电鳗的放电特性

核心提示放电的能力电鳗发电是一种捕食和打击敌害的手段,有时是一种生理需要。电鳗能随意放电,自己掌握放电时间和强度,发电器最主要的枢纽是器官的神经部分。电鳗是鱼类中放电能力最强的淡水鱼类,输出的电压达300~800伏,因此电鳗有水中“高压线”之称。电

放电的能力

电鳗发电是一种捕食和打击敌害的手段,有时是一种生理需要。电鳗能随意放电,自己掌握放电时间和强度,发电器最主要的枢纽是器官的神经部分。

电鳗是鱼类中放电能力最强的淡水鱼类,输出的电压达300~800伏,因此电鳗有水中“高压线”之称。电鳗的发电器的基本构造与电鳐相类似,也是由许多电板组成的。它的发电器分布在身体两侧的肌肉内,身体的尾端为正极,头部为负极,电流是从尾部流向头部。当电鳗的头和尾触及敌体,或受到刺激影响时即可发生强大的电流。电鳗的放电主要是出于生存的需要。因为电鳗要捕获其他鱼类和水生生物,放电就是获取猎物的一种手段。它所释放的电量,能够轻而易举地把比它小的动物击死,有时还会击毙比它大的动物,如正在河里涉水的马和游泳的牛也会被电鳗击昏。

电鳗放电时的平均电压为350多伏,但也有过650伏的放电记录。美洲电鳗的最大电压竟达800多伏,这么强的电压足以击死一头牛。电鳗放电时产生的电流是极微弱的,一般不到1安培;有时观察到的电压为500伏,电流为2安培,即功率为1000瓦的短时放电。虽然发出的是直流电,但放电频率每秒可达300个脉冲。

放电的损伤力

放电的损伤力取决于鳗鱼的大小和机体的状况。当电鳗长不到1米时,电压随着电鳗的成长而增加。当长到1米后,只增加电流的强度。电鳗每秒钟能放电50次,但连续放电后,电流逐渐减弱,10~15秒钟后完全消失,休息一会后又能重新恢复放电能力。在水中3~6米范围内,常有人触及电鳗放出的电而被击昏,甚至因此跌入水中而被淹死。

依靠电来感知周围环境

电鳗尾部发出的电流,流向头部的感受器,因此在它身体周围形成一个弱电场。电鳗中枢神经系统中有专门的细胞来监视电感受器的活动,并能根据监视分析的结果指挥电鳗的行为,决定采取捕食行为或避让行为或其它行为。有人曾经做过这样一个实验:在水池中放置两根垂直的导线,放入电鳗,并将水池放在黑暗的环境里,结果发现电鳗总在导线中间穿梭,一点儿也不会碰导线;当导线通电后,电鳗迅速往后跑。这说明电鳗是靠“电感”来判断周围环境的。

放电原理

电鳗体内有一些细胞就像小型的叠层电池,当它被神经信号所激励时,能陡然使离子流通过它的细胞膜。电鳗体内从头到尾都有这样的细胞,就像许多叠在一起的叠层电池。当产生电流时,所有这些电池(每个电池电压约0.15伏)都串联起来,这样在电鳗的头和尾之间就产生了很高的电压。许多这样的电池组又并联起来,这样就能在体外产生足够大的电流。用这些电流足以将它的猎物或天敌击晕或击毙。淡水里的电鱼需要更多的电池串联在一起,因为淡水的电阻较大,产生同样的电流需要更高的的电压。

电鳗自身不被电的原因

电鳗的放电器官在身体的两侧,而且它大部分的身体或重要的器官都由绝缘性很高的构造包住,在水中就像是一个大电池。电流由电阻最小的通路经过,所以在水中放电时,电流会经由水(电阻比电鳗身体小)传递,电鳗并不会电到自已。但如果电鳗被抓到空气中,因空气的电阻比它身体的电阻更大,放电的话就会电到自已了。另外,如果电鳗受伤使两侧的绝缘体同时破损的话,放电时就会像两条裸露的电线一样发生短路的现象。

捕食特点

电鳗捕食的时候,首先悄悄地游近鱼群,然后可连续放出电流,受到电击的鱼马上晕厥过去,身体僵直,于是,电鳗乘机吞食它们。电鳗放电,有时也不一定是为了捕食,也可能是一种生理需要。被电鳗电死的鱼,往往超过它们食用所需要的量,这给渔业生产带来危害。

南美洲土著居民利用电鳗连续不断地放电后,需要经过一段时间休息和补充丰富的食物后,才能恢复原有的放电强度的特点,先将一群牛马赶下河去,使电鳗被激怒而不断放电,待电鳗放完电精疲力尽时,直接捕捉。

电鳗是通过什么放电的?可以利用电鳗进行发电吗?

电鳗释放的电能瞬间释放800伏电压,发电的部位身体的两侧特殊的肌肉组织,很多人好奇,用电鳗的电电电鳗电鳗会被电死吗?电鳗为什么能放电?下面我就带来介绍。

 用电鳗的电电电鳗电鳗会被电死吗

 在自然界和水族馆里,人们多次观察到电鳗让自己或附近的其他电鳗触电。在最不利的场合,电鳗会电到自己的心脏,导致心脏骤停,从而电死自己。

 成年电鳗的视力会在反复放电造成的角膜损伤下逐渐减退,直到失明。电鳗生活在浑浊的水里,失去视力对它们的影响不大,它们可以靠特定的放电模式检测周围的猎物。

 电鳗在准备放电前通常会伸直身体,让电流从尾巴的一侧流向另一侧,这样不容易电到自己的重要器官。为了进行高威力电击,电鳗会将身体弯曲成U形,此时其头部必须稍微超出尾巴末端才能避免电到大脑。在狭窄的空间里,电鳗通常不会使用U形放电,以免出现意外。

 在多条电鳗生活的水池、水箱之类因排水而水位下降时,电鳗有可能被吓到并胡乱放电,将自己和周围的同伴都电倒。

 一些动画片描绘电鳗一边放电一边咬猎物,其实这会导致电鳗电死自己。电鳗没有牙齿,通常是将猎物击晕后吞掉,不会试图去咬还能移动的猎物。

 所以电鳗并不是完全不会电到自已,它也有自己被自己电伤的可能,那就是它在离开水面也不接触地面放电的时候,这个时候它的周围只有空气,而空气的导电性很差,那么电鳗放电产生的电流基本上就只能通过它的身体传输了,好像电线本身发生了短路一样,这个时候电鳗就会电到自己了。

 电鳗为什么能放电

 原来电鳗身体的两侧有“发电器”(尾部最强),那就是两侧的特殊的肌肉组织,是由有规则地排列着的6000~10000枚肌肉薄片(由电斑细胞构成)组成的,薄片之间还有结缔组织相隔,许多神经从中直通电鳗的中枢神经系统,这也代表着电鳗的发电现象是受大脑控制的。

 生物学家研究发现电鳗的每枚肌肉薄片都像一个小电池,当它被神经信号所激励时,能陡然使离子流通过它的细胞膜。虽然它只能产生150毫伏的电压,然而近万个“小电池”串联起来,就可以产生数百伏的电压了。不过它产生的电流是很弱的,一般不到1安培,最强也只有2安培,表现为功率为1000瓦的短时放电,发出的是直流电,但放电频率每秒可达300个脉冲,可持续放电15秒,河水中的杀伤范围可达直径6米。

 成年的电鳗长度可达一米以上,可以释放出300-800伏不等的高压电。

水中有一种鱼,就连水中的王者鳄鱼和食人鱼都对它避而远之,这就是电鳗,它靠着自身强大的放电能力能将这些水中王者瞬间电晕,要捕捉那些小鱼小虾更是轻而易举,绝对算是动物界中的奇迹,故也有“水中高压线”之称。

电鳗原产于海中,之后洄游到淡水河中长大,在大西洋,太平洋,印度洋都有它的地盘,而它们洄游的主要河流就是南美的亚马逊河,成年电鳗的体长可达2米,重20公斤,相比人们经常食用的各种鳗鱼还是有区别,其实电鳗并不是鳗鱼,在生物分类上它也更接近鲶鱼,只是因为它的另类体型和发电特点所以就有了现在的名字。电鳗瞬间最高能输出800伏的电压,能将一头牛击晕,鳄鱼都怕它,鳄鱼被电鳗电死的新闻也看过不少,其实在自然界中能发电的鱼类也有很多种,但电鳗是发电量最大的一种,所以也将电鳗列为世界上最危险的淡水鱼之一。

电是大自然中奇妙的力量,自从人类开始普及电力的使用后,整个世界都随之改变,人类才有了现代文明,试想一下如果那一天没有电会是什么样子,所以说学会控制和使用电力是人类前进的一大步。能够随心所欲的放电,召之即来,挥之即去,这不是只有科幻大片才能见到,在大自然中电鳗已经进化了这样的能力。在电鳗的身体两侧生长着一种特殊异化的细胞,其中每一个细胞都可以通过控制钠离子和钾离子的流动,制造出微弱的电流。所以由它组成的细胞就如同上千个小电池串联而成的电池组,再由数千个这样的细胞结构相连,就让电鳗成为可输出高压电的电源。

电鳗平常体内的正负电荷会保持平衡,一旦发现敌情,大脑枢纽立刻通过脊神经发送信号给细胞,当细胞收到信号时,就会产生约0.15伏的电压。这样的细胞布满电鳗的身体两侧,这些细胞就像小型的叠形电池,当其中一个细胞收到信号时,几千个细胞就会同时发电,尾部负极头部正极,电流就从鱼尾流向鱼头,产生的电场直径达到两三米,足以将任何动物电晕。

在已知的所有能发电的动物中,电鳗是最可怕的一个,它们输出的电压可达300~800伏,电流大概在1安左右,这是什么概念嘞,可以做个对比,对于人类的安全电压是36伏,安全电流是0.01安,电鳗释放的电是人体安全值的几百倍,电鳗的威力不言而喻。

电鳗的放电器官在身体的两侧,而且它大部分身体的重要器官都集中在身体前端,还被一层绝缘性很好的皮下脂肪组织包裹,在河水中就像是一个大电池,电流由电阻最小的通路通过,所以在河水中放电时,由于河水的电阻小于电鳗的身体,电流就会经由体表在水传递,而不流经身体内部,使电鳗自己免受伤害。但如果将电鳗抓到空气中,因空气的电阻大于电鳗的身体,因此一旦电鳗在空气中放电就会电到自己了,另外如果电鳗受伤使两侧的绝缘体同时破损,放电时就会像两条裸露的电线一样发生短路的现象伤到自己。

电鳗会根据实际需要自如控制放电的时机,每一次放电能持续10~15秒,每一次放电的作用也并不相同,既可以是对敌人的警告也可以用作对猎物的捕捉或侦察,最新的研究发现电鳗甚至可以对猎物进行远程控制,让躲避在暗处的鱼类抽搐,从而暴露出躲藏的位置,没想到电鳗还有这么高科技的武器。那满身高压电的电鳗怎么决定要不要发电呢,这就需要靠自带的隐形弱电场,和在身上的电感受器,电鳗能定位分析来往的鱼类,将周围环境弄得一清二楚,从而决定是否发起进攻,假如猎物就在前方电鳗就会马上释放800伏的电压进行攻击,一击致命。其实现在电鳗还在为科学家提供灵感,有科学家就发明了一种模仿电鳗放电器官的新型柔性电池,这种电池由一些不同颜色的凝胶块组成,像电鳗的放电体一样排列。

每个凝胶块只能产生很小的电压,但数千个个凝胶块就能产生110伏的电压,想要触发这些凝胶块放电,只需要把两张凝胶压在一起就可以了,目前这种电池还需要主动充电,但只要激活就可以持续提供几个小时的电能,直到不同凝胶之间的离子水平达到平衡,就需要再次充电了,用电流使凝胶回到高盐或低盐交替排列的状态。其实我们的身体就可以提供不同浓度的体液蓄存,也许有一天就能利用这些体液蓄存来开发电池,那样人体也就能跟电鳗一样自己发电了。

 
友情链接
鄂ICP备19019357号-22