Электрические угри: загадочные природные батарейки, которые лучше не трогать

Электрический угорь (Electrophorus electricus) — это уникальный вид рыб, который обитает в пресных водах рек Южной Америки, притоках Амазонки и обладает способностью генерировать достаточно мощные электрические разряды для защиты и охоты. Этот вид является одним из самых известных представителей семейства гимнотовых, и его изучение представляет большой интерес как для биологов, так и для инженеров.

Описание внешнего вида

Электрический угорь имеет удлиненное тело, напоминающее змею или червя. Предполагается, что название произошло от латинского слова anguilla («червь») или созвучного ему anguis («змея»). Длина взрослого особи может достигать двух с половиной метров, а вес — до 20 килограммов. Кожа существа не имеет чешуи и покрыта слизью, которая помогает ему легче передвигаться в воде и защищает от паразитов. Угорь имеет небольшие глаза и слаборазвитые плавники, что делает его малоподвижным по сравнению с другими рыбами. Некоторым образом это компенсирует большой (по сравнению с другими рыбами) плавательный пузырь до 80 см в длину, обеспечивающий угрю хорошую плавучесть. Несмотря на свой удлиненный вид, данные рыбы не являются родственниками обычным речным угрям.

Первые упоминания об электрических угрях зафиксированы еще в восемнадцатом веке, причем изначально предполагалось, что данные существа замораживают свои жертвы «загадочным» способом. Только в 1772 году английский ученый Джон Уолш доказал, что своих жертв угри обездвиживают электрическим разрядом. Считалось, что существует единственный вид таких рыб и только в 2019 было обнаружено еще два.

Образ жизни

Электрические угри предпочитают жить в стоячих или медленно текущих водоемах, таких как реки Амазонки и Ориноко. Они ведут ночной образ жизни и питаются мелкими рыбами, амфибиями и беспозвоночными. Угри дышат атмосферным воздухом. В мутных водах обитания очень мало растворенного кислорода, поэтому в процессе эволюции данный вид приобрел (или наоборот сохранил) атмосферный способ дыхания и им приходится регулярно всплывать на поверхность для пополнения запаса воздуха в легких.

Электрогенерация

Главной особенностью электрического угря является его способность производить мощные электрические разряды. Это достигается благодаря специальным электрическим органам, расположенным вдоль всего тела рыбы (которые занимают практически 80% длины его тела). Эти органы состоят из множества электроцитов — клеток, способных генерировать электрический ток и по своему типу очень напоминающих мышечные, но имеющие иное строение. Существо с помощью электроцитов способно создавать разность потенциалов (то есть электрическое напряжение) между передней и задней частью тела до 860 Вольт с силой тока до 40 миллампер. Генерируемый разряд способен обездвижить и парализовать достаточно крупных рыб, рептилий, птиц и даже животных (крупная особь способна оглушить, например, крокодила, корову или лошадь).

За генерацию электричества отвечают целых три органа: главный орган, орган Хантера и орган Сакса. Первые два вырабатывают высокое напряжение, а третий нужен для генерации небольшого напряжения, используемого при ориентировании в мутной воде и электролокации.

Зачем угрям электричество

Угри используют свои электрические способности для различных целей:

Охота: Для обнаружения добычи угри применяют принцип электролокации — генерируют слабые электрические поля с напряжением не более 10 вольт. Затем, когда он определяет, что жертва находится рядом, угорь генерирует мощный разряд, парализующий её. Причем может выполняться сразу несколько высоковольтных импульсов очень короткой длительности (несколько миллисекунд). Далее с помощью низкого напряжения угорь оценивает изменение окружающих электрических полей, находит пораженную жертву и съедает ее.

Защита: В случае опасности угорь также использует сильные разряды для отпугивания хищников, создавая импульсы в 300-600 вольт.

Коммуникация и ориентация в пространстве: Исследования показывают, что угри используют слабое электрическое поле для ориентирования коммуникации, привлечения и общения друг с другом на расстоянии до семи метров.

Почему угри сами не страдают от своих разрядов? Точных данных по этому поводу нет, но предполагается, что тут играет роль хорошая природная изоляция органов рыбы от электрических разрядов, возникшая в процессе эволюции, а также низкая собственная восприимчивость к электричеству организма угрей.

Исследования

Изучение электрических угрей привлекло внимание ученых уже давно. Их уникальные способности способствуют созданию искусственных аналогов, которые могли бы использоваться в медицине, робототехнике и других областях. Например, инженеры разрабатывают искусственные мышцы, способные реагировать на электрические сигналы, подобно мышцам угря. Кроме того, понимание механизмов генерации электричества у этих существ может помочь в создании более эффективных источников энергии, основанных на биологических принципах.