電鰻最高可放800伏的電壓,堪比高壓線,那它的發電原理是什麼?

2021-01-08 鍾銘聊科學

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電鰻又被稱為水中的「高壓線」,也被稱為移動的發電站,能產生足以擊昏人類的電流,最高放電電壓可達800伏,而超過36伏以上的電壓就足以對人類產生傷害。

那麼問題來了,電鰻體內沒有發電機,為什麼能夠產生如此高的電壓呢?

電鰻發電原理

其實每個生物體內都有微弱的電流,人體內也是如此,最常見的就是腦電流,在醫院我們可以用特定的機器來記錄大腦中的生物電流。只是大多數生物的電流比較微弱,不會對周圍生物產生威脅。

電鰻則不同,它們的身體就相當於一個發電器。它們全身有一些細胞就像小型的電池,當該細胞被神經信號刺激時,會猛然使離子流通過它的細胞膜,產生電流。

但是單個細胞產生的電流非常微弱,想要加強到800伏的高壓,需要很多細胞一起發電。

其他生物體內雖然有這種發電細胞,但是沒有電鰻多,電鰻從頭到尾都有這樣的細胞,每個細胞能夠放電0.15伏電壓,當所有的細胞層層疊疊串聯起來後,電壓就能夠累加起來,形成超高電壓,足以擊昏它的天敵或者獵物。

雖然電鰻最高能夠放800伏的電壓,但一般情況下電鰻放電時的平均電壓就是350伏,很少有超過600伏以上的記錄。電鰻能夠自己控制放電時間和強度,當電鰻遇到危險時,電鰻會首先釋放較小的電壓,警告對方。一般情況下這種較弱的電流會讓對方感到疼痛,但沒有致命威脅。

如果對方不聽警告,繼續靠近,電鰻則會放出較高的電壓擊昏對方。

當然,電鰻在覓食時,也會時不時地放電,因為有很多魚類比較聰明,看到電鰻來了時會趕緊藏起來,這樣一來電鰻就找不到食物了。但是電鰻也比較聰明,它會時不時地放電,這樣即使是躲在暗處的魚類也會不由自主地抽搐,引起電鰻的注意。

不管是大型獵物還是小型獵物,遇到了電鰻幾乎都難逃一死。這是因為電鰻雖然發電時間持續較短,但發電次數密集,且電壓極大。

電鰻為什麼電不到自己?

很奇怪的是,電鰻生活在水中,而水是導體,那為什麼電鰻在放電時電不到自己呢?

秘密其實藏在電鰻的身體裡。電鰻的放電器在自己身體的兩側,而它們的重要器官則在身體中央,且由絕緣性較高的構造包裹。當然如果電鰻受傷時,絕緣性構造遭到破壞時,它們也會電到自己。

而且,電鰻在放電時,電流會通過電阻最小的路徑來傳播,水的電阻比電鰻的身體要小,所以電流會沿著水傳播,並電到其他獵物。

如果電鰻生活的環境阻力比較大,那它們放電時就會電到自己。不過如果電鰻生活的地方阻力較大,那麼電鰻可能演化出阻力更大的身體結構來抵禦電流。

電鰻放電的大小

不同體型的電鰻,能夠放電的能力也不同。體型小於1米的電鰻釋放的電壓較小,但會隨著體型的增長而變大。當電鰻體型長到1米以上時,此時它們只會增加電流強度。

電鰻雖然能夠放電,但是放電持續的時間不長,只是它們放電頻率較快,每秒鐘能連續放電50次,連續放電時,它們釋放的電流強度會逐漸減弱,需要過一會兒才能重新恢復放電能力。

在過去,人們抓捕電鰻時,會將一頭牛趕入河中,電鰻感到威脅來臨時,會釋放較高的電壓。就這樣,一頭牛、兩頭牛、三頭牛等,直到電鰻徹底「沒電」,人們才會捕捉電鰻。

雖然電鰻放電能力很強,但是放電對於電鰻來說是一件非常消耗能量的行為,所以電鰻輕易不會放電。

總結

電鰻之所以會放電,除了自身的結構構造之外,還因為它們沒有攻擊性的牙齒,沒有堅硬的鎧甲抵禦對方的攻擊。而有了放電能力之後,電鰻幾乎站在了食物鏈頂端,除了人類之外再沒有其他物種能夠威脅它們的存在,即使是鱷魚,都會被它們電暈。

電鰻是水中放電能力最強的淡水魚類,被美國《國家地理》評為地球上最令人恐懼的淡水動物之一。儘管如此,電鰻依然是南美洲當地的著名食用魚。不過隨著近些年來電鰻生存環境遭到破壞,電鰻的數量減少,再加上電鰻會放電的特徵,所以目前人們很少食用電鰻,而是作為水族館中的觀賞魚類。

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    電鰻可以發電,並靠發出的電流擊斃水中的小魚、蝦及其他的小動物,是一種捕食和打擊敵害的手段。電鰻捕食的時候,首先悄悄地遊近魚群,然後可連續放出電流,受到電擊的魚馬上暈厥過去,身體僵直,於是,電鰻乘機吞食它們。電鰻放電,有時也不一定是為了捕食,也可能是一種生理需要。被電鰻電死的魚,往往超過它們食用所需要的量,這給漁業生產帶來危害。電鰻放電後要經過一段時間的恢復,才能放電。
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    這种放電能力在300-800V的,有水中高壓線之稱的淡水魚類被稱為電鰻,生活在南美洲亞馬遜流域的蓋亞那地區,那電鰻是靠什麼原理來發電呢?電鰻主要靠它特化的肌肉組織所構成的放電體來放電,電鰻的尾部兩側的肌肉由6000~10000枚肌肉小薄片組成,薄片之間有結締組織相隔,布滿了神經系統,每個肌肉片都是一個放電體,每個放電體都可以放出0.15伏特的電壓,當這麼多的放電體一起放電,所放出的電壓甚至高達800伏特,足可以電死一隻鱷魚,不是沒有這樣的例子,是真有,一隻不了解情況的鱷魚飢餓的一口咬住電鰻,電鰻全力放電,鱷魚渾身一陣抽搐
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