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动物语言——水下发电站


  关于鱼类电通讯的研究是近年来发展起来的一个新领域。14世纪以前,人类发现了美洲,冒险家纷纷到那里寻找黄金。有一队西班牙人来到了亚马逊河上游的沼泽地,那里沼泽与水塘交错。到了水塘边,帮助搬运行李的印第安人断然拒绝淌水过去。白人不理解他们害怕什么,因为水塘里水很浅,既藏不住鳄鱼,也躲不住蟒蛇。西班牙人径直地走进水塘,满心想给印第安人作个榜样。可是没走几步,竟大叫一声,直挺挺地倒下了。连前去救援的两个同伴也没有幸免,同样倒在泥潭之中。过了好几个小时,西班牙人才胆战心惊地把受伤的朋友拖上来。他们感到双腿麻木,身体不适,这是欧洲人第一次知道鱼能放电,他们遇到的是一条电鳗,体长约1.5~2米,重约20千克。

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电鳗在淡水中生活,淡水是一种极弱的导电体,电鳗只有产生非常强大的电压,电压高达1千伏特,才能满足它的要求,使电波传开。在海水中生活的电鳐放电的电压却不算高,约60伏特,但这已能达到放电者的目的。因为,海水本身是一种良好的导体。电鳐放电的电压虽低,但是电流却很大,强度高达60安培。

起初的研究表明,这些鱼的放电是用来击昏捕获物和敌人的。后来发现了许多鱼产生低强度的电场,这种低强度的电场就不可能用于上述目的了。到了70年代,人们揭示了电场的主要用途是对捕食对象或敌方进行定位。电器官所发出的电脉冲,经物体反射回来,再由感受器感受,其作用类似于雷达追踪,这是一种回波定位。严格地说,回波定位似乎表示“自我通讯”,即只有发放信号者,却没有接收信号一方,按照通讯的定义,似不应归入通讯的范畴。

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现在的研究阐明,电鱼发放电信号,除进行回波定位外,还用其在鱼类间进行通讯。已经发现,鱼类用这些信号保持个体之间的距离,还依据电信号识别发放信号鱼的种类、年龄和性别。

大自然是怎样设计这种活的发电厂的呢?电鱼“建设”发电厂使用的建筑材料有肌肉、神经末梢和终板。

鱼的电器官很大,多为圆柱形,它是由很多串联在一起的极板组成。各个圆柱体之间则以并联形式相接。电鳗的每一个圆柱内有6000~10000个极板,串联起来,总电压可达到(600伏。电鳐的电器官中,一个圆柱体的极板不超过1000个,但是它有200个并联的圆柱体,所以尽管电鳐的电压不算高,但电流却相当可观。

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鱼受到刺激,传至神经末梢,这里分泌一些特殊的物质,叫作介体。它能引起肌肉的收缩,而肌肉每收缩一次,就引起一次放电。为了控制复杂的电器官,电鳐的大脑髓质里发育了电叶和卵形神经核。电叶的工作很复杂,它与放电密切配合,放电器里所有的极板必须在同一时刻放电,才能保证最大的放电量,电叶正是负责这一项工作的。卵形核为指挥发电器官的最高司令部,由它来发布指令。决定是否使用这种可怕的战术武器,同时它还指挥电叶的工作,乃至两栖动物,对电都很敏感,侧线就是它们的电感器官,电鳐的电感器是洛伦齐尼壶腹。洛伦齐尼是意大利探险家,1678年他用自己的名字给壶腹命名。洛伦齐尼壶腹是一种腺体,能分泌粘液。鱼的皮肤里有很多这样的腺体。洛伦齐尼壶腹有极其灵敏的感觉,能感受很微弱的电场。微弱的电场就能降低团扇鳐心肌收缩的速度,足见它们感受电场电压的能力有多强。

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皮肤具有很好的导电能力,电感器位于组织内部。为了保证电感器的灵敏度,动物多有特殊的导管,把组织深处与环境联系起来。导管里充满了导电强的物质,导管恰似导体一样。导管和壶腹腺的壁把电感器和鱼的肌肉产生的电隔离开来,使之不扰乱壶腹接收外界信号的灵敏度。壶腹里有感受细胞,其上布有神经纤维,感受细胞顶端有一根小纤毛,它伸进壶腹腔,如同感受器的感应元件一样起作用。

有了这样精巧的感受器,它们能够方便地探测生物电流。尽管小鲽鱼费尽心机伪装自己,但仍逃不过电鳐的攻击。原来它们呼吸时,肌肉能产生有节奏的放电过程,正是小鲽鱼的这种信号使得自己泄露了秘密,为电鳐提供了线索。

长时期以来,我们对由成百上千条鱼组成的鱼群,能同向游动、同时改变方向、动作整齐、步伐合谐等等现象感到费解。我们不禁要问,谁在指挥这一切?命令怎样传达的?现在看来,用鱼群发布电信号的命令,海水传播信号的解释,是能令人信服的。

 

posted on 2006-06-19 11:40 dabor 阅读(953) 评论(0)  编辑 收藏 引用 所属分类: 02 与电共舞
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