Доминик Стэтхем

Фото ©depositphotos.com/Yourth2007

Electrophorus electricus ) обитает в темных водах болот и рек в северной части Южной Америки. Это таинственный хищник, обладающий сложной системой электролокации и способный перемещаться и охотиться в условиях низкой видимости. Используя «электрорецепторы» для определения искажений электрического поля, вызванных его собственным телом, он способен обнаруживать потенциальную жертву, сам при этом оставаясь незамеченным. Он обездвиживает жертву с помощью сильнейшего электрического шока, достаточно сильного, чтобы оглушить такое крупное млекопитающее, как лошадь, или даже убить человека. Своей удлиненной округлой формой тела угорь напоминает рыбу, которую мы обычно называем муреной (порядок Anguilliformes); однако принадлежит к другому порядку рыб (Gymnotiformes).

Рыб, способных обнаруживать электрические поля, называют электрорецептивными , а способных генерировать мощное электрическое поле, таких как электрический угорь, называют электрогенными .

Как электрический угорь генерирует такое высокое электрическое напряжение?

Электрические рыбы – не единственные, кто способен генерировать электричество. Фактически все живые организмы делают это в той или иной мере. Мышцы нашего тела, к примеру, управляются мозгом с помощью электрических сигналов. Электроны, вырабатываемые бактериями, могут быть использованы для выработки электричества в топливных клетках, которые называются электроцитами. (см. таблицу ниже). И хотя каждая из клеток несет незначительный заряд, благодаря тому, что тысячи таких клеток собираются в серии, подобно батарейкам в фонарике, может быть выработано напряжение до 650 вольт (V). Если организовать эти ряды в параллели, можно получить электрический ток силой в 1Ампер (A), что дает электрический удар силой в 650 ватт (W; 1 W = 1 V × 1 A).

Каким образом угрю удается не оглушать самого себя электрическим током?

Фото:CC-BY-SA Steven Walling via Wikipedia

Ученые не знают точно, как ответить на этот вопрос, но результаты некоторых интересных наблюдений могут пролить свет на данную проблему. Во-первых, жизненно важные органы угря (например, мозг и сердце) расположены возле головы, вдалеке от органов, вырабатывающих электричество, и окружены жировой тканью, которая может действовать в виде изоляции. Кожа также имеет изолирующие свойства, поскольку, согласно результатам наблюдений, угри с поврежденной кожей более подвержены самооглушению электрическим ударом.

Во-вторых, наиболее сильные электрические удары угри способны наносить в момент спаривания, не нанося при этом вреда партнеру. Однако если удар такой же силы нанести другому угрю не во время спаривания, это может его убить. Это предполагает, что у угрей существует некая система защиты, которую можно включать и отключать.

Мог ли электрический угорь возникнуть в результате эволюции?

Очень трудно представить себе, как это могло бы произойти в ходе незначительных изменений, как того требует процесс, предложенный Дарвиным. В случае, если ударная волна была важной с самого начала, то вместо того, чтобы оглушить, она предупреждала бы жертву об опасности. Более того, чтобы в ходе эволюции выработать способность оглушать жертву, электрическому угрю пришлось бы одновременно вырабатывать и систему самозащиты. Каждый раз, когда возникала мутация, увеличивающая силу электрического удара, должна была возникать и другая мутация, улучшающая электроизоляцию угря. Кажется маловероятным то, что одной мутации было бы достаточно. К примеру, для того, чтобы передвинуть органы ближе к голове, понадобилось бы целая серия мутаций, которые должны были возникнуть одновременно.

Хотя немногие рыбы способны оглушать свою добычу, существует множество видов, использующих электричество низкого напряжения для навигации и общения. Электрические угри относятся к группе южно-американских рыб, известных под названием «ножетелки» (семейство Mormyridae), которые тоже используют электролокацию и, как считается, развили эту способность наряду со своими южно-американскими собратьями . Более того, эволюционисты вынуждены заявлять, что электрические органы у рыб эволюционировали независимо друг от друга восемь раз . Если учесть сложность их строения, поражает уже то, что эти системы могли развиться в ходе эволюции хотя бы один раз, не говоря уже о восьми.

Ножетелки из Южной Америки и химеровые из Африки используют свои электрические органы для определения местонахождения и коммуникации, и используют ряд различных видов электрорецепторов. В обеих группах есть виды, продуцирующие электрические поля разных сложных форм волны. Два вида ножетелок, Brachyhypopomus benetti и Brachyhypopomus walteri настолько похожи друг на друга, что их можно было бы отнести к одному виду, однако первый из них вырабатывает ток постоянного напряжения, а второй – ток переменного напряжения. Эволюционная история становится еще более примечательной, если копнуть еще глубже. Для того, чтобы их аппараты электролокации не мешали друг другу и не создавали помех, некоторые виды используют специальную систему, с помощью которой каждая из рыб меняет частоту электрического разряда. Примечательно, что эта система работает практически так же (используется такой же вычислительный алгоритм), как у стеклянной ножетелки из Южной Америки (Eigenmannia ) и африканской рыбы аба-аба (Gymnarchus ). Могла ли такая система устранения помех независимо развиться в ходе эволюции у двух отдельных групп рыб, обитающих на разных континентах?

Шедевр Божьего творения

Энергетический агрегат электрического угря затмил все творения человека своей компактностью гибкостью, мобильностью, экологической безопасностью и способностью к самовосстановлению. Все части этого аппарата идеальным образом интегрированы в лощеное тело, что дает угрю возможность плыть с большой скорость и проворством. Все детали его строения – от крохотных клеток, вырабатывающих электричество, до сложнейшего вычислительного комплекса, анализирующего искажения производимых угрем электрических полей, - указывают на замысел великого Создателя.

Как электрический угорь генерирует электричество? (научно-популярная статья)

Электрические рыбы генерируют электричество подобно тому, как это делают нервы и мышцы в нашем теле. Внутри клеток-электроцитов особые энзимные протеины под названием Na-K ATФаза выкачивают натриевые ионы через клеточную мембрану, и всасывают ионы калия. (‘Na’ – химический символ натрия, а ‘K’ – химический символ калия». ‘ATФ’ – аденозинтрифосфат – энергетическая молекула, используемая для работы насоса). Дисбаланс между ионами калия внутри и снаружи клетки приводит к возникновению химического градиента, который снова выталкивает ионы калия из клетки. Подобным образом, дисбаланс между ионами натрия порождает химический градиент, который затягивает ионы натрия обратно в клетку. Другие протеины, встроенные в мембрану, действуют в виде каналов для ионов калия, пор, позволяющих ионам калия покинуть клетку. По мере того, как ионы калия с позитивным зарядом накапливаются снаружи клетки, вокруг клеточной мембраны нарастает электрический градиент, при чем наружная часть клетки имеет более позитивный заряд, чем ее внутренняя часть. Насосы Na-K ATФазы (натрий-калиевой аденозинтрифосфатазы) построены таким образом, что они выбирают лишь один позитивно заряженный ион, иначе негативно заряженные ионы также стали бы перетекать, нейтрализуя заряд.

Большая часть тела электрического угря состоит из электрических органов. Главный орган и орган Хантера отвечают за выработку и накопление электрического заряда. Орган Сакса вырабатывает электрическое поле низкого напряжения, которое используется для электролокации.

Химический градиент действует таким образом, что выталкивает ионы калия, а электрический градиент втягивает их обратно. В момент наступления баланса, когда химические и электрические силы упраздняют друг друга, снаружи клетки будет находиться примерно на 70 милливольт больше позитивного заряда, чем внутри. Таким образом, внутри клетки оказывается негативный заряд в -70 милливольт.

Однако большее количество протеинов, встроенных в клеточную мембрану, обеспечивают каналы для ионов натрия – это поры, которые позволяют ионам натрия снова попадать в клетку. В обычном состоянии эти поры перекрыты, однако когда электрические органы активируются, поры раскрываются, и ионы натрия с позитивным зарядом снова поступают в клетку под воздействием градиента химического потенциала. В данном случае баланс достигается, когда внутри клетки собирается позитивный заряд до 60 милливольт. Происходит общее изменение напряжения от -70 до +60 милливольт, и это составляет 130 mV или 0.13 V. Этот разряд происходит очень быстро, примерно за одну миллисекунду. И поскольку в серии клеток собрано примерно 5000 электроцитов, благодаря синхронному разряду всех клеток может вырабатываться до 650 вольт (5000 × 0.13 V = 650).

Насос Na-K ATФазы (натрий-калиевой аденазинтрифосфотазы). За каждый цикл два иона калия (K +) поступают в клетку, а три иона натрия (Na +) выходят из клетки. Этот процесс приводится в движение энергией АТФ молекул.

Глоссарий

Атом или молекула, несущий электрический заряд благодаря неравному количеству электронов и протонов. Ион будет иметь негативный заряд, если в нем содержится больше электронов, чем протонов, и позитивный заряд – если в нем содержится больше протонов, нежели электронов. Ионы калия (K +) и натрия (Na +) имеют позитивный заряд.

Градиент

Изменение какой-либо величины при перемещении от одной точки пространства к другой. Например, если вы отходите от костра, температура понижается. Таким образом, костер генерирует температурный градиент, уменьшающийся с расстоянием.

Электрический градиент

Градиент изменения величины электрического заряда. Например, если снаружи клетки содержится большее количество позитивно заряженных ионов, чем внутри клетки, электрический градиент будет проходить через клеточную мембрану. Благодаря тому, что одинаковые заряды отталкиваются друг от друга, ионы будут двигаться таким образом, чтобы сбалансировать заряд внутри и снаружи клетки. Передвижения ионов из-за электрического градиента происходят пассивно, под воздействием электрической потенциальной энергии, а не активно, под воздействием энергии, поступающей из внешнего источника, например из АТФ-молекулы.

Химический градиент

Градиент химической концентрации. Например, если снаружи клетки содержится большее количество ионов натрия, чем внутри клетки, то химический градиент натриевого иона будет проходить через клеточную мембрану. Из-за произвольного движения ионов и столкновений между ними существует тенденция, что ионы натрия будут двигаться от более высоких концентраций к более низким концентрациям до тех пор, пока не будет установлен баланс, то есть пока по обе стороны мембраны не окажется одинаковое количество ионов натрия. Это происходит пассивно, в результате диффузии. Движения обусловлены кинетической энергией ионов, а не энергией, получаемой из внешнего источника, такого как АТФ молекула.

Расскажите об электрических рыбах. Какой величины ток они вырабатывают?

Электрический сом.

Электрический угорь.

Электрический скат.

В. Кумушкин (г. Петрозаводск).

Среди электрических рыб первенство принадлежит электрическому угрю, живущему в притоках Амазонки и других реках Южной Америки. Взрослые особи угря достигают двух с половиной метров. Электрические органы - преобразованные мышцы - располагаются у угря по бокам, простираясь вдоль позвоночника на 80 процентов всей длины рыбы. Это своеобразная батарея, плюс которой находится в передней части тела, а минус - в задней. Живая батарея вырабатывает напряжение около 350, а у самых крупных особей - до 650 вольт. При мгновенной силе тока до 1-2 ампер такой разряд способен свалить с ног человека. С помощью электрических разрядов угорь защищается от врагов и добывает себе пропитание.

В реках Экваториальной Африки обитает другая рыба - электрический сом. Размеры его поменьше - от 60 до 100 см. Специальные железы, вырабатывающие электричество, составляют около 25 процентов общего веса рыбы. Электрический ток достигает напряжения 360 вольт. Известны случаи электрического шока у людей, купавшихся в реке и нечаянно наступивших на такого сома. Если электрический сом попадается на удочку, то и рыболов может получить весьма ощутимый удар током, прошедшим по мокрым леске и удилищу к его руке.

Однако умело направленные электрические разряды можно использовать в лечебных целях. Известно, что электрический сом занимал почетное место в арсенале народной медицины у древних египтян.

Вырабатывать весьма значительную электрическую энергию способны и электрические скаты. Их насчитывается более 30 видов. Эти малоподвижные обитатели дна, размером от 15 до 180 см, распространены главным образом в прибрежной зоне тропических и субтропических вод всех океанов. Затаившись на дне, иногда наполовину погрузившись в песок или ил, они парализуют свою добычу (других рыб) разрядом тока, напряжение которого у разных видов скатов бывает от 8 до 220 вольт. Скат может нанести значительный удар током и человеку, случайно соприкоснувшемуся с ним.

Помимо электрических зарядов большой силы рыбы способны вырабатывать и низковольтный, слабый по силе ток. Благодаря ритмическим разрядам слабого тока с частотой от 1 до 2000 импульсов в секунду, они даже в мутной воде превосходно ориентируются и сигнализируют друг другу о возникающей опасности. Таковы мормирусы и гимнархи, обитающие в мутных водах рек, озер и болот Африки.

Вообще же, как показали экспериментальные исследования, практически все рыбы, и морские, и пресноводные, способны излучать очень слабые электрические разряды, которые можно уловить лишь с помощью специальных приборов. Эти разряды играют важную роль в поведенческих реакциях рыб, особенно тех, которые постоянно держатся большими стаями.

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.

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:

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.

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.

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.

Органы, генерирующие электричество

Генерацией разрядов с разной мощностью занимаются органы различных типов, которые занимают практически 80% длины туловища рыбы. Между собой угри способны общаться на расстоянии до семи метров.

Опять же, для этого они испускают череду определенных электрических импульсов. Чем крупнее особь, тем мощнее ее разряды, у метровых особей их мощность не превышает 350 вольт. А этого вполне хватает, чтобы зажглись пол десятка электрических ламп.

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.

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.

• 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 угрёв

Видео об электрических угрях

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

Сейчас мы об этом и узнаем …

Для начала немного о самом главном герое.

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

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

Фото 3.

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

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

Фото 4.

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

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

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

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

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

Фото 5.

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

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

Фото 6.

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

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

Фото 7.

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

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

Фото 8.

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

Фото 9.

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

В целом электрический угорь демонстрирует довольно изощрённую охотничью стратегию. Время от времени посылая во внешнюю среду «псевдомышечные» разряды, он заставляет затаившихся жертв обнаружить себя, затем подплывает туда, откуда в воде распространяются волны, и подаёт уже другой разряд, парализующий добычу. Иными словами, угорь просто получает контроль над мышцами жертвы, приказывая им двигаться или замереть тогда, когда ему это нужно.

Фото 11.

Фото 12.

Фото 13.

Семейство содержит лишь один род с единственным видом — электрический угорь (Electrophorus electricus). Электрические угри населяют неглубокие реки северо-восточной части Южной Америки и притоки среднего и нижнего течения Амазонки.

В этих слабопроточных, сильно заросших, заиленных водоемах часто возникает резкий недостаток кислорода. Вероятно, именно это обстоятельство вызвало развитие у электрического угря в ротовой полости особых участков сосудистой ткани, которая позволяет ему усваивать кислород непосредственно из атмосферного воздуха. Для захватывания новой порции воздуха угорь должен подниматься к поверхности воды по крайней мере один раз в 15 минут, но обычно он проделывает это несколько чаще. Если электрического угря лишить такой возможности, то он погибнет и, как это ни парадоксально звучит по отношению к рыбе, утонет. Способность электрического угря использовать для дыхания атмосферный кислород позволяет ему в течение нескольких часов без всякого вреда для себя находиться вне воды, но только в том случае, если его тело и ротовая полость остаются влажными. Такая особенность не только обеспечивает выживание угрей в крайне неблагоприятных условиях существования, но и делает их чрезвычайно удобными лабораторными животными для проведения экспериментов.

Электрические угри — крупные рыбы, средняя длина взрослых особей составляет 1-1,5 м, а наибольший из известных экземпляров достигал почти трехметровой длины. Кожа у электрического угря голая, без чешуи; тело сильно удлиненное, округлое в передней части и несколько сжатое с боков в задней. Спинного и брюшных плавников у электрического угря нет, а грудные очень невелики и при движении рыбы, по-видимому, играют лишь роль стабилизаторов. Основным органом движения угря служит огромный анальный плавник, насчитывающий до 350 лучей и тянущийся от анального отверстия до конца хвоста. С помощью волнообразных движений плавника угорь с одинаковой легкостью может перемещаться вперед и назад, вверх и вниз.

Окраска взрослых электрических угрей оливково-коричневая, нижняя сторона головы и горла ярко-оранжевая, край анального плавника светлый, глаза изумрудно-зеленые. Окраска молодых рыб более светлая, охристого оттенка, иногда с мраморным рисунком.

Наиболее интересная особенность электрических угрей — огромные электрические органы, занимающие около 4/5 длины тела. Положительный полюс «батареи» лежит в передней части тела угря, отрицательный — в задней, т. е. обратно тому, что имеет место у африканских электрических сомов. Наибольшее напряжение разряда, по наблюдениям в аквариумах, может достигать 650 В, но обычно оно меньше, и у рыб метровой длины в среднем не превышает 350 В. Сила тока при этом, однако, не очень велика — всего 0,5-0,75 А, так что даже шестисотвольтовый разряд не может вызвать у человека смертельного шока. Правда, по мере роста рыбы сила тока существенно возрастает (до 2 А), и каким может оказаться результат удара током от трехметровой рыбы, сказать трудно.

Основные электрические органы используются угрем для защиты от врагов и для парализации добычи, которую составляют в основном некрупные рыбы. Кроме мощных высоковольтных органов, у электрических угрей имеются еще два типа низковольтных. Назначение одного из них неясно; известно лишь, что он действует в связи с основной «батареей». Второй тип «вспомогательного» электрического органа играет роль локатора, служащего для обнаружения препятствий на пути движения, а у старых рыб и для поисков пищи, так как с возрастом зрение у электрических угрей, по-видимому, резко ухудшается. Частота таких локационных разрядов при спокойном состоянии рыбы не превышает 20-30 в секунду, но при возбуждении может достигать и 50.

О размножении и развитии электрических угрей, как и других гимнотовидных рыб, почти ничего не известно. Согласно немногочисленным наблюдениям, ко времени размножения электрические угри покидают свои обычные места обитания и возвращаются в них уже в сопровождении подросшей молоди, которая начинает вести самостоятельный образ жизни, достигнув в длину 10-12 см.

Электрические угри с успехом содержатся в неволе и часто служат украшением больших общественных аквариумов. Воду в аквариуме не рекомендуется часто менять. Иначе у электрических угрей на теле возникают язвы, и они погибают. Это явление, по-видимому, связано с тем, что слизь, выделяемая угрями, содержит какой-то антибиотик, который, накапливаясь в воде, предохраняет рыб от язвенных заболеваний.

Электрические органы — парные образования у ряда рыб, способные генерировать электрические разряды; служат для защиты, нападения, внутривидовой сигнализации и ориентации в пространстве. Они развились в процессе эволюции независимо у нескольких неродственных групп пресноводных и морских рыб. Были широко представлены у ископаемых рыб и бесчелюстных; известны у более 300 современных видов. Расположение, форма и строение этих органов у различных видов разнообразны. Они могут находиться симметрично по бокам тела в виде почкоподобных образований (электрические скаты и электрические угри) или подкожного тонкого слоя (электрический сом), нитевидных цилиндрических образований (мормириды и гимнотиды), в подглазничном пространстве (американский звездочет), могут составлять, например, до 1/6 (электрические скаты) и 1/4 (электрические угри и сом) массы рыбы. Каждый орган состоит из многочисленных собранных в столбики электрических пластинок — видоизмененных (уплощенных) мышечных, нервных или железистых клеток, мембраны которых являются электрическими генераторами. Количество пластинок и столбиков в органах разных видов рыб различно: у электрического ската около 600 расположенных в виде пчелиных сотов столбиков по 400 пластин в каждом, у электрического угря — 70 горизонтально размещенных столбиков по 6000 в каждом, у электрического сома электрические пластины, около 2 млн, распределены беспорядочно. Разность потенциалов, развиваемая на концах органов при незамкнутой электрической цепи, может достигать 1200 В (электрический угорь), а мощность разряда в импульсе до 1,5 кВт. Последнее относится, естественно, к цепи замкнутой, когда рыба находится в воде.

Очень мощные разряды и у электрического ската Torpedo occidentalis, живущего в океане. Соленая вода лучше проводит электрический ток.

Разряды излучаются сериями, форма, продолжительность и последовательность которых зависят от степени возбуждения и вида рыбы. Частота следования импульсов связана с их назначением (например электрический скат излучает 10-12 «оборонных» и от 14 до 562 «охотничьих» импульсов в секунду в зависимости от размера жертвы). Величина напряжения в разряде колеблется от 220 (электрические скаты) до 600 В (электрические угри). Рыбы, обладающие электрическими органами, переносят без вреда напряжения, которые убивают рыб, не имеющих их (электрический угорь — до 220 В). Электрические разряды крупных рыб опасны для человека.