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La physique dans le monde animal: l'anguille électrique et sa "centrale"


Anguille électrique (Source: youtube) Un

poisson de l'espèce anguille électrique (Electrophorus electricus) est le seul membre du genre des anguilles électriques (Electrophorus). Il se produit dans un certain nombre d'affluents du cours moyen et inférieur de l'Amazonie. La taille corporelle du poisson atteint 2,5 mètres de long et son poids est de 20 kg. L'anguille électrique mange des poissons, des amphibiens et, si elle est chanceuse, des oiseaux ou de petits mammifères. Les scientifiques étudient l'anguille électrique depuis des dizaines (voire des centaines) d'années, mais ce n'est que maintenant que certaines des caractéristiques structurelles de son corps et un certain nombre d'organes ont commencé à devenir clairs.

De plus, la capacité de produire de l'électricité n'est pas la seule caractéristique inhabituelle de l'anguille électrique. Par exemple, il respire l'air atmosphérique. Cela est possible en raison du grand nombre d'un type spécial de tissu de la cavité buccale, percé de vaisseaux sanguins. Pour respirer, l'acné doit flotter à la surface toutes les 15 minutes. Il ne peut pas prendre d'oxygène de l'eau, car il vit dans des réservoirs très boueux et peu profonds, où il y a très peu d'oxygène. Mais, bien sûr, la principale caractéristique distinctive de l'anguille électrique est ses organes électriques.

Ils jouent le rôle non seulement d'armes pour étourdir ou tuer ses victimes, que l'anguille mange. La décharge générée par les organes électriques du poisson peut être faible, jusqu'à 10 V. Ces décharges sont générées par l'anguille pour l'électro-localisation. Le fait est que les poissons ont des "électrorécepteurs" spéciaux qui vous permettent de déterminer la distorsion du champ électrique causée par son propre corps. L'électrolocation aide les anguilles à trouver leur chemin dans les eaux troubles et à trouver des victimes cachées. L'anguille peut donner une forte décharge d'électricité, et à ce moment, un poisson ou un amphibien qui se cache se met à secouer au hasard en raison de crises. Le prédateur détecte facilement ces vibrations et mange la proie. Ainsi, ce poisson est à la fois électroréceptif et électrogène.



Fait intéressant, des décharges de force variable sont générées par trois types d'organes électriques. Ils occupent environ 4/5 de la longueur du poisson. Les organes de Hunter et de Men produisent une haute tension et de petits courants à des fins de navigation et de communication sont générés par l'orgue Sachs. L'organe et l'organe principaux de Hunter sont situés dans la partie inférieure du corps de l'anguille, l'orgue Sachs - dans la queue. L'acné "communique" les uns avec les autres en utilisant des signaux électriques à une distance allant jusqu'à sept mètres. Avec une certaine série de décharges électriques, ils peuvent attirer vers eux d'autres individus de leur genre.

Comment l'anguille électrique génère-t-elle une décharge électrique?


L'acné de cette espèce, ainsi qu'un certain nombre d'autres poissons "électrifiés" reproduisent l'électricité de la même manière que les nerfs avec des muscles dans les organismes d'autres animaux, seulement pour cela ils utilisent des électrocytes - des cellules spécialisées. La tâche est effectuée en utilisant l'enzyme Na-K-ATPase (d'ailleurs, la même enzyme est également très importante pour les mollusques du genre Nautilus (lat. Nautilus)). Grâce à l'enzyme, une pompe à ions se forme, pompant les ions sodium hors de la cellule et pompant les ions potassium. Le potassium est excrété des cellules grâce à des protéines spéciales qui composent la membrane. Ils forment une sorte de "canal potassique" à travers lequel les ions potassium sont éliminés. Des ions chargés positivement s'accumulent à l'intérieur de la cellule, chargés négativement à l'extérieur. Il y a un gradient électrique .

La différence de potentiel atteint ainsi 70 mV. Il existe des canaux sodiques dans la membrane de la même cellule de l'organe électrique de l'anguille, à travers lesquels les ions sodium peuvent à nouveau pénétrer dans la cellule. Dans des conditions normales, en 1 seconde, la pompe élimine environ 200 ions sodium de la cellule et transfère simultanément environ 130 ions potassium à la cellule. Une membrane micrométrique carrée peut accueillir 100 à 200 de ces pompes. Habituellement, ces canaux sont fermés, mais si nécessaire, ils s'ouvrent. Si cela se produit, le gradient du potentiel chimique conduit au fait que les ions sodium pénètrent à nouveau dans les cellules. Un changement général de tension de -70 à +60 mV se produit et la cellule donne une décharge de 130 mV. La durée du processus n'est que de 1 ms. Les cellules électriques sont interconnectées par des fibres nerveuses, la connexion est série. Les électrocytes constituent une sorte de colonnes,qui sont connectés en parallèle. La tension totale du signal électrique généréatteint 650 V, intensité du courant - 1A. Selon certains rapports, la tension peut atteindre même 1000 V et l'intensité du courant est de 2A.


Électrocytes (cellules électriques) d'une anguille au microscope

Après une décharge, la pompe ionique fonctionne à nouveau et les organes électriques de l'anguille sont chargés. Selon certains scientifiques, il existe 7 types de canaux ioniques dans la membrane cellulaire des électrocytes. L'emplacement de ces canaux et l'alternance des types de canaux affectent le taux de production d'électricité.



Batterie faible


Selon une étude de Kenneth Catania de l'Université de Vanderbilt (USA), l'anguille peut utiliser trois types de décharge de son organe électrique. Le premier, comme mentionné ci-dessus, est une série d'impulsions basse tension qui servent à des fins de communication et de navigation.

La seconde est une séquence de 2 à 3 impulsions haute tension d'une durée de plusieurs millisecondes. Cette méthode est utilisée par l'anguille lors de la chasse à une victime cachée et cachée. Dès que 2-3 décharges à haute tension sont données, les muscles de la victime qui se cache se contractent et l'anguille peut facilement détecter la nourriture potentielle.



La troisième méthode consiste en une série de décharges haute fréquence haute tension. La troisième méthode est utilisée par les anguilles pendant la chasse, donnant jusqu'à 400 impulsions par seconde. Cette méthode paralyse presque tous les animaux de petite et moyenne taille (même les humains) à une distance allant jusqu'à 3 mètres.

Qui d'autre est capable de générer du courant électrique?


Environ 250 espèces de poissons en sont capables. Pour la plupart, l'électricité n'est qu'un moyen de navigation, comme, par exemple, dans le cas de l' éléphant du Nil (Gnathonemus petersii).

Mais peu de poissons sont capables de générer une décharge électrique de force sensible. Ce sont des rampes électriques (un certain nombre d'espèces), du poisson - chat électrique et quelques autres. Poisson-


chat électrique (Source: Wikipedia)

Jason Gallent et ses collègues ont tenuséquençage du génome d'un certain nombre de poissons avec des organes électriques, et a constaté que de nombreuses espèces étudiées par eux ne sont pas apparentées. L '«invention» par la nature des organes électriques des poissons est allée en parallèle, mais la structure des batteries est très similaire pour tout le monde. Au total, les scientifiques ont dénombré 6 lignées évolutives indépendantes les unes des autres, ce qui a conduit à l'apparition d'organes électriques. L'anguille électrique est peut-être l'un des types de poissons qui utilisent le plus habilement cet organe.


Source: animalpicturesociety.com

Source: https://habr.com/ru/post/fr396959/

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