зачем электрический угорь залезает в рыбу
Электрические угри заставляют рыбу плыть себе в рот
Биологи выяснили, что электрические угри не парализуют жертву, как считалось ранее. Вместо этого они дистанционно «подключаются» к нервной системе своей добычи и заставляют ее двигаться по собственному усмотрению.
К такому выводу пришел американский биолог Кеннет Катаниа из Университета Вандербильта, чья статья опубликована в свежем выпуске журнала Science.
Электрический угорь (Electrophorus electricus) – это одна из немногих рыб, которая охотится, генерируя электрические импульсы, чье напряжение может доходить до 600 Вольт. Долгое время считалось, что угри просто парализуют свою добычу ударом тока, однако Катания показал – охотничья техника этих хищников является куда более изощренной.
В ходе эксперимента ученый поместил в одну половину аквариума угря, а в другую – маленькую рыбешку, подключенную к динамометрическому датчику. Чтобы угорь не мог сразу наброситься на добычу, их разделяла прозрачная перегородка, не мешающая проведению тока.
Выяснилось, что на каждый электрический импульс угря рыбешка отвечает подергиванием тела. Это значит, что своим электрическим полем угорь воздействует на моторные нейроны добычи, иннервирующие ее мускулатуру.
На первом этапе охоты угорь генерирует импульсы с высокой частотой, что заставляет рыбешку подергиваться на одном месте. Затем угорь продуцирует несколько парных импульсов – в ответ на них добыча резко «подпрыгивает» по направлению к его пасти. Как отмечает исследователь, в природе это не дает рыбе скрыться из поля зрения угря. Как только рыба пропадает из виду, угорь сразу же «возвращает» ее назад.
masterok
masterokМастерок.жж.рф
Хочу все знать
Каждый с детства слышал о том, что существует такая рыба, как электрический угорь. Исходя из названия, можно логичным образом предположить, чтобы коварная рыбешка каким-то образом может ударить окружающих током.
Откуда у угря в принципе появляется такого количество электричества, чтобы представлять опасность для других существ?
Действительно ли электрический угорь – «электрический»?
Да, это действительно так! Абсолютно удивительное, хотя и далеко не уникальное явление в дикой природе. Электричество, вырабатываемое в таком большом количество в организме угря, является следствием эволюции и естественной адаптации организма к агрессивной окружающей среде. Первоначально зоологи считали, что электричество угря нужно исключительно для защиты от более крупных хищников. С одной стороны это действительно так, но с другой – угорь использует заряды тока с куда большим разнообразием, нежели предполагалось ранее.
Последние исследования показали, что угри испускают постоянные слабые электрические импульсы для ориентации в пространстве. С их помощью рыба в том числе узнает расстояние до поверхности воды, дна и до объектов вокруг. Все это критически важно для угрей, так как они зачастую обитают и охотятся там, где вода является достаточно мутной, и полагаться на одни только глаза уже никак не получается.
Есть также пока не до конца доказанная версия о том, что угри используют электричество для общения с сородичами.
Откуда у угря берется электричество?
Электричество в теле угря вырабатывается за счет видоизменённой в процессе эволюции мышечной ткани. В некоторых местах мясо угря формирует этакие столбики, каждый из которых работает как небольшой биологический реактор. Каждая отдельная пластинка создает напряжение около 0.1 В в результате физической активности рыбы. Всего в теле угря имеется около 6 тысяч таких пластинок. Чем активнее ведет себя рыба, тем быстрее и в большем количестве в ее теле вырабатывается заряд энергии.
Угри используют электричество для дистанционного управления добычей
Учёные обратили внимание на то, как электрические угри охотятся на своих жертв. Оказывается, благодаря электрическим импульсам хищники дистанционно управляют мышцами добычи.
Способность электрических угрей (Electrophorus electricus) оглушать свою добычу с помощью 600-вольтового электрического разряда была известна уже давно, однако как конкретно хищная рыба организовывала свои атаки, оставалось загадкой, волновавшей учёных с XVIII века.
Если же мелкая жертва прячется за камнем или водорослями, угорь меняет стратегию. В этом случае он заставляет мышцы добычи сокращаться невольно, так что её невольное движение выдаёт затаившееся животное.
Эксперименты, которые помогли учёным выявить эти механизмы, были придуманы и проведены Кеннетом Катания (Kenneth Catania) из университета Вандербильта.
В естественной среде Катания наблюдал за охотой угря и замерял его электрические разряды. Как только хищная рыба была готова к нападению, она испускала шквал высоковольтных электрических импульсов. После этого добыча уже не могла уплыть от охотника, и поймать её было очень просто.
Чтобы понять, что именно происходит, Катания под наркозом вывел мозг жертвы-рыбы из строя, но некоторые мышечные волокна остались нетронутыми и продолжили сокращаться. Затем он поместил электрического угря в аквариуме с такой рыбой и измерил мышечные сокращения добычи.
Угорь разослал высокочастотные электрические импульсы, а примерно через 3 миллисекунды мышцы рыбы сильно сократились, парализовав её. При этом физического контакта угря и рыбы не произошло.
Затем исследователи повторили эксперимент, положив в аквариум рыбу с удалённым позвоночником. Это помогло удостовериться в том, что поражение электрическим током влияет на двигательные нейроны и сокращает мышцы, не задействуя при этом центральную нервную систему добычи.
Однако управление сокращениями мышц на расстоянии — не единственный инструмент в электрическом арсенале угря.
Катания также обнаружил, что разные двухимпульсные сигналы высокого напряжения заставили нескольких рыб в досягаемом диапазоне бесконтрольно дёргаться, выдавая своё местоположение и позволяя угрю направиться к ним для его традиционной атаки серией импульсов высокого напряжения.
Этот двухимпульсный сигнал, кажется, помогает хищнику обнаружить добычу, если информация ограничена, например, в тёмной или каменистой среде, когда жертва может скрыться и спрятаться.
Как и почему угорь развил такие необычные способности, до сих пор неизвестно.
Катания сообщает, что электрические угри живут лишь в Южной Америке и могут достигать длины в два метра. Однако учёный проверил все доступные записи и так и не смог найти упоминания о человеческих жертв электрических разрядов рыбины (хотя, возможно, они были среди крупных млекопитающих).
«Я полагаю, что угорь будет деактивировать ту добычу, которая будет соответствовать его размерам, – комментирует учёный. – А некоторые из них способны вырастать достаточно большими: у меня дома живёт особь длиной в 1,2 метра, размером с мою ногу».
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.
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.
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
Электрических угрей застали за коллективной охотой
Электрический угорь (Electrophorus sp.)
Электрические угри Electrophorus voltai оказались способны к коллективной охоте. Исследователи обнаружили, что эти хищники могут объединяться в группы до ста особей и нападать на мелких рыб, вынуждая их образовывать компактные косяки. Вытолкнув такую стаю ближе к поверхности воды, угри оглушают жертв током и спокойно поедают их. Как отмечается в статье для журнала Ecology and Evolution, ранее считалось, что электрические угри охотятся исключительно в одиночку, атакуя одну жертву за раз.
Многие виды хищников научились охотиться группами: такое поведение повышает шансы на успех и обеспечивает доступ к более крупной добыче. Коллективная охота широко распространена среди млекопитающих, от волков и косаток до шимпанзе и людей, однако встречается она и среди птиц, например, у очковых пингвинов. А в последние годы зоологи обнаруживают все больше свидетельств, что объединяться в группы для охоты также способны рептилии и даже рыбы.
Южноамериканские электрические угри (Electrophorus) считаются одиночными охотниками, которые по ночам находят спящих дневных рыб, подплывают к ним поближе и оглушают ударом тока, после чего поедают (при этом каждая атака направлена на одну жертву). Подобная тактика не предполагает взаимодействий с сородичами.
В августе 2012 года исследователи во главе с Карлосом Давидом де Сантаной (Carlos David de Santana) из Смитсоновского института, работавшие на берегах бразильской реки Ирири, зафиксировали необычное поведение среди электрических угрей E. voltai (они генерируют самое сильное напряжение среди трех известных видов рода, до 860 вольт), которые жили в небольшом озере. Угри, казалось, собирались в группы ради охоты на мелкую рыбу.
Вернувшись на озеро в октябре 2014 года, де Сантана и его коллеги еще пять раз наблюдали такое поведение и описали его более подробно. На рассвете и в вечерних сумерках электрические угри, которые большую часть дня отдыхали в глубоких частях озера, объединялись в группы из более чем ста особей и отправлялись в мелководную зону, где среди затопленных деревьев прятались многочисленные рыбы. Угри начинали плавать кругами, сгоняя мелких рыб в стаю площадью около двенадцати метров. Время от времени отдельные угри проникали внутрь скопления.
Авторы полагают, что столкнулись с классическим примером коллективной охоты. Вероятно, электрические угри выработали ее, поскольку их традиционная тактика плохо подходит для сумеречной охоты на мелких стайных рыб, которые видят хищников и держатся на безопасном расстоянии от них. Объединяясь в группы, электрические угри могут согнать таких рыб в компактную стаю и подобраться к ним достаточно близко, чтобы оглушить ударом тока. Возможно, высокое напряжение, которое генерирую представители вида E. voltai, — это также адаптация к групповой охоте на стайных рыб, так как оно позволяет поражать добычу на значительном расстоянии (до тридцати сантиметров).
Скорее всего, E. voltai практикуют охоту группами и в других частях ареала, где для этого есть подходящие условия (а именно скопления мелкой добычи на мелководье в сочетании с глубокими участками, где угри могут совместно отдыхать и выстраивать социальные связи, которые пригодятся во время охоты). Выяснить, насколько распространено подобное поведение, помогут дополнительные исследования.