика американских ножевых рыб (Gymnotiformes, Teleostei)».
    Разное.Publ.
    (190): 1–127. ЛВП : 2027,42 / 56433 .
  5. Boutilier R (1990). Обмен газов у ​​позвоночных: от окружающей среды к клетке . Достижения в сравнительной физиологии и физиологии окружающей среды 6. Springer-Verlag Berlin. п. 285. ISBN 9783642753800.
  6. Йохансен K, Lenfant C, Schmidt-Nielsen K, Петерсен JA (июнь 1968). «Газообмен и контроль дыхания электрического угря, Electrophorus electricus». Zeitschrift für vergleichende Physiologie
    .
    61
    (2): 137–63. DOI : 10.1007 / BF00341112 . S2CID 22364103 .
  7. ^ a b c d Xu J, Lavan DA (ноябрь 2008 г.). «Разработка искусственных клеток для использования градиента концентрации биологических ионов» . Природа Нанотехнологии
    .
    3
    (11): 666–70. Bibcode : 2008NatNa … 3..666X . DOI : 10.1038 / nnano.2008.274 . PMC 2767210 . PMID 18989332 .
  8. Гилл В (2014-12-04). «Электрические угри« дистанционно управляют добычей » » . BBC News
    .
  9. «Электрические угри дистанционно управляют нервной системой жертвы» . 2015-02-17.
  10. ^ a b Catania KC (апрель 2022 г.). «Шок и трепет». Американский ученый
    .
    320
    (4): 62–69.
  11. ^ a b c d e Froese, Rainer and Pauly, Daniel, eds. (2005). » Электрофор электрический » в FishBase . Версия от декабря 2005 г.
  12. Traeger Л.Л., Сабат G, Barrett-увядание Г.А., Скважины ГБ, Сассмен MR (июль 2022 г.). «Хвост двух напряжений: протеомное сравнение трех электрических органов электрического угря» . Наука продвигается
    .
    3
    (7): e1700523. Bibcode : 2017SciA …. 3E0523T . DOI : 10.1126 / sciadv.1700523 . PMC 5498108 . PMID 28695212 .
  13. Чинг Б., Ву Дж. М., Хион К. К., Бу М. В., Чу Си, Вонг В. П. и др. (2015-03-20). «Изоформы α-субъединицы Na + / K + -АТФазы (nkaα) и уровни их экспрессии мРНК, общее содержание белка Nkaα и кинетические свойства Nka в скелетных мышцах и трех электрических органах электрического угря, Electrophorus electricus» . PLOS ONE
    .
    10
    (3): e0118352. Bibcode : 2015PLoSO..1018352C . DOI : 10.1371 / journal.pone.0118352 . PMC 4368207 . PMID 25793901 .
  14. ^ a b Нельсон Дж.С., Гранде Т.С., Уилсон М.В. (2016). Рыбы мира
    (5-е изд.). ISBN компании John Wiley & Sons, Inc. 978-1118342336.

  15. Catania KC (ноябрь 2015 г.). «Электрические угри концентрируют свое электрическое поле, чтобы вызвать непроизвольное утомление борющейся добычи» .
    Текущая биология
    .
    25
    (22): 2889–98. DOI : 10.1016 / j.cub.2015.09.036 . PMID 26521183 .
  16. Альберт JS, Zakon HH, Стоддард PK, Unguez GA, Holmberg SK, Sussman MR (2008). «Дело для секвенирования генома электрического угря, Electrophorus electricus». J. Fish Biol
    .
    72
    (2): 331–354. DOI : 10.1111 / j.1095-8649.2007.01631.x .
  17. Simon S, Massoulié J (декабрь 1997). «Клонирование и экспрессия ацетилхолинэстеразы из Electrophorus. Сплайсинг 3′-экзонов in vivo и в трансфицированных клетках млекопитающих» . Журнал биологической химии
    .
    272
    (52): 33045–55. DOI : 10.1074 / jbc.272.52.33045 . PMID 9407087 .
  18. Циммерман Н, Denston CR (июль 1976). «Аденозинтрифосфат в холинергических пузырьках, выделенных из электрического органа Electrophorus electricus». Исследование мозга
    .
    111
    (2): 365–76. DOI : 10.1016 / 0006-8993 (76) 90780-0 . PMID 949609 . S2CID 5619963 .
  19. Перейти
    ↑ Faraday M (1839). «Экспериментальные исследования в области электричества, пятнадцатая серия» .
    Философские труды Королевского общества
    .
    129
    : 1–12. DOI : 10,1098 / rstl.1839.0002 .
  20. Рот, Энни (2021-01-14). «Охота на электрических угрей стаями, шокирующая добыча и ученых» . Нью-Йорк Таймс
    . ISSN 0362-4331 . Проверено 16 января 2022 .
  21. Бастос и др. (2021 год).
  22. Перейти
    ↑ Assunção MI, Schwassmann HO (1995). «Размножение и личиночное развитие
    Electrophorus electricus
    на острове Мараджо (Пара, Бразилия)».
    Ихтиологические исследования пресных вод
    .
    6
    (2): 175–184. ISSN 0936-9902 .
  23. ^ a b Пайпер, Росс (2007), Необычные животные: Энциклопедия любопытных и необычных животных
    , Greenwood Press .
  24. van der Sleen P, Albert JS, eds. (2017). Полевой справочник по рыбам Амазонки, Ориноко и Гвианы . Издательство Принстонского университета. п. 331. ISBN. 9781400888801. OCLC 1004848434 .
  25. «Электрический угорь» . Аквариум Теннесси . Проверено 1 февраля 2015 года .
  26. Перейти
    ↑ Phillips C (16 января 2015 г.). «Щелкни, потрескай, твитни: Tennessee Tech помогает аквариумному электрическому угрю произвести фурор в социальных сетях» .
    Chattanooga Times Free Press
    . Проверено 1 февраля 2015 года .
  27. Перейти ↑
    Jordan DS (1963). Роды рыб и классификация рыб . Издательство Стэнфордского университета. п. 330 .
  28. van der Sleen P, Albert JS, eds. (2017). Полевой справочник по рыбам Амазонки, Ориноко и Гвианы
    . Издательство Принстонского университета. С. 330–334. ISBN 978-0691170749.
  29. Феррари Jr CJ де Сантана CD, Vari RP (2017). «Контрольный список Gymnotiformes (Osteichthyes: Ostariophysi) и каталог основных типов» . Неотроп.Ихтиол
    .
    15
    (1). DOI : 10.1590 / 1982-0224-20160067 .

Внешность и особенности строения

Если оценивать внешний вид этих существ, то их сложно назвать симпатичными или приятными, они похожи на ископаемых существ из древнейших времен:

  • угорь имеет удлиненное тело, чуть сжатое с боков и сзади, впереди чуть округленное;
  • окрас взрослых особей представлен в зелено-коричневатых тонах;
  • цвет горла и нижней части немного сплющенной головы – ярко-рыжий;
  • по сравнению с другими рыбами, угорь не имеет чешуи, их кожный покров состоит из слизи;
  • средняя длина – около полутора метров при весе до 20 кг, но в природе встречаются и 3-хметровые гиганты;
  • у особей отсутствуют спинные и брюшные плавники, что еще больше придает им змеиный вид;
  • двигаются электроугри волнообразно, используя с этой целью крупный подхвостовой плавник. Они одинаково легко могут передвигаться ко дну и к поверхности, вперед и назад;
  • плавники грудные – небольшие, используются во время движения особи как стабилизаторы.

Электроугри по жизни одиночки, чаще всего они находятся на дне водоема, неподвижно зависнув среди густой растительности. Являются ночными хищниками, проявляющими максимальную активность в темное время суток. Главный рацион состоит из рыбной мелочи, земноводных, рачков, а если угрю везет, то в его «меню» попадают пернатые или мелкие животные. Как и змеи, эти существа заглатывают добычу целиком.

Кормление

Хищник, он есть все что может проглотить. В природе это как правило рыба, земноводные, мелкие млекопитающие.

Молодь ест насекомых, но взрослые рыбы предпочитают рыбу. Поначалу их нужно кормить живой рыбой, но они способны есть и белковые корма типа филе рыб, креветок, мяса мидий и т.д.

Они быстро понимают когда их будут кормить и поднимаются к поверхности что бы выпросить корм. Никогда не трогайте их руками, это может привести к сильнейшему удару током!

Уникальные особенности

Как утверждают ученые, в способности этих рыб создавать электрическую энергию нет ничего необычного. Практически все живые организмы в той или иной степени это делают. Например, управление человеческого мозга мышечными волокнами также осуществляется благодаря электросигналам.

Организм угрей вырабатывает электричество таким же образом, как и нервные, мышечные волокна в человеческом организме. В клетках-электроцитах скапливаются энергетические заряды, извлекаемые из пищи. Из-за синхронного генерирования ими потенциалов действия формируется короткий электрический разряд. Из-за того, что тысячи маленьких зарядов, образованных каждой клеточкой, суммируются, возникает напряжение до 650 вольт.

Угри способны испускать электроразряды разной силы, и каждый из них имеет свое назначение: импульс может стать оборонительным, возникать во время охоты, отдыха или поисковых действий особи. Когда угорь опускается на дно и спокойно отдыхает, то его организм не испускает никаких сигналов.

Охотничьи импульсы

Голодная особь начинает медленно передвигаться в воде, при этом генерируя слабые до 50 вольт импульсы, продолжительность которых не превышает 2 мс. Когда рыба замечает возможную жертву, их частота и амплитуда увеличивается до 300-600 вольт, длятся они от 0,6 до 2 мс.

Благодаря таким «посылам» охотнику удается парализовать добычу. Чтобы глушить рыбу, которая составляет львиную долю рациона этих хищников, они используют импульсы с высокой частотой. Перерывы между разрядами позволяют угрю восстановить энергию.

Когда добыча обездвижена, она уходит на дно, и рыба, не торопясь, к ней приближается и глотает полностью. Затем ей требуется отдых – период, в течение которого пища должна перевариться.

Защитные импульсы

Врагам, которые желают «обидеть» электроугря, не поздоровится – эти особи используют редкие высокочастотные импульсы – 2-7 штук, и 3 поисковых с небольшой амплитудой.

Охота на добычу

Электрический угорь нападает без предупреждения и не пасует даже перед крупной добычей. Если рядом с угрем появляется какая-либо живность, он незамедлительно содрогается всем телом, образуя разряд в 300-350 В, от которого мгновенно погибает вся находящаяся поблизости потенциальная добыча, в основном – мелкая рыбешка. Дождавшись, когда парализованная рыба опустится на дно, угорь спокойно подплывает к ней и заглатывает целиком, после чего отдыхает несколько минут, переваривая пищу.

Поймать электрического угря на удочку практически невозможно, на него эта уловка действует плохо, так как он не обладает хорошим зрением. Этот экземпляр попался случайно. После фотографирования был отпущен домой, обратно в воду. Автор фото: Seig.

Электролокация

Благодаря применению электрических органов представители данного вида не только охотятся и защищаются. Они также используют разряды со слабой мощностью до 10 вольт для электролокации. От природы эти рыбы имеют плохое зрение, причем по мере старения особей оно становится значительно хуже. Информация об окружающем к ним поступает другим путем – через электрические сенсоры, находящиеся на их теле.

На фотографиях, сделанных в подводной среде, у особей заметны эти рецепторы – вокруг передвигающейся рыбы начинает пульсировать электрическое поле. Стоит неподалеку от существа появиться какому-либо предмету, форма поля значительно изменяется. Пуская в ход специальные рецепторы, которыми особи улавливают созданные ими же искажения элктрополя, они обнаруживают в мутной водной среде дорогу и скрывающуюся жертву.

Подобную невероятную чувствительность можно назвать отличным преимуществом, позволяющим рыбам быть более удачливыми в охоте и защите, чем существам, полагающимся на более привычные зрительные, осязательные и прочие органы.

внешние ссылки

  • Образовательный фильм 1954 года об электрическом угре от Института науки Муди.
Идентификаторы таксона
  • Викиданные : Q201235
  • Викивиды : Electrophorus electricus
  • ADW : Электрофор
  • ARKive : электрофор-электрик
  • BOLD : 494294
  • EoL : 206595
  • ЕППО : ELECEL
  • FishBase : 4535
  • GBIF : 2401958
  • iNaturalist : 99786
  • IRMNG : 10662631
  • ИТИС : 163322
  • МСОП : 167700
  • NCBI : 8005
  • WoRMS : 1014794

Защита угрей от поражения электроразрядами

Электричество, которое генерируют угри, когда охотятся, может достигать мощности в шесть сотен вольт. Это смертельное оружие против обитателей небольшого размера – лягушек, рыбок, ракообразных. Более крупные представители водного мира, типа кайманов, анаконд и тапиров, не спешат на опасные участки.

Почему же эти опасные существа могут поражать других обитателей, но не страдают от убийственных разрядов сами? Все дело в расположении жизненно важных органов рыб, их мозг и сердечная мышца находятся рядом с головой и имеют защиту из жировых тканей, которые их изолируют. Подобным же эффектом обладают и кожные покровы особей. Специалисты отмечают, что рыбки с поврежденной кожей наиболее уязвимы к электрическим ударам.

Кроме того, была выявлена еще одна особенность – при спаривании особи генерируют разряды с высокой мощностью, но они не вредят партнеру. Причем, если такое происходит вне брачного периода, особь, получившая такой разряд, может погибнуть. Это подтверждает тот факт, что угри могут активизировать и отключать систему, защищающую их от электрического тока.

дальнейшее чтение

В Wikispecies есть информация, связанная с Electrophorus electricus
.
Викискладе есть медиафайлы по теме Electrophorus electricus
.
Найдите электрического угря
в Викисловаре, бесплатном словаре.
  • Бастос, Д.А., Зуанон, Дж., Пи-Даниэль, Л.С., и де Сантана, CD, (январь 2022 г.), «Социальное хищничество электрических угрей», Экология и эволюция . DOI : 10.1002 / ece3.7121
  • Катания К. (декабрь 2014 г.). «Шокирующий хищный удар электрического угря». Наука
    . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк,
    346
    (6214): 1231–4. Bibcode : 2014Sci … 346.1231C . DOI : 10.1126 / science.1260807 . PMID 25477462 . S2CID 14371418 .
  • Катания, KC (июнь 2016 г.). «Прыгающие угри наэлектризовывают угрозы, подтверждая рассказ Гумбольдта о битве с лошадьми» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки
    .
    113
    (25): 6979–84. DOI : 10.1073 / pnas.1604009113 . PMC 4922196 . PMID 27274074 .
  • Catania KC (сентябрь 2022 г.). «Передача энергии человеку во время шокового прыжка электрического угря» . Текущая биология
    .
    27
    (18): 2887–2891.e2. DOI : 10.1016 / j.cub.2017.08.034 . PMID 28918950 .
  • Палец S (2010). «Доктор Александер Гарден, линнеянин в колониальной Америке, и сага о пяти« электрических угрях » ». Перспективы биологии и медицины
    .
    53
    (3): 388–406. DOI : 10,1353 / pbm.0.0163 . PMID 20639607 . S2CID 8544900 .
  • Палец S, Piccolino M (2011). Шокирующая история электрических рыбок: от древних эпох до зарождения современной нейрофизиологии
    . Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета.
  • Жерве Р. (2017). «Феноменологическое понимание и электрические угри» . Теория
    .
    32
    (3): 293–302. DOI : 10.1387 / theoria.17294 .
  • Отвес C (сентябрь 2010 г.). «Электрический удар» и «электрическая искра»: анатомы и эротизм на выставке электрических угрей Джорджа Бейкера в 1776 и 1777 годах ». Endeavour
    .
    34
    (3): 87–94. DOI : 10.1016 / j.endeavour.2010.06.003 . PMID 20674027 .
  • Traeger LL, Sabat G, Barrett-Wilt GA, Wells GB, Sussman MR (июль 2022 г.). «Хвост двух напряжений: протеомное сравнение трех электрических органов электрического угря» . Наука продвигается
    .
    3
    (7): e1700523. Bibcode : 2017SciA …. 3E0523T . DOI : 10.1126 / sciadv.1700523 . PMC 5498108 . PMID 28695212 .
  • Туркель WJ (2013). Искра из глубины: как шокирующие эксперименты с сильно электрической рыбой привели к научным открытиям
    . Балтимор: Издательство Университета Джона Хопкинса.

Как размножаются электрические угри

Эти обитатели нерестятся, предпочитая делать это в сухой сезон. Парочки также воссоединяются благодаря импульсам, которые они активно посылают в брачный период. Строительством укромного гнездовья занимается самец, его он сооружает из слюны. А самочка откладывает в него до 1700 икринок. Электроугри являются заботливыми родителями и вместе опекают потомство.

У вылупившихся мальков окрас светло-охровый, у некоторых особей имеются мраморные разводы. Те особи, которые проклюнулись раньше остальных, поедают оставшиеся икринки. Основной рацион только появившегося потомства – мелкие беспозвоночные.

Развитие электрических органов у малышей начинается после того, как размер особей достигнет 40 мм. Мелкие личинки тоже могут генерировать ток, но только с очень скромной мощностью – 3-4 десятка милливольт. Если поместить на ладонь 2-4-хдневного малька, чувствуется слабое покалывание. Самостоятельными особи становятся, достигнув 10-12 см в длину.

Таксономическая история

Вид настолько необычен, что его несколько раз реклассифицировали. Когда первоначально описанный Карла Линнея в 1766 году, он использовал имя Gymnotus electricus

, поместив его в тех же рода , как
Gymnotus carapo
(ленточная knifefish) , который он описал несколько лет назад. Это было всего лишь около века спустя, в 1864 году, что электрический угорь был перенесен к своему собственному роду
электрофорного
по Теодору Гилл . [27]

Позже электрический угорь считался достаточно особенным, чтобы иметь собственное семейство, Electrophoridae, но с тех пор он снова был объединен в семейство Gymnotidae вместе с Gymnotus

. [14] [28] [29]

В сентябре 2022 года К. Дэвид де Сантана и др. опубликованная работа, настоятельно предлагающая разделение Electrophorus electricus

на три вида на основе расхождения ДНК, экологии и среды обитания, анатомии и физиологии, а также электрических способностей. Предлагаются три вида:
E. electricus
,
E. voltai
sp. ноя , и
E. varii
sp. ноя [2]

Содержание электроугря в домашнем резервуаре

Эти рыбы неплохо адаптируются к аквариумным условиям, здесь самцы могут прожить 10-15 лет, самки – 20-22 года. А вот продолжительность жизни их диких собратьев доподлинно неизвестна. Чтобы обитатель чувствовал себя комфортно, владельцу стоит позаботиться о следующем:

  • просторном аквариуме, длиной не меньше 3-х метров, глубиной в полтора-два метра;
  • воде определенных параметров: с температурой около 25°С, жесткостью от 11 до 13 моль/м³ и кислотностью – 7-8 рН.

Специалисты не советуют часто заменять воду, так как это может стать причиной образования изъязвлений на коже рыб и последующей их гибели. Слизистое покрытие угрей включает антибактериальные вещества, защищающие кожу от язв, а при частой смене воды их концентрация неуклонно снижается, кожный покров становится уязвимым.

Угри довольно агрессивно относятся к своим собратьям, даже вне нерестового периода, поэтому не рекомендуется заводить в одном резервуаре больше одной особи.

Стоит ли человеку опасаться этого существа

Если учесть всю информацию, причем она нередко оказывается ложной, электрический угорь крайне опасное существо, способное убить даже взрослого, физически крепкого человека. Но на самом деле при получении разряда от некрупной особи человек может потерять сознание, но к смерти электроудар не приводит. Ток этого существа заставляет мышечную ткань сокращаться и приводит к ее онемению. Это пренеприятное чувство может продолжаться не один час.

Угри крупного размера генерируют ток более высокого напряжения, и последствия действительно могут оказаться критическими. Эти хищники не пасуют даже перед более габаритными животными. И если они оказываются в нескольких метрах от него, угорь предпочитает не удирать, а идти в атаку. Поэтому подходить к этим существам ближе трех метров, не стоит.

В некоторых мировых кухнях электрических рыбок считают настоящим деликатесом, ловля их является достаточно опасным видом деятельности. Но местные жители проявили изобретательность и занимаются отлавливанием угрей с помощью коров, поскольку на них электроразряды практически не действуют.

Пастухи направляют стада в воду и ожидают, когда встревоженные, громко мычащие и мечущиеся животные успокаиваются. Затем скот выгоняют из водоема и при помощи сетей вылавливают особей, уже потративших свои разряды. Электрический угорь не способен постоянно генерировать электроток, и со временем разряды ослабевают и совсем прекращаются.

Электрический угорь – опасный хищник, если сравнить количество его жертв с «успехами» пираний, последние на 100% проигрывают. Конечно, далеко не каждый владелец решится завести столь неоднозначного питомца, но, если уж желание не ослабевает, стоит предварительно познакомиться с его повадками и потребностями.

Фото электрических угрей

Рейтинг
( 2 оценки, среднее 4 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Для любых предложений по сайту: [email protected]