Dominic Statham

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Eletróforo elétrico) vive nas águas escuras de pântanos e rios no norte da América do Sul. Este é um predador misterioso com Sistema complexo eletrolocalização e capaz de se mover e caçar em condições de baixa visibilidade. Ao usar "eletrorreceptores" para detectar distorções de campo elétrico causadas por seu próprio corpo, ele é capaz de detectar presas em potencial enquanto permanece indetectado. Ele imobiliza a vítima com um poderoso choque elétrico, forte o suficiente para atordoar um grande mamífero como um cavalo ou até mesmo matar um humano. Com o formato do corpo alongado e arredondado, a enguia lembra o peixe que costumamos chamar de moreia (ordem Anguilliformes); no entanto, pertence a uma ordem diferente de peixes (Gymnotiformes).

Peixes que podem detectar campos elétricos são chamados eletrorreceptivo, mas capaz de gerar poderosos campo elétrico, como a enguia elétrica, são chamados eletrogênico.

Como uma enguia elétrica gera uma voltagem elétrica tão alta?

Os peixes elétricos não são os únicos capazes de gerar eletricidade. Praticamente todos os organismos vivos fazem isso de uma forma ou de outra. Os músculos do nosso corpo, por exemplo, são controlados pelo cérebro por meio de sinais elétricos. Os elétrons produzidos pelas bactérias podem ser usados ​​para gerar eletricidade em células de combustível chamadas eletrócitos. (Veja a tabela abaixo). Embora cada célula carregue apenas uma pequena carga, ao empilhar milhares de células em série, como as baterias de uma lanterna, podem ser geradas tensões de até 650 volts (V). Se você organizar essas fileiras em paralelo, poderá produzir uma corrente elétrica de 1 Ampere (A), que proporciona um choque elétrico de 650 watts (W; 1 W = 1 V × 1 A).

Como uma enguia evita se chocar?

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Os cientistas não sabem exatamente como responder a esta pergunta, mas algumas observações interessantes podem lançar luz sobre o problema. Primeiro, os órgãos vitais da enguia (como o cérebro e o coração) estão localizados perto da cabeça, longe dos órgãos produtores de eletricidade, e são rodeados por tecido adiposo que pode atuar como isolamento. A pele também tem propriedades isolantes, já que se observou que a acne em pele danificada é mais suscetível ao auto-atordoamento por choque elétrico.

Em segundo lugar, as enguias são capazes de desferir os choques elétricos mais potentes no momento do acasalamento, sem causar danos ao parceiro. No entanto, se um golpe com a mesma força for aplicado a outra enguia, fora do acasalamento, pode matá-la. Isto sugere que as enguias têm algum tipo de sistema de defesa que pode ser ligado e desligado.

A enguia elétrica poderia ter evoluído?

É muito difícil imaginar como isso poderia acontecer através de pequenas alterações, como exige o processo proposto por Darwin. Se a onda de choque fosse importante desde o início, então, em vez de atordoar, alertaria a vítima do perigo. Além disso, para desenvolver a capacidade de atordoar as presas, a enguia elétrica teria que simultaneamente desenvolver um sistema de autodefesa. Cada vez que surgia uma mutação que aumentava a potência do choque elétrico, deve ter surgido outra mutação que melhorava o isolamento elétrico da enguia. Parece improvável que uma única mutação seja suficiente. Por exemplo, para aproximar órgãos da cabeça, seria necessária toda uma série de mutações, que teriam de ocorrer simultaneamente.

Embora poucos peixes sejam capazes de atordoar as suas presas, existem muitas espécies que utilizam eletricidade de baixa tensão para navegação e comunicação. As enguias elétricas pertencem a um grupo de peixes sul-americanos conhecidos como "enguias-faca" (família Mormyridae) que também usam eletrolocalização e acredita-se que tenham desenvolvido essa habilidade junto com seus primos sul-americanos. Além disso, os evolucionistas são forçados a declarar que os órgãos elétricos dos peixes evoluíram independentemente um do outro oito vezes. Considerando a complexidade da sua estrutura, é surpreendente que estes sistemas possam ter-se desenvolvido durante a evolução pelo menos uma vez, quanto mais oito.

As facas da América do Sul e as quimeras da África utilizam seus órgãos elétricos para localização e comunicação, e utilizam uma série de Vários tipos eletrorreceptores. Em ambos os grupos existem espécies que produzem campos elétricos de diferentes formas complexas ondas. Dois tipos de lâminas de faca Brachyhypopomus benetti E Brachyhypopomus walteri são tão semelhantes entre si que poderiam ser classificados como um tipo, mas o primeiro deles produz uma corrente de tensão constante e o segundo produz uma corrente de tensão alternada. A história evolutiva torna-se ainda mais notável quando você se aprofunda ainda mais. Para garantir que seus dispositivos de eletrolocalização não interfiram entre si e não criem interferências, algumas espécies usam sistema especial, com a ajuda da qual cada um dos peixes altera a frequência da descarga elétrica. Vale ressaltar que esse sistema funciona quase da mesma forma (usando o mesmo algoritmo computacional) que a faca de vidro da América do Sul ( Eigenmannia) e peixe africano aba-aba ( Ginarco). Poderia tal sistema para eliminar interferências ter evoluído de forma independente em dois grupos separados de peixes que vivem em continentes diferentes?

Obra-prima da criação de Deus

A unidade de energia da enguia elétrica eclipsou todas as criações humanas com sua compactação, flexibilidade, mobilidade, segurança ambiental e capacidade de autocura. Todas as partes deste dispositivo de uma maneira ideal integrado ao corpo elegante, o que dá à enguia a capacidade de nadar com grande velocidade e agilidade. Todos os detalhes de sua estrutura – desde minúsculas células que geram eletricidade até o mais complexo complexo computacional que analisa as distorções dos campos elétricos produzidos pela enguia – apontam para o plano do grande Criador.

Como uma enguia elétrica gera eletricidade? (artigo científico popular)

Peixes elétricos geram eletricidade da mesma forma que os nervos e músculos do nosso corpo. Dentro das células eletrocitárias existem proteínas enzimáticas especiais chamadas Na-K ATPase bombear íons de sódio através membrana celular e absorve íons de potássio. (“Na” é o símbolo químico do sódio e “K” é o símbolo químico do potássio. “ATP” é trifosfato de adenosina, uma molécula de energia usada para operar a bomba). Um desequilíbrio entre os íons de potássio dentro e fora da célula resulta em um gradiente químico que empurra os íons de potássio para fora da célula novamente. Da mesma forma, um desequilíbrio entre os íons de sódio cria um gradiente químico que atrai os íons de sódio de volta para a célula. Outras proteínas incorporadas na membrana atuam como canais de íons de potássio, poros que permitem que os íons de potássio saiam da célula. À medida que os íons de potássio carregados positivamente se acumulam na parte externa da célula, um gradiente elétrico se acumula ao redor da membrana celular, fazendo com que a parte externa da célula tenha uma carga mais positiva do que a interna. Bombas Na-K ATPase (adenosina trifosfatase de sódio-potássio) são projetados de tal forma que selecionam apenas um íon com carga positiva, caso contrário, íons com carga negativa também entrariam, neutralizando a carga.

A maior parte do corpo da enguia elétrica consiste em órgãos elétricos. O órgão principal e o órgão do Hunter são responsáveis ​​pela produção e acúmulo de carga elétrica. O órgão de Sachs produz um campo elétrico de baixa voltagem que é usado para eletrolocalização.

O gradiente químico atua empurrando os íons de potássio para fora, enquanto o gradiente elétrico os puxa de volta. No momento do equilíbrio, quando a química e a forças elétricas se cancelarem, haverá cerca de 70 milivolts a mais de carga positiva na parte externa da célula do que na parte interna. Assim, uma carga negativa de -70 milivolts aparece dentro da célula.

No entanto, mais proteínas incorporadas na membrana celular fornecem canais de íons de sódio - estes são poros que permitem que os íons de sódio entrem novamente na célula. Normalmente esses poros estão fechados, mas quando os órgãos elétricos são ativados, os poros se abrem e os íons de sódio carregados positivamente fluem de volta para a célula sob a influência de um gradiente de potencial químico. EM nesse caso o equilíbrio é alcançado quando uma carga positiva de até 60 milivolts se acumula dentro da célula. Há uma mudança total de tensão de -70 a +60 milivolts, e isso é 130 mV ou 0,13 V. Essa descarga ocorre muito rapidamente, em cerca de um milissegundo. E como aproximadamente 5.000 eletrócitos são coletados em uma série de células, até 650 volts (5.000 × 0,13 V = 650) podem ser gerados devido à descarga síncrona de todas as células.

Bomba Na-K ATPase (adenosina trifosfatase de sódio-potássio). Durante cada ciclo, dois íons de potássio (K+) entram na célula e três íons de sódio (Na+) saem da célula. Este processo é impulsionado pela energia das moléculas de ATP.

Glossário

Um átomo ou molécula que carrega uma carga elétrica devido a um número desigual de elétrons e prótons. Um íon terá carga negativa se contiver mais elétrons do que prótons, e carga positiva se contiver mais prótons do que elétrons. Os íons potássio (K+) e sódio (Na+) têm carga positiva.

Gradiente

Uma mudança em qualquer valor ao passar de um ponto para outro no espaço. Por exemplo, se você se afastar do fogo, a temperatura cai. Assim, o fogo gera um gradiente de temperatura que diminui com a distância.

Gradiente elétrico

Gradiente de mudança na magnitude da carga elétrica. Por exemplo, se houver mais íons carregados positivamente fora da célula do que dentro dela, um gradiente elétrico fluirá através da membrana celular. Como cargas semelhantes se repelem, os íons se moverão de uma forma que equilibra a carga dentro e fora da célula. Os movimentos dos íons devido ao gradiente elétrico ocorrem passivamente, sob a influência da energia potencial elétrica, e não ativamente, sob a influência de energia proveniente de uma fonte externa, como uma molécula de ATP.

Gradiente químico

Gradiente de concentração química. Por exemplo, se houver mais íons sódio fora da célula do que dentro dela, então um gradiente químico de íons sódio fluirá através da membrana celular. Devido ao movimento aleatório dos íons e às colisões entre eles, há uma tendência dos íons sódio se moverem de concentrações mais altas para concentrações mais baixas até que um equilíbrio seja estabelecido, ou seja, até que haja números iguais de íons sódio em ambos os lados do membrana. Isso acontece passivamente, como resultado da difusão. Os movimentos são impulsionados pela energia cinética dos íons, e não pela energia recebida de uma fonte externa, como uma molécula de ATP.

Conte-nos sobre peixes elétricos. Quanta corrente eles produzem?

Bagre elétrico.

Enguia elétrica.

Arraia Elétrica.

V. Kumushkin (Petrozavodsk).

Entre os peixes elétricos, a liderança pertence à enguia elétrica, que vive nos afluentes do Amazonas e em outros rios da América do Sul. As enguias adultas atingem dois metros e meio. Órgãos elétricos - músculos transformados - estão localizados nas laterais da enguia, estendendo-se ao longo da espinha por 80% de todo o comprimento do peixe. Este é um tipo de bateria, cujo positivo está na frente do corpo e o negativo está atrás. Uma bateria viva produz uma voltagem de cerca de 350 volts e, nos indivíduos maiores, até 650 volts. Com uma corrente instantânea de até 1-2 amperes, tal descarga pode derrubar uma pessoa. Com a ajuda de descargas elétricas, a enguia se protege dos inimigos e obtém alimento para si.

Outro peixe vive nos rios da África Equatorial - o bagre elétrico. Suas dimensões são menores - de 60 a 100 cm. Glândulas especiais que geram eletricidade representam cerca de 25% do peso total do peixe. A corrente elétrica atinge uma voltagem de 360 ​​volts. São conhecidos casos de choque elétrico em pessoas que nadaram no rio e acidentalmente pisaram nesse bagre. Se um bagre elétrico for capturado em uma vara de pescar, o pescador também pode receber um choque elétrico muito perceptível que passa pela linha de pesca molhada e pela vara até sua mão.

No entanto, descargas elétricas habilmente direcionadas podem ser usadas em fins medicinais. Sabe-se que o bagre elétrico ocupou lugar de honra no arsenal Medicina tradicional desde os antigos egípcios.

As arraias elétricas também são capazes de gerar energia elétrica muito significativa. Existem mais de 30 espécies. Esses habitantes sedentários do fundo, com tamanhos variando de 15 a 180 cm, estão distribuídos principalmente na zona costeira de águas tropicais e subtropicais de todos os oceanos. Escondidos no fundo, às vezes meio imersos em areia ou lodo, paralisam suas presas (outros peixes) com uma descarga de corrente, cuja voltagem é tipos diferentes As arraias variam de 8 a 220 volts. Uma arraia pode causar um choque elétrico significativo em uma pessoa que acidentalmente entre em contato com ela.

Além de cargas elétricas de alta potência, os peixes também são capazes de gerar corrente fraca e de baixa tensão. Graças às descargas rítmicas de corrente fraca com frequência de 1 a 2.000 pulsos por segundo, eles estão mesmo em água barrenta Eles navegam perfeitamente e sinalizam uns aos outros sobre o perigo emergente. Assim são os mormirus e os gimnarcas, que vivem nas águas lamacentas dos rios, lagos e pântanos da África.

Em geral, como mostram estudos experimentais, quase todos os peixes, tanto marinhos como de água doce, são capazes de emitir descargas elétricas muito fracas, que só podem ser detectadas com a ajuda de dispositivos especiais. Essas descargas desempenham um papel importante nas reações comportamentais dos peixes, principalmente daqueles que permanecem constantemente em grandes cardumes.

Vive nas profundezas dos mares e oceanos um grande número de criaturas incríveis, incluindo arraias e enguias. Essas criaturas são famosas por usarem eletricidade para proteção e caça. No entanto, a maioria das pessoas não consegue imaginar como um organismo vivo pode atuar como uma bateria poderosa.

Quem gera a eletricidade?

Imediatamente como fato interessanteÉ importante notar que todos os peixes produzem eletricidade, só que 99% das espécies geram cargas muito fracas que não são perceptíveis durante a interação. As criaturas marinhas são capazes de gerar eletricidade graças a dispositivo especial músculos que produzem e armazenam eletricidade.

Algumas espécies, no processo de evolução, aprenderam a acumular grandes cargas e a atingir o inimigo com elas. Os mais bem-sucedidos nesta atividade são arraias, enguias, astrônomos, ginarcas, bem como espécies separadas som

Como os peixes geram eletricidade?

Todos os tipos de criaturas marinhas elétricas geram eletricidade à medida que se movem. Devido ao fato dos músculos mudarem constantemente de forma e interagirem com o ambiente, eles acumulam eletricidade. Nesse caso, a cabeça e a cauda atuam como mais e menos, respectivamente. Isso ajuda a manter a carga nos músculos, como uma bateria.

Vamos dar uma olhada mais de perto no que os músculos servem para acumular cargas. Eles podem diferir na aparência para cada tipo de peixe, mas têm uma estrutura semelhante. Os músculos consistem em colunas, que, por sua vez, são divididas em placas. Para armazenar eletricidade, as colunas são ligadas em paralelo e as placas em série. Entre eles existe uma diferença de potencial, devido à qual a energia se acumula durante o movimento e a carga se acumula.

Falando sobre a possibilidade de uso por peixes campo magnético Terra para fins de navegação, é natural perguntar se eles conseguem perceber este campo.

Em princípio, tanto sistemas especializados como não especializados podem responder ao campo magnético da Terra. Actualmente, não está provado que os peixes possuam receptores especializados sensíveis a esta área.

Como os sistemas não especializados percebem o campo magnético da Terra? Há mais de 40 anos, foi sugerido que a base de tais mecanismos poderiam ser as correntes de indução que surgem no corpo dos peixes quando estes se movem no campo magnético da Terra. Alguns pesquisadores acreditavam que os peixes utilizavam energia elétrica durante a migração. correntes induzidas, surgindo como resultado do movimento (fluxo) da água no campo magnético da Terra. Outros acreditavam que alguns peixe do fundo do mar usam correntes indutivas que surgem em seu corpo durante o movimento.

Calcula-se que a uma velocidade de movimento do peixe de 1 cm por segundo por 1 cm de comprimento do corpo, é estabelecida uma diferença de potencial de cerca de 0,2-0,5 μV. Muitos peixes elétricos, que possuem eletrorreceptores especiais, percebem intensidades de campo elétrico de magnitude ainda menor (0,1-0,01 μV por 1 cm). Assim, em princípio, eles podem ser orientados para o campo magnético da Terra durante o movimento ativo ou deriva passiva (deriva) em fluxos de água.

Analisando o gráfico do limiar de sensibilidade do gimnarca, o cientista soviético A. R. Sakayan concluiu que este peixe sente a quantidade de eletricidade fluindo em seu corpo e sugeriu que peixes fracamente elétricos são capazes de determinar a direção de seu caminho ao longo do campo magnético da Terra. .

Sakayan vê os peixes como um circuito elétrico fechado. Quando um peixe se move no campo magnético da Terra, uma corrente elétrica passa por seu corpo como resultado da indução na direção vertical. A quantidade de eletricidade no corpo de um peixe quando ele se move depende apenas da posição relativa no espaço da direção do caminho e da linha da componente horizontal do campo magnético da Terra. Portanto, se um peixe responder à quantidade de eletricidade que flui através do seu corpo, ele poderá determinar o seu caminho e a sua direção no campo magnético da Terra.

Assim, embora a questão do mecanismo de eletronavegação dos peixes fracamente elétricos ainda não tenha sido totalmente esclarecida, a possibilidade fundamental de sua utilização de correntes de indução está fora de dúvida.

A grande maioria dos peixes elétricos são formas “sedentárias” e não migrantes. Nas espécies migrantes de peixes não elétricos (bacalhau, arenque, etc.), não foram encontrados receptores elétricos e alta sensibilidade aos campos elétricos: geralmente não excede 10 mV por 1 cm, o que é 20.000 vezes menor que a intensidade do elétrico campos causados ​​pela indução. A exceção são os peixes não elétricos (tubarões, raias, etc.), que possuem eletrorreceptores especiais. Ao se moverem a uma velocidade de 1 m/s, eles podem perceber um campo elétrico induzido de 0,2 μV por 1 cm. Os peixes elétricos são aproximadamente 10.000 vezes mais sensíveis aos campos elétricos do que os peixes não elétricos. Isto sugere que as espécies de peixes não elétricos não conseguem navegar no campo magnético da Terra usando correntes de indução. Detenhamo-nos na possibilidade de os peixes utilizarem campos bioelétricos durante a migração.

Quase todos os peixes tipicamente migratórios são espécies de cardume (arenque, bacalhau, etc.). A única exceção é a enguia, mas ao entrar no estado migratório sofre uma metamorfose complexa, que pode afetar os campos elétricos gerados.

Durante o período de migração, os peixes formam cardumes densos e organizados, movendo-se em uma determinada direção. Pequenos cardumes destes mesmos peixes não podem determinar a direção da migração.

Por que os peixes migram nos cardumes? Alguns pesquisadores explicam isso pelo fato de que, de acordo com as leis da hidrodinâmica, a movimentação dos peixes em cardumes de determinada configuração é facilitada. No entanto, há outro lado deste fenômeno. Como já mencionado, em cardumes de peixes excitados, os campos bioelétricos de indivíduos individuais são resumidos. Dependendo do número de peixes, do grau de excitação e da sincronicidade da radiação, o campo elétrico total pode exceder significativamente as dimensões volumétricas do próprio cardume. Nesses casos, a voltagem por peixe pode atingir um valor tal que ele seja capaz de perceber o campo elétrico do cardume mesmo na ausência de eletrorreceptores. Consequentemente, os peixes podem utilizar o campo elétrico do cardume para fins de navegação devido à sua interação com o campo magnético da Terra.

Como é que os peixes migrantes não escolarizados, como as enguias e o salmão do Pacífico, que fazem longas migrações, navegam no oceano? A enguia europeia, por exemplo, ao atingir a maturidade sexual, desloca-se dos rios para o Mar Báltico, depois para o Mar do Norte, entra na Corrente do Golfo, move-se contra a corrente, atravessa oceano Atlântico e chega ao Mar dos Sargaços, onde se reproduz em grandes profundidades. Conseqüentemente, a enguia não pode navegar nem pelo Sol nem pelas estrelas (os pássaros as utilizam para navegar durante as migrações). Naturalmente, surge a suposição de que, uma vez que a enguia percorre a maior parte da sua viagem enquanto está na Corrente do Golfo, utiliza a corrente para orientação.

Vamos tentar imaginar como uma enguia se orienta dentro de uma camada de vários quilômetros de água em movimento (a orientação química está excluída neste caso). Na coluna d'água, cujos fluxos se movem em paralelo (esses fluxos são chamados de laminares), a enguia se move na mesma direção que a água. Nessas condições, sua linha lateral – órgão que lhe permite perceber os fluxos locais de água e os campos de pressão – não pode funcionar. Da mesma forma, ao flutuar ao longo de um rio, a pessoa não sente seu fluxo se não olhar para a margem.

Talvez a corrente marítima não desempenhe qualquer papel no mecanismo de orientação da enguia e as suas rotas de migração coincidam coincidentemente com a Corrente do Golfo? Se sim, quais são os sinais? ambiente a enguia usa o que orienta sua orientação?

Resta presumir que a enguia e o salmão do Pacífico utilizam o campo magnético da Terra no seu mecanismo de orientação. No entanto, nenhum sistema especializado para a sua percepção foi encontrado em peixes. Mas, no decorrer de experimentos para determinar a sensibilidade dos peixes aos campos magnéticos, descobriu-se que tanto as enguias quanto o salmão do Pacífico têm uma sensibilidade excepcionalmente alta às correntes elétricas na água direcionadas perpendicularmente ao eixo do corpo. Assim, a sensibilidade do salmão do Pacífico à densidade de corrente é de 0,15 * 10 -2 μA por 1 cm 2, e a sensibilidade das enguias é de 0,167 * 10 -2 por 1 cm 2.

Foi expressa a ideia de que as enguias e o salmão do Pacífico usam correntes geoelétricas criadas nas águas do oceano pelas correntes. A água é um condutor que se move no campo magnético da Terra. A força eletromotriz resultante da indução é diretamente proporcional à força do campo magnético da Terra em um determinado ponto do oceano e a uma certa velocidade da corrente.

Um grupo de cientistas americanos realizou medições instrumentais e cálculos das magnitudes das correntes geoelétricas emergentes ao longo da rota da enguia. Descobriu-se que as densidades das correntes geoelétricas são 0,0175 μA por 1 cm 2, ou seja, quase 10 vezes maiores do que a sensibilidade dos peixes migrantes a elas. Experimentos subsequentes confirmaram que as enguias e o salmão do Pacífico são seletivos em relação a correntes com densidades semelhantes. Tornou-se óbvio que a enguia e o salmão do Pacífico podem usar o campo magnético da Terra e as correntes marítimas para se orientarem durante as migrações no oceano devido à percepção das correntes geoelétricas.

O cientista soviético A.T. Mironov sugeriu que, ao orientar os peixes, eles usassem correntes telúricas, que ele descobriu pela primeira vez em 1934. Mironov explica o mecanismo de ocorrência dessas correntes por processos geofísicos. O acadêmico V.V. Shuleikin os conecta com campos eletromagnéticos no espaço.

Atualmente, o trabalho de funcionários do Instituto de Magnetismo Terrestre e Propagação de Ondas de Rádio na Ionosfera da Academia de Ciências da URSS estabeleceu que a componente constante dos campos gerados pelas correntes telúricas não excede a intensidade de 1 µV por 1 m.

O cientista soviético I. I. Rokityansky sugeriu que, como os campos telúricos são campos indutivos com diferentes amplitudes, períodos e direções dos vetores, os peixes tendem a ir para locais onde a magnitude das correntes telúricas é menor. Se esta suposição estiver correta, então durante o período das tempestades magnéticas, quando a intensidade dos campos telúricos atinge dezenas - centenas de microvolts por metro, os peixes devem se afastar das costas e de locais rasos e, conseqüentemente, dos pesqueiros para profundidades. -áreas marítimas, onde a magnitude dos campos telúricos é menor. O estudo da relação entre o comportamento dos peixes e a atividade magnética permitirá desenvolver métodos de previsão das suas agregações pesqueiras em determinadas áreas. Funcionários do Instituto de Magnetismo Terrestre e Propagação de Ondas de Rádio na Ionosfera e do Instituto de Morfologia Evolutiva e Ecologia Animal da Academia de Ciências da URSS realizaram trabalhos nos quais foi identificada uma certa correlação ao comparar as capturas de arenque norueguês com tempestades magnéticas. No entanto, tudo isso requer verificação experimental.

Como mencionado acima, os peixes possuem seis sistemas de sinalização. Mas eles não usam algum outro sentido que ainda não é conhecido?

Nos EUA no jornal “Electronics News” de 1965 e 1966. foi publicada uma mensagem sobre a descoberta por W. Minto de sinais “hidrônicos” especiais de nova natureza, usados ​​​​por peixes para comunicação e localização; e em alguns peixes eles foram registrados em longa distância(para cavala até 914 m). Foi enfatizado que a radiação “hidrônica” não pode ser explicada por campos elétricos, ondas de rádio, sinais sonoros ou outros fenômenos previamente conhecidos: as ondas hidrônicas se propagam apenas na água, sua frequência varia de frações de hertz a dezenas de megahertz.

Foi relatado que os sinais foram descobertos através do estudo dos sons produzidos pelos peixes. Entre eles estão os modulados em frequência, utilizados para localização, e os modulados em amplitude, emitidos pela maioria dos peixes e destinados à comunicação. Os primeiros se assemelham a um assobio curto, ou “chilrear”, enquanto os últimos se assemelham a um “chilrear”.

W. Minto e J. Hudson relataram que a radiação hidrônica é característica de quase todas as espécies, mas essa habilidade é especialmente desenvolvida em predadores, peixes com olhos subdesenvolvidos e naqueles que caçam à noite. Os peixes emitem sinais de orientação (sinais de localização) num novo ambiente ou quando exploram objetos desconhecidos. Sinais de comunicação são observados em um grupo de indivíduos após o retorno de peixes que estiveram em um ambiente desconhecido.

O que levou Minto e Hudson a considerarem os sinais “hidrônicos” como uma manifestação de um fenômeno até então desconhecido? fenômeno físico? Segundo eles, esses sinais não são acústicos porque podem ser percebidos diretamente pelos eletrodos. Ao mesmo tempo, os sinais “hidrônicos” não podem ser classificados como oscilações eletromagnéticas, segundo Minto e Hudson, pois, diferentemente dos elétricos comuns, consistem em pulsos que não são constantes e duram vários milissegundos.

No entanto, é difícil concordar com tais opiniões. Em peixes elétricos e não elétricos, os sinais são muito diversos em forma, amplitude, frequência e duração e, portanto, as mesmas propriedades dos sinais “hidrônicos” não indicam sua natureza especial.

A última característica “incomum” dos sinais “hidrônicos” - sua propagação por uma distância de 1.000 m - também pode ser explicada com base em princípios bem conhecidos da física. Minto e Hudson não conduziram experimentos de laboratório em um único indivíduo (dados de tais experimentos indicam que os sinais de peixes não elétricos individuais viajam por curtas distâncias). Eles registraram sinais de cardumes e cardumes de peixes em condições marinhas. Mas, como já mencionado, em tais condições a intensidade dos campos bioelétricos dos peixes pode ser resumida, e o campo elétrico único do cardume pode ser detectado a uma distância considerável.

Com base no exposto, podemos concluir que nos trabalhos de Minto e Hudson é necessário distinguir entre dois lados: o factual, do qual se conclui que as espécies de peixes não elétricos são capazes de gerar sinais elétricos, e o “teórico ” - uma afirmação não comprovada de que essas descargas têm uma natureza especial, chamada hidrônica.

Em 1968, o cientista soviético G. A. Ostroumov, sem entrar nos mecanismos biológicos de geração e recepção de sinais eletromagnéticos pelos animais marinhos, mas com base nos princípios fundamentais da física, fez cálculos teóricos que o levaram à conclusão de que Minto e seus seguidores estavam equivocado ao atribuir natureza física especial aos sinais “hidrônicos”. Em essência, estes são processos eletromagnéticos comuns.

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De todos os vertebrados, apenas os peixes são capazes de produzir energia elétrica suficiente para paralisar ou até matar uma pessoa. Os órgãos elétricos servem aos peixes para defesa, orientação, caça e possivelmente comunicação. Cerca de duzentas e cinquenta espécies de peixes são capazes de gerar energia elétrica; no entanto, apenas as enguias elétricas acumulam uma carga tão poderosa que pode servir como arma contra os humanos ( Eletróforo elétrico), vivendo em América do Sul e arraias elétricas, pertencentes à família Torpedinídeos.

Como os animais geram pulsos tão poderosos de energia elétrica permanece um mistério para os cientistas, mas a natureza da eletricidade animal é bastante clara. A energia elétrica ocorre no corpo de qualquer animal - incluindo humanos. Os impulsos elétricos viajam ao longo das fibras nervosas e enviam sinais às células cerebrais e a outras células sobre vários fenômenos. Até a leitura destas páginas, leitor, gera sinais elétricos; mas nas enguias elétricas e em algumas arraias a energia se acumula tanto que é usada como arma contra outros peixes e animais. Vejamos como ele é formado.

A humanidade aprendeu que o tecido animal gera eletricidade em 1791, quando Luigi Galvani, professor de anatomia da Universidade de Bolonha, descobriu que o tecido nervoso e muscular da perna de uma rã respondia à corrente elétrica. Com o tempo, os cientistas descobriram que os pulsos que enviam sinais através sistema nervoso humanos, são de natureza eletroquímica. Para simplificar o quadro, podemos dizer que os sinais nervosos são o movimento de íons, ou seja, partículas carregadas através das membranas das células nervosas. No estado de repouso ou inatividade de uma célula, sua casca tem potencial negativo, uma vez que íons carregados negativamente se acumulam no interior da célula; entretanto, existem íons positivos e negativos fora da célula, e entre eles estão os íons de sódio, que carregam uma carga positiva. Quando uma célula nervosa envia um sinal, sua membrana muda de polaridade e os íons sódio penetram através dela na célula, mudando seu potencial para positivo. Chegando em Estado normal, a célula se livra dos íons sódio por meio de um mecanismo cujo “dispositivo” é desconhecido; Os cientistas chamam-lhe “bomba de sódio” porque parece bombear iões de sódio para fora da célula.

Quando a célula transmite o sinal, a “bomba” para de funcionar. Os íons sódio e potássio são atraídos um pelo outro, trocando cargas e neutralizando o potencial elétrico da célula. Pequenas descargas percorrem uma fibra nervosa que se estende desde a célula, excitando um campo elétrico no tecido e fluido circundante. O sinal, ou impulso nervoso, viaja ao longo da fibra nervosa até atingir um ponto onde se ramifica em ramos chamados terminações nervosas. As terminações penetram no espaço que separa uma célula nervosa da outra. Este é o espaço entre duas células adjacentes tecido nervoso chamada de sinapse.

Em algum momento, o impulso nervoso direcionado ao músculo atinge a sinapse, em lado oposto onde a célula da fibra muscular está localizada. Este ponto, denominado junção neuromuscular, desempenha um papel crítico na geração de eletricidade nos peixes. Quando um impulso nervoso aparece na junção neuromuscular, uma secreção é liberada ao redor das terminações nervosas. Substância química, chamado acetilcolina. Vazando de uma célula nervosa para uma célula muscular, a acetilcolina transmite um impulso à fibra muscular, despolarizando-a e causando assim uma descarga elétrica. Supõe-se também que outra função da acetilcolina é interromper a ação da “bomba de sódio” na célula, que permite que os íons penetrem na membrana celular.

Normalmente, um sinal elétrico faz com que um músculo se contraia, o que se reflete em vários movimentos do corpo do animal. No entanto, alguns músculos dos peixes perderam a capacidade de contração. As terminações nervosas que vão para esses músculos ficam muito densamente na área da junção neuromuscular, e as fibras das células musculares crescem tanto que formam algo como um eletrodo vivo.

Os órgãos elétricos dos peixes, como enguias elétricas e raias elétricas, são compostos de vários "eletrodos" semelhantes. Quando todos estão descarregados, ocorre uma corrente elétrica de alta potência. A descarga é controlada por um feixe de nervos, que na enguia elétrica se estende de medula espinhal, e para a rampa elétrica - da principal.

As arraias elétricas, que vivem tanto em zonas temperadas como tropicais, são capazes de criar tensões de até 50 volts ou mais em seus “eletrodos”; isso é suficiente para matar os peixes e crustáceos dos quais as arraias se alimentam. A arraia elétrica parece uma panqueca flexível com cauda longa e grossa. Na caça, a arraia avança sobre a presa com todo o corpo e a “abraça” com as “asas”, em cujas extremidades existem órgãos elétricos. O abraço se fecha, os “eletrodos” são descarregados – e a arraia mata sua vítima com uma descarga elétrica.

A maior das arraias elétricas é Torpedo Nobiliano, habitante das águas do Atlântico Norte; atinge 1,8 metros de comprimento, pesa cerca de 100 quilos e é capaz de criar uma diferença de potencial de 200 volts - o suficiente para matar qualquer animal que se encontre na água próxima. A eficácia especial da descarga elétrica na água é explicada pelo fato de a água ser um bom condutor de corrente elétrica.

A arraia elétrica é mencionada em muitas lendas que chegaram até nós desde tempos imemoriais; os intérpretes dos sonhos acreditavam que isso prenunciava um infortúnio iminente. Os gregos e romanos sabiam que a arraia possuía uma fonte de alguma energia estranha e, como a eletricidade não era conhecida naquela época, acreditavam que sua fonte era alguma substância desconhecida. Havia outra crença - que uma arraia presa em um anzol de bronze mata um pescador que abandonou o equipamento e a morte ocorre por coagulação do sangue.

Antigamente, as arraias eram usadas para tratamento de choque. Os curandeiros colocavam pequenas arraias nas cabeças dos pacientes que sofriam de dores de cabeça e outras doenças; Acreditava-se que a arraia tinha propriedades curativas.

Uma enguia elétrica que gera uma corrente de 650 volts – várias vezes a voltagem que até mesmo a maior arraia pode produzir – poderia matar qualquer pessoa na água próxima. A enguia elétrica tem pouco em comum com outras enguias; é parente do peixe-faca e vive nos rios. A enguia elétrica atinge 2,7 metros de comprimento e cerca de 10 centímetros de espessura. Quatro quintos de seu corpo são ocupados por três órgãos elétricos, e apenas um quinto de seu comprimento é representado por outros órgãos que desempenham funções vitais importantes como respiração, digestão, reprodução e outras.

As águas em que vive a enguia elétrica são pobres em oxigênio, mas isso não incomoda a enguia: ela também aprendeu a respirar o oxigênio atmosférico. Numerosos vasos sanguíneos em sua boca são capazes de absorver oxigênio, e a enguia captura o ar, subindo à superfície da água.

Uma jovem enguia elétrica pode ver bem, mas à medida que envelhece, a sua visão deteriora-se drasticamente. Isto não incomoda particularmente a enguia, porque na água escura e lamacenta onde normalmente vive, os olhos são de pouca utilidade. Os mesmos órgãos elétricos ajudam a enguia a procurar presas: ela emite impulsos elétricos relativamente fracos, cuja voltagem não excede 40-50 volts; essas descargas de baixa voltagem ajudam a encontrar pequenas criaturas marinhas das quais a enguia se alimenta. Além disso, as enguias elétricas provavelmente são capazes de perceber as descargas elétricas umas das outras - em qualquer caso, quando uma delas paralisa a presa com um choque elétrico, as outras enguias correm em direção à presa.

As enguias elétricas adaptam-se bem à vida em cativeiro e muitas vezes podem ser vistas em aquários; Normalmente o aquário está equipado com algum tipo de eletrodoméstico para demonstrar as habilidades únicas da enguia, por exemplo, com uma lâmpada à qual conduzem fios de dois eletrodos baixados na água. Quando pedaços de comida ou peixinhos são jogados no aquário, a lâmpada acende porque, ao sentir a presa, a enguia começa a gerar descargas elétricas na água. O aquário também pode ser equipado com amplificadores de som, e assim os visitantes ouvirão ruídos estáticos que acompanham as descargas de corrente geradas pela enguia.

Manusear uma enguia elétrica é bastante perigoso. No Zoológico de Londres, uma vez uma enguia deu um forte choque elétrico no atendente que a alimentava. Outra enguia começou a gerar descargas elétricas ao ser carregada em uma caixa de metal, e o atendente teve que jogar a caixa no chão. Mas somente com contato direto o golpe da enguia é fatal; entretanto, um nadador pego na água próximo ao local de descarga pode se afogar durante o estado de choque.

A capacidade da enguia de gerar enormes quantidades de eletricidade atrai a atenção de biólogos e médicos há mais de um século. Durante a Segunda Guerra Mundial, os militares, inclusive os americanos, interessaram-se por ela: dois anos após a entrada dos Estados Unidos na guerra, duzentas enguias elétricas capturadas na América do Sul foram entregues a Nova York. O Zoológico do Bronx construiu vinte e duas piscinas de madeira para eles. As enguias foram utilizadas em experiências para estudar os efeitos dos gases nervosos, que bloqueiam a transmissão dos impulsos nervosos e, assim, podem interromper o funcionamento do coração, dos pulmões e de outros órgãos vitais. A essência da ação dos gases é que eles evitam a degradação da acetilcolina depois que ela interrompe a “bomba de sódio” da célula nervosa. Normalmente, a acetilcolina é decomposta no corpo imediatamente após ter desempenhado sua função; O processo de degradação é controlado por uma enzima chamada colinesterase. Os gases nervosos interferem justamente na ação dessa enzima.

Os órgãos elétricos da enguia contêm grande quantidade de colinesterase, que também é altamente ativa; É por isso que os especialistas militares precisavam que as enguias elétricas fossem levadas ao Zoológico do Bronx: elas serviam como fonte da enzima necessária para estudar os efeitos paralisantes dos nervos dos gases venenosos. A maioria dos funcionários do zoológico só descobriu depois da guerra por que tantas enguias elétricas eram mantidas nos porões do recinto dos leões.

Os peixes constituem uma minoria dos habitantes dos oceanos do mundo; uma parte muito maior de seus habitantes são invertebrados, e é entre eles que se encontram os animais aquáticos mais diminutos e inofensivos, e os mais enormes e perigosos.

Em filmes de aventura e romances ambientados nos mares do hemisfério sul, um molusco gigante aparece frequentemente Tridacna gigas, retratada como uma espécie de armadilha viva, uma armadilha à espera de um nadador incauto. Na verdade, esse gigante se alimenta de plâncton e não tem a enorme força que normalmente lhe é atribuída - mesmo que o tamanho de sua concha chegue mesmo a 1,2 metros e o peso do próprio molusco seja de 220 quilos. Não há um único caso documentado de uma pessoa morrendo em uma colisão com Tridacna gigas, no entanto, mesmo fontes confiáveis, como a revista Science of the Sea, publicada pela Marinha dos EUA, alertam o leitor sobre o perigo que esse molusco representa para um mergulhador. No entanto, é improvável que um molusco que feche acidentalmente as válvulas em torno de uma perna humana o consiga segurar; em vez disso, ele tentará se livrar de presas inconvenientes.