9870 St Vincent Place, Glasgow, DC 45 Fr 45.

+1 800 559 6580

Электрические рыбы: основы изучения

Фото

ЗАГАДКА ДАРВИНА

После Гальвани стало возможным изучать электрические явления в живом не только на экзотических электрических рыбах, но и на легкодоступных для экспериментов лягушках, а после Вольты - проводить физические исследования электричества на моделях, вовсе не содержащих живого. И хотя Фарадей ставил забавные эксперименты на электрических угрях, пытаясь преобразовать внешнюю искусственную электрическую энергию в их жизненную силу, новых физических открытий не случилось. Великое объединение электричества, магнетизма и оптики, которым так гордятся физики, сопровождалось разъединением электрической теории от своего биологического прошлого.

Новая мировоззренческая проблема, в которой электрические рыбы выделялись как особый объект исследований, была названа через полвека и относилась не к физике, а к биологии. В шестой главе своего известного труда "Происхождение видов путем естественного отбора" Чарльз Дарвин пишет об электрических органах рыб: "…трудно представить себе, какими шагами могло идти образование этих изумительных органов. Но это неудивительно, так как мы не знаем даже, для чего они служат. У Gymnotus и у Torpedo они, конечно, представляют собою мощные средства защиты, а может быть, и преследования добычи, но у ската Raja аналогичный орган в хвосте производит мало электричества, даже когда животное раздражено, так мало, что он едва ли может служить для указанных целей".

РЫБА СО СТРАННЫМ ХВОСТОМ

Слова Вольты о том, что законченная модель электрической рыбы требует добавления хорошо сделанных головы и хвоста, оказались пророческими. Именно с необычного хвоста началась новая эпоха в изучении и моделировании электрических рыб, надолго сделавшая их излюбленным объектом нейроэтологов - специалистов по головам. Хвост принадлежал привезенной из Африки рыбе - гимнарху и был необычной формы - тонкий, лишенный хвостового плавника. И эта рыба очень грациозно плавала с помощью волнообразных движений своего длинного спинного плавника, с равной легкостью вперед и назад, никогда не натыкаясь на препятствия и точно атакуя добычу.

Человек, который наблюдал за гимнархом, - Ганс Вернер Лиссманн знал толк в точности движений. С 1934 года он работал в Кембридже, в лаборатории известного специалиста по локомоции сэра Джеймса Грея и умел выявлять тонкие механизмы ползания и плавания змей, пиявок, жаб, рыб. Более всего его поразила способность гимнарха обнаруживать препятствия при движении хвостом вперед. Чем, простите, он мог бы их видеть? И какое отношение ко всему этому мог иметь электрический орган, как известно, расположенный в этом необычном хвосте?

Погрузив в аквариум пару приемных электродов, Лиссманн регистрирует непрерывную последовательность импульсов поразительно стабильной частоты (порядка 300 Гц) и амплитуды (около 30 мВ в метре от рыбы). Позже Лиссманн писал, что ожидал не этого - обычных всплесков и импульсов, генерируемых вблизи себя живыми организмами. А тут такой радиотехнический сигнал! Но если перемещать регистрирующие электроды относительно рыбы, то легко видеть, что и амплитуда меняется, и фаза перекидывается, так что сомнений нет - источник в хвосте гимнарха. После работ Лиссманна рыб будут делить на волновых - с четким ритмом разрядов и пульсирующих - с нерегулярными интервалами между отдельными короткими разрядами. Из африканских электрических рыб к последним принадлежат все, кроме гимнарха. И начни Лиссманн с пульсирующих, то, может быть, не произвели бы они на него столь сильного впечатления, чтобы отложить исследования механизмов ползания змей и червяков и бросить все силы на разгадку Дарвиновской головоломки - зачем рыбам слабые электрические органы. Впрочем, Лиссманна привлекала в первую очередь именно необычная локомоция гимнарха, секрет которой он и пытался понять, обращая особое внимание на возможную взаимосвязь между электрическими свойствами рыб и особенностями их плавания и строения.

В феврале 1951 года журнал "Nature" опубликовал короткое сообщение Г. Лиссманна "Непрерывные электрические сигналы от хвоста рыбы Gymnarchus niloticus". Речь шла о том, что гимнарх генерирует разряды постоянно - и когда плывет, и когда стоит на месте. Более того, Лиссманн обнаружил, что рыба реагирует на искажения своего поля, когда в него вносят дугу из медной проволоки или другие объекты, и на внешние электрические поля близкой частоты. Если с помощью системы обратных связей предъявить рыбе ее собственные разряды, приложенные на некотором расстоянии, то она обнаруживает источник и атакует электроды. Завершалась статья горестным вздохом, что по ходу опытов гимнарх сдох и экспериментировать стало не с чем.

Потом были полугодовая экспедиция в Гану и многолетние лабораторные эксперименты на гимнархе, мормиридах (африканских клюворылах) и гимнотидах, близких родственниках электрического угря. В 1958 году в "Journal of Experimental Biology" выходит главная статья Г. Лиссманна - "О функции и эволюции электрических органов рыб", основной постулат которой сформулирован так: "электрические органы следует рассматривать не сами по себе, а как часть общей организации рыбы, играющей роль в ее взаимодействии с окружающим миром".

Читать дальше: Электрические рыбы: основы изучения

Читать сначала: Электрические рыбы: основы изучения

РАЗДЕЛЫ
САЙТА

Индекс цитирования