Немаловажное значение в жизни рыб имеет так называемая электрорецепторная сенсорная система. Рыбы могут общаться в водной среде посредством таких каналов «связи»: акустического, гидромеханического (при помощи органов боковой линии), оптического, химического, светового, контактного и электрического.
В водной среде рыбы пользуются своими органами чувств в зависимости оттого, работа какого из них в данный момент окажется наиболее эффективной. Естественно, значимость каждой сенсорной системы в конкретном случае отличается. Например, при «дальнем поиске» пищи задействованы три-четыре системы, непосредственно при кормлении или охоте хищника-засадчика — одна-две. Каждый канал связи обладает собственной «дальнобойностью»: при помощи звуков эффективное общение под водой возможно на расстоянии 100-200 метров, использование зрения ограничивается десятками метров, гидромеханическое общение обладает дальностью от десятков сантиметров (при общении в потоках и вихрях) до нескольких метров (при образовании поверхностных волн), канал химической связи в стоячей воде применим на расстоянии 1-15 см, хотя в движущемся потоке воды общение между рыбами возможно на расстоянии в несколько километров (при миграциях). Практически все рыбы (вне зависимости от того, морские они или пресноводные) обладают способностью излучать и воспринимать электрические поля. У одних обитателей подводных просторов эта способность развита очень сильно, у других — незначительно.
О рыбах, убивающих животных и людей, впервые заговорили после завоевания Америки испанцами, воочию увидевшими в Амазонке и ее притоках электрических угрей. Исследования этой необычной в животном мире способности рыб (кроме них ни одно существо на планете не имеет электрических органов и не может вырабатывать электрополя значительной напряженности) начались только в XX веке.
Об истории исследований «электроспособности» рыб.
Первые работы в области электрорецепции и электроориентации рыб были начаты в России под руководством В. Р. Протасова (Институт эволюционной морфологии и экологии животных — ИЭМЭЖ). В монографии этого ученого «Биоэлектрические поля в жизни рыб» (1972) приводились данные о так называемых слабо- и сильноэлектрических рыбах, о механизмах восприятия ими магнитных и электрических полей и их значении в жизни подводных обитателей. Эти исследования положили начало новому направлению биологической науки — электроэкологии.
Учеными-электроэкологами установлено, что не менее 300 из 25 ООО современных видов рыб способны использовать в своей жизни электрический ток. И не только использовать, но и генерировать его! Например, в конце 80-х — начале 90-х годов прошлого века группа ученых ИЭМЭЖ РАН установила возможность передачи и приема собственных электрических сигналов черноморскими скатами рода Raja на расстоянии до 7-10 метров, что значительно превышает возможность общения этих хрящевых рыб при помощи других дистантных органов чувств (Барон и др., 1985, 1994).
В Мурманском морском биологическом институте РАН исследовалась роль электрорецепции и электрогенерации в поведении рыб, участие этих систем в реакциях на циклоны и землетрясения (Муравейко, 1988).
Какие они — рыбы — «электрогенераторы «?
Всех рыб по их способности создавать электрические поля условно подразделяют на три группы: сильноэлектрические виды, которые в процессе эволюции обзавелись специальными электрическими органами и обладают способностью создавать вокруг себя сильное электрическое поле с целью обороны или нападения; слабоэлектрические рыбы, имеющие так называемые электрогенерирующие ткани (не органы!), способные образовывать импульсные электрические поля с целью локации и связи; неэлектрические рыбы. К сильноэлектрическим рыбам относят пресноводного электрического угря, электрических ската и сома, американского звездочета. Например, поле вокруг угря, напряжение которого достигает 1200 В при силе тока 1,2-1,4 А, простирается на расстояние до 5 метров! По образному выражению английского ученого Н. Тимбергена, «электрический угорь может зажечь вокруг себя полдюжины 100-ваттных лампочек».
Для сильноэлектрических рыб способность генерировать в особых органах ток необходима для привлечения жертв, так как электрическое поле вокруг рыбы приводит к электролизу воды, происходит обогащение воды кислородом, что приманивает к угрю рыб, лягушек и других водных животных. Кроме того, сильное электрическое поле способно ввести жертву в состояние электронаркоза (об этом ниже). Доказано, что электрическая деятельность облегчает угрю… дыхание в заморных водоемах и болотах (происходит разложение воды в теле рыбы и обогащение крови кислородом, водород выводится рыбой наружу). В неза-морных водоемах угорь использует собственное электрическое поле как своеобразный «электролокатор» для поиска жертв. Так же используют свою уникальную способность и электрические сомы, а электрический скат и американский звездочет — типичные донные хищники — благодаря особому строению их электрических органов обладают способностью разряжаться вертикально, поражая проплывающую над ними добычу.
Слабоэлектрические рыбы излучают достаточно слабые электрические сигналы. В 1958 году Р. Лиссман установил, что они используют электрополе для ориентации и общения. Начиная с 1960-х годов в мире проводятся интенсивные исследования значения самых разнообразных электрических полей в жизни рыб. Особый интерес к этим работам вызван и тем, что в последние десятилетия резко возросло воздействие на рыб различных электромагнитных полей искусственного происхождения (прохождение ЛЭП над водоемами, применение в рыбоводной практике электрогонов и электроловильных установок и тралов, использование браконьерами электротока как метода добычи рыбы).
Сильноэлектрические рыбы используют электрические органы и генерируемый ток как средство для обороны и нападения, они разряжают свои природные «аккумуляторы» частыми и продолжительными импульсами только в ответ на стимуляцию или при встрече с жертвой, противником.
Слабоэлектрические пресноводные рыбы испускают слабые и кратковременные разряды с постоянной частотой импульсов. Умеют использовать электрические поля и некоторые сельдевые и осетровые рыбы. Обладают способностью испускать электрические разряды такие общеизвестные рыболовам виды, как красноперка, карась, пескарь, вьюн, щука. Первые два вида испускают кратковременные разряды, окунь, пескарь и вьюн — средние по продолжительности, щука — наиболее длительные разряды.
Характерно, что при исследовании степени восприимчивости разных пресноводных рыб к воздействию электрического тока оказалось, что наибольшей чувствительностью обладала щука, наименьшей — линь и налим, что объясняется наличием у последних толстого слоя слизи, снижающего способность восприятия слабых электрических полей рецепторами кожи. Чувствительные (рецепторные) клетки — это высокоспециализированные особые «датчики», служащие для восприятия сигналов либо извне, либо изнутри организма. К внешним стимулам относят механические возмущения, включая звук, давление, свет, изменение температуры, концентрации химических веществ, напряженности электрического поля.
Электрорецепторы и восприятие рыбами электрических полей.
Слабые электрические токи и магнитные поля воспринимаются главным образом рецепторами кожи рыб. Многочисленные исследования показали, что почти у всех слабо- и сильноэлектрических рыб электрорецепторами служат производные органов боковой линии. У акул и скатов электрорецепторную функцию выполняют особые слизистые железы в коже — ампулы Лоренцини. Поля более высокого напряжения действуют непосредственно на нервные центры водных организмов.
Слабоэлектрические рыбы обладают высокой чувствительностью к электрическим полям, что позволяет им находить и различать в воде объекты, определять соленость воды, использовать разряды других рыб с информационной целью в межвидовых и внутривидовых отношениях.
Электрические поля постоянного тока воспринимаются рыбами в виде двигательной реакции: они вздрагивают при включении-выключении тока. Если напряженность поля увеличить, у пресноводных рыб наблюдается оборонительная реакция — стадия отпугивания: рыба сильно возбуждается и старается уплыть из зоны действия поля. У исследованных карася, щуки, окуня, гольяна, осетра резко учащается ритм дыхания. Примечательно, что для одного и того же вида рыб более крупные особи раньше реагируют на ток, чем более мелкие.
Если напряженность поля продолжает расти, происходит анодная реакция (движение рыбы по направлению к аноду), после чего наблюдается электронаркоз: рыба теряет равновесие, подвижность и перестает реагировать на внешние раздражители. Еще большее повышение напряженности поля приводит к появлению в крови рыб значительного количества ацетилхолина, вызывающего нарушение дыхания и нормальной деятельности нервной системы и затем гибель рыбы (Протасов, 1972). Переменный ток вызывает у рыб более сильное возбуждение, чем постоянный. После его воздействия рыба долго не может прийти «в себя» — она находится в состоянии электрогипноза.
В импульсных электрических полях поведение рыб еще более сложно и разнообразно, причем их реакции зависят от частоты, формы и продолжительности импульсов.
В 70-80-е годы XX ст. были получены данные о реакции рыб на электрические поля постоянного, переменного и импульсного тока, которые применялись в рыбохозяйственной практике: для облова водоема использовались электрогоны, направляющие рыбу в зону орудий лова; электроловильные установки (ЭЛУ) и электрорыбозаградители применялись для отпугивания молоди рыб от турбин ГЭС и т. д. В настоящее время использование ЭЛУ и электротралов не практикуется (за исключением нескольких водоемов), а способ добычи рыбы при помощи электротока взяли на вооружение браконьеры.
Как действует электролокация рыб?
И слабо-, и сильноэлектрические рыбы создают вокруг себя характерное электрическое поле дипольного типа. Если в воде вокруг нет никаких объектов, диполь симметричен. Его конфигурация зависит от электропроводности воды и от искажений, когда в электрическое поле попадают объекты, отличающиеся от воды по электропроводности. Другими словами, с помощью своего электрического поля (генерируемого разрядами) и электрорецепторов рыба чувствует возмущение поля при попадании в него некоего объекта. Происходит перераспределение электрических потенциалов по поверхности тела той же щуки или вьюна, с помощью чего они определяют направленность воздействия или «вторжения», величину объекта и пр. (Лаздин, Протасов, 1977).
Учитывая, что скорость распространения электромагнитных волн в воде достигает 225 ООО км/с, электрорецепция позволяет слабо- и сильноэлектрическим рыбам практически мгновенно реагировать на искажение поля (бегством или нападением), тогда как сигналы от других сенсорных систем могут запаздывать во времени.
С помощью электрических полей рыбы обмениваются различной информацией. Электрические сигналы бывают агрессивно-оборонительными, групповыми, межполовыми, опознавательными, стайными, опознавательно-пищевыми.
Акулы, скаты, некоторые пресноводные рыбы (сом, щука), обладающие высокой чувствительностью к внешним электрическим полям, прекрасно различают на некотором расстоянии движущихся рыб по их биопотенциалам (выделяемым биоэлектрическим сигналам). Находить пищу с помощью электрорецепторов способны также и представители осетровых.
В опытах, целью которых было выяснение зависимости амплитуды и длительности электрических разрядов от количества рыб в стае, исследователи зафиксировали следующее: с увеличением количества рыб в стае амплитуда и длительность разрядов, образующих поле, возрастают. В 1967 году биоэлектрические поля стаи черноморской атерины из 500-600 особей были зарегистрированы на расстоянии 12-15 метров (в поперечнике стая достигала 2,5 м) (Лаздин, Протасов, 1977). Ученые пришли, к выводу, что при увеличении стаи в 10-20 раз ее можно зарегистрировать на значительно большем расстоянии.
В связи с обнаружением вокруг стай рыб биоэлектрических полей в настоящее время разрабатываются методы электропеленгации рыб. Например, по силе тока вьюна и ставриду можно «запеленговать» на расстоянии 3 м, а сильноэлектрических рыб (электрических угря и сома) — на расстоянии 50-75 м.
Кроме того, «золотая» мечта человечества — общение под водой посредством электрических сигналов, возможно, сбудется благодаря изучению этой способности рыб. Научились же мы летать, подобно птицам…
© Автор: А. Коваленко «РЫБОЛОВ Украина»
Добавить комментарий