Saya betul-betul diingatkan dalam komen bahawa walaupun namanya, belut elektrik tidak tergolong dalam pesanan belut, ia lebih dekat dengan ikan mas dan ikan keli.
Orang ramai belajar tentang ikan elektrik agak lama dahulu: kembali Mesir Purba Ikan pari elektrik digunakan untuk merawat epilepsi, anatomi belut elektrik memberikan idea kepada Alessandro Volta untuk baterinya yang terkenal, dan Michael Faraday, "bapa elektrik," menggunakan belut yang sama seperti peralatan saintifik. Ahli biologi moden tahu apa yang diharapkan daripada ikan tersebut (belut hampir dua meter boleh menjana 600 volt), di samping itu, lebih kurang diketahui jenis gen yang membentuk sifat yang luar biasa - musim panas ini sekumpulan ahli genetik dari Universiti Wisconsin di Madison (AS) menerbitkan kertas kerja dengan urutan lengkap genom belut elektrik. Tujuan "kebolehan elektrik" juga jelas: ia diperlukan untuk memburu, untuk orientasi di angkasa dan untuk perlindungan daripada pemangsa lain. Hanya satu perkara yang tidak diketahui - bagaimana sebenarnya ikan menggunakan kejutan elektrik mereka, jenis strategi yang mereka gunakan.

Sekarang kita akan mengetahui tentang ini...

Pertama, sedikit tentang watak utama itu sendiri.

Terdapat banyak bahaya yang mengintai di perairan Amazon yang misteri dan keruh. Salah satunya ialah belut elektrik (lat. Electrophorus electricus) adalah satu-satunya wakil perintah belut elektrik. Ia ditemui di timur laut Amerika Selatan dan terdapat di anak sungai kecil di bahagian tengah dan juga bahagian hilir Sungai Amazon yang kuat.

Panjang purata belut elektrik dewasa ialah satu setengah meter, walaupun kadangkala spesimen tiga meter ditemui. Ikan ini mempunyai berat kira-kira 40 kg. Badannya memanjang dan sedikit leper di sisi. Sebenarnya, belut ini tidak kelihatan seperti ikan: tidak ada sisik, hanya sirip ekor dan dada, dan selain itu, ia bernafas. udara atmosfera.

Foto 3.

Hakikatnya ialah anak sungai di mana belut elektrik hidup terlalu cetek dan berlumpur, dan air di dalamnya boleh dikatakan tidak mempunyai oksigen. Oleh itu, alam semula jadi telah menganugerahkan haiwan itu dengan tisu vaskular yang unik di rongga mulut, dengan bantuan belut menyerap oksigen terus dari udara luar. Benar, untuk ini dia perlu naik ke permukaan setiap 15 minit. Tetapi jika belut tiba-tiba mendapati dirinya keluar dari air, ia boleh hidup selama beberapa jam, dengan syarat badan dan mulutnya tidak kering.

Arang batu elektrik berwarna coklat zaitun, membolehkan ia kekal tidak dapat dikesan oleh perlombongan yang berpotensi. Hanya tekak dan bahagian bawah kepala berwarna oren terang, tetapi ini tidak mungkin membantu mangsa malang belut elektrik. Sebaik sahaja dia menggigil dengan seluruh badannya yang licin, pelepasan terbentuk dengan voltan sehingga 650V (kebanyakannya 300-350V), yang serta-merta membunuh semua yang berdekatan ikan kecil. Mangsa jatuh ke bawah, dan pemangsa mengambilnya, menelannya keseluruhan dan mengurapi dirinya di dekatnya untuk berehat sedikit.

Foto 4.

Belut elektrik mempunyai organ khas yang terdiri daripada banyak plat elektrik - sel otot yang diubah suai, di antara membran yang mana perbezaan potensi terbentuk. Organ menduduki dua pertiga daripada berat badan ikan ini.

Walau bagaimanapun, belut elektrik boleh menghasilkan nyahcas dengan voltan yang lebih rendah - sehingga 10 volt. Oleh kerana dia mempunyai penglihatan yang lemah, dia menggunakannya sebagai radar untuk mengemudi dan mencari mangsa.

Belut elektrik boleh saiz besar, mencapai 2.5 meter panjang dan 20 kilogram berat. Mereka tinggal di sungai di Amerika Selatan, seperti Amazon dan Orinoco. Mereka memakan ikan, amfibia, burung dan juga mamalia kecil.

Memandangkan belut elektrik menyerap oksigen terus dari udara atmosfera, ia perlu naik ke permukaan air dengan kerap. Dia harus melakukan ini sekurang-kurangnya sekali setiap lima belas minit, tetapi biasanya ia berlaku lebih kerap.

Setakat ini, terdapat beberapa kes yang diketahui orang mati selepas menemui belut elektrik. Walau bagaimanapun, pelbagai kejutan elektrik boleh menyebabkan kegagalan pernafasan atau jantung, yang boleh menyebabkan seseorang lemas walaupun di dalam air cetek.

Foto 5.

Seluruh badannya ditutup dengan organ khas, yang terdiri daripada sel-sel khas. Sel-sel ini disambungkan secara berurutan antara satu sama lain menggunakan saluran saraf. Di bahagian depan badan terdapat "tambah", di belakang terdapat "tolak". Elektrik yang lemah dijana pada awal-awal lagi dan, berpindah secara berturut-turut dari organ ke organ, ia memperoleh kekuatan untuk menyerang seberapa berkesan yang mungkin.

Belut elektrik itu sendiri percaya bahawa ia dikurniakan perlindungan yang boleh dipercayai, jadi ia tidak tergesa-gesa untuk menyerah walaupun kepada musuh yang lebih besar. Terdapat kes apabila belut tidak menyerah walaupun kepada buaya, dan orang ramai harus mengelak daripada bertemu dengan mereka sama sekali. Sudah tentu, tidak mungkin pelepasan itu akan membunuh orang dewasa, tetapi sensasi daripadanya akan menjadi lebih daripada tidak menyenangkan. Di samping itu, terdapat risiko kehilangan kesedaran, dan jika anda berada di dalam air, anda boleh dengan mudah lemas.

Foto 6.

Belut elektrik sangat agresif, ia menyerang serta-merta dan tidak akan memberi amaran kepada sesiapa tentang niatnya. Jarak selamat dari belut sepanjang meter adalah sekurang-kurangnya tiga meter - ini sepatutnya cukup untuk mengelakkan arus berbahaya.

Sebagai tambahan kepada organ utama yang menjana elektrik, belut juga mempunyai satu lagi, dengan bantuannya ia meninjau persekitarannya. Pencari pelik ini memancarkan gelombang frekuensi rendah, yang, apabila kembali, memberitahu pemiliknya tentang halangan di hadapan atau kehadiran makhluk hidup yang sesuai.

Foto 7.

Ahli zoologi Kenneth Catania ( Kenneth Catania) dari Universiti Vanderbilt (AS), memerhati belut elektrik yang hidup dalam akuarium yang dilengkapi khas, mendapati ikan boleh mengeluarkan baterinya dalam tiga cara berbeza. Yang pertama ialah denyutan voltan rendah yang bertujuan untuk orientasi di atas tanah, yang kedua ialah urutan dua atau tiga denyutan voltan tinggi yang berlangsung beberapa milisaat, dan akhirnya, kaedah ketiga ialah salvo voltan tinggi dan frekuensi tinggi yang agak panjang. pelepasan.

Apabila belut menyerang, ia menghantar banyak volt pada frekuensi tinggi kepada mangsa (kaedah nombor tiga). Tiga hingga empat milisaat pemprosesan sedemikian sudah cukup untuk melumpuhkan mangsa - iaitu, kita boleh mengatakan bahawa belut menggunakan kejutan elektrik jauh. Lebih-lebih lagi, kekerapannya jauh lebih tinggi daripada peranti tiruan: sebagai contoh, penyentak Taser jauh menyampaikan 19 denyutan sesaat, manakala belut menghantar sebanyak 400. Setelah melumpuhkan mangsa, ia mesti, tanpa membuang masa, dengan cepat mengambilnya, jika tidak. mangsa akan sedar dan berenang pergi.

Foto 8.

Dalam artikel dalam Sains Kenneth Catania menulis bahawa "senjata senja yang hidup" bertindak dengan cara yang sama seperti rakan tiruannya, menyebabkan pengecutan otot tidak disengajakan yang kuat. Mekanisme tindakan telah ditentukan dalam eksperimen yang unik, apabila ikan dengan dimusnahkan saraf tunjang; Mereka dipisahkan antara satu sama lain oleh penghalang telap elektrik. Ikan tidak dapat mengawal otot, tetapi mereka mengecut sendiri sebagai tindak balas kepada impuls elektrik dari luar. (Belut itu diprovokasi untuk dilepaskan dengan memberinya cacing sebagai makanan.) Jika ikan yang rosak saraf tunjangnya juga disuntik dengan agen saraf curare, maka elektrik daripada belut itu tidak memberi kesan kepadanya. Iaitu, sasaran pelepasan elektrik adalah tepat pada neuron motor yang mengawal otot.

Foto 9.

Namun, semua ini berlaku apabila belut sudah mengenal pasti mangsanya. Bagaimana jika mangsa disembunyikan? Kemudian anda tidak akan dapat menemuinya dengan pergerakan air. Di samping itu, belut itu sendiri memburu pada waktu malam, dan pada masa yang sama tidak boleh berbangga dengan penglihatan yang baik. Untuk mencari mangsa, ia menggunakan pelepasan jenis II: urutan pendek dua atau tiga denyutan voltan tinggi. Pelepasan ini meniru isyarat daripada neuron motor, menyebabkan semua otot mangsa yang berpotensi mengecut. Belut, seolah-olah, memerintahkannya untuk mendedahkan dirinya: kekejangan otot melepasi badan mangsa, ia mula berkedut, dan belut menangkap getaran air - dan memahami di mana mangsa tersembunyi. Dalam eksperimen yang sama dengan ikan dengan saraf tunjang yang musnah, ia dipisahkan dari belut oleh penghalang kedap elektrik, tetapi belut dapat merasakan gelombang air daripadanya. Pada masa yang sama, ikan itu disambungkan kepada perangsang, supaya ototnya mengecut atas permintaan penguji. Ternyata jika belut mengeluarkan "nadi pengesanan" pendek, dan pada masa yang sama ikan terpaksa berkedut, maka belut akan menyerangnya. Sekiranya ikan tidak bertindak balas dengan cara apa pun, maka belut, secara semula jadi, tidak bertindak balas terhadapnya dengan cara apa pun - ia tidak tahu di mana ia berada.

Secara keseluruhan, belut elektrik menunjukkan strategi memburu yang agak canggih. Dari semasa ke semasa menghantar persekitaran luaran Pelepasan "pseudomuskular", ia memaksa mangsa yang tersembunyi untuk mendedahkan diri mereka, kemudian berenang ke tempat ombak merebak di dalam air, dan memberikan pelepasan lain yang melumpuhkan mangsa. Dalam erti kata lain, belut hanya mendapat kawalan ke atas otot mangsa, mengarahkan mereka untuk bergerak atau membeku apabila ia memerlukannya.

Foto 11.

Foto 12.

Foto 13.

Maklumat asas tentang belut elektrik :

Panjang: sehingga 2.4 m.

Berat: 45 kg.

Spesies berkaitan. Keluarga belut termasuk 16 spesies, salah satunya ialah belut Eropah.

Warna belut adalah oren zaitun, panjang badan mencapai dua meter, kepala lebar dan rata. Organ elektrik belut terletak di bahagian ekor, yang panjangnya adalah tiga perempat daripada keseluruhan panjang badan.

Gaya hidup belut elektrik

Tabiat: Sendiri.

Makanan: ikan kecil, katak, dan individu muda juga makan invertebrata.

Jangka hayat: Tidak diketahui dengan tepat berapa tahun belut elektrik itu hidup. Belut sungai tertua berumur 88 tahun, iaitu kira-kira sebaya dengan belut elektrik.

Di perairan yang keruh tempat tinggal belut, jarak penglihatannya kurang, jadi ia jarang bergantung pada penglihatan (penglihatan belut sangat lemah). Belut menerima maklumat yang tepat tentang dunia sekeliling dengan bantuan organ elektriknya.

Belut elektrik muda menangkap invertebrata yang tinggal di bahagian bawah. Ikan mencari mangsa menggunakan organ elektrik yang membolehkannya mengesan mangsa walaupun ia tidak bergerak.

Penderia sensitif juga merakam impuls elektrik kecil yang disebabkan oleh pergerakan otot ikan lain, contohnya, semasa pernafasan yang terakhir.

Sebaik sahaja belut mengesan mangsanya, ia segera menghantar satu siri nyahcas elektrik yang melumpuhkan atau membunuh mangsa. Belut makan hanya satu baris gigi kecil, jadi saintis menganggap bahawa ia menelan mangsanya secara keseluruhan.

Pembiakan belut elektrik

Hampir tiada apa yang diketahui tentang pembiakan belut elektrik. Adalah dipercayai bahawa anak ikan muncul dari telur. Mengenai pembiakan elektrik

Ada kemungkinan, seperti spesies ikan lain yang mampu menghasilkan medan elektrik, belut menggunakan organ elektrik untuk bertukar maklumat tentang jantina, umur dan kesediaan untuk mengawan.

DALAM masa tertentu belut tiba-tiba hilang dan kemudian kembali, diiringi oleh anak-anak ikan sepanjang kira-kira 10 cm Dipercayai bahawa anak ikan muncul dari telur, tetapi versi ini masih belum terbukti sehingga hari ini.

Belut elektrik - Ini adalah yang paling berbahaya dari semua ikan elektrik. Ikan elektrik lain, seperti ikan pari dan ikan keli, boleh menghasilkan nyahcas elektrik antara lima hingga dua ratus volt.

Organ elektrik. Organ yang menghasilkan tenaga elektrik terletak di bahagian belakang badan belut. Mereka terdiri daripada sekumpulan plat elektrik (EP) yang sangat nipis, yang mana terdapat kira-kira 10 ribu. Setiap daripada mereka menghasilkan medan elektrik yang lemah. Apabila belut mengaktifkannya, EC menghasilkan impuls elektrik yang pendek. Pada voltan rendah, gelombang elektrik digunakan sebagai radar. Apabila ikan menghampiri, belut meningkatkan intensiti pelepasan dan melumpuhkan mangsa.

Tempat kediaman. Tanah air belut adalah Amerika Selatan. Tinggal di sungai Guyana, di delta Orinoco dan Amazon.
Pemeliharaan. Di Amerika Selatan, dagingnya dimakan, tetapi di kawasan lain ia tidak digunakan untuk tujuan ini. Kewujudan belut hanya diancam oleh pencemaran air.

Jika anda menyukai tapak kami, beritahu rakan anda tentang kami! Belut elektrik - ikan yang paling berbahaya antara semua ikan elektrik. Dari segi jumlah korban manusia, ia adalah lebih awal daripada piranha legenda. Belut ini (by the way, ia tiada kaitan dengan belut biasa) mampu mengeluarkan cas elektrik yang kuat. Jika anda mengambil belut muda di tangan anda, anda merasakan sedikit sensasi kesemutan, dan ini, memandangkan fakta bahawa bayi itu hanya berumur beberapa hari dan hanya bersaiz 2-3 cm Ia adalah mudah untuk membayangkan apa sensasi anda akan dapat jika anda menyentuh belut dua meter. Seseorang dalam hubungan rapat sedemikian menerima kejutan 600 V dan boleh mati daripadanya. Belut elektrik menghantar gelombang daya yang kuat sehingga 150 kali sehari. Tetapi perkara yang paling pelik ialah, walaupun senjata sedemikian, belut makan terutamanya pada ikan kecil.

Untuk membunuh ikan, belut elektrik hanya perlu menggigil dan mengeluarkan arus. Mangsa mati serta merta. Belut mengambilnya dari bawah, sentiasa dari kepala, dan kemudian, tenggelam ke bawah, mencerna mangsa selama beberapa minit.

Belut elektrik hidup di sungai cetek di Amerika Selatan dan ditemui dalam jumlah besar di perairan Amazon. Di tempat-tempat di mana belut hidup, selalunya terdapat kekurangan oksigen yang besar. Oleh itu, belut elektrik telah membangunkan ciri tingkah laku. Belut berada di bawah air selama kira-kira 2 jam, dan kemudian berenang ke permukaan dan bernafas di sana selama 10 minit, manakala ikan biasa hanya perlu ke permukaan selama beberapa saat.

Belut elektrik - ikan besar: Panjang purata orang dewasa ialah 1-1.5 m, berat sehingga 40 kg. Badannya memanjang, sedikit rata di sisi. Kulitnya terdedah dan tidak ditutup dengan sisik. Siripnya sangat maju, dengan bantuannya belut elektrik dapat dengan mudah bergerak ke semua arah. Belut elektrik dewasa berwarna coklat, dengan bahagian bawah kepala dan tekak berwarna oren terang. Pewarnaan individu muda lebih pucat.

Perkara yang paling menarik tentang struktur belut elektrik ialah organ elektriknya, yang menduduki lebih daripada 2/3 daripada panjang badan. Kutub positif "bateri" ini terletak di bahagian hadapan badan belut, dan kutub negatif terletak di bahagian belakang. Voltan pelepasan tertinggi, menurut pemerhatian dalam akuarium, boleh mencapai 650 V, tetapi biasanya ia kurang, dan pada ikan satu meter panjang ia tidak melebihi 350 V. Kuasa ini cukup untuk menyalakan 5 mentol lampu. Organ elektrik utama digunakan oleh belut untuk melindungi dirinya daripada musuh dan melumpuhkan mangsa. Terdapat satu lagi organ elektrik tambahan, tetapi medan yang dihasilkan olehnya memainkan peranan sebagai pencari: dengan bantuan gangguan yang timbul dalam medan ini, belut menerima maklumat tentang halangan dalam perjalanan atau pendekatan mangsa yang berpotensi. Kekerapan pelepasan lokasi ini sangat kecil dan boleh dikatakan tidak dapat dilihat oleh manusia.

Pelepasan itu sendiri, yang dihasilkan oleh belut elektrik, tidak membawa maut kepada manusia, tetapi ia masih sangat berbahaya. Jika anda terkena renjatan elektrik semasa berada di dalam air, anda boleh kehilangan kesedaran dengan mudah.

Belut elektrik adalah agresif. Boleh menyerang tanpa amaran, walaupun tidak ada ancaman kepadanya. Jika sesuatu yang hidup datang dalam lingkungannya bidang kuasa, maka belut tidak akan bersembunyi atau berenang pergi. Adalah lebih baik untuk orang itu sendiri berenang ke tepi jika belut elektrik muncul dalam perjalanan. Anda tidak boleh berenang ke ikan ini pada jarak kurang daripada 3 meter; ini adalah jejari utama tindakan padang belut sepanjang meter.

	Panjang: sehingga 3 meter Berat: sehingga 40 kg Habitat: sungai cetek di Amerika Selatan, terdapat dalam jumlah besar di perairan Amazon.

17 Ogos 2016 jam 09:31 malam

Fizik dalam dunia haiwan: belut elektrik dan "stesen kuasa"nya

Belut elektrik (Sumber: youtube)

Spesies ikan belut elektrik (Electrophorus electricus) adalah satu-satunya wakil genus belut elektrik (Electrophorus). Ia ditemui di beberapa anak sungai di bahagian tengah dan bawah Amazon. Saiz badan ikan mencapai 2.5 meter panjang dan berat - 20 kg. Belut elektrik memakan ikan, amfibia, dan, jika anda bernasib baik, burung atau mamalia kecil. Para saintis telah mengkaji belut elektrik selama berpuluh-puluh (jika tidak beratus-ratus) tahun, tetapi hanya kini beberapa ciri struktur badannya dan beberapa organ telah mula menjadi jelas.

Lebih-lebih lagi, keupayaan untuk menjana elektrik bukanlah satu-satunya ciri luar biasa belut elektrik. Contohnya, dia menghirup udara atmosfera. Ini mungkin terima kasih kepada sebilangan besar sejenis tisu mulut khas yang ditembusi salur darah. Untuk bernafas, belut perlu berenang ke permukaan setiap 15 minit. Ia tidak boleh mengambil oksigen daripada air, kerana ia hidup dalam badan air yang sangat berlumpur dan cetek, di mana terdapat sedikit oksigen. Tetapi, sudah tentu, ciri membezakan utama belut elektrik ialah organ elektriknya.

Mereka memainkan peranan bukan sahaja sebagai senjata untuk mengejutkan atau membunuh mangsanya, di mana belut makan. Nyahcas yang dihasilkan oleh organ elektrik ikan boleh menjadi lemah, sehingga 10 V. Belut menghasilkan pelepasan sedemikian untuk elektrolokasi. Hakikatnya ialah ikan mempunyai "elektroreseptor" khas yang membolehkan mereka mengesan herotan medan elektrik dipanggil olehnya badan sendiri. Elektrolokasi membantu belut mencari jalan melalui air yang keruh dan mencari mangsa yang tersembunyi. Belut boleh memberikan pelepasan elektrik yang kuat, dan pada masa ini ikan atau amfibia yang tersembunyi mula berkedut kalut akibat sawan. Pemangsa mudah mengesan getaran ini dan memakan mangsa. Oleh itu, ikan ini adalah kedua-dua electroreceptive dan electrogenic.

Menariknya, belut menghasilkan pelepasan dengan kekuatan yang berbeza-beza menggunakan tiga jenis organ elektrik. Mereka menduduki kira-kira 4/5 daripada panjang ikan. Voltan tinggi dihasilkan oleh organ Hunter and Men, dan arus kecil untuk tujuan navigasi dan komunikasi dihasilkan oleh organ Sachs. Badan utama dan organ Hunter terletak di bahagian bawah badan belut, organ Sachs berada di ekor. Belut "berkomunikasi" antara satu sama lain menggunakan isyarat elektrik pada jarak sehingga tujuh meter. Dengan beberapa siri nyahcas elektrik, mereka boleh menarik individu lain dari spesies mereka.

Bagaimanakah belut elektrik menjana tenaga elektrik?

Belut spesies ini, seperti beberapa ikan "berelektrik" lain, menghasilkan semula elektrik dengan cara yang sama seperti saraf dan otot dalam badan haiwan lain, hanya untuk ini mereka menggunakan elektrosit - sel khusus. Tugas itu dilakukan menggunakan enzim Na-K-ATPase (dengan cara ini, enzim yang sama sangat penting untuk moluska genus Nautilus (lat. Nautilus)). Terima kasih kepada enzim, pam ion terbentuk yang mengepam ion natrium keluar dari sel dan mengepam dalam ion kalium. Kalium dikeluarkan daripada sel terima kasih kepada protein khas yang membentuk membran. Mereka membentuk sejenis "saluran kalium" di mana ion kalium dikumuhkan. Ion bercas positif terkumpul di dalam sel, dan ion bercas negatif terkumpul di luar. Timbul kecerunan elektrik.

Beza keupayaan yang terhasil mencapai 70 mV. Dalam membran sel yang sama organ elektrik belut terdapat juga saluran natrium di mana ion natrium boleh masuk semula ke dalam sel. Dalam keadaan biasa, dalam 1 saat pam mengeluarkan kira-kira 200 ion natrium daripada sel dan pada masa yang sama memindahkan kira-kira 130 ion kalium ke dalam sel. Satu mikrometer persegi membran boleh memuatkan 100-200 pam tersebut. Biasanya saluran ini ditutup, tetapi jika perlu ia dibuka. Jika ini berlaku, kecerunan potensi kimia menyebabkan ion natrium mengalir semula ke dalam sel. Terdapat perubahan voltan am dari -70 hingga +60 mV, dan sel memberikan nyahcas sebanyak 130 mV. Tempoh proses hanya 1 ms. Sel-sel elektrik disambungkan antara satu sama lain oleh gentian saraf, sambungannya adalah bersiri. Elektrosit membentuk lajur pelik yang disambung secara selari. Jumlah voltan isyarat elektrik yang dihasilkan mencapai 650 V, arus ialah 1A. Menurut beberapa laporan, voltan bahkan boleh mencapai 1000 V, dan arus boleh mencapai 2A.

Elektrosit (sel elektrik) belut di bawah mikroskop

Selepas nyahcas, pam ion beroperasi semula, dan organ elektrik belut dicas. Menurut beberapa saintis, terdapat 7 jenis saluran ion dalam membran sel elektrositik. Peletakan saluran ini dan pertukaran jenis saluran mempengaruhi kadar pengeluaran elektrik.

Bateri lemah

Menurut penyelidikan Kenneth Catania dari Universiti Vanderbilt (AS), belut boleh menggunakan tiga jenis pelepasan dari organ elektriknya. Yang pertama, seperti yang dinyatakan di atas, ialah satu siri denyutan voltan rendah yang berfungsi untuk tujuan komunikasi dan navigasi.

Yang kedua ialah urutan 2-3 denyutan voltan tinggi yang berlangsung beberapa milisaat. Kaedah ini digunakan oleh belut ketika memburu mangsa tersembunyi dan tersembunyi. Sebaik sahaja 2-3 hentakan voltan tinggi diberikan, otot mangsa yang tersembunyi mula mengecut, dan belut dapat mengesan makanan yang berpotensi dengan mudah.

Kaedah ketiga ialah satu siri pelepasan voltan tinggi, frekuensi tinggi. Belut menggunakan kaedah ketiga semasa memburu, menghasilkan sehingga 400 denyutan sesaat. Kaedah ini melumpuhkan hampir semua haiwan kecil hingga sederhana (walaupun manusia) pada jarak sehingga 3 meter.

Siapa lagi yang mampu menjana arus elektrik?

Kira-kira 250 spesies ikan mampu melakukan ini. Bagi kebanyakan, elektrik hanyalah alat navigasi, seperti, sebagai contoh, dalam kes gajah Nil (Gnathonemus petersii).

Tetapi beberapa ikan mampu menghasilkan pelepasan elektrik daya sensitif. Ini adalah ikan pari elektrik (sebilangan spesies), ikan keli elektrik dan beberapa yang lain.

Ikan keli elektrik (

Penjana biokejuruteraan mikroskopik suatu hari nanti boleh menggerakkan implan perubatan, menarik bahan api terus dari badan, tanpa memerlukan pengecasan luaran. Ini adalah prospek yang jauh kerja yang menakjubkan Para saintis Amerika yang berhasrat untuk menyalin dan juga meningkatkan operasi sel elektrik ikan air tawar- belut.

Nah, bukankah ini satu keajaiban alam? Jadi mengapa tidak belajar daripadanya? Memang, mungkin semua orang pernah mendengar tentang biomimetik, tetapi hampir tidak mengenai biomimetik di peringkat selular dan juga molekul.

Sementara itu, Jian Xu dari Universiti Yale dan David LaVan dari Institut Piawaian dan Teknologi Kebangsaan Amerika (NIST) menetapkan sendiri tugas ini - untuk membuka molekul dan menyalin kerja sel elektrik belut.

Para penyelidik ini membangunkan model berangka yang canggih bagi pergerakan ion melalui struktur selular dan membandingkannya dengan data yang diperoleh sebelum ini mengenai sel elektrik.

Dan kemudian saintis membangunkan model sel tiruan yang meningkatkan parameter output berbanding dengan rakan semula jadi mereka. Khususnya, salah satu projek ini menjanjikan peningkatan kuasa puncak sebanyak 40%, dan yang kedua - sebanyak 28%.

(Penyelidikan ini diliputi dalam jurnal Nature Nanotechnology.)

Gambar pertama menunjukkan anatomi organ elektrik belut, iaitu set elektrosit, sel yang disambungkan secara bersiri (untuk menaikkan jumlah voltan) dan secara selari (untuk meningkatkan arus). Gambar kedua menunjukkan satu sel dengan saluran ion dan pam yang menembusi membran (model Yale dan NIST baharu hanya mengkaji tingkah laku beberapa sel tersebut). Angka akhir menunjukkan saluran ion tunggal, blok binaan model (ilustrasi oleh Daniel Zukowski/Yale University).

Laban menjelaskan bahawa mekanisme untuk mencipta voltan dalam sel-sel organ elektrik belut adalah serupa dengan skema untuk menghantar isyarat saraf di otak. Hanya sel saraf yang mampu menjana voltan yang sangat sedikit (tetapi mereka menciptanya dengan cepat), manakala sel elektrik khas mempunyai kitaran operasi yang lebih panjang, tetapi mengumpul voltan yang lebih mengagumkan.

Oleh itu, dengan memilih konduktor ionik mengikut undang-undang tertentu dan membentuk sistem skala nanometer daripadanya, adalah mungkin untuk mencipta analog tiruan sel elektrik, yang, dengan mengoptimumkan parameter, akan mengatasi prototaip hidup mereka dalam kecekapan.

Penyelidikan ini adalah sebahagian daripada usaha Pusat Reka Bentuk Nanokonduktor Biomimetik AS untuk mencipta sistem kecil, seperti namanya, dalam imej dan rupa analog semula jadi.

Satu contoh penjana nano yang dibangunkan di Nanokonduktor Biomimetik. Membran lipid yang direka khas pada kuarza berliang nipis atau sokongan polimer. Di bawah: model komputer kompleks molekul yang menyediakan kekonduksian ionik yang diperlukan (ilustrasi dari laman web nanoconductor.org).

Sistem yang disebutkan adalah yang paling banyak jenis yang berbeza mesti berkembang tenaga elektrik, menghasilkan isyarat elektrik atau elektrokimia, atau mencipta tekanan dan aliran osmotik dalam peranti mikroskopik.

Perhatikan bahawa idea "mengambil belut dan mengubahnya menjadi loji kuasa hidup untuk faedah manusia" telah dicadangkan lebih daripada sekali oleh pencipta. Dan mereka juga menjalankan eksperimen lucu. Katakan kita melihat belut boleh menyalakan lampu pada pokok Krismas.

Tetapi kami tidak boleh percaya bahawa koloni belut malang yang terkunci di dalam akuarium akan membantu kami menyelesaikannya masalah tenaga? Adalah lebih baik untuk menjana elektrik daripada coklat atau air sisa menggunakan bakteria.

Jian Xu paling banyak belajar pelbagai sistem, yang menggunakan komponen biologi dan boleh menjana voltan. Seperti kedua-dua titisan yang bersentuhan ini dengan penyelesaian berbeza di dalamnya, ditutup dengan membran lipid, prototaip primitif biobateri (foto dari pantheon.yale.edu).

Walau bagaimanapun, terdapat sesuatu dalam pemikiran ini (tentang jerawat). Dengan menyalin sel "tempur" mereka, anda boleh mencipta penjana kecil untuk implan berkuasa rendah atau peranti kecil lain. Beginilah Xu dan Laban beralasan.