Elektrofor elektryczny
|
|
| Electrophorus electricus | |
|---|---|
| Węgorz elektryczny w New England Aquarium , Stany Zjednoczone | |
| Klasyfikacja naukowa | |
| Królestwo: | Animalia |
| Gromada: | struny |
| Klasa: | Actinopterygii |
| Zamówienie: | Gymnotiformes |
| Rodzina: | Gymnotidae |
| Rodzaj: | Elektrofor |
| Gatunek: |
E. elektryczny
|
| Nazwa dwumianowa | |
|
Elektrofor elektryczny ( Linneusz , 1766)
|
|
| Synonimy | |
|
Gymnotus electricus |
|
Electrophorus electricus to najbardziej znany gatunek węgorza elektrycznego . To południowoamerykańska ryba elektryczna . Do czasu odkrycia dwóch dodatkowych gatunków w 2019 roku rodzaj klasyfikowano jako monotypowy , przy czym gatunek ten był jedynym w rodzaju. Wbrew nazwie nie jest to węgorz , a raczej nóż . Jest uważany za słodkowodny teleost , który zawiera tkankę elektrogenną, która wytwarza wyładowania elektryczne.
Historia taksonomiczna
Gatunek był kilkakrotnie przeklasyfikowany. Kiedy pierwotnie opisał go Carl Linnaeus w 1766 r., użył nazwy Gymnotus electricus , umieszczając go w tym samym rodzaju, co Gymnotus carapo (ryba pasiasta), którą opisał kilka lat wcześniej. Dopiero sto lat później, w 1864 roku, węgorz elektryczny został przeniesiony do własnego rodzaju Electrophorus przez Theodore'a Gilla .
We wrześniu 2019 roku David de Santana i in. zasugerował podział rodzaju na trzy gatunki w oparciu o rozbieżność DNA, ekologię i siedlisko, anatomię i fizjologię oraz zdolności elektryczne: E. electricus , E. voltai sp. listopad i E. varii sp. listopad Badanie wykazało, E. electricus jest gatunkiem siostrzanym E. voltai , przy czym oba gatunki różniły się w pliocenie .
Anatomia
E. electricus ma wydłużony, cylindryczny korpus, zwykle dorastający do około 2 m (6 stóp 7 cali) długości i 20 kg (44 funtów), co czyni je największymi z Gymnotiformes . Ich ubarwienie jest ciemnoszarobrązowe na grzbiecie i żółte lub pomarańczowe na brzuchu. Dojrzałe samice mają ciemniejszy brzuch. Nie mają łusek. Usta są kwadratowe i umieszczone na końcu pyska. Płetwa odbytowa rozciąga się na długość ciała aż do czubka ogona. Podobnie jak u innych ostariophysan , pęcherz pławny ma dwie komory. Komora przednia jest połączona z uchem wewnętrznym za pomocą szeregu małych kości pochodzących z kręgów szyjnych zwanych aparatem Webera , co znacznie poprawia jego zdolność słyszenia. Komora tylna rozciąga się na całej długości ciała i utrzymuje pływalność ryby.
E. electricus ma unaczyniony układ oddechowy z wymianą gazową zachodzącą przez tkankę nabłonkową jamy ustnej . Jako bezwzględnie oddychający powietrzem, E. electricus musi wynurzać się na powierzchnię mniej więcej co dziesięć minut, aby zaczerpnąć powietrza przed powrotem na dno. Pozyskuje się w ten sposób blisko osiemdziesiąt procent tlenu zużywanego przez ryby.
Fizjologia
E. electricus ma trzy pary narządów jamy brzusznej, które wytwarzają energię elektryczną: narząd główny, narząd Huntera i narząd Sachsa. Narządy te zajmują dużą część jego ciała i dają węgorzowi elektrycznemu zdolność generowania dwóch rodzajów wyładowań elektrycznych organów : niskiego i wysokiego napięcia. Narządy te składają się z elektrocytów , ustawionych tak, aby przepływał przez nie prąd jonów i ułożonych w stos, tak aby każdy z nich zwiększał różnicę potencjałów. Trzy narządy elektryczne rozwijają się z mięśni i wykazują kilka właściwości biochemicznych i cech morfologicznych sarkolemy mięśniowej; znajdują się symetrycznie po obu stronach węgorza.
Kiedy węgorz znajdzie swoją ofiarę, mózg wysyła sygnał przez układ nerwowy do elektrocytów. To otwiera jonowe , umożliwiając przepływ sodu , chwilowo odwracając polaryzację. Powodując nagłą różnicę potencjałów elektrycznych , generuje prąd elektryczny w sposób podobny do baterii , w której każda z ułożonych w stos płyt wytwarza różnicę potencjałów elektrycznych. Węgorze elektryczne są również zdolne do kontrolowania układu nerwowego ofiary za pomocą swoich zdolności elektrycznych; kontrolując układ nerwowy i mięśnie ofiary za pomocą impulsów elektrycznych, mogą powstrzymać ofiarę przed ucieczką lub zmusić ją do ruchu, aby zlokalizować jej pozycję.
Węgorze elektryczne wykorzystują energię elektryczną na wiele sposobów. Niskie napięcia służą do wykrywania otaczającego środowiska. Wysokie napięcie służy do wykrywania ofiary i osobnego ogłuszania jej, w którym to momencie węgorz elektryczny stosuje ugryzienie ssące.
Narząd Sachsa jest związany z elektrolokacją . Wewnątrz narządu znajduje się wiele komórek przypominających mięśnie, zwanych elektrocytami. Każda komórka wytwarza 0,15 V, a komórki są ułożone szeregowo, aby umożliwić narządowi generowanie prawie 10 V przy częstotliwości około 25 Hz. Sygnały te są emitowane przez główny organ; Organ Huntera może emitować sygnały z częstotliwością kilkuset herców.
Istnieje kilka różnic fizjologicznych między trzema narządami elektrycznymi, które pozwalają im pełnić bardzo różne funkcje. Główny narząd elektryczny i sekcja wysokiego napięcia narządu Huntera są bogate w kalmodulinę , białko zaangażowane w produkcję wysokiego napięcia. Dodatkowo, te trzy narządy mają różne ilości Na+/K+-ATPazy , która jest pompą jonową Na+/K+, która ma kluczowe znaczenie w tworzeniu napięcia. Narządy główne i Huntera charakteryzują się wysoką ekspresją tego białka, co daje mu dużą wrażliwość na zmiany stężenia jonów, natomiast narząd Sachsa ma niską ekspresję tego białka.
Typowa wydajność jest wystarczająca do ogłuszenia lub odstraszenia praktycznie każdego zwierzęcia. Węgorze mogą zmieniać intensywność wyładowań elektrycznych, używając niższych wyładowań do polowania i wyższych do ogłuszania ofiary lub obrony. Mogą również skoncentrować wyładowanie, zwijając się i stykając w dwóch punktach wzdłuż ciała. Po wzburzeniu mogą wytwarzać te przerywane wstrząsy elektryczne przez co najmniej godzinę bez zmęczenia. [ potrzebne źródło ]
E. electricus posiada również wrażliwe na wysokie częstotliwości receptory bulwiaste, które są rozmieszczone w łatach na jego ciele. Ta cecha jest najwyraźniej przydatna do polowania na inne Gymnotiformes. E. electricus odgrywa znaczącą rolę w badaniach nad bioelektrycznością od XVIII wieku . Gatunek jest przedmiotem zainteresowania badaczy, którzy wykorzystują jego acetylocholinoesterazę i trójfosforan adenozyny .
Pomimo tego, że jest pierwszym opisanym gatunkiem w rodzaju, a tym samym najbardziej znanym przykładem, E. electricus faktycznie ma najsłabsze maksymalne napięcie spośród trzech gatunków w rodzaju, wynoszące zaledwie 480 woltów (w przeciwieństwie do 572 woltów u E. varii i 860 woltów w E. Voltai ).
Ekologia i historia życia
Siedlisko
E. electricus jest ograniczony do siedlisk słodkowodnych w Tarczy Gujany . Obecnie uważa się , że populacje w dorzeczu Amazonki , Tarczy Brazylijskiej i innych częściach Tarczy Gujańskiej należą do E. varii i E. voltai .
Ekologia żywienia
E. electricus żywi się bezkręgowcami , chociaż dorosłe węgorze mogą również jeść ryby i małe ssaki , takie jak szczury . Pierworodne pisklęta zjadają inne jaja i zarodki z późniejszych lęgów . Młode żywią się bezkręgowcami, takimi jak krewetki i kraby .
Reprodukcja
E. electricus jest znany ze swojego niezwykłego zachowania lęgowego. W porze suchej samiec węgorza buduje ze swojej śliny gniazdo, w którym samica składa jaja. Z jaj w jednym gnieździe wylęga się nawet 3000 młodych. Samce stają się większe od samic o około 35 cm (14 cali).
Dalsza lektura
- Catania, Kenneth C., „The Shocking Predatory Strike of the Electric Eel”, Science , tom 346, nr 6214, (5 grudnia 2014), s. 1231–1234.
- Catania, KC, „Skaczące węgorze elektryzują zagrożenia, wspierając relację Humboldta o bitwie z końmi”, Proceedings of the National Academy of Sciences , tom 113, nr 13 (21 czerwca 2016), s. 6979-6984.
- Katania, Kenneth C. (2017). „Przeniesienie mocy na człowieka podczas szokującego skoku elektrycznego węgorza” . Bieżąca biologia . 27 (18): 2887–2891.e2. doi : 10.1016/j.cub.2017.08.034 . PMID 28918950 .
- Finger S., „Dr Alexander Garden, Linneusz w Ameryce kolonialnej i saga o pięciu„ węgorzach elektrycznych ”, Perspectives in Biology and Medicine , tom 53, nr 3, (lato 2010), s. 388– 406.
- Finger, S. & Piccolino, M., Szokująca historia ryb elektrycznych: od starożytnych epok do narodzin współczesnej neurofizjologii , Oxford University Press, (Nowy Jork), 2011.
- Gervais, R (2017). „Zrozumienie fenomenologiczne i węgorze elektryczne” . Teoria . 32 (3): 293–302. doi : 10.1387/theoria.17294 .
- Plumb, G., „The 'Electric Stroke' i 'Electric Spark': Anatomists and Eroticism at George Baker's Electric Eel Exhibition in 1776 and 1777”, Endeavour , tom 34, nr 3, (wrzesień 2010), s . 87–94.
- Traeger, LL; Sabat, G.; Barrett-Wilt, GA; Wells, Wielka Brytania; Sussman, MR (lipiec 2017). „Ogon dwóch napięć: porównanie proteomiczne trzech organów elektrycznych węgorza elektrycznego” . Postępy nauki . 3 (7): e1700523. Bibcode : 2017SciA....3E0523T . doi : 10.1126/sciadv.1700523 . PMC 5498108 . Identyfikator PMID 28695212 .
- Turkel, WJ, Spark from the Deep: How Shocking Experiments with Strongly Electric Fish Powered Scientific Discovery , Johns Hopkins University Press, (Baltimore), 2013.
Linki zewnętrzne
-
Dane związane z Electrophorus electricus w Wikispecies -
Media związane z Electrophorus electricus w Wikimedia Commons - Film edukacyjny z 1954 roku o węgorzu elektrycznym z Moody Institute of Science
