Техника - молодёжи 1981-08, страница 50

ток генерировать токи, образующие внешние электрические поля. Ученые полагают, что при синхронной работе таких клеток суммарные разряды могут достигать довольно большой силы. Важным подтверждением нервно-мышечной природы этих разрядов у рыб является их сходство с биопотенциалами руки человека по частотному составу, структуре внешнего поля и характеру ослабления в воде по мере увеличения расстояния.

«Рыбьи» сигналы довольно легко регистрируются. Поскольку поле электромагнитное, его электрический компонент улавливается электродами, а магнитный — специальными антеннами. Магнитный компонент легко преодолевает экраны, непроницаемые для обычного электрического поля. Поэтому сигналы рыб можно ловить даже в воздухе над аквариумом, используя катушки индуктивности, даже тогда, когда аквариум, где находятся рыбы, окружен сеткой Фарадея.

Но зачем неэлектрическим рыбам такое «внешнее» электричество? Ведь если сильноэлектрическим оно нужно для охоты, слабоэлектрическим для ориентации в водном пространстве, то с какой стати такой переизбыток?

Оказывается, для общения. И тут надо сказать, что рыбы не только генерируют, но и воспринимают электрические сигналы. У одних для этого есть специальные органы, другие обходятся как будто бы без оных. Еще в 1917 году американцы Паркер и Гензен, исследуя чувствительность американского сомика к раздражителям, обнаружили следующее. Воздействуя на рыбу стеклянными, деревянными и металлическими «палочками», заметили, что сомик чувствует приближение металла на расстоянии нескольких сантиметров, в то время как стекло только при прикосновении. Когда металлический стержень погружали в воду так, чтобы поверхность его контакта с водой составляла 5—6 см², рыбы отплывали, а при 0,9—2,8 см² приплывали и клевали место контакта. Стоило заизолировать металл парафином, реакция исчезала.

Не микротоки ли виноваты в этом? Эксперимент подтвердил предположение. Наводя на аквариум электрическое поле, ученые вызывали у рыб подобное поведение.

Слабоэлектрические рыбы, воспринимая внешнее электрическое поле и взаимодействуя с ним своим, биоэлектрическим, ориентируются в воде. А вот акулы и скаты по биопотенциалам распознают добычу. По электроимпульсам рыбы ищут пищу, собираются в стаи, держатся группками, находят себе пару.

Многие вопросы стайного поведения еще неясны. Например, какой механизм обусловливает целостность громадной «монолитной» стаи неэлектрических рыб при очень быстрых поворотах? Похоже, что здесь «работает» общестайное биоэлектрическое поле. Исследования показали, что если разряды одиночного гольца можно зарегистрировать на расстоянии до 1 м, то разряды от стаи в 100 особей — до 3,5 м. Следовательно, в стае биопотенциалы отдельных рыб складываются, и, видимо, приходящий извне сигнал об опасности воспринимается этим общим полем, сообщаясь каждой рыбе в отдельности. Любопытно и то, что в период миграции большие плотные косяки легко находят правильное направление, в то время как маленькие способны заблудиться в голубом просторе. И вообще почему рыбы мигрируют, собираясь в стаи, а не бродят поодиночке? Может быть, для того, чтобы иметь общее поле? Вполне вероятно, что в таком случае они могут его использовать для навигации благодаря взаимодействию с магнитным или электрическим полем Земли.

Подавая сигналы, рыбы употребляют порой довольно сложную систему кодирования — низкочастотные колебания, импульсы различной частоты, длительности, напряжения. Язык этот только-только начинает расшифровываться.

Изучение электрического мира рыб открывает увлекательные перспективы для исследователя. В этой области еще много «белых пятен». Видимо, на помощь ихтиологам должны прийти физики, ученые иных специальностей.

Электрохимия

внутри

нас

АЛЕКСАНДР МАЕВ, инженер

Еще 150 лет назад основатель электрохимии — науки, изучающей процессы перехода химической энергии в электрическую и наоборот, — Майкл Фарадей сказал: «Как ни чудесны законы и явления электричества, выявляющиеся на у в мире неорганического или мертвого вещества, интерес, который они представляют, вряд ли

может сравниться с тем, что присуще той же силе в соединении с живой системой и жизнью».

Слова Фарадея оказались пророческими. Сегодня все больший и больший интерес ученых вызывает новое направление в электрохимии — биоэлектрохимия, изучающая электрохимические процессы, протекающие в живых организмах. Почему? Вот что пишет кандидат химических наук, лауреат Ленинской премии Зинаида Ткачек в книге «Электрон на службе химии».

«Многие биологические процессы — к ним можно отнести переработку и усвоение продуктов питания, передачу сигналов нервной системы, механизм зрительного восприятия — базируются на электрохимических основах. Энергия, расходуемая живым организмом для поддержания жизнедеятельности, пополняется в результате сложного, многостадийного процесса окисления питательных веществ. По сути дела, усвоение питательных веществ не что иное, как биохимический окислительно-восстановительный процесс с участием электронов, протонов и ионов. Прямая аналогия с электрохимическими процессами в топливных элементах, где получение энергии идет за счет окисления топлива, аналогия с процессами, протекающими в самой обыкновенной гальванической батарее...»

В самом деле, в нашем организме комплексы ферментов, осуществляющих в клетках химические превращения питательных веществ, «базируются» в основном на мембранах клеток. Мембраны как бы выполняют роль электродов в гальванических элементах, а электролитами служат биологические жидкости, хорошо проводящие ток. В переносе зарядов через мембраны участвуют ионы и электроны. К тому же, как недавно обнаружено, в определенных случаях сами мембранные ферменты являются молекулярными генераторами тока. Поразительно и то, что на этих же самых мембранах параллельно с «растворением», электролизом веществ идет и процесс электросинтеза органических соединений, необходимых организму. Короче говоря, наш организм буквально «начинен» самыми разными электрохимическими процессами, определяющими основной процесс — жизнь.

Что такое распространение нервного импульса в минуту опасности? Мозг мгновенно рассылает тысячи ^оманд самым различным органам. Биотоки бегут по сложнейшей сети проводников — слабые электрические импульсы со своим напряжением, силой тока, с определенной амплитудой и частотой колебаний... Научившись определять их характеристики, ученые обнаружили, что интенсивность, амплитуда и частота колебаний раз-

48