O životinjama

Mladi prirodnjak 1980-02, strana 13

Pin
Send
Share
Send


Zašto loviti osciloskop

V. Istomin (Mladi prirodnjak br. 2/1980)

Kada sam se prvi put pojavio u ovoj laboratoriji, činilo mi se poput zoološkog vrta. Tačnije, do onog paviljona zoološkog vrta, gde su dugački redovi akvarijuma, iza čaša kojih repovima kreću mačevi, gupi, krstaši i šarani. Ovde je kraljevalo i riblje kraljevstvo. Po zidovima laboratorija prostirale su se police s desecima akvarija na čijem su pješčanom dnu, kao da razmišljaju, brkati brkovi. Svaki od njih imao je svoj stan - živjeli su sami.

„Ove ribe iskreno rade za nauku“, nasmešio se mladi naučnik, kandidat bioloških nauka Vladimir Baron.

Upoznavši se s laboratorijom, pogledao sam u druge prostorije. A tu je i elektronska oprema: osciloskopi, voltmetri, visokofrekventni generatori. Zašto je ribama potreban osciloskop? Takvo pitanje postavio sam Vladimiru.

"Proučavamo ulogu električne energije u njihovim životima", rekao je. - Znate li da riba može proizvesti električnu struju i sposobna je osjetiti električno polje?

Ono što su mi naučnici rekli ovdje u laboratoriji problema s orijentacijom na ribu na Institutu za evolucijsku morfologiju i ekologiju životinja A. N. Severtsova Akademije nauka SSSR-a bilo je poput naučne fantastike.

Poznati američki naučnik, nobelov fizičar R. Feynman jednom je rekao: "Praktično nema prirodnog fenomena koji ne bi bio praćen strujom." A u stvari, električni se fenomeni događaju ne samo u neživoj prirodi, oni su svojstveni svim živim bićima. Sjetite se činjenice iz udžbenika - prvi put je struju otkrio talijanski naučnik Galmani uz pomoć živog organizma, naime žabe.

Međutim, čovjek je otkrio električnu energiju u ribama u davnim vremenima. Umjesto toga, osjećao sam se, ne sumnjajući istovremeno u njegovo postojanje. Taj koncept tada nije postojao. Na primjer, stari Grci bili su oprezni susretati se s ribama u vodi, što, kako je napisao veliki naučnik Aristotel, „usporava životinje. Riba, koja je izazvala strah kod ljudi, bila je električna rampa i nosila je naziv "nadzorna ploča". I tek prije dvjesto godina, naučnici su konačno shvatili prirodu ovog fenomena.

U devetnaestom veku naučnici su utvrdili da su sva živa tkiva i ćelije osebujni izvori električne struje i da život ne može postojati bez električne energije. Danas svaki student zna za ovo. Mnogi su čuli za električne rampe i jegulje. Ali, znači li to da znanost već zna sve o ribama i nema šta više da otkrije? Naravno da ne. Postoji toliko pitanja i zagonetki u ovom području biologije.

Prije samo desetljeće i pol, sovjetski naučnik P. Gulyaev prvi put je uspio registrirati bioelektrično polje u zraku koje okružuje nerve, tkiva i organe životinja, pa čak i ljudi pomoću vrlo osjetljive opreme! Odnosno, uspio je otkriti takvo polje koje okružuje, recimo, strujni provodnik. Polje oko živog tkiva zvalo se elektroaurogram. Drugim riječima, ti i ja smo, kao i sve životinje koje trče, lete i plutaju, originalni živi električni generatori.

Na temelju tog otkrića, drugi sovjetski naučnik A. Pressman iznio je izvornu hipotezu prema kojoj se čini da životinje mogu koristiti slaba elektromagnetska polja za razmjenu informacija, međusobnu komunikaciju. Samo ovo, tvrdio je naučnik, može objasniti neke značajke u ponašanju čopora i društvenih insekata. Ali hipoteza je i dalje hipoteza. Još nije utvrđeno da npr. Pčele razgovaraju pomoću električnog polja. A to polje nikako ne osjećamo. Stoga se do sada sa sigurnošću može reći da nijedna životinja na zemlji ne može osjetiti električno polje uz pomoć bilo kojeg čulnog organa. riba! A neke se vrste riba, kako se ispostavilo, čak i bolje osjećaju nego što vide ili čuju. Ako smatramo da su one jedine životinje na našoj planeti koje mogu emitirati snažnu struju i stvarati velike električne napone, tada imamo pravo reći: ribe su jedinstvena stvorenja.

"U životu različitih riba uloga električne energije je različita", objasnio je Vladimir Rustamovič Protasov, doktor bioloških nauka, laureat Državne nagrade SSSR-a, šef laboratorija, istaknuti specijalist za biofiziku. - Poznate su takozvane visokoelektrične ribe iako ih ima samo nekoliko. Nazivaju ih zato što uz pomoć posebnih organa stvaraju snažne električne pražnjenja u vodi. Slatkovodna jegulja, na primjer, stvara napetost takve sile da se s njom može uporediti samo tisuću baterija za bljeskalicu.Kao pomoć takvih „udaraca“ ili odbija neprijateljski napad ili paralizira svoju žrtvu. Takvu ribu prilično dobro proučavaju biolozi. Ali postoje vrste i druge.

Nazivamo ih nisko-električnim i emituju relativno slabe signale. Tu se najviše uključuje svih 20 tisuća vrsta riba. Najneverovatnije je da ove ribe nemaju nikakve posebne električne organe.

Tu dolazimo do najzanimljivijeg u našoj priči. Naučnici iz laboratorija učinili su mnoga iznenađujuća otkrića tokom višegodišnjeg rada. Proučavanje ribe s niskim naponom aktivno je započelo tek prije dvadeset godina. I pokazalo se da obične ribe - krstaši, munjai i mnoge, i mnoge druge - emituju slab električni signal i osjete električno polje!

Sve je počelo činjenicom da su biolozi otkrili čudno ponašanje male slatkovodne ribe - američkog soma. Pokazalo se da je osjetio približavanje metalne šipke u vodi na udaljenosti od nekoliko centimetara. A, recimo, reagovao je na nju tek kad ga je dotaknula. Engleski naučnik Hans Lissman smislio je sve vrste trikova kako bi zavarao još jednu ribu - nilski som, gymnarhus. Ono što on jednostavno nije radio, a gimnazijalac na daljinu osjećao je metalne predmete, čak i ako su bili strogo izolirani od vode, na primjer, bili zatvoreni u parafinsku ili staklenu školjku.

Na neki kemijski način, odnosno "na ukus", riba nije mogla da osjeti metal. Kako onda objasniti njeno ponašanje? Vjerovatno su istraživači odlučili da se radi samo o elektricitetu. I nisu se varali. Doista su kasnije ribe pronašle posebne organe koji su percipirali vrlo slabu jačinu električnog polja. Među njima, biolozi najbolje opisuju Lorenzinijeve ampule, nazvane po talijanskom naučniku. Smješteni su u osjetilnom sustavu bočne linije i duge su cijevi ispunjene supstancom sličnom želi. Tamo se unutra nalaze osjetljive ćelije sa nervnim završetcima. Lorenzini ampule djeluju poput malih prirodnih galvanometra ili voltmetara.

Provjeravajući osjetljivost elektroreceptora u ribama, naučnici su izveli, na primjer, takav eksperiment. Zatvorili su rezervoar za ribu tamnom krpom ili papirom i vozili se u blizini s malim magnetom. A riba je osetila magnetno polje! Tada su se istraživači rukama jednostavno odvezli u blizini akvarijuma. A čak je reagovala i na tako slabo bioelektrično polje koje je stvorila ljudska ruka.

Nevjerojatno Da Ali naučnici preferiraju rigorozne činjenice i brojke. Istraživanje je nastavljeno, sve složenije. Osjetljivi voltmetri, osciloskopi i drugi delikatni instrumenti pojavili su se na arsenalu biologa, a bez njih je bilo nemoguće provesti eksperimente.

Ribe nisu ništa lošije, a ponekad čak i bolje od najosjetljivijih uređaja na svijetu, registriraju električno polje i primijete najmanju promjenu u njegovom intenzitetu. Ali to nije nešto najupečatljivije što su biofizičari otkrili prilikom proučavanja riba s niskim naponom. Ispostavilo se da ribe ne samo da plutaju „galvanometri“, već i plutaju „električni generatori“. Drugim riječima, oni zrače električnu struju u vodu i stvaraju električno polje oko sebe, puno veće snage nego što se događa oko običnih živih stanica.

„Naša laboratorija napravila je mnoga merenja snage ovog električnog polja“, rekao mi je Vladimir Baron. - Otkrili smo da ribe emitiraju i direktne i trenutne impulse. Njihov se napon mjeri u desetinama volta. Priroda i učestalost ovih nagona su različite za različite vrste riba. A ovise o vanjskim uvjetima i dobrobiti same ribe. Govoreći naučno, od stepena svog uzbuđenja. Bioelektrično polje, kao i konvencionalna baterija, ima dva pola - pozitivni i negativni. Jedan pol je na glavi, drugi na repu. Ponekad se znakovi stupova neočekivano mijenjaju: plus s glave skače na rep, a minus na glavu. Riba je plivala - i opet se mijenjaju.

"Dakle," kažem naučniku, da li ove ribe još uvek imaju neku vrstu električnih generatora, neke posebne organe koji stvaraju struju u vodi?

"Čudno je", odgovorio je Vladimir, "oni nemaju takve organe." Ali znate da su bilo koje ćelije živih organizama sposobne da emituju bioelektrično polje. Tako je i s ribom. Samo za razliku od drugih životinja ove ćelije su u toku evolucije mutirale, postale moćnije, a polje koje stvaraju ih je snažnije od onoga što se događa u običnim ćelijama. Ribe su čak naučile kontrolirati trenutne impulse koji emituju njihove stanice.

- Priroda, kao što znate, ne stvara ništa uzalud. Ako je to tako, zašto je onda trebala napraviti električni generator od gudgena koji emitira struju u vodu? Pitao sam.

S električnom ribom sve je jasno. Jaka struja ili napon je njihovo oružje. A beskorisno je gudati. A čak i da se pokušao obraniti svojom slabom strujom od štuke, ona uopće neće primijetiti njegovu "injekciju".

"U pravu si", nasmiješio se Vladimir. - Gudgeon je u tom smislu bespomoćan. Električni štit mu neće pomoći. Međutim, električna energija igra veliku ulogu u njegovom životu, u životu gotovo svih vrsta riba (o električnim ribama sada ne govorim). Isto kao u našem životu, vidu, sluhu, dodiru, igri govora. Uz pomoć čula dobivamo informacije iz vanjskog svijeta. A ribe, kao što vidite, imaju i drugi nama nepoznat osjećaj. Može se smatrati dokazanim da komuniciraju koristeći električne signale. Jeste li ikad primijetili kako istovremeno, istovremeno okreće školu riba u vodi, kao da im netko daje signal. Ribe, naravno, nikome ne govore jedno, oni kažu, možda ćemo se i mi okrenuti. Samo plivaju u blizini i osjećaju bioelektrično polje svojih susjeda. Ali ako je samo jedan od njih zabrinut i naglo se okreće, sve će ostale ribe odmah učiniti isto. Ali to nije sve. Ispostavilo se, električne signale, ribe koriste da bi označile svoj teritorij. Na kopnu mnoge životinje ostavljaju mirisne tragove na svom teritoriju - čini se da kažu: ovo je moje, ne dolazi! Ribe s druge strane označavaju teritorij svojim električnim poljem. Oni uz pomoć električnih signala traže hranu i plijen, privlače pojedince drugog spola k sebi.

Na primjer, kada gymnarhus kojeg smo već spomenuli želi istražiti nepoznati objekt, on to ne miriše, ne osjeća, ne ispituje, već pliva prema njemu. rep. Zašto? A stvar je da se na repu gymnarchusa nalazi električni organ, koji stvara trenutne impulse s frekvencijom od 300 herca. Nakon provođenja mnogih suptilnih eksperimenata i opažanja, naučnici su došli do zaključka da ribe imaju poseban mehanizam za električnu lokaciju.

U početku je, naravno, napravljena analogija sa eholokacijom šišmiša. Poznato je da emitiraju ultrazvuk, koji se odražava na prepreke i vraća se natrag životinji.

No, kod ribe to uopće nije tako. Razmislite o običnom električnom polju s dva pola i karakterističnim obrascem linija sile. Što će se dogoditi ako se u ovo polje uvede objekt koji za razliku od vode ima neku drugu električnu vodljivost? Reci metal? Konfiguracija dalekovoda će se promijeniti. Ovo su promjene koje osjećaju ribe.

Uz pomoć električnih signala, ribe mogu čak i "razgovarati" na poseban način. Akne, na primjer, vidom hrane, počinju stvarati trenutne impulse određene frekvencije, privlačeći na taj način svoje kolege. A ako se dvije ribe smjeste u jedan akvarij, frekvencija njihovih električnih pražnjenja odmah se povećava. Suprotne ribe određuju snagu svog protivnika jačinom signala koje emituje. Ukratko, bilo je mnogo ovakvih zapažanja. Naučnici su čak pretpostavili da morske ribe koriste svoju sposobnost da osjete slabe električne signale za navigaciju oceanom tokom migracije hiljade kilometara.

Ali zašto sve iste ribe, samo one? Zašto druge životinje nemaju takav osećaj? Za sada postoje dva objašnjenja. Prvo: posebna fizička svojstva vode. Ona je divan vodič. Posebno morska voda. Električni valovi i struje šire se u njemu, bez prigušivanja, na hiljadama kilometara. Električna struja niske frekvencije može obići čitave okeane. Stoga nije iznenađujuće da su ribe koje žive u vodi tijekom evolucije razvile mehanizme za generiranje i snimanje električnih signala. Drugi razlog je fiziološka struktura ribljih mišića, koje su s vremenom postale živi električni generatori.

Šta čovjek može naučiti od svih ovih neobičnih ribljih kvaliteta? Puno. Bionika, kao što znate, crpi originalne ideje iz prirode. Naučnik će primijetiti nešto neobično u prirodi, u živim organizmima - i to prenijeti u tehnologiju. Na primjer, električni generatori za ribu. Ovo su skoro savršene baterije! Oni su izdržljivi, male veličine, sposobni brzo akumulirati puno energije. Ako bi bilo moguće detaljnije razumjeti mehanizam njihovog rada, došlo bi do revolucije u tehnologiji.

Značajke reakcije ribe na električne signale postale su osnova za razvoj širokog spektra uređaja.

Možete kopirati u ribama njihovu sposobnost lociranja i podvodne komunikacije. Takva bi veza bila značajno bolja od trenutno korištene sonarne eholokacije. Napokon vas podsjećam da u vodi nema prepreka za električni signal, čak može izaći i iz vode, za razliku od zvuka. Stručnjaci laboratorija za probleme s orijentacijom razvili su kompaktni sustav za bežičnu komunikaciju između ribarskog plovila i vučne mreže. Trenutni impulsi u ovom slučaju kontroliraju različite uređaje koji se nalaze na povlačnoj mreži.

ZAŠTO RIBE OSCILLOGRAF?

Kada sam se prvi put pojavio u ovoj laboratoriji, činilo mi se poput zoološkog vrta. Tačnije, do onog paviljona zoološkog vrta, gde su dugački redovi akvarijuma, iza čaša kojih repovima mačevi, gupi, krstaši i šarani pomiču repove. I ovdje je vladalo "riblje kraljevstvo". Police oko desetina akvarija prostirale su se duž zidova laboratorije, na pješčanom dnu kojih su, kao da razmišljaju, stavili brkasti gudžoni. Svaki od njih imao je svoj stan - živjeli su sami.

„Ove ribe iskreno rade za nauku“, nasmešio se mladi naučnik, kandidat bioloških nauka Vladimir Baron.

Upoznavši se s laboratorijom, pogledao sam u druge prostorije. A tu je i elektronska oprema: osciloskopi, voltmetri, visokofrekventni generatori. Zašto je ribama potreban osciloskop? Takvo pitanje postavio sam Vladimiru.

"Proučavamo ulogu električne energije u njihovim životima", rekao je. - Znate li da riba može proizvesti električnu struju i sposobna je osjetiti električno polje?

Ono što su mi naučnici rekli ovdje u laboratoriji problema s orijentacijom na ribu na Institutu za evolucijsku morfologiju i ekologiju životinja A. N. Severtsova Akademije nauka SSSR-a bilo je poput naučne fantastike.

Poznati američki naučnik, nobelov fizičar R. Feynman jednom je rekao: "Praktično ne postoji prirodni fenomen koji ne bi bio praćen strujom." A u stvari, električni se fenomeni događaju ne samo u neživoj prirodi, oni su svojstveni svim živim bićima. Sjetite se činjenice iz udžbenika - prvi put je struju otkrio talijanski naučnik Galvani uz pomoć živog organizma, naime žabe.

Međutim, čovjek je otkrio električnu energiju u ribama u davnim vremenima. Umjesto toga, osjećao sam se, ne sumnjajući istovremeno u njegovo postojanje. Taj koncept tada nije postojao. Na primjer, stari Grci bili su oprezni da susreću ribe u vodi, što, kako je napisao veliki naučnik Aristotel, „usporava životinje.“ Riba, koja je kod ljudi izazvala strah, bila je električna žila i nosila je ime

Torpedo. I tek prije dvjesto godina, naučnici su konačno shvatili prirodu ovog fenomena.

U devetnaestom veku naučnici su utvrdili da su sva živa tkiva i ćelije vrsta izvora električne struje i da život ne može postojati bez električne energije. Danas svaki student zna za ovo. Mnogi su čuli za električne rampe i jegulje. Ali, znači li to da znanost već zna sve o ribama i nema šta više da otkrije? Naravno da ne. Postoji toliko pitanja i zagonetki u ovom području biologije.

Prije samo desetljeće i pol, sovjetski naučnik P. Gulyaev prvi put je uspio registrirati bioelektrično polje u zraku koje okružuje nerve, tkiva i organe životinja, pa čak i ljudi pomoću vrlo osjetljive opreme! Odnosno, uspio je otkriti takvo polje koje okružuje, recimo, strujni provodnik. Polje oko živog tkiva nazvalo se elektroaurogram. Drugim riječima, ti i ja smo, kao i sve životinje koje trče, lete i plutaju, originalni živi električni generatori.

Na temelju tog otkrića, drugi sovjetski naučnik A. Pressman iznio je izvornu hipotezu prema kojoj se čini da životinje mogu koristiti slaba elektromagnetska polja za razmjenu informacija, međusobnu komunikaciju. Samo ovo, tvrdio je naučnik, može objasniti neke značajke u ponašanju čopora i društvenih insekata. Ali hipoteza je i dalje hipoteza. Još nije utvrđeno da npr. Pčele "razgovaraju" pomoću električnog polja. A to polje nikako ne osjećamo. Stoga

Pin
Send
Share
Send