ماهی برقی 4 حرفی. ماهی که شوک الکتریکی می دهد. چگونه یک مارماهی الکتریکی چنین ولتاژ الکتریکی بالایی تولید می کند؟

اختلاف پتانسیل در انتهای اندام های الکتریکی می تواند به 1200 ولت برسد و قدرت تخلیه در هر پالس می تواند از 1 تا 6 کیلووات باشد. فرکانس پالس ها به هدف آنها بستگی دارد. به عنوان مثال، یک نیشکر برقی هنگام دفاع از خود 10-12 پالس و هنگام حمله از 14 تا 562 پالس ساطع می کند. توان ولتاژ در دشارژ از 20 تا 600 ولت در ماهی های مختلف متغیر است. در میان ماهی های دریایی، قوی ترین اندام الکتریکی اشعه Torpedo maromata است - می تواند بیش از 200 ولت تخلیه کند. برق از آن در برابر کوسه ها و اختاپوس ها محافظت می کند و همچنین به آن اجازه می دهد تا ماهی های کوچک را شکار کند.

در ماهی های آب شیرین ترشحات حتی قوی تر است. واقعیت این است که آب نمک بهتر از آب شیرین جریان الکتریسیته را هدایت می کند. بنابراین ماهی های دریایی برای بیهوش کردن دشمن به انرژی کمتری نیاز دارند. یکی از خطرناک ترین ماهی های آب شیرین، مارماهی الکتریکی آمازون است. در بدن او سه عضو الکتریکی وجود دارد. دو مورد از آنها برای ناوبری و جستجوی طعمه است و سومی یک سلاح قدرتمند با ولتاژ بیش از 500 ولت است. شوک الکتریکی به این بزرگی نه تنها ماهی ها و قورباغه ها را می کشد، بلکه حتی می تواند آسیب جدی به انسان وارد کند. بنابراین صید مارماهی آمازون بسیار خطرناک است. برای این کار گله ای از گاوها را به داخل رودخانه می برند تا مارماهی ها تمام انرژی خود را صرف آن ها کنند. تنها پس از این است که مردم وارد آب می شوند.

برخی از ماهی ها از برق برای حرکت استفاده می کنند. به عنوان مثال، فیل نیل یا ماهی چاقو یک میدان الکترومغناطیسی در اطراف خود ایجاد می کنند. هنگامی که یک جسم خارجی به آن برخورد می کند، ماهی بلافاصله آن را حس می کند. این سیستم ناوبری شبیه انعکاس پژواک خفاش ها است. به شما امکان می دهد در آب گل آلود به خوبی حرکت کنید. مطالعات نشان داده است که بسیاری از ماهی های برقی به قدری به تغییرات میدان های الکترومغناطیسی حساس هستند که می توانند یک زلزله نزدیک را "پیش بینی" کنند.

ماهی برقی. حتی در زمان های قدیم، مردم متوجه می شدند که برخی از ماهی ها به نوعی غذای خود را به روش خاصی دریافت می کنند. و فقط اخیراً با معیارهای تاریخی مشخص شده است که آنها چگونه این کار را انجام می دهند. به نظر می رسد ماهی هایی وجود دارند که تخلیه الکتریکی ایجاد می کنند. این ترشحات ماهی های دیگر و حتی حیوانات بسیار کوچک را فلج می کند یا می کشد.

چنین ماهی شنا می کند، بدون عجله در جایی شنا می کند. به محض نزدیک شدن ماهی دیگری به آن، تخلیه الکتریکی ایجاد می شود. همین، ناهار آماده است. می توانید شنا کنید و ماهی فلج یا برق گرفتگی را قورت دهید.

چگونه ممکن است که ماهی یک تکانه الکتریکی ایجاد کند؟ واقعیت این است که در بدن چنین ماهی هایی باتری های واقعی وجود دارد. تعداد و اندازه آنها در بین ماهی ها متفاوت است، اما اصل عمل یکسان است. بر اساس همان اصل است که باتری های قابل شارژ مدرن طراحی می شوند.

در واقع باتری های مدرن بر اساس مدل و شباهت باتری های ماهی ساخته می شوند. دو الکترود با یک الکترولیت بین آنها. این اصل زمانی در بند برقی رعایت می شد. مادر طبیعت شگفتی های جالب دیگری را پنهان می کند!

امروزه بیش از سیصد گونه ماهی برقی در جهان وجود دارد. آنها در اندازه ها و وزن های مختلف وجود دارند. همه آنها با توانایی ایجاد یک تخلیه الکتریکی یا حتی یک سری تخلیه کامل متحد شده اند. اما هنوز هم اعتقاد بر این است که قوی ترین ماهی های برقی ماهی های خاردار، گربه ماهی و مارماهی هستند.

رمپ برقیدارای سر و بدن صاف سر اغلب دیسکی شکل است. آنها یک دم کوچک با یک باله دارند. اندام های الکتریکی در دو طرف سر قرار دارند. یک جفت دیگر از اندام های الکتریکی کوچک روی دم قرار دارند. حتی آن دسته از تازی ها که برقی نیستند نیز آنها را دارند.

نخل های الکتریکی می توانند یک تکانه الکتریکی تا چهارصد و پنجاه ولت تولید کنند. با این انگیزه آنها نه تنها می توانند بی حرکت کنند، بلکه ماهی های کوچک را نیز بکشند. اگر فرد وارد منطقه عمل تکانه شود، احساس کمی نیز نخواهد داشت. اما فرد به احتمال زیاد زنده می ماند، اگرچه مطمئناً لحظات ناخوشایندی را در زندگی خود تجربه خواهد کرد.

گربه ماهی برقیمانند ماهی های تار، یک تکانه الکتریکی ایجاد می کند. ولتاژ آن می تواند تا 450 ولت برای گربه ماهی های بزرگ و همچنین برای ماهی های خاردار باشد. هنگام صید چنین گربه ماهی، می توانید یک شوک الکتریکی بسیار محسوس نیز دریافت کنید. گربه ماهی برقی در آب های آفریقا زندگی می کند و اندازه آن به 1 متر می رسد. وزن آنها می تواند تا 23 کیلوگرم باشد.

اما خطرناک ترین ماهی در آب های آمریکای جنوبی زندگی می کند. این مارماهی های الکتریکی. آنها در اندازه های بسیار بزرگ هستند. طول بالغین به سه متر و وزن آن تا بیست کیلوگرم می رسد. این غول های الکتریکی می توانند یک پالس الکتریکی تا هزار و دویست ولت ایجاد کنند.

با چنین انگیزه قدرتمندی، آنها حتی می توانند حیوانات بسیار بزرگی را که اتفاقاً به طور نامناسبی در نزدیکی آنها هستند، بکشند. همین نتیجه می تواند در انتظار یک فرد باشد. قدرت تخلیه الکتریکی به شش کیلووات می رسد. به نظر کافی نخواهد بود آنها همین هستند - نیروگاه های زنده.

از ماهی برقی برایمان بگویید. چقدر جریان تولید می کنند؟

گربه ماهی برقی.

مارماهی برقی.

قیچی برقی.

V. Kumushkin (Petrozavodsk).

در میان ماهی های برقی، سرب متعلق به مارماهی الکتریکی است که در شاخه های آمازون و دیگر رودخانه های آمریکای جنوبی زندگی می کند. مارماهی بالغ به دو و نیم متر می رسد. اندام های الکتریکی - ماهیچه های دگرگون شده - در کناره های مارماهی قرار دارند و در امتداد ستون فقرات تا 80 درصد کل طول ماهی امتداد دارند. این یک نوع باتری است که مزیت آن در جلوی بدنه و منفی آن در پشت است. یک باتری زنده ولتاژ حدود 350 و در بزرگترین افراد - تا 650 ولت تولید می کند. با جریان لحظه ای حداکثر 1-2 آمپر، چنین تخلیه ای می تواند فرد را از پای خود بیاندازد. مارماهی با کمک تخلیه های الکتریکی از خود در برابر دشمنان محافظت می کند و برای خود غذا به دست می آورد.

ماهی دیگری در رودخانه های آفریقای استوایی زندگی می کند - گربه ماهی الکتریکی. ابعاد آن کوچکتر است - از 60 تا 100 سانتی متر غدد ویژه ای که برق تولید می کنند حدود 25 درصد وزن کل ماهی را تشکیل می دهند. جریان الکتریکی به ولتاژ 360 ولت می رسد. موارد شناخته شده برق گرفتگی در افرادی که در رودخانه شنا کرده اند و به طور تصادفی روی چنین گربه ماهی پا گذاشته اند وجود دارد. اگر یک گربه ماهی برقی بر روی چوب ماهیگیری صید شود، ماهیگیر می تواند یک شوک الکتریکی بسیار قابل توجه نیز دریافت کند که از خط ماهیگیری خیس عبور می کند و میله به دستش می رسد.

با این حال، تخلیه الکتریکی ماهرانه می تواند برای اهداف دارویی استفاده شود. مشخص است که گربه ماهی برقی در زرادخانه طب سنتی در میان مصریان باستان جایگاه شریفی را اشغال کرده است.

نخل های الکتریکی همچنین قادر به تولید انرژی الکتریکی بسیار قابل توجهی هستند. بیش از 30 گونه وجود دارد. این ساکنان پایین ساکن، با اندازه های 15 تا 180 سانتی متر، عمدتاً در منطقه ساحلی آب های گرمسیری و نیمه گرمسیری همه اقیانوس ها توزیع شده اند. آنها با مخفی شدن در پایین، گاهی نیمه غوطه ور در ماسه یا گل و لای، طعمه خود (دیگر ماهی ها) را با تخلیه جریانی فلج می کنند که ولتاژ آن در گونه های مختلف ماهی گز از 8 تا 220 ولت متغیر است. یک ماهی تار می تواند باعث شوک الکتریکی قابل توجهی به فردی شود که به طور تصادفی با آن تماس پیدا می کند.

ماهی ها علاوه بر بارهای الکتریکی پرقدرت، قادر به تولید جریان کم ولتاژ و ضعیف نیز هستند. به لطف تخلیه های ریتمیک جریان ضعیف با فرکانس 1 تا 2000 پالس در ثانیه، آنها می توانند حتی در آب کدر نیز به خوبی حرکت کنند و به یکدیگر در مورد خطر ظهور پیام دهند. مورمیروس‌ها و ژیمنارک‌هایی که در آب‌های گل آلود رودخانه‌ها، دریاچه‌ها و باتلاق‌های آفریقا زندگی می‌کنند، از این قبیل هستند.

به طور کلی، همانطور که مطالعات تجربی نشان داده است، تقریباً همه ماهی ها، اعم از آب های دریایی و آب شیرین، قادر به انتشار تخلیه الکتریکی بسیار ضعیف هستند که تنها با کمک دستگاه های خاص قابل تشخیص است. این ترشحات نقش مهمی در واکنش های رفتاری ماهی ها ایفا می کند، به ویژه آنهایی که دائماً در مدرسه های بزرگ می مانند.

در دریاهای گرم و گرمسیری، در رودخانه‌های گل‌آلود آفریقا و آمریکای جنوبی، ده‌ها گونه ماهی زندگی می‌کنند که می‌توانند گهگاه یا دائماً تخلیه‌های الکتریکی با قدرت‌های متفاوت ساطع کنند. این ماهی ها نه تنها از جریان الکتریکی خود برای دفاع و حمله استفاده می کنند، بلکه به یکدیگر سیگنال می دهند و موانع را از قبل تشخیص می دهند (الکترولوکیشن). اندام های الکتریکی فقط در ماهی ها یافت می شوند. این اندام ها هنوز در حیوانات دیگر کشف نشده اند.

ماهی های برقی میلیون ها سال است که روی زمین وجود داشته اند. بقایای آنها در لایه های بسیار باستانی پوسته زمین - در نهشته های سیلورین و دونین - یافت شد. روی گلدان های یونان باستان تصاویری از اژدر برقی دریایی وجود دارد. در نوشته های نویسندگان طبیعت گرای یونان و روم باستان، اشارات زیادی به قدرت شگفت انگیز و غیرقابل درک اژدر وجود دارد. پزشکان روم باستان این ماهی های خار را در آکواریوم های بزرگ نگهداری می کردند. آنها سعی کردند از اژدر برای معالجه بیماری ها استفاده کنند: بیماران مجبور می شدند تا نیش را لمس کنند و به نظر می رسید که بیماران از شوک الکتریکی بهبود می یابند. حتی امروزه نیز در سواحل مدیترانه و سواحل اقیانوس اطلس در شبه جزیره ایبری، افراد مسن گاهی با پای برهنه در آب های کم عمق سرگردان هستند، به این امید که با برق یک اژدر از روماتیسم یا نقرس درمان شوند.

داشبورد رمپ برقی.

طرح کلی بدنه اژدر شبیه گیتار است که از 30 سانتی متر تا 1.5 متر و حتی تا 2 متر طول دارد (به مقاله "رنگ و تقلید در حیوانات" مراجعه کنید). انواع مختلفی از اژدرها در آبهای ساحلی مدیترانه و دریای سرخ، اقیانوس هند و اقیانوس آرام در سواحل انگلستان زندگی می کنند. در برخی از خلیج های پرتغال و ایتالیا، اژدرها به معنای واقعی کلمه در کف شنی ازدحام می کنند.

تخلیه الکتریکی اژدر بسیار قوی است. اگر این ماهی تار در تور ماهیگیری گیر کند، جریان آن می تواند از نخ های مرطوب تور عبور کند و به ماهیگیر برخورد کند. تخلیه الکتریکی از اژدر در برابر شکارچیان - کوسه ها و اختاپوس ها - محافظت می کند و به شکار ماهی های کوچک کمک می کند که این ترشحات آنها را فلج یا حتی می کشد. الکتریسیته در داشبورد در اندام های خاصی تولید می شود، نوعی "باتری های الکتریکی". آنها بین سر و باله های سینه ای قرار دارند و از صدها ستون شش ضلعی از ماده ژلاتینی تشکیل شده اند. ستون ها توسط پارتیشن های متراکم از یکدیگر جدا می شوند که اعصاب به آنها نزدیک می شوند. نوک و پایه ستون ها با پوست پشت و شکم در تماس است. اعصابی که به اندام های الکتریکی متصل می شوند، حدود نیم میلیون انتهای درون «باتری» دارند.

پرتوی دیسکوپیج به شکل انشعابی است.

در چند ده ثانیه، اژدر صدها و هزاران ترشحات کوتاه منتشر می کند و از شکم به پشت سرازیر می شود. ولتاژ جریان در انواع مختلف خارها از 80 تا 300 ولت با شدت جریان 7 تا 8 آمپر متغیر است. چندین گونه از خاردارها در دریاهای ما زندگی می کنند که از جمله آنها میمون دریای سیاه - روباه دریایی است. تاثیر اندام های الکتریکی این اژدرها بسیار ضعیف تر از اژدر است. می توان فرض کرد که اندام های الکتریکی مانند یک "تلگراف بی سیم" با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند.

در بخش شرقی آب‌های استوایی اقیانوس آرام، پرتوی دیسکوپیگ پشتی زندگی می‌کند. نوعی موقعیت میانی بین اژدر و اژدرهای خاردار را اشغال می کند. ماهی تار از سخت پوستان کوچک تغذیه می کند و به راحتی آنها را بدون استفاده از جریان الکتریکی بدست می آورد. تخلیه الکتریکی آن نمی تواند کسی را بکشد و احتمالا فقط برای دفع شکارچیان مفید است.

اشعه روباه دریایی.

فقط ماهی های خاری نیستند که اندام های الکتریکی دارند. بدن گربه ماهی رودخانه آفریقایی Malapterurus مانند یک کت خز در یک لایه ژلاتینی پیچیده شده است که در آن جریان الکتریکی تشکیل می شود. اندام های الکتریکی حدود یک چهارم وزن کل گربه ماهی را تشکیل می دهند. ولتاژ تخلیه آن به 360 ولت می رسد، حتی برای انسان خطرناک و البته برای ماهی ها کشنده است.

دانشمندان دریافته اند که ماهی آب شیرین آفریقایی Gymnarhus به طور مداوم سیگنال های الکتریکی ضعیف اما مکرر را در طول زندگی خود منتشر می کند. با آنها، به نظر می رسد ژیمناروس فضای اطراف خود را بررسی می کند. با اطمینان در آب گل آلود در میان جلبک ها و سنگ ها شنا می کند، بدون اینکه با بدنش هیچ مانعی را لمس کند. همین توانایی با مورمیروس ماهی آفریقایی و خویشاوندان مارماهی الکتریکی - ژیمناستیک آمریکای جنوبی وقف شده است.

ستاره شناس.

در اقیانوس‌های هند، اقیانوس آرام و اطلس، در دریای مدیترانه و دریای سیاه ماهی‌های کوچک تا 25 سانتی‌متر، به ندرت تا 30 سانتی‌متر طول - ستاره‌نگاران زندگی می‌کنند. آنها معمولاً در کف ساحلی دراز می کشند و در کمین شکار هستند که از بالا شنا می کند. بنابراین چشمان آنها در قسمت بالای سر قرار گرفته و به سمت بالا نگاه می کنند. نام این ماهی ها از اینجا می آید. برخی از گونه‌های ستاره‌نگاران دارای اندام‌های الکتریکی هستند که روی تاج سر آنها قرار دارد و احتمالاً برای سیگنال‌دهی استفاده می‌شود، اگرچه تأثیر آنها برای ماهیگیران نیز قابل توجه است. با این وجود، ماهیگیران به راحتی بسیاری از ستارگان را صید می کنند.

مارماهی الکتریکی در رودخانه های گرمسیری آمریکای جنوبی زندگی می کند. این یک ماهی مار مانند خاکستری آبی تا 3 است مترسر و قسمت سینه-شکمی تنها 1/5 بدن آن را تشکیل می دهد. در امتداد 4/5 باقی مانده بدن، اندام های الکتریکی پیچیده در دو طرف قرار دارند. آنها از 6-7 هزار صفحه تشکیل شده اند که توسط یک پوسته نازک از یکدیگر جدا شده و با پوششی از ماده ژلاتینی جدا شده اند.

صفحات نوعی باتری را تشکیل می دهند که تخلیه آن از دم به سمت سر هدایت می شود. ولتاژ تولید شده توسط مارماهی برای کشتن یک ماهی یا قورباغه در آب کافی است. افرادی که در رودخانه شنا می کنند نیز از مارماهی رنج می برند: اندام الکتریکی مارماهی ولتاژ چند صد ولتی ایجاد می کند.

مارماهی هنگامی که قوس می‌دهد ولتاژ بالایی تولید می‌کند به طوری که طعمه بین دم و سرش قرار می‌گیرد: یک حلقه الکتریکی بسته ایجاد می‌شود. تخلیه الکتریکی مارماهی باعث جذب سایر مارماهی های نزدیک می شود.

این ویژگی قابل استفاده است. با تخلیه هر منبع برق در آب، می توان یک گله کامل از مارماهی ها را جذب کرد. گوشت مارماهی الکتریکی در آمریکای جنوبی مصرف می شود. اما گرفتن او خطرناک است. یکی از روش های ماهیگیری برای اطمینان از ایمن شدن مارماهی که باتری خود را تخلیه کرده است برای مدت طولانی طراحی شده است. بنابراین، ماهیگیران این کار را انجام می دهند: آنها گله ای از گاوها را به رودخانه می رانند، مارماهی ها به آنها حمله می کنند و منبع برق آنها را مصرف می کنند. ماهیگیران پس از بیرون راندن گاوها از رودخانه، با نیزه به مارماهی ها ضربه زدند.

تخمین زده می شود که 10 هزار مارماهی می توانند انرژی لازم برای حرکت قطار الکتریکی را در عرض چند دقیقه فراهم کنند. اما پس از این، قطار باید چندین روز ایستاد تا مارماهی‌ها منبع انرژی الکتریکی خود را بازسازی کنند.

تحقیقات دانشمندان شوروی نشان داده است که بسیاری از ماهی های معمولی و به اصطلاح غیرالکتریکی که اندام های الکتریکی خاصی ندارند، همچنان قادر به ایجاد تخلیه الکتریکی ضعیف در آب در حالت هیجان هستند.

این تخلیه ها میدان های بیوالکتریک مشخصی را در اطراف بدن ماهی تشکیل می دهند. مشخص شده است که ماهی هایی مانند سوف رودخانه ای، پیک، گوج، لوچ، کپور چلیپایی، راد، غوغا و غیره میدان الکتریکی ضعیفی دارند.

دومینیک استاتهام

عکس ©depositphotos.com/Yourth2007

الکتروفورس الکتریکوس) در آب های تاریک مرداب ها و رودخانه های شمال آمریکای جنوبی زندگی می کند. این یک شکارچی اسرارآمیز با سیستم مکانیکی الکتریکی پیچیده و توانایی حرکت و شکار در شرایط دید کم است. با استفاده از «گیرنده‌های الکتریکی» برای درک انحرافات میدان الکتریکی ناشی از بدن خود، او می‌تواند طعمه‌های بالقوه را در حالی که خودش ناشناخته باقی می‌ماند، شناسایی کند. با یک شوک الکتریکی قوی، قربانی را بی حرکت می کند، به اندازه ای قوی که می تواند یک پستاندار بزرگ مانند اسب را بیهوش کند یا حتی یک انسان را بکشد. مارماهی با شکل بدن دراز و گرد خود شبیه ماهی است که ما معمولاً آن را مارماهی موری می نامیم. با این حال، آن را به یک راسته متفاوت از ماهی (Gymnotiformes) تعلق دارد.

ماهی هایی که می توانند میدان های الکتریکی را تشخیص دهند نامیده می شوند گیرنده الکتریکیو آنهایی که قادر به ایجاد میدان الکتریکی قدرتمند مانند مارماهی الکتریکی هستند نامیده می شوند الکتروژنیک.

چگونه یک مارماهی الکتریکی چنین ولتاژ الکتریکی بالایی تولید می کند؟

ماهی های برقی تنها ماهی هایی نیستند که قادر به تولید برق هستند. تقریباً همه موجودات زنده این کار را تا حدی انجام می دهند. به عنوان مثال، ماهیچه های بدن ما توسط مغز با استفاده از سیگنال های الکتریکی کنترل می شوند. الکترون های تولید شده توسط باکتری ها می توانند برای تولید الکتریسیته در سلول های سوختی به نام الکتروسیت ها استفاده شوند. (جدول زیر را ببینید). اگرچه هر سلول فقط یک بار کوچک حمل می کند، با چیدن هزاران سلول به صورت سری، مانند باتری ها در چراغ قوه، می توان ولتاژهایی تا 650 ولت (V) تولید کرد. اگر این ردیف ها را به صورت موازی مرتب کنید، می توانید جریان الکتریکی 1 آمپر (A) ایجاد کنید که شوک الکتریکی 650 وات (W؛ 1 W = 1 V × 1 A) ایجاد می کند.

چگونه مارماهی از برق گرفتگی خود جلوگیری می کند؟

عکس: CC-BY-SA استیون والینگ از طریق ویکی پدیا

دانشمندان دقیقا نمی دانند چگونه به این سوال پاسخ دهند، اما برخی مشاهدات جالب ممکن است مشکل را روشن کند. ابتدا، اندام های حیاتی مارماهی (مانند مغز و قلب) در نزدیکی سر و دور از اندام های تولید کننده الکتریسیته قرار دارند و توسط بافت چربی احاطه شده اند که می تواند به عنوان عایق عمل کند. پوست همچنین دارای خواص عایق است، زیرا آکنه با پوست آسیب دیده بیشتر در معرض شوک الکتریکی است.

ثانیاً، مارماهی‌ها می‌توانند قوی‌ترین شوک‌های الکتریکی را در لحظه جفت‌گیری، بدون آسیب رساندن به شریک زندگی، وارد کنند. با این حال، اگر ضربه ای با همان نیرو به مارماهی دیگری وارد شود، نه در حین جفت گیری، می تواند آن را بکشد. این نشان می دهد که مارماهی ها نوعی سیستم دفاعی دارند که می تواند روشن و خاموش شود.

آیا مارماهی الکتریکی می تواند تکامل یافته باشد؟

تصور اینکه چگونه این امر می تواند از طریق تغییرات جزئی اتفاق بیفتد، بسیار دشوار است، همانطور که فرآیند پیشنهاد شده توسط داروین لازم است. اگر موج ضربه ای از همان ابتدا مهم بود، به جای خیره کننده، به قربانی خطر هشدار می داد. علاوه بر این، برای تکامل توانایی بیهوش کردن طعمه، مارماهی الکتریکی باید این کار را انجام دهد همزمانایجاد یک سیستم دفاع شخصی هر بار که جهشی ایجاد می شود که قدرت شوک الکتریکی را افزایش می دهد، باید جهش دیگری ایجاد می شود که عایق الکتریکی مارماهی را بهبود می بخشد. بعید به نظر می رسد که یک جهش واحد کافی باشد. به عنوان مثال، برای نزدیک‌تر کردن اندام‌ها به سر، یک سری جهش لازم است که باید به طور همزمان رخ دهد.

اگرچه تعداد کمی از ماهی ها قادر به خیره کردن طعمه خود هستند، اما گونه های زیادی وجود دارند که از برق کم ولتاژ برای ناوبری و ارتباطات استفاده می کنند. مارماهی‌های الکتریکی متعلق به گروهی از ماهی‌های آمریکای جنوبی هستند که به نام «مارماهی‌های چاقویی» (خانواده Mormyridae) شناخته می‌شوند که از مکان‌یابی الکتریکی نیز استفاده می‌کنند و گمان می‌رود که این توانایی را همراه با پسرعموهای آمریکای جنوبی خود تکامل داده‌اند. علاوه بر این، تکامل گرایان مجبور هستند که اندام های الکتریکی موجود در ماهی را اعلام کنند هشت بار مستقل از یکدیگر تکامل یافتند. با توجه به پیچیدگی ساختار آنها، قابل توجه است که این سیستم ها می توانستند در طول تکامل حداقل یک بار توسعه یافته باشند، چه رسد به هشت.

چاقوها از آمریکای جنوبی و chimaeras از آفریقا از اندام های الکتریکی خود برای مکان یابی و ارتباط استفاده می کنند و از انواع مختلفی از گیرنده های الکتریکی استفاده می کنند. هر دو گروه شامل گونه هایی هستند که میدان های الکتریکی با شکل موج های پیچیده مختلف را تولید می کنند. دو نوع تیغه چاقو براکی هیپوپوموس بنتیو براکی هیپوپوموس والتریآنقدر شبیه به یکدیگر هستند که می توان آنها را به عنوان یک نوع طبقه بندی کرد، اما نوع اول یک جریان ولتاژ ثابت و دومی یک جریان ولتاژ متناوب تولید می کند. داستان تکاملی حتی بیشتر قابل توجه می شود زمانی که شما عمیق تر حفاری کنید. برخی از گونه ها برای اطمینان از عدم تداخل دستگاه های الکترولوکیشن آنها با یکدیگر و ایجاد تداخل از سیستم خاصی استفاده می کنند که به کمک آن هر یک از ماهی ها فرکانس تخلیه الکتریکی را تغییر می دهند. قابل ذکر است که این سیستم تقریباً مانند کارد شیشه ای آمریکای جنوبی (با استفاده از الگوریتم محاسباتی مشابه) عمل می کند. Eigenmannia) و ماهی آفریقایی آبابا ( ژیمنارچوس). آیا چنین سیستمی برای از بین بردن تداخل می تواند به طور مستقل در دو گروه جداگانه از ماهیان ساکن در قاره های مختلف تکامل یافته باشد؟

شاهکار خلقت خداوند

واحد انرژی مارماهی برقی با فشردگی، انعطاف پذیری، تحرک، ایمنی محیطی و توانایی خوددرمانی تمام مخلوقات بشر را تحت الشعاع قرار داده است. تمام قسمت های این دستگاه کاملاً در بدنه صیقلی ادغام شده است که به مارماهی توانایی شنای با سرعت و چابکی فوق العاده را می دهد. تمام جزئیات ساختار آن - از سلول های کوچکی که الکتریسیته تولید می کنند تا پیچیده ترین مجموعه محاسباتی که اعوجاج میدان های الکتریکی تولید شده توسط مارماهی را تجزیه و تحلیل می کند - به نقشه خالق بزرگ اشاره دارد.

مارماهی الکتریکی چگونه برق تولید می کند؟ (مقاله علمی محبوب)

ماهی های برقی مانند اعصاب و ماهیچه های بدن ما الکتریسیته تولید می کنند. در داخل سلول های الکتروسیت پروتئین های آنزیمی خاصی وجود دارد که به آنها می گویند Na-K ATPaseیون های سدیم را در سراسر غشای سلولی پمپ کرده و یون های پتاسیم را جذب می کند. ("Na" نماد شیمیایی سدیم و "K" نماد شیمیایی پتاسیم است. "ATP" آدنوزین تری فسفات است، یک مولکول انرژی که برای کارکرد پمپ استفاده می شود). عدم تعادل بین یون‌های پتاسیم در داخل و خارج سلول منجر به یک گرادیان شیمیایی می‌شود که یون‌های پتاسیم را دوباره از سلول بیرون می‌کشد. به همین ترتیب، عدم تعادل بین یون‌های سدیم یک گرادیان شیمیایی ایجاد می‌کند که یون‌های سدیم را به داخل سلول می‌کشد. سایر پروتئین های تعبیه شده در غشاء به عنوان کانال های یونی پتاسیم عمل می کنند، منافذی که به یون های پتاسیم اجازه خروج از سلول را می دهند. با تجمع یون‌های پتاسیم با بار مثبت در بیرون سلول، یک گرادیان الکتریکی در اطراف غشای سلولی ایجاد می‌شود که باعث می‌شود قسمت بیرونی سلول نسبت به داخل دارای بار مثبت‌تری باشد. پمپ ها Na-K ATPase (سدیم پتاسیم آدنوزین تری فسفاتاز)به گونه‌ای طراحی شده‌اند که تنها یک یون با بار مثبت را انتخاب می‌کنند، در غیر این صورت یون‌های دارای بار منفی نیز به داخل جریان می‌یابند و بار را خنثی می‌کنند.

بیشتر بدن مارماهی الکتریکی از اندام های الکتریکی تشکیل شده است. اندام اصلی و اندام شکارچی مسئول تولید و تجمع بار الکتریکی هستند. اندام ساکس یک میدان الکتریکی کم ولتاژ تولید می کند که برای مکان یابی الکتریکی استفاده می شود.

گرادیان شیمیایی برای بیرون راندن یون های پتاسیم عمل می کند، در حالی که گرادیان الکتریکی آنها را به داخل می کشد. در لحظه تعادل، زمانی که نیروهای شیمیایی و الکتریکی یکدیگر را خنثی می کنند، حدود 70 میلی ولت بار مثبت بیشتری در بیرون سلول نسبت به داخل وجود خواهد داشت. بنابراین، یک بار منفی 70- میلی ولت در داخل سلول ظاهر می شود.

با این حال، پروتئین‌های بیشتری که در غشای سلولی تعبیه شده‌اند، کانال‌های یونی سدیم را فراهم می‌کنند - اینها منافذی هستند که به یون‌های سدیم اجازه می‌دهند دوباره وارد سلول شوند. به طور معمول این منافذ بسته هستند، اما زمانی که اندام‌های الکتریکی فعال می‌شوند، منافذ باز می‌شوند و یون‌های سدیم با بار مثبت تحت تأثیر یک گرادیان پتانسیل شیمیایی به سلول برمی‌گردند. در این حالت تعادل زمانی حاصل می شود که یک بار مثبت تا 60 میلی ولت در داخل سلول جمع شود. تغییر ولتاژ کلی از 70- تا 60+ میلی ولت وجود دارد و این 130 میلی ولت یا 0.13 ولت است. این تخلیه بسیار سریع و در حدود یک میلی ثانیه اتفاق می افتد. و از آنجایی که تقریباً 5000 الکتروسیت در یک سری سلول جمع‌آوری می‌شوند، می‌توان تا 650 ولت (5000 × 0.13 V = 650) به دلیل تخلیه همزمان همه سلول‌ها تولید کرد.

پمپ Na-K ATPase (سدیم پتاسیم آدنوزین تری فسفاتاز).در طول هر چرخه، دو یون پتاسیم (K+) وارد سلول می شوند و سه یون سدیم (Na+) از سلول خارج می شوند. این فرآیند توسط انرژی مولکول های ATP هدایت می شود.

واژه نامه

اتم یا مولکولی که به دلیل تعداد نامساوی الکترون و پروتون حامل بار الکتریکی است. یک یون اگر دارای الکترون های بیشتری از پروتون ها باشد دارای بار منفی و اگر دارای پروتون های بیشتری از الکترون ها باشد، بار مثبت خواهد داشت. یون های پتاسیم (K+) و سدیم (Na+) دارای بار مثبت هستند.

شیب

تغییر در هر مقدار هنگام حرکت از یک نقطه در فضا به نقطه دیگر. به عنوان مثال، اگر از آتش دور شوید، دما کاهش می یابد. بنابراین، آتش یک گرادیان دما ایجاد می کند که با فاصله کاهش می یابد.

گرادیان الکتریکی

گرادیان تغییر در مقدار بار الکتریکی. به عنوان مثال، اگر یون های دارای بار مثبت در خارج از سلول بیشتر از داخل سلول وجود داشته باشد، یک گرادیان الکتریکی در سراسر غشای سلول جریان می یابد. از آنجا که مانند بارهایی که یکدیگر را دفع می کنند، یون ها به گونه ای حرکت می کنند که بار داخل و خارج سلول را متعادل می کند. حرکات یون ها به دلیل گرادیان الکتریکی به صورت غیرفعال، تحت تأثیر انرژی پتانسیل الکتریکی، و نه فعال، تحت تأثیر انرژی ناشی از یک منبع خارجی، مانند مولکول ATP، رخ می دهد.

گرادیان شیمیایی

گرادیان غلظت شیمیایی برای مثال، اگر یون‌های سدیم در خارج از سلول بیشتر از داخل سلول باشد، شیب شیمیایی یون سدیم در غشای سلول جریان می‌یابد. به دلیل حرکت تصادفی یون ها و برخورد بین آنها، تمایل یون های سدیم از غلظت های بالاتر به غلظت های پایین تر وجود دارد تا زمانی که تعادل برقرار شود، یعنی تا زمانی که تعداد مساوی یون های سدیم در هر دو طرف وجود داشته باشد. غشاء. این به صورت غیرفعال در نتیجه انتشار اتفاق می افتد. این حرکات به جای انرژی دریافتی از یک منبع خارجی مانند مولکول ATP، توسط انرژی جنبشی یون ها هدایت می شود.