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標題: 電鰻使用電方式的多樣化 [打印本頁]

作者: jiunn36 時間: 2019-5-27 06:44 PM 標題: 電鰻使用電方式的多樣化

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　　電鰻會電擊獵物﹐這不是秘密﹐人們好幾個世紀以前就知道這件事。電鰻使用高壓電攻擊獵物時﹐水槽中附近的魚在三毫秒內全都靜止不動﹐像是變成小小的雕像﹐漂浮在水中。剛開始以為這些魚全死了﹐不過當電鰻沒有擊中目標﹐停止施放高壓電﹐其他魚就好像「解凍」了般﹐完全恢復原來游動的速度。電鰻電擊的效應是暫時的﹐就像是執法人員使用的電擊槍﹐它能干擾神經系統對於肌肉的控制能力﹐造成神經肌肉失能。電擊槍經由電線﹐每秒施放19次高壓電脈衝。電鰻不需要電線﹐因為水會導電﹐就像吹風機掉落進浴盆中的狀況。除此之外﹐電鰻和電擊槍還有一個相同的地方﹐就是施放的電脈衝非常短﹐每次只持續兩毫秒﹐但是電鰻電擊的頻率比執法武器高多了﹐每次電轟擊(volley)時電脈衝會連發﹐一秒超過400次。那麼﹐電鰻算得上在水中游動的進階版電擊槍嗎﹖
　　如果你知道電鰻並不屬於常見的鰻魚﹐而是裸背電鰻科(Gymnotidae)的物種﹐可能會嚇一跳。這一科的魚類原生於南美洲﹐同科其他物種會放出微弱的電﹐偵測周遭環境並彼此溝通。電鰻在演化過程中強化這種放電能力﹐最高能夠產生電壓600伏特﹐因為牠的發電器官幾乎和身體一樣長(電鰻可以長到兩公尺多﹐超過20公斤重)。這種器官由許多特別的發電細胞(electrocyte)組成﹐圓盤狀的細胞像是電池﹐能夠放出電。
　　電鰻吃食蚯蚓可說是貪得無厭﹐在此設計了一項實驗：首先﹐我把神經和肌肉功能還保持完整的死魚放到有電鰻的水槽中﹐兩者之間隔著能夠導電的板子﹐死魚身上接著電線﹐連接到測量肌肉收縮程度的儀器上。然後我拿蚯蚓餵電鰻﹐電鰻當然施放電擊﹐把蚯蚓吃了。我利用這個過程進行一連串實驗﹐觀察死魚的肌肉對於電鰻狩獵時放出高壓電脈衝的反應。
　　電鰻放出的高壓電脈衝﹐使得死魚的肌肉大規模收縮﹐時間發生在電擊之後三毫秒﹐我們在原先的慢動作攝影中看到電鰻附近的魚﹐也是在三毫秒之後靜止不動。顯然電鰻早就在人類之前發明了電擊槍。實驗還顯示出﹐電鰻放電並不是直接作用在魚的肌肉上﹐而是作用在連接到肌肉的運動神經上﹐電鰻發出的每個高壓電脈衝都可以在魚的運動神經上引發動作電位(action potential)這樣的神經脈衝。
　　這項發現值得注意﹐因為電鰻的發電器官是特化的肌肉﹐由電鰻自己的運動神經控制﹐運動神經則是由腦中的神經元控制。每次放出高壓電脈衝﹐都是由腦中神經元發出指令訊號﹐經過運動神經元﹐啟動發電器官﹔發電器官把高壓電經由水傳到附近魚隻﹐啟動牠們的運動神經元﹐進而影響肌肉。換句話說﹐電鰻是以高效能的遠距控制方式讓獵物無法動彈。
　　從遠距控制這個看法出發﹐獵物肌肉的反應﹐可能也會反過來改變電鰻的放電模式﹐因此以全新的視角看待電鰻的高壓電攻擊。鮑爾(Richard Bauer)先前的研究在1979年的論文指出﹐電鰻狩獵時經常會停下來﹐並快速放出兩道高壓電脈衝﹐間隔只有兩毫秒﹐這種成對的脈衝稱為「雙擊」(doublet)。實驗室中所有電鰻都有這樣的行為﹐那麼雙擊的用途是什麼﹖
　　稍微研究一下肌肉生理學﹐就會發現從運動神經元傳遞到肌肉的「雙擊」(也可以說是成對的動作電位)﹐是讓獵物肌肉產生劇烈收縮的最佳方式。針對這個現象進行實驗﹐發現電鰻發出雙擊會造成附近獵物短暫而嚴重的全身痙攣﹐而高壓電轟擊的效應則是持續麻痺獵物。痙攣會造成水劇烈振動﹐基本上就是產生水下聲波。由於電鰻能夠察覺細微的水流﹐電鰻說不定是用雙擊的方式﹐在探詢「你活著嗎﹖」畢竟野生亞馬遜河的電鰻是在晚上狩獵﹐周圍有各式各樣的獵物隱匿﹐這比丟到水槽中的蚯蚓和金魚難捉多了。
　　實驗室養的電鰻在面對新的獵物(例如美國鰲蝦)﹐或是獵物隱藏在水草中時﹐往往會放出雙擊﹐讓獵物痙攣﹐之後才追蹤位置加以攻擊﹐獵物的動作似乎透露了自身的位置﹐這個明顯的觀察結果支持研究人員的想法。為了得到更直接的證據﹐研究人員把死魚連接上電刺激器﹐可以啟動死魚的痙攣﹐而電鰻的雙擊也可以﹔然後接上電線的死魚放在絕緣的保鮮袋中﹐這樣死魚就不會受到電鰻雙擊的影響﹐可以由研究人員控制死魚肌肉的痙攣。結果很明顯﹐如果死魚沒有痙攣﹐電鰻就算發出雙擊也不會接著攻擊。這項實驗證明電鰻是在雙擊造成魚的痙攣之後﹐才發動攻擊的。
　　所以電鰻聯合兩種遠距控制方式﹐可說是動物界中最為狡詐的獵捕策略﹕讓隱藏的獵物有所動作而洩漏行蹤﹐然後用連續電擊讓獵物動彈不得。

作者: gwnchilu 時間: 2019-5-27 08:24 PM

自然界生物長時間的演化
還包含許多人類未知且值得學習之處

作者: altairng 時間: 2019-5-28 09:57 AM

聯合兩種遠距離電擊的控制方式，這東西的確很巧妙很狡詐啊，自然界太多奇妙處值得讓人研究和學習，可惜是人類一直在破壞這個地球，因此而滅亡的動物不懂有多少啊

作者: 126957849 時間: 2019-5-29 04:40 PM

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作者: adiliiyachen 時間: 2019-5-30 09:25 PM

如果可以複製電鰻的放電器官應用在日常生活上，或許人類可以自體發電，就不用發電廠了。
節能省碳又可以愛護地球。

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