Животные которые вырабатывают электричество. Животные и электричество. Основные типы проводников

5. «Волны смерти»

Кстати, живое электричество является причиной многих весьма странных явлений, которые наука объяснить до сих пор не в силах. Пожалуй, самое известное из них – «волна смерти», открытие которой повлекло новый этап споров о существовании души и о природе «околосмертного опыта», о котором иногда рассказывают люди, пережившие клиническую смерть.

В 2009 году в одной из американских больниц были сняты энцефолограммы у девяти умирающих людей, которых на тот момент было уже не спасти. Эксперимент проводился, чтобы разрешить давний этический спор о том, когда человека действительно мертв. Результаты были сенсационными – после смерти у всех испытуемых мозг, который уже должен был быть умерщвлён, буквально взрывался – в нем возникали невероятно мощные всплески электрических импульсов, которые никогда не наблюдались у живого человека. Они возникали через две-три минуты после остановки сердца и продолжались примерно три минуты. До этого, подобные эксперименты проводились на крысах, у которых то же самое начиналось спустя минуту после смерти и продолжалось 10 секунд. Подобное явление ученые фаталистично окрестили «волной смерти».

Научное объяснение «волнам смерти» породило множество этических вопросов. По словам одного из экспериментаторов, доктора Лакхмира Чавла, подобные всплески мозговой активности объясняются тем, что от недостатка кислорода нейроны теряют электрический потенциал и разряжаются, испуская импульсы «лавинообразно». «Живые» нейроны постоянно находятся под небольшим отрицательным напряжением – 70 миннивольт, которое удерживается, за счет избавления от положительных ионов, которые остаются снаружи. После смерти – равновесие нарушается, и нейроны быстро меняют полярность с «минуса» на «плюс». Отсюда и «волна смерти».

Если эта теория верна, «волна смерти» на энцефолограмме проводит ту неуловимую черту между жизнью и смертью. После нее работу нейрона восстановить нельзя, организм больше не сможет получать электрические импульсы. Иными словами, дальше врачам уже нет смысла бороться за жизнь человека.

Но, что если посмотреть на проблему с другой стороны. Предположить, что «волна смерти» - последняя попытка мозга дать сердцу электрический разряд, чтобы восстановить его работу. В таком случае, во время «волны смерти» нужно не складывать руки, а напротив использовать этот шанс для спасения жизни. Так утверждает доктор-реаниматолог, Ланс-Беккер из Пенсильванского Университета, указывая на то, что бывали случаи, когда человек «оживал» после «волны», а значит яркий всплеск электрических импульсов в человеческом теле, а потом спад, еще не могут считаться последним порогом.

В морях и океанах есть существа, обладающие удивительными и поразительными способностями вырабатывать электричество. Одним из таких созданий является электрический скат.

Как скаты вырабатывают электричество?

Все благодаря специальным электрическим органам, находящимся внутри этих существ. Они возникли как у пресноводных, так и у морских рыб. Известно, что такие же органы имели некоторые их ископаемые предки. Современная ихтиология насчитывает более 300 видов разных рыб, имеющих электрические органы. Эти органы представляют собой видоизмененные мышцы. У тех или иных «электрорыб» они отличаются своим местоположением. Например, у скатов они представляют собой почковидные образования.

Если говорить простым языком, то электрические органы скатов – это своеобразные мини-генераторы, вырабатывающие весьма приличный заряд тока. Этого заряда хватит на то, чтобы обездвижить не только рыбу, но и человека! Есть специалисты, которые утверждают, что скаты могут за один раз вырабатывать напряжение в 300 вольт. Электрические органы располагаются в спинной и брюшной частях тела этой «электрорыбы». Их можно сравнить с гальванической или электрической батареей.

Каждый из таких органов состоит из многочисленных электрических пластин, собранных в столбики. Это видоизмененные нервные, мышечные и железистые клетки. Между их мембранами и генерируется разность потенциалов. Электрические органы иннервируются специальными ветвями языкоглоточного, лицевого и блуждающего нервов, которые, в свою очередь, подходят к электроотрицательной стороне вышеупомянутых пластинок.

В каких случаях скаты вырабатывают электричество?

Эти создания используют свои уникальные электрогенные свойства в двух случаях: если им угрожает какая-либо опасность, или во время охоты (поиска добычи). Любопытно, что сами скаты не страдают от выпускаемого ими электрического разряда. Это объясняется специальной «изоляцией», которой наградила их матушка-природа. Кстати, электрогенными свойствами обладают не только электрические скаты, но и некоторые другие их виды, не относящиеся к семейству электрических: органы этих существ расположены только на хвосте.

Те рыбаки, которые имели неосторожность на себе почувствовать всю силу воздействия этой «электрорыбы», оставались крайне недовольными. По их словам, удар током от электрического ската сопровождается продолжительной сонливостью, дрожью в ногах, потерей чувствительности, онемением верхних конечностей.

Любопытно, что такое удивительное электрогенное свойство этих созданий успешно эксплуатировалось еще в Древней Греции. Греки использовали этих чудо-рыб для обезболивания во время какого-либо оперативного вмешательства, либо при деторождении.

Все интересное

С древнейших времен люди наблюдали электрические явления, однако постичь, описать и реализовать их получилось относительно недавно. А началась история открытия электричества и его импульсов с исследованием природного «солнечного камня» -…

Любой человек, не особенно посвященный в область электротехники, наслышан о том, что различают ток постоянный и ток переменный. Специалисты говорят еще о пульсирующем электрическом токе. Где, в каких областях энергетики используют тот и иной ток, и…

Самая крупная река в мире – Амазонка. Она же признана и самой опасной. Причиной тому является обилие различного рода фауны, опасной для жизни человека. Хищники АмазонкиАмазонка – южноамериканская река, имеющая протяженность 6992,06 км. Глубина ее…

Кровля – это часть архитектурного образа здания. По сути, это важнейший защитный элемент конструкции строения. От качества крыши зависит не только долговечность постройки, но и внешний вид дома, а также комфортность проживания в нем. Поэтому выбор…

Далеко не каждый может позволить себе установить в своем доме или квартире настоящий камин. Отличной заменой ему является камин электрический - теплый, яркий, красивый, отличающийся от настоящего лишь тем, что вместо огня в нем «пылает»…

Животные организмы имеют два вида генераторов электричества: внутренние и наружные. К внутренним относятся мозг и сердце, к наружным пять органов чувств (зрение, слух, вкус, обоняние и осязание).
В головном мозге биотоки вырабатываются в том месте, где располагается ретикуло-эндотелиальная формация. От головного мозга биотоки поступают в спинной мозг, а оттуда по нервным сплетениям направляются ко всем органам и тканям. Далее очень мелкие нервы проникают во все органы грудной и брюшной полости, в кости, мышцы, сосуды, связки туловища и конечностей. Нервные ткани являются специфическими проводниками биотоков. Нервы играют в организме ту же роль, которую играют металлические (алюминиевые, медные) провода с изоляцией в электротехнике. В виде тончайшей сеточки они пронизывают все внутренние органы и мягкие ткани организма. В конце своего пути биотоки покидают нервные окончания и переходят в межклеточное пространство неспецифических проводников электричества внутренних органов, мышц, сосудов, кожи и т. д. Все ткани человеческого тела состоят на 95% из воды с растворенными в ней солями. Поэтому живые ткани являются прекрасными проводниками электричества.
В сердце биотоки генерируются в синусовом узле. От него концентрированный поток электронов проходит по пучку Гисса, нервные ветви которого заканчиваются клетками Пуркинье, диффузно расположенными в миокарде. Клетки Пуркинье передают биоимпульсы к мышечным клеткам сердца. Под действием биоимпульсов происходит сжатие сердечной мышцы - систола. Далее сердечные биотоки покидают пределы сосредоточения и «растекаются» по всему телу. Благодаря этому электрокардиограф фиксирует наличие биотоков на контактных металлических пластинках, которые соприкасаются с кожей грудной клетки, ног и рук.
Диастола (то есть расширение сердца и увеличение объёма полостей желудочков и предсердий) происходит благодаря резиноподобного действия толстых стенок сердечных мышц. Если взять мячик из мягкой резины (или из поролона) и сжать его кистью руки, то его объём можно уменьшить в 5 раз. Для сердца это будет сжатие (систола) от действия электрического импульса на мышечные волокна, который вырабатывается в собственной сердечной «электростанции». После того, как кисть руки кончит сжимать резиновый мячик, разожмётся, моментально мячик увеличивается в размере в 5 раз по причине эластичности (как у резины). Это этап расправления резинового меча, аналогичный сердечной диастоле. Диастола сердца происходит благодаря «резиновой» эластичности миокарда, а не благодаря повторному воздействию электрических импульсов на миокард с целью насильственного увеличения объёма сердца. Инфаркт сердца – это возникновение ограниченного, спазмированного участка сердечной мышцы, который из-за склероза сосудов внутри этого участка, потерял свою эластичность и не увеличил свой объём после прекращения сжатия, не расширился как резинка.
Естественная смерть старых людей происходит по причине прекращения выделения электрической энергии «электростанцией» мозга или «электростанцией» сердца. Исследования электрофизиологов показали, что ретикуло-эндотелиальная формация вырабатывает электричества в ватах в сутки при бодрствовании человека (то есть во время работы в дневное время суток) в 5 – 10 раз больше, чем её генерируется в мозгу спящего человека (то есть ночью). Хорошо известно, что основное количество электрической энергии тратится на работу мышц конечностей и туловища и на интеллектуальную работу мозга. Если измерять электрическую энергию, которую вырабатывает ретикуло-эндотелиальная формация (в ватах за сутки), то на протяжении жизни (например, на протяжении 80 лет) её количество меняется. Самое высокое количество энергии вырабатывает мозг человека в юношеском и молодом возрасте, то есть в возрасте 18 – 27 лет. В это время мышечная и интеллектуальная сила мужчин и женщин самая высокая. Самое низкое количество электроэнергии вырабатывается внутри мозга детей до года и стариков после 70 лет. Вот почему дети и старики ослаблены в физическом отношении и нуждаются в посторонней помощи. Также хорошо известно, что дети и старики ослаблены и в интеллектуальном отношении.
В 89 % случаев смерть старого человека происходит по причине инсульта, инфаркта, раковой опухоли или от наличия другой болезни (пневмонии, диабета, цирроза печени и так далее). Но в 11 % случаев смерть старого человека происходит от старости, то есть – по естественным причинам. Что это за причины? Естественная смерть старых людей происходит по причине прекращения выделения электрической энергии «электростанцией» мозга или «электростанцией» сердца. Нервные клетки электрических генераторов в мозгу и в сердце стареют и перестают функционировать, перестают вырабатывать электрические потенциалы. Возникает или остановка дыхания, или остановка сердцебиения, что неизбежно приводит к гибели всего организма. Естественная смерть старого человека от остановки дыхания происходит в 24 % случаев, а в 76 % случаев смерть происходит от прекращения деятельности электростанции сердца, от остановки сердца. Механизм смерти стариков от остановки дыхания следующий. Из ретикуло-эндотелиальной формации поток биоимпульсов поступает в продолговатый мозг, откуда дыхательный центр направляет электрические импульсы дыхательным мышцам грудной клетки. Происходит увеличение объёма грудной клетки и лёгких, то есть – происходит вдох, и воздух закачивается а в легочное «бронхиальное дерево». Далее следует выдох. Электрические импульсы поступают к мышцам – антагонистам, которые уменьшают объём грудной клетки и лёгких, то есть – происходит выдох, происходит выталкивание воздуха из легочного «бронхиального дерева». У старых людей отмирают клетки ретикуло-эндотелиальной формации мозга, и генерация электрических токов в (количественном отношении, в ватах в сутки) прогрессивно уменьшается. Смерть – это полное прекращение работы ретикуло-эндотелиальной формации мозга. При этом в первую очередь останавливается дыхание, так как оно осуществляется благодаря работе дыхательных мышц грудной клетки. Как только дыхательный центр мозга перестаёт подавать биоимпульсы к дыхательным мышцам, возникает смерть от удушья.
Если у какого-то человека быстрее стареет генератор электричества в сердце (который так же состоит из нескольких тысяч нервных клеток), то смерть происходит от прекращения выработки электричества внутри «электростанции» сердца. Генератор электричества в сердце прекращает «выстреливать» электрические токи, а поэтому происходит остановка сердечной деятельности. Не происходит сердечная систола, возникает остановка сердечных сокращений и организм умирает.
Спортивная медицина доказывает, что ежедневные и не слишком интенсивные занятия любительским спортом поддерживают высокий тонус ретикуло-эндотелиальной формации и сердечная «электростанция» намного дольше (до 100 и более лет) выделяет электрические импульсы. Спортсмен усилием воли заставляет напряженно работать мышцы, а для их работы необходимо большое количество электрической энергии, которые производятся в мозгу и в сердце их генераторами электричества. Тренировки заставляют работать на полную мощность «электростанции», которые расположены внутри мозга и сердца, заставляют и в старости сохранять мощную генерацию электричества. Регулярные мышечные усилия заставляют выделять электричество в «электростанциях» мозга и сердца достаточно долгое время (100 лет и более). Чрезмерное физическое перенапряжение приводит к истощению генераторов электричества в мозгу и сердце, что приближает момент остановки их деятельности, что предрекает быструю гибель организма. Практическая медицина доказывает, что дольше живёт тот человек, который занимается не умственным трудом, а ежедневным, умеренным физическим трудом! Современные люди, особенно городские жители, мало двигаются, редко делают интенсивную физическую работу, а поэтому их «биологические электростанции» быстро дряхлеют. Ежедневный спорт в лесу или на открытом стадионе (где повышенно содержание кислорода) – это залог долгой жизни.

Внутри глаза также имеется специфический генератор биотоков в виде сетчатки. Когда свет попадает на сетчатку глаза, возникает поток электронов, который дальше распространяется по зрительному нерву и передается в кору головного мозга. Благодаря выработке биотоков сетчаткой глаза человек получает возможность видеть окружающий мир. Зрение дает человеку более 80% информации.
Внутреннее ухо является генератором электроимпульсов, которые возникают при воздействии звуковых волн. Чувствительные слуховые клетки кортиева органа расположены на основной мембране внутреннего уха (улитка) и приходят в возбуждение при колебаниях основной мембраны. Из улитки биотоки проходят по слуховому нерву в продолговатый мозг, а дальше в кору головного мозга.
Кожные рецепторы воспринимают прикосновение, давление, болевое раздражение, холодовое и тепловое воздействие. При гистологическом исследовании в коже обнаружено большое количество нервных окончаний в виде кисточек, корзинок, розеток, окруженных капсулой. Тактильную чувствительность воспринимают клетки Меркеля, Фатера-Пачини и тельца Мейснера. Свободные окончания осевых цилиндров в виде заострений и пуговчатых утолщений воспринимают болевую чувствительность. Колбы Краузе, тельца Мейснера и Руффини воспринимают чувство холода и тепла. На 1 квадратном сантиметре кожи находится 200 болевых рецепторов, 20 тактильных, 12 холодовых и 2 тепловых. Воздействие давления, тепла, холода, укола и других видов травмы на эти кожные рецепторы приводит к возникновению биоимпульсов, которые по мелким и крупным нервным стволам передаются в спинной мозг, далее в продолговатый мозг и кору полушарий. Кожные рецепторы относятся к самым мелким генераторам электричества в организме человека.
Обонятельные нервы берут свое начало на так называемых митральных клетках обонятельной луковицы. Воздействие пахучих веществ на эти клетки приводит к возникновению биоимпульсов. Нервные обонятельные клетки заканчиваются в грушевидной извилине коры головного мозга.
Вкусовые рецепторы расположены на языке и представлены микроскопическими «вкусовыми почками», которые объединяются во вкусовые сосочки. При воздействии химических веществ вкусовые сосочки языка вырабатывают биоимпульс, т.е. вкусовые сосочки играют роль генераторов электрического тока. Вкусовые нервы относятся к волокнам лицевого, языкоглоточного и блуждающего нервов. По ним биоимпульсы проходят к таламусу и заканчиваются в опекулярной области коры головного мозга. В этой области возникают электропотенциалы после раздражения вкусовых рецепторов химическими веществами.
Если все электричество, которое вырабатывается перечисленными органами (головным мозгом, сердцем, пяти органами чувств) на протяжении суток принять за 100%, то 50% этого количества вырабатывает сердце, 40% - мозг, и только 10% - органы чувств (сетчатая оболочка глаза – 7%, внутреннее ухо – 2%, и 1% - тактильные, обонятельные и вкусовые рецепторы). Конечно, если человек перенес сильную травму, то тогда болевые рецепторы (тактильные органы чувств) могут выработать до 90% всего количества биоимпульсов, выработанных человеком за сутки.
Из сказанного можно сформулировать второй закон биоэлектрофизики: в организме человека имеется 7 биологических генераторов биотоков. Физиологические исследования нервных тканей давно установили факт существования двух различных по функциональной деятельности нервных клеток: эфферентных и афферентных. В эфферентной электрической цепи биотоки распространяются от центра (мозга) к периферии (кожным покровам), проходя через все внутренние органы и ткани. В афферентных путях биотоки распространяются от внешних генераторов электричества (органов чувств) к центральной нервной системе (сначала к спинному, а потом – к головному мозгу). Это положение относится ко второму закону биоэлектрофизики.

В реках морях и океанах живут несколько видов рыб, которые могут вырабатывать электрический ток. Как показали последние исследования, в настоящее время существует около трехсот видов рыб, вырабатывающих электричество. К таким рыбам относятся и электрический угорь.

Обитает электрический угорь в реках северо-восточной части Южной Америки и притоке среднего и нижнего течения Амазонки. Длина от 1 до 3 м, вес до 40 кг. Кожа у электрического угря голая, без чешуи, тело сильно удлинённое.

Интересным в структуре электрических угрей являются электрические органы, которые занимают около 4/5 длины тела. Угорь генерирует разряд напряжением до 1300 В и силой тока до 1 A. Положительный заряд находится в передней части тела, отрицательный - в задней. Удар током взрослого электрического угря способен оглушить лошадь

Электричество угорю нужно для:

• защиты. Когда на угоря нападает хищник, она выпускает разряд электрического тока. Это отпугивает хищника или обездвиживает (парализует) его;
• общения друг с другом. Угорь выпускает электрические разряды в воду, другие рыбы могут чувствовать их, таким образом, рыбы получают информацию о местонахождении своих собратьев, так же, одна особь может оповестить другую о приближении опасности;
  ориентирования в водном пространстве. При помощи тока угорь может определить расстояние до дна, камня или другого объекта, находящегося в воде;
• охоты. При помощи электрического тока угорь добывает себе пищу. Когда мелкая рыбешка оказывается вблизи, хищник парализует ее током, рыбка не может двигаться, поэтому становится легкой добычей.

Откуда берется ток у рыб?

Электрический ток у рыб образуется в особых органах, которые называются «электрические органы». У каждого вида рыб электрические органы расположены по-разному. У одних рыб они находятся по бокам (например, электрический скат и угорь), у других в подкожном слое, практически по всей длине тела (например, электрический сом), у третьих рыб электрические органы находятся около глаз (американский звездочет).

Каждый электрический орган состоит из небольших пластин (именно в них и образуется электричество), которые собраны в столбики. Количество столбиков разное у каждого вида рыб, их может быть от нескольких десятков, до нескольких тысяч. В одну секунду рыба может вырабатывать от 10 до 600 электрических импульсов. Чем выше количество импульсов, тем больше вреда оно может доставить другим рыбам. Например, когда хищник охотится, он вырабатывает 500-600 импульсов, для защиты и отпугивания врагов достаточно 10-30 импульсов.

Электрический ток и магнитные поля

О том, что некоторые рыбы могут генерировать электрический ток, было известно еще древним грекам, хотя они и не знали, что то шоковое оцепенение, которое вызывали у рыбаков электрические скаты, было связано с действием электричества. Они полагали, что рыба выделяет из своих кровеносных сосудов какое-то ядовитое вещество, которое замораживает кровь любого, кто к ней прикоснется. Также издревле был известен электрический сом, обитающий в реках и озерах тропической Африки. В Египте его называют «ра-аш», что созвучно арабскому слову «pa-ад», означающему в переводе «гром». Начиная с XI столетия арабы используют его в народной медицине (своего рода электротерапия): они прикладывают живых сомов к различным частям тела для снятия всякого рода болей. Римляне подобным же образом использовали электрических скатов при лечении подагры и головной боли.

Эти рыбы, как и обитающие в Южной Америке электрические угри, обладают особыми органами, которые способны производить мощный электрический разряд. С помощью своего электрического органа, состоящего из видоизмененных мышечных волокон, электрический сом может производить разряд напряжением до 650 В. Сокращение обычных мышц начинается с небольших электрических разрядов, называемых потенциалами действия, которые распространяются по поверхности мышечного волокна точно так же, как рецепторный потенциал распространяется по рецептору. В процессе эволюции в электрическом органе рыб была утрачена способность мышц к сокращению, а потенциалы действия, напротив, очень сильно возросли. Волокна электрического органа не похожи на тонкие мышечные волокна, а напоминают пластины, расположенные наподобие элементов в аккумуляторной батарее. Как и в любой батарее, отдельные заряды пластин суммируются и производят один сильный разряд. Потенциал действия каждой пластины достигает всего лишь 0,1 В; однако в электрическом органе угря могут быть одновременно возбуждены тысячи таких пластин, и тогда производимый ими разряд достигает огромной силы.

Электрические рыбы, о которых мы только что говорили, используют мощный электрический разряд для оглушения жертвы. Вместе с тем есть рыбы, генерирующие гораздо более слабые токи - настолько слабые, что они не в состоянии обездвижить жертву; во многих случаях эти токи можно зарегистрировать лишь с помощью приборов. Почти у всех скатов электрические органы располагаются в области хвоста; электрический скат отличается от всех остальных тем, что производит особенно сильный разряд. К электрическим рыбам принадлежат также звездочет, обитающий у берегов Северной Америки, клюворылые рыбы Африки, например слонорыл, а также гимнотовидные рыбы, к которым относится ножетелка и электрический угорь, - обитатели Южной Америки. Биологическое значение слабых токов, производимых этими рыбами, долгое время оставалось загадкой; теперь предполагают, что рыбы могут воспринимать искажение образующегося вокруг их тел электрического поля и таким образом обнаруживать препятствия или добычу.

Уже более ста лет известно, что электрические органы есть у нильской щуки - рыбы необычного вида, вдоль всей спины которой проходит постоянно колеблющийся плавник. В 1951 году Г. У. Лиссман тщательно исследовал поведение этих рыб. Нильские щуки передвигаются не с помощью движений хвоста, как большинство других рыб, а с помощью волнообразно колышущегося спинного плавника. При этом их тело не изгибается из стороны в сторону. Эти рыбы с одинаковой легкостью могут двигаться как вперед, так и назад; они без труда обходят все препятствия, встречающиеся на их пути. Нильские щуки обитают в мутных илистых реках и по ночам охотятся на мелких рыбешек. В таких условиях от зрения мало пользы, и поэтому вполне естественно предположить, что какое-то другое чувство помогает нильской щуке ловить добычу и избегать препятствий.

По данным Лиссмана, нильская щука использует электрические органы для обнаружения различных препятствий; кроме того, он показал, что таким же образом обнаруживают препятствия и другие рыбы, обладающие электрическими органами. Если опустить в аквариум с нильской щукой пару электродов, подключенных к осциллографу, прибор тотчас же зарегистрирует электрические разряды. Они следуют с постоянной частотой (примерно 300 имп/с), и при этом каждый разряд создает в воде электрическое поле, напоминающее поле вокруг магнитного стержня. Положительным полюсом в данном случае служит голова рыбы, а отрицательным - ее хвост. Любой находящийся в воде предмет искажает привычную конфигурацию электрического поля; оставалось лишь показать, что нильские щуки способны воспринимать свои слабые электрические поля и что с помощью этих полей они обнаруживают различные объекты. Оказалось, что щуки реагируют на движение слабого магнита вблизи аквариума. Кроме того, если записать электрические разряды рыбы на магнитную пленку, а затем воспроизвести эту запись, рыба будет нападать на опущенные в воду электроды. Позднее, для того чтобы выяснить, может ли нильская щука обнаруживать находящиеся вблизи нее предметы, были проведены опыты с условными рефлексами. В аквариум опускали две трубочки из пористой глины, одну из которых заполняли водой из-под крана или каким-либо другим веществом, проводящим электрический ток, а другую - диэлектриком (например, воском или стеклом). Рыбу обучали приближаться к трубочке с проводящим веществом, каждый раз подкрепляя ее правильное поведение кусочком мяса. Вскоре она обучилась подплывать к этой трубочке и не обращать никакого внимания на другую, наполненную диэлектриком. Изменяя содержимое трубок, удалось определить, что нильская щука может обнаружить наличие в одной из них стеклянной палочки диаметром 2 мм. Такая тоненькая палочка вызывает минимальные изменения электрического поля рыбы; чтобы обнаружить эти изменения, нильская щука должна обладать крайне тонкой чувствительностью.

Органы чувств, которыми пользуется рыба для восприятия электрического поля, находятся в кожных покровах головы и очень напоминают органы боковой линии. Они представляют собой крошечные ямки, наполненные желеобразной массой, на дне которых находятся рецепторы. У нильской щуки толстая кожа, которая очень плохо проводит электричество; желеобразное содержимое ямок, напротив, представляет собой хороший проводник и играет роль вспомогательного органа, собирающего и концентрирующего электрический ток.

Вскоре после того, как у нильской щуки была обнаружена способность воспринимать электрические поля, ученые определили биологическое назначение ампул Лоренцини, имеющихся у скатов. В гл. 1 уже отмечалось, что эти органы чувств одно время считали температурными рецепторами или рецепторами давления, однако в конце концов выяснилось, что они являются электрическими рецепторами. Как и сенсорные органы, расположенные на голове нильской щуки, ампулы Лоренцини представляют собой группу чувствительных клеток, которые находятся на дне канала, заполненного желеобразным содержимым. Подобные органы были обнаружены и у других рыб, чувствительных к электричеству, например у африканского слонорыла и у американской ножетелки.

Фиг. 34. Электрические органы, расположенные в хвосте ножетелки, генерируют электрическое поле, картина которого напоминает картину магнитного поля, существующего вокруг намагниченного стержня

Находящиеся на голове рыбы электрические рецепторы обнаруживают искажения конфигурации этого электрического поля, вызванные объектами, находящимися вблизи рыбы. Плохой электрический проводник (А) вызывает расхождение силовых линий, хороший проводник (Б) - их сжатие.

На фиг. 34 показано, как проводники и диэлектрики изменяют конфигурацию электрического поля вокруг головы рыбы. По-видимому, эти изменения влияют на картину нервных импульсов, поступающих от рецепторов в мозг. Каким образом рыба использует информацию, получаемую от воспринимающих электрическое поле органов, для обнаружения точного положения предмета, совершенно не известно, Считается, что электрические рыбы действительно могут обнаруживать окружающие их объекты, поскольку уже доказана способность этих рыб избегать встречающихся на пути препятствий. Часть мозга, связанная с органами электрического чувства, велика по размеру и, по-видимому, должна быть способна производить анализ очень сложной информации, поступающей от этих органов. Работа мозга несколько облегчается благодаря особому способу передвижения электрических рыб. Обычные рыбы плавают в воде за счет ударов хвоста, который колеблется при этом из стороны в сторону, а у большей части рыб, чувствительных к электрическому току, во время плавания тело вытянуто по прямой линии и почти неподвижно. Вряд ли можно считать простым совпадением развитие такого специфического способа плавания у электрических рыб, принадлежащих не только к разным видам, но даже к разным подклассам. У ската электрические органы находятся на узком твердом хвосте; плавают скаты с помощью своих мягких грудных плавников. Многие рыбы, которые относятся к семействам клюворылых и гимнотовидных, в том числе нильская щука и ножетелка, все время держат хвост прямо и передвигаются посредством волнообразных движений длинных плавников, расположенных на спине или на брюхе. Преимущество такого способа передвижения очевидно, так как при этом не искажается картина электрического поля (что было бы неизбежно, если бы рыба двигала хвостом из стороны в сторону); в результате значительно упрощается анализ приходящей в мозг информации.

Рыбы, имеющие электрические органы, обычно живут в мутной воде или активны в ночное время. Глаза у них маленькие, а поэтому восприятие электрического поля должно иметь для них большое значение, хотя еще никто не показал, что какие-либо рыбы, в том числе скаты, и в самом деле как-то используют электрическое чувство. Вполне возможно, что электрическое чувство предназначено не только для того, чтобы избегать препятствий и обнаруживать жертву. Может быть, когда-нибудь выяснится, что оно, подобно другим чувствам, играет определенную роль в передаче информации во время агрессивного поведения или обряда ухаживания. Например, было обнаружено, что нильская щука изменяет частоту своих электрических разрядов, когда в аквариуме, где она находится, воспроизводят ее же собственные разряды, записанные на пленку. Можно предположить, что таким образом эти рыбы избегают «наложения» сигналов один на другой.

Электрическое чувство - это совершенно «новое чувство», о котором еще тридцать лет назад не было известно. Исследование этого чувства привело к открытию рецепторного органа нового типа. Электрическое чувство в корне отлично от всех других, обсуждаемых в этой книге чувств, которыми мы сами в какой-то мере обладаем (хотя животные используют их порой в других целях). Пусть с трудом, но мы все таки можем представить себе, как летучая мышь ориентируется с помощью эхолокации, а пчела - с помощью поляризованного света; однако электрические рыбы живут, по-видимому, в совершенно чуждом нам мире.

С тех пор как Лиссман обнаружил у нильских щук способность воспринимать слабые токи, было открыто еще одно загадочное чувство, по всей вероятности, связанное с только что описанным. В гл. 7 было высказано предположение, что птицы, по-видимому, могут ориентироваться при полете, используя магнитное поле Земли. Мы пока еще не располагаем убедительным доказательством того, что они воспринимают магнитное поле, однако было обнаружено, что некоторые более примитивно организованные животные реагируют на слабое магнитное поле. В Северной Австралии некоторые виды термитов всегда строят гнезда таким образом, что длинная ось гнезда совпадает с направлением север - юг; группа термитников выглядит как флотилия стоящих на якоре кораблей, повернутых носом к ветру. Предполагаемая причина такой ориентации гнезд заключается в том, что их широкие стороны, направленные на запад и восток, должны улавливать слабые лучи утреннего и вечернего солнца, благодаря чему в гнезде поддерживается нужная температура. Никаких доказательств этого предположения не существует; более того, известно, что температура в гнездах термитов других видов никак не зависит от температуры внешней среды. В термитниках очень толстые стены, а температуру воздуха внутри них регулируют сами термиты почти так же, как это делают пчелы в своем улье.

В то же время известно, что некоторые виды термитов воспринимают магнитное поле. Внутри термитника отдельные особи располагаются параллельно силовым линиям магнитного поля Земли (а у некоторых видов - под прямым углом к ним). Это может в какой-то мере объяснить, почему гнезда термитов ориентированы вдоль силовых линий магнитного поля Земли: ведь если головы термитов обращены к северу или к югу, они будут строить свои гнезда вдоль линии, проходящей с севера на юг. Если посадить термитов в железную коробочку, они теряют способность ориентироваться; в то же время, если положить под ящик с термитами сильный магнит, они изменяют положение своего тела и располагаются вдоль новых силовых линий. Других животных также можно сбить с курса, если поместить около них магнит; это удается проделать с такими филогенетически далекими животными, как прудовики, плоские черви и простейшие.

Загадку представляет не только то, почему эти животные ориентируются с помощью магнитного поля, но и то, как они воспринимают это поле. До сих пор еще не найдено никакого органа чувств или рецептора, которые бы реагировали на магнитное поле. Однако рано или поздно исследователи, может быть, обнаружат, что магнитное чувство широко распространено среди самых различных животных; если это так, то у нас нет никаких оснований считать его последним чувством, которое мы откроем. Уже сейчас предполагают, что некоторые люди способны воспринимать радиоволны. В 1968 году было обнаружено, что перистые антенны некоторых ночных бабочек чувствительны к свету, хотя у этих антенн нет ни роговицы, ни хрусталика, ни сетчатки - структур, которые обычно ассоциируются со светочувствительными органами.

Биология в настоящее время переживает свой золотой век. Во всех областях биологических исследований сейчас наблюдаются головокружительные успехи, которые стали возможны благодаря самым последним достижениям других наук, например созданию электронного микроскопа и развитию вычислительной техники. Поистине ошеломляющие успехи сделаны в области молекулярной биологии, биологии популяций и сообществ. Так же быстро развивается и физиология органов чувств; вскрываются сложнейшие механизмы их функционирования, благодаря чему мы имеем возможность объяснить поведение животных с точки зрения того, что могут и чего не могут их органы чувств, вместо того, чтобы просто считать, будто они живут в таком же мире, как наш. Однако по мере накопления информации возникают все новые и новые проблемы. Исходя из общего запаса знаний, которыми мы сейчас располагаем, следует считать, что каждая глава этой книги является далеко не полной: мы всегда должны помнить, что для нас, к сожалению, еще многое остается загадкой, например то, каким образом функционирует тот или иной орган чувств или даже каково биологическое назначение некоторых из этих органов. В конце концов мы обязательно узнаем, каким образом термиты ощущают магнитное поле Земли и почему они на него реагируют, но к этому времени уже наверняка будут открыты новые, не менее загадочные чувства.

Фото I. В то время, когда коза щиплет листья, уши ее находятся в постоянном движении. Это помогает животному точно определить, откуда приходят звуки. Двигая одним ухом совершенно независимо от другого, коза может концентрировать свое внимание на двух звуках одновременно.

Фото II. Сова сипуха на своем насесте с только что пойманной землеройкой. Эта сова охотится с помощью зрения или слуха, которые характеризуются необычайной остротой. Единственное средство защиты для землеройки - надежное укрытие.

Фото III. Обитающая в пустынях Северной Америки кенгуровая крыса ведет ночной образ жизни и обладает чрезвычайно острым слухом. Она слышит слабые шорохи, свидетельствующие о приближении совы или гремучей змеи, и в момент их нападения мгновенно отпрыгивает в сторону.

Фото IV. Фотография подковоносой летучей мыши, на которой хорошо видна характерная кожистая складка на носу; эта складка может изгибаться, колеблясь из стороны в сторону, и таким образом изменять направление ультразвукового луча, испускаемого летучей мышью.

Фото V. Южноамериканские птицы гуахаро ориентируются с помощью сонара. Они отыскивают путь в кромешной тьме пещер, прислушиваясь к эху от своих криков. Обратите внимание на птиц, сидящих на гнезде позади выступа скалы.

Фото VI. Жировая подушка дельфина - «дыня» - находится между клювом и воздушными мешками; она фокусирует ультразвуковые сигналы, производимые с помощью воздушных мешков. На клюве можно видеть цепочку сенсорных ямок. В каждом такой ямке имеются волоски (остатки вибрисс наземных зверей), которые воспринимают вибрации в воде.

Фото VII. Сонар позволяет землеройкам обнаруживать крупные объекты; благодаря этому животные могут избегать открытых пространств, где они беззащитны против хищников.

Фото VIII. Большую часть времени илистые прыгуны проводят на суше. Их глаза расположены на своего рода выдвижных «турелях» и защищены от высыхания своеобразными «очками».

Фото IX. Глаза играют важную роль в жизни лягушки: с их помощью она находит пищу и водоемы и вовремя обнаруживает врагов.

Фото X. Сложные глаза комнатной мухи состоят из многих тысяч элементов. Число таких элементов в сложном глазе насекомого является хорошим показателем его способности различать детали предметов.

Фото XI. Невидимые человеку медоуказчики.

А. Цветки лапчатки прямостоячей (Potentilla tormentilla = P. erecta), сфотографированные в обычном свете.

Б. Те же самые цветки, сфотографированные в ультрафиолетовом свете. Указатели меда помогают насекомым отыскать в цветках нектар.

Фото XII. Лосось перепрыгивает порог на пути к месту нереста. Он поднимается вверх по реке от самого ее устья, руководствуясь запахом воды из своего нерестилища.

Фото XIII. Крот, зажавший передними лапами свою добычу. Обратите внимание на вибриссы, которые хорошо видны на его мордочке. Предполагают, что они играют важную роль в жизни крота под землей, помогая ему обнаруживать самые различные колебания.

Фото XIV. Боковая линия карпов представляет собой ряд точек, расположенных вдоль боковой поверхности тела. Каждая точка - это крошечное отверстие, ведущее в трубочку, где находятся органы чувств. Прямо перед глазами находятся ноздри. Они представляют собой U-образные трубочки, в которых расположены органы обоняния, и не имеют никакого отношения к дыханию.

Фото XV. Пытаясь выбраться из сети, кузнечик сам предрешает свою гибель. Почувствовав колебания паутины, притаившийся паук быстро схватывает свою добычу.

Фото XVI. Самец сорной курицы регулирует температуру своего гнезда (которое нагревается либо за счет солнечного тепла, либо за счет тепла, выделяемого гниющими растениями), разгребая песок в стороны или набрасывая его на гнездо. Через 11 мес. из яиц вылупляются, птенцы и самостоятельно выбираются на поверхность.

Фото XVII. Лицевые ямки гремучей змеи расположены позади и несколько ниже ноздрей. Чувствительность этих ямок к инфракрасному свету позволяет змее ночью отыскивать добычу.

Фото XVIII. Ножетелка двигается в воде с помощью своего длинного почти прозрачного брюшного плавника, благодаря чему расположенный в ее хвосте электрический орган остается неподвижным. Электрический ток, вырабатываемый этим органом, помогает рыбе обнаруживать находящиеся поблизости объекты.