一、电鳗为什么会放电?这是什么原理?

电鳗是一种能在短时间内放电而闻名的鱼类,它是一种与鲶鱼形目的种类近缘的生物,输出的电压可以达到600-800伏,那么电鳗的电是怎么来的呢?

身体结构:

电鳗的身体结构和其他鱼类生物不太一样,电鳗的所有内脏都在头部挤成一团,相当于是脑袋后面就紧挨着屁股。看似是电鳗躯干的部分,其实绝大部分都是尾巴,并且在这里面装满了电器官。值得一提的是,提到放电的话,从细胞角度看起来并没有什么稀奇的,因为几乎所有动物的正常细胞,比如神经细胞和肌肉细胞都会放电。

细胞发电:

在细胞膜上有一种跨膜蛋白质也叫作钠钾泵,它唯一的功能就是消耗一个ATP后3个钠离子转运出细胞,同时将2个钾离子转入,相当于每次向外泵出一个正电荷,通过不断消耗ATP来搬运钠和钾离子,就可以在细胞的外面建立起来外正内负的电化学梯度,也就是放电状态。

此时如果打开一个钠离子的通道,钠离子就会产生一系列的连锁反应,导致更多的通道打开,大量的钠离子涌入细胞膜。于是膜附近电位瞬间反转变为内正外负,这其实就是一次放电。但是,即使所有动物的体内都有杂乱的电流,也无法像电鳗一样输出出去。

产生原理:

因为电鳗的电细胞,其特异之处在于两侧不对称的细胞膜结构。在细胞膜的膜上有大量且密集的钠离子,但是前膜则没有钠离子通道,这就让电鳗在放电的时候,动作电位在整个细胞的尺度上不会被相互抵消,前后膜之间大约可以产生100左右毫伏的电压。

其原理就像是电鳗身上有无数个叠层电池,然后当大脑发出了发电指令后,这些无数的电池就串联起来,通过这样有序的结构,只要几千个就可以产生百伏的电压,这就是电鳗发电的原理。

二、电鳗为什么会放电

电鳗会放电是因为其具有肌肉组织的放电体,电鳗的肌肉组织占全身的80%以上,电鳗的头部是电池的负极,尾部是正极,全身数千放电体,每个约制造0.15福特的电压,但是电压持续的时间比较短暂,会随着电鳗疲劳或者衰老而减退。

三、电鳗为什么会放电?

电鳗

电鳗(dianman)(Electric

eel)电鳗科(Electrophoridae)的鳗形南美鱼类,学名为Electrophorus

electricus。能产生足以将人击昏的电流。电鳗不是真正的鳗类,而与鲤形目(Cypriniformes)的脂鲤类近缘。行动迟缓,栖息于缓流的淡水水体中,并不时上浮水面,吞入空气,进行呼吸。体长,圆柱形,无鳞,灰褐色。长可达2.75公尺(9尺),重22公斤(49磅)。背鳍、尾鳍退化,但占体全长近4/5的尾,其下缘有一长形臀鳍,依靠臀鳍的波动而游动。尾部具发电器,来源于肌肉组织,并受脊神经支配。能随意发出电压高达650伏特的电流,所发电流主要用以麻痹鱼类等猎物。

脊椎动物,鱼纲,电鳗科。生活在南美洲亚马逊河和圭亚那河的电鳗,外形极似鳗鲡,体长2米左右,重达20公斤,体表光滑无鳞,背部黑色腹部橙黄色,没有背鳍和腹鳍,臀鳍特别长,是主要的游泳器官。电鳗是鱼类中放电能力最强的淡水鱼类,输出的电压300~800伏,因此电鳗有水中的"高压线"之称。电鳗的发电器的基本构造与电鳐相类似,也是由许多电板组成的。它的发电器分布在身体两侧的肌肉内,身体的尾端为正极,头部为负极,电流是从尾部流向头部。当电鳗的头和尾触及敌体,或受到刺激影响时即可发生强大的电流。电鳗的放电主要是出于生存的需要。因为电鳗要捕获其他鱼类和水生生物,放电就是获取猎物的一种手段。它所释放的电量,能够轻而易举地把比它小的动物击死,有时还会击毙比它大的动物,如正在河里涉水的马和游泳的牛也会被电鳗击昏。

电鳗肉味鲜美,富有营养。虽然它能释放出强大的电流,但南美洲土著居民利用电鳗连续不断地放电后,需要经过一段时间休息和补充丰富的食物后,才能恢复原有的放电强度的特点,先将一群牛马赶下河去,使电鳗被激怒而不断放电,待电鳗放完电精疲力尽时,就可以直接捕捉了。

世界上已知的发电鱼类达数十种呢,其他会放电的鱼类还有电鲶、电鳐等。

为什么电不着自己?

电鳗内部有许多所谓的生物电池(electroplaques)串联及并联在一起,所以虽然电鳗的头尾电位差可以高达750V,但是因为生物电池的并联(一共约140行左右)把电流分散掉,所以实际上,通过每个行的电流跟他电鱼时所放出的电流差了两个命令,相对之下小的多,所以他才不会电鱼时,把自己也给电死了。