Электрический угорь (Electrophorus electricus) использует электрические разряды в качестве способа агрессивной защиты. Для этого он выныривает половиной своего тела из воды и «жалит» потенциально опасное для себя животное. Американский ученый проверил на себе, какие напряжение, ток, и мощность вырабатываются при таком ударе. Работа опубликована в Current Biology.
Использование рыбами электрических импульсов — не редкость. У многих видов рыб есть специальные электрические органы, которые используются для ориентирования в пространстве, обороны, охоты и общения. Всего электрические разряды способны создавать около 250 видов рыб, но только два вида — электрический угорь и электрический скат — могут произвести электрический разряд, способный парализовать человека или крупное животное, находящееся в воде. Угорь использует электрические разряды в качестве метода агрессивной защиты. Для этого он совершает бросок, выныривая примерно половиной своего тела из воды и касаясь нападающего головой. При этом между головой и хвостом рыбы создается разность потенциалов, которая приводит к образованию замкнутой электрической цепи и протеканию тока по телу жертвы. Однако за всю многовековую историю встреч человека с электрическими угрями известно лишь несколько случаев, когда человек или лошадь тонули, будучи парализованными электрическим разрядом, и ни одного задокументированного летального исхода непосредственно от электрического удара.
В своем новом исследовании американский ученый Кеннет Катания решил измерить, какое напряжение создает электрический угорь при ударе и какой силы электрический ток он возбуждает в теле человека. Все эксперименты ученый проводил на себе.
Для своих опытов биолог использовал довольно молодого электрического угря длиной около 40 сантиметров. Сначала с помощью амперметра, вольтметра и нескольких резисторов ученый измерил электродвижущую силу и внутреннее сопротивление угря, которые составили 198 Вольт и 960 Ом, соответственно. После этого из данных о проводимости воды при комнатной температуре было рассчитано сопротивление воды, приходящейся на длину тела угря (около 400 Ом). Затем с помощью вольтметра и диэлектрической пластинки биолог измерил падение напряжения на выступающей из воды при атаке части угря (127 Вольт) и нашел ее сопротивление (около 2400 Ом).
Измерив все предварительные данные, ученый перешел к опытам на себе. В качестве объекта для атаки биолог использовал собственную руку с опущенной в воду ладонью. Чтобы избежать подводного контакта угря с рукой, ладонь он поместил в контейнер из диэлектрического материала, с двух сторон покрытого проводящим слоем. С помощью такого устройства ученый измерял зависимость тока, который течет по руке после атаки угрем, от времени.
Максимальный измеренный ток составил около 43 миллиампер. А зная все данные собранной электрической цепи из угря, своей руки, и воды, он рассчитал сопротивление руки (около 2100 Ом) и пиковую мощность электрического разряда (3,9 Ватта). Хотя измеренный ток довольно небольшой, но, конечно, он сильно превышает порог чувствительности ноцицепторов и достаточен для возбуждения рефлекса отдергивания руки. При этом ученый отмечает, что более взрослые особи обладают большей длиной, которая может превышать 1 метр, и могут создать большую разность потенциалов, но при этом обычно выныривают из воды на меньшую высоту.
Это исследование — уже не первое, которое Кеннет Катания проводит для оценки электрического удара угря. Например, недавно он изучал зависимость от времени частоты и амплитуды электрических разрядов, которые производит угорь при защите. Но до этого свои опыты он проводил на муляжах и специальных модельных объектах. Свои собственные руки он использовал для этого впервые.