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电鳗为什么会放电(电鳗靠什么放电原理)

围观人数:264 日期:2022/1/2 18:42:31

至少在38亿年前,地球上就出现了生命,在此之后,生命就一直生生不息,在漫长的演化过程中,地球上曾出现过种类难以计数的动物,而其中只有极少数的种类经过了大自然的严酷考验,一步一步地演化到现在。

电鳗为何能发出800伏的高压电?如果鳄鱼咬到电鳗,会发生什么?

地球上现存的所有动物都有各自的生存之道,甚至有些动物还演化出了放电的本领,而生活在亚马逊河流域的电鳗,正是其中的佼佼者,实验数据表明,电鳗能够在一瞬间发出300伏至800伏的高压电,最高可以达到860伏。

电鳗为何能发出800伏的高压电?

从细胞的层面来看,放电这种现象其实并不罕见,例如在动物的肌肉细胞和神经细胞中,就普遍存在着一种被称为“钠-钾泵”(Sodium-Potassium Pump)的蛋白质,这种蛋白质通过分解“ATP”获得能量,可以对钠离子(Na+)与钾离子(K+)进行主动转运(注:“ATP”即三磷酸腺苷,是生物细胞的直接供能物质)。

电鳗为何能发出800伏的高压电?如果鳄鱼咬到电鳗,会发生什么?

如上图所示,“钠-钾泵”每工作一次,就可以从细胞膜外侧吸收两个钾离子,同时还会将三个钠离子从细胞膜内侧转运出去,随着这个过程的持续,细胞膜内外就形成了一个“内负外正”的电化学梯度,这被称为“静息电位”。

拥有“钠-钾泵”的细胞,还存在着一种由“内在膜蛋白”形成的离子通道,这被称为“钠离子通道”,当一个处于“静息电位”的细胞的“钠离子通道”大量开放的时候,细胞膜外侧的钠离子就会因为浓度差的作用而迅速涌入,从而完成放电过程(如下图所示)。

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这种电位变化过程被称为“动作电位”,通常情况下,动物细胞两侧的“动作电位”都会相互抵消,并不能形成有序的输出,然而电鳗的“电细胞”却是一个例外。

电鳗的“电细胞”是由肌肉细胞演化而来,这种细胞的独特之处在于,它只有一侧存在着“钠离子通道”,因此当其在放电的时候,细胞两侧的“动作电位”就不会相互抵消,如此一来,在这种细胞的两侧之间就能产生稳定的电压。

电鳗为何能发出800伏的高压电?如果鳄鱼咬到电鳗,会发生什么?

如上图所示,电鳗的身体除了前端的一小部分之外,其它位置都有“电细胞”大量分布,每一个“电细胞”都相当于一个小小的“放电器”,大量的“电细胞”串联起来,就可以产生数百伏的电压,而串联起来的“电细胞”又由结缔组织包裹住,然后再并联起来,这样就在整体上形成了一个强大的“放电器”。

电鳗可以通过神经系统随意控制自己的放电强度以及持续时间,当它们全力放电的时候,几乎所有的“电细胞”都会参与其中,而这就是电鳗能发出800伏的高压电的原因。

如果鳄鱼咬到电鳗,会发生什么?

电鳗的栖息地主要是水流缓慢的区域,而这种区域同样也是鳄鱼经常出没的地方,由于电鳗行动比较迟缓,并且体型又比较大(有些电鳗的体重可以达到20公斤),因此鳄鱼常常会产生捕食电鳗的想法。

电鳗为何能发出800伏的高压电?如果鳄鱼咬到电鳗,会发生什么?

在水流缓慢的区域,水质通常都是非常浑浊的,电鳗常年生活在这样的环境中,其眼睛已经退化得相当严重,在这种情况下,电鳗演化出了一种独特的感官,我们可以将其称为“电感”,简单来讲就是,电鳗可以在自身周围创造一个微弱的电场,然后通过感受该电场的细微变化来感知周围的环境。

当电鳗察觉到鳄鱼(或者其它有威胁的捕食者)接近时,会迅速释放出较强的电流以示警告,同时伺机逃离。一般来讲,聪明的捕食都懂得知难而退,但并不是每一只鳄鱼都懂得这个道理,也不是每一只电鳗都可以成功逃离,那么如果鳄鱼咬到电鳗会怎么样呢?

电鳗为何能发出800伏的高压电?如果鳄鱼咬到电鳗,会发生什么?

上图为人们拍摄到的影像,可以看到,在鳄鱼咬住了电鳗之后,立刻就遭到了电鳗的“电击”,要知道电鳗发出的高压电不但电压可以达到300伏至800伏,电流强度也不可小觑,一般都能够达到1A(安培)左右,在被咬住的情况下,这只电鳗必定是倾尽全力在放电,以至于在很短的时间内,鳄鱼就被电得全身僵直,很可能就此丧命,当然了,这只被咬住的电鳗看上去也不容乐观。

由此可见,如果鳄鱼咬到电鳗,那么等待它们的,很可能是一个两败俱伤的结局。

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