Электричество в жизни рыб. Электрические рыбы, электрический скат, электрический угорь. Электричество в жизни рыб, поведение, питание, корм, темпереатура воды

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

+1 800 559 6580

Электрические рыбы: основы изучения

Фото

Кто и когда первым доказал, что электрические рыбы действительно электрические, хорошо известно. В июне 1772 года член Королевского общества и английского парламента сэр Джон Уолш приехал во Францию с лейденской банкой и дал местным рыбакам возможность ощутить прелесть ее физиологического воздействия, спрашивая при этом, схоже ли оно с воздействием нарковых скатов. Ответы были единодушно утвердительными. Воздействие ската передавалось через замкнутую цепь людей и прекращалось при малейших разрывах цепи или при включении в нее изоляторов.Фото

Но с точки зрения науки конца XVIII века результаты физиологических экспериментов были недостаточны для окончательной констатации электрической природы воздействия скатов. Мало ли что передается через металлы и воду и не передается через воздух и фарфор. Были, например, гипотезы холодового удара и быстрого механического удара, к сторонникам которых принадлежал авторитетный Реомюр. Физиологическое воздействие не искра, не характерный для электричества треск, не раздвижение соломинок электрометров и не поворот коромысла с бузинными шариками в крутильных весах. Ни при свободном плавании ската, ни при его разрядах ничего подобного не наблюдалось. И неудивительно: все предшествующие физические эксперименты показывали, что внутри проводника электрических полей нет. Морская вода - проводник, рыба - тоже. Откуда там электричество?

Парадокс состоит в том, что электрическое поле вызывается зарядами, а зарядов в воде быть не должно. В противном случае они должны были бы почти мгновенно экранироваться с характерным временем релаксации t, составляющим для морской воды величину 0,2 наносекунды. Фактически речь шла о том, действуют ли электрические силы в морской воде.

За помощью в решении этого сложнейшего вопроса Джон Уолш обращается к самому легендарному физику Великой Британии - сэру Генри Кавендишу, человеку незадолго до этого экспериментально проверившему закон, который позже был назван именем Кулона. Кавендиш изготовил дипольную модель, имитирующую ската. Модель должна была продемонстрировать, что в проводящей среде электрические явления возможны.

Эксперимент показал, что при погружении в воду напряжение на модели падает, но не до нуля. Используя батарею из 49 лейденских банок, соединенных в семь параллельных столбов, удалось вызвать физиологический эффект от модели не только в воздухе, но и в морской воде. Кавендиш предположил, что электрические органы представляют собой батарею из большого числа маленьких слабозаряженных лейденских банок. Описывая пути протекания токов в проводящей среде, он предложил идею силовых линий и первым изобразил электрическое поле ската.

Для убедительного доказательства электрической природы воздействия рыб требовалось получить "чистое электричество" - искру во время разряда рыбы. В пресной воде сопротивление среды выше и соответственно ослабление напряжения меньше. Чтобы получить искру, надо сделать искровой промежуток совсем маленьким, наблюдение проводить в темноте и эксперименти ровать с пресноводным угрем, а не с морским скатом. Более того, для успеха эксперимента угря вытаскивали из воды на воздух, чтобы напряжение его разряда не было ослаблено водой. Фактически Кавендишу пришлось открыть закон Ома задолго до Ома. Историки науки утверждают, что эти исследования Уолша и Кавендиша сыграли большую роль в становлении общей теории электричества и породили электродинамику проводящих сред.

Во время своих исследований Джон Уолш обнаружил способность скатов не только генерировать электрические разряды, но и реагировать на замыкание проводника, соединяющего два расположенных в воде металла. Это сообщение было замечено другими исследователями, в том числе А. Вольтой, но оставалось без последствий для науки в течение почти двух веков - до открытия электрорецепции Гансом Вернером Лиссманном.

БИОНИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОРГАНА

Следующим заметным событием в истории науки, связанным с электрическими рыбами, стали эксперименты Луиджи Гальвани и Алессандро Вольты (о великом споре физика и физиолога мы уже говорили - см. "Наука и жизнь" № 12, 2004 г.). Эксперименты Гальвани показали, что электричество свойственно не только электрическим рыбам, но и всему живому. Любая мышца, любой нерв чувствительны к электрическим стимулам и способны генерировать электрические импульсы. Согласно Гальвани, принципиальных различий между электрогенераторной тканью и обычными нервно-мышечными комплексами нет. Повторивший опыты Гальвани Вольта стоял на противоположной точке зрения - электрические органы принципиально отличны от обычных мышц и нервов. Модель электрической рыбы, созданная Вольтой, стала величайшим техническим изобретением человечества и фактическим началом электротехники, а опыты Гальвани привели к возникновению электрофизиологии.

Вольта отнюдь не скрывал бионический характер исследований, напротив, всячески подчеркивал связь своего изобретения с его биологическим прототипом: "Этот прибор, более сходный, по существу, с естественным электрическим органом электрического ската или электрического угря и т. п., чем с лейденской банкой и известными электрическими батареями, я назову искусственным электрическим органом". Для того чтобы вольтов столб действовал эффективнее, его следовало покрыть снаружи воском или смолою. Получались цилиндры с увеличенным сроком службы, поскольку жидкость не высыхала. "Они вызывают сотрясение даже при полном погружении, если содержат большое количество дисков или несколько цилиндров соединяются вместе, и если имеется какой-либо перерыв, устраняемый по желанию, то тогда эти цилиндры будут иметь полное сходство с электрическим угрем. Чтобы вполне их уподобить последним даже во внешнем виде, их можно соединить вместе металлической гибкой проволокой или спиральной пружиной, покрыть по всей длине кожей и закончить хорошо сделанными головой и хвостом".

Читать дальше: Электрические рыбы: основы изучения

РАЗДЕЛЫ
САЙТА