https://frosthead.com

Sains Buktikan Gel Tenaga Elektrik Boleh Melompat Dari Air Ke Serangan

Lelaki tempatan mengepung 30 ekor kuda dan keledai liar dari savannah di dataran Venezuela dan memaksa mereka ke dalam kolam berlumpur yang berisi belut elektrik. Ia adalah 19 Mac, 1800, dan Alexander von Humboldt, seorang penjelajah Prusia, naturalis dan ahli geografi, berniat untuk melakukan percubaan terbuka terhadap kekuatan kejutan belut. Dia dan kawannya menyaksikan ikan itu muncul dari tempat berlumpur mereka di dasar kolam dan berkumpul di permukaan air. Belut menembak kejutan elektrik, dan dalam beberapa minit, dua kuda telah terkejut dan lemas.

Penduduk tempatan terus mengorek kuda liar ke dalam kolam ketika belut terus menyerang. Lukisan yang tidak mungkin dihasilkan empat dekad kemudian juga menggambarkan bel, yang melompat keluar dari air, terbang melalui udara menuju ke arah kuda-kuda yang ketakutan.

Akhirnya belut hilang kekuatan dan mengeluarkan kurang elektrik. Penduduk tempatan berkumpul di sekitar tebing kolam dan bertenggek di atas cawangan-cawangan yang menggeliat dan menggeliat belut, menariknya sebaik sahaja tali yang dipasang itu cukup kering untuk mengurangkan kejutan yang mungkin.

"Ia adalah apa yang anda boleh panggil cerita ikan yang hebat dari pengembaraan von von Humboldt di Amerika Selatan, " kata Kenneth Catania, seorang profesor sains biologi di Vanderbilt University dan pengarang kajian baru yang diterbitkan dalam Prosiding Akademi Sains Kebangsaan .

elektrik-eel-illustration.jpg Ilustrasi belut yang melompat ini diterbitkan pada tahun 1843 sebagai bahagian depan untuk The Naturalist Library, Ichthyology, Volume V, Bahagian II, Ikan Guiana, yang ditulis oleh Robert H. Schomburgk, seorang kawan dan anak patung Humboldt.

Walaupun ia merupakan titik penting bagi jilid kedua von Humboldt's Prediksi Peribadi Perjalanan ke Kawasan Equinoctial Amerika Sepanjang Tahun 1799-1804, sifat sensasi dari akaun penjelajah dan ilustrasi yang berkaitan telah menimbulkan kening di kalangan ahli biologi belut yang paling moden.

"Saya fikir itu adalah gila, " kata Catania. Belut elektrik, sementara haiwan yang menarik yang menggunakan kuasa mengejutkan mereka untuk memburu dan melindungi diri mereka, tidak diketahui melompat keluar dari air atau sengaja menyerang makhluk yang lebih besar. percaya bahawa ia mungkin telah berlaku. "

Sehingga dia menyaksikannya sendiri.

Semasa meletakkan jaring dan objek konduktif lain dalam tangki belut di makmalnya, dia mendapati bahawa ikan-terutama yang lebih besar-kadang-kadang akan mendorong diri mereka keluar dari air dengan sirip ekor mereka dalam serangan letupan dan menekan terhadap objek yang menyerang.

Belut elektrik, yang secara tekal tidak belut tetapi knifefish, mampu memancarkan kejutan hingga 600 volt-satu pasukan yang lebih kuat daripada Taser-yang mereka gunakan di alam liar untuk memburu mangsa.

Ikan juga zap untuk pertahanan, memikat pemangsa yang berpotensi sebelum memecah cepat sungai.

"Daya arus dan kedalaman air, menghalang mereka daripada ditangkap oleh kaum India, " von Humboldt menulis dalam kisahnya. "Mereka melihat ikan-ikan ini lebih kerap daripada mereka merasakan kejutan daripada mereka ketika berenang atau mandi di sungai."

Tetapi untuk benar-benar pergi keluar dari jalan mereka untuk menyerang haiwan besar seolah-olah tidak berhati-hati sehingga Catania membuat hubungan antara apa yang berlaku di dalam tangki dan akaun von Humboldt.

Penjelajah telah melawat pada bulan Mac, yang biasanya musim kering di Llanos, atau dataran besar, kawasan Venezuela. Kebanyakan tanah lembap di Llanos menguap pada masa ini, menjejaskan kehidupan akuatik seperti belut elektrik di kolam kecil, yang tidak seperti akuarium Catania. Dalam kedua-dua keadaan ini, belut tidak dapat dilepaskan dan mungkin dipaksa untuk melindungi diri mereka dari pemangsa yang berpotensi.

Kredit: Ken Catania, PNAS, 2016

Oleh itu, apabila Catania menggantung bahan konduktif ke dalam tangki belutnya dalam bentuk benda seperti lengan manusia atau kepala buaya, kepalanya melompat keluar sebahagian dari air cetek dan menyerang, menggosok kepala mereka terhadap objek yang menyerang selama beberapa saat.

Sementara itu, mikrofon ahli biologi yang diletakkan di dalam tangki mengesahkan serangan itu diselaraskan dengan voli voltan tinggi. "Yang penting, mereka bukan sahaja melompat secara rawak, mereka benar-benar mengikuti konduktor keluar dari air, " katanya. "Ini menarik kepada saya kerana ia jelas merupakan mekanisme pertahanan yang sangat baik dan sangat berguna."

Kredit: Ken Catania, PNAS, 2016

Dalam arti, tingkah laku agresif belut memfasilitasi pekerjaan Catania.

Sebelum ini, penyelidik akan mengambil belut keluar dari air dan meletakkannya di atas meja untuk mengukur voltan serangan mereka-satu ujian yang jauh dari menyenangkan untuk ikan dan bagi para penyelidik yang cuba menguruskan licin, kadang-kadang lebih dari enam kaki - ikan elektrik yang panjang.

Von Humboldt tidak dapat mengambil langkah berjaga-jaga keselamatan yang mencukupi pada zamannya. Setelah meletakkan kedua kakinya pada belut yang baru ditarik dari air, penjelajah itu mengalami "kejutan yang mengerikan" yang menyebabkan kesakitan berlutut di lututnya dan kebanyakan sendinya sepanjang hari.

Catania sendiri telah terkejut secara tidak sengaja semasa mengendalikan belut, dan walaupun ia adalah satu kekuatan yang sukar untuk menerangkan dalam istilah awam, dia mengatakan ia seperti zap yang mungkin anda rasa dari soket dinding.

Tetapi melalui penyelidikannya yang merangsang, beliau memutuskan bahawa belut menggunakan rasa penerimaan elektro yang canggih untuk mengenal pasti konduktor, yang mereka mungkin mentafsir sebagai benda hidup (mereka biasanya tidak akan menyerang bukan konduktor seperti plastik).

elektrik-eel-diagram.jpg Belut elektrik muncul dari air untuk mengejutkan pemangsa simulasi. Diod pemancar cahaya dikuasakan oleh belut melalui jalur konduktif di hadapan prop. Lampu-lampu yang paling terang apabila belut mencapai ketinggian maksimum. (Ken Catania)

Sekarang bahawa Catania lebih akrab dengan kelakuan belut, dia boleh menggunakan pengetahuan untuk kelebihannya kerana mereka akan berenang sesuai dengan mereka sendiri dan kejutan plat logam yang disambungkan ke voltmeter.

Dia telah mendapati bahawa belit dapat menyampaikan kejutan yang lebih tertumpu dengan memperlihatkan keluar dari air dan menekan dagu mereka terhadap haiwan. "Belut mungkin tidak begitu baik pada sesuatu yang mengejutkan yang tidak sepenuhnya di dalam air sehingga tingkah laku ini adalah penyelesaian, " katanya. "Semakin tinggi [belut], semakin banyak kekuatan itu melalui apa yang menyentuh dan kurang kembali melalui air dari ekornya. Belut-belut ini telah berevolusi untuk menghasilkan keluaran yang luar biasa, dan ternyata mereka telah berkembang tingkah laku yang luar biasa untuk pergi bersama-sama dengan itu. "

Penyelidik lain yang ragu-ragu mengenai akaun von Humboldt juga yakin selepas menonton video Catania dihasilkan daripada konduktor menyerang belut elektrik.

"Dalam kombinasi dengan kajian sebelumnya [Catania], hasil ini secara literal menulis semula buku tentang apa yang kita ketahui tentang kelakuan elektrik belut elektrik, " kata James Albert, ahli biologi di University of Louisiana di Lafayette yang telah mempelajari bagaimana belut berkembang keupayaan untuk menggunakan elektrik untuk memihak kepada mereka. "Ken adalah seorang eksperimentalis yang luar biasa dengan mata yang baik untuk memerhatikan nuansa tingkah laku haiwan."

Bagi von Humboldt, dia dan kawannya meninggalkan Calabozo pada 24 Mac, "sangat berpuas hati" dengan penginapan mereka dan eksperimen yang mereka lakukan pada objek "sangat layak perhatian ahli fisiologi." Dia akhirnya akan meneroka sungai Orinoco dan Amazon, antara lain di Amerika, menerbitkan akaunnya dan membincangkannya secara peribadi dengan orang-orang seperti Simón Bolívar, pembebasan masa depan kebanyakan dari Amerika Selatan Sepanyol.

Warisan naturalis explorer masih dihormati hari ini dalam beberapa cara, di antaranya nama pergerakan air yang kuat yang bergerak ke utara ke pantai Chile dan Peru: The Humboldt Current.

Sains Buktikan Gel Tenaga Elektrik Boleh Melompat Dari Air Ke Serangan