Юрий Симаков - Животные анализируют мир
А может быть, и у самих живых существ есть свое магнитное поле? О некоторых таких полях мы уже говорили — «компас» в радуле моллюсков. В некоторых же случаях само тело живых существ может представлять собой магнитный диполь. Ученые размещали высушенных насекомых на поплавке либо подвешивали мух на тонкие нити, и они «работали» как магнитная стрелка. Правда, достаточно было их смочить, как это свойство исчезало — уж очень невелико их собственное магнитное поле.
У семян пшеницы, ячменя, ржи тоже есть собственное магнитное поле, слабое, всего несколько гаммов. Однако определено, что южный магнитный полюс у них находится на зародышевом конце, а на противоположном — северный. Но есть среди семян и перевертыши, когда зародыш оказывается на северном полюсе. Вполне может оказаться, что собственная «магнитная стрелка» в теле живого и есть тот первый датчик, который позволяет животному или растению ориентироваться в магнитном поле. Видимо, в этой области ученых еще ждут новые открытия.
В мире электрочувства
Известно, что многие животные и растения способны улавливать электрические поля и электрические токи в воде и чутко реагировать на них. Наиболее совершенно электрочувство развито у рыб. Они, как сказал известный американский зоолог Т. Буллок, «видят мир посредством нового чувства», и не только «видят», а осуществляют электрическую локацию, обмениваются информацией между собой и, наконец, генерируют ток напряжением до шестисот вольт, которым могут сбить с ног человека и полностью парализовать свою добычу. Рыбаки, живущие на побережье Аргентины, знают, что в их заливах водятся электрические угри, способные накапливать в своих живых батареях до трехсот вольт. Никто из рыбаков не хочет получить такой удар от электрического угря. Понимая, что для накопления энергии нужно время, рыбаки сначала загоняют в воду стадо коров, которые, получив электрические разряды от угрей, с ревом выбегают из воды. Теперь «живые батареи» разряжены, и рыбаки входят с сетями в залив, не опасаясь сильных электрических ударов.
Нужно сказать, что генерировать мощные электрические заряды могут только некоторые виды рыб, а способностью чувствовать электрические поля и токи наделены многие представители животного мира. Так, простейшие, например инфузории, свое движение в электрическом поле ориентируют по направлению к электродам. Исследователи назвали это свойство гальванотаксисом. Если напряжение между электродами невелико, инфузории движутся от анода к катоду. Но достаточно повысить напряжение до нескольких вольт, как реснички инфузорий, с помощью которых они передвигаются, непроизвольно начинают работать в обратную сторону, и хвостовым концом, сама того не желая, инфузория движется к аноду, где начинает раздуваться и затем гибнет. Очень интересно наблюдать в микроскоп за инфузориями в электрическом поле. Можно увидеть, как только что снующие во все стороны одноклеточные существа после включения тока, будто по команде сотнями движутся в одну сторону.
А вот коловратки — микроскопические черви величиной почти с инфузорию — не подчиняются властному зову электрического поля, хотя, возможно, и чувствуют его не хуже простейших. Был проделан такой опыт: большой кристалл фтористого лития раскололи на две половинки. На поверхностях расколотого кристалла возникает электростатическое поле, причем не гомогенное, а сложное по конфигурации, повторяющее структуру кристаллической решетки. Расколотый кристалл положили в культуру с коловратками филодинами и через некоторое время проверили под микроскопом, куда коловратка отложила свои яйца. На поверхности кристалла яйца были отложены по узлам кристаллической решетки. Следовательно, можно сделать вывод, что коловратка ощущает даже слабые точечные электрические поля на поверхности кристалла.
Можно предположить, что большинство существ, ощущающих электрические поля и их изменение в природе, способны воспринимать информацию посредством взаимодействия природных полей с собственным электрическим полем организма. В 1967 году ленинградскому физиологу П. И. Гуляеву с помощью специальных зондирующих усилителей удалось зарегистрировать электрические поля вокруг нервов мышц, сердца лягушки, а также вокруг человека на расстоянии десяти — двадцати пяти сантиметров. Электрические поля зарегистрированы также вокруг летящего комара и шмеля. В дальнейшем будет рассказано о специальных рецепторах электрического чувства у рыб, у них эта система наиболее совершенна.
Водная среда, в которой обитают рыбы, обладает высокой электропроводностью. По этой причине токовые поля, вырабатываемые живыми генераторами, достигают электрорецепторов других рыб почти без потерь. Появляется возможность электролокации и передачи электрических сигналов на несколько метров в реках и морях, где зрение часто не играет главной роли, если вода мутная.
Всех электрических рыб можно разделить на сильноэлектрических и слабоэлектрических. Эта классификация связана с работой у них «генераторов электрических импульсов». Если за основу взять способность рыб к восприятию электрических импульсов, то можно увидеть, что одни рыбы очень чувствительны к электричеству, у них есть специальные электрические рецепторы, другие рыбы менее чувствительны к токовым полям — обычно у этих видов рыб отсутствуют специальные электрорецепторы. Рыбы с электрорецепторами улавливают импульсы до сотых долей милливольта на сантиметр, рыбы же без электрорецепторов менее чувствительны.
Рис. 6. Строение электропластинок:
А — скат; Б — звездочет; В — электрический угорь; Г — нильский слоник;
1 — электрическая пластина; 2 — соединительная ткань; 3 — сосочек; 4 — кровеносный сосуд; 5) нервы
Что же собой представляют электрические органы у рыб и каково их гистологическое строение? Как правило, это видоизмененная мышечная ткань. Электрические клетки очень сильно уплощены, поэтому их и называют электрическими пластинками. Например, у электрического угря толщина таких пластинок всего десять микрон. Их можно увидеть только сбоку в световой микроскоп, а сверху они напоминают шестиугольник площадью примерно один сантиметр. Такое устройство увеличивает площадь мембраны клетки, ведь именно на ней вырабатываются во всех живых клетках электрические потенциалы. И если обычная живая клетка может создать на своей мембране потенциал, равный тридцати милливольтам, то электрическая пластинка создает потенциал до ста пятидесяти милливольт. Следовательно, основной элемент «электрической батареи» — видоизмененная мышечная клетка. Эти электрические пластины собраны в столбики, уложены одна на другую и соединены последовательно, как элементы любой электрической батареи. Ряды столбиков, контактируя друг с другом, образуют тип параллельного электрического соединения. У разных видов электрические пластинки могут отличаться (рис. 6), но принцип строения электрических органов сходен. Правда, полярность во многом зависит от ориентации электрических столбиков. Если столбики ориентированы лицевой стороной к голове рыбы, то голова становится носителем отрицательного заряда относительно хвоста. У других видов столбики ориентированы в сторону хвоста, следовательно, у головы положительный заряд (рис. 7).
Рис. 7. Полярность электрических зарядов у различных видов рыб (закрашенные места — расположение электрических органов):
1) электрический скат с главным (А) и вспомогательным (Б) электрическими органами;
2) обыкновенный скат;
3) электрический сом;
4) электрический угорь: главный орган спереди, вверху (А); орган Сакса сзади (Б); орган Хантера снизу (В);
5) рыба-нож;
6) гимнарх;
7) гиатонемус;
8) звездочет;
9) ископаемая рыба, верхний силур
Познакомимся с одной из таких рыб, с африканским слоником (нильским длиннорылом) из семейства мормирид. Рыбаки очень удивлялись, что в их сети никогда не попадали длиннорылы. Думали, что он уходит из сетей. Однако все дело в «электрическом видений», которое позволяет ему следить за окружающей обстановкой, даже если он зарылся в ил и своим длинным рылом разыскивает червей. Электрический орган у нильского слоника небольшой по размерам, находится в стебле хвоста и состоит из пластинок, перпендикулярных оси тела. Такая структура позволяет генерировать электрические импульсы — диполи с разностью потенциала от семи до семнадцати вольт. Рыба не просто разряжается, а как бы «стреляет» отдельными двухфазными синусоидальными импульсами. Когда нильский слоник лежит спокойно в своем убежище в полной темноте, он посылает пять — семь импульсов в секунду и создает вокруг своего тела электрическое поле, мерцающее с такой же частотой, как идут его импульсы. Поле это асимметрично: более плотно у хвостового конца тела и более разрежено к голове. Но стоит только изменить соленость, температуру воды, дать свет или же внести в поле электропроводящий объект, как длиннорыл начинает испускать сорок — пятьдесят импульсов в секунду. Все чаще и чаще лоцируя исследуемый объект, он решает, как ему поступать — убегать или поглубже зарыться в ил. Электрические импульсы нильского слоника очень короткие и длятся всего от трехсот микросекунд до одной миллисекунды. Лоцирующий прибор нильского длиннорыла, видимо не только определяет размеры объекта, искажающего его поле, но и узнает его форму. Об искажении формы своего собственного электрополя нильский слоник узнает с помощью электрорецепторов, которыми усеяны его голова, спина и брюшко.
