How do fish make electricity? - Eleanor Nelsen

Переводчик: Ksenia Khorkova Редактор: Ростислав Голод

In 1800, the explorer Alexander von Humboldt

В 1800 году учёный-натуралист Александр фон Гумбольдт

witnessed a swarm of electric eels leap out of the water

наблюдал, как косяк электрических угрей выпрыгнул из воды,

to defend themselves against oncoming horses.

чтобы защититься от приближающихся лошадей.

Most people thought the story so unusual that Humboldt made it up.

Многим история показалась необычной, и они подумали, что Гумбольдт всё выдумал.

But fish using electricity is more common than you might think;

Но рыбы, использующие электричество, встречаются чаще, чем вы думаете;

and yes, electric eels are a type of fish.

и да, существует такой вид рыб — электрические угри.

Underwater, where light is scarce,

Под водой, где мало света,

electrical signals offer ways to communicate,

электрические сигналы дают возможность для коммуникации,

navigate,

навигации

and find—plus, in rare cases, stun—prey.

и служат для поиска, а в редких случаях — и для обездвижения жертвы.

Nearly 350 species of fish have specialized anatomical structures

Приблизительно 350 видов рыб имеют специальные анатомические образования,

that generate and detect electrical signals.

которые генерируют и регистрируют электрические сигналы.

These fish are divided into two groups,

Эти рыбы делятся на две группы

depending on how much electricity they produce.

в зависимости от того, сколько электричества они вырабатывают.

Scientists call the first group the weakly electric fish.

Учёные называют первую группу рыбами со слабыми электрическими свойствами.

Structures near their tails called electric organs

Органы рядом с хвостом, называемые электрическими органами,

produce up to a volt of electricity, about two-thirds as much as a AA battery.

генерируют до одного вольта электричества, почти две трети от пальчиковой батарейки.

How does this work?

Как это работает?

The fish's brain sends a signal through its nervous system to the electric organ,

Мозг рыбы посылает сигнал через нервную систему к электрооргану,

which is filled with stacks of hundreds

который заполнен стопками из сотен или тысяч

or thousands of disc-shaped cells called electrocytes.

похожих на диски клеток, которые называются электроцитами.

Normally, electrocytes pump out sodium and potassium ions

Обычно электроциты вытесняют ионы натрия и калия

to maintain a positive charge outside and negative charge inside.

для поддержания положительного снаружи и отрицательного заряда внутри.

But when the nerve signal arrives at the electrocyte,

Но когда сигнал из нервной системы доходит до электроцита,

it prompts the ion gates to open.

он провоцирует открытие ионных каналов.

Positively charged ions flow back in.

Положительно заряженные ионы возвращаются назад внутрь.

Now, one face of the electrocyte is negatively charged outside

Теперь один конец электроцита заряжен отрицательно снаружи

and positively charged inside.

и положительно внутри.

But the far side has the opposite charge pattern.

Но у противоположного конца противоположные заряды.

These alternating charges can drive a current,

Эти переменные заряды могут создавать ток,

turning the electrocyte into a biological battery.

превращая электроцит в своеобразную биологическую батарею.

The key to these fish's powers is that nerve signals are coordinated

Ключ к этой способности состоит в том, что сигналы скоординированы таким образом,

to arrive at each cell at exactly the same time.

чтобы дойти до каждой клетки в одно и то же время.

That makes the stacks of electrocytes act like thousands of batteries in series.

Поэтому стопки электроцитов действуют как тысячи последовательных батарей.

The tiny charges from each one add up to an electrical field

Крохотные заряды каждой батареи образуют электрическое поле,

that can travel several meters.

которое может перемещаться на несколько метров.

Cells called electroreceptors buried in the skin

Клетки, называемые электрорецепторами и находящиеся в коже,

allow the fish to constantly sense this field

позволяют рыбе постоянно ощущать это поле

and the changes to it caused by the surroundings or other fish.

и изменения в нём, вызванные окружающей средой или другими рыбами.

The Peter’s elephantnose fish, for example,

Гнатонем Петерса, или нильский слоник, например,

has an elongated chin called a schnauzenorgan

обладает удлинённым, похожим на хобот отростком на подбородке,

that's riddled in electroreceptors.

который усеян электрическими рецепторами.

That allows it to intercept signals from other fish,

Это позволяет рыбе принимать сигналы от других рыб,

judge distances,

оценивать расстояние,

detect the shape and size of nearby objects,

определять форму и размеры близлежащих объектов

and even determine whether a buried insect is dead or alive.

или даже определять, живы или мертвы плавающие на поверхности воды насекомые.

But the elephantnose and other weakly electric fish

Но слоник и другие виды слабоэлектрических рыб

don't produce enough electricity to attack their prey.

не вырабатывают достаточно электричества для того, чтобы атаковать жертву.

That ability belongs to the strongly electric fish,

Этой способностью обладают рыбы с сильными электрическими свойствами,

of which there are only a handful of species.

видов которых очень немного.

The most powerful strongly electric fish is the electric knife fish,

Самая мощная сильноэлектрическая рыба — это электрическая рыба-нож,

more commonly known as the electric eel.

больше известная как электрический угорь.

Three electric organs span almost its entire two-meter body.

Три электрооргана охватывают почти всё её двухметровое тело.

Like the weakly electric fish,

Как и слабоэлектрические рыбы,

the electric eel uses its signals to navigate and communicate,

электрический угорь использует сигналы для навигации и коммуникации,

but it reserves its strongest electric discharges for hunting

но самые сильные электрические заряды он приберегает для охоты,

using a two-phased attack that susses out and then incapacitates its prey.

при помощи двухфазной атаки находит, а затем и обездвиживает жертву.

First, it emits two or three strong pulses,

Сначала он выпускает пару сильных импульсов

as much as 600 volts.

напряжением в 600 вольт.

These stimulate the prey's muscles, sending it into spasms

Эти импульсы вызывают спазмы мускулов жертвы

and generating waves that reveal its hiding place.

и генерируют волны, выдающие место её укрытия.

Then, a volley of fast, high-voltage discharges

Сразу же после этого высоковольтные разряды

causes even more intense muscle contractions.

вызывают ещё более сильные сокращения мышц.

The electric eel can also curl up so that the electric fields

Угорь также может свернуться так, что электрические поля,

generated at each end of the electric organ overlap.

возникающие на каждом конце электрического органа, пересекаются.

The electrical storm eventually exhausts and immobilizes the prey,

Электрический шторм в конце концов выматывает и обездвиживает жертву,

and the electric eel can swallow its meal alive.

и электрический угорь может живьём проглотить свой обед.

The other two strongly electric fish are the electric catfish,

Два других вида сильноэлектрических рыб — это электрический сом,

which can unleash 350 volts

который может высвободить 350 вольт

with an electric organ that occupies most of its torso,

при помощи электрооргана, занимающего большую часть его тела,

and the electric ray, with kidney-shaped electric organs on either side of its head

и электрический скат с почкоподобными электроорганами по бокам головы,

that produce as much as 220 volts.

которые вырабатывают 220 вольт.

There is one mystery in the world of electric fish:

Однако в мире электрических рыб существует одна неразгаданная тайна:

why don't they electrocute themselves?

почему они сами себя не оглушают током?

It may be that the size of strongly electric fish

Возможно, что размер сильноэлектрических рыб

allows them to withstand their own shocks,

позволяет им выдержать их собственные разряды

or that the current passes out of their bodies too quickly.

или ток выходит из их тел слишком быстро.

Some scientists think that special proteins may shield the electric organs,

Учёные думают, что специальные белки могут защищать электроорганы,

but the truth is, this is one mystery science still hasn't illuminated.

но на самом деле это одна из загадок, которую наука пока ещё не раскрыла.