Как электрический угорь создаёт разряд и использует его на охоте

Электрический угорь создаёт разряд с помощью специальных клеток электрического органа. Их расположение позволяет складывать напряжения отдельных клеток. Сильные импульсы воздействуют на нервы и мышцы добычи, а также помогают уточнить её положение во время броска. Поэтому электричество служит и средством захвата, и источником информации.

От клетки к электрическому органу

Такие клетки называются электроцитами. Они происходят из мышечных предшественников, но специализированы для электрической работы. Это не обычная мышца, которая просто очень сильно сокращается. У электроцита различается устройство противоположных поверхностей: нервное управление, каналы для заряженных частиц и насосы, перемещающие эти частицы через клеточную оболочку.

Заряженные частицы называют ионами. Их перемещение связано с изменением электрического состояния оболочки клетки. Электроциты стоят последовательно, поэтому создаваемые ими напряжения могут суммироваться. Представить принцип помогает ряд батареек в фонаре. Сходство относится к сложению напряжений, а не к наличию металлических батареек внутри рыбы.

Сравнение электрических органов с обычными мышцами в генетическом исследовании выявило общие изменения работы генов у нескольких независимо возникших групп электрических рыб. Среди важных направлений — усиление электрической возбудимости и уменьшение сократительной функции. Родство с мышечной тканью не означает, что разряд производится движением хвоста.

Как разряд останавливает добычу

В экспериментах с электрическим угрём сильные разряды активировали двигательные нервные клетки добычи. Через них сигнал вызывал непроизвольное сокращение мышц. Частая серия импульсов приводила к общему сокращению тела, временно мешавшему свободному движению. Это отличается от намеренного решения добычи замереть.

Эффект не сводится к условному слову «оглушение»: исследователь сопоставлял электрический сигнал, движение и мышечную реакцию. Рыба, которую не успевали схватить, могла вновь двигаться и уйти после короткого периода неподвижности. Значит, остановка не обязательно необратима и не гарантирует удачу каждого броска.

При поиске скрытой добычи угри также выдавали короткие группы из двух или трёх сильных импульсов. Вызванное подёргивание создавало механический сигнал, выдающий положение жертвы. После него мог следовать бросок с полной серией разрядов. Последовательность импульсов здесь важна не меньше самого наличия электрического органа.

Зачем электричество нужно во время броска

Слабый электрический сигнал используется при обследовании окружения. Но сильный разряд тоже способен давать сведения о цели. Это показали опыты, в которых электрическую проводимость предметов отделяли от других подсказок. Проводник проводит ток; внешне похожий непроводящий предмет электрически отличается от него.

Угри направляли завершающую часть броска на проводящий объект, а не на пластиковые контрольные предметы. Когда сигнал движения и проводник находились в разных местах, рыба могла сначала идти к движению, затем менять направление к проводнику. Проверяли и движущиеся цели при условиях, ограничивающих использование зрения.

Такая проверка показывает участие электрического восприятия в наведении. Она не означает, что угорь видит светящиеся линии или распознаёт любой предмет без ошибки. Проводящий лабораторный объект также не становится кормом только потому, что на него направлен бросок. Для исследования важен выбор цели при разделённых сигналах.

Почему нельзя назначить всем угрям одно напряжение

В исследовании 2019 года по генетическим, анатомическим и экологическим данным выделили три вида электрических угрей. У одного из новых видов зарегистрировали разряд 860 вольт. Это результат конкретного измерения, а не постоянное значение каждого импульса у любой похожей рыбы.

Выборка записей сильного разряда была небольшой: для разных видов зарегистрировали неодинаковое количество особей. Вид, размер особи и условия измерения нужно сохранять вместе с числом; одна рекордная запись не определяет всю изменчивость. Для понимания охоты полезнее различать устройство органа, временной рисунок импульсов и их воздействие. Напряжение само по себе не описывает всю работу этой системы.