Акулы используют закон Ома

С детства нам известно пять органов чувств. Большинство животных пользуются ими же для взаимодействия с внешней средой. Но некоторые виды зверей или рыб имеют "шестые чувства", не подвластные человеку. Наиболее известны эхолокаторы у летучих мышей или дельфинов.

А не так давно биологи смогли узнать, как акулы используют закон Ома для поисков добычи и ориентации в безбрежном океане.

Немногим более ста лет назад, в самом конце 19-го века, возле берегов Японии поймали совершенно необычную рыбу. Она имела длинный уплощенный выступ вверху головы и выдвигающиеся вперед челюсти с многочисленными острыми зубами.

Доисторическая акула даёт ответы на загадки эволюции

Ученым удалось установить, что диковинная рыба принадлежит к одному из исчезнувших много миллионов лет назад отрядов ископаемых акул и является единственным сохранившимся представителем этой доисторической группы.

Из-за ее странного вида находку назвали акула-домовой (или, как иногда пишут, акула-гоблин).

Смотреть видео - Акула-домовой:

Наибольшие вопросы вызывало удлиненное рыло животного. Сначала ихтиологи предположили, что рыба использует его в качестве своеобразной лопатки для разрыхления ила с целью добычи рачков и моллюсков со дна.

Но затем выяснилось, что твердость этого органа совершенно недостаточна для такого применения. В дальнейшем оказалось, что кожа выступа насыщена особыми органами, имеющимися у многих хрящевых рыб – ампулами Лоренцини.

Эти ампулы были открыты итальянским анатомом еще в 17-м веке. Разумеется, тогда их истинное назначение оставалось для ученых тайной, ведь знания человека об электричестве в те годы находились в самом зачаточном состоянии.

Однако, даже в 20-м веке зоологи, специально изучавшие загадочные органы, долго не могли раскрыть их секреты. Делались даже предположения о том, что это своеобразные барометры, измеряющие глубину погружения акулы.

Довольно злую шутку с автором этой гипотезы сыграла его научная судьба. Ведь именно Паркер первым обнаружил реакцию рыб на электричество, но объяснил это тем, что животные якобы реагируют на изменение кислотности воды (т.е. ее вкуса). Таким образом, открытие дважды прошло мимо ученого.

И только во второй половине 20-го столетия ихтиологи, наконец, выяснили предназначение странных колбочек на теле акул и скатов. Оказалось, что это рецепторы, реагирующие на изменение напряженности электрического поля.

При этом чувствительность ампул просто потрясает воображение: хищник способен уловить электрические колебания, идущие от сокращающихся дыхательных мышц рыбы, находящейся под слоем песка!

Смотреть видео - Электрорецепция акул:

Именно таким образом многие акулы охотятся на затаившихся камбал и других обитателей дна. Чувствительность акульих рецепторов достигает одной десятой микровольта на сантиметр.

Акулы используют закон Ома

Получается, что странники моря способны улавливать электрическое напряжение, в миллионы раз меньшее, чем содержится в батарейках наших наручных часов или телевизионных пультов. За счет чего же обеспечивается подобная высочайшая чувствительность?

Оказалось, что строение ампул Лоренцини, расположенных на голове акулы, максимальным образом использует закон Ома.

По сути, эти органы представляют собой очень узкие каналы, расположенные под кожей. При этом отверстие канала обращено наружу, в воду. Полость ампулы заполнена желеобразной массой, имеющей очень высокую проводимость, ее сопротивление всего лишь порядка 30 Ом на сантиметр.

А вот стенки, наоборот, созданы из очень плотной ткани, имеющие свойства диэлектрика.

Получается своего рода электрический кабель, заканчивающийся утолщением, на котором расположены десятки тысяч чувствительных клеток. К этим клеткам-рецепторам подводятся тончайшие нити от десяти-двадцати волокон, которые, в свою очередь, идут к нейронам.

В результате такой хитрой системы удается выделить микроскопический электрический сигнал и затем многократно его усилить.

Ведь, если величина напряженности поля – всего 0,2 мкВ/см, то в трубке длиной 5 см выделяемое напряжение будет уже 1 мкВ.

При этом, в полном соответствии с законом Ома, практически все напряжение "упадет" (т.е. – выделится) именно на имеющих высокое сопротивление рецепторах (ведь напряжение при равном токе пропорционально сопротивлению, а величина электрического тока по всей длине канала ампулы – одинакова).

А затем уже усиленный сигнал еще больше усиливается за счет того, что к каждому волокну приходят ниточки от тысяч разных клеток. Вот, благодаря такой тончайшей электронной системе и использованию закона Ома, акулы и научились улавливать, распознавать и расшифровывать мельчайшие колебания электрических полей.

Влияние электричества на акул

Разные виды хрящевых рыб обладают довольно сильно отличающимися по своим возможностям рецепторами. Одними из наиболее чутких к электричеству, как оказалось, являются самые известные хищницы - большие белые акулы.

Именно из-за высокой чувствительности этих рыб оказалось невозможным содержание их в больших искусственных аквариумах (океанариумах).

Освещение и другие электротехнические средства постоянно индуцируют небольшие электромагнитные поля, на которые реагирует белая акула и ведет себя при этом нежелательным образом (например, бьется в определенном месте о стекло). При этом многие другие виды акул в этом же океанариуме чувствуют себя совершенно нормально.

Большую роль играет электричество и в жизни необычного существа, с которого мы начали свой рассказ. Ведь, напомним, все выдвинутое вперед рыло акулы-домового покрыто ампулами Лоренцини.

Это и не удивительно, так как "гоблины" живут на большой глубине, где зрение не играет большой роли. Вот и приходится им искать добычу при помощи электролокаторов. Иногда, правда, локация может сыграть с "домовыми" невеселую шутку. Так, уже не раз зубы этих акул находили в оболочках подводных кабелей.

Помимо реакции на электрические импульсы, волшебные ампулы, оказывается, реагируют еще и на изменение температуры и напряженности магнитного поля. Причем здесь чувствительность рецепторов тоже очень высока.

Так, все те же белые, а также черные рифовые акулы, возможно, могут на больших расстояниях находить места смешивания теплых и более холодных масс воды (так называемые "термальные фронты"), в которых обычно бывает много рыбы.
Это пока лишь гипотеза, но – весьма вероятная.

Применяют странницы глубин свои рецепторы и для ориентирования в океане. Ампулы помогают улавливать колебания магнитного поля Земли. Разумеется, для определения температуры или магнитной напряженности среды акулы используют все тот же закон Ома.

Так что электричество, которое люди "подчинили" только немногим более века назад, морские хищницы успешно применяют уже многие миллионы лет.