An электрическая рыба есть ли рыбы который может генерировать электрические поля. Рыба, способная генерировать электрические поля, называется электрогенный а рыба, способная обнаруживать электрические поля, называется электрорецептивный. Большинство электрогенных рыб также электрорецептивно.[1] Единственная группа электрогенных рыб, которые не являются электрорецептивными, происходят из семейства Uranoscopidae.[2] Электрические виды рыб водятся как в океане, так и в пресноводных реках Южной Америки (Gymnotiformes ) и Африке (Мормириды ). Многие рыбы, такие как акулы, лучи и сомы могут обнаруживать электрические поля и, таким образом, обладают электрорецептурой, но они не классифицируются как электрические рыбы, поскольку не могут генерировать электричество. Самая распространенная костистая рыба (костистые кости ), включая большую часть рыбы, содержащейся в аквариум или пойманные для еды, не являются ни электрогенными, ни электрорецепторными.
Видео полной разрядки органа. Потенциал электрического поля представлен на сагиттале моделируемой рыбы. Горячие тона представляют собой положительные значения потенциала, а холодные тона представляют отрицательные электрические потенциалы. Черная линия указывает точки, где потенциалы равны нулю.
Электрические рыбы производят свои электрические поля из специальной структуры, называемой электрический орган. Он состоит из модифицированных мышца или же нерв клетки, которые стали специализироваться на производстве биоэлектрический поля сильнее, чем те, которые производят нормальные нервы или мышцы.[3] Обычно этот орган находится в хвосте электрической рыбы. Электрическая мощность органа называется разряд электрического органа.[4]
Сильно электрическая рыба - это рыба с электрическим разрядом органа, достаточно мощным, чтобы оглушить добычу или использовать ее для защиты. Типичными примерами являются электрический угорь, то электрические сомы, и электрические лучи. В амплитуда сигнала может составлять от 10 до 860 вольт с током до 1 ампер в зависимости от окружающей среды, например, различная проводимость соленой и пресной воды.[5] Чтобы максимизировать мощность, передаваемую в окружающую среду, сопротивление из электрический орган и вода должна быть совпадает:
Сильно электрическая морская рыба дает сильноточные электрические разряды низкого напряжения. В соленой воде небольшое напряжение может вызвать большой ток, ограниченный внутренним сопротивлением электрического органа. Следовательно, электрический орган состоит из множества параллельно включенных электроцитов.
Пресноводные рыбы имеют разряды высокого напряжения и слабого тока. В пресной воде мощность ограничена напряжением, необходимым для пропускания тока через большое сопротивление среды. Следовательно, у этих рыб есть несколько последовательно соединенных ячеек.[6]
Слабоэлектрическая рыба
В слононосая рыба представляет собой слабоэлектрическую рыбу, которая генерирует электрическое поле своим электрическим органом, а затем обрабатывает отдачу от его электрорецепторы чтобы найти близлежащие объекты.[7]
Слабоэлектрические рыбы генерируют разряд, обычно менее одного вольт. Они слишком слабы, чтобы оглушить добычу, и вместо этого используются для навигации, обнаружения объектов (электролокация ) и общение с другими электрическими рыбками (электросвязь ). Два самых известных и наиболее изученных примера: Слононосая рыба Петерса (Gnathonemus petersii) и черный призрак рыба-нож (Apteronotus albifrons). Самцы ночного образа жизни Брахигипопомус pinnicaudatusБеззубая рыба-нож, обитающая в бассейне Амазонки, издает большое, длинное электрическое мычание, чтобы привлечь помощника.[8]
Форма волны разряда электрического органа принимает две основные формы в зависимости от вида. У некоторых видов форма волны непрерывная и почти синусоидальный (например роды Аптеронотус, Эйгенмания и Гимнарх ), и говорят, что они имеют электрический разряд волнового типа. У других видов форма волны разряда электрического органа состоит из коротких импульсов, разделенных более длинными промежутками (например, Гнатонем, Gymnotus, Leucoraja ), и говорят, что они имеют электрический разряд импульсного типа.
Еще в 1950-х годах предполагалось, что электрические рыбы рядом друг с другом могут испытывать какие-либо помехи или неспособность отделить свой собственный сигнал от сигналов соседей. Однако эта проблема не возникает, потому что электрическая рыба регулируется, чтобы избежать частотных помех. В 1963 году два ученых, Акира Ватанабе и Кимихиса Такеда, обнаружили поведение реакция предотвращения помех в рыбе-ноже Эйгенмания sp. В сотрудничестве с T.H. Буллок и его коллеги, поведение получило дальнейшее развитие.[9] Наконец, работа Вальтер Хайлигенберг расширил его до полного нейроэтология исследование, исследуя серию нейронных связей, которые привели к поведению.[10]Эйгенмания рыба со слабым электрическим током, способная самостоятельно генерировать электрические разряды через электроциты в его хвосте. Кроме того, он может электролокация анализируя возмущения его электрического поля. Однако, когда частота тока соседней рыбы очень близка (разница менее 20 Гц) к ее собственной, рыба будет избегать помех своим сигналам благодаря поведению, известному как реакция избегания помех. Если частота соседа выше, чем частота разряда рыбы, рыба снизит ее частоту, и наоборот. Знак разности частот определяется путем анализа картины "биений" входящей помехи, которая состоит из комбинации двух схем выброса рыб.[10]
Нейроэтологи провели несколько экспериментов под Эйгенманнии естественных условиях, чтобы изучить, как он определяет знак разности частот. Они манипулировали выделениями рыбы, вводя ей кураре что предотвратило разрядку его естественного электрического органа. Затем один электрод помещали в его рот, а другой - на кончик хвоста. Точно так же электрическое поле соседней рыбы имитировалось с помощью другого набора электродов. Этот эксперимент позволил нейроэтологам управлять различными частотами разряда и наблюдать за поведением рыб. Из результатов они смогли сделать вывод, что в качестве эталона использовалась частота электрического поля, а не внутренняя частота. Этот эксперимент важен тем, что он не только раскрывает ключевой нервный механизм, лежащий в основе поведения, но также демонстрирует то значение, которое нейроэтологи придают изучению животных в их естественной среде обитания.[10]
Разновидность
Ниже приводится таблица видов электрических рыб, перечисленных по семействам. Большинство семей обитают в пресной воде. Две группы морских рыб: электрические скаты (Torpediniformes: Narcinidae и Torpedinidae) и звездочеты (Perciformes: Uranoscopidae) способны генерировать сильные электрические импульсы.
^Алвес-Гомес, Дж. (2001). «Эволюция электрорецепции и биоэлектрогенеза у костистых рыб: филогенетическая перспектива». Журнал биологии рыб. 58 (6): 1489–1511. Дои:10.1111 / j.1095-8649.2001.tb02307.x.
^Баллок, Теодор Х .; Хопкинс, Карл Д .; Поппер, Артур Н .; Фэй, Ричард Р., ред. (2005). «Электрорецепция». Справочник Springer по слуховым исследованиям. Дои:10.1007/0-387-28275-0.
^Albert, J. S .; Крэмптон, В. Г. Р. Электрорецепция и электрогенез. С. 431–472. В: Эванс, Дэвид Х .; Клэйборн, Джеймс Б., ред. (2006). Физиология рыб (3-е изд.). CRC Press. ISBN978-0-8493-2022-4.
^Крамер, Бернд (2008). «Электроорганный разряд». У Марка Д. Биндера; Нобутака Хирокава; Уве Виндхорст (ред.). Энциклопедия неврологии. Берлин, Гейдельберг: Springer. С. 1050–1056. ISBN978-3-540-23735-8. Получено 2012-03-25.
^Фон дер Эмде, Г. (1999). «Активная электролокация объектов у слабоэлектрических рыб». Журнал экспериментальной биологии, 202 (10): 1205–1215. Полный текст
другие списки ...
ВикиПроект