Электрорецепторная сенсорная система

Оглавление

Актуальность темы

Введение

Электрорецепторная сенсорная система

Об истории исследований "электроспособности" рыб.

Какие они - рыбы - "электрогенераторы "?

Электрорецепторы и восприятие рыбами электрических полей

Как действует электролокация рыб?

Список литературы

Актуальность темы

Нас всегда интересовали акулы… Они столь грациозны, столь величественны… и в то же время столь опасны.… И конечно же нам было очень интересно узнать как же они используют закон Ома для охоты и ориентации в воде.

Введение

Изучая поведение многих видов рыб (сомики, акулы, скаты и др. ), ученые установили, что они обладают специальными органами для восприятия электрических полей — электрорецепторной сенсорной системой. У разных рыб электрорецепторы имеют разное расположение: на голове, на плавниках, вдоль тела.

Акулы используют свои электрорецепторы при поисках добычи. Этот хищник способен обнаружить скрытую под слоем песка камбалу только по электрическим полям, генерируемым мышцами жертвы при дыхательных движениях.

Многих хищных рыб можно назвать “электроищейками”. Скаты обнаруживают крабов по их биопотенциалам, а сомы могут даже обнаружить электрополя, создаваемые закопавшимися в землю червями.

Ученые начали изучать биопотенциалы мышц или сердца только в XX веке, чтобы лечить людей, а акулы используют эти электрические поля уже 200 млн. лет.

Электрорецепторная сенсорная система

Немаловажное значение в жизни рыб имеет так называемая электрорецепторная сенсорная система. Рыбы могут общаться в водной среде посредством таких каналов "связи": акустического, гидромеханического (при помощи органов боковой линии), оптического, химического, светового, контактного и электрического.

В водной среде рыбы пользуются своими органами чувств в зависимости от того, работа какого из них в данный момент окажется наиболее эффективной. Естественно, значимость каждой сенсорной системы в конкретном случае отличается. Например, при "дальнем поиске" пищи задействованы три-четыре системы, непосредственно при кормлении или охоте хищника-засадчика - одна-две. Каждый канал связи обладает собственной "дальнобойностью": при помощи звуков эффективное общение под водой возможно на расстоянии 100-200 метров, использование зрения ограничивается десятками метров, гидромеханическое общение обладает дальностью от десятков сантиметров (при общении в потоках и вихрях) до нескольких метров (при образовании поверхностных волн), канал химической связи в стоячей воде применим на расстоянии 1-15 см, хотя в движущемся потоке воды общение между рыбами возможно на расстоянии в несколько километров (при миграциях). Практически все рыбы (вне зависимости от того, морские они или пресноводные) обладают способностью излучать и воспринимать электрические поля. У одних обитателей подводных просторов эта способность развита очень сильно, у других - незначительно.

О рыбах, убивающих животных и людей, впервые заговорили после завоевания Америки испанцами, воочию увидевшими в Амазонке и ее притоках электрических угрей. Исследования этой необычной в животном мире способности рыб (кроме них ни одно существо на планете не имеет электрических органов и не может вырабатывать электрополя значительной напряженности) начались только в XX веке.

Об истории исследований "электроспособности" рыб.

Первые работы в области электрорецепции и электроориентации рыб были начаты в России под руководством В. Р. Протасова (Институт эволюционной морфологии и экологии животных - ИЭМЭЖ). В монографии этого ученого "Биоэлектрические поля в жизни рыб" (1972) приводились данные о так называемых слабо- и сильноэлектрических рыбах, о механизмах восприятия ими магнитных и электрических полей и их значении в жизни подводных обитателей. Эти исследования положили начало новому направлению биологической науки - электроэкологии.

Учеными-электроэкологами установлено, что не менее 300 из 25 ООО современных видов рыб способны использовать в своей жизни электрический ток. И не только использовать, но и генерировать его! Например, в конце 80-х - начале 90-х годов прошлого века группа ученых ИЭМЭЖ РАН установила возможность передачи и приема собственных электрических сигналов черноморскими скатами рода Raja на расстоянии до 7-10 метров, что значительно превышает возможность общения этих хрящевых рыб при помощи других дистантных органов чувств (Барон и др., 1985, 1994).

В Мурманском морском биологическом институте РАН исследовалась роль электрорецепции и электрогенерации в поведении рыб, участие этих систем в реакциях на циклоны и землетрясения (Муравейко, 1988).

Какие они - рыбы - "электрогенераторы "?

Всех рыб по их способности создавать электрические поля условно подразделяют на три группы: сильноэлектрические виды, которые в процессе эволюции обзавелись специальными электрическими органами и обладают способностью создавать вокруг себя сильное электрическое поле с целью обороны или нападения; слабоэлектрические рыбы, имеющие так называемые электрогенерирующие ткани (не органы!), способные образовывать импульсные электрические поля с целью локации и связи; неэлектрические рыбы. К сильноэлектрическим рыбам относят пресноводного электрического угря, электрических ската и сома, американского звездочета. Например, поле вокруг угря, напряжение которого достигает 1200 В при силе тока 1,2-1,4 А, простирается на расстояние до 5 метров! По образному выражению английского ученого Н. Тимбергена, "электрический угорь может зажечь вокруг себя полдюжины 100-ваттных лампочек".

Для сильноэлектрических рыб способность генерировать в особых органах ток необходима для привлечения жертв, так как электрическое поле вокруг рыбы приводит к электролизу воды, происходит обогащение воды кислородом, что приманивает к угрю рыб, лягушек и других водных животных. Кроме того, сильное электрическое поле способно ввести жертву в состояние электронаркоза. Доказано, что электрическая деятельность облегчает угрю дыхание в замороженных водоемах и болотах (происходит разложение воды в теле рыбы и обогащение крови кислородом, водород выводится рыбой наружу). В незамороженных водоемах угорь использует собственное электрическое поле как своеобразный "электролокатор" для поиска жертв.
Так же используют свою уникальную способность и электрические сомы, а электрический скат и американский звездочет - типичные донные хищники - благодаря особому строению их электрических органов обладают способностью разряжаться вертикально, поражая проплывающую над ними добычу.

Слабоэлектрические рыбы излучают достаточно слабые электрические сигналы. В 1958 году Р. Лиссман установил, что они используют электрополе для ориентации и общения. Начиная с 1960-х годов в мире проводятся интенсивные исследования значения самых разнообразных электрических полей в жизни рыб. Особый интерес к этим работам вызван и тем, что в последние десятилетия резко возросло воздействие на рыб различных электромагнитных полей искусственного происхождения (прохождение ЛЭП над водоемами, применение в рыбоводной практике электрогонов и электроловильных установок и тралов, использование браконьерами электротока как метода добычи рыбы).

Сильноэлектрические рыбы используют электрические органы и генерируемый ток как средство для обороны и нападения, они разряжают свои природные "аккумуляторы" частыми и продолжительными импульсами только в ответ на стимуляцию или при встрече с жертвой, противником.

Слабоэлектрические пресноводные рыбы испускают слабые и кратковременные разряды с постоянной частотой импульсов. Умеют использовать электрические поля и некоторые сельдевые и осетровые рыбы. Обладают способностью испускать электрические разряды такие общеизвестные рыболовам виды, как красноперка, карась, пескарь, вьюн, щука. Первые два вида испускают кратковременные разряды, окунь, пескарь и вьюн - средние по продолжительности, щука - наиболее длительные разряды.

Характерно, что при исследовании степени восприимчивости разных пресноводных рыб к воздействию электрического тока оказалось, что наибольшей чувствительностью обладала щука, наименьшей - линь и налим, что объясняется наличием у последних толстого слоя слизи, снижающего способность восприятия слабых электрических полей рецепторами кожи.
Чувствительные (рецепторные) клетки - это высокоспециализированные особые "датчики", служащие для восприятия сигналов либо извне, либо изнутри организма. К внешним стимулам относят механические возмущения, включая звук, давление, свет, изменение температуры, концентрации химических веществ, напряженности электрического поля.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: