鱼是生活在水中的低等动物,属于脊索动物门中的脊椎动物亚门,鱼类没有肺,用鳃呼吸,它的运动主要通过尾鳍电鲶等最厉害的是电鳗、胸鳍和躯干部器官的摆动来完成的。据1994年统计,全球现有鱼类共有24618种,占已命名的脊椎动物50%以上,且新的鱼种不断被发现,到2018年,全球已命名的鱼种增加到32100种。
能够发电的鱼类大约500多种,大家比较熟悉的有电鳝电鲶等最厉害的是电鳗、电鲶、电鳗、电鳐、长吻鱼等。它们身体放电的电压,与我们日常生活用电的电压差不多,有的鱼放电电压是我们生活用电电压的好几倍。不同的放电鱼,放电的电流强弱和电压高低是不同的。问题中说“都是怎样”,不可能一一介绍了。为让大家了解放电鱼的一些科普知识,本人就以常见的放电鱼--电鳐为例,谈谈肤浅的认识。注意:鱼类放电原理基本上是差不多的。关于电鳗我写过一篇文章。
电鳐主要生活于非洲的尼罗河,身体1米长左右,身体是扁园形,有一条长长的尾巴,背腹扁平,头和胸部连在一起,好像夏天的一把扇子电鲶等最厉害的是电鳗。个体的大小在2米至0.3米之间。电鳐放电的电压最高可以达到350伏。世界上有多种电鳐,其发电能力各不相同,非洲电鳐放电的电压在220伏左右,中等大小的电鳐放电电压在70~80伏之间,南美电鳐放电电压大约37伏左右。电鳐的放电电流最高可达到50安培,放电频率每秒钟可以达到50次,连续放电后,电流逐渐减弱,只能放电10-15秒钟。休息10分钟后又能恢复放电能力。
电鳐的头部和胸部的腹面两侧各有一个肾形呈蜂窝状的发电器电鲶等最厉害的是电鳗,它是由形态改变的肌肉组织形成的,排列成六角柱体,叫电极柱,电鳐共有2000个电极柱,有200万块电极。这些电极之间充满着胶质状的物质,可以起绝缘作用。每个电极的表面分布有神经末梢,一面为负电极,另一面为正电极。电流的方向从电鳐的背面流到腹面(正极到负极),在神经系统生物电的“触发”下,放电器就能产生电能而放电。单个电极的电压很微弱,数量很多电极产生的电压之和就很高。
电鳐尾部两侧的肌肉也是电极电鲶等最厉害的是电鳗。也是由规则排列着的6000-10000枚肌肉薄片组成,薄片之间有结缔组织相隔,有许多神经直接连接中枢神经系统。每块小肌肉薄片就是一个小电池,能产生150毫伏的电压,近万个"小电池"串联起来,就可以产生很高的电压。
电鳐在放电鱼类中,放电功率属于第二强。一次放电足以把附近的鱼杀死,人和牲畜碰上,全身会麻痹,有时会有生命危险。据科学家估测,1万条电鳐产生的电能累计在一起,能够使1列电车运行6分钟。
电鳐的放电特性启发人类发明和创造了能贮存电能的电池。日常生活中所用的干电池,在正负极间填充糊状物,就是受电鳐放电器里胶状物的启发。古希腊人及罗马人常用黑电鳐电击治疗痛风、头痛等疾病,医生把病人放到电鳐身上,或者让病人去碰一下正在池中放电的电鳐。利用电鳐放电还可以治疗风湿症和癫狂症等病。与现代的电疗差不多。
据观察电鳗最高可释放800V电压,这点电力只有在水中才能发挥作用,电鳗的电也是基于生物细胞电,不过电鳗进化出特殊的能力可以将自由操控体内离子流形成较强电力。
所有的动物都有生物电,细胞内外的离子、带电物质的跨膜运动导致细胞膜内外电势差,一旦受到外界刺激,细胞上形成局部电位,并向临近的细胞传递;这种生理过程也使得人体能微弱地放电,只不过没啥用,也能产生很微弱的磁场。细胞的活动、神经信息传递功能、心脏跳动、肺部运动、肠胃运动都要靠生物电。但绝大多数生物体内的离子流动是在无意识状态下进行的,而电鳗却可以较为自由地控制离子的流向,使电鳗体内可以产生较为强的电流。
电鳗体内有一种被称为发电器的特殊细胞器,可以快速地转移离子产生微弱的电压,而电鳗体内有非常多的这样的细胞结构,类似于特斯拉跑车的电池串并联在一起,使电鳗能够产生数百伏特的电压,一旦电鳗受到外界较强的刺激,或者被天敌威胁或者捕食,都会刺激电鳗体内的发电结构,迅速地转移体内的离子,使体内产生较高的电压,瞬间释放可以麻痹天敌、击晕猎物,然后逃跑或者饱食一顿。
不过总的来说电鳗产生的电压还是比较低,因此电鳗的放电能力只有在水中才能起作用,自然界的水体中都有盐溶解形成的离子,有助于电力的传播。电鳗自身产生了这样的能力,但在水中放电也会电到自己,因此电鳗必然进化出了防护模式。电鳗皮下具备一层较厚的脂肪,相对于水脂肪的导电性较差,绝缘性较强。也因为电鳗皮下的脂肪层,据说电鳗还是挺好吃的。
电鳗的能力并不是它们独有的,世界上能放电的物种不少,还有电鳐等物种,全部是生活在水中的。相对而言,陆地上却基本上没有这样的生物,因此几百伏的电力不足以击穿空气,难以起到什么作用,当被天敌咬到再放电就迟了。
不过产电是相对比耗能的攻击手段,因此电鳗体内的电力会随着放电次数逐渐衰弱,每秒能放电50次,15秒左右就不能再放电了,需要休息半小时左右才具备再次产电放电的能力。
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