Искусные адаптации. Крот-звездонос, электрический угорь и другие чудеса эволюции - Кеннет Катания
6.14. Рисунок, на котором изображена «битва» угрей с лошадьми, описанная в марте 1800 года Александром фон Гумбольдтом
К тому моменту я уже попал под действие его чар. Гумбольдт вдохновил на захватывающие экспедиции множество ученых, включая Дарвина. Может быть, и мне стоит попытать счастья? Кто-то же должен проверить, будет ли угорь нападать на крупное животное на своей территории в диких условиях. Конечно, я не собирался использовать лошадей: слишком уж я их люблю. Но с новыми данными о том, как угри реагируют на крупные проводники, безусловно, можно и нужно было провести эксперимент.
Я уже наводил справки и изучал карты Южной Америки, когда наткнулся в интернете на видео, которое показалось мне более информативным, чем любой искусственный эксперимент. На видео в мутном водоеме по пояс в воде стоит мужчина с мачете (обычный способ убить электрического угря). Мужчина ищет угря, но тот находит его первым. Угорь выныривает из воды, прижимает нижнюю челюсть к грудной клетке мужчины и парализует его мышцы. Его напарники, очевидно, предвидели такой исход: они вытаскивают мужчину на берег с помощью веревки, которая была заранее привязана к его поясу. Затем тот вновь обретает способность двигаться, а угря убивают. Не оставалось сомнений, что тактику защиты электрические угри отрабатывают не только на металлических сетях и руках зомби. В диких условиях Амазонки действительно происходит то, что я наблюдал в своей лаборатории. Удовлетворенный, я отложил карты.
6.15. Кадры видео из Южной Америки и иллюстрации к ним. Электрический угорь бросается из воды рыбаку на грудь
Недостающий кусочек пазла
Случалось ли вам собрать пазл лишь для того, чтобы в итоге увидеть в самом центре картины зияющую дыру? Если да, то в поисках потерянного кусочка вы наверняка передвигали мебель и заглядывали во все щели в полу. В нашем доме недостающий кусочек всегда оказывается на совести котов. Мы собираем один пазл в год с таким расчетом, чтобы закончить первого января (традиция заведена моими родителями). Обычно, если коты ведут себя прилично, процесс занимает несколько дней. А теперь представьте себе, что вы целый год собирали пазл и в конце концов оказалось, что не хватает одного кусочка, прямо в центре, в самой важной части картины. Именно так я чувствовал себя после изучения электрической цепи, которая образуется, когда угорь выпрыгивает из воды для атаки.
Мне нужно было получить точные цифры: насколько эффективно электрический угорь поражает цель током. Возникающая электрическая цепь довольно проста. Первый шаг – определение характеристик «батарейки» угря. Такие измерения выполнялись и раньше, но измерительное оборудование с тех пор значительно усовершенствовалось. К тому же электрические свойства каждого угря индивидуальны, зависят от его размера и «физической формы» – как, например, вес, который вы можете поднять, зависит от силы ваших мышц.
Как и обычная пальчиковая батарейка на 1,5 вольта, биологическая батарейка угря имеет две ключевые характеристики: напряжение и внутреннее сопротивление. Можно сказать, что эти параметры определяют электрическую прочность угря. Измерить их, как и многое другое в науке, может быть и очень сложно, и совсем просто – как посмотреть. Это просто, если у вас есть доступ к нужному оборудованию и вы хорошо разбираетесь в поведении электрического угря. Это сложно, если учесть, сколько времени и сил требует сборка и испытание всего необходимого оборудования.
В 1950-е годы угря достали бы из аквариума, положили бы на стол и провели бы на нем серию опытов, используя для снятия показаний металлические пластины. Такой метод вполне приемлем, поскольку электрический угорь дышит атмосферным кислородом (эта способность, вероятно, является адаптацией для пережидания засухи в ограниченном объеме воды). Но сам угорь вряд ли был бы в восторге от происходящего.
Я подошел к решению проблемы иначе: сконструировал прибор, который делал измерения за пару секунд, и использовал специальные токопроводящие перчатки для «электротерапии», которые надевал поверх изолирующих перчаток. Мне нужно было только быстро поднять угря из воды сетью и дотронуться до него рукой в перчатке. Перчатки я соединил проводами с оборудованием. Для установки всех компонентов понадобилась большая тележка на колесиках, но оно того стоило. С помощью этого метода (и еды в качестве вознаграждения для угрей) я поочередно разбирался со всеми компонентами электрической цепи, не нанося животным никакого вреда.
В какой-то момент я столкнулся с задачей настолько типичной, что она фигурирует в каждом вступительном тесте по физике: параллельное соединение резисторов. Когда угорь выпрыгивает из воды для атаки и прижимается к животному нижней челюстью, ток может идти по двум направлениям. Первый путь – вниз по воде, покрывающей кожу угря, а второй – через тело атакуемого животного. Я без труда измерил сопротивление для первого пути, но второе – сопротивление мишени – я не знал. Каждую из определенных к тому моменту величин я получал в реалистичных условиях, для максимальной точности включая в цепь самого угря. Но без последнего кусочка пазла я не мог узнать силу тока, проходящего по всей цепи. К тому же, в отличие от большинства моих исследований, результаты этой работы непосредственно применимы к людям. В конце концов, единственным надежно задокументированным случаем атаки выпрыгивающего из воды угря в диких условиях остается атака на человека.
Решение было очевидным. Я ни в коем случае не хотел подставлять под атаку угря конечность какого-то другого животного. О добровольцах из числа студентов тоже не могло быть и речи, какой бы забавной ни казалась эта идея («Кто-нибудь хочет дополнительный балл?»). Я должен был положить на алтарь науки собственную руку.
Для этого эксперимента я, конечно, выбрал угря поменьше. После замера его напряжения (198 вольт) и внутреннего сопротивления (960 ом) оставалось придумать, как провести финальное измерение. Нужно было измерить ток, который будет проходить через мою руку во время атаки при каждом испускаемом угрем высоковольтном импульсе. Все остальные параметры уже известны, так что, узнав силу тока, можно вывести значение сопротивления для руки – и получить недостающий кусочек пазла.
6.16. Эксперимент по определению силы тока, проходящего через руку автора во время атаки электрического угря
Получилось
