Электрические рыбы: основы изучения

• Перейти в оглавление раздела:Электричество в жизни рыб
• Читать дополнительно: Электрические рыбы

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ "ЗРЕНИЕ" И ПЛАВАНИЕ В МУТНОЙ ВОДЕ

Предложенная Лиссманном картина общей организации рыбы включала следующее утверждение: слабоэлектрические рыбы способны обнаруживать объекты с помощью электрических токов. Для этого у них должна быть развита чувствительность к очень слабым электрическим полям. Более того, эволюционно электрочувствительность должна была возникнуть раньше электрогенерации. Специализированная электрочувствительность требует специальных рецепторов и специальных отделов мозга, которые с ними связаны. Особое строение кожи - толстый многослойный эпидермис с высоким электрическим сопротивлением, пронизанный густой сетью каналов, заполненных хорошо проводящим веществом, - превращает поверхность тела в сетчатку электрического глаза, позволяющую разглядывать картины электрических полей.

Эта теория объединяла в одно целое и странные формы тела, свойственные электрическим рыбам, и необычную манеру плавать, и огромный по рыбьим меркам мозг, и распространенность электрических рыб в очень мутных реках, где зрение становится почти бесполезным. Вопросы "Зачем?", обычно лукаво подменяемые вопросами "Как устроено?", ставились прямо и получали адекватные ответы, в свете которых становилось гораздо понятнее, почему устроено именно так. Помимо функций защиты и нападения электрические органы служат целям локации, ориентации и связи. Это утверждение надо было защитить на всех фронтах - как биологических, так и физико-технических.

Трудность при исследовании поведения электрических рыб заключается в том, что у экспериментатора нет собственного природного опыта восприятия низкочастотных токовых полей. Изучая возможности зрения или слуха, мы можем хотя бы качественно опираться на свои глаза и уши и на опыт своего зрительного и слухового восприятия. Мы видим, например, изменения брачной окраски у лососей и предполагаем, что и лососи могут это видеть и учитывать в поведении. Мы слышим токование глухарей и полагаем, что оно для них важно, так же как звуковая коммуника ция важна для нас. В случае электрических рыб мы используем вместо глаз и ушей приборы и физические представления. Поэтому любой биологический эксперимент в данной области - это физический опыт, выполненный с применением инженерных средств. Впрочем, для большинства отраслей современной биологии ситуация аналогична.

Техника регистрации, которую применил Лиссманн, проста: дипольная антенна из двух электродов, батарейный трехкаскадный усилитель, наушники, магнитофон, осциллограф. С помощью этих приборов Лиссманн регистрирует в африканских реках регулярные электрические сигналы: рыбы активно используют их в своей жизни. Обнаружение электрических рыб напоминает известную забаву радиолюбителей - "охоту на лис". Часто сигналы от рыб настолько велики, что слышны в наушниках, непосредственно присоединенных к электродам без какого-либо усилителя. Во время экспедиции в Африку Лиссманн разворачивал походную лабораторию прямо на берегу реки и проводил опыты с выловленными рыбами. Часть пойманных рыб удалось доставить в Кембридж и продолжить эксперименты в аквариуме.

Импульсы, генерируемые рыбами, отличаются по форме, частоте, ритму. У представителей разных видов - разные разряды. Лиссманн измеряет картину поля вокруг рыбы, факторы, влияющие на параметры разрядов, например снимает зависимость частоты разрядов гимнарха от температуры воды. Закорачивание электродов или подача на них электрических сигналов меняет поведение рыбы. Если на дне аквариума лежит прямоугольник из проволоки, то рыба воспринимает его как границу, которую нельзя пересекать, и изменяет направление плавания. Если в аквариум погружены несколько дипольных антенн, рыба различает, на какую из них подаются электрические сигналы, и атакует эту пару. Рыбы реагируют на движение электростатических зарядов и магнитов вне аквариума.

У рыб с разрядами пульсирующего типа электрокоммуникация очевиднее, чем у гимнарха. Они заметно меняют ритм своих разрядов в зависимости от внешних обстоятельств. Если аквариум перегорожен непрозрачной для оптики, но прозрачной для токов перегородкой и если по разные стороны от перегородки сидят две такие рыбы, то, коснувшись палочкой одной из них, можно наблюдать, что ритм разрядов изменился у обеих.

Надо было добиться того, чтобы о своих способностях различать предметы с помощью электрови дения рыбы "рассказали" сами. Для этого Лиссманн использовал условно-рефлекторную методику. Чтобы животные научились понимать, чего от них хочет экспериментатор, при правильно м ответе их кормят, а при неправильном - наказывают.

Гимнота удалось научить многому, например различать мишень по электропроводности (проводник или изолятор) и в зависимости от этого съедать или не трогать червяка. Правда, удар стеклянной палочкой по носу, обычно применяемый для наказания в опытах на рыбах, в случае гимнота оказался малоэффективен. И Лиссманн изобрел Т-образную конструкцию, у которой вертикальный элемент - ручка из изоляционного материала, а горизонтальный - тонкая алюминиевая пластина. Устрашающий эффект этого сооружения проявляется даже тогда, когда его просто погружают в воду над рыбой. Некоторые рыбы обучались делать правильный выбор в течение двух дней и в дальнейшем уже почти не ошибались.

Читать дальше: Электрические рыбы: основы изучения

Читать сначала: Электрические рыбы: основы изучения