электрический угорь

Электрический угорь (Electrophorus electricus) является грозным хищником. Когда он ударяет током, то генерирует электрические импульсы напряжением сотни вольт, продолжительностью 1 мсек и частотой 500 Гц. Залповая атака приводит к передаче электричества жертве, возбуждает её моторные нейроны и, соответственно, приводит к тетаническому сокращению мышц и обездвиживанию. Эффект от нападения угря аналогичен удару электрошокера. Высокая частота разрядов вызывает многократное сокращение мышц и тетанус у жертвы (либо потенциального хищника). Пока добыча неподвижна, угри поедают её.

Его электрический орган располагается практически по всей длине змеевидного тела, положительный и отрицательный полюсы (на голове и хвосте) удалены друг от друга. Обычная атака является «монополярной», когда положительно заряженная голова преимущественно воздействует на локальное электрическое поле около жертвы. Теоретически, угорь может удвоить силу удара, если коснется добычи своим хвостом (отрицательным полюсом).
 http://aquavitro.org/2015/11/10/elektricheskie-ugri-izgibayutsya-chtoby-silnee-udarit-tokom/

Считается, что именно электрически оснащенные рыбы спровоцировали использование электричества человеком, и в частности вдохновили Питера ван Мушенбрука на создание лейденской банки (а вы, небось, тоже думали, что лейденская она по имени изобретателя? а вот и нет - по имени города). Лейденская банка позволяла впервые получить электрическую искру, и долбануть ею. Довольно быстро возник научный вопрос: является ли электричество в банке аналогичным природному электричеству животных? Экспериментально было установлено, что рыбаки и ученые-философы, испытавшие на себе действие как банки, так и электрического ската, уверенно считают их одинаково забористымы штуками. А если поставить философов в кольцо и велеть держаться за руки, то можно долбануть вдоль философской цепочки как банкой, так и скатом. Однако скат дает всего 50 вольт, и не может произвести искры, и оттого было неясно, передается ли животное электричество через промежуток воздуха, как искусственное во время искры.

Электрический же угорь умеет генерировать ток в 400-600 вольт. Этим он привлек фон Гумбольдта, который решил добыть угрей во время своего путешествия в Южную Америку. Сперва качество приобретенных угрей не удовлетворяло научным стандартом - аборигены, не будучи дураками, сперва примаривали угрей растительными ядами, и угри выходили недостаточно бодрыми для науки. Но в конечном итоге Гумбольдту удалось найти рыбаков, которые "охотились на угрей лошадьми". По свидетельству Гумбольдта, процесс выглядел так: около 30 лошадей и мулов загнали в пруд, где водились угри, угри атаковали лошадей, убив двоих и истощив свой заряд, после чего были добыты рыбаками.
Впоследствие уже Фарадей смог получить искру от электрического угря, подводя к плюсу и минусу угря - голове и хвосту - медные отводящие электроды, и тем доказал тождественность животного и искусственного электричества.

Дальше тоже интересно, про охоту угря. Угорь умеет испускать два типа разрядов из своего электрооргана: с низкой частотой и амплитудой, и с высокой частотой и амплитудой. Первый тип используется для электрорецепции, второй - для обездвиживания добычи. Активная электрорецепция по сути помогает найти проводники, среди которых попадается рыба, выдавая в воду разряды и слушая ответ. В одном из экспериментов угорь атаковал проводящие угольные стрежни, если спева его атаку провоцировали искусственным дерганием дохлой рыбешки, то есть он сперва начинал плыть к рыбе, но потом менял направление и бросался на угольный стержень. А пластиковые стержни игнорировал. Механизм парализующего высокочастотного-высокоамплитудного разряда в том, что угорь удаленно активирует периферические мотонейроны рыбы. В результате все мышцы добычи сокращаются одновременно, она замирает в той позе, в какой ее застал разряд, и угорь ее съедает. Если угорь не успевает доплыть до рыбы, то она размораживается и уплывает без особого вреда для себя. Причем боевые разряды угря оптимизированы настолько, что в начале идет "дуплет" - два низкочастотных импульса, а уж потом серия высокочастотных, такая система наиболее эффективна для вовлечения мотонейронов, а кроме того, дуплет заставляет рыбу дернуться, и угорь ее легко обнаруживает. Электроорган располагается вдоль всего тела, и при разряде положительный полюс расположен у головы, а отрицательный - у хвоста, в результате чего максимально эффективен угорь согнутый в дугу, с рыбой аккурат между головой и хвостом. Этот прием используется взрослыми угрями против крупной и опасной добычи, а угрями-недорослями со слабым электрошокером - против любой.https://catta.livejournal.com/169355.html

Почему электрический угорь не убьётся током?

электрический угорь (Electrophorus electricus), на самом деле, не относится к Угревым. Он является представителем семейства Gymnotidae или рыб ножей. По степени родства эта рыба ближе к сомам, но из-за длинного и круглого в сечении тела получила название угорь.

У большинства животных электрический ток вовлечен в процессы передачи сигналов в нервной ткани, а также в мышечном сокращении. Однако в ходе эволюционного развития мышечная ткань некоторых рыб изменилась в специализированные клетки, электроциты. Появление нового типа клеток в составе электрического органа позволило генерировать токи более высокой силы и использовать их для нападения, защиты, навигации и общения. По сути, электрический орган состоит из «мышечных клеток», утративших сократительную функцию, но сохранивших способность генерировать потенциалы действия. Одним из ключевых эволюционных нововведений явилось последовательное выравнивание электроцитов. Серии этих клеток синхронно генерируют потенциалы действия, образуя короткие электрические разряды. Электроциты являются аналогами батареек с электродвижущей силой (ЭДС) и сопротивлением.

Каждый угорь имеет приблизительно 140 рядов этих клеток, расположенных вдоль тела. Каждый ряд содержит 5000 электроцитов. Каждый электроцит генерирует ток с ЭДС 0,15 В и имеет сопротивление 0,25 Ом. Сопротивление воды, окружающей угря оставляет 800 Ом. Для определения физических процессов, ответственных за электросопротивляемость электрического угря, необходимо рассмотреть все связанные с рыбой токи. Существуют токи, проходящие через жертву и токи, проходящие через самого угря. Важно, что они формируют замкнутую цепь: ток покидает угря, проходит через воду и рыбу, и возвращается обратно в угря.

«Крокодил» против электрического угря. Аллигатор был убит током после того как напал на угря -

Однако, если мы попросту возьмем угря в качестве единого пути, токи через жертву и хищника окажутся одинаковой силы. Ключевым моментом является наличие у угря множества рядов, через которые проходят токи. Таким образом, вместо единичного пути или ветви, их, в действительности, 140. Разряд, проходящий через ряды электроцитов, имеет сниженную силу в каждой точке тела рыбы. Предполагается (высокое сопротивление жировой ткани или кожи?), что ток проходит преимущественно по поверхности тела угря, чем сквозь него. Это снижает риск повреждения. Для ответа на вопрос о физике явления обратимся к правилам Кирхгофа. Рассмотрим систему угорь и жертва как идеальную цепь. В конечном счете, мы обнаружим, что токи через жертву очень большие, а через угря очень маленькие. В каждом ряду 5000 электроцитов. Каждая из клеток имеет ЭДС и сопротивление. Электроциты в одном ряду являются серией, которую мы можем представить в виде 10000 «компонентов» с простейшими двух составными узлами — источником ЭДС и резистором. ЭДС каждого ряда электроцитов расчитвается по формуле: Vряда = 5000 * V электроцита = 5000 * 0,15 В = 750 В Сопротивление каждого ряда электроцитов расчитывается по формуле: Rряда = 5000 * R электроцита = 5000 * 0.25 Ом = 1250 Ом

(электросхемы не вставились, проходите по ссылке )

Каждый из 140 рядов может быть представлен в виде эквивалента источника ЭДС и резистора В данном случае представлены не все ряды, читатель может продолжить схему сам. Теперь, используя правило Кирхгофа, можно вычислить ток в каждом ряду, а также ток, проходящий через жертву. Отметим, что токи через каждый ряд эквиваленты.

Сила тока через жертву согласуется с первым правилом Кирхгофа: 140 * I = I жертва Первое правило Кирхгофа гласит, что алгебраическая сумма токов в каждом узле любой цепи равна нулю. При этом втекающий в узел ток принято считать положительным, а вытекающий — отрицательным: Сумма втекающих токов равна сумме вытекающих.

Петля прохождения электрического тока Второе правило Кирхгофа (правило напряжений Кирхгофа) гласит, что алгебраическая сумма падений напряжений на всех ветвях, принадлежащих любому замкнутому контуру цепи, равна алгебраической сумме ЭДС ветвей этого контура. Если в контуре нет источников ЭДС (идеализированных генераторов напряжения), то суммарное падение напряжений равно нулю. -1250 Ом * I + 750 В — 800 Ом * I жертвы = 0 I жертвы ≈ 0.9 A, а I ≈ 7 * 10-3A

Что означает полученное равенство? Смерть и повреждения отмечаются при силе тока 0,1 А. Таким образом, ток через жертву является летальным. С другой стороны, ток через электрического угря намного меньше. Он может вызывать неприятные ощущения у угря, но не смерть. Эта особенность обусловлена разобщением большого числа рядов электроцитов, через которые могут блуждать токи. —— 

Подробнее: http://aquavitro.org/2014/07/01/pochemu-elektricheskij-ugor-ne-ubyotsya-...