电鳗为什么会放电？

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电鳗为什么会放电？

★电鳗放电是大自然给电鳗的一种特殊生存法则。要不然这种生物早就灭绝了。犹如地球上的一些植物为什么它们有的枝干上长刺和开花结果后会变甜一样。繁衍生息。地球上的许多问题就是这样让人捉摸不透。

早在1800年。利用电鳗在体内积蓄电能的方式。让意大利物理学家亚历山卓伏特备受启发。制造出来全世界第一节干电池。那个时代叫：伏打电堆。不过伏特还是不知道电鳗并不会触及它本身。因为历史条件限制了聪明的科学家们的实验和检测。

从那个时候到现在已经过了200多年。科学仍然无法解释这种现象。有可能是因为放电的速度很快。所以才没有触及电鳗本身。而另外一种理论认为在放电的时候。电鳗会将身体弯曲到某个位置。来避免被电击。我们现在知道的也未必是真的。仅从科普书籍中了解的皮毛而已。因为科学研究永无止境。

电鳗它主要生活在南美洲亚马逊和圭亚那河流域。在泥泞平静的水域、溪流、池塘和沼泽地等低氧含量的地方。它们能在这种低含氧量的水域中生活。是因为它们会强制性地呼吸。所以每隔十分钟左右就会浮出水面透透气。电鳗也是一种夜间活动的物种。喜欢在阴暗的地方活动。它们的视力极差。但可以通过产生10伏左右的电压。在黑暗的水域中寻找方向。寻找食物。它们还可以像雷达一样利用电流来寻找猎物。幼年的电鳗稍微弱一些。这时候它们以无脊椎动物为食。但成年后则它们以鱼类、两栖动物、鸟类和冒险下水的小型哺乳动物为食。

科学家们曾经拍摄到电鳗聚集捕猎的情况。那电力可比其他捕猎方式强多了。电鳗的身体构造十分奇特。它的头部是负极。尾部是正极。属于直流脉冲电。放电时的每秒钟大概为300个脉冲。

电鳗的外形和鳗很相似。电鳗虽然名字中有一个鳗。但它并不是鳗的一种。从生物分类电鳗类似于和鲶鱼更为接近。有着长长的身体。属于淡水鱼类。电鳗行动迟缓。由于生存环境大多数为浑浊、缓流的水域。让它的眼睛严重退化。所以它的视力极差。必须依靠微弱的电流来感知周围环境。一旦探索到食物。毫不留情下毒嘴。全靠释放电来捕食和自卫。人们通常称之为电鳗。

它身体内部有一种奇特的放电组织。这种组织分布在尾部脊椎两侧的肌肉中。呈现长菱形；发电器分布在身体两侧的肌肉内。是由许多电板组成的。犹如叠层电池串联在一起。头部为负尾部为正。电流从尾部流向头部。占其身长的80％以上。加上两米的身长和光滑、粗壮的躯体。输出电压可达300~800伏。足已电死一头牛。为了更直观地展现电力。科学家将一个带有发光二极管和导电条的假手臂。放在电鳗面前。只见它一跃而起。紧紧地贴住手臂。噼里啪啦的电流声。听着就让人毛骨悚然。不停闪烁的发光二极管灯。更展示了它的威力。当电板的头部与尾部触及立体。或受到接触时。就会有强大的电流产生。这些细胞集中在电缆的尾部。所以被人们称为它是：藏在水里的“高压线”。

电鳗的放电是它捕获猎物的主要手段。因而也是它的主要生存手段。正所谓：适者生存。电鳗所放的电不仅能将小的动物电死。甚至能将比自己打得多的下水的牛马等牲畜击毙。可见电鳗有多么凶险。凭借着它放电的超强能力。电鳗几乎没有天敌。

电鳗自身不会被电的原因。是因为它们的身上大部分重要器官都被不导电的结构包裹着。在水中放电时。浑浊的水阻比它们身体结构电阻值小很多。就像一些喜欢用电打鱼的人一样。怕触电而穿着绝缘水裤一样保护自己。再者。电鳗不能无限放电。它们每放一次电后。都需要休息一段时间才行。但只要它们的身体一旦离开水。接触空气中时。空气中的电阻值比它的身体电阻值大很多。释放的电压就会电到它自己。

知足常乐2021.9.9日于上海

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在两千多年前。人们就发现有会放电的鱼类。如电鳗、电鳐、电鲇、瞻星鱼等。电鳗在放电动物中最为常见（对我国不去水族馆的人来说它们都很少见）。

享有“水中高压线”美誉的电鳗。瞬时电压竟然能达到800多伏。比我们家庭用电的220V电压要大得多。简直让人惊掉下巴！享有极高知名度的电鳗。是怎么发电的？会不会电死自己？

生物电流

生物的细胞、组织和器官在活动的时候都可能会产生微弱的电流和电位。神经活动和肌肉运动时发生信息传递就会有电流产生。信息的传递靠细胞间动作电势完成。但是这些电流极其微弱。并且无法积聚。所以普通的生物我们并不能放电。

秋冬人体发生的静电是因为衣物和人大量摩擦。冬天空气干燥。静电更容易发生。但并不是我们能够放电。

电鳗的结构

电鳗改变了自身的某些肌肉细胞。它们不同于普通细胞。称为“发电细胞”。组成发电器官。位于身体后部的两侧肌肉组织内。能放电的肌肉组织能占到电鳗身体的80%。

电鳗放电能力

前天《自然》杂志新发表的一篇文章。科学家发现了新的电鳗物种。能产生高达860V的电压。以往发现的电鳗物种。放电能力通常在300V-800V之间。这次发现的名为Electrophorus voltai

是目前为止放电量最大的。远高于以往测量到的电鳗。不愧是“水中高压线”。

放电的作用

作为鱼类的电鳗。它的身体柔软。牙齿也不锋利。而放电成为它们最有效的捕食方法。

放电捕食：电鳗通常生活在泥泞的浑水中。它们的视力退化。在浑水中本也难看清什么。电鳗利用自己体内的电流。电流如雷达一般。是它们的探测器。利用微弱的电流去“观看”周围环境。寻找猎物。当电鳗发现猎物后。它们会放电进击晕猎物。也还会藏匿自己。远程放电去攻击并诱导猎物。

电鳗会电到自己吗？

电鳗之所以能够利用放电进行捕猎。是因为江河湖海水是电的良导体。而电鳗自身也在水中。但它并不会电到自己。

电鳗体内所有重要的器官以及放电器官两侧。都被绝缘性很高的结构包裹住了。它们在水中放电的时候。电流是通过水传播。自身好比是包裹防电层的。所以不会电到自己。

但是一旦它受伤。如果身体两侧的绝缘结构同时受损。它自己放电的时候就好比裸露的两根电线。那么放电的时候就也会电到自己。

同时如果电鳗不是在水中。而是在空气中放电。空气可以说是很难导电的。这时候空气的电阻会远高于电鳗自身的绝缘层。那么它在空气中放电就也会电到自己。

电鳗仿生

17年12月的《自然》杂志上一篇文章介绍了一种模仿电鳗而造的电源。这种电源可以为心脏起搏器等身体内的电子设备供电。研究人员通过研究电鳗发电细胞如何产生强大电流。利用水凝胶。模拟电鳗的发电细胞解剖结构。然后将2500个左右类似结构组合在一起。组成一个能够产生110V电压的灵活且透明的电源。

但因为电鳗的发电细胞这样的自然产物更薄。电阻更小。这个仿生电池的总输出功率还比不上电鳗的放电能力。但未来。也许人能造出更厉害的设备。

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