Риби і фізика
Яких тільки науково-дослідних лабораторій ні існує на світі! Скажімо, лабораторія молодого кандидата наук в сфері біології В.Барона на вигляд нагадує зоопарк. Вірніше, ту частину зоопарку, де ми можемо спостерігати різних мешканців підводного світу. Кількість акваріумів тут обчислюється десятками. Але якщо декоративні рибки гралися в своїх оселях цілими зграями, то більш солідні риби заселяли окремі «квартири».
Але всіх цих риб об`єднує одне: всі вони служать науці.
Крім численної живності, в цій лабораторії можна знайти і такі цікаві речі, як прилади для вимірювання напруги, сили струму, власне генератори струму, осцилографи ... Для чого ж все це потрібно?
Справа в тому, що дана лабораторія займається вивченням електричних явищ в їх прямого зв`язку з живою природою. Все це дуже незвично і може навіть здаватися вигадкою, але, тим не менш, це реальність. Наприклад, риби мають здатність відчувати електричне поле і навіть здатні виробляти електричний струм.
За твердженням одного знаменитого вченого з США, який свого часу став лауреатом Нобелівської премії з фізики, жодне природне явище не обходиться без електрики. Жива природа в даному випадку - не виняток. Кращим доказом цього твердження є те, що перше електричне явище італієць Гальвані виявив, проводячи досліди з жабою.
Риби з цієї точки зору відомі людині набагато раніше. Тільки саме електрику як явище ще не було названо. Але опису його зустрічалися ще за часів стародавніх греків. Тоді вже існував страх перед особливою рибою, яка призводить інші живі істоти в заціпеніння - так тоді визначали удар електричним струмом. Зараз ми знаємо, що цієї лякаючою рибою був електричний скат.
Уже пізніше, в дев`ятнадцятому столітті було встановлено, що будь-яка жива клітина відтворює електричний струм. По суті, він і є джерелом життя. Зараз це загальновідомий факт. І електричний вугор вже не здається нам породженням пекла. Але риби ще не відкрили науці всіх своїх таємниць.
Зовсім недавно П.Гуляев відкрив, що навколо нервових тканин всіх живих істот є особливе біоелектричний поле. Його можна порівняти з тим полем, яке створюється навколо провідника струму. Таке поле називається електроаурограмма. Треба сказати, що людина теж здатний створювати навколо себе електроаурограмму.
Слідом за Гуляєвим радянським вченим А.Прессманом була висунута гіпотеза про те, що електромагнітне поле служить тваринам для спілкування між собою. Дійсно, часом серед тварин, які звикли жити зграєю, існує дивовижна незрозуміла зв`язок. Але те, що зв`язок ця підтримується саме електромагнітним полем, ще не доведено. Невідомо навіть, чи відчувають тварини це поле. Людина, наприклад, не здатний його відчути. Інакше справа йде з рибами. Риби якраз про існування електромагнітного поля добре знають, більш того, деяким з них воно замінює звичайні органи чуття. Крім того, єдині живі істоти, здатні генерувати електричний струм і навіть використовувати його як зброю, - це теж риби. Тому можна з усією впевненістю заявити, що риби - створення дивовижні не тільки з точки зору біології, але і з точки зору фізики.
Звичайно, різні види риб мають різні по силі здібностями до створення електричної енергії і по-різному використовують її. Найвідоміші в цьому плані вугри прісноводні є рибами з високим рівнем електроенергії в організмі. Для створення та накопичення електричного струму у цих риб є навіть спеціальні органи. В силу своєї незвичайності ці риби давно привернули увагу вчених, і зараз їх особливості добре відомі.
Всі інші риби відносяться до розряду слабоелектріческіх. Ніяких спеціальних органів для створення електричних сигналів у них немає.
Вчені довгий час не цікавився звичайними, нічим не видатними видами риб, такими, як піскарі або карасі, оселедець, уклейка. Але виявилося, що навіть ці прості, всім відомі риби відчувають електромагнітне випромінювання і навіть здатні його відтворювати.
Пильне вивчення електричних явищ в риб`ячому царстві почалося з дослідів над маленькою рибкою, що живе в прісній воді, - американським сомиком. Ця рибка виявила дивовижні здібності до передбачення: паличка з металу, наближаючись до Сомка, зустрічала відповідну реакцію на своє наближення ще до того, як нею торкалися до рибку. Більш того, будь-який металевий предмет, навіть укладений в футляр з іншого матеріалу, викликав у рибок таку ж реакцію.
Ніякого іншого методу визначення матеріалу, з якого був виготовлений предмет, у риб не було. Тоді вчені подумали про електрику. Так воно і виявилося.
При більш докладних дослідженнях вчені виявили у риб особливі органи чуття, що вловлюють будь-яку напругу електромагнітного поля. Вони знаходяться уздовж бічної лінії, де розташовані і інші, властиві тільки рибам, чутливі механізми. Що стосується органів почуттів, відповідальних за електричне випромінювання, то вони схожі на трубочки, всередині яких знаходиться особлива субстанція, схожа на желе. У цьому середовищі існують особливі нервові клітини, налаштовані на електромагнітні коливання. Ці трубочки названі ампулами Лоренцини, в честь вченого, який їх відкрив. Їх механізм нагадує пристрій вольтметра - приладу для вимірювання напруги електричного струму.
Інша перевірка чутливості риб до електричних полів виявила ще більш дивні результати. Акваріум завішували світлонепроникним екраном, а поруч поміщали маленький магніт. Риба всередині акваріума жваво реагувала на його переміщення. Більш того, навіть на рух людської руки біля стінки акваріума риба продовжувала реагувати. Це означає, що навіть слабке електричне поле підвладне електрочутливості риб.
Для отримання більш точних даних вчені скористалися вимірювальними приладами, такими, як осцилограф, вольтметр і т.п.
Крім особливої чутливості до зміни електромагнітних полів, риби, навіть слабоелектріческіе, мають здатність створювати і накопичувати електроенергію. Таким чином, електричне поле, утворене навколо риб, куди сильніше, ніж поле навколо інших живих істот.
Результати таких досліджень виявилися вельми цікаві. З`ясувалося, що риби здатні продукувати і постійний, і змінний електричний струм. Напруга його порівняно невелика: мала частина вольта. Імпульси електричного струму дуже різноманітні і залежать від різних чинників. Риба, яка відтворює електричний струм, чимось нагадує звичайну батарейку. Навіть позитивний і негативний полюси у неї є в наявності. Позитивний розташований в області голови, негативний - в області хвоста. До речі, вони здатні час від часу мінятися місцями. Це ще одна загадка риб`ячого організму.
Незважаючи на все вищесказане, особливих органів для створення електрики у риб немає. Вся справа в особливому пристрої клітин, з яких складаються їхні тіла. Можна сказати, що весь організм риби влаштований таким чином, щоб створювати електричний струм. Риби навіть вміють його контролювати.
На перший погляд, такі особливий здатності риб - це випадкова аномалія, що не приносить ніякої користі. Але це не так. У природі не буває нічого випадкового, нічого непотрібного. Так, слабоелектріческіе риби не можуть використовувати свої електричні імпульси в якості зброї. Але вони служать їм додатковими органами почуттів. Риби, як відомо, безмовна, зате вони можуть спілкуватися між собою як раз за допомогою імпульсів.
Особливо це помітно у риб, які живуть і пересуваються зграями, тобто у дрібних рибок. Всі спостерігають, як синхронно вони рухаються, так, що зграю рибок можна прийняти за одну істоту. Але зазвичай зміна напрямку руху закладає якась одна риба, а решта, підкоряючись невидимому електричному сигналу, слідують за нею. Але спілкування - це ще не все. За допомогою електрики риби встановлюють межі своєї території. Воно допомагає їм відшукувати їжу, а також використовується для залучення рибок протилежної статі.
Втім, у деяких риб існують на тілі особливі ділянки, в яких чутливість до електрики особливо розвинена. Наприклад, гімнархус активно використовує хвіст для спілкування з зовнішнім світом, впізнання незнайомих предметів.
Все це здається схожим на механізм ехолокації, яким користуються летючі миші. Вони видають ультразвук, який не чутний людині, але легко вловлюється самої кажаном, відбиваючись від будь-яких зустрів перешкод.
У риб все трохи по-іншому. Звичайне електричне поле з позитивним і негативним полюсами має особливі обрисами так званих силових ліній. Будь-який предмет, у якого електропровідність буде відрізнятися від води, порушить звичний малюнок силових ліній. Риби ці порушення дуже гостро відчувають.
Риби так добре навчилися користуватися своїми особливими здібностями, що можуть передавати один одному за допомогою електросигнали цілі послання.
Наприклад, зібрати родичів у джерела корму або прогнати суперника зі своєї території. Орієнтація в незнайомій місцевості також не складає для них праці.
Чому ж на особливому положенні у природи виявилися саме риби? По-перше, справа, звичайно, в середовищі існування. Вода, особливо морська, - чудовий провідник електрики.
Чи має інтерес до фізичних властивостей риб практичне застосування? Цілком можливо. Сучасні вчені-біоніки йдуть по стопах свого великого попередника - Леонардо да Вінчі, який дуже уважно спостерігав і вивчав будову живих організмів, а потім на основі побаченого створював багато технічні винаходи, на цілі століття випередили свій час. Може бути, коли-небудь прийде час, і вчені, докладніше розібравшись у структурі органів, які генерують електричну енергію у риб, створять акумулятори електроенергії нового покоління. Такі розробки вже ведуться.
Здібності риб до підводного зв`язку між собою - теж предмет пильного вивчення. Можливо, в майбутньому з`являться такі пристрої, здатні забезпечити безконтактну зв`язок як на суші, так і на морі.
