Электроприем

редактировать
Электрорецепторы (Ампулы Лоренцини) и каналы боковой линии в голове акулы.

Электрорецепция или электроцепция является биологическим способность воспринимать естественные электрические раздражители. Это наблюдается почти исключительно у водных или земноводных животных, поскольку вода является гораздо лучшим проводником, чем воздух. Известными исключениями являются односторонние (ехидны и утконосы ), тараканы и пчелы. Электрорецепция используется в электролокации (обнаружение объектов) и электросвязи.

Содержание

  • 1 Обзор
  • 2 Электролокация
    • 2.1 Активная электролокация
    • 2.2 Пассивная электролокация
  • 3 Электросвязь
  • 4 Сенсорный механизм
  • 5 Примеры
    • 5.1 Акулы и скаты
    • 5.2 Костистые рыбы
    • 5.3 Монотремы
    • 5.4 Дельфины
    • 5.5 Пчелы
  • 6 Воздействие на дикую природу
  • 7 См. Также
  • 8 Ссылки
  • 9 Внешние ссылки

Обзор

Активная электролокация. Проводящие объекты концентрируют поле, а резистивные объекты распространяют поле. Для рыбы-слона (здесь Gnathonemus ) электрическое поле исходит от электрического органа в области хвоста (серый прямоугольник). Он ощущается электрорецептивными участками кожи с помощью двух электрических ямок (ямок) для активного поиска и осмотра объектов. Показаны искажения поля, создаваемые двумя разными типами объектов: растение, которое проводит лучше воды, вверху (зеленый) и непроводящий камень внизу (серый).

До недавнего времени электрорецепция была известна только в позвоночные. Недавние исследования показали, что пчелы могут определять наличие и характер статического заряда на цветах. У позвоночных электрорецепция является наследственной чертой, то есть она присутствовала у последнего общего предка всех позвоночных. Эта форма наследственной электрорецепции называется ампулярной электрорецепцией, при этом сами рецептивные органы называются ампуллами Лоренцини. Не у всех позвоночных, обладающих электрорецепцией, есть ампулы Лоренцини. Ампулы Lorenzini существуют у хрящевых рыб (акул, скатов, химер ), двоякодышащих, бихиры, целаканты, осетры, веслонос, водные саламандры и цецилии. Другие позвоночные, обладающие электрорецепцией, такие как сом, gymnotiformes, Mormyridiformes, monotremes и по крайней мере один вид китообразных все имеют разные вторично производные формы электрорецепции. Ампуллярная электрорецепция пассивна и используется преимущественно при хищничестве. Две группы костистых рыб являются слабо электрическими и участвуют в активном электрорецепции: неотропические рыбы-ножи (Gymnotiformes ) и африканские слоновые рыбы (Notopteroidei ). Редкое земное исключение - западная длинноклювая ехидна, у которой на счету около 2000 электрорецепторов, по сравнению с 40000 у ее полуводного монотремного родственника, утконоса.

Электролокация

Электрорецептивные животные используют это чувство, чтобы находить объекты вокруг себя. Это важно в экологических нишах, где животное не может зависеть от зрения: например, в пещерах, в мутной воде и ночью. Многие рыбы используют электрические поля для обнаружения закопанной добычи. Некоторые эмбрионы и детеныши акул «замирают», когда обнаруживают характерный электрический сигнал своих хищников. Было высказано предположение, что акулы могут использовать свое острое электрическое чутье для обнаружения магнитного поля Земли путем обнаружения слабых электрических токов, вызванных их плаванием или течением океанских течений. На ходьбу тараканов может влиять наличие статического электрического поля: они любят избегать электрического поля. Известно, что петлители для капусты избегают электрических полей.

Активное электролокация

При активном электролокации животное ощущает окружающую среду, генерируя электрические поля и обнаруживая искажения в этих полях. с помощью электрорецепторных органов. Это электрическое поле создается с помощью специального электрического органа, состоящего из модифицированных мышц или нервов. Это поле может быть модулировано так, чтобы его частота и форма волны были уникальными для вида, а иногда и для человека (см. Реакция избегания глушения ). К животным, использующим активный электрорецептор, относятся слабоэлектрические рыбы, которые либо генерируют небольшие электрические импульсы (называемые «импульсными»), либо производят квазисинусоидальный разряд от электрического органа (называемые «волновые»).. Эти рыбы создают потенциал, который обычно меньше одного вольт. Слабоэлектрические рыбы могут различать объекты с разными значениями сопротивления и емкости, что может помочь в идентификации объекта. Активный электроприем обычно имеет диапазон около одной длины тела, хотя объекты с электрическим импедансом , подобным сопротивлению окружающей воды, почти не обнаруживаются.

Пассивная электролокация

При пассивной электролокации животное ощущает слабые биоэлектрические поля, генерируемые другими животными, и использует их для их определения. Эти электрические поля генерируются всеми животными из-за активности их нервов и мышц. Вторым источником электрических полей у рыб являются ионные насосы, связанные с осморегуляцией на жаберной мембране. Это поле модулируется открытием и закрытием ротовой и жаберной щелей. Многие рыбы, которые охотятся на электрогенных рыб, используют выделения своей добычи, чтобы обнаружить их. Это заставляет жертву вырабатывать более сложные или более высокочастотные сигналы, которые труднее обнаружить.

Пассивный электрорецептор у рыб осуществляется исключительно ампулярными электрорецепторами. Он чувствителен к низкочастотным сигналам (ниже единицы и до десятков герц).

Рыбы используют пассивный электрорецептор, чтобы дополнять или заменять свои другие чувства при обнаружении добычи и хищников. У акул достаточно одного ощущения электрического диполя, чтобы заставить их попытаться его съесть.

Электросвязь

Рыбы, слабо электрические, также могут общаться, модулируя электрическую форму волны, которую они генерировать, способность, известную как электросвязь. Они могут использовать это для привлечения партнера и территориальных демонстраций. Некоторые виды сомов используют свои электрические разряды только в агонистических дисплеях.

В одном из видов Brachyhypopomus (род южноамериканских речных рыб, принадлежащих к семейству Hypopomidae, широко известные как тупоносые рыбы-ножи), характер электрического разряда аналогичен низковольтному электролокационному разряду электрического угря. Предполагается, что это форма мимикрии Бейтса мощно защищенного электрического угря.

Сенсорный механизм

Активная электрорецепция опирается на клубневые электрорецепторы, чувствительные к высокой частоте. (20-20 000 Гц) стимулы. Эти рецепторы имеют свободную пробку из эпителиальных клеток, которые емкостным образом связывают сенсорные рецепторные клетки с внешней средой. Однако пассивная электрорецепция зависит от ампулярных рецепторов, чувствительных к низкочастотным стимулам (ниже 50 Гц). Эти рецепторы имеют заполненный желе канал, ведущий от сенсорных рецепторов к поверхности кожи. Мормирид электрические рыбы из Африки используют клубневые рецепторы, известные как Knollenorgans, для восприятия сигналов электрической связи.

Примеры

Акулы и скаты

Акулы и скаты (представители подкласса Elasmobranchii ), такие как лимонная акула, в значительной степени полагаются на электролокацию на заключительных этапах своих атак, что может быть продемонстрировано устойчивой реакцией на кормление, вызываемой электрическими полями, аналогичными полям их жертвы. Акулы - самые чувствительные к электричеству животные из известных, они реагируют на поля постоянного тока мощностью всего 5 нВ / см.

Датчики электрического поля акул называются ампулами Лоренцини. Они состоят из электрорецепторных клеток, связанных с морской водой порами на морде и других зонах головы. Проблемой первых подводных телеграфных кабелей был ущерб, нанесенный акулами, которые ощущали электрические поля, создаваемые этими кабелями. Возможно, что акулы могут использовать магнитное поле Земли для навигации по океанам, используя это чувство.

Костяная рыба

электрический угорь (на самом деле рыба-нож, а не угорь ), помимо его способности генерировать поражение электрическим током высокого напряжения, использует импульсы более низкого напряжения для навигации и обнаружения добычи в мутной среде обитания. Эта способность присуща другим гимноформам.

Однотонным

утконосом - монотремным млекопитающим, использующим электрорецепцию.

Однородные - единственная группа земель. у млекопитающих, как известно, эволюционировала электрорецепция. В то время как электрорецепторы у рыб и земноводных произошли от механосенсорных органов боковой линии, у монотремы они основаны на кожных железах, иннервируемых тройничными нервами. Электрорецепторы монотремов состоят из свободных нервных окончаний, расположенных в слизистых железах рыла. Среди монотрем утконос (Ornithorhynchus anatinus) обладает наиболее острым электрическим чутьем. У утконоса есть почти 40 000 электрорецепторов, расположенных в виде полос вдоль клюва, что, вероятно, помогает локализовать добычу. Электрорецептивная система утконоса является сильно направленной, с осью наибольшей чувствительности, направленной наружу и вниз. Совершая при плавании быстрые движения головой, называемые «саккадами », утконосы постоянно подвергают наиболее чувствительную часть своего клюва воздействию раздражителя, чтобы как можно точнее локализовать добычу. Утконос, похоже, использует электрорецепцию вместе с датчиками давления для определения расстояния до добычи по задержке между поступлением электрических сигналов и изменениями давления в воде.

Электроцептивные способности обоих виды ехидны (наземные) намного проще. Длинноклювые ехидны (род Zaglossus) обладают только 2000 рецепторами, а короткоклювые ехидны (Tachyglossus aculeatus) только 400 сконцентрированы в кончике морды. Это различие может быть связано с их средой обитания и методами питания. Западные длинноклювые ехидны живут во влажных тропических лесах, где питаются дождевыми червями во влажной опадке из листьев, поэтому их среда обитания, вероятно, благоприятна для приема электрических сигналов. В противоположность этому - разнообразная, но в целом более засушливая среда обитания их короткоклювых родственников, которые питаются в основном термитами и муравьями в гнездах; влажность в этих гнездах, вероятно, позволяет использовать электрорецептор при охоте на закопанную добычу, особенно после дождей. Эксперименты показали, что ехидн можно обучить реагировать на слабые электрические поля в воде и влажной почве. Предполагается, что электрическое восприятие ехидны является эволюционным остатком от утконосоподобного предка.

Дельфины

Дельфины развили электрорецепцию в структурах, отличных от структур рыб, амфибий и монотрем. Безволосые вибриссальные крипты на ростру гвианского дельфина (Sotalia guianensis), первоначально связанные с усами млекопитающих, способны к электрорецепции до 4,8 мкВ / см, достаточного для обнаружения мелкой рыбы. Это сопоставимо с чувствительностью электрорецепторов утконоса. На сегодняшний день (июнь 2013 г.) эти клетки были описаны только по одному экземпляру дельфина.

Пчелы

Пчелы накапливают положительный статический заряд во время полета по воздуху. Когда пчела посещает цветок, заряд, накопленный на цветке, со временем просачивается в землю. Пчелы могут обнаруживать как присутствие, так и характер электрических полей на цветах, и использовать эту информацию, чтобы узнать, был ли цветок недавно посещен другой пчелой и, вероятно, имеет пониженную концентрацию нектара. Пчелы обнаруживают электрические поля через изоляцию воздуха с помощью механоприемника, а не электроприема. Пчелы чувствуют изменения электрического поля через органы Джонстона в своих антеннах и, возможно, другие механорецепторы. Они различают разные временные паттерны и изучают их. Во время танца виляния, пчелы, похоже, используют электрическое поле, исходящее от танцующей пчелы, для общения на расстоянии.

Воздействие на дикую природу

Это имеет утверждалось, что электромагнитные поля, создаваемые пилонами и мачтами, оказывают неблагоприятное воздействие на дикую природу; был опубликован список из 153 ссылок на это.

См. также

Ссылки

Внешние ссылки

На сайте Wikimedia Commons есть материалы, связанные с Электрорецепция.
Последняя правка сделана 2021-05-18 11:39:05
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте