Geekly articles weekly

Fisika di dunia hewan: belut listrik dan "pembangkit listrik" -nya


Belut listrik (Sumber: youtube) Seekor

ikan dari spesies belut listrik (Electrophorus electricus) adalah satu-satunya anggota genus belut listrik (Electrophorus). Ini terjadi di sejumlah anak sungai Amazon bagian tengah dan bawah. Ukuran tubuh ikan mencapai 2,5 meter dan berat 20 kg. Belut listrik memakan ikan, amfibi, dan jika beruntung, burung atau mamalia kecil. Para ilmuwan telah mempelajari belut listrik selama puluhan (jika tidak ratusan) tahun, tetapi hanya sekarang memiliki beberapa fitur struktural tubuhnya dan sejumlah organ mulai menjadi jelas.

Selain itu, kemampuan untuk menghasilkan listrik bukan satu-satunya fitur belut listrik yang tidak biasa. Misalnya, ia menghirup udara atmosfer. Hal ini dimungkinkan karena sejumlah besar jenis jaringan khusus rongga mulut, yang ditusuk oleh pembuluh darah. Untuk bernafas, jerawat perlu melayang ke permukaan setiap 15 menit. Dia tidak dapat mengambil oksigen dari air, karena dia tinggal di reservoir yang sangat berlumpur dan dangkal, di mana hanya ada sedikit oksigen. Tapi, tentu saja, fitur pembeda utama belut listrik adalah organ listriknya.

Mereka memainkan peran tidak hanya senjata untuk memukau atau membunuh korbannya, yang dimakan belut. Debit yang dihasilkan oleh organ listrik ikan bisa lemah, hingga 10 V. Pelepasan semacam itu dihasilkan oleh belut untuk lokasi-elektro. Faktanya adalah bahwa ikan memiliki "electroreceptors" khusus yang memungkinkan Anda untuk menentukan distorsi medan listrik yang disebabkan oleh tubuhnya sendiri. Electrolocation membantu belut menemukan jalan mereka di perairan yang bermasalah dan menemukan korban yang tersembunyi. Belut dapat memberikan aliran listrik yang kuat, dan pada saat ini, seekor ikan atau amfibi yang mengintai mulai tersentak secara acak karena kejang. Predator dengan mudah mendeteksi getaran ini dan memakan mangsanya. Dengan demikian, ikan ini bersifat electroreceptive dan electrogenic.



Menariknya, pelepasan kekuatan yang berbeda-beda dihasilkan oleh tiga jenis organ listrik. Mereka menempati sekitar 4/5 dari panjang ikan. Organ Hunter dan Men menghasilkan tegangan tinggi, dan arus kecil untuk keperluan navigasi dan komunikasi dihasilkan oleh organ Sachs. Organ dan organ utama Hunter terletak di bagian bawah tubuh belut, organ Sachs - di bagian ekor. Jerawat "berkomunikasi" satu sama lain menggunakan sinyal listrik pada jarak hingga tujuh meter. Dengan serangkaian pelepasan listrik tertentu, mereka dapat menarik individu lain dari jenisnya untuk diri mereka sendiri.

Bagaimana belut listrik menghasilkan pelepasan listrik?


Jerawat dari spesies ini, serta sejumlah ikan "berlistrik" lainnya mereproduksi listrik dengan cara yang sama seperti saraf dengan otot pada organisme hewan lain, hanya untuk ini mereka menggunakan sel khusus elektrosit. Tugas ini dilakukan dengan menggunakan enzim Na-K-ATPase (omong-omong, enzim yang sama juga sangat penting untuk moluska dari genus Nautilus (lat. Nautilus)). Berkat enzim, pompa ion terbentuk, memompa ion natrium keluar dari sel, dan memompa ion kalium. Kalium diekskresikan dari sel berkat protein khusus yang membentuk membran. Mereka membentuk semacam "saluran kalium" di mana ion kalium dihilangkan. Ion bermuatan positif menumpuk di dalam sel, bermuatan negatif di luar. Ada gradien listrik .

Perbedaan potensial sebagai hasilnya mencapai 70 mV. Ada saluran natrium di membran sel yang sama dengan organ listrik belut, di mana ion natrium dapat kembali masuk ke dalam sel. Dalam kondisi normal, dalam 1 detik, pompa menghilangkan sekitar 200 ion natrium dari sel dan secara bersamaan mentransfer sekitar 130 ion kalium ke sel. Membran mikrometer persegi dapat menampung 100-200 dari pompa ini. Biasanya saluran ini ditutup, tetapi jika perlu mereka membuka. Jika ini terjadi, gradien potensial kimia mengarah ke fakta bahwa ion natrium kembali memasuki sel. Terjadi perubahan tegangan secara umum dari -70 menjadi +60 mV, dan sel menghasilkan debit 130 mV. Durasi proses ini hanya 1 ms. Sel-sel listrik saling berhubungan oleh serabut saraf, koneksi serial. Elektrosit membentuk semacam kolom,yang terhubung secara paralel. Tegangan total dari sinyal listrik yang dihasilkanmencapai 650 V, kekuatan saat ini - 1A. Menurut beberapa laporan, tegangan bisa mencapai bahkan 1000 V, dan kekuatan saat ini adalah 2A.


Electrocytes (sel listrik) dari belut di bawah mikroskop.Setelah

debit, pompa ion beroperasi lagi dan organ listrik belut dibebankan. Menurut beberapa ilmuwan, ada 7 jenis saluran ion dalam membran sel elektrosit. Lokasi saluran ini dan pergantian jenis saluran mempengaruhi tingkat produksi listrik.



Baterai lemah


Menurut sebuah studi oleh Kenneth Catania dari University of Vanderbilt (USA), belut dapat menggunakan tiga jenis pelepasan organ listriknya. Yang pertama, seperti disebutkan di atas, adalah serangkaian impuls tegangan rendah yang berfungsi untuk keperluan komunikasi dan navigasi.

Yang kedua adalah urutan 2-3 pulsa tegangan tinggi yang berlangsung beberapa milidetik. Metode ini digunakan oleh belut saat berburu untuk korban yang tersembunyi dan tersembunyi. Segera setelah 2-3 pelepasan tegangan tinggi diberikan, otot-otot korban yang bersembunyi mulai berkontraksi, dan belut dapat dengan mudah mendeteksi makanan potensial.



Metode ketiga adalah serangkaian debit frekuensi tinggi tegangan tinggi. Metode ketiga digunakan oleh belut saat berburu, memberikan hingga 400 pulsa per detik. Metode ini melumpuhkan hampir semua hewan ukuran kecil dan menengah (bahkan manusia) pada jarak hingga 3 meter.

Siapa lagi yang mampu menghasilkan arus listrik?


Sekitar 250 spesies ikan mampu melakukannya. Bagi kebanyakan orang, listrik hanyalah alat navigasi, seperti, misalnya, dalam kasus gajah Nil (Gnathonemus petersii).

Tetapi sedikit ikan yang mampu menghasilkan pelepasan muatan listrik dengan gaya sensitif. Ini adalah landai listrik (sejumlah spesies), lele listrik dan beberapa lainnya.


lele listrik: (Sumber Wikipedia)

rekan Jason Gellent dilakukansequencing genom sejumlah ikan dengan organ listrik, dan menemukan bahwa banyak spesies yang dipelajari oleh mereka bukan saudara. "Penemuan" oleh sifat organ listrik pada ikan berjalan paralel, tetapi struktur baterai sangat mirip untuk semua orang. Secara total, para ilmuwan menghitung 6 garis evolusi yang tidak tergantung satu sama lain, yang menyebabkan munculnya organ-organ listrik. Mungkin belut listrik adalah salah satu jenis ikan yang menggunakan organ ini dengan paling terampil.


Sumber: animalpicturesociety.com

Source: https://habr.com/ru/post/id396959/

More articles:


All Articles