전기 어류는 어떻게 전기를 생산합니까?

전기 어류는 전기 기관의 도움으로 전기를 생산합니다. 이 전기 기관은 전기를 생산하는 전기 세포라고 불리는 근육 세포를 수정했습니다.

18 세기와 19 세기는 전기 시대였습니다! Luigi Galvani는 개구리를 감전하여 동물의 전기를 발견하여 근육이 삐걱 거리는 지 확인했습니다. Alessandro Volta는 결국 현대적인 배터리가 될 일을 만드는 바빴습니다. Alexander von Humboldt는 그의 모든 Polymath Glory에서 전기와 금속성 모두를 의심하고 있었으며 Michael Faraday는 전기와 자기가 어떻게 연결되었는지를 밝히고있었습니다.

이 신사의 작업을 통해 실행되는 일반적인 실은 전기 장어입니다.

수년에 걸쳐 전기 장어는 수많은 말을 두려워하고 과학자들에게 영감을 주었으며 예술과 음악의 주제였습니다.

과학자들은 최근이 아마존 거주 물고기 (그 이름은 실제로 일종의 물고기, 나이프 피쉬, 구체적으로)이기 때문에 잘못된 이름이라는 것을 발견했습니다. 그리고 두 가지 새로운 추가 사항, e. Voltai, 및 E. varii. 따라서이 물고기는 어떻게 전압을 최대 860V까지 생산합니까 ?

전기 장어는 충격 가치와 관련하여 가장 전기 된 물고기 중 하나입니다. 최근에 발견 된 e. 볼타 최대 860V 상당의 전기를 생산할 수 있습니다. 그것은 아마존의 강에 살고 있으며 최대 8 피트까지 자랄 수 있습니다. (사진 크레딧 :R. Maximiliane/Shutterstock)

장어의 유형

전기 장어만이 전기를 생산할 수있는 유일한 물고기는 아닙니다. 다른 능력으로 전기를 생산하는 수많은 물고기가 있습니다. 대체로 전기 물고기에는 약한 전기 물고기와 강한 전기 물고기가 있습니다. Peter의 Elephantnose Fish와 같은 약한 전기 물고기 및 Black Ghost Kniffish는 아무것도 충격을 줄 수있는 충분한 전기를 생산하지 않지만 감각 기관 역할을하여 주변 환경과 의사 소통하고 상호 작용하는 데 도움이됩니다.

강한 전기 물고기는 해를 끼칠 수있는 충격파를 생산하는 물고기입니다. 전기 장어, gymnotidae 에 속하는 칼 피쉬 가족은 이러한 다양성 중에서 가장 인기있는 것입니다. 전기 메기, 전기 광선 및 전기 스타 가저는 다른 강력한 징거입니다. 이 물고기는 의사 소통 및 전기 위치에서 사냥 또는 방어에 이르기까지 다양한 목적으로 전력을 사용합니다.

전기 장어 해부학-전기 장기

전기 어류는 특수 전기 장기를 통해 전기를 생산합니다. 예를 들어, 전기 장어의 전기 기관은 물고기 몸의 약 2/3을 차지하며, 이는 세 가지 다른 부분으로 나뉘어져 각각 전류의 다른 특성을 생성합니다.

주요 장기와 사냥꾼의 장기는 고용량 전류를 생산하는 반면, Sach의 기관은 저전압을 담당합니다. 전기 광선에는 머리 양쪽에 두 개의 큰 전기 기관이 있으며 (일부는 꼬리에 가질 수 있음), Peter의 Elephantnose 물고기는 꼬리 근처에 전기 기관이 있습니다.

전기 광선은 머리 양쪽에 전기 장기가 있습니다. (사진 크레딧 :Alexander Graetz/Wikimedia Commons)

전기 세포

장기 내에는 스택 컬럼으로 배열 된 전기 세포라고 불리는 세포가 있으며, 그 사이에 유체로 채워진 공간이있는 여러 개의 컬럼이 서로 평행합니다. 전기 세포는 근육 (대부분의 경우) 또는 신경 기원의 변형 된 세포입니다. 이 세포는 장어의 전기 펀치를 생성합니다. 기둥의 전기 세포 수와 컬럼의 수는 물고기가 생산할 수있는 전기의 양을 지시합니다.

전기 뱀장어가 어떻게 전기를 생성합니까?

전기 세포가 전기를 생산하는 방법은 매력적이고 매우 구체적입니다. 전기 세포는두면을 가지고 있으며, 이는 운동 뉴런과 함께 신경이 나온 후면과 약간의 반란이되고 약간 뒤섞인 앞쪽을 가졌다. 그 막은 나트륨 (Na+) 및 칼륨 이온 (K+) (각각의 다른 채널) (각각의 다른 채널) (각각의 다른 채널) (각각의 다른 채널)을 선택적으로 허용하는 많은 작은 단백질 채널을 가지고 있습니다.

전기 세포는 Na+ 및 K+ 이온을 펌핑하여 양성 외부 및 부정적인 내부 환경을 유지합니다. 신경계 (운동 뉴런에 의해 전기 세포로 운반)에 의한 지시에 따라, 전기 세포는 쌍극자를 만듭니다.

전기 물고기의 전기 세포가 전류를 생성하는 방법에 대한 다이어그램 표현.

모터 뉴런의 신호는 후방의 이온 채널이 Na+와 K+를 셀로 펌핑하는 반면, 앞쪽은 셀에서 양의 이온을 계속 펌핑합니다. 이것은 세포의 후방에 상대적으로 양전하 (세포 내부)와 전방면에 음전하 (세포 내부)를 제공한다. Voila, 쌍극자가 만들어졌고 물고기에는 전기가 있습니다.

하나의 전기 세포는 그 자체로는 많이 할 수 없지만 총체적으로는 펀치를 포장 할 수 있습니다. 전기 세포가 쌓이는 방법은 또한 생성하는 전기와 차이를 만듭니다 (물고기가 더 높은 전압보다 더 높은 전류를 우선 순위를 정하든 그 반대도 마찬가지). 예를 들어, 전기 장어는 한 기둥에 6,000 개의 전기 세포를 가질 수 있습니다. 전기 광선 (어뢰 종)은 컬럼 당 1,000 개의 전기 세포를 갖는 더 짧은 컬럼을 가지고 있습니다. 광선은 전류의 전압 증가를 우선시하기 때문입니다.

전기 장어는 어떻게 충격을 방출합니까?

전기 물고기는 전기 장기 배출 (EOD), 펄스 또는 파도와 같은 (정현파) 방식으로 방출 할 수 있습니다. 또한 DC, 직류 (Monophasic) 또는 AC, 교대 전류 (2 상)를 생산할 수 있습니다.

Brachyhypopomus Walteri, 길이가 길고 오렌지색 스케일이 긴 약한 전기 물고기는 소리로 변환 할 때 '팝'처럼 들리는 AC 펄스를 생성합니다. 상대적 b. 베네티 대신 DC 펄스를 생성합니다.

파도 생산 전기 물고기는 끊임없이 EOD를 생산하기 때문에 약한 전기 물고기입니다. 그들의 EOD의 진폭은 일부 맥박 방출 전기 물고기만큼 높지는 않지만, 파도 패턴은 전기 신호가 탐지에서 숨길 수있게되며, 대부분의 약탈 물고기는 AC 전류와 달리 약탈적인 전기 장어와 전기 메기 같은 DC 충동을 감지 할 수 있으므로

물고기는 전력을 어떻게 사용합니까?

대부분의 전기 어류는 전기를 시력, 작고 촉감과 같은 감각 도구로 사용합니다. 전기 메기와 아마존의 어두운 어두운 물에 사는 전기 장어와 같은 담수 생선의 경우 전기는 시력과 같은 감각을 대체합니다. 물고기는 EOD를 통해 전기장을 보내고 막의 수용체는 주변에 대한 정보를 수집합니다. 이 전기 수용체 (전기 장어와 피부의 구덩이로 전기 메기에서 눈에 띄는)는 전압기처럼 작용하여 주변 환경으로 인한 전기장의 변화를 감지하고 무언가가 저녁 식사 일 수 있는지 여부를 결정합니다. 이 비디오는 전기 천공을 사용하여 나이프 피쉬를 보여줍니다.

Peter 's Elephantnose Fish (Gnathonemus petersii)는 전기 장기를 감각 장치로 사용하여 주변 환경을“볼”수 있도록 약한 전기 물고기입니다. 이것을 전기 위치라고합니다. (사진 크레딧 :Boban_NZ/ShutterStock)

때로는 비슷한 배출 주파수를 가진 두 개의 전기 물고기가 서로 충돌하여 전기장이 겹치게됩니다. 두 신호로 인한 간섭을 방지하기 위해 Electric Fish는 Jamming Repoance 메커니즘이라는 영리한 메커니즘을 제시했습니다.

방해 회피 메커니즘은 두 물고기가 배출 주파수를 이웃에서 멀어지게 할 때입니다. 그들은 다른 물고기의 EOD를 기반으로 정보를 수집 한 다음 그에 따라 자체적으로 변경합니다. 신경 과학자들은 전기 물고기가 전기장을 바꾸기 위해 주변 환경에 빠르게 반응 할 수있는 방법에 매료되었습니다.

반면에 강한 전기 물고기는 충격 가치로 사냥을합니다.

새로 발견 된 e. 볼타 최대 860 v 상당의 전기를 생산할 수 있으며, 소규모 먹이를 사로 잡고 더 큰 포유류를 약간만, 놀라운 충격을 줄 수 있습니다.

전기 장어의 사냥 전략은 특히 흥미 롭습니다.

그것은 먹이의 신경계를 방해하기 위해 강한 EOD의 펄스를 보냅니다. 펄스의 초기 발리 후에, 그것은 먹이를 '코'하기 위해 더 강한 EOD와 함께 돌아옵니다. Vanderbilt University의 연구원 인 Kenneth Catania는 전기 장어가 먹이 주위에 웅크 리고 그것을 완전히 마비시키는 것을 발견했습니다. 이 전략은 장어가 충격의 영향을 극대화 할 수 있습니다.

전기 장어의 머리는 꼬리에 비해 양수이며, 이는 더 부정적입니다. 물고기는 전기 장기를 통한 양전하의 흐름 방향으로 인해이 쌍극자 특성을 가지고 있습니다. 그것은 먹이의 한쪽 끝과 다른 쪽 끝에 부정적인 하전 꼬리에 긍정적으로 하전 된 머리를 배치 한 다음 충격파를 보냅니다. 일이 끝나면 장어는 먹이 전체를 제비합니다!

왜 물고기가 충격을받지 않습니까?

강하게 전기 물고기의 전기 기관에는 지방과 결합 조직이 채워져 있습니다. 물고기가 충격을 풀 때이 조직은 자신의 공격적인 전술에서 물고기를 단열합니다. 전기 물고기는 또한 물고기에 약간의 단열재를 제공 할 수있는 유사한 유전자를 발현하는 것으로 밝혀졌습니다.

크기도 역할을합니다. 대부분의 육식 강한 전기 물고기는 먹이보다 크기가 훨씬 큽니다. 일부 전기 장어는 최대 8 피트의 크기에 도달 할 수 있습니다. 그들의 현재는 작은 먹이를 튀길 것이지만, 성인 인간에게 심각하게 영향을 미치지 않는 것과 같은 큰 몸에 큰 도움이되지는 않을 것입니다.

Electric Stargazer, 강한 전기 물고기 (사진 크레디트 :Canvasman21 /Wikimedia Commons)

즉, 전기 물고기는 완전히 충격을받지 않습니다. 많은 사람들은 특히 물에서 제거 될 때 전기 물고기가 꼬임을 알았습니다. 공기가 물 (특히 짠 바닷물)만큼 빠른 물고기에서 충전이 물고기에서 사라지는 것을 허용하지 않기 때문에 이것은 마찬가지 일 수 있습니다.

과거의 과학자들은 자연이 전기를 활용하는 방식에서 영감을 얻은 유일한 사람은 아닙니다. Friborg University와 University of Michigan의 연구팀은 감전 세포를 영감으로 사용하여 젤과 같은 물질로 만든 소프트 배터리를 만들었습니다. 팀은 그들의 작업이 특정 의료 절차에 사용될 수 있기를 희망합니다.

전기 물고기는 여전히 과학자들에게 전기 위치의 작동 방식 과이 스파키 어류가 처음부터 어떻게 진화했는지에 대해 과학자들에게 가르쳐야합니다. 앞으로 더 충격적인 연구 계시가있을 수 있습니다. 그 과정에 푹 빠지지 않도록하십시오!