Wykorzystanie pól elektrycznych przez ryby. Najbardziej elektryczna ryba. Ryba wysoce i słabo elektryczna

Starożytni Grecy i Egipcjanie wiedzieli o istnieniu niesamowitych płaszczek morskich i sumów słodkowodnych, zdolnych do zadawania ludziom raczej nieprzyjemnych i niewytłumaczalnych „uderzeń”. Wizerunki tych sumów i płaszczek wciąż można zobaczyć na ścianach starożytnych egipskich grobowców.

Rzymianie wierzyli, że płaszczki uwalniały do ​​wody jakąś toksyczną substancję. Zauważono, że „trucizna” uwalniała się dopiero wtedy, gdy pojawiła się ofiara lub ktoś zaatakował rybę. „Trucizna” dotknęła także ludzi, bezpośrednio przez skórę, ale nie była śmiertelna. Dotknięcie ryby było jak cios i ręka mimowolnie cofnęła się. W

W starożytnym Rzymie takie płaszczki trzymano w specjalnych basenach i próbowano je stosować w leczeniu chorób. Chorzy byli zmuszeni dotykać płaszczki i wydawało się, że po jej „uderzeniach” wyzdrowiali.

Zagadka płaszczek została rozwiązana stosunkowo niedawno. Okazało się, że ryby te nie wydzielają trucizny, lecz bronią się i atakują za pomocą prądu. Napięcie rozładowania sum elektryczny a rampy elektryczne osiągają napięcie 220 V. (To samo napięcie występuje w miejskiej domowej sieci elektrycznej.)

Rampy elektryczne(jest ich około 30 gatunków) - stworzenia osiadłe, które pływają słabo i niechętnie. Większość życia spędzają zakopane w piasku lub mule, ożywiając się tylko po to, by rozładować swoje „baterie” i podjadać wszystko, co im się stanie. Bez większego pośpiechu łapią swoją główną ofiarę – małe skorupiaki i robaki porażone wyładowaniem elektrycznym. Płaszczki szybko atakują dużą, już ogłuszoną rybę i nadal generują wyładowania elektryczne, aby w końcu ją wykończyć.

Węgorz(w żadnym wypadku nie jest „spokrewniony” z innymi węgorzami i otrzymał taką nazwę tylko ze względu na podobny kształt ciała), żyjący w słodkich wodach Ameryki Południowej, jest rybą o najsilniejszym wyładowaniu elektrycznym. Jego wymiary są znaczne - do 1,5 m, a czasem do 3 m długości i wadze do 20 kg. Napięcie wyładowań wytwarzanych przez węgorza elektrycznego sięga 600 V. Jego wyładowanie może ogłuszyć nawet duże zwierzęta, a małe zwierzęta natychmiast giną. W języku miejscowych Indian węgorze te nazywane są „arima”, co oznacza „pozbawianie ruchu”. Indianie dobrze znają niebezpieczne ryby i nie ryzykują brodzenia w rzece, w której żyją.

Narządy elektryczne to zmodyfikowane mięśnie. Kiedy jakiekolwiek włókno mięśniowe kurczy się, zawsze pojawiają się słabe wyładowania elektryczne. Osobliwością narządów elektrycznych jest to, że ich włókna mięśniowe są „połączone” (to znaczy połączone ze sobą) nie równolegle, ale szeregowo, więc ich napięcie sumuje się, osiągając ogromne wartości. Narządy elektryczne ważą od jednej czwartej do jednej trzeciej wagi ryby!

Wiele ryb nie ma „elektrowni”, ale ma „zmysł elektryczny”. Na przykład minogi używają go do wykrywania ofiary. Nie da się przed nimi ukryć. Nawet u ukrytych ryb mięśnie oddechowe pokryw skrzelowych nadal się kurczą, generując jednocześnie słabe impulsy elektryczne. Łapią je minogi. Zmysł ten jest szczególnie przydatny podczas polowań w mętnej wodzie.

Sum elektryczny afrykański.

Amerykański węgorz elektryczny.

Elektryczna płaszczka.

Człowiek z reguły znajdował pomysły na różne wynalazki w otaczającej go naturze. I tak w pierwszych projektach samolotów kopiowano skrzydło ptaka lub nietoperza. Badania zębów gryzoni doprowadziły do ​​wynalezienia narzędzi samoostrzących. Powstają sztuczne powłoki dla łodzi podwodnych, które imitują skórę delfina, co pozwala mu poruszać się w wodzie z dużą prędkością przy stosunkowo niewielkim wysiłku mięśni.

Oprócz kopiowania biologicznego prototypu, przy projektowaniu różnych układów można (i, jak się wydaje, najwłaściwiej) wykorzystać samą zasadę działania wypracowaną przez naturę w procesie ewolucji. Prace w tym kierunku doprowadziły do ​​powstania jednej z najmłodszych nauk – bioniki, która obecnie dynamicznie się rozwija.

Bionika to nauka o systemach kopiujących funkcje organizmów żywych, o systemach mających specyficzne cechy systemów naturalnych lub będących ich odpowiednikami. W praktyce bionika to nauka wykorzystująca wiedzę o żywych układach do rozwiązywania określonych problemów technicznych.

Charakterystyka reakcji ryb na różne pola prądu elektrycznego posłużyła jako podstawa do opracowania różnych urządzeń kontrolujących zachowanie ryb. Już w 1919 roku naukowcy wyrazili pogląd, że łowienie ryb przy użyciu energii elektrycznej otwiera szerokie perspektywy dla hodowli stawów. Początkowo stosowano jedynie oszałamiające działanie prądu elektrycznego. Następnie zaczęto stosować jednostki, które przyciągały lub odpychały ryby za pomocą pól elektrycznych o różnych parametrach wytwarzanych w wodzie.

Obecnie tego typu jednostki są z powodzeniem stosowane w praktyce w zbiornikach słodkowodnych: rzekach, stawach, jeziorach i zbiornikach retencyjnych. Jedną z metod elektrołowienia jest wyposażenie konwencjonalnego sprzętu do połowu sieciowego (na przykład włoków) w elektrody, które przyciągają ryby w obszar działania narzędzia. Tak pracują np. krajowe włoki elektryczne PETS-150B, które od 1965 roku łowią na zbiornikach Rybińsk i Cimlyańsk. Na wodach śródlądowych NRD od 1967 roku używany jest włok zelektryfikowany, przeznaczony głównie do połowu węgorzy Wędkarstwo.

Oprócz połowów elektrycznych przy użyciu różnych sieci istnieje tzw. elektroda bezsiatkowa, polegająca na wykorzystaniu reakcji anodowej ryb do ich przyciągania, koncentracji i częściowego unieruchomienia w wyniku znieczulenia elektronicznego. Rybę usuwa się z wody za pomocą urządzenia mechanicznego lub pompy do ryb. Tak działa np. domowa instalacja do elektrowędkowania ELU-1, umieszczona na dwóch łodziach. Za pomocą specjalnego sprzętu wytwarzany jest prąd stały o napięciu do 520 V, który doprowadzany jest do układu elektrod (anody i katody) zawieszonych w wodzie. Ryby zwabione przez prąd odławia się za pomocą sieci.

Podobna instalacja ELU-2 różni się tym, że działa na prąd stały impulsowy i może być stosowana w zbiornikach o szerszym zakresie przewodności elektrycznej wody. Po raz pierwszy w połowach łososia kamczackiego na rzekach Ozernaya i Yavinaya zastosowano bezsieciowe elektrody do ryb wykorzystujące pompy do ryb.

ZSRR wykorzystuje także jednostkę akumulatorową Pelikan, przeznaczoną do połowu ryb skupionych na głębokości 1,5-2 m; jego produktywność wynosi ponad 1-2 kwintale ryb na godzinę. Podobne jednostki zostały opracowane w innych krajach.

W rybołówstwie do odstraszania lub zatrzymywania ryb stosuje się także tzw. bariery elektryczne. Za pomocą takich instalacji ryby zmuszone są poruszać się w określonym kierunku. W tym przypadku pole elektryczne jest z reguły stacjonarne i zlokalizowane w poprzek ruchu rzeki. Ryba, która znajdzie się w obszarze działania pola, zatrzymuje się lub wypływa z powrotem.

W USA opracowano urządzenie wytwarzające pole elektryczne odstraszające rekiny. Urządzenie instalowane jest na trawlerze i emituje silne impulsy o czasie trwania 10 m/s co sekundę poprzez dwie holowane elektrody. Niewielka modyfikacja tego urządzenia, zmontowana z tranzystorów, jest wykorzystywana przez nurków (elektrody umieszczone są w skafandrze kosmicznym). Źródłem prądu są zwykłe suche baterie, których pojemność została zaprojektowana na 8-10 godzin pracy. Eksperymenty wykazały, że rekiny nie zbliżają się do nurka wyposażonego w podobne urządzenie na odległość mniejszą niż 2 m. Urządzenie jest zmontowane przy użyciu tranzystorów i zamknięte w wodoodpornej obudowie z żywicy epoksydowej.

Pracownicy Państwowego Instytutu Naukowo-Badawczego Gospodarki Jezior i Rzek (GosNIORH) opracowali elektryczny system barier dla ryb, mający na celu odstraszenie ryb od obiektów hydraulicznych: turbin elektrowni wodnych, kanałów irygacyjnych, w których ryby ulegają uszkodzeniom i giną. Instalacja składa się z dużej liczby elektrod – rur stalowych wbijanych w ziemię. Elektrody otrzymują przerywany prąd przemienny.

Elektrogony stosowane w rybołówstwie działają na tej samej zasadzie. Jako przykład rozważmy elektrogon typu ERG 1/8-4. Jest to jednorodny układ elektrod utrzymywanych na powierzchni za pomocą pływaków polietylenowych. Wózek poruszający się brzegiem rzeki wyposażony jest w silnik benzynowy z generatorem o mocy 4 kW wytwarzającym prąd o napięciu 230 V. Przez przetwornicę i transformator prąd przepływa kablem o długości 100 m do elektrod. Rybacy na obu brzegach ciągną wzdłuż rzeki system elektrod, wpychając ryby do sieci założonej w dole rzeki. Ten typ elektrogonu stosowany jest w zbiornikach o szerokości do 50 m i głębokości do 2 m.

Metody połowu oparte na wykorzystaniu pól elektrycznych mają następujące zalety: są uniwersalne (można nimi łowić różne gatunki ryb przy użyciu różnych narzędzi połowowych) i skuteczne (zapewniają selektywność złowionych ryb pod względem gatunku i wielkości, a także pozwalają na automatyzację procesów połowowych).

Elektrody w warunkach morskich są jednak nadal w fazie eksperymentalnej. Jest to spowodowane dużym zużyciem energii nawet w przypadku stosowania pól prądu pulsacyjnego. Niemniej jednak połowy ryb morskich metodą elektryczną są bardzo obiecujące i w tym kierunku prowadzi się wiele badań i rozwoju. Tym samym w NRD powstała instalacja do elektrołowienia na morzu. Podstawą instalacji jest generator impulsów generujący impulsy elektryczne; określono formę i częstotliwość wymaganą w różnych warunkach połowów. Podaje się je kablem do elektrod, w które wyposażony jest włok, i wytwarzają pole elektryczne. Działanie pola rozciąga się na ryby znajdujące się w jego strefie i uniemożliwia im opuszczenie sprzętu połowowego. Moc generatora impulsów 75 kW. W zależności od napięcia pole elektryczne może wywołać u ryb strach lub reakcję narkozy, a nawet śmierć w wyniku porażenia prądem. Instalacja ta pozwala na połowy na głębokościach do 700 m. Połowy trawlerów oceanicznych NRD wyposażonych w takie instalacje wzrosły średnio o 30%.

W ZSRR pierwsze praktyczne wyniki elektrołowienia bez sieci przy użyciu pompy do ryb w warunkach morskich uzyskano w 1963 roku podczas połowu saury. Ryby jako pierwsze przyciągnęły światło. Następnie wytworzono pole prądu stałego: kadłub statku pełnił rolę katody, a urządzenia ssące pompy do ryb pełniły rolę anody, do której w wyniku reakcji anodowej zbliżał się saury (ryc. 18).

Główną przeszkodą w rozwoju przemysłowym tej metody połowu jest niewielka strefa, w której u ryb może wystąpić reakcja anodowa. Eksperymenty w tym kierunku są kontynuowane i udoskonalane są instalacje do połowu bezsieciowego. Na przykład zastosowano łączny wpływ na ryby impulsowych i przemiennych pól prądu ciągłego.

W 1971 roku na statku Iceberg z NRD specjaliści z NRD i ZSRR przetestowali urządzenie do połowu elektrycznego, w którym zastosowano pompę do ryb w połączeniu z workiem siatkowym (ryc. 19). Umożliwiło to łowienie na różnych głębokościach i wyeliminowało potrzebę stosowania nieporęcznych węży do pomp do ryb.

W nadchodzących latach możliwe stanie się powszechne wdrożenie na skalę przemysłową różnych metod elektrołowienia na morzu.

Duże znaczenie praktyczne ma porównanie biologicznych systemów elektrołowienia ryb elektrycznych z obecnie istniejącymi urządzeniami do przemysłowego elektrołowienia ryb komercyjnych. Techniki połowu ryb wysoce elektrycznych, charakter wytwarzanych impulsów i pól zostały opracowane w procesie ewolucji i najwyraźniej są optymalne. Różnica pomiędzy działaniem pól elektrycznych ryb w porównaniu z polami jednostek stworzonych przez człowieka jest następująca. Wszystkie jednostki wędkarskie charakteryzują się pasywnym trybem pracy, tzn. parametry wytwarzanych przez nie pól elektrycznych pozostają niezmienione. Jednak wrażliwość ryb różnych gatunków na prąd elektryczny i ich reakcje na działanie pól elektrycznych są różne. Zróżnicowane są także skutki oddziaływania tego samego pola elektrycznego na ryby danego gatunku, ale różnej wielkości. Wpływ pól elektrycznych na ryby zależy, jak już wspomniano, od temperatury wody, jej przewodności elektrycznej, zawartości tlenu, pory roku, stanu fizjologicznego, a także od charakteru pola elektrycznego.

Zatem na zachowanie ryb wystawionych na działanie pól elektrycznych wpływa wiele czynników, które mogą zmieniać się w trakcie połowu. Tymczasem nie wzięto tego pod uwagę przy opracowywaniu istniejących generatorów do połowów elektrycznych. Pod tym względem przyroda wciąż wyprzedza człowieka. Ryby elektryczne, wykorzystując swoje pola elektryczne do tych samych celów, „pracują” jakościowo inaczej - w trybie aktywnym.

Wszystkie wysoce elektryczne ryby nawiązują aktywny kontakt ze swoją ofiarą (lub wrogiem). Kontakt ten realizowany jest poprzez różne mechanizmy; wzrok, słuch, dotyk na odległość (wykorzystanie narządów linii bocznej), a także bierny lub czynny (lokalny) zmysł elektryczny. Ryby elektryczne - węgorze, sumy, płaszczki, niektórzy obserwatorzy gwiazd - monitorują z daleka zachowanie swoich ofiar lub wrogów i po ocenie ich i ich możliwości stosują pola bioelektryczne o określonej mocy, konfiguracji i częstotliwości promieniowania. Dzięki temu uzyskany efekt jest zwykle optymalny. W ten sposób sum, który nie posiada systemu elektrolokacji, ocenia swoją ofiarę aktywnie poruszając się i emitując silne wyładowania elektryczne. Wyładowania stymulują ofiarę, zmuszając ją do aktywnego ruchu i tworzenia strumieni wody, dzięki czemu sum otrzymuje informacje o ofierze za pomocą narządów zmysłów linii bocznej. W zależności od wielkości ofiary stosuje wyładowania o określonym charakterze.

Zatem główną zasadniczą różnicą pomiędzy sztucznymi systemami elektrołowienia a naturalnymi jest brak kontroli nad stanem i zachowaniem łowionego obiektu oraz kontrola pracy generatora elektrycznego. Inaczej mówiąc, nie ma systemu sprzężenia zwrotnego i sterowania według danego programu. Cybernetyczne podejście do rozwoju urządzeń elektrycznych służących do wabienia lub odstraszania ryb jest niewątpliwie obiecujące. Takie urządzenia pozwolą ci łowić ryby określonego rodzaju i nie ranić innych ryb.

Kolejną zaletą naturalnych metod połowu i odstraszania ryb opartych na wykorzystaniu pól elektrycznych jest to, że ryby elektryczne z reguły wykorzystują kombinacje sygnałów o różnych modalnościach. Równolegle z wytwarzaniem pól elektrycznych o określonym charakterze emitują pola elektryczne o innych parametrach, dźwiękach, sygnałach optycznych, a także wykorzystują skutki uboczne prądu elektrycznego (zaburzenia hydrodynamiczne, wzbogacanie wody w tlen). Na przykład węgorze podczas polowań często łączą pola stałe i pulsacyjne. W zbiornikach morskich jego zrzuty wzbogacają wodę w tlen, który przyciąga do węgorza małe ryby i żaby. Amerykański obserwator gwiazd wabi swoją ofiarę, okresowo wyrzucając czerwony język przypominający robaka. Drapieżnik ogłusza zbliżające się ryby wyładowaniem elektrycznym i łapie je.

W sytuacjach obronnych sum elektryczny wraz z wyładowaniami elektrycznymi emituje charakterystyczne ostre, syczące dźwięki. Dźwięki takie, dobrze roznoszące się w wodzie, wzmacniają działanie pól elektrycznych (odruch bezwarunkowy) i nabierają wartości sygnału ostrzegawczego (odruch warunkowy). Narażenie na pulsujące pola elektryczne, którym towarzyszy pulsacja akustyczna o tej samej częstotliwości, może wprowadzić Wierchowkę w stan szoku (elektronarkozę), choć natężenie tych pól nie jest wystarczające do osiągnięcia takiego rezultatu.

Skuteczność oddziaływania na ryby polami elektrycznymi w połączeniu z innymi sygnałami jest oczywista. Tymczasem w praktyce rybackiej dopiero rozpoczyna się rozwój urządzeń opartych na złożonym działaniu różnych sygnałów. Dlatego przy opracowywaniu niektórych technik połowu bez sieci pola elektryczne są skutecznie łączone ze światłem.

System testowany w Zatoce Meksykańskiej składał się z zakotwiczonej platformy otoczonej dużą liczbą plastikowych tratw w kształcie namiotów. Wiadomo, że w ciągu dnia niektóre gatunki ryb szukają zaciemnionych miejsc, w których czują się bezpieczniej i gromadzą się pod przedmiotami unoszącymi się na powierzchni wody. W tym przypadku ryby gromadziły się pod tratwą w ciągu dnia, a wraz z nastaniem zmroku światło lamp elektrycznych przyciągało je na platformę centralną, gdzie pod wpływem pola elektrycznego natychmiast wpadały do ​​strefy ssącej pompa do ryb.

Aby odstraszyć ryby od tam, skuteczne jest wykorzystanie pól elektrycznych w połączeniu z sygnałami dźwiękowymi. W wędkarstwie sportowym można stosować wędki elektryczne, które wabią ryby za pomocą dwóch różnych bodźców: zwykłej, „wizualnej” przynęty oraz pola elektrycznego wywołującego u ryb reakcję anodową – chęć zbliżenia się do elektrody dodatniej.

Zatem jednym z obiecujących kierunków rozwoju nowych metod wykorzystania pól elektrycznych w rybołówstwie jest łączenie ich z innymi sygnałami.

Dużym zainteresowaniem elektrobiologii cieszy się porównanie pól wykorzystywanych przez ryby elektryczne do rybołówstwa i obrony z polami wykorzystywanymi w praktyce rybackiej. Wszystkie ryby zarówno w wodzie słodkiej, jak i morskiej wytwarzają pulsacyjne pola elektryczne: w wodzie morskiej, ze względu na większą przewodność, charakteryzują się małym natężeniem i znaczną gęstością prądu, w wodzie słodkiej charakteryzują się dużym natężeniem i małą gęstością prądu. Ryby nie wykorzystują pól elektrycznych prądu stałego, najwyraźniej ze względu na duże zużycie energii do ich wytworzenia.

Czym charakteryzują się impulsowe pola elektryczne ryb i czym różnią się od pól opracowanych eksperymentalnie i stosowanych w praktyce rybackiej?

Istnieją różne, czasem sprzeczne, opinie na temat wpływu sztucznych impulsowych pól elektrycznych na ryby. Większość badaczy, porównując wpływ pól pulsacyjnych i pól stałych lub przemiennych, twierdzi, że pola pulsacyjne zwykle nie wzbudzają reakcji anodowej u ryb, a jedynie je odstraszają. Jednak ryby elektryczne, wykorzystując pola pulsacyjne, tak naprawdę kontrolują zachowanie swoich ofiar lub wrogów, zmuszając ich do poruszania się w swoją stronę lub ucieczki. Charakterystyczne jest, że pola impulsowe wykorzystywane przez wszystkie ryby elektryczne do przyciągania ofiar i obrony są różne.

Zatem wyładowania myśliwskie sumów składają się ze znacznie większej liczby impulsów niż w przypadku obrony. Jeśli obronne zawierają 3-67 impulsów, to łowieckie zawierają 14-462 impulsów (średnio niecałe 300). Kolejną charakterystyczną cechą jest różnica w charakterze zmiany ich częstotliwości. W wyładowaniach obronnych częstotliwość powtarzania impulsów maleje gwałtownie, szybko, w wyładowaniach myśliwskich - powoli, stopniowo.

Czas trwania i liczba impulsów podczas wyładowań myśliwskich są powiązane ze stosunkiem wielkości suma do jego ofiary. Podczas chwytania i połykania małych przedmiotów wyładowania są stosunkowo krótkie – średnio 71,2 impulsów. Sum o długości 16 cm, chwytając rybę o długości 5,5 cm (mniej niż 30% długości suma), generuje do 297 impulsów (przy średnim czasie wyładowania 4,8 s). W technikach elektrołowienia bazujących na impulsowych polach prądu stałego, duże znaczenie przywiązuje się do liczby impulsów zapewniających reakcje anodowe.

Według niektórych naukowców efekt wabienia, płoszenia lub ogłuszania ryb zależy od liczby impulsów. Badania wykazały, że dla każdego rodzaju (i wielkości) ryb istnieje optymalna liczba impulsów w wyładowaniu elektrycznym, które je przyciągają lub odpychają. Podczas polowania zmienia się częstotliwość powtarzania impulsów suma. Zwiększa się lub zmniejsza w zależności od zachowania i stanu ofiary. Na samym początku częstotliwość powtarzania impulsów osiąga wartość maksymalną (do 150 impulsów na sekundę w temperaturze 28°), a pod koniec maleje. Ale zmniejszenie częstotliwości, w zależności od zachowania obiektu, można zastąpić powtarzającym się, a nawet wielokrotnym wzrostem. Amplituda wyładowań i impulsów sumów jest stosunkowo niewielka (180-360 V). Dla suma o długości 21 cm średnia moc rozładowania wynosi zwykle 8 W, a maksymalna moc każdego impulsu to 32 W.

Naukowcy badający wpływ silnych pól elektrycznych na ryby odkryli, że reakcja anodowa objawia się w nich przy pewnych wartościach zarówno częstotliwości impulsów, jak i napięcia. W przypadku ryb słodkowodnych o długości od 6 do 27 cm krytyczna częstotliwość powtarzania impulsów powodująca reakcję anodową wynosi 30–100 impulsów na sekundę. Wyładowania o wyższej częstotliwości impulsów i tych samych amplitudach powodują u ryb elektronarkozę. Wzrost amplitudy (napięcia) impulsów wpływa na ryby w ten sam sposób.

Prądy stosowane w elektrołowieniu ryb słodkowodnych zwykle osiągają napięcie 800 V przy mocy impulsu 80-400 W. Dlatego naturalne jest, że jednostki elektryczne pracujące w trybie ciągłym (ze stałą częstotliwością i napięciem impulsów) tworzą nie tylko strefę przyciągania (daleko od elektrod), ale także strefę znieczulenia w pobliżu elektrod, w której ryba przechodzi w szoku i umiera. Pod tym względem wykorzystanie istniejącego sprzętu rybackiego powoduje znaczne szkody w przemyśle rybnym.

Impulsy wykorzystywane do polowania przez ryby elektryczne (węgorze, sumy itp.) mają charakterystyczny kształt i czas trwania. Z reguły są to impulsy o stromym wzroście prądu i stopniowym spadku. Innymi słowy, na początku impulsu napięcie szybko rośnie, a następnie stopniowo maleje. U węgorza elektrycznego impulsy te mają kształt piły (patrz ryc. 4); u suma elektrycznego kształt impulsów jest podobny do kształtu impulsów nerwowo-mięśniowych (patrz ryc. 5).

Impuls elektryczny suma o długości 15,5 cm trwa 1,88 ms. Gwałtowny wzrost amplitudy trwa 0,66 ms, a stopniowy spadek trwa 1,22 ms.

Wskazane jest porównanie kształtu i czasu trwania impulsów ryb elektrycznych z podobnymi charakterystykami optymalnie działających impulsów uzyskanymi w doświadczeniach nad wpływem sztucznych pól elektrycznych na ryby. Okazuje się, że najskuteczniejszy wpływ na ryby mają właśnie impulsy ze stromym wzrostem prądu i jego stopniowym spadkiem przy czasie trwania impulsu 1-1,5 ms. Potwierdzają to również niektórzy naukowcy, opierając się na koncepcjach fizjologii układu nerwowo-mięśniowego.

Ustalono eksperymentalnie, że przy krótkich czasach trwania impulsu (poniżej 1 ms) przy stosowaniu impulsów prostokątnych wymagane jest najniższe napięcie, przy którym u ryb rozwija się reakcja pierwotna. Dlaczego impulsy niektórych ryb elektrycznych są „nieoptymalne”? Odpowiedź jest dość prosta. Generowanie impulsów kwadratowych (trwających krócej niż 1 ms) wymaga większej mocy niż impulsy wykorzystywane przez ryby elektryczne.

Zatem działanie naturalnych systemów do elektrołowienia i działanie przemysłowych jednostek elektrycznych różni się zasadą działania, chociaż kształt impulsów ryb elektrycznych jest zbliżony do tego stosowanego w rybołówstwie. Naturalne opierają się na złożonym działaniu sygnałów; przemysłowe z reguły wykorzystują tylko pole elektryczne. Te pierwsze charakteryzują się trybem aktywnym, drugie – trybem pasywnym. Impulsy rybne stosowane w polowaniu różnią się od sztucznych impulsów tym, że są dłuższe, charakteryzują się większą częstotliwością powtarzania i stosunkowo małą mocą. Należy pamiętać, że pola elektryczne wytwarzane przez ryby są niewielkie. Oczywistym jest, że zasady działania naturalnych systemów do elektrowędkowania są skuteczniejsze niż te stosowane w rybołówstwie przemysłowym i należy to brać pod uwagę przy opracowywaniu i ulepszaniu instalacji do elektrowędkowania.

Modelowanie systemów elektrycznych służących do lokalizacji i komunikacji ryb otwiera wyjątkowe perspektywy. Transmisja sygnału w wodzie za pomocą pól elektrycznych ma ogromną zaletę, ponieważ fale radiowe praktycznie nie rozchodzą się w środowisku wodnym, a wadą lokalizacji akustycznej i komunikacji jest wysoki poziom zakłóceń szumów tła. Jak wiadomo, komunikacja elektryczna w technologii podwodnej jeszcze nie istnieje. Obecnie trwają poważne prace zarówno w Związku Radzieckim, jak i za granicą, aby stworzyć taki sprzęt. Niekompletne modelowanie techniczne układu komunikacji elektrycznej ryb przeprowadzone przez radzieckich badaczy doprowadziło już do opracowania urządzenia umożliwiającego przesyłanie informacji z wody do powietrza. Dalsze prace w tym obszarze będą miały ogromne znaczenie dla rozwoju technologii komunikacji podwodnej, tak niezbędnej np. w oceanologii i rybołówstwie.

W mieszkaniu i na ulicy, w pracy i na wakacjach poza miastem otaczają nas niewidzialne i prawie niezauważalne pola elektromagnetyczne (PEM). Rozwój życia na planecie Ziemia jest w dużej mierze spowodowany tym ważnym czynnikiem środowiskowym.

Wśród głównych układów sensorycznych (narządów zmysłów) ryb, które obejmują układ słuchowy, wzrokowy, smakowy, węchowy, dotykowy, sejsmoseksualny i ogólny zmysł chemiczny, istnieje inny układ sensoryczny, który ma niemałe znaczenie w życiu ryb - układ sensoryczny elektroreceptorów.

Od lat 60. XX wieku na całym świecie prowadzone są intensywne badania nad znaczeniem różnorodnych pól elektrycznych w życiu ryb. Szczególne zainteresowanie tymi pracami wynika również z faktu, że w ostatnich dziesięcioleciach gwałtownie wzrosło narażenie ryb na różne pola elektromagnetyczne sztucznego pochodzenia. Silne pola we współczesnym środowisku wodnym indukowane są podczas działania elektrycznych przegród dla ryb, połowów metodą elektryczną, podczas morskich badań geofizycznych (metodami sondowania elektrycznego), „dzięki” działaniu potężnych stacji radiowych, radarów, konwerterów energii elektrycznej i wysokich linie elektroenergetyczne (PTL).

Pierwsze prace z zakresu elektrorecepcji, elektroorientacji i wrażliwości ryb na pola elektromagnetyczne rozpoczęto w Rosji pod kierunkiem V. R. Protasowa. Jego praca „Pola bioelektryczne w życiu ryb” (1972) dostarczyła danych na temat tzw. ryb słabo i silnie elektrycznych, mechanizmów, dzięki którym postrzegają one pola magnetyczne i elektryczne oraz ich znaczenia w życiu podwodnych mieszkańców. Badania te zapoczątkowały nowy kierunek w naukach biologicznych – elektroekologię.

Wszystkie ryby morskie i słodkowodne dzielą się na 3 grupy w zależności od ich zdolności do postrzegania lub samodzielnego wytwarzania pól elektrycznych: wysoce elektryczne; typy słabo elektryczne i nieelektryczne, „zwykłe”.

Gatunki silnie elektryczne (słodkowodny węgorz elektryczny, płaszczka elektryczna i sum, amerykański obserwator gwiazd), u których w procesie ewolucji pojawiły się specjalne narządy elektryczne, które wytwarzają wokół ciała ryby silne pole elektryczne w celu ataku lub obrony. W przypadku ryb o wysokim natężeniu prądu, aby przyciągnąć ofiary, konieczna jest zdolność wytwarzania prądu w specjalnych narządach, ponieważ pole elektryczne wokół ryby prowadzi do elektrolizy wody, woda jest wzbogacana w tlen, który przyciąga ryby, żaby i inne zwierzęta wodne do węgorz. Ponadto silne pole elektryczne może wprowadzić ofiarę w stan znieczulenia elektronicznego. Udowodniono, że aktywność elektryczna ułatwia węgorzom oddychanie w zbiornikach morskich i na bagnach: woda w organizmie ryby rozkłada się, a krew zostaje wzbogacona w tlen, a wodór jest przez ryby usuwany na zewnątrz. W zbiornikach wodnych innych niż wodne węgorz wykorzystuje własne pole elektryczne jako swego rodzaju „elektrolokator” do poszukiwania ofiar.

U ryb słabo elektrycznych tak zwane tkanki wytwarzające energię elektryczną są zdolne do tworzenia pulsacyjnych pól elektrycznych. Ryby te wykorzystują swoje zdolności do lokalizacji i komunikacji. Słabo elektryczne ryby słodkowodne emitują słabe i krótkotrwałe wyładowania o stałej częstotliwości impulsów. Niektóre śledzie i jesiotry również potrafią wykorzystywać pola elektryczne. Takie gatunki, powszechnie znane wędkarzom jak wzdręga, karaś, okoń, kiełb, bocja i szczupak, mają zdolność emitowania wyładowań elektrycznych. Pierwsze dwa gatunki emitują krótkotrwałe zrzuty, okoń, kiełb i bocja - średnio trwające, szczupak - zrzuty długotrwałe.

Ryby słabo elektryczne emitują słabe sygnały elektryczne. W 1958 r. R. Lissman ustalił, że wykorzystują one pole elektryczne do orientacji i komunikacji w środowisku wodnym.

Zdecydowana większość gatunków to ryby nieelektryczne, „zwykłe”. Nie są w stanie samodzielnie generować prądu elektrycznego i mają wyjątkowo niską wrażliwość na pola elektryczne i elektromagnetyczne. Ryby te nie mają specjalnych struktur morfologicznych umożliwiających percepcję prądu elektrycznego i pól elektromagnetycznych, dlatego ich wrażliwość ogranicza się do percepcji pól o natężeniu nie większym niż kilka miliwoltów na centymetr.

Należy zatem rozróżnić ryby 1) niewrażliwe (słabo wrażliwe) na pola elektryczne i 2) bardzo wrażliwe (elektroczułe), które posiadają wyspecjalizowane elektroreceptory zdolne do odbierania w środowisku naturalnym słabych prądów elektrycznych o natężeniu od setnych do jednostek mikrowoltów na centymetr. Zdolność wyczuwania zmian w natężeniu pól elektromagnetycznych w środowisku wodnym pomaga tym rybom znajdować zdobycz, poruszać się w przestrzeni, komunikować się w stadzie i uciekać ze strefy zagrożenia podczas klęsk żywiołowych.

Do bardzo wrażliwych przedstawicieli ichtiofauny naszych zbiorników zaliczają się jesiotry i sumy. Co ciekawe, badając stopień podatności różnych ryb słodkowodnych na działanie prądu elektrycznego, okazało się, że największą wrażliwość wykazują szczupaki, najmniej liny i miętusy, co tłumaczy się obecnością w nich grubej warstwy śluzu , co zmniejsza zdolność receptorów skóry do postrzegania słabych pól elektrycznych.

Naukowcy elektroekolodzy ustalili, że co najmniej 300 z 20,9 tys. współczesnych gatunków ryb potrafi wykorzystywać w swoim życiu pola elektryczne. I nie tylko go używaj, ale także generuj go „własnymi rękami”! Na przykład pod koniec lat 80. - na początku lat 90. grupa naukowców z Instytutu Morfologii Ewolucyjnej i Ekologii Zwierząt Rosyjskiej Akademii Nauk udowodniła, że ​​płaszczki czarnomorskie z rodzaju Raja (lisy morskie) potrafią transmitować i odbierać własne sygnały elektryczne na odległość do 7-10 metrów metrów, co znacznie przekracza zdolność tych chrzęstnych ryb do komunikowania się za pomocą innych odległych narządów zmysłów (Baron i in., 1985, 1994).

Postrzeganie pól elektrycznych (elektromagnetycznych) przez ryby. Słabe prądy elektryczne i pola magnetyczne odbierane są głównie przez receptory skóry ryb. Liczne badania wykazały, że u prawie wszystkich ryb słabo i silnie elektrycznych pochodne narządów linii bocznej pełnią funkcję elektroreceptorów. U rekinów i płaszczek funkcję elektroreceptywną pełnią tzw. brodawki Lorenziniego - specjalne gruczoły śluzowe w skórze.

Silniejsze pola elektromagnetyczne działają bezpośrednio na ośrodki nerwowe organizmów wodnych.

Ryby słabo elektryczne mają dużą wrażliwość na pola elektryczne, co pozwala im znajdować i rozróżniać obiekty w wodzie, określać zasolenie wody i wykorzystywać wydzieliny innych ryb do celów informacyjnych w relacjach międzygatunkowych i wewnątrzgatunkowych. Na przykład sum pospolity Silurus glanis ma bardzo czuły układ elektroreceptywny, który odbiera gęstość prądu na poziomie 10–10 A/mm, co oznacza, że ​​rzeczny gigant jest w stanie wyczuć rozładowany akumulator „palcowy” z odległości 2–4 metrów!

Pola elektryczne prądu stałego są odbierane przez ryby w postaci reakcji motorycznej: drżą, gdy prąd jest włączany lub wyłączany. Jeśli natężenie pola wzrasta, ryby słodkowodne doświadczają reakcji obronnej: stają się bardzo podekscytowane i próbują odpłynąć ze strefy działania pola. U badanych karasi, szczupaków, okoni, strzebli i jesiotrów rytm oddychania gwałtownie wzrósł. Warto zauważyć, że w przypadku tego samego gatunku ryb większe osobniki reagują na nurt wcześniej i silniej niż mniejsze.

Jeśli natężenie pola będzie nadal wzrastać, nastąpi reakcja anodowa (ryba przesuwa się w stronę anody), po czym ryba traci równowagę, ruchliwość i przestaje reagować na bodźce zewnętrzne – obserwuje się elektroneskozę. Jeszcze większy wzrost natężenia pola prowadzi do pojawienia się we krwi ryb znacznej ilości acetylocholiny, która blokuje prawidłowy przebieg oddychania i aktywność układu nerwowego, co ostatecznie prowadzi do śmierci ryby (Protasov, 1972).

Prąd przemienny powoduje u ryb silniejsze pobudzenie niż prąd stały. Po jego wpływie ryba długo nie może „opamiętać się” - znajduje się w stanie elektrohipnozy.

W pulsacyjnych polach elektrycznych zachowanie ryb jest jeszcze bardziej złożone i zróżnicowane, a ich reakcje zależą od częstotliwości, kształtu i czasu trwania impulsów.

Organizmy wodne i linie energetyczne wysokiego napięcia. Rozwój energetyki doprowadził do powszechnego rozpowszechnienia linii wysokiego napięcia prądu przemiennego o napięciu 500 kV (tzw. linie elektroenergetyczne-500). Ciągną się przez wiele kilometrów, przez pola, zagajniki, łąki i stawy. W rejonie linii energetycznej zawsze występuje zwiększone tło elektromagnetyczne, co powoduje silny wpływ na naturalną florę i faunę. Natężenie pola elektrycznego na powierzchni ziemi lub wody pod linią energetyczną-500 (pomimo odległości 10-15 metrów od przewodów) może osiągnąć 100-150 V/cm (Bondar, Chastokolenko, 1988 itd.)

Obecnie problematyka wpływu linii elektroenergetycznych na systemy wodociągowe jest bardzo słabo zbadana, a badania nad tym problemem zaczęto prowadzić dopiero na początku lat 80-tych. Wiadomo, że linie wysokiego napięcia przebiegające przez zbiorniki naturalne i sztuczne indukują w środowisku wodnym pola elektryczne o różnej wielkości.

Według V.R. Protasova (1982) natężenie pól elektrycznych prądu przemiennego generowanego przez powietrzne przejścia linii energetycznych osiąga 50 mV/cm, podwodne przejścia (linie kablowe) - ponad 50 mV/cm, a gęstość prądu w wodzie sięga 10 µA/mm2. Takie potencjalne gradienty mogą stworzyć niekorzystne tło abiotyczne w środowisku wodnym, ponieważ zbliżają się do progu reakcji wzbudzenia większości ryb nieelektrycznych. Nawiasem mówiąc, przy takiej gęstości prądu w zbiorniku rozpoczyna się śmierć niektórych hydrobiontów, na przykład hydry słodkowodnej.

Pola elektromagnetyczne (EMF) wytwarzane przez linie energetyczne są porównywalne z progami wrażliwości ryb, które mają elektroreceptory. Pole elektromagnetyczne jest w stanie wyprzeć wiele ryb i bezkręgowców ze strefy indukowanych prądów elektrycznych. Linie wysokiego napięcia mogą stwarzać duże zagrożenie w rejonie krzyżowania się tarlisk cennych gatunków ryb oraz w okresie tarła jesiotra. Na przykład wiosłonos wykazuje reakcję unikania przy natężeniu pola elektrycznego 15 μV/cm (Kalmijn, 1974), a więc jeszcze przed wejściem w strefę indukowanych pól elektrycznych.

Nie oznacza to jednak, że wszystkie ryby unikają akwenów, nad którymi przechodzą linie energetyczne. Autor tego artykułu osobiście zaobserwował, jak latem 1995 roku na dużym stawie stepowym w obwodzie kirowogradzkim (Ukraina), w głębokiej dziurze pod linią energetyczną-500, złowiono niewątpliwie żyjącego tam szczupaka o wadze prawie 10 kg (a nie skądś wypływa!) To zresztą, że drapieżnik jest jedną z ryb najbardziej wrażliwych na działanie prądu elektrycznego.

W miarę oddalania się od linii energetycznej natężenie pola elektrycznego gwałtownie maleje, dlatego możemy mówić o ograniczonej strefie zanieczyszczenia elektromagnetycznego zbiornika o szerokości nie większej niż 15-20 metrów. Chociaż w skali dużej rzeki lub jeziora strefę negatywnego wpływu elektromagnetycznego można zmierzyć w setkach metrów kwadratowych.

Według naukowców z Nowosybirska podczas normalnej pracy napowietrznych linii elektroenergetycznych natężenie prądu niebezpieczne dla ryb może generować jedynie linie energetyczne 750 i wyższe (Voitovich, 1998). Podczas układania kabli podmorskich natężenie pola elektromagnetycznego jest niskie, jeśli fazy ułożone są w trójkąt w rowie wykopanym na dnie zbiornika (Danilov i in., 1991).

Eksperci z Nowosybirska zaproponowali minimalizację negatywnego wpływu na ichtiocenozy poprzez ograniczenie mocy przekazywanej napowietrznymi i podwodnymi liniami energetycznymi w kluczowych okresach życia ryb – podczas migracji tarłowych i tarła; zwiększenie grubości ekranu i pancerza na trójosiowych liniach podwodnych.

Hydrobionty i wędkarstwo elektryczne. W wielu zbiornikach WNP stosuje się wędkarstwo elektryczne. Najbardziej produktywnym sprzętem do połowów elektrycznych są włoki zelektryfikowane, podczas których pracy powstają znaczne pola elektromagnetyczne. Włoki elektryczne są systematycznie wykorzystywane na zbiornikach Górnej Wołgi (m.in. Gorkiego i Rybińskiego), w rejonie Kostromy i Iwanowa.

W pracy wykorzystano kompleks do elektrowędkowania ELU-6M, wykorzystujący pulsacyjny prąd elektryczny o napięciu 450 V i częstotliwości od 20 do 70 Hz (Aslanov, 1996).

Jesienią 1998 roku Instytut Biologii Wód Śródlądowych Rosyjskiej Akademii Nauk (wieś Borok) przy udziale przedstawicieli kierownictwa dorzecza Wierchniewołżrybwoda i Obserwatorium Geofizycznego Instytutu Nauk Fizycznych Rosyjskiej Akademii Nauk, przeprowadził kompleksowe badania skutków środowiskowych zastosowania ELU-6M na zbiorniku Gorkiego.

Eksperymentalne włoki z włączanymi i wyłączanymi włokami elektrycznymi wykazały wyższą efektywność połowów za pomocą włoków elektrycznych w porównaniu z połowami konwencjonalnymi. Światowe doświadczenia w eksploatacji systemów elektropołowów w morzach i wodach słodkich wskazują, że pole elektryczne zwykle zwiększa łowialność włoka o 2-70% (czasami nawet o ponad 200%!). Główny efekt elektryfikacji włoków osiąga się dzięki dezorientacja ryb, ograniczenie ich ruchliwości, depresja wyglądu, spychanie ryb z dna, trzymanie złowionych ryb w worku włoka.

Liczne eksperymenty wykazały, że włoki elektryczne mają pozytywny wpływ na skład wielkościowy łowionych ryb: duże okazy są bardziej wrażliwe na działanie prądu elektrycznego i częściej trafiają do narzędzi połowowych.

Naukowcy ustalili, że połowowość włoka bliźniaczego w godzinach wieczornych i nocnych w porównaniu do godzin dziennych była o 296–369% większa. Najczęściej do włoka elektrycznego łowiono leszcza, sandacza, szczupaka, bolenia, jaziego, płoć i miętusa, leszcz błękitny, szablosz, karaś srebrny, białooki, berbsz i ukleja były praktycznie ignorowane przez indukowane pola elektryczne i nie zostały złowione w narzędzia połowowe). Ponadto karaś srebrny był częściej obserwowany w przypadku włoka konwencjonalnego niż zelektryfikowanego.

Ciekawe dane dotyczące przeżywalności i zdolności pływania ryb po ekspozycji na silne pole elektryczne. Podczas dziennych i nocnych obserwacji powierzchni wody (Zbiornik Gorkiego) na obszarze wodnym o długości ponad 15 km za włokiem elektrycznym nie stwierdzono żadnych martwych ryb, jedynie 2,6% ogółu złowionych ryb wypłynęło na powierzchnię w a stan znieczulenia elektronicznego (boleń mały, szablozębny i ukleja). Całkowite przywrócenie zdolności pływania ryb nastąpiło natychmiast. Co więcej, mniejsze ryby regenerowały się po ekspozycji na pole elektryczne znacznie szybciej niż większe. Przykładowo u źrebiąt 30-centymetrowych regeneracja trwała kilka sekund, a u źrebiąt 43-47-centymetrowych ponad 6 minut.

Analiza próbek zooplanktonu i zoobentosu wykazała brak negatywnego wpływu pola elektrycznego na bezkręgowce wodne (Izvekov i Lebedeva, 2001).

Większość danych literaturowych wskazuje, że przy przestrzeganiu zasad połowu i instrukcji obsługi ELU pole elektryczne działa na ryby głównie dezorientująco i nie prowadzi do śmierci ryby ani długotrwałego upośledzenia umiejętności pływania .

„Wpływ prądu elektrycznego na ryby tłumaczy się różną przewodnością elektryczną wody i ciała ryby: ten ostatni okazuje się być rodzajem przewodnika łączącego punkty pola elektrycznego o różnych potencjałach. Przez ten przewodnik przepływa prąd elektryczny z punktu o wyższym potencjale do punktu o niższym, jednocześnie siła prądu proporcjonalna do długości ryby.

Nieco nieoczekiwane potwierdzenie danych uzyskanych przez rosyjskich naukowców otrzymali pracownicy Instytutu Biologii Uniwersytetu Narodowego w Dniepropietrowsku (Ukraina). Pod koniec lipca 2003 roku grupa ekspedycyjna ichtiologów była świadkiem uderzenia pioruna w jezioro zalewowe w pobliżu Dniepru. Pięć minut później naukowcy byli na miejscu zdarzenia. Natychmiast wywołane silne pole elektromagnetyczne wprawiło w elektroanestezję ponad 30 dużych leszczy (od 1 do 2,2 kg) i grubogłowych o masie ponad 31 kg. Nie było małych ryb, a tym bardziej narybku, który żerował obficie w płytkich wodach, wśród dotkniętych ryb ani na powierzchni, ani na dnie. W rezultacie wrażliwość dużych osobników na pola elektryczne okazała się o rząd wielkości większa niż w przypadku małych zwierząt.

Kłusownictwo elektryczne. Przemysłowy sprzęt do elektrołowiectwa jest opracowywany przez naukowców od kilkudziesięciu lat; wartości progowe natężenia pola elektrycznego, wpływ stosowania włoków elektrycznych na systemy wodne oraz pobudliwość wielu gatunków ryb przy różnych natężeniach pola elektrycznego w wodzie zostały zbadane. określony. Dopiero po rygorystycznych badaniach naukowych zalecono stosowanie tego rodzaju narzędzi połowowych w niektórych naturalnych zbiornikach wodnych.

Zasada działania „elektrycznej wędki”, z której korzystają kłusownicy, polega na pokonaniu dowolnej ryby przez progowe wartości natężenia pola elektrycznego. „Sprzęt” składa się z podbieraka, do którego podłączone są przewody z akumulatora i transformatora-przetwornicy, co zwiększa rozładowanie z zacisków akumulatora 50-150 razy lub więcej. W rzeczywistości na wyjściu „wędka elektryczna” ma napięcie do 1000–1500 V, promień „pracy” w zależności od składu soli i minerałów wody wynosi do 10–12 metrów.

Gdy urządzenie jest włączone w wodzie, natężenie pola elektrycznego może osiągnąć 150-250 mV/cm, a gęstość prądu w wodzie przekracza 30 μA/mm2. Takie potencjalne gradienty są destrukcyjne dla wszystkich istot żywych pod wodą. Porażenie prądem u ryb powoduje natychmiastowy skurcz wszystkich mięśni, w wyniku czego pęka kręgosłup, pęka pęcherz pławny, a w narządach wewnętrznych ryby dochodzi do krwotoku. Zwierzęta złapane bezpośrednio w epicentrum „elektrycznej wędki” umierają niemal natychmiast; te, które w momencie porażenia prądem znajdowały się na obrzeżach, doznają silnego wstrząsu i zamarzają na kilka minut w odrętwieniu wywołanym narkotykiem. Aż 70% ryb w epicentrum ma pęknięte pęcherze pławne i utonie, pokrywając dno zbiornika grubą warstwą.

Takie zdjęcia były obserwowane przez okręty podwodne na zbiornikach Dniepru nie raz.

Nawiasem mówiąc, ryby, które miały szczęście odpłynąć z dotkniętego obszaru i sieci kłusowniczej, nie mają możliwości tarła przez kilka sezonów z powodu zrostów powstałych w drogach rodnych. W lipcu 2001 r. na zbiorniku w Dnieprodzierżyńsku rybacy-amatorzy O. Starushenko, S. Zuev, R. Novitsky podnieśli z powierzchni wody umierającą 17-kilogramową samicę karpia. Analiza anatomiczna wykazała, że ​​ryba padła prawdopodobnie ofiarą kłusownictwa elektrycznego: w jamie wewnętrznej znajdowało się ponad 6 kg jaj, których ryba nie mogła złożyć ze względu na notoryczne zrosty w jajowodach, na gonadach i jajowodach stwierdzono liczne krwotoki; inne narządy.

Biorąc pod uwagę, że szkody wyrządzone przyrodzie przez kłusownictwo elektryczne są ogromne i nie da się ich dokładnie obliczyć, obecnie takie „łowienie ryb”, zgodnie z obowiązującymi przepisami, jest równoznaczne z przestępstwem...

R. Nowicki, kandydat nauk biologicznych, profesor nadzwyczajny Wydziału Zoologii i Ekologii Narodowego Uniwersytetu w Dniepropietrowsku. Profesjonalny ichtiolog.

„Wędkarstwo sportowe nr 2 – 2004”

Uwaga!

Artykuł ze strony internetowej” Kaliningradzki klub wędkarski"



Przez długi czas panowało powszechne przekonanie, że zjawiska elektryczne odgrywają ważną rolę w życiu tylko tych ryb, które posiadają narządy wytwarzające elektryczność i wyczuwające elektryczność. Są to, jak już wspomniano, ryby silnie elektryczne i słabo elektryczne, a także te gatunki, którym brakuje specjalnych narządów wytwarzających wyładowania elektryczne, ale jednocześnie posiadają narządy elektrowrażliwości - elektroreceptory. Należą do nich rekiny, płaszczki, chimery, wszystkie jesiotry, a także sumy i szereg ryb egzotycznych, takich jak dwudyszne, polipty afrykańskie i wreszcie słynna coelakanta. Oczywiste jest, że z całej tej listy interesują nas tylko sumy.

Wszystkie inne ryby, a do nich zaliczają się wszystkie nasze tradycyjne gatunki „rybne”, nie mają żadnych specjalnych organów odbierających pola elektryczne i w ogóle nie są wspominane przy omawianiu tematu elektryczności w podręcznikach z ichtiologii. Przynajmniej ja nie znalazłem takich wzmianek w żadnym znanym mi podręczniku, zarówno krajowym, jak i zagranicznym, łącznie z ostatnimi latami wydawniczymi.

Tymczasem istnieje sporo specjalnych badań eksperymentalnych, które pokazują, że wiele gatunków „nieelektrycznych” po pierwsze jest w stanie generować wokół siebie słabe pola elektryczne, a po drugie ma zdolność wyczuwania pola elektrycznego i szacowania jego parametrów. Inną sprawą jest to, że nadal nie jest jasne, w jaki sposób i za pomocą jakich narządów zmysłów to robią.

Dlaczego te wyniki nie pojawiły się na łamach podręczników, to już inna kwestia, ale mamy prawo stwierdzić, że elektryczność jest jednym z czynników wpływających na zachowanie nie tylko ryb silnie lub słabo elektrycznych, ale w ogóle wszystkich ryb, w tym także tych, które ty i ja łapiemy. Dlatego ten temat jest bezpośrednio związany z wędkarstwem (nawet jeśli nie uwzględnisz wędki elektrycznej).

Pola rybne - „nieelektryczne”

Po raz pierwszy słabe pole elektryczne u nieelektrycznej ryby u minoga morskiego zarejestrowali Amerykanie Klierkoper i Sibakin w 1956 roku. Pole rejestrowano specjalnym sprzętem w odległości kilku milimetrów od ciała minoga. Rytmicznie pojawiał się i znikał synchronicznie z ruchami oddechowymi.

W 1958 roku wykazano, że wokół węgorza rzecznego może powstać również pole elektryczne silniejsze niż minoga. Wreszcie od lat sześćdziesiątych XX wieku u wielu gatunków morskich i słodkowodnych potwierdzono zdolność ryb, które wcześniej uważano za nieelektryczne, do emitowania słabych wyładowań elektrycznych.

Dlatego dziś nie ma absolutnie żadnych wątpliwości, że wszystkie ryby bez wyjątku wytwarzają wokół siebie pola elektryczne. Ponadto u wielu gatunków mierzono parametry tych pól. Kilka przykładowych wartości wyładowań ryb nieelektrycznych podano w tabeli na dole strony (pomiary wykonano w odległości około 10 cm od ryby).

Aktywności elektrycznej ryb towarzyszą stałe i pulsacyjne pola elektryczne. Stałe pole ryby ma charakterystyczny wzór - głowa względem ogona jest naładowana dodatnio, a różnica potencjałów między tymi obszarami waha się u różnych gatunków od 0,5 do 10 mV. Źródło pola znajduje się w obszarze głowy.

Pola impulsowe mają podobną konfigurację; powstają w wyniku wyładowań o częstotliwości od ułamków herca do półtora kiloherca.

Wrażliwość ryb - „nieelektryczna”

Wrażliwość na pola elektryczne jest bardzo zróżnicowana u różnych gatunków ryb pozbawionych elektroreceptorów. Dla niektórych jest ona stosunkowo niska (w granicach kilkudziesięciu miliwoltów na centymetr), dla innych jest porównywalna z wrażliwością ryb, które mają specjalne elektryczne narządy zmysłów. Na przykład węgorz amerykański w słodkiej wodzie wyczuwa pole o natężeniu zaledwie 6,7 μV/cm. Łosoś pacyficzny w wodzie morskiej jest w stanie wykryć pole o natężeniu 0,06 µV/cm. Z grubsza przeliczone, biorąc pod uwagę większy opór słodkiej wody, oznacza to, że w słodkiej wodzie łosoś jest w stanie wyczuć około 6 µV/cm. Nasz sum pospolity ma również bardzo wysoką elektrowrażliwość. Zdolność postrzegania słabych pól elektrycznych została również potwierdzona u gatunków takich jak karp, karaś, szczupak, ciernik i płotka.

Według większości naukowców rolę elektroreceptorów u wszystkich tych ryb pełnią narządy linii bocznej. Ale tej kwestii nie można uważać za ostatecznie rozwiązaną. Może się okazać, że ryby mają jeszcze inne mechanizmy, które pozwalają im wyczuwać elektryczność, a o których nawet nie jesteśmy jeszcze świadomi.

Elektryczny świat

Dochodzimy więc do wniosku, że wszystkie ryby, choć w różnym stopniu, mają wrażliwość elektryczną i wszystkie ryby, również w różnym stopniu, wytwarzają wokół siebie pola elektryczne. Mamy zatem podstawy przypuszczać, że ryby w jakiś sposób wykorzystują te zdolności elektryczne w swoim codziennym życiu. Jak i w jakich obszarach życia mogą to robić? Przede wszystkim zauważamy, że elektrowrażliwość jest wykorzystywana przez ryby (węgorz, śledź, łosoś) do orientacji w oceanie. Ponadto ryby mają rozwinięty system komunikacji elektrycznej - wzajemne oddziaływanie oparte na wymianie informacji elektrycznych. Wykorzystuje się to podczas tarła, podczas agresywnych interakcji (np. podczas obrony własnego terytorium), a także do synchronizacji ruchów ryb w ławicy.

Nas jednak bardziej interesują te aspekty, które są bardziej bezpośrednio związane z rybołówstwem - poszukiwanie pożywienia, rozróżnianie przedmiotów jadalnych i niejadalnych.

Przede wszystkim trzeba pamiętać, że pola elektryczne wytwarzają wokół siebie nie tylko ryby, ale także inne zwierzęta, w tym organizmy, którymi się żywią. Na przykład w brzuchu pływającego amfipoda powstaje słabe pole elektryczne. Dla ryb takie pola są cennym źródłem informacji. Powszechnie znane są eksperymenty z rekinami, które z łatwością znajdują i próbują wykopać zakopany w piasku miniaturowy generator elektryczny, symulujący swoimi wyładowaniami bioprądy ryb.

Ale to są rekiny. Czy ryby słodkowodne interesują się polami elektrycznymi? Bardzo ciekawe i pouczające eksperymenty w tym zakresie przeprowadzono w 1917 roku z amerykańskim sumem Amyurs. Autorzy tych eksperymentów zajmowali się wbijaniem pałeczek wykonanych z różnych materiałów – szkła, drewna, metalu – do akwarium z Amiurosami. Okazało się, że sum wyczuwał obecność metalowego pręta już z odległości kilku centymetrów, a np. na szklany pręt reagował dopiero po jego dotknięciu. W ten sposób Amiurus poczuł słabe prądy galwaniczne, które powstały, gdy metal został umieszczony w wodzie.

Co jeszcze ciekawsze, reakcja suma na metal zależała od natężenia prądu. Jeśli powierzchnia kontaktu metalowego patyka z wodą wynosiła 5-6 cm2, sumy reagowały obronnie – odpływały. Jeżeli powierzchnia kontaktu z wodą była mniejsza (0,9-2,8 cm2), wówczas ryba reagowała pozytywnie - podpływała i „dziobała” w miejscu kontaktu metalu z wodą.

Kiedy czytasz o takich rzeczach, istnieje wielka pokusa, aby teoretyzować na temat powierzchni przyrządu, przyrządów bimetalicznych i błystek, które w rzeczywistości są małymi galwanicznymi generatorami elektrycznymi i tym podobnymi. Ale jasne jest, że teorie tego rodzaju pozostaną teoriami, a wszelkie zalecenia formułowane na ich podstawie są bezwartościowe. Interakcja ryby z przynętą jest procesem bardzo złożonym, na który składa się wiele czynników, a elektryczność najprawdopodobniej nie jest wśród nich najważniejszym. Mimo to nie powinniśmy o tym zapominać. W każdym razie istnieją pewne możliwości wyobraźni i eksperymentowania z przynętami. Dlaczego nie założyć na przykład, że metalowe łyżki, zwłaszcza duże, mogą nieść ze sobą zbyt silne pole, które nie przyciąga, a wręcz przeciwnie, odpycha ryby? W końcu można go usunąć, przykrywając łyżkę jakąś przezroczystą masą, która nie przewodzi prądu.

I jak nie pamiętać niezwykłego faktu, że aż do lat 60. ubiegłego wieku fińscy i norwescy rybacy podczas połowu flądry na morzu używali drewnianych haczyków wykonanych z jałowca. Jednocześnie argumentowali, że flądrę lepiej łapie się haczykiem drewnianym niż metalowym. Czy to nie jest kwestia prądu? I tak dalej – tutaj jest szerokie pole do przemyśleń.

Wróćmy jednak do ryb. Jak już wspomniano na początku tego artykułu, oprócz postrzegania pól elektrycznych innych ludzi, ryby mogą otrzymywać informacje o swoim otoczeniu poprzez zmianę parametrów własnego pola. Przecież każdy przedmiot, który wpadnie w pole ryby, jeśli różni się przewodnością elektryczną od otaczającej wody, nieuchronnie zmieni konfigurację tego pola. Istnieje wiele badań, które pokazują, że wyładowania elektryczne gwałtownie wzrastają u aktywnie żerujących „pokojowych” ryb, a także u drapieżników (na przykład szczupaków) w momencie ataku ofiary. Co więcej, jest to bardziej widoczne u drapieżników nocnych i o zmierzchu niż u drapieżników dziennych. Być może oznacza to, że w momencie połowu pokarmu ryby „włączają” dodatkowe kanały informacyjne, aby móc dokładniej przeanalizować sytuację? Czy „wyczuwają” potencjalną ofiarę za pomocą linii sił swojego pola? Prędzej czy później naukowcy dadzą odpowiedź na to pytanie, ale nie musimy na to czekać – możemy po prostu mieć taką możliwość w pamięci. To znaczy zrozumieć, że ryba może wiedzieć znacznie więcej o właściwościach elektrycznych naszej przynęty, niż zakładamy i, co najważniejsze, niż sami o tym wiemy. Jestem na przykład niemal pewien, że drapieżniki atakując wobler doskonale „rozumieją”, że ta „ryba” jest zbudowana z jakiegoś dziwnego materiału – inaczej niż prawdziwa ryba zmienia konfigurację ich pola. Czy ma to wpływ na decyzję drapieżnika o jedzeniu lub niejedzeniu? Całkiem możliwe, zwłaszcza jeśli nie jest zbyt głodny.

Na zakończenie trochę poezji

Zwracając uwagę czytelników na elektryczną stronę życia ryb, absolutnie nie chciałbym, aby komukolwiek przyszło do głowy na myśl o wykorzystaniu wrażliwości elektrycznej ryb do stworzenia na tej podstawie jakiejś „bezawaryjnej” przynęty, która ryba zawsze przyjęłaby w każdych warunkach. Próby tego rodzaju, nie tylko w „polu elektrycznym”, regularnie pojawiają się na horyzoncie. Albo elektryczne błystki, albo „smaczny silikon”, którego drapieżnik nie tylko nie stara się wypluć, ale wręcz przeciwnie, spieszy się z połknięciem. Wreszcie sprytne aktywatory brania, które wywołują u ryby nieodparte uczucie głodu, niezależnie od tego, czy jest głodna, czy pełna.

A to tylko kilka przykładów. Tempo rozwoju nauki i technologii jest takie, że całkiem możliwe jest oczekiwanie pojawienia się na rynku naprawdę „bezpiecznego” sprzętu, który złapie zawsze i wszędzie, a co najważniejsze, niezależnie od umiejętności i wiedzy danej osoby kto tego używa. Istnieje tu granica czysto etyczna, a może i estetyczna, powyżej której wędkarstwo przestaje być łowieniem.

Dlatego tym, którzy mają nadmierną skłonność do tego rodzaju rozwoju, chcę przypomnieć prosty, dobrze znany fakt. Taki „bezpieczny” sprzęt został już wynaleziony i jest w pełni stosowany. To jest wędka elektryczna.

Występują m.in. w wielu roślinach. Ale najbardziej niesamowitym nośnikiem tej zdolności są ryby elektryczne. Ich dar wytwarzania potężnych wyładowań nie jest dostępny dla żadnego innego gatunku zwierząt.

Dlaczego ryby potrzebują prądu?

Starożytni mieszkańcy wybrzeży morskich wiedzieli, że niektóre ryby potrafią mocno „pobić” osobę lub zwierzę, które ich dotknęło. Rzymianie wierzyli, że w tym momencie mieszkańcy głębin wypuścili jakąś silną truciznę, w wyniku czego ofiara doznała chwilowego paraliżu. Dopiero wraz z rozwojem nauki i technologii stało się jasne, że ryby mają tendencję do wytwarzania wyładowań elektrycznych o różnej sile.

Która ryba jest elektryczna? Naukowcy twierdzą, że zdolności te są charakterystyczne dla prawie wszystkich przedstawicieli wymienionych gatunków fauny, tyle że u większości z nich wyładowania są niewielkie, zauważalne tylko za pomocą potężnych i czułych urządzeń. Używają ich do przesyłania między sobą sygnałów - jako środka komunikacji. Siła emitowanych sygnałów pozwala określić, kto jest kim w środowisku ryb, czyli inaczej mówiąc, poznać siłę przeciwnika.

Ryby elektryczne wykorzystują swoje specjalne narządy do ochrony przed wrogami, jako broń do zabijania ofiar, a także jako lokalizatory.

Gdzie jest elektrownia rybna?

Zjawiska elektryczne zachodzące w organizmie ryb zainteresowały naukowców zajmujących się zjawiskami energii naturalnej. Pierwsze eksperymenty mające na celu badanie elektryczności biologicznej przeprowadził Faradaya. Do swoich eksperymentów używał płaszczek jako najpotężniejszych producentów ładunków.

Wszyscy badacze byli zgodni co do tego, że główną rolę w elektrogenezie odgrywają błony komórkowe, które w zależności od wzbudzenia są w stanie rozprowadzać jony dodatnie i ujemne w komórkach. Zmodyfikowane mięśnie są połączone ze sobą szeregowo, są to tak zwane elektrownie, a tkanki łączne są przewodnikami.

Ciała „wytwarzające energię” mogą mieć bardzo różne typy i lokalizacje. Tak więc u płaszczek i węgorzy są to formacje w kształcie nerki po bokach, u słoni są to cylindryczne nici w okolicy ogona.

Jak już wspomniano, wytwarzanie prądu w tej czy innej skali jest powszechne u wielu przedstawicieli tej klasy, ale istnieją prawdziwe ryby elektryczne, które są niebezpieczne nie tylko dla innych zwierząt, ale także dla ludzi.

Elektryczna ryba wężowa

Południowoamerykański węgorz elektryczny nie ma nic wspólnego ze zwykłymi węgorzami. Został nazwany po prostu ze względu na zewnętrzne podobieństwo. Ta długa, do 3 metrów wężowata ryba o wadze do 40 kg jest w stanie wytworzyć wyładowanie o napięciu 600 woltów! Bliska komunikacja z taką rybą może kosztować życie. Nawet jeśli prąd nie powoduje bezpośrednio śmierci, z pewnością doprowadzi do utraty przytomności. Bezradna osoba może się udusić i utonąć.

Węgorze elektryczne żyją w Amazonii, w wielu płytkich rzekach. Miejscowa ludność, znając swoje możliwości, nie wchodzi do wody. Pole elektryczne wytwarzane przez wężownicę rozchodzi się w promieniu 3 metrów. Jednocześnie węgorz wykazuje agresję i może atakować bez szczególnej potrzeby. Prawdopodobnie robi to ze strachu, ponieważ jego główną dietą są małe ryby. Pod tym względem żywa „wędka elektryczna” nie zna żadnych problemów: zwolnij ładowarkę, a śniadanie będzie gotowe, lunch i kolacja w tym samym czasie.

Rodzina Stingrayów

Ryby elektryczne – płaszczki – dzielą się na trzy rodziny i liczą około czterdziestu gatunków. Mają tendencję nie tylko do wytwarzania energii elektrycznej, ale także do jej gromadzenia, aby móc ją dalej wykorzystać zgodnie z przeznaczeniem.

Głównym celem strzałów jest odstraszanie wrogów i łowienie małych ryb na pożywienie. Jeśli płaszczka uwolni na raz cały zgromadzony ładunek, jej moc wystarczy, aby zabić lub unieruchomić duże zwierzę. Ale zdarza się to niezwykle rzadko, ponieważ ryba - płaszczka elektryczna - po całkowitym „zaciemnieniu” staje się słaba i bezbronna, potrzeba czasu, aby ponownie zgromadziła moc. Zatem płaszczki ściśle kontrolują swój system zasilania energią za pomocą jednej z części mózgu, która działa jak przełącznik przekaźnikowy.

Rodzina płaszczek, czyli płaszczek elektrycznych, nazywana jest także „torpedami”. Największym z nich jest mieszkaniec Oceanu Atlantyckiego, torpeda czarna (Torpedo nobiliana). Ten, który osiąga długość 180 cm, wytwarza najsilniejszy prąd. A jeśli nastąpi z nim bliski kontakt, osoba może stracić przytomność.

Promień Moresby'ego i torpeda tokijska (Torpedo tokionis ) - najgłębsi przedstawiciele ich rodziny. Można je spotkać na głębokości 1000 m. Najmniejszą z nich jest płaszczka indyjska, której maksymalna długość wynosi zaledwie 13 cm. Ślepa płaszczka żyje u wybrzeży Nowej Zelandii – jej oczy są całkowicie ukryte pod warstwą skóra.

Elektryczny sum

W błotnistych wodach tropikalnej i subtropikalnej Afryki żyją ryby elektryczne - sumy. Są to dość duże osobniki, o długości od 1 do 3 m. Sumy nie lubią szybkich prądów, żyją w przytulnych gniazdach na dnie zbiorników wodnych. Organy elektryczne umieszczone po bokach ryby są w stanie wytworzyć napięcie 350 V.

Sum prowadzący siedzący tryb życia i apatyczny nie lubi odpływać daleko od swojego domu, wypełza z niego nocą na polowanie, ale nie lubi też nieproszonych gości. Spotyka je za pomocą lekkich fal elektrycznych i wraz z nimi łapie swoją ofiarę. Wyładowania pomagają sumom nie tylko polować, ale także poruszać się w ciemnej, błotnistej wodzie. Mięso suma elektrycznego uznawane jest przez miejscową ludność Afryki za przysmak.

Nilowy smok

Innym afrykańskim elektrycznym przedstawicielem królestwa ryb jest gimnarcha nilowa, czyli aba-aba. Faraonowie przedstawiali go na swoich freskach. Żyje nie tylko w Nilu, ale w wodach Konga, Nigru i niektórych jeziorach. To piękna „stylowa” ryba o długim, wdzięcznym ciele, o długości od czterdziestu centymetrów do półtora metra. Nie ma dolnych płetw, ale jedna górna rozciąga się wzdłuż całego ciała. Pod nim znajduje się „bateria”, która niemal bez przerwy wytwarza fale elektromagnetyczne o napięciu 25 V. Głowa gimnarchy ma ładunek dodatni, a ogon ładunek ujemny.

Gimnarchowie wykorzystują swoje zdolności elektryczne nie tylko do poszukiwania pożywienia i lokalizacji, ale także do gier godowych. Nawiasem mówiąc, gimnastycy płci męskiej są po prostu niesamowicie fanatycznymi ojcami. Nie odchodzą od składania jaj. A gdy tylko ktoś zbliży się do dzieci, tata obleje sprawcę paralizatorem tak bardzo, że nie będzie to wydawać się dużo.

Gymnarchy są bardzo urocze - ich wydłużony, przypominający smok pysk i przebiegłe oczy zyskały miłość wśród akwarystów. To prawda, że ​​\u200b\u200bprzystojny facet jest dość agresywny. Z kilku narybków umieszczonych w akwarium przeżyje tylko jeden.

Syrena morska

Duże, wyłupiaste oczy, wiecznie otwarte usta otoczone grzywką i wysunięta szczęka sprawiają, że ryba wygląda jak wiecznie niezadowolona, ​​zrzędliwa staruszka. Jak nazywa się elektryczna ryba z takim portretem? rodzina obserwatorów gwiazd. Porównanie z krową przywołują dwa rogi na jej głowie.

Ten nieprzyjemny osobnik spędza większość czasu zakopany w piasku i czyha na przepływającą ofiarę. Wróg nie przejdzie: krowa jest uzbrojona, jak mówią, po zęby. Pierwszą linią ataku jest długi czerwony robak językowy, którym obserwator gwiazd wabi naiwne ryby i łapie je nawet bez wychodzenia z ukrycia. Ale jeśli to konieczne, natychmiast poleci w górę i ogłuszy ofiarę, aż straci przytomność. Drugą bronią do samoobrony są trujące kolce umieszczone za oczami i nad płetwami. A to jeszcze nie wszystko! Trzecia potężna broń znajduje się za głową - narządy elektryczne, które generują ładunki o napięciu 50 V.

Kto jeszcze jest elektryczny?

Opisane powyżej nie są jedynymi rybami elektrycznymi. Imiona tych, których nie wymieniliśmy, brzmią tak: Peters gnathonema, czarny nóż, mormyra, diplobatis. Jak widać, jest ich mnóstwo. Nauka zrobiła duży krok naprzód w badaniu tej dziwnej zdolności niektórych ryb, ale do dziś nie udało się całkowicie rozwikłać mechanizmu gromadzenia energii elektrycznej o dużej mocy.

Czy ryby leczą?

Oficjalna medycyna nie potwierdziła, że ​​pole elektromagnetyczne ryb ma działanie lecznicze. Jednak medycyna ludowa od dawna wykorzystuje fale elektryczne płaszczek do leczenia wielu chorób o charakterze reumatycznym. Aby to zrobić, ludzie specjalnie chodzą w pobliżu i otrzymują słabe wstrząsy. Tak wygląda naturalna elektroforeza.

Mieszkańcy Afryki i Egiptu używają sumów elektrycznych do leczenia ciężkiej gorączki. Aby zwiększyć odporność dzieci i wzmocnić ich ogólny stan, mieszkańcy równika zmuszają je do dotykania sumów, a także podawania im wody, w której ryba ta pływała przez jakiś czas.