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用电鳗发电只能是玩笑,电鳗的电来源于能量的转化,怎么可能一直放电呢?而且生物体的细胞不像机械,是会疲劳的,当电鳗产电结构中的细胞疲劳后电鳗就不能再放电。
电鳗产电的原理其实所有的动物都有,像人类的心电图、脑电图等都是类似的产电现象,神经信号的传播其实就是靠电化学信号,单个神经束上就是靠细胞电,神经之间靠突触中的神经递质。
但是电鳗在进化的历程中将这一功能发扬光大成为了一种自卫或者攻击性的能力,主要的原理是电鳗体内某些细胞特化,可以实现离子的快速流动,离子是带电的,当将阴阳离子移动到产电结构的两端时就相当于形成了电容,两端之间存在电势差,当离子重归原位的时候就实现了电。单个产电细胞产生的电很微弱,可电鳗体内有很多这样的细胞串联,于是可以形成300-800V的电压。
电鳗产电的过程需要特有的蛋白质的活动,蛋白的活动在于结构的改变,在于细胞膜允许某些离子的通过,金属等离子和蛋白结合后蛋白的结构就发生了变化,于是细胞内部的蛋白就可以选择性地运输相应离子到相应的位置。蛋白的活动毫无疑问是需要能量的,所以电鳗产电需要消耗很多能量,因此电鳗并不会随时放电,只在自卫或者捕食的时候应用;而蛋白质有一定的阈值,电鳗产生的电只能在阈值之下,而且细胞膜等结构的运动也会产生疲劳,会导致电鳗产电的效率下降,所以电鳗又不能一直放电。
这就导致电鳗在放电的时候电压是递减的,虽然瞬间电压可以最高达到800V,并且电鳗每一次只能持续的释放电压约十几秒,之后,肌肉组织不再具有放电能力,需要等待放电结构的恢复,也就是放电具有一定的间隙。而动物之所以被称为动物就是可以到处活动,因此不能像植物一样扎根在土壤中靠光合作用养活自己,所以一切生理活动所需要的能量都需要从外界摄入,摄入的有机物先是转化为自身的组成部分,然后某些成分比如糖、脂肪等又可以用于供能,电鳗要是一直放电的话,要不了多久就把自己榨成干了。
对于人类来说电力是重要的能源形式,由于电磁效应的存在电力的应用十分方便,但是人类用的电需要稳定性、持续性,不能一会大一会小,那会导致很多电器烧掉。
电鳗产生的电不稳定且也不能持续,因此用于发电是不可能的,虽然可以通过稳流器等稳定电压,但是需要养殖的电鳗数量远超想象,那么需要付出的能量就也是个天文数字,要知道能量在动物间传播的时候每上升一个能量层级能量减少至上一层级的15%,这个效率可比用煤等发电低多了,现在煤炭的利用效率最高能达到45%左右,水能风能也能达到30%左右,而且相较于电鳗这些资源都稳定得多。
电鳗又被称为水中的?高压线?,也被称为移动的发电站,能产生足以击昏人类的电流,最高放电电压可达800伏,而超过36伏以上的电压就足以对人类产生伤害。
那么问题来了,电鳗体内没有发电机,为什么能够产生如此高的电压呢?
电鳗发电原理其实每个生物体内都有微弱的电流,人体内也是如此,最常见的就是脑电流,在医院我们可以用特定的机器来记录大脑中的生物电流。只是大多数生物的电流比较微弱,不会对周围生物产生威胁。
电鳗则不同,它们的身体就相当于一个发电器。它们全身有一些细胞就像小型的电池,当该细胞被神经信号刺激时,会猛然使离子流通过它的细胞膜,产生电流。
但是单个细胞产生的电流非常微弱,想要加强到800伏的高压,需要很多细胞一起发电。
其他生物体内虽然有这种发电细胞,但是没有电鳗多,电鳗从头到尾都有这样的细胞,每个细胞能够放电0.15伏电压,当所有的细胞层层叠叠串联起来后,电压就能够累加起来,形成超高电压,足以击昏它的天敌或者猎物。
虽然电鳗最高能够放800伏的电压,但一般情况下电鳗放电时的平均电压就是350伏,很少有超过600伏以上的记录。电鳗能够自己控制放电时间和强度,当电鳗遇到危险时,电鳗会首先释放较小的电压,警告对方。一般情况下这种较弱的电流会让对方感到疼痛,但没有致命威胁。
如果对方不听警告,继续靠近,电鳗则会放出较高的电压击昏对方。
当然,电鳗在觅食时,也会时不时地放电,因为有很多鱼类比较聪明,看到电鳗来了时会赶紧藏起来,这样一来电鳗就找不到食物了。但是电鳗也比较聪明,它会时不时地放电,这样即使是躲在暗处的鱼类也会不由自主地抽搐,引起电鳗的注意。
不管是大型猎物还是小型猎物,遇到了电鳗几乎都难逃一死。这是因为电鳗虽然发电时间持续较短,但发电次数密集,且电压极大。
电鳗为什么电不到自己?很奇怪的是,电鳗生活在水中,而水是导体,那为什么电鳗在放电时电不到自己呢?
秘密其实藏在电鳗的身体里。电鳗的放电器在自己身体的两侧,而它们的重要器官则在身体中央,且由绝缘性较高的构造包裹。当然如果电鳗受伤时,绝缘性构造遭到破坏时,它们也会电到自己。
而且,电鳗在放电时,电流会通过电阻最小的路径来传播,水的电阻比电鳗的身体要小,所以电流会沿着水传播,并电到其他猎物。
如果电鳗生活的环境阻力比较大,那它们放电时就会电到自己。不过如果电鳗生活的地方阻力较大,那么电鳗可能演化出阻力更大的身体结构来抵御电流。
电鳗放电的大小不同体型的电鳗,能够放电的能力也不同。体型小于1米的电鳗释放的电压较小,但会随着体型的增长而变大。当电鳗体型长到1米以上时,此时它们只会增加电流强度。
电鳗虽然能够放电,但是放电持续的时间不长,只是它们放电频率较快,每秒钟能连续放电50次,连续放电时,它们释放的电流强度会逐渐减弱,需要过一会儿才能重新恢复放电能力。
在过去,人们抓捕电鳗时,会将一头牛赶入河中,电鳗感到威胁来临时,会释放较高的电压。就这样,一头牛、两头牛、三头牛等,直到电鳗彻底?没电?,人们才会捕捉电鳗。
虽然电鳗放电能力很强,但是放电对于电鳗来说是一件非常消耗能量的行为,所以电鳗轻易不会放电。
总结电鳗之所以会放电,除了自身的结构构造之外,还因为它们没有攻击性的牙齿,没有坚硬的铠甲抵御对方的攻击。而有了放电能力之后,电鳗几乎站在了食物链顶端,除了人类之外再没有其他物种能够威胁它们的存在,即使是鳄鱼,都会被它们电晕。
电鳗是水中放电能力最强的淡水鱼类,被美国《国家地理》评为地球上最令人恐惧的淡水动物之一。尽管如此,电鳗依然是南美洲当地的著名食用鱼。不过随着近些年来电鳗生存环境遭到破坏,电鳗的数量减少,再加上电鳗会放电的特征,所以目前人们很少食用电鳗,而是作为水族馆中的观赏鱼类。
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