Александр Лаздин - Электричество в жизни рыб

Импульс электрического сома длиной 15,5 см имеет длительность, равную 1,88 мс. Резкое возрастание амплитуды длится 0,66 мс, а постепенное снижение — 1,22 мс.

Целесообразно сопоставить форму и продолжительность импульсов электрических рыб с аналогичными характеристиками оптимально действующих импульсов, полученных в опытах по действию на рыб искусственных электрических полей. Оказывается, что наиболее эффективно на рыб действуют именно импульсы с крутым фронтом нарастания тока и постепенным его снижением при продолжительности импульса 1—1,5 мс. Это же подтверждают некоторые ученые, исходя из представлений физиологии нервно-мышечной системы.

Экспериментально установлено, что при малых значениях продолжительности импульсов (менее 1 мс) наименьшее напряжение, при котором у рыб появляется первичная реакция, требуется при использовании импульсов прямоугольной формы. Почему же импульсы некоторых электрических рыб «неоптимальны»? Ответ довольно прост. Для генерации прямоугольных импульсов (продолжительностью менее 1 мс) требуется больший расход мощности, чем для импульсов, используемых электрическими рыбами.

Таким образом, работа природных систем электролова и работа промышленных электроагрегатов по принципу действия различны, хотя форма импульсов электрических рыб близка к применяемой в промысле. Природные основаны на комплексном действии сигналов; промышленные, как правило,— на использовании только электрического поля. Первые характеризуются активным режимом, вторые — пассивным. Импульсы рыб, используемые при охоте, отличаются от искусственных большей длительностью, большей частотой следования и сравнительно малой мощностью. При этом надо иметь в виду, что создаваемые рыбами электрические поля невелики. Очевидно, что принципы действия природных систем электролова рыб более эффективны, чем используемые в промышленном рыболовстве, и это необходимо учитывать при разработке и совершенствовании электроловильных установок.

Исключительные перспективы открывает моделирование электрических систем локации и связи рыб. Передача сигналов в воде с помощью электрических полей имеет большое преимущество, так как радиоволны в водной среде практически не распространяются, а недостатком акустической локации и связи является высокий уровень фоновых шумовых помех. Как известно, пока электрической связи в подводной технике не существует. В настоящее время как в Советском Союзе, так и за рубежом ведутся серьезные работы по созданию подобной аппаратуры. Проведенное советскими исследователями неполное техническое моделирование электрической системы связи рыб уже привело к разработке устройства, позволяющего осуществлять передачу информации из воды в воздух. Дальнейшие работы в этой области будут иметь огромное значение для развития техники подводной связи, столь необходимой, например, в океанологии и рыбном хозяйстве.

Заключение

Изучение электрического мира рыб открывает увлекательные перспективы для исследователя. В этой области еще много белых пятен. Помочь ихтиологам и физиологам перейти от гипотез к точному пониманию того, как действует, например, система электролокации рыб, могут физики и ученые других специальностей.

Каким образом рыбы координируют одновременный разряд отдельных электрических пластинок (ведь они находятся на разных расстояниях от центральной нервной системы)? Где находится центр, «запускающий» электрические генераторы рыб? Почему мощный разряд сильноэлектрических рыб не влияет на их собственную нервную систему? Какие стадии прошла электросистема рыб в своей эволюции? Наконец, как выработались электрические органы и рецепторы в процессе естественного отбора? Все эти вопросы еще ждут определенного ответа.

Несмотря на всю сложность теоретических вопросов электробиологии, некоторые ее достижения уже сегодня могут быть использованы на практике, прежде всего в рыбном хозяйстве. Приемы, используемые электрическими рыбами при лове добычи и обороне от врагов, отшлифованы эволюцией и являются природными моделями технических решений при разработке установок для электролова и отпугивания рыб. Дальнейший анализ электрической сигнализации и ориентации рыб будет способствовать возникновению новых приемов управления их поведением.

Мировой океан содержит огромные запасы пищевых ресурсов, которые в настоящее время практически но используются или используются нерационально. Рыбный промысел ведется по принципу простой охоты — «ищем, что есть, ловим, что можем». А между тем специалисты подсчитали, что с 1 га поверхности океана без ущерба для его ресурсов можно брать рыбы по весу в 2 раза больше, чем мяса с 1 га лучших пастбищ. Возможно, в будущем, используя сигнализацию рыб, человек научится их «пасти», регулировать численность, оберегать от врагов. Уже сейчас возможна разработка приборов для бесконтактной диагностики состояния, учета и пеленгации некоторых (особенно стайных) видов рыб.

В настоящее время на промысле широко используются сетевые зонды — гидроакустические приборы для прицельного лова рыбы, устанавливаемые на тралах. Они передают на судно по кабелю или гидроакустическому каналу информацию о положении косяка и раскрытии орудия лова. При использовании электрического канала связи аппаратура будет иметь меньший вес и более высокое качество связи.

Ученые еще мало знают о животном мире больших глубин. Не исключено, что биоэлектрические поля и сигналы используют не только рыбы, но, например, глубоководные кальмары или животные, о существовании которых человек пока не подозревает. Изучение биоэлектрической сигнализации поможет открыть многие тайны океана.

Латинские названия упоминаемых в книге рыб

Американский звездочет Astroscopus guttatus Американский сомик Ameurus nebulosus Африканский слоник Gnathonemus petersii Гимнарх Gymnarchua niloticus Гимнотус Gymnotus carapo Морская лисица Raja clavata Морской кот Trygon pastinaca Морской тропический сом Plotosus anguillaris Песчаная рыба Gimnoramphichtys hypostomus Стернах Sternarchus Черноморский звездочет Uranoscopus scaber Электрический скат Torpedo Электрический сом Malapterurus electricus Электрический угорь Electrophorus electricus

Рекомендуемая литература

Беннет M. Механизм действия электрических органов — В кн: Современные проблемы электробиологии М, «Мир», 1964.

Берг А. И. Бионика и ее значение для развития техники — В кн: Бионика. М, «Наука», 1965.

Милн Л., Милн М. Чувства человека и животных. М, «Мир», 1966.

Пресман А. С. Электромагнитные поля в биосфере. М., «Знание», 1971.

Протасов В. Р. Биоакустика рыб. М, «Наука», 1965.

Протасов В. Р. Биоэлектрические поля в жизни рыб М, Изд-во ЦНИИТЭНРХ, 1972

Сочивко В. П. Очерки бионики моря. Л, «Судостроение», 1968

Уолтер Г. Живой мозг М, «Мир», 1966

Ходжкин А. Нервный импульс. М, «Мир», 1965

Холодов Ю. А. Влияние электромагнитных и магнитных полей на центральную нервную систему. М., «Наука», 1966

Холодов Ю. А. Реакции нервной системы на электромагнитные поля. М, «Наука», 1975

Шовен Р. От пчелы до гориллы М., «Мир», 1965.

Примечания

1

В центре волокна расположен осевой цилиндр, по которому проходят нервные (а также электрические) импульсы Миэлиновая оболочка, состоящая из жироподобных веществ (липидов), покрывает цилиндр не полностью, образуя «перерывы», называемые перехватами Ранвье

2

Ходжкин А. Нервный импульс. М, «Мир», 1965, с 12.

3

Уолтер Г. Живой мозг. М, «Мир», 1966, с. 15.

4

Эквипотенциальная линия — линия электрического поля, все точки которой находятся под одинаковым потенциалом.