Риба, яка б’є струмом

З усіх хребетних тільки риби в змозі зробити доста-точна кількість електричної енергії, щоб паралізувати або навіть вбити людину. Електричні органи служать рибам для оборони, орієнтації, полювання і, можливо, комунікації. Електричну енергію здатні виробляти близько двохсот п'ятдесяти видів риб; проте заряд такої сили, що він може служити зброєю проти людини, накопичують лише електричні вугри (Electrophorus electricus), що мешкають в Південній Америці і електричні скати, що належать до сімейства Тоrpedinidae.

Яким чином тварини генерують такі потужні імпульси електричної енергії, залишається для вчених загадкою, проте природа тваринного електрики цілком зрозуміла. Електрична енергія виникає в тілі будь-якої тварини - в тому числі людини. Електричні імпульси біжать по нервових волокнах і подають клітинам мозку, а також іншим клітинам сигнали про різні явища. Навіть читання цих сторінок, Новомосковсктель, призводить до виникнення електричних сигналів; але у електричних вугрів і деяких скатів енергії накопичується так багато, що вона використовується як зброя проти інших риб і тварин. Розглянемо, як вона утворюється.

Про те, що тканини тварин генерують електрику, людство дізналося в 1791 році, коли Луїджі Гальвані, професор анатомії в Болонському університеті, виявив, що нервова і м'язова тканини ноги жаби реагують на електричний струм. Згодом вчені з'ясували, що імпульси, що розсилають сигнали по нервовій системі людини, мають електрохімічну природу. Спрощуючи картину, можна сказати, що нервові сигнали - це рух іонів, тобто заряджених частинок крізь оболонки нервових клітин. У стані спокою або бездіяльності клітини її оболонка має негативний потенціал, так як зсередини клітини накопичуються негативно заряджені іони; однак зовні клітини знаходяться і позитивні, і негативні іони, і серед них - іони натрію, що несуть позитивний заряд. Коли нервова клітина посилає сигнал, оболонка її змінює полярність, і іони натрію проникають крізь неї в клітку, змінюючи її потенціал на позитивний. Прийшовши в звичайний стан, клітина позбавляється від іонів натрію за допомогою механізму, "пристрій" якого невідомо; вчені називають його "натрієвих насосом", тому що він немов викачує з клітини іони натрію.

Коли клітина передає сигнал, "насос" перестає діяти. Іони натрію і калію притягуються один до одного, обмінюючись зарядами і нейтралізуючи електричний потенціал клітини. Крихітні розряди піднімаються по нервовому волокну, що відходить від клітки, збуджуючи електричне поле в навколишньому тканини і рідини. Сигнал, або нервовий імпульс, переміщається по нервовому волокну до тих пір, поки не досягне точки, де воно розгалужується на відростки, які називаються нервовими закінченнями. Закінчення пронизують простір, що відділяє одну нервову клітину від іншої. Це простір між двома сусідніми клітинами нервової тканини називається синапсом.

B якийсь момент нервовий імпульс, що прямує до м'язі, досягає синапсу, на протилежному боці якого на-ходиться клітка м'язового волокна. Ця точка, яка називається нервово-м'язовим з'єднанням грає вирішальну роль в генеруючих-вання електрики у риб. При появі нервового імпульсу в нервово-м'язовому з'єднанні навколо нервових закінчень виокрем-ляется хімічна речовина, зване ацетилхолином. Проса-чиваясь від нервової клітини до м'язової, ацетилхолін передає імпульс м'язового волокна, деполярізуя його і викликаючи тим самим електричний розряд. Передбачається також, що ще однією функцією ацетилхоліну є припинення дії "натрієвого насоса" в клітці, що дозволяє іонам проникати крізь оболонку клітини.

Зазвичай електричний сигнал змушує м'яз скорочувати-ся, що і проявляється в різних рухах тіла тварини. Однак деякі м'язи у риб втратили здатність скор-тися. Нервові закінчення, що йдуть до цих м'язів, залягають в районі нервово-м'язових з'єднань дуже густо, а волокна м'язових клітин настільки розростаються, що утворюють щось на зразок живого електрода.

Електричні органи таких риб, як електричний вугор і електричні скати, складаються з декількох подібних "електро-дів". Коли всі вони розряджаються, виникає електричний струм великої потужності. Управляє розрядом пучок нервів, який у електричного вугра відходить від спинного мозку, а у електричного ската - від головного.

Електричні скати, що мешкають і в помірній, і в тропічні-ської зонах, здатні створити на своїх "електродах" напруга до 50 вольт і вище; цього досить, щоб вбивати риб і ракоподібних, якими харчуються скати. Електричний скат схожий на гнучкий млинець з довгим і товстим хвостом. Полюючи, скат кидається на жертву всім тілом і "обіймає" її своїми "крилами", на кінцях яких знаходяться електричні орга-ни. Обійми змикається, "електроди" розряджаються - і скат вбиває свою жертву розрядом струму.

Найбільший з електричних скатів - це Torpedo nоbiliana. мешканець вод Північної Атлантики; в довжину він достига-ет 1,8 метра, важить близько 100 кілограмів і здатний створювати різницю потенціалів в 200 вольт - цього достатньо, щоб вбити будь-яку тварину, що виявилося в воді поблизу. Особлива дієвість електричного розряду у воді пояснюється тим, що вода - хороший провідник електричного струму.

Електричний скат згадується в багатьох легендах, дошед-ших до нас з глибини століть; тлумачі снів вважали, що він віщує близьке нещастя. Греки і римляни знали, що скат володіє джерелом якоїсь дивної енергії, і, оскільки електрику тоді не було відомо, вважали, що джерело її - якесь невідоме речовина. Існувало і ще одне повір'я - ніби скат, спійманий на бронзовий гачок, вбиває закинув снасть рибалки, причому смерть настає від згортання крові.

За старих часів скатів використовували для лікування за допомогою шоку. Лікарі поміщали невеликих скатів на голови пацієнтів, стра-дають головними болями і іншими недугами; вважалося, що скат має цілющі властивості.

Електричний вугор, що генерує розряд струму напруги третьому 650 вольт - а це в кілька разів більше тієї напруги, яка здатна створити навіть найбільший з скатів, - впол-не може вбити знаходиться поблизу в воді людини. Елект-річескій вугор має мало спільного з іншими вуграми; він перебуває у родинних стосунках з рибою-ножем і мешкає в річках. Електричний вугор досягає в довжину 2,7 метра, а в товщину - близько 10 сантімет-рів. Чотири п'ятих його тіла займають три електричних органу, і лише одна п'ята його довжини доводиться на інші органи, ви-ті, що виконують такі важливі життєві функції, як дихання, пі-щевареніе, розмноження та інші.

Води, в яких живе електричний вугор, бувають бідні киснем, але вугра це не бентежить: він навчився дихати також і атмосферним киснем. Численні кровоносні смокчу-ди в його пащі здатні засвоювати кисень, і вугор захвати-кість повітря, піднімаючись до поверхні води.

Молодий електричний вугор бачить добре, але з віком його зір різко погіршується. Це не особливо бентежить вугра, бо в темній, каламутній воді, де він зазвичай мешкає, від очей все одно толку мало. Шукати видобуток угрю допомагають все ті ж електричні органи: він випускає порівняно слабкі електричні імпульси, напруга яких не перевищує 40 - 50 вольт; ці низьковольтні розряди допомагають йому знаходити дрібних морських мешканців, якими вугор харчується. Крім того, електричні вугри, ймовірно, здатні сприймати електричні розряди один одного - у всякому разі, коли один з них ударом елект-рического струму паралізує жертву, до видобутку спрямовуються і інші вугри.

Електричні вугри добре звикають до життя в неволі, і їх часто можна бачити в акваріумах; зазвичай акваріум обладнають-ють якимось електричним приладом для демонстрації унікальних здібностей вугра, наприклад лампою, до якої ве-дуть дроти від двох опущених у воду електродів. Коли в аква-ріум кидають шматочки корму або дрібних рибок, лампа заго-рается, тому що, зачувши видобуток, вугор починає генерувати в воді електричні розряди. Акваріум можна обладнати і звукопідсилювачами, і тоді відвідувачі почують статичні шуми, які супроводжують розряди струму, що генеруються вугром.

Звернення з електричним вугром - справа досить небезпечне. У Лондонському зоопарку вугор одного разу сильно вдарив електричним струмом служителя, який його годував. Інший вугор на-чал генерувати електричні розряди, коли його переносили в металевій коробці, і служителю довелося кинути короб-ку на землю. Але тільки при безпосередньому контакті удар вугра виявляється смертельним; проте плавець, який опинився у воді недалеко від місця розряду, може потонути, перебуваючи в стані шоку.

Здатність вугра генерувати величезні кількості електро- енергії вже понад століття привертає увагу біологів і ме-Диков. Під час другої світової війни нею зацікавилися і військові, в тому числі і американські: через два роки після вступу Сполучених Штатів у війну, в Нью-Йорк було доставлено двісті електричних вугрів, спійманих в Південній Америці. У зоопарку в Бронксі для них влаштували двадцять два дерев'яних басейну. Вугрів використовували в експериментах з вивчення дії нервово-паралітичний газів, які блоки-ють передачу нервових імпульсів, і таким чином можуть призупиняти роботу серця, легенів та інших життєво важливих органів. Сутність дії газів полягає в тому, що вони перешко-обхідних розщепленню ацетилхоліну після того, як він останав-ливает "натрієвий насос" нервової клітини. Зазвичай в організмі ацетилхолін розщеплюється відразу ж після того, як виконає свою функцію; процес розщеплення управляється ферментом, який називається холінестераза. Нервово-паралітичні гази якраз і перешкоджають дії цього ферменту.

Електричні органи вугра містять велику кількість холінестерази, яка відрізняється до того ж високою актив-ністю; тому-то військовим фахівцям і знадобилися електричні вугри, привезені в зоопарк в Бронксі: вони служили джерелом ферменту, потрібного для вивчення нервово-параліті-чеського дії отруйних газів. Більшість працівників зоопарку лише після війни дізналися, навіщо в підвалах лев'ячого вольєра тримали таку кількість електричних вугрів.

Риби складають меншу частину мешканців Світового океану-ну; набагато більшу частину його мешканців складають беспозво-нічні, і саме серед них є і наймініатюрніші і нешкідливі водні тварини, і самі величезні й небезпечні.

Рот до вух, або американський морський чорт "багаторукий" молюски - кальмар і восьминіг