電鰻沒有發動機卻有電,那麼它的發電原理是什麼?

黃蜂二師兄


在多數人看來,生物可以發電是不可思議的,這就像是一種超能力。不過在你深入瞭解了相關生物的知識之後,你就會意識到,生物可以進化出放電能力是理所當然的,應該說如果在地球上億個物種中還沒有一個用電的,才是怪事呢。

為什麼這麼說,因為這個地球是所有的動物植物真菌都是由“電”驅動的,運用電是我們所有生物最基本的能力,所以連草履蟲這樣的單細胞原生動物都是依賴它而生存的,所以進化出直接用電攻擊的生物並不需要從頭再來,只要把已經存在的結構稍稍改造一下就好了。

電能轉化學能

首先我們來認識一下細胞膜,它是由雙層磷脂分子構成的,那自然界無數的化合物中為什麼偏偏要用它來組成細胞膜,而且在幾十億年間的進化中並沒有出現新的,取代磷脂組成細胞膜的有機分子,這是為什麼呢?

首先是因為磷脂分子可以自發地形成雙層結構,穩定性好;其次是磷脂分子與蛋白質的相性比較好,可以在其中鑲嵌很多蛋白質;最後是磷脂分子的絕緣性很好,不會輕易漏電。

什麼漏電?細胞還要面臨漏電的問題?是的,而且我們真核生物的有氧呼吸依賴的正是膜系統的“電機”。

線粒體是細胞有氧呼吸的主要場所,還記得生物書的圖不,線粒體中有很多褶皺一般的膜,以前我們不知道這些膜是幹什麼的,但現在我們已經明白了,這些膜就是有氧呼吸的關鍵。被氧化的葡萄糖並沒有直接合成ATP,而是變成了攜帶能量的氫原子,這些氫原子在線粒體內膜上蛋白質的引導下被拆成開並運輸到膜的兩側,膜內是電子,膜外是質子。

我們知道電壓,也就是所謂的電勢差其實就是正負電荷相互吸引的庫侖力產生的,在線粒體內膜的兩側富集了大量的正電荷與負電荷,產生了高達數十萬伏特的電壓,與一片雷雲相當!

質子穿過鑲在膜上的ATP合成酶,帶動酶的軸心轉動,像磨盤一樣將ADP與一個Pi基團壓制在一起變成ATP。令人驚歎,這就是在所有生物細胞中默默工作了數十億年的生命奇蹟。

化學能轉電能

同樣,有了第一次自然就有第二次,有消耗電能合成ATP的酶,就有消耗ATP產生電能的酶,遍佈我們全身的神經細胞就是典型,我們知道神經信號的本質是電信號,所以我們的大腦才能被檢測到腦電波。神經細胞的主要工作準備就是搬運離子,通過消耗ATP,膜上被稱為“離子通道”的蛋白質將鈉與鈣離子搬到細胞外,將鉀離子搬到膜內。

每搬進來兩個鉀離子就要搬出去三個鈉離子,所以細胞外正電荷要多於細胞內,這時的細胞膜內外產生了大約70mv的電勢差,這些電能蓄勢待發,只要一受到刺激,就會立即打開被動離子通道,讓離子們隨著電勢差與濃度梯度移動從而激發信號。

強化電能的必然之路

看,其實神經細胞也已經能完成消耗生物化學能變成電能的工作了,這算是完成了第二步。於是第三步也就順理成章了,只要能將很多可能產生電勢能的細胞串聯起來,就可以將電壓積累到相當可怕的程度,而電鰻所做的也正是第三步。

電鰻的發電細胞是由肌肉細胞改造來的,肌肉的運動也是依賴神經控制與離子電壓差,所以與神經細胞的原理是一模一樣的,連“離子通道”都一模一樣——鈉鉀離子通道。平時這些細胞就將鈉鉀離子泵出細胞。

▲鈉鉀離子通道蛋白質

不過細胞內外的電能怎麼樣才能變成體外的電能呢?電鰻有一個巧妙的解決方案,發電細胞就像磚塊一樣緊密地排列在一起,連接它們的是不導電的脂肪,這樣發電細胞的兩端就被絕緣隔離了,一側光滑一側有豐富的褶皺,變成了一個小電池,這樣的發電細胞在電鰻身體兩側有6000~10000枚。

擁有了這樣巧妙的結構,兩通過特化的神經細胞將它們串起來也就不是難事了,在電鰻的脊髓中有一根充當主導線的主神經細胞,由厚厚的、絕緣的髓鞘細胞包裹著,正極通到下巴,負極通往尾巴,把所有連接發電細胞的小神經彙總到一起。

當需要的時候,電鰻大腦中發出信號給發電細胞,不過只打開光滑一端的離子通道,打開後鈉離子湧入鉀離子湧出,電勢差在細胞內被中和了。但是本來沒有電勢差的發電細胞兩側出現了離子不平衡,正電荷集中在多褶皺的一側,而負電荷集中在光滑的一側, 它們需要相見但細胞膜與脂肪阻礙了它們,於是電荷只能繞道從電鰻的體外通過,就產生了定向電流啦!

這就是電鰻的發電原理了,是不是還挺好懂的呢?我是酋知魚,一隻不會放電的科學作者,歡迎關注!


酋知魚


作為淡水中一個恐怖的存在,電鰻曾與水蟒、尼羅鱷、食人魚等多種淡水動物一道,入選美國《國家地理》雜誌“地球上最令人恐懼的淡水動物”名單。

與水蟒、尼羅鱷、食人魚不同,電鰻往往傷人於無形之中,不見血腥殺場,不見翻滾撕咬。它們在水中釋放出一張張無形、無情的“電網”,這張網,電壓可達300~800伏,生來倔強的人類在它面前,也會被擊暈,倒下。因此,電鰻素有“水中高壓線”之稱。

生物電及放電原理

在民間,素有“電老虎”一說,可見電不僅方便了生活,在人們心目中也是個危險的存在。縱然電很危險,但電也確確實實存在在我們的身體裡面。

生物的組織、器官和細胞在生命活動過程中,會發生正負離子,尤是鈉鉀離子,內流、外流的現象,致使細胞內外發生電位和極性變化,產生微小電流,這種電流就被稱作是“生物電”。

在大多數生物體內,有大量的正負離子分佈在液體環境中,濃度因器官、組織、細胞而異,存在濃度差,從而形成電位。

總的來說,電位分為靜息電位和動作電位。

細胞在沒有發生應激性興奮的狀態下,細胞膜內外由於鈉鉀離子濃度不同會出現外正內負的電位差,這個電位被稱為靜息電位,它是一切生物電產生和變化的基礎。大多數細胞的靜息電位在-10~-100mV之間。

當細胞受到一定刺激時,細胞膜內外會發生一系列的電位變化,形成動作電位。動作電位的形成可分為去極化和復極化兩個過程。

首先是細胞膜上的鈉離子通道開放,大量鈉離子內流,細胞內外的電位發生改變,這種現象在生理學中被稱為去極化;當膜內側的正電位增大到一定程度時,細胞膜上的鈉離子通道關閉,大量鉀通道開放,引起鉀離子快速外流,導致細胞膜內電位迅速下降,這一過程被稱為復極化。

動作電位約為90~130mV,而且在細胞膜上任何一點產生的動作電位會不衰減地傳播到整個細胞膜上,這稱之為動作電位的傳導,形成電流。

極性細胞有序排列,猶如大量電池串聯

在生物體內,大多數細胞都只在細胞內外存在電位差,但部分細胞則形成了“細胞的不同部位之間存在電位差”的特殊生理現象,這些特殊的細胞被稱為極性細胞。

和原子磁場類似,如果大量的極性細胞取向無規則,它們形成的電場相互抵消,使整體不存在電位差,也就沒有電流。

這個世界總有一些特殊的存在,它們在長期的自然進化過程中,進化出無與倫比的能力,在它們體內的部分組織內,極性細胞有序的排列,將一個個極性細胞產生的微電流串聯起來,如涓涓細流,最後匯成大河。

特化的肌肉組織形成放電體

在特殊的存在中,就有電鰻的位置。這種主要分佈在南美洲亞馬遜流域的淡水魚類,體長可達2.5公尺,體重可達20千克,整體呈圓柱形,體表光滑無鱗,背部黑色,腹部橙黃色。 背鰭、尾鰭退化,其下緣有一長形臀鰭,依靠臀鰭的撥動而遊動。

佔全長近4/5的尾部具有“發電器”,電來源於肌肉組織,並受脊神經支配。電鰻體內有兩對形狀為長梭形的發電器,位於尾部脊髓兩側。

產生電路的肌肉細胞就是上文所說的極性細胞,在電鰻尾部兩側的肌肉中,規則排列著6000~10000個由極性細胞組成的肌肉薄片,薄片之間有結締組織相隔,並通過神經與中樞神經系統連接。

每一個肌肉薄片就如同一個“紐扣電池”,能產生約150毫伏(0.15 V)的電壓,肌肉薄片之間的結蹄組織如同導線,將大量的“電池”串聯,而電壓具有串聯加和性,即串聯加壓。

6000*0.15=900 V

當然,這只是簡單的數學計算,並沒有考慮生物因素,不過也能看出電鰻能產生很高的電壓。

根據科學研究,放電時,電鰻的頭部是負極,尾部是正極,產生的瞬時電壓可達600~800伏,不過平均電壓為350V左右,其中,數美國電鰻能產生的最高電壓最大,高達800 V。

電鰻放電進化史

曾有國外的研究人員對電鰻的放電能力及其進化史進行了科學研究,研究成果發表於2014年6月發表在《Science》上。

研究指出:電鰻於兩億年前進化出放電能力,帶有放電器官的電鰻前前後後共經歷了6次進化,進化過程中,其放電能力不斷增強,穩定性得到顯著提高,並首次對電鰻的基因進行解析,解開了電鰻放電的基因之謎。

論文合著作者、美國威斯康星大學麥迪遜分校研究生琳賽-特雷格(Lindsay Traeger)稱:

“進化改變了肌肉細胞的收縮能力,使其在細胞膜的蛋白質分佈規律發生變化,目前所有發電細胞推動離子穿過細胞膜,形成大量的正電荷流,進而形成電流。”

零下二百七十三度


電鰻是屬於裸背電鰻科的一種鰻形南美魚類,不過它並不算上是真正的鰻類,倒不如說更像鯰魚的種類。

電鰻的體型較大,而且相比於靈活的魚類,電鰻的行為比較遲緩,它主要分佈在南美洲亞馬遜流域,並且棲息於緩流的淡水水體中,不時的會浮上水面,吸取地面的空氣進行呼吸,電鰻的名氣也是在當地比較大的,是當地著名的食用魚。

電鰻還被入選了美國《國家地理》雜誌“地球上最令人恐懼的淡水動物”之一!這是為什麼呢?最主要的原因不外乎是它那高超的“放電”本領,據說美洲的一個電鰻放電的最大電壓竟達800多伏,說到這裡,我們或許會疑惑“魚類”怎麼可能會有這麼強大的放電能力?

它又不是發動機,身體裡怎麼可能有“電”?

肯定的是,發動機和它放電的原理根本不是一回事。發動機是一種能夠將其它形式的能轉化為機械能的機器,其實就是一種能量轉換。

就必須要經過進氣、壓縮、作功、排氣四大過程才算一工作循環,這個能量轉換就是把可燃的混合氣引入氣缸,然後把進入氣缸的可燃混合氣進行壓縮,壓縮至接近終點,並且立馬點燃可燃混合氣,然後可燃混合氣著火燃燒膨脹,推動活塞實現對外作功,最後排出燃燒後的廢氣,這才是一個正規的工作循環。

而電鰻發電是因為其體內的一些細胞,它們就像小型電池。

一旦被一些神經信號激起就能使離子流通過它的細胞膜,電鰻的發電器散佈在身體兩邊的肌肉內,身體的尾端為正極,頭部為負極,然後電流從尾部流向頭部。

當神經信號被激起以後,某些肌肉組織可以釋放出電流,然後大量的發電組織會連起來從而產生了足夠強的高壓,最重要的是淡水的電阻較大。

其實生物的細胞、組織和器官在活動的時候都會產生極其微弱的電流和電位,比如當神經活動和肌肉運動時發生信息傳遞就會有電流產生,而信息的傳遞就是靠這些細胞間的動作電勢完成,只不過這些電流都是極其微弱而又難聚集的,所以普通的生物是不會發電的。


星球上的科學


電鰻沒有發動機卻有電,那麼它的發電原理是什麼?

電鰻其實並不是帶電的鰻魚,而是一種鯰魚,它們的棲息地是南美的亞馬遜以及奧裡諾科河流域,晝伏夜出。電鰻的食譜包括小魚小蝦,原本這是一種默默無聞的魚類,但它在受到刺激時會放出強大的電流而聞名,甚至能將人電休克,小魚小蝦當然不在話下!

因此當地民眾在捕獵電鰻時大都選擇將牛趕入河中,讓電鰻肆意放電,等它們精疲力竭時再行捕捉,因為電鰻恢復重新恢復需要很長時間,因此短時間內抓捕是非常安全的!你看人類是不是太狡猾了!

電鰻的電壓有多高?它們的電是從哪裡來的?

電人或者電其它水中的魚類並不是電鰻的目的,它們會通過微弱電流來感知周圍的環境,比如線翎電鰻,因為它的眼睛已經退化!電鰻之所以會放電是因為它特殊的肌肉組織所構成的帶電體

電鰻身體兩側的肌肉結構比較特殊,規則的排列著上萬片肌肉,這些肌肉之間有結締組織相互隔離,並且通過神經系統直接通向中樞神經!簡單的說這裡每一片肌肉都可以被控制!

這裡的結構就特殊這些奇怪的肌肉中間還有結締組織隔離,就像鉛酸電瓶中的一格電池,而電鰻的結構正是如此,每片肌肉就是一個小電池,電壓大概只有0.15V,儘管這個電壓很低,但上萬片肌肉的電池組總電壓高達1500V,當然這是理論值,實際大約是600-800V。

鉛酸電池的結構

2014年6月《科學》期刊發表了關於電鰻發電的最新研究報告,認為電鰻的發電能力首次出現在2億年前,看來2億年以前和電鰻生活在一起的生物深受其毒害了!

電鰻是可以短時間在潮溼的區域生存,因此各位到電鰻棲息地晃盪時可要小心了,因為它能將各位電暈!

電鰻發電到底是什麼原理?

電鰻的發電既不是傳統的機械能發電,也不是化學反應放電,而是通過複雜的生物離子化狀態發電,嚴格的說這也是一種化學反應的放電,但這種結構是由活體細胞完成的,這非常神奇!

電鰻的單電池在顯微鏡下的結構

電鰻體內有一種專門的細胞會被Na-K-ATP酶產生的離子泵出細胞,使得鈉離子和鉀離子形成一個特殊的細胞膜通道,離子帶正電,使得被泵離後的細胞則帶負電,形成一個電勢梯度,這個微弱的電勢大約是數十到上百毫伏!

上圖顯示靜息電極和放電電極是如何產生電位差和放電,當上萬個帶電體串聯時能產生超過600V的電壓差(電鰻的頭部是正極,尾部為負極),而且電鰻身體結構使得這些電池片串並聯後達到的極端放電電流可以高達1A,這輕而易舉可以將一個成年人放倒!

電鰻放電時候會不會電到其他電鰻?

各位肯定很好奇,電鰻放電時周圍有其他電鰻時狀況會如何,會不會兩條電鰻直接打架互相放電呢?可能各位要失望了,電鰻本身對其同類的放電不知不覺,或者說沒啥知覺!因為兩個原因可以讓它獨善其身!

電鰻本身放電時候電流會從正極流向尾部,也就是說在它的體內,會有同等電流強度通過,否則內部斷路就無法形成電流了,此時電鰻本身毫髮無傷,只是放電次數多了會非常疲倦,而且需要重新積蓄能量。

電鰻本身厚厚的脂肪是一層非常好的絕緣體,因此電鰻放電時並不會誤傷到同類!

看來這電鰻還是有兩下子,那麼吃瓜群眾肯定有問題了:

  • 電魚的工具能不能對它造成傷害呢?

電魚工具電壓都是通過倍壓整流將輸出已經是數百伏的電壓升壓到800-1000V以上,而且功率高達數千瓦,簡單的說因為有輸出有大電容作為儲能緩存,瞬間放電電流可達數A以上,甚至可能更高,在連續放電狀態下,電鰻的這層絕緣體應該也支撐不了多久,但如果不是有意的對著一條電鰻放電的話,電鰻十有八九將會成為漏網之魚,畢竟一點點電流對它效果實在不大!

在這裡提醒下各位,電魚可是違法的哦!

還有其它會放電的魚類嗎?

其實除了電鰻以外,還有生活在非洲剛果河流域的電鯰,只不過比起電鰻來,放電能力弱了一些,不過也有200多伏,假如耐受力比較差,也一樣能電暈各位!電鯰的的脾氣比較暴躁,受到驚嚇會肆意放電!

還有一種生活在深海的電鰩,電鰩的體型比較大,最長可達2M,不過電鰩的放電能力明顯不如電鰻,它的最高電壓不過100多伏,電鰩放電不太會電死人,但嚇你一跳是綽綽有餘,所以抓到這種魚也要小心了!

聽說電鰻比較好吃,在當地電鰻是一種特色美食,各位有機會可以去嚐嚐這種水中的超級蓄電池!


星辰大海路上的種花家


1.電細胞串聯形成高電壓

鰻魚利用一種叫做“電細胞”的特殊細胞來產生這些脈衝。它們沿著動物身體的長度排成一排。這些細胞將帶正電荷的鈉原子(稱為離子)從內部泵到外部。然後這些細胞打開大門,讓鈉離子進來。離子洪流返回細胞產生電脈衝。所有的電壓在一排加起來。這類似於一排電池串聯一起為手電筒供電。

2.脈衝形成周邊電場,探測獵物

電魚利用其微弱的脈衝,如雷達。這些脈衝在它的身體周圍產生電場。這就像一個電流泡。當另一種動物進入這個空間時,魚就會檢測到電場的扭曲。這種變化幫助它瞭解其他動物的位置和身份——即使在水很暗或很渾濁的時候。

3.電鰻利用電感受器

這些魚的第六感來自一種叫做電感受器的器官。它們檢測電場的變化。電感受器看起來像小坑,覆蓋了魚的整個身體。

微弱的脈衝也有助於動物交流。電子魚通過改變脈衝的節奏和強度來傳遞不同的信息。這些信號告訴其他電子魚很多信息,包括信息傳遞者的性別、物種和它的攻擊性。

強電脈衝是一種武器。在一次攻擊中,一條魚可能會數百次殺死它的獵物。除了電鰻,魚,如魚雷射線和非洲電鰻也可以釋放這些強烈的爆炸。

4.電鰻如何獵殺動物

電鰻通過高度專門化的神經系統產生大電流,這個神經系統有能力使盤狀的產電細胞的活動同步,這些細胞被塞進一個專門的電子器官。神經系統通過一個指揮核來完成這一過程,這個指揮核決定著電子器官何時發射。當發出指令時,一組複雜的神經確保數千個細胞同時激活,不管它們離指令核有多遠。

每一個電原細胞都帶有一個負電荷,其表面的負電荷略小於100毫伏,而內部的負電荷略小於100毫伏。當指令信號到達時,神經末梢釋放出一分鐘的乙酰膽鹼,這是一種神經遞質。這就創建了一條低電阻的暫態路徑,連接電池一側的內部和外部。

因此,每個電池都表現得像一個電池,被激活的一側帶負電荷,另一側帶正電荷。因為這些細胞是在電子器官內定向的,就像一堆電池放在手電筒裡,被激活的細胞產生的電流“衝擊”任何不活躍的鄰居,使其動作起來,引發雪崩式的激活,整個過程只需兩毫秒左右。這種幾乎同時啟動的裝置會在鰻魚體內產生一股短命的電流。如果這條鰻魚生活在空氣中,電流可能高達1安培,把它的身體變成相當於500伏特的電池。

一條鰻魚的身體尺寸與成年男子的手臂大致相同。要使手臂痙攣,200毫安的電流必須流經它50毫秒。電鰻產生的能量要比這少得多,因為它的電流只持續2毫秒。另外,大部分電流通過皮膚消散到水中。這可能會減少電流甚至更接近內部結構,如中樞神經系統或心臟。

當然,任何小獵物接收到的電流也只是鰻魚產生的總電流的一小部分。然而,電流放電到他們的小身體是大得多的比例。例如,一個獵物的長度是鰻魚的10倍,體積是鰻魚的1000倍。因此,靠近鰻魚的小動物受到電擊,而不是放電的鰻魚本身。


海客談海


生命物種的進化非常的神奇,竟然可以進化出用電殺死獵物的生物,電鰻就是用電獵殺獵物的代表物種,另外還有電鯰、電鰩等。

電鰻主要生活在南美洲的淡水河流中,不知道的人絕不會想到這種生活在水中的動物竟然可以產生足以將人擊昏的電流,它輸出的電壓可達300~800伏,而人類能承受的電壓只有36伏,所以不但是人類,它甚至可以將在水中游泳的水牛電暈,持續放電的話甚至可以將水牛殺死在水中,或者將想獵殺它的鱷魚電死,因此電鰻又被列入美國《國家地理雜誌》評選的“地球上最令人恐懼的淡水動物”之一,就連食人魚都得躲著它走,不然就會在它的電擊能力下成為它的食物。

那麼電鰻為什麼能放電呢?原來電鰻身體的兩側有“發電器”(尾部最強),那就是兩側的特殊的肌肉組織,是由有規則地排列著的6000~10000枚肌肉薄片(由電斑細胞構成)組成的,薄片之間還有結締組織相隔,許多神經從中直通電鰻的中樞神經系統,這也代表著電鰻的發電現象是受大腦控制的。

生物學家研究發現電鰻的每枚肌肉薄片都像一個小電池,當它被神經信號所激勵時,能陡然使離子流通過它的細胞膜。雖然它只能產生150毫伏的電壓,然而近萬個“小電池”串聯起來,就可以產生數百伏的電壓了。不過它產生的電流是很弱的,一般不到1安培,最強也只有2安培,表現為功率為1000瓦的短時放電,發出的是直流電,但放電頻率每秒可達300個脈衝,可持續放電15秒,河水中的殺傷範圍可達直徑6米。

成年的電鰻長度可達一米以上,可以釋放出300-800伏不等的高壓電,但是我們又都知道河水是電的導體,很多人以前也都見到過某些人用蓄電池在河中電魚的事,所過之處,很多魚都會翻著白肚漂上來,方式和電鰻獵殺魚類很相似,其蓄電池電壓並不比電鰻產生的電壓高,那麼同在河水之中,電鰻能用電殺死其他魚類,自己為什麼不會被電到呢?

其實關於這個問題,生物學家們也很好奇,它們通過解剖研究發現電鰻的身體結構實在巧妙。它大部分的身體或重要的器官都由絕緣性很高的組織包裹,就好像一塊電池,電池裡面是有電的,但是外面卻有一層絕緣體包裹,所以我們在拿電池的時候,只要不捏著電池的正兩極,就不會被電到。而電鰻在水中就像是一個大電池,它本身產生的電流釋放出去之後,絕大部分電流都會在導電性更好的河水中走過,附近有其他魚類就會被電到,而由於電鰻身體有類似絕緣體的組織包裹,其本身的電阻更大,所以絕大多數電流不會通過它的軀體,那麼電鰻也就不會被自己電到了。

不過電鰻並不是完全不會電到自已,它也有自己被自己電傷的可能,那就是它在離開水面也不接觸地面放電的時候,這個時候它的周圍只有空氣,而空氣的導電性很差,那麼電鰻放電產生的電流基本上就只能通過它的身體傳輸了,好像電線本身發生了短路一樣,這個時候電鰻就會電到自己了。

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漁人劉文俊


我想幾乎每一個人都幻想過自己擁有一些神奇的力量,比如力大無窮、千里眼、噴火、吐水、隱身等等。(葫蘆娃?!)

而能控制電的偉力,肯定也讓很多朋友嚮往不已。就像漫威電影中的雷神索爾,怕是所有男人的夢想。

可事實上你完全不必羨慕錘哥,雖然你不能控制雷電,但你確確實實可以發電!

任何一個擁有高中生物學知識的朋友肯定都明白,所有生命活動都離不開生物電的參與。從高高在上的人類,到非常之低級的草履蟲,都是如此。

當你的身體主動或被動的完成某一個反應,即產生興奮的時候。神經信號在神經中的傳輸過程,其實是電信號和化學信號通過神經突觸的轉化。(說的比較通俗,不是特別準確)

所以生命體可以發電不是什麼奇特的事情,只不過像人類等大部分動物的生物電都是處於動態平衡的狀態,沒法釋放到身體外面。

而地球上有一部分動物,卻可以實實在在的把身體裡的電放出來幹活。比如說電鰻、電鰩、電魚等等,有數十種魚類都是可以放電的。

不過電鰻確實是所有會放電的動物中最厲害的!它們放出的電壓可以達到300~800伏,足以在3~6米外瞬間擊昏一個人類(水中)。美洲電鰻的800伏高壓,甚至可以電死一頭牛!

為什麼電鰻就這麼會放電呢?其實可以說整個電鰻就是一個發電機啊。

電鰻的放電能力來自於它特化的肌肉組織所構成的放電體。電鰻的肌肉組織幾乎都能放電,佔其身長的80%以上。這些細胞就像小型的疊層電池,當它被神經信號所激勵時,能陡然使離子流通過它的細胞膜。

電鰻的頭部是負極,尾部是正極,雖然每個放電體只能製造0.15伏特的電壓,可當數千個放電體一起全力放電時,電壓便高達600~800伏特。而且電鰻還可以自由控制自己產生的電壓大小!


悅寵喵大俠


電鰻是屬於裸背電鰻科的一種鰻形南美魚類,不過它並不算上是真正的鰻類,倒不如說更像鯰魚的種類。

電鰻的體型較大,而且相比於靈活的魚類,電鰻的行為比較遲緩,它主要分佈在南美洲亞馬遜流域,並且棲息於緩流的淡水水體中,不時的會浮上水面,吸取地面的空氣進行呼吸,電鰻的名氣也是在當地比較大的,是當地著名的食用魚。

電鰻還被入選了美國《國家地理》雜誌“地球上最令人恐懼的淡水動物”之一!這是為什麼呢?最主要的原因不外乎是它那高超的“放電”本領,據說美洲的一個電鰻放電的最大電壓竟達800多伏,說到這裡,我們或許會疑惑“魚類”怎麼可能會有這麼強大的放電能力?

它又不是發動機,身體裡怎麼可能有“電”?

肯定的是,發動機和它放電的原理根本不是一回事。發動機是一種能夠將其它形式的能轉化為機械能的機器,其實就是一種能量轉換。

就必須要經過進氣、壓縮、作功、排氣四大過程才算一工作循環,這個能量轉換就是把可燃的混合氣引入氣缸,然後把進入氣缸的可燃混合氣進行壓縮,壓縮至接近終點,並且立馬點燃可燃混合氣,然後可燃混合氣著火燃燒膨脹,推動活塞實現對外作功,最後排出燃燒後的廢氣,這才是一個正規的工作循環。

而電鰻發電是因為其體內的一些細胞,它們就像小型電池。

一旦被一些神經信號激起就能使離子流通過它的細胞膜,電鰻的發電器散佈在身體兩邊的肌肉內,身體的尾端為正極,頭部為負極,然後電流從尾部流向頭部。

當神經信號被激起以後,某些肌肉組織可以釋放出電流,然後大量的發電組織會連起來從而產生了足夠強的高壓,最重要的是淡水的電阻較大。

其實生物的細胞、組織和器官在活動的時候都會產生極其微弱的電流和電位,比如當神經活動和肌肉運動時發生信息傳遞就會有電流產生,而信息的傳遞就是靠這些細胞間的動作電勢完成,只不過這些電流都是極其微弱而又難聚集的,所以普通的生物是不會發電的。


精彩視頻片斷餘小波


生命物種的進化非常的神奇,竟然可以進化出用電殺死獵物的生物,電鰻就是用電獵殺獵物的代表物種,另外還有電鯰、電鰩等。

電鰻主要生活在南美洲的淡水河流中,不知道的人絕不會想到這種生活在水中的動物竟然可以產生足以將人擊昏的電流,它輸出的電壓可達300~800伏,而人類能承受的電壓只有36伏,所以不但是人類,它甚至可以將在水中游泳的水牛電暈,持續放電的話甚至可以將水牛殺死在水中,或者將想獵殺它的鱷魚電死,因此電鰻又被列入美國《國家地理雜誌》評選的“地球上最令人恐懼的淡水動物”之一,就連食人魚都得躲著它走,不然就會在它的電擊能力下成為它的食物。

那麼電鰻為什麼能放電呢?原來電鰻身體的兩側有“發電器”(尾部最強),那就是兩側的特殊的肌肉組織,是由有規則地排列著的6000~10000枚肌肉薄片(由電斑細胞構成)組成的,薄片之間還有結締組織相隔,許多神經從中直通電鰻的中樞神經系統,這也代表著電鰻的發電現象是受大腦控制的。

生物學家研究發現電鰻的每枚肌肉薄片都像一個小電池,當它被神經信號所激勵時,能陡然使離子流通過它的細胞膜。雖然它只能產生150毫伏的電壓,然而近萬個“小電池”串聯起來,就可以產生數百伏的電壓了。不過它產生的電流是很弱的,一般不到1安培,最強也只有2安培,表現為功率為1000瓦的短時放電,發出的是直流電,但放電頻率每秒可達300個脈衝,可持續放電15秒,河水中的殺傷範圍可達直徑6米。

成年的電鰻長度可達一米以上,可以釋放出300-800伏不等的高壓電,但是我們又都知道河水是電的導體,很多人以前也都見到過某些人用蓄電池在河中電魚的事,所過之處,很多魚都會翻著白肚漂上來,方式和電鰻獵殺魚類很相似,其蓄電池電壓並不比電鰻產生的電壓高,那麼同在河水之中,電鰻能用電殺死其他魚類,自己為什麼不會被電到呢?

其實關於這個問題,生物學家們也很好奇,它們通過解剖研究發現電鰻的身體結構實在巧妙。它大部分的身體或重要的器官都由絕緣性很高的組織包裹,就好像一塊電池,電池裡面是有電的,但是外面卻有一層絕緣體包裹,所以我們在拿電池的時候,只要不捏著電池的正兩極,就不會被電到。而電鰻在水中就像是一個大電池,它本身產生的電流釋放出去之後,絕大部分電流都會在導電性更好的河水中走過,附近有其他魚類就會被電到,而由於電鰻身體有類似絕緣體的組織包裹,其本身的電阻更大,所以絕大多數電流不會通過它的軀體,那麼電鰻也就不會被自己電到了。

不過電鰻並不是完全不會電到自已,它也有自己被自己電傷的可能,那就是它在離開水面也不接觸地面放電的時候,這個時候它的周圍只有空氣,而空氣的導電性很差,那麼電鰻放電產生的電流基本上就只能通過它的身體傳輸了,好像電線本身發生了短路一樣,這個時候電鰻就會電到自己了。


重慶永川水花魚


電鰻體內有一些細胞就像小型的疊層電池,當它被神經信號所激勵時,能陡然使離子流通過它的細胞膜。電鰻體內從頭到尾都有這樣的細胞,就像許多疊在一起的疊層電池。當產生電流時,所有這些電池(每個電池電壓約0.15伏)都串聯起來,這樣在電鰻的頭和尾之間就產生了很高的電壓。許多這樣的電池組又並聯起來,這樣就能在體外產生足夠大的電流。


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