Как скат вырабатывает электричество

Как угорь и скат вырабатывают электричество?

В глубинах морей и океанов обитает большое количество удивительных существ, среди которых скат и угорь. Эти создания прославились тем, что для защиты и охоты используют электричество. Однако большинство людей и представить не могут, каким образом живой организм способен выполнять роль мощной батареи.

Кто вырабатывает электричество?

Сразу в качестве интересного факта стоит отметить, что электричество вырабатывают все рыбы, просто 99% видов генерируют очень слабые заряды, не ощутимые при взаимодействии. Морские существа способны вырабатывать электричество благодаря особому устройству мышц, которые вырабатывают и накапливают электричество.

Некоторые виды в процессе эволюции научились аккумулировать большие заряды и бить ими противника. Наиболее преуспели в этом занятии скаты, угри, звездочеты, гимнархи, а также отдельный вид сомов.

Нильский гимнарх

Как рыбы вырабатывают электричество?

Все виды электрических морских существ вырабатывают электричество во время движения. За счет того, что мышцы постоянно меняют свою форму и взаимодействуют с окружением, они накапливают электричество. При этом, голова и хвост выступают в роли плюса и минуса соответственно. Это помогает удерживать заряд в мышцах, словно в батареи.

Подробнее разберем, что представляют собой мышцы для накапливания зарядов. Они могут отличаться внешне у каждого вида рыбы, но имеют схожую структуру. Мышцы состоят из столбиков, которые, в свою очередь, разбиты на пластины. Для накапливания электричества столбики соединены параллельно, а пластины последовательно. Между ними находится разность потенциалов, из-за чего при движении аккумулируется энергия, происходит накопление заряда.

Как рыбы бьют током?

Удар током осуществляется с помощью импульсов. Рыба целенаправленно бьет ими жертву. Некоторые виды намеренно испускают в жертву примерно 500 импульсов, чтобы окончательно поразить противника. Соответственно, удары являются осознанными и направленными, нельзя получить заряд, просто дотронувшись до рыбы.

В большинстве случаев используют свое “оружие” рыбы только при прямом контакте с жертвой. В определенных ситуациях могут пустить ток на небольших расстояниях, чтобы отогнать более крупного хищника.

У вышеперечисленных рыб разность потенциалов, развиваемая на концах электрических органов, может достигать 1200 вольт (электрический угорь), а мощность разряда в импульсе от 1 до 6 киловатт (электрический скат Torpedo nobiliana).

Электрический скат Torpedo nobiliana

Опасны ли электрические рыбы человеку?

Даже слабый заряд при подобных параметрах может серьезно повредить здоровью человека, особенно на глубине. Бывали случаи, когда выброшенные на берег рыбы буквально сбивали людей на землю при контакте, из-за чего срочно требовалось врачебное вмешательство.

Электрический угорь

Электрические угри обитают в Южной Америке, в реках, и охотятся на мелкую рыбу. Взрослые особи вырастают в длину от 1 до 3 метров, но даже они нередко становятся жертвами местных хищников. Из-за этого угри вынуждены использовать электричество не только для охоты, но и для обороны.

Электрический угорь

Мышцы для накопления энергии, которые также часто называются “электрические органы”, располагаются вдоль позвоночника и составляют примерно 80% от общей массы угря. Заряд постепенно накапливается в специальных пузырчатых складках, после чего в нужный момент распространяется в пространстве, поражая все живое в радиусе. Данным способом рыба парализует жертву, после чего может приниматься за поедание.

Как скат вырабатывает электричество

Как мы выяснили из исторических документов, изучение электричества началось с попыток понять что такое молния. Далее сии попытки обнаружили в рыбах, в частности в морских скатах проявление того же самого – электричества. Для того, чтобы Вольту стать хорошим физиком, ему пришлось побыть весьма хорошим паталогоанатомом. Именно изучая электрчиеского ската и природой заложенный метод получения природного электричества (живого электричества) сподвигло великого на организацию изобретения – Вольтова столба.

Природный конденсатор электричесвого ската не случайно имеет сотовую структуру. Как мы выяснили из ранее полученных экспериментальных данных, сотовой структурой обладает “электрическое пространство”. Т.е. есть некая среда, возможно кефира или его еще называют “физическим вакуумом”, которая в основе своей сотовая, подобно пчелиным сотам.

Соты мы бы увидели только в том случае, если бы на секунду мир остановился. Но все находится в движении, как если бы мы подули на магнитную жидкость, налитую на магнит, мы бы узрели возбуждение сотовой структуры, узрели бы ее движение и кажущуюся хаотичность. Стоит силе ее возбуждующую исчезнуть, хаотичность вновь становится сотовой, т.е. кагбы первородной структурой.

Сделаем бесконечно прозрачное предположение о том, что “электрическая материя” – как ее называли Великие имеет в своей основе сотовую структуру.

Всегда помним, что основой всего – свет – структура, которую оставляет позади себя постоянно вращающийся РА, следуя в свою даль. Что же такое электрическая маетрия ? Это его дыхание ? А может быть его тень ? А может быть вещество его сознания ? Никто этого толком не знает, но знаем точно – что оно суть живое и не может быть мертвым.

Конденсатор электрического ската представляет собой “пчелиную пасеку”. Предсьавьте себе пчелиный улий, который находится внутри ската. Верхняя крышка “улия” его спина, дно “улия” это будет его брюхо. В сотовых столбах уложены пластинки (обкладки), разделенные диэлектриком. Они соединены последовательно. Сами сотовые столбы соеденены параллельно.

Нижняя часть пластинки (и всего органа) электрически отрицательна, верхняя – положительна. Число пластинок и столбиков может быть значительно. Так, у электрического ската их 500 штук, расположенных в виде пчелиных сот столбиков по 400 пластинок в каждом столбе. Они действуют по принципу электрохимич. генератора, способного работать непрерывно, пока осуществляется подвод реагентов и отвод продуктов химич. реакций. Э. о. иннервируются ветвями блуждающего, лицевого и языко-глоточного нервов. Разность потенциалов, развиваемая на концах Э. о., может достигать 300 В у скатов и 650 В у электрич. угрей, а мощность разряда в импуЪь-се (частота генерации импульсов от I до 300 в сек) – от 1 до 6 кВт (электрич. скаты). Генерируемые электрич. разряды служат для защиты, нападения, внутривидовой сигналнаации, для ориентации и поиска добычи в мутной воде. Предполагают, что электрорецепторами, улавливающими изменения электрич. поля, служат расположенные на голове соединительнотканные лоренциевы капсулы, открывающиеся тонким каналом на поверхности кожи, и рецепторы канала боковой линии. Рыбы, обладающие Э. о., переносят без вреда напряжения, смертельные для др. рыб.

Электричество, конденсатор и резистор никогда не были следствием теории, но они всегда были результатом хорошо поставленных опытов, которым до сих пор пытаются дать внятное теоретическое обснование. Чтобы Вольт стал физиком, он должен был сначало стать поталогоанАтомом. Он “разобрал” электрического ската, потому что он пытался понять принцип получения электричества. Он увидел сотовую структуру, он увидел сотовые столбики в которых уложены “пластинки”. В каждом столбике было по 500 пластинок. Спина ската верхняя “обкладка”, брюхо нижняя “обкладка” конденсатора. Не до конца разряженный конденсатор всегда стремится набрать заряд снова до начального состояния. Природа мудра и остроумна, поэтому она решила эту задачу просто. “Конденсатор” ската разряжается “на половину”, и таким образом самостоятельно восстанавливает энергию за счет светоносного кефира, за счет синхронизации сотовой структуры пространства решетки и сотовой формой “конденсатора” ската. В результате в нашем мире появился “вольтов столб”, суть скопированная, уже существующий источник питания в природе. Пластинки в столбиках соеденены паралельно, а сами столбики последовательно. Позже появилась “лейденская банка”, но ее суть была уже далека от первоначальной сути, которую в “конденсатор” заложил Вольт.

Пчелы строят свои дома на уже существующей структуре, “источник питания” ската “построен” на самой решетке. Ему не нужен источник из вне, потому что “источником” в для него является синхронизации геометрии решетки и его “конденсатора”.

Теперь закрепим это понимание на опыте.

1. “сушь”. Сушь это рамка с пустыми сотами медоносной пчелы.

Физика в мире животных: электрический угорь и его «энергостанция»

Электрический угорь (Источник: youtube)

Рыба вида электрический угорь (Electrophorus electricus) — единственный представитель рода электрических угрей (Electrophorus). Встречается он в ряде приток среднего и нижнего течения Амазонки. Размер тела рыбы достигает 2,5 метра в длину, а вес — 20 кг. Питается электрический угорь рыбой, земноводными, если повезет — птицами или мелкими млекопитающими. Ученые изучают электрического угря десятки (если не сотни) лет, но только сейчас начали проясняться некоторые особенности строения его тела и ряда органов.

Причем способность вырабатывать электричество — не единственная необычная черта электрического угря. К примеру, дышит он атмосферным воздухом. Это возможно благодаря большому количеству особого вида ткани ротовой полости, пронизанной кровеносными сосудами. Для дыхания угрю нужно каждые 15 минут всплывать к поверхности. Из воды кислород брать он не может, поскольку обитает он в очень мутных и мелких водоемах, где очень мало кислорода. Но, конечно, главная отличительная черта электрического угря — это его электрические органы.

Они играют роль не только оружия для оглушения или убийства его жертв, которыми угорь питается. Разряд, генерируемый электрическими органами рыбы, может быть и слабым, до 10 В. Такие разряды угорь генерирует для электролокации. Дело в том, что у рыбы есть специальные «электрорецепторы», которые позволяют определять искажения электрического поля, вызываемые его собственным телом. Электролокация помогает угрю находить путь в мутной воде и находить спрятавшихся жертв. Угорь может дать сильный разряд электричества, и в это время затаившаяся рыба или земноводное начинает хаотично дергаться из-за судорог. Эти колебания хищник без труда обнаруживает и съедает жертву. Таким образом, эта рыба является одновременно и электрорецептивной и электрогенной.

Интересно, что разряды различной силы угорь генерирует при помощи электрических органов трех типов. Они занимают примерно 4/5 длины рыбы. Высокое напряжение вырабатывают органы Хантера и Мена, а небольшие токи для навигационных целей и коммуникационных целей генерирует орган Сакса. Главный орган и орган Хантера размещаются в нижней части тела угря, орган Сакса — в хвосте. Угри «общаются» между собой при помощи электрических сигналов на расстоянии до семи метров. Определенной серией электрических разрядов они могут привлекать к себе других особей своего вида.

Как электрический угорь генерирует электрический разряд?

Угри этого вида, как и ряд других «электрифицированных» рыб воспроизводят электричество тем же образом, что и нервы с мышцами в организмах других животных, только для этого используются электроциты — специализированные клетки. Задача выполняется при помощи фермента Na-K-АТФазы (кстати, этот же фермент очень важен и для моллюсков рода наутилус (лат. Nautilus)). Благодаря ферменту образуется ионный насос, выкачивающий из клетки ионы натрия, и закачивающий ионы калия. Калий выводится из клеток благодаря специальным белкам, входящих в состав мембраны. Они образуют своеобразный «калиевый канал», через который и выводятся ионы калия. Внутри клетки скапливаются положительно заряженные ионы, снаружи — отрицательно заряженные. Возникает электрический градиент.

Разница потенциалов в результате достигает 70 мВ. В мембране той же клетки электрического органа угря есть и натриевые каналы, через которые ионы натрия могут снова попасть в клетку. В обычных условиях за 1 секунду насос выводит из клетки около 200 ионов натрия и одновременно переносит в клетку приблизительно 130 ионов калия. На квадратном микрометре мембраны может разместиться 100- 200 таких насосов. Обычно эти каналы закрыты, но в случае необходимости они открываются. Если это произошло, градиент химического потенциала приводит к тому, что ионы натрия снова поступают в клетки. Происходит общее изменение напряжения от -70 до +60 мВ, и клетка дает разряд в 130 мВ. Продолжительность процесса — всего 1 мс. Электрические клетки соединяются между собой нервными волокнами, соединение — последовательное. Электроциты составляют своеобразные столбики, которые соединяются уже параллельно. Общее напряжение генерируемого электрического сигнала достигает 650 В, сила тока — 1А. По некоторым данным, напряжение может достигать даже 1000 В, а сила тока — 2А.

Электроциты (электрические клетки) угря под микроскопом

После разряда снова действует ионный насос, и электрические органы угря заряжаются. По мнению некоторых ученых, насчитывается 7 типов ионных каналов мембраны клеток электроцитов. Расположение этих каналов и чередование типов каналов влияет на скорость производства электричества.

Разряд электрической батареи

По результатам исследования Кеннета Катания (Kenneth Catania) из Университета Вандербильта (США), угорь может использовать три типа разряда своего электрического органа. Первый, как и упоминалось выше — это серия низковольтных импульсов, которые служат для коммуникации и навигационных целей.

Второй — последовательность из 2-3 высоковольтных импульсов продолжительностью несколько миллисекунд. Этот способ используется угрем при охоте на спрятавшуюся и затаившуюся жертву. Как только дано 2-3 разряда высокого напряжения, мышцы затаившейся жертвы начинают сокращаться, и угорь может без труда обнаружить потенциальную еду.

Третий способ — ряд высоковольтных высокочастотных разрядов. Третий способ угорь использует при охоте, выдавая за секунду до 400 импульсов. Этот способ парализует практически любое животное небольшого и среднего размера (даже человека) на расстоянии до 3 метров.

Кто еще способен вырабатывать электрический ток?

Из рыб на это способны около 250 видов. У большинства электричество — лишь средство навигации, как, например, в случае слоника нильского (Gnathonemus petersii).

Но электрический разряд чувствительной силы способны генерировать немногие рыбы. Это электрические скаты (ряд видов), электрический сом и некоторые другие.

Электрический сом (Источник: Wikipedia)

Джейсон Гэллент с коллегами провели секвенсирование генома ряда рыб с электрическими органами, и выяснили, что многие из изученных ими видов не являются родственниками. «Изобретение» природой электрических органов у рыб шло параллельно, но строение батарей очень схоже у всех. Всего ученые насчитали 6 независимых друг от друга эволюционных линий, приведших к появлению электрических органов. Пожалуй, электрический угорь является одним из видов рыб, которые используют этот орган наиболее искусно.

Источник: animalpicturesociety.com

Скат и угорь: сравниваем живые электрические передатчики

Многим читателям сайта про животных zverey.ru известно, что существуют рыбы, имеющие возможность бить электрическим током (в прямом смысле), но отнюдь не все знают, каким образом это осуществляется. Предлагаем рассмотреть двух наиболее знаменитых морских представителей, которые вырабатывают ток: электрического ската и электрического угря. Вы узнаете:

• опасен ли для человека ток этих электрических рыб;
• как устроены органы, вырабатывающие электричество у ската и угря;
• как охотятся и ловят добычу скат и угорь;
• как живые рыбы связаны с праздником Нового года.

Электрический скат — живая аккумуляторная батарея

Электрические скаты в основном некрупные — от 50 до 60 см, однако есть такие особи, которые достигают в длину 2 м. Некрупные представители этих рыб создают незначительный электрический заряд, а в свою очередь большие скаты осуществляют разряды по 300 вольт. Органы особи, производящие ток, составляют 1/6 часть туловища и очень развиты. Они находятся с обоих боков — занимают место между плавником груди и головной частью, и рассмотреть их можно со спинной и брюшной части.

Внутренние органы рыбы, производящие электричество, имеют следующее строение. Некоторое количество столбиков, которые составляют электрические пластины и низ пластины, как и всего органа, носит отрицательный заряд, а верх заряжен положительно.

Во время охоты скат поражает добычу, обхватив ее плавниками, где находятся органы, производящие электричество. В течение этого процесса осуществляется электрический заряд, и добыча погибает от удара электричеством. Скат имеет сходство с аккумуляторной батареей. Если он использует заряд целиком, то ему понадобится несколько но то, чтобы вновь “зарядиться”.

Скат без заряда безопасен, тем не менее, ежели он имеет заряд, тогда человек может серьезно пострадать от сильного электрического разряда. Происшествий с летальным исходом не выявлено, хотя у того, кто дотронулся до ската, может понизиться давление, произойти нарушения сердечного ритма, а также могут появиться спазмы, а в пораженной зоне появляется отечность местных тканей. Скат малоактивен и в основном живет на дне, поэтому, чтобы не повстречать его в водной среде, необходимо проявить внимание, находясь на мелководье.

Во времена Древного Рима, наоборот, электрические разряды признавались (и признаются сейчас в медицине) оздоровительными. Считалось, что электрический разряд мог снять головную боль и облегчить подагру. Даже сегодня на берегах средиземноморья люди в возрасте целенаправленно ходят босоногими по мелкой воде, чтобы с помощью ударов током облегчить ревматизм и подагру.

Электрический угорь зажег гирлянды на новогодней елке

А теперь заметка хотя и про рыб, но касается такого праздника, как Новый год! Казалось бы, как сочетается живая рыба и новогодняя елка? А вот как. Читайте далее.

Большинство представителей из группы электрического угря длиной от 1 до 1,5 м, но существуют виды, которые достигают трех метров. У таких особей сила удара достигает 650 вольт. Люди, пораженные ударом тока в воде, могут потерять сознание и утонуть. Электрический угорь является одним из наиболее опасных представителей реки Амазонки. Угорь приблизительно раз в 2 минуты всплывает, чтобы наполнить легкие воздухом. Он очень агрессивен. Если приблизиться к угрю на дистанцию менее трех метров, то он предпочитает не укрываться, а сразу атаковать. Следовательно, людям, которые близко увидели угря, должны поскорее уплыть как можно дальше.

Органы угря, отвечающие за ток, обладают аналогичным строением с органами ската, но имеют иное расположение. Они представляют два удлиненных ростка, имеющие продолговатый вид и составляют 4/5 тела угря в целом и имеют массу, занимающий практически 1/3 веса туловища. Передняя часть угря носит положительный заряд, а задняя, соответственно, отрицательный. У угрей к старости снижается зрение, именно из-за этого свою жертву они поражают, испуская слабые удары током. Угорь не нападает на добычу, ему достаточно мощного заряда, чтобы все некрупные рыбы погибли от удара током. Угорь приближается к своей добыче, когда она уже мертва, схватывает ее за голову, а затем проглатывает.

Угря нередко можно увидеть в аквариуме, так как они сравнительно быстро привыкают к искусственным условиям. Конечно, держать дома такую рыбу — это потруднее, чем тритонов разводить. Для того, чтобы экспонировать их возможности, к резервуару крепят лампу и опускают провода в воду. Во время кормежки свет загорается. В Японии в 2010 году был проведен опыт: рождественская елка была освещена с использование тока, исходящего от угря, который находился в особой емкости и выбрасывал ток. Даже угорь и его электроток может быть полезным, если направить уникальные природные способности этой рыбы в нужное русло.

Бесплатное электричество даёт электрический скат

Здравствуйте уважаемые читатели блога Утечки. При содействии великого чёрного дракона мы ответим на главный вопрос сегодняшней статьи: как электричество которое вырабатывает электрический скат можно употребить на пользу людям ?

Япония – страна с высокой сейсмической опасностью. В год там происходит до 1500 землетрясений. Небольшие землетрясения не считаются чем-то необычным и происходят каждый день в различных районах страны. Землетрясения магнитудой 4-6 баллов тоже не вызывают особой паники и тоже проходят в качестве рядовых случаев. Но изредка случаются крупные землетрясения которые приносят с собой огромные разрушения и многочисленные жертвы среди населения. Раньше, из-за землетрясений, все дома в Японии строились с большим применением бумаги, чтобы при разрушении можно было быстро их восстановить. Сегодня же такие дома строят лишь как дань традициям, а крупные многоэтажки в городах возводят по проектам учитывающих местную сейсмическую опасность. В случае чего такие дома не сложатся как карточный домик.

Высокая сейсмическая активность Японских островов обусловлена тем, что на всём их протяжении, недалеко находится Идзу-Бонинский глубоководный желоб. По этому, по сути, страна находится в зоне субдукции. Субдукция – это такая зона, в которой океаническая плита пододвигается под континентальную плиту, в результате чего в зоне постоянно накапливается напряжение, которое и снимается землетрясениями различных магнитуд.

Недавнее землетрясение в Японии показало, что любая самая надёжная электростанция, вырабатывающая электричество, может подвергнуться вероятному разрушению. В результате чего небольшая, но экологически чистая территория Японии опять же подвергнется загрязнениям различных видов. Это не должно происходить в будущем, решило правительство Японии. Но как же требующие электричества частный сектор, производственные мощности и деловые районы ?

Бесплатное электричество от электрического ската – новое японское ноу-хау

Правительство Японии объявило конкурс на решение сложившейся проблемы. Из всего вороха представленных решений наибольшего внимания заслуживает проект снимающий часть мощностей с электростанций. Основой этого проекта являются электрические скаты способные генерировать электричество напряжением до 220 вольт. В природе такое свойство нужно электрическому скату для охоты, для оглушения или убийства жертвы, или защиты. Электрический скат как батарейка, после каждого разряда нужно время для подзаряда, и в это время он беззащитен. Именно это свойство накопления электричества и решили использовать японские учёные.

Специально генномодифицированные для лучшей выработки электричества электрические скаты содержатся в специальных аквариумах как раз по размеру ската в электролите, воде со специальными примесями для лучшей электропроходимости, и вся его энергия расходуется на выработку электричества, которое снимается через определённые промежутки времени с помощью специальных устройств.

А теперь представьте такую электростанцию, напоминающую изнутри огромный аквариум состоящий из сотен небольших ячеек в которых и содержаться электрические скаты. Такая электростанция если и разрушится, то не нанесёт видимого ущерба, максимум не будет электричества в домах. Ну а восстановить её очень легко, надо просто заранее обзавестись специальной фермой для выращивания подобных электрических скатов. Но главное, это почти бесплатное электричество, ну разве что нужно будет оплачивать корм для скатов и обслуживание оборудования. Но по сравнению со снижением расходов это мизер и государство вполне может взять на себя подобный груз.

Подобные скатовые электростанции помогут обеспечить электричеством весь частный сектор, снять часть нагрузки и перенаправить на более острые нужды. Экономия здесь от того, что перестанут быть нужны высоковольтные линии и трансформаторные станции, предназначенные для перегона электричества от электростанции до конечного потребителя. Так же можно сэкономить на обслуживании всего этого хозяйства.

Одним словом, бесплатное электричество – в каждый дом. Под таким девизом продвигается данный проект. Сейчас строиться экспериментальная электростанция использующая электричество от электрических скатов для обеспечения им отдельного поселения. Если эксперимент пройдёт успешно, то подобные сооружения будут внедряться повсеместно.

Так что, возможно, скоро бесплатное электричество от электрического ската придёт в каждый частный дом Японии. А ведь возможно еще создать такую электростанцию в каждом небоскрёбе. Перспективы открываются довольно широкие.

Вот такой вот интересный проект мы сегодня описали. Ну а вы читайте нас почаще и узнаете ещё более интересные и удивительные факты.

Ну а теперь, после прочтения статьи, снова задайте себе вопрос: а когда, по вашему мнению, в России будет бесплатное электричество, которое вырабатывает электрический скат ?

Опубликовано 14.03.2012 в категории Научный стиль

Место действия – Япония

>>> Понравилась статья ? Вы можете подписаться на обновления либо по E-mail, либо по RSS.

Вы можете оставить комментарий стандартным способом, либо воспользоваться формой комментариев Вконтакте.ру