В прошлом году биолог из Университета Вандербильта Кеннет Катания случайно обнаружил, что при определенных условиях электрические угри, которых он изучал, будут реагировать даже более резко, чем описывал фон Гумбольдт: когда их загоняет в угол угрожающий объект, который частично погружен в воду, они часто атакуют поднимаясь из воды, прижимая подбородок к стороне объекта и применяя серию мощных ударов электрическим током.
Катания, профессор биологических наук Стивенсона, включила описание этого поведения, оценку его эффективности и объяснение эволюционных преимуществ, которые оно дает угрям, в статью «Прыгающие угри наэлектризовывают угрозы, подтверждающие рассказ фон Гумбольдта о битве. с лошадьми ", опубликованном в Интернете на этой неделе в раннем выпуске Proceedings of the National Academy of Sciences.
«Когда я впервые прочитал рассказ фон Гумбольдта, я подумал, что он совершенно странный», – сказала Катания. "Почему угри нападают на лошадей, а не уплывают?"
Биолог держит изучаемых им угрей в больших резервуарах.
Изначально он использовал сетку с металлическим ободком и ручкой, чтобы переносить угрей из одного места в другое. «Оглядываясь назад, можно сказать, что это, вероятно, не лучший дизайн для использования с электрическими угрями», – признал он. Однако это был случайный выбор. Подбирая более крупных угрей, он обнаружил, что время от времени угорь прекращает попытки уклониться от сети и атакует его, выпрыгивая из воды, прижимая подбородок к ручке, при этом генерируя серию высоковольтных импульсов. импульсы. (На нем были резиновые перчатки, чтобы не шокировать.)
В предыдущем исследовании Катания обнаружила, что угри воспринимают мелких проводников как добычу.
В случае сети с металлической оправой угри, кажется, интерпретируют большой проводник, выходящий из воды, как потенциального хищника. Катания описала защитное поведение угря как «шокирующее и в прямом, и в переносном смысле."
Предыдущие исследования Катании также показали, что, когда угри нападают на свободно плавающую рыбу, они поражают ее высокочастотным залпом миллисекундных импульсов, которые не поджаривают рыбу, а вместо этого стимулируют нервы, которые контролируют ее мышцы и заставляют их сокращаться. контракт – замораживание добычи с помощью того же механизма TASER.
Конечно, как и в случае с ТАЗЕРОМ, импульсы угря неизбежно активируют чувствительные нервы, вызывающие боль. Причинение боли не так полезно для ловли добычи, но, как электрический забор, это просто билет для отпугивания хищника.
Катания разработала серию экспериментов специально, чтобы определить, что происходит с этим недавно описанным поведением "шокирующего скачка".
Во-первых, он определил, что угри игнорируют большинство вещей, которые не проводят электричество, что имеет смысл, потому что живые существа обычно проводят электричество.
Подсоединив вольтметр, а затем амперметр к алюминиевой пластине, Катания смогла измерить природу и силу электрических импульсов, которые производили угри, прыгая по проводнику. Он обнаружил, что и напряжение, и сила тока, производимые угрями, резко увеличиваются, когда угорь прыгает выше на цель.
Когда угорь полностью погружен в воду, мощность его электрических импульсов распределяется по воде. Однако, когда тело угря выходит из воды, путь, по которому проходит электрический ток, идет от его подбородка прямо к цели.
Затем электрический ток проходит через цель, пока она не может выйти обратно в воду, где он возвращается к хвосту угря, замыкая цепь.
«Это позволяет угрям наносить удары с максимальной мощностью частично погруженным наземным животным, которые вторгаются на их территорию», – сказала Катания. "Это также позволяет им наэлектризовать гораздо большую часть тела захватчика."
Чтобы наглядно проиллюстрировать этот эффект, исследователь кропотливо покрыл пластиковую руку и пластиковую голову аллигатора проводящей металлической полосой и сетью светодиодов.
Когда угорь атакует эти цели, генерируемые им электрические импульсы заставляют светодиоды ярко загораться.
"Когда вы видите, что светодиоды загораются, думайте о них как о концах нервных окончаний, которые стимулируются. Это даст вам представление о том, насколько эффективными могут быть эти атаки », – сказал Катания.
(В рассказе фон Гумбольдта две лошади были оглушены и утонули в первые пять минут стычки с угрями.)
Катания обнаружила, что его угри чаще всего нападают, когда вода в аквариуме опускается, вероятно, потому, что они чувствовали себя загнанными в угол. Большая часть бассейна Амазонки, где обитают электрические угри, находится под водой в сезон дождей, но в сухой сезон вода отступает, оставляя множество прудов и стариц, которые могут ограничить свободу передвижения угрей и сделать их уязвимыми для нападений со стороны наземные хищники.
Несмотря на свою мощь, импульсы, которые производят угри, когда они полностью погружены в воду, могут быть недостаточными, чтобы отпугнуть голодного наземного хищника, если хищник может держать большую часть своего тела подальше от воды. "Если вы опустите пальцы в воду, когда угорь генерирует пульс, вы почти не почувствуете его. Если вы опустите в воду всю руку, вы почувствуете ее немного сильнее », – сказала Катания.
Кроме того, известно, что в некоторых регионах электрические угри размножаются в засушливый сезон, и им может быть полезно иметь эффективный способ защиты своих детенышей.
Катания предположила, что прыгающее поведение угрей, вероятно, эволюционировало поэтапно. Простое приближение к цели повысит эффективность ее электрошока. Прямой контакт с нарушителем еще больше увеличит мощность импульсов, как и контакт над водой.
Как только его голова оказывается над водой, чем дальше поднимается угорь, тем больше силы направляется на угрозу.
«Каждый этап обеспечивает последовательное преимущество, предполагая, как он мог развиваться», – заключил он.
Что касается фон Гумбольдта, «кажется разумным предположить, что [он] наблюдал подобное поведение угря 19 марта 1800 года», – сказала Катания.