Электричество неэлектрических рыб

Ихтиологами давно установлено, что рыбы некоторых видов способны создавать мощные электрические разряды для защиты или нападения, в то время как другие, гораздо более многочисленные виды, создают электрические разряды очень слабые, хотя и продолжительные.
Изучая это явление более детально, ученые установили, что рыбы второго типа используют пульсирующие поля для определения местоположения своих жертв, а рыбы ведущие ночной образ жизни или обитающие в мутных водах также в целях ориентации и связи.
Какова же роль электрических полей в жизнедеятельности самых обычных и доступных для рыболовов видов рыб?

Среди современных животных электрические органы имеются только у рыб. В процессе эволюции они развились у ряда представителей двух групп пластинчатожаберных (хрящевые рыбы) и четырех групп костистых. К ним относятся все виды из отряда клюворылообразных, обитающих в водоемах Африки, и подотряда карпообразных из Южной Америки, а также осетровые рыбы, морские окунеобразные, многие пресноводные сомовые.

По интенсивности создаваемого электрического поля всех этих рыб можно разделить на:

1. Сильноэлектрические виды, создающие вокруг себя сильные электрические поля. Это электрические скаты, обыкновенные скаты, электрические угри, электрические сомы.
2 Слабоэлектрические виды, создающие вокруг себя пульсирующие электрические поля. К ним относятся гимнархи, мормирусы, гимнотусы, гнатонемусы.
3. Неэлектрические виды, к которым относятся все остальные рыбы, не имеющие специализированных электрогенераторных систем. У многих рыб из этой группы электрочувствительность осуществляется с помощью специализированных низкочастотных ампулированных электрорецепторов, а также высокочастотных бугорковых электрорецепторов. Электрические органы имеются у рыб 500 видов, то есть приблизительно у 2 % от общего числа в надклассе челюстноротых.


Детальные исследования электрических разрядов пресноводных и морских рыб выявили способность «неэлектрических» рыб генерировать слабые электрические разряды. Ученые также установили, что разряды неэлектрических рыб в большинстве своем нейромышечного происхождения, возникают в результате двигательных реакций в агрессивно-оборонительных ситуациях, при добыче пищи, в нерестовых ситуациях (брачные игры и поиск партнера). Амплитуда таких разрядов бывает в пределах 100-200 мкВ на расстоянии 5-10 см от рыб. Интересно, что у разных рыб разные частота, продолжительность и интенсивность разряда, что в немалой степени зависит от температуры, солености и химического состава воды. Электрорецепторы подразделяются на несколько типов, различающихся по частотным характеристикам. Так называемые ампулированные электрорецепторы спонтанно генерируют собственные потенциалы действия, ритм которых изменяется во внешних электрических полях, позволяя рыбам ощущать такие поля геомагнитного и биологического происхождения.

Их частотный диапазон - 0,1-50 Гц. У так называемых бугорковых, высокопороговых животных) электрические поля электрорецепторов частотный диапазон порядка50-2000 Гц. Подобные рецепторы присущи электролокаторным системам мормирид и гимнотовых, которые имеют и обычные рецепторы ампулированного типа. Доказано, что сверхчувствительность ампулированных электрорецепторов в области низких частот позволяет рыбам ощущать на расстоянии до нескольких сантиметров низкочастотный компонент электроимпульсов, генерируемых вовсе не электрическими органами, а обычными нейромоторными системами рыб и других водных животных при реакциях испуга, дыхательных движениях жаберного аппарата и т.д. Сейчас ученые ищут электрорецепторы у «неэлектрических» рыб, возможно, ими окажутся принципиально новые по структуре органы, еще не известные науке.

Как считают многие ученые, у неэлектрических рыб вместо электрорецепторов выступают невромасты и другие клетки боковой линии, в том числе и разбросанные по всему телу, и сконцентрированные в области головы. Из наших неэлектрических рыб рекордсменом является обыкновенный речной угорь (не путать с электрическим угрем!). Этот представитель семейства речные угри, распространенный вдоль европейского побережья от Белого до Черного моря, а также в Западной Африке и Средиземном море, достигает 1,5 м в длину. Еще в 1970 г. было установлено, что угорь в состоянии возбуждения производит разряды в несколько милливольт. Бросаясь на добычу, разряжается характерным разрядом в 2-3 мВ. В аквариуме он занимает определенную территорию и при ее защите от сородичей гораздо важнее не способность неэлектрических рыб производить разряды, а их повышенная электрочувствительность. Угорь как раз обладает высокой электрочувствительностью, которая в морской воде равна 0,67 мВ/см, а в пресной - 0,067 мВ/см.

На основании этого былав ыдвинута версия, что при своих миграциях угорь использует геоэлектрические поля океана для ориентации. Кроме угря обыкновенного в 960-х гг. были обнаружены электрополя у морской миноги. Дальнейшие исследования, которые ведутся и по сей день, показывают, что практически все рыбы создают вокруг себя некое электрическое поле. Конечно, оно бывает разной силы у рыб разных видов. Например, у щуки длительность разряда 34-92 мс, с частотным диапазоном 63-403 Гц, а разряды красноперки бывают длительностью 8-10 мс в диапазоне частот 52-160 Гц. Интересно, что ночные рыбы и хищники излучают более сильные электросигналы и более активны, чем мирные дневные рыбы. Но при этом и у хищных, и у мирных рыб электрическая активность выражается в постоянном импульсном электрополе. Ученые пришли к выводу, что и у мирных рыб во время их"пастбищного" питания, и у хищных во время преследования происходит резкое усиление электрических разрядов и в несколько раз возрастает электрочувствительность.

Электрочувствительность, как и способность производить электроразряды, у неэлектрических рыб сильно варьирует в зависимости от их вида, размера и свойств воды. При этом надо понимать, что в прямом смысле электрорецепторов у большинства рыб наших вод нет. Но при этом даже у таких «безэлектрорецепторных» рыб обнаружена возможность чувствовать электрополе. В морской воде электрочувствительность одних и тех же рыб возрастает в несколько раз. Из рыб наших водоемов электрополе хорошо чувствуют щука, судак, окунь, гольян, карп, карась, шиповка, колюшка, сом, вьюн, пескарь, красноперка, лососевые, осетровые, сельдевые, камбаловые, бычковые и др. А те рыбы, которых нет в списке, скорее всего, просто еще не достаточно исследованы.

Электрочувствительность рыб исследователи выявляют путем измерения сердечного ритма в записях электрокардиограммы в ответ на воздействие условного раздражителя - слабого электрического поля. Очень важно, в какой воде проводится опыт. Если в морской, то электрочувствительность оказывается в десятки раз выше. Электрочувствительность рыбы используют для ориентации в океанах и морях, а также в коммуникативном, пищевом, оборонительном, нерестовом, территориальном и стайном поведении и при нападении на других особей. Не только обыкновенный угорь, но и большинство наших пресноводных рыб обладают электрочувствительностью, которая позволяет им получать биологически ценную информацию о фоновых и естественных электрических полях, ориентироваться в пространстве, находить добычу, общаться друг с другом, заблаговременно уходить из опасной зоны. Кроме того, рыбы могут ощущать чужие (от других рыб или водных животных) электрические поля или получать информацию о том, что происходит вокруг них, и по изменению конфигурации своего собственного поля.

Электрочувствительность рыб сильно зависит от возраста (точнее, от размера рыбы), видовой принадлежности, удельной проводимости и температуры воды. В последнее время ученые много занимаются элетрочувствительностъю рыб, так как под водой сейчас нередко протягивают кабельные линии (КЛ), которые оказывают сильнейшее влияние на ихтиофауну. Экологические службы воюют с энергетиками по этому поводу Ведь если превышаются допустимые значения напряженности электрического и магнитного полей, плотности тока в пространстве, окружающем КЛ, у рыб возникает устойчивая реакция отпугивания или реакция иммобилизации. В первом случае трасса КЛ может являться искусственным препятствием для миграции рыб и отрицательно сказаться на процессе их жизнедеятельности, в том числе на нересте лососевых (или осетровых) и скате молоди, В случае достижения порога иммобилизации у рыб возникает паралич мышц и дыхания, что может в зависимости от времени пребывания в зоне электрического поля привести к их гибели. Этим вопросом сейчас особенно плотно занимаются специалисты Новосибирского государственного технического университета под руководством профессора Киры Кадомской.

Выяснилось, что, когда рыба попадает в зону неоднородного электромагнитного поля переменного тока, сразу прослеживаются характерные зоны поведения рыбы, индивидуальные для каждого вида. Проще говоря, в воде воздействием электричества рыбу можно привлечь, а можно и отпугнуть или даже убить. В зависимости от интенсивности электрического поля у рыб может возникнуть либо оборонительная реакция, либо реакция испуга, либо, наоборот, это их привлечет. Например, металлические блесны выступают в водной среде в роли неких небольших гальванических производителей электричества. И хотя их электрическое воздействие, возможно, не самый сильный привлекающий рыбу фактор, тем не менее его стоит учитывать. Например, полезно знать состав металла (точнее, сплава), из которого сделана блесна, чтобы прогнозировать ее гальванические возможности.