Το ηλεκτρικό πεδίο ενός (ηλεκτροφόρου) χελιού

Posted on 30/10/2015

0


(νεώτερη ενημέρωση 7-6-2016)
Βίντεο: Ηλεκτροφόρο χέλι πηδά και επιτίθεται σε θεαματικό πείραμα

Σε ένα από τα πιο παράξενα βίντεο που συνοδεύουν επιστημονική δημοσίευση, ένα ηλεκτροφόρο χέλι πηδά από το νερό και προκαλεί ηλεκτροπληξία σε ένα ψεύτικο κεφάλι κροκόδειλου, το οποίο αναβοσβήνει με φωτάκια καθώς δέχεται το σοκ.

Το ντοκουμέντο, το οποίο παρουσιάζεται online στην επιθεώρηση PNAS, επιβεβαιώνει τις αναφορές του διάσημου εξερευνητή και φυσιοδίφη Αλεξάντερ βον Χούμπολτ, ο οποίος παρατήρησε τα άλματα των ηλεκτροφόρων χελιών σε ταξίδι του στον Αμαζόνιο το 1800.

Ιθαγενείς της περιοχής, έγραψε ο Χούμπολτ στην αναφορά του το 1807, οδήγησαν στο ποτάμι ένα κοπάδι άλογα, τα οποία τρόμαξαν τα ηλεκτροφόρα χέλια και τα προκάλεσαν να αμυνθούν. Τα χέλια έπεφταν πάνω στα άλογα προκαλώντας ηλεκτρικές εκκενώσεις, μέχρι που ο ηλεκτρισμός τους εξαντλήθηκε και οι ιθαγενείς μπορούσαν να τα ψαρέψουν χωρίς κίνδυνο. Δύο από τα άλογα πέθαναν σε λιγότερο από πέντε λεπτά.

Το ηλεκτροφόρο χέλι, με την ταιριαστή επιστημονική ονομασία ηλεκτροφόρος ο ηλεκτρικός (Electrophorus electricus), ζει στο λασπώδη βυθό των ποταμών του Αμαζονίου και του Ορινόκο στη Νότιο Αμερική. Στην πραγματικότητα δεν είναι χέλι, αφού ανήκει στην διαφορετική ομάδα των μαχαιρόψαρων.

Το παράξενο ζώο είναι διάσημο για τις ηλεκτρικές εκκενώσεις που χρησιμοποιεί τόσο για να ακινητοποιεί τη λεία του όσο και για να αμύνεται από εχθρούς. Το βασικό ηλεκτρικό του όργανο είναι μια σειρά χιλιάδων νευρικών κυττάρων κατά μήκος του σώματός του, το οποίο μπορεί να φτάσει τα 2 μέτρα.

Όπως συμβαίνει σε όλα τα ζώα, τα νευρικά κύτταρα ρυθμίζουν προσεκτικά τη διέλευση ιόντων όπως το νάτριο. Στο ηλεκτροφόρο χέλι, τα κύτταρα μπορούν να ανοίγουν συγχρονισμένα και απότομα τη ροή ιόντων, δημιουργώντας έτσι ένα ηλεκτρικό πεδίο κατά μήκος του σώματος, με τον θετικό πόλο στο κεφάλι και τον αρνητικό στην ουρά.

Με την τάση να φτάνει στιγμιαία τα αρκετές εκατοντάδες volt, ο στόχος παθαίνει ανεξέλεγκτους μυϊκούς σπασμούς, μέχρι που φεύγει ή εξαντλείται.

Ο Κένεθ Κατάνια, βιολόγος του Πανεπιστημίου Βάντερμπιλτ στο Τενεσί, θεωρούσε υπερβολική την ιστορία του Χούμπολτ μέχρι που παρατήρησε κάτι παράξενο μελετώντας τα χέλια στο εργαστήριο: όταν βύθιζε στο ενυδρείο τους απόχες ή άλλα μεταλλικά εργαλεία, ορισμένα ψάρια πηδούσαν από το νερό και πίεζαν το σαγόνι τους στο απειλητικό αντικείμενο.

Χρησιμοποιώντας μια αλουμινένια πλάκα για να προκαλέσει την αμυντική συμπεριφορά, ο Κατάνια διαπίστωσε ότι τόσο η τάση όσο και η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος ήταν πολύ μεγαλύτερες στα άλματα από ό,τι κάτω από το νερό.

Ο λόγος είναι ότι κάτω από την επιφάνεια οι ηλεκτρικές εκκενώσεις διαδίδονται μέσω του νερού, ενώ όταν το χέλι αγγίζει το στόχο το ηλεκτροσόκ μεγιστοποιείται: το ρεύμα περνάει μέσα από το στόχο, μπαίνει στο νερό και επιστρέφει στην ουρά του ψαριού, κλείνοντας έτσι το κύκλωμα.

Τα άλματα «επιτρέπουν στα χέλια να διοχετεύουν τη μέγιστη δυνατή ισχύ σε εν μέρει βυθισμένα χερσαία ζώα που απειλούν την περιοχή τους. Τους επιτρέπει επίσης να ηλεκτρίζουν μια πολύ μεγαλύτερη περιοχή του σώματος του εισβολέα» εξηγεί ο Κατάνια.

Για να απεικονίσουν το φαινόμενο με όσο γίνεται πιο δραματικό τρόπο, ο Κατάνια και οι συνεργάτες του τρόμαξαν ένα ηλεκτροφόρο χέλι με το ψεύτικο κεφάλι ενός κροκόδειλου, πάνω στο οποίο υπήρχε μια αγώγιμη μεταλλική λωρίδα και ένα δίκτυο από φωτάκια LED.

«Όταν βλέπετε τα LED να ανάβουν, φανταστείτε ότι αυτό που διεγείρεται είναι οι απολήξεις των νεύρων του πόνου. Αυτό θα σας δώσει μια ιδέα για το πώς αποτελεσματικές μπορούν να είναι αυτές οι επιθέσεις» επισημαίνει ο Κατάνια.

Τα πειράματα έδειξαν ότι τα χέλια είναι πιθανότερο να πηδήσουν για να επιτεθούν όταν η στάθμη είναι χαμηλή -κάτι που συμβαίνει στην περιοχή του Αμαζονίου την ξηρή εποχή, όταν το νερό υποχωρεί και αφήνει τα χέλια στα ρηχά, εκτεθειμένα σε κυνηγούς.

Χρειάζεται κανείς να είναι μάστορας της ηλεκτρολογίας για να μεγιστοποιεί με αυτήν την ασυνήθιστη συμπεριφορά την ισχύ των επιθέσεών του.

Τόσο καλός μάστορας ώστε κρατά ακόμα κρυμμένα μυστικά: κανείς δεν γνωρίζει πώς το ηλεκτροφόρο χέλι αποφεύγει να πάθει κι αυτό ηλεκτροπληξία όταν επιτίθεται.
πηγή: news.in.gr

===========================================================
Electric EelsΤο ηλεκτροφόρο χέλι παίρνει άριστα στη φυσική, αφού γνωρίζει ότι μπορεί να αυξάνει την τάση φέρνοντας τον θετικό πόλο πιο κοντά στον αρνητικό. Το μόνο που χρειάζεται να κάνει είναι να κουλουριαστεί γύρω από τη λεία του.

Το ηλεκτροφόρο χέλι, με την ταιριαστή επιστημονική ονομασία ηλεκτροφόρος ο ηλεκτρικός (Electrophorus electricus), ζει στο λασπώδη βυθό των ποταμών του Αμαζονίου και του Ορινόκο στη Νότιο Αμερική. Στην πραγματικότητα δεν είναι χέλι, αφού ανήκει στην διαφορετική ομάδα των μαχαιρόψαρων.

Το παράξενο ζώο είναι διάσημο για τις ηλεκτρικές εκκενώσεις που χρησιμοποιεί τόσο για να ακινητοποιεί τη λεία του όσο και για να αμύνεται από εχθρούς. Το βασικό ηλεκτρικό του όργανο είναι μια σειρά χιλιάδων νευρικών κυττάρων κατά μήκος του σώματός του, το οποίο μπορεί να φτάσει τα 2 μέτρα.

Όπως συμβαίνει σε όλα τα ζώα, τα νευρικά κύτταρα ρυθμίζουν προσεκτικά τη διέλευση ιόντων όπως το νάτριο. Στο ηλεκτροφόρο χέλι, τα κύτταρα μπορούν να ανοίγουν συγχρονισμένα και απότομα τη ροή ιόντων, δημιουργώντας έτσι ένα ηλεκτρικό πεδίο κατά μήκος του σώματος, με τον θετικό πόλο στο κεφάλι και τον αρνητικό στην ουρά.

«Γνωρίζουμε από τα βασικά μαθήματα φυσικής ότι το πλησίασμα των δύο πόλων συγκεντρώνει το ηλεκτρικό πεδίο» αναφέρει στο Reuters ο Κένεθ Κατάνια του Πανεπιστημίου «Βάντερμπιλτ» στο Τενεσί, συγγραφέας της μελέτης στην έγκριτη επιθεώρηση Current Biology.

PrintΚουλουριάζοντας το σώμα του γύρω από τη λεία, το χέλι φέρνει τους δύο πόλους πιο κοντά, με αποτέλεσμα να διπλασιάζεται η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου και η τάση ανάμεσα στους δύο πόλους, έδειξαν τα πειράματα.

Με την τάση να φτάνει στιγμιαία τα 600 volt, η λεία παθαίνει ανεξέλεγκτους μυϊκούς σπασμούς, μέχρι που εξαντλείται και γίνεται βορά του ηλεκτρισμένου κυνηγού.

ncomms9638-f1Μόλις την περασμένη εβδομάδα, ο Δρ Κατάνια παρουσίασε μια διαφορετική μελέτη στο Nature Communications, με την οποία επιβεβαίωνε ότι το ηλεκτροφόρο χέλι δεν χρησιμοποιεί τον ηλεκτρισμό μόνο για άμυνα και επίθεση: χάρη σε ένα διαφορετικό ηλεκτρικό όργανο, μπορεί να παρακολουθεί τις κινήσεις άλλων ψαριών από τις διαταραχές που δημιουργούν στο δικό του ηλεκτρικό πεδίο.

Εκατομμύρια χρόνια πριν από τον πρώτο γλόμπο του Τόμας Έντισον, η ζωή είχε μάθει πώς να αξιοποιεί τον ηλεκτρισμό.


Βαγγέλης Πρατικάκης –  news.in.gr  – www.scientificamerican.com

Ετικέτα: