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电鳝、电鲶、电鳗等等的鱼类为什么会发电 原理是什么?

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【专家解说】:动物的捕食方式多种多样。电鱼的捕食绝招是放电。世界上至少有500种具有发电特性的鱼,虽然种类不同,放电的灵敏度有高有低,但这些鱼类都是依靠放电击昏摄取物或吓退进攻者。 电鳐是一种软骨鱼类,体形圆形或椭圆形,口和眼睛都很小,生活在热带和亚热带近海,我国的东海和南海就有分布。它常将身体半埋于泥沙中,或在海底匍匐前进。 在电鳐的头部和胸鳍之间有一个椭圆形发电器,是由肌肉特化而成的。发电器由若干肌纤维组成,形成六角形柱状管,管内有无色的胶状物质,主要起电解作用。管内有许多扁平的电板排列,电板由一些小的化学细胞组成,与神经相连,我们把它们叫做“电板细胞”。电鳐捕捉食物时,信号通过神经传导到电板的细胞,小细胞产生化学物质,改变细胞膜内和膜外的电荷分布,产生电位差,电流也就因此产生了。一个细胞产生的电流很小,一条电鳐身上有数百万个电板细胞,它们同时放电的时候,电流就相当大了。生活在大西洋和印度洋的热带及亚热带近岸水域中的巨鳐,体型较大,最大者可达2米多。科学家们曾对这种电鳐进行过测试,结果发现,它可以产生60伏电压,50安培的电脉冲,3000瓦功率的电击,足以击毙一条几十公斤的大鱼。 世界上第一个人工电池——伏打电池。就是根据电鳐的发电器官为模型而设计出来的。 电鳗与普通鳗鱼的体型非常相似,长可达2米多,体重可达20多公斤。生活在南美洲亚马逊河及奥里诺科河。 电鳗有两对发电器,形状为长梭形,位于尾部脊髓两侧。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l安培;然而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。电鳗放电后要经过一段时间的恢复,才能放电。利用这一特点,渔民们捕捞电鳗时,先把牲畜赶到水中,使电鳗放电,等到它们把电量消耗掉,再进行捕捞,这样做可以避免渔民被击伤。 电鲶也是一种能发电的鱼。电鲶生活于非洲的尼罗河,它的长相和鲶鱼非常相似,体长大约有1米左右,口端长有3对须,它没有背鳍,在尾的基部有一个很低而且平伸的脂鳍,电鲶有成对的发电器,位于背部的皮下,它的发电电压高达350伏,能将人和牲畜击昏。 当然,并不是所有的电鱼都能发出很强的电,海洋中还有一些能发出较弱电流的鱼,它们的发电器官很小,电压最大也只有几伏,不能击死或击昏其它动物,但它们像精巧的水中雷达一样,可以用来探索环境和寻找食物。这些鱼身上布满了电感器官,它们能够接收返回来的电波。由于任何一种活动的生物都有或强或弱的生物电,这些鱼的电感受器能感受到非常微弱的电场变化。 鲨鱼对于电场的变化非常敏感,利用这一点,科学家们发明了“电子驱鲨器”,它发出的直流脉冲可以把鲨鱼驱赶到1~10米以外。潜水员背着这些仪器,在水下可以避免鲨鱼的袭击。 鲶鱼可以预防地震,地震前地电流的急剧变化刺激了鲶鱼的电感受器官,使它们感到惊恐不安,乱蹦乱跳,因此可以通过对鲶鱼的研究找到一种预报地震的新方法。 总之,鱼类的放电是它们在进化过程中所获得的一种防御和攻击敌害、捕捉食物的适应能力。如果人类能够应用仿生学,模拟电鱼的发电器官在海洋中发电,那么,就能很好地解决船舶和潜水艇的动力问题。 ---《漫游海洋水族宫》马英杰、马爱军 著,海洋出版社,2001年; 电鳗为什么会放电 1989年,在法国科学城举办了一次饶有趣味的“时钟”回顾展览,一座用带电鱼放出的电来驱动的时钟,引起了人们极大的兴趣。这种带电鱼放电十分有规律,电流的方向一分钟变换一次,因而被人称为“天然报时钟”。 常见的带电鱼有电鳗、电鳐、电鲶等。其中“电力”最强的要算电鳗了。它放电电压可达300—500伏,足以把附近的鱼电死,人和牲畜碰上,全身也会麻痹。据计算,1万条电鳗的电能聚集在一起,足够使1列电力机车运行几分钟。 电鳗外形像蛇,体长2米左右,体重约20公斤。它生活于南美和中美等地的河流中,常常一动不动地躺在水底,不时也浮出水面呼吸。它通过“电感”来感受周围环境的变化,一旦发现猎物,就放电将其击毙或击昏,然后饱餐一顿。由于电鳗有这么一手捕杀猎物的绝技,因此被人称为“江河中的魔王”。 电鳗是怎样放电的呢? 原来,电鳗是活的“发电机”。它尾部两侧的肌肉,是由有规则地排列着的6000—10000枚肌肉薄片组成,薄片之间有结缔组织相隔,并有许多神经直通中枢神经系统。每枚肌肉薄片像一个小电池,只能产生150毫伏的电压,但近万个“小电池”串联起来,就可以产生很高的电压。 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。有人做过这么一个实验: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,电鳗一下子就往后跑了。这说明电鳗是靠“电感”来判断周围环境的。 电鳗放完体内蓄存的电能后,要经过一段时间的积聚,才能继续放电。由此,巴西人捕获电鳗时,总是先把家畜赶到河里,引诱电鳗放电,或者用拖网拖,让电鳗在网上放电,之后再轻而易举地捕杀失去反击能力的电鳗。

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