تنتج الأسماك الكهربائية الكهرباء بمساعدة أعضائها الكهربائية. تقوم هذه الأعضاء الكهربائية بتعديل خلايا عضلية تسمى الخلايا الكهربية التي تنتج الكهرباء ، واكتشف لويجي جالفاني كهرباء الحيوانات عن طريق صعق ضفدع كهربائيًا لمعرفة ما إذا كانت عضلاته ستنتفض أم لا.
على مر السنين ، أخاف ثعبان البحر الكهربائي عددًا لا يحصى من حصان البحر بسبب الكهرباء ، وألهم العلماء.
اكتشف العلماء مؤخرًا أن هذه السمكة التي تعيش في الأمازون (تم تسميتها بشكل خاطئ ، لأنها في الواقع نوع من أسماك - سمكة سكين ، على وجه التحديد) وهي في الواقع ثلاثة أنواع مختلفة من أسماك "الأنقليس الرعاد Electrophorus electricus " إذن ، كيف تنتج هذه الأسماك جهدًا يصل إلى 860 فولت؟
* أنواع الثعابين.
ليست الثعابين الكهربائية هي الأسماك الوحيدة التي يمكنها إنتاج الكهرباء. هناك مجموعة من الأسماك تنتج الكهرباء بسعات مختلفة. على نطاق واسع ، هناك نوعان من الأسماك الكهربائية ، الأسماك الكهربائية الضعيفة والأسماك الكهربائية بقوة. لا تنتج الأسماك الكهربائية الضعيفة مثل سمكة فيل بيتر وسكين الشبح الأسود ما يكفي من الكهرباء لصدمة أي شيء ، ولكنها تعمل كعضو حاسة ، تساعدها على التواصل والتفاعل مع محيطها.
الأسماك الكهربائية بقوة هي تلك التي تنتج موجات صدمة يمكن أن تضر. يعتبر ثعبان البحر الكهربائي ، وهو سمكة سكين تنتمي إلى عائلة Gymnotidae ، أكثر هذه الأنواع شهرة. سمك السلور الكهربائي ، الشعاع الكهربائي و مراقب النجوم الكهربائي ، تستخدم هذه الأسماك قوتها الكهربائية لمجموعة من الأغراض ، من الاتصال والتحديد الكهربائي إلى الصيد أو الدفاع.
* تشريح ثعبان البحر الكهربائي - "العضو الكهربائي".
تنتج الأسماك الكهربائية الكهرباء من خلال جهاز كهربائي متخصص. العضو الكهربائي لثعبان السمك يشغل حوالي ثلثي جسم السمكة ، والذي ينقسم إلى ثلاثة أجزاء مختلفة ، ينتج كل منها طبيعة مختلفة من التيار الكهربائي.
ينتج العضو الرئيسي وعضو الصياد تيارات كهربائية عالية الجرعة ، بينما يكون عضو ساش مسؤولاً عن تيارات الكهرباء المنخفضة. يمتلك سمك الشعاع الكهربائي عضوين كهربائيين كبيرين على جانبي رأسهم (قد يكون لدى البعض علي ذيله) ، بينما يوجد عضو كهربائي بالقرب من ذيل سمكة فيل بيتر.
* الكهربية.
يوجد داخل العضو الكهربائي خلايا تسمى الخلايا الكهربية مرتبة في أعمدة مكدسة ، مع أعمدة متعددة متوازية مع بعضها البعض بمسافات مملوءة بالسوائل بينها. الخلايا الكهربائية هي خلايا معدلة إما من العضلات (في معظم الحالات) أو من أصل عصبي. هذه الخلايا تولد لكمة كهربائية لثعبان البحر. يحدد عدد الخلايا الكهربية في العمود وعدد الأعمدة مقدار الكهرباء التي يمكن أن تنتجها الأسماك.
* كيف تنتج الثعابين الكهربائية الكهرباء؟
إن طريقه إنتاج الخلايا الكهربائية للكهرباء رائعة ومحددة للغاية. تحتوي الخلايا الكهربية على جانبين ، جانب خلفي معصب بخلايا عصبية حركية وجانب أمامي متموج وممزق قليلاً. يحتوي غشاءه على العديد من قنوات البروتين الصغيرة التي تسمح بشكل انتقائي لأيونات الصوديوم (Na +) وأيونات البوتاسيوم (K +) (قنوات مختلفة لكل منهما) بالتدفق داخل وخارج الخلية.
تحافظ الخلايا الكهربية على بيئة خارجية إيجابية وداخلية سلبية (نسبيًا) عن طريق ضخ أيونات الصوديوم والبوتاسيوم. بناءً على تعليمات من الجهاز العصبي (يحمله العصبون الحركي إلى الخلية الكهربائية) ، تخلق الخلايا الكهربية ثنائي القطب.
تؤدي الإشارة الصادرة عن العصبون الحركي إلى قيام القنوات الأيونية الموجودة على الجانب الخلفي بضخ Na + و K + في الخلية ، بينما يستمر الجانب الأمامي في ضخ الأيونات الموجبة خارج الخلية. هذا يعطي الجانب الخلفي للخلية شحنة موجبة نسبيًا (في داخل الخلية) والجانب الأمامي شحنة سالبة (في داخل الخلية). لذا يتم إنشاء ثنائي القطب والأسماك الكهربيه.
لا تستطيع خلية كهربائية واحدة أن تفعل الكثير بمفردها ، ولكن بشكل جماعي ، يمكنها أن تحزم لكمة. تُحدث تكديس الخلايا الكهربائية أيضًا فرقًا في الكهرباء التي تنتجها (سواء كانت الأسماك تعطي الأولوية للتيار العالي على الجهد العالي أو العكس). يمكن أن يمتلك ثعبان السمك الكهربائي ما يصل إلى 6000 خلية كهربائية في عمود واحد. يمتلك سمك الشعاع الكهربائي (أنواع طوربيد) بها العديد من الأعمدة الأقصر مع 1000 خلية كهربائية لكل عمود ، حيث يعطي سمك الشعاع الأولوية لزيادة التيار على الجهد.
* كيف تطلق الثعابين الكهربائية صدمتها؟
يمكن للأسماك الكهربائية إما أن تصدر تفريغًا كهربائيًا للأعضاء (EOD) ، على شكل نبضات ، أو بطريقة تشبه الموجة (الجيبية). علاوة على ذلك ، يمكنهم إما إنتاج تيار مستمر ، تيار مباشر (أحادي الطور) أو تيار متردد ، تيار متناوب (ثنائي الطور).
الأسماك الكهربائية المنتجة للأمواج هي أسماك كهربائية ضعيفة ، حيث أن إنتاج تيار الكهرباء يستنزف طاقتها باستمرار. لأن سعة الخلايا الكهربيه بهم ليست عالية مثل بعض الأسماك الكهربائية التي ينبعث منها النبض ، لكن نمط الموجة الخاص بها يسمح لإشاراتها الكهربائية بالاختباء من الاكتشاف ، حيث يمكن لمعظم الأسماك المفترسة استشعار نبضات التيار المستمر (مثل ثعبان البحر المفترس وسمك السلور الكهربائي) ، على عكس التيار المتردد.
* لماذا تستخدم الأسماك قوتها الكهربائية؟
تستخدم معظم الأسماك الكهربائية الكهرباء كأداة حسية تشبه إلى حد كبير البصر واللمس. بالنسبة لأسماك المياه العذبة مثل سمك السلور الكهربائي والثعبان الكهربائي الذي يعيش في المياه المظلمة في الأمازون ، تحل الكهرباء محل إحساس مثل البصر. ترسل الأسماك مجالًا كهربائيًا ، وتقوم المستقبلات الموجودة على أغشيتها بجمع المعلومات عن محيطها. تعمل هذه المستقبلات الكهربية (التي تُلاحظ في الثعابين الكهربائية وسمك السلور الكهربائي كحفر في جلدها) مثل الفولتميتر ، حيث تستشعر التغيرات في المجال الكهربائي التي تسببها البيئة المحيطة بها وتحدد ما إذا كان هناك شيء يمكن تناوله على العشاء.
في بعض الأحيان تصطدم سمكتان كهربائيتان بترددات تفريغ متشابهة ببعضهما البعض ، مما يتسبب في تداخل مجالهما الكهربائي. لمنع التداخل الناجم عن الإشارتين ، ابتكرت الأسماك الكهربائية آلية ذكية تسمى آلية تجنب التشويش.
آلية تجنب التشويش هي عندما تقوم السمكتان بتغيير ترددات التفريغ بعيدًا عن جيرانهم. يقومون بجمع المعلومات بناءً على ترددات الأسماك الأخرى ، ثم يغيرون المعلومات الخاصة بهم وفقًا لذلك. لقد انبهر علماء الأعصاب بكيفية قدرة الأسماك الكهربائية على الاستجابة بسرعة لمحيطها لتغيير مجالها الكهربائي.
من ناحية أخرى ، تصطاد الأسماك الكهربائية بسبب قوة الصدمه الكهربيه.
يمكن أن تنتج الأسماك الكهربيه ما يصل إلى 860 فولت من الكهرباء ، وهو ما يكفي لتفكيك فريسة صغيرة الحجم وإعطاء الثدييات الأكبر صدمة طفيفة ولكنها مذهلة.
استراتيجية صيد ثعبان السمك الكهربائي مثيرة للاهتمام بشكل خاص.
يرسل نبضات قوية لإرباك الجهاز العصبي لفريسته. بعد الضربة الأولية من النبضات ، تعود ضربه أخري أقوى إلى فريستها. وجد كينيث كاتانيا ، الباحث في جامعة فاندربيلت ، أن ثعابين السمك الكهربائية تلتف حول فريستها لشلها تمامًا. تسمح هذه الاستراتيجية لثعبان السمك بتعظيم تأثير صدمته.
رأس ثعبان السمك الكهربائي موجب مقارنة بذيله الأكثر سلبية. تتميز الأسماك بهذه الطبيعة ثنائية القطب نظرًا لاتجاه تدفق الشحنة الموجبة عبر أعضائها الكهربائي. يضع رأسه موجب الشحنة في أحد طرفي فريسته وذيله سالب الشحنة في الطرف الآخر ، ثم يرسل موجاته الصدمية. بمجرد الانتهاء من المهمة ، يبتلع ثعبان البحر فريسته كلها!
* لماذا لا تموت الأسماك الكهربائيه بسبب الكهرباءالموجوده بهم؟
العضو الكهربائي للأسماك الكهربائية مبطن بالأنسجة الدهنية والضامة. عندما تطلق السمكة صدمتها ، فإن هذه الأنسجة تعزل الأسماك عن الكهرباء الموجوده ، مما يعني أن هذه الأنسجه توفر لهم عزل كهربي!
يلعب الحجم أيضًا دورًا. معظم الأسماك الكهربائية أكبر في الحجم من فرائسها. يمكن لبعض الثعابين الكهربائية أن تصل أحجامها إلى 8 أقدام. سيقتل تيارهم فرائسهم الأصغر ، لكنه لن يفعل الكثير لأجسامهم الكبيرة ، مثلما لن يؤثر بشكل خطير على الإنسان البالغ أو الأسماك الكبيره.
ومع ذلك ، فإن الأسماك الكهربائية ليست مقاومة تمامًا للصدمات الكهربيه . وقد لاحظ الكثيرون أن الأسماك الكهربائية تتأثر بالكهرباء ، خاصة عند إزالتها من الماء. قد يكون بسبب أن الهواء لا يسمح للشحنة بالتبدد من الأسماك بنفس سرعة الماء (خاصة مياه البحر المالحة).
لا يزال لدى الأسماك الكهربائية الكثير لمعرفته ، مثل كيفية تحديد الموقع بالكهرباء وكيف تطورت هذه الأسماك في المقام الأول. قد يكون هناك المزيد من الاكتشافات البحثية في المستقبل!
إرسال تعليق