电鳗放电的原理（论电鳗如何利用电击来捕猎和自卫）

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文丨娱知阅里

编辑丨娱知阅里

前言

电鳗是一种生活在南美洲亚马逊河及其支流、欧洲淡水系统以及非洲的淡水鱼类。它们拥有强大的电器感应器官，能够发出强大的电击，不仅可以用于捕猎食物，还可以用于自卫避免捕食者的攻击。本文将介绍电鳗的电击特性和电击用途。

电鳗的电击特性

一、电鳗的电器感应器官

电鳗拥有强大的电器感应器官，能够产生和感知电场。这些电器感应器官又被称为电器脏器，主要有三个部分：主电器脏器、亚电器脏器和辅助电器脏器。

主电器脏器是最具代表性的电器感应器官，位于电鳗身体前半部分。它包含了数千个电棒，每个电棒长度约为0.1-3毫米，直径约为0.1毫米，在一定区域内形成了一个复杂的三维网络结构。

整个电棒由电细胞和电原细胞组成，电细胞发出电信号，而电原细胞则感知外界电场。这种结构使得电鳗可以产生和接收电波信号，通过电软管与神经元相连，从而使电鳗能够感知周围环境中的微小电场变化。

亚电器脏器是主电器脏器的延伸部分，位于电鳗后半部分。它由数百个电细胞和电原细胞组成，发出的电信号相对较弱。亚电器脏器主要参与电鳗的自卫反应。

辅助电器脏器则分布在电鳗吻部，由许多小电棒组成。这些小电棒仅由电原细胞构成，它们能够感知电场变化，帮助电鳗对周围环境进行更加精确的定位。

除了能够感知外界电场，电鳗的电器感应器官还可以通过电击来捕猎和自卫。电鳗可以产生高达600伏的电压，通过电击来攻击猎物或者防御捕食者。

整个电鳗的电器感应系统，构成了一套高度精密的电生理机制，是电鳗适应淡水环境并能够生存繁衍的重要保障。

总而言之，电鳗的电器感应器官是一个高度复杂的系统，它将电场感知、电力生产和电兴奋相结合，并发挥出了在淡水环境中作为掠食者和被掠食者兼备的优越性能。

二、电鳗发出的电击的频率、强度和持续时间

一般来说，电鳗发出的电击频率在10至400赫兹之间，通常以高频段为主，即200赫兹及以上，也会根据生境和各种因素而有所变化。

电鳗的电压一般可以达到高达600伏特。强度与电击频率呈正比关系，也受到周围环境和电鳗自身电压控制，通常分为轻、中和重三种，其中，最强的电击甚至能够使人昏迷并导致死亡。

具体来说，电鳗成年体长度在1-2米时，电流强度可以高达1安，此后随着体长增加，电流强度会逐渐减弱。

至于电击的持续时间，则一般约为2毫秒左右。电鳗通过电击来袭击猎物或者防御潜在捕食者，通常一次电击对猎物或捕食者来说是致命的。通过电击，电鳗能够快速且有效地进行捕猎和自卫，并成功适应了淡水环境生存的竞争压力。

电鳗利用电击捕猎的机制

一、电鳗利用电击定位猎物

利用电击来定位和捕猎猎物是电鳗最主要的行为之一。

首先，电鳗会产生弱电场，这是由其身体具有大量泡状电器官所造成的。泡状电器官内含有特殊的细胞，能够帮助电鳗产生电荷差异以形成电场，从而感应周围环境。

电鳗通过电场探测猎物，并将猎物迅速击晕、摧毁甚至咬碎。研究表明，电鳗每秒钟可以发出数百次电冲击，每一次电冲击的电压可达到600伏特左右，足以使猎物原地不动、头晕眼花。

其次，电鳗能够调节自己的电击强度和频率来适应不同的猎物和不同的环境。例如，当电鳗遇到较小的猎物时，会相应减小电击强度，以免猎物被电击过度杀伤或者惊吓跑掉。相比之下，当电鳗遇到较大的猎物时，则会增加电击强度，以确保捕杀成功。

电鳗能够利用电击定位猎物，是一项令人惊奇和独特的生物学行为，在生态和运动规律方面都具有重要价值。同时，由于其身体产生的电磁机制与人工电器所使用的原理有很多相似之处，因此电鳗也成为我们研究人类生物医学工程和科技发展过程中的参考对象之一。

二、电鳗如何利用电击制服猎物

电鳗在地形复杂的水域或黄昏时会主动处于暗处伏击猎物。当猎物经过时，电鳗迅速发动电击，电流与猎物相遇即判死刑。几乎所有的小鱼小虾都无法承受它的电机，直接变成了它的美食。

而对于较大的猎物，电鳗需要通过多次电击逐步将其制服。猎物中，如鲶鱼与鲑鱼等具有相对强大实力及反击性的动物，在电鳗电击后，仍然可以短时间内保持意识，并试图反击。

所以，电鳗需要不断用电击打断猎物运动神经及肌肉功能，将其逐渐制服。电鳗的电击在这一过程中发挥着至关重要的作用，其独特强大的电能量是其制服猎物的核心手段。

此外，电鳗的电击能够杀死并消化其它淡水生物，也进行自我防卫保护。

电鳗利用电击自卫的机制

一、电鳗的电击对捕食者的威慑作用

电鳗的电击对捕食者具有很强的威慑作用。在受到捕食者的侵袭时，电鳗可以主动产生电压，在周围形成电场以及带电屏障，从而使得捕食者受到阻碍，甚至可能会导致其瘫痪。此外，电鳗的电击还能够对捕食者造成电休克，使其失去行动能力，并有可能直接造成其死亡。

电鳗的电击不仅可以抵御单个捕食者的进攻，还可向周围散发电场，使其他捕食者望而却步。因此，当电鳗遭受多个捕食者围攻时，能够通过释放强烈电流的方式来确保自身安全，同时增加对捕食者的不利影响。

另外，电鳗在进行电击时，身体的形态也发生了变化。它会收缩主电器脏器中的电棒，从而使电力集中到尾部和头部等产生电击的重点位置。这种收缩还能使其身体略微扭曲，增加电击威力和效果。因此，捕食者见到电鳗作出这样的动作，可能就会放弃进攻。

电鳗通过自身强大的电器感应器官，成功地适应了淡水环境的竞争压力，并且通过电击对捕食者施加强烈的威慑作用来保护自身安全。

二、电鳗如何利用电击摆脱捕食者的攻击

除此之外，电鳗还能够利用电击摆脱捕食者的攻击，电鳗在遭受攻击时，可以通过调节自身的电击强度和频率来应对不同的捕食者。

例如，当电鳗被攻击时，会增加电击强度，以迷惑、吓退、攻击或打伤捕食者。相反地，当电鳗遇到较小或较弱的捕食者时，则尽量减少电击强度，以免留下过多青春痘留念。

如果无法摆脱捕食者的攻击，电鳗也会采取其他的方法来求生存。例如，电鳗会躲避在水草丛中或岩石壁缝里等可以掩护身体的地方，以躲避捕食者的攻击。此外，电鳗还可以用自身身体的柔软程度来逃脱捕食者的攻击，使捕食者攻击失败。

电鳗利用电击摆脱捕食者的攻击是一种非常聪明和高效的方法，这也是它们在野外生存中能够长盛不衰的关键原因之一。通过研究电鳗的电击机制和策略，我们不但可以更好地了解电鳗的生态和行为习惯，还可以为人类科技创新提供有益启示。

对电鳗电击利用的研究现状

一、电鳗发电器官结构和发电机理

电鳗的发电器官主要由電氣板和Sachs体组成。其中，电氣板呈内突形状，并分别位于电鳗身体的胸肌、腹部以及体侧两侧。电氣板由数以百万计的楚南细胞组成，每个楚南细胞都与神经纤维相连，并且单独分开。当电鳗产生电流时，这些楚南细胞会同时放电，类似于一个平行电容器的效果。这样就可以产生出强大的电流，用于捕猎、防卫和交流。

而Sachs体则是电鳗另一个重要的发电器官，它位于电鳗发电器官的配对侧，包括许多分隔的电性器官。这些电性器官由电泳细胞和排列在其周围的厚层储能细胞构成。这些厚层储能细胞能够将电荷储存在自身内部，在需要的时候，它们释放电流并通电。

至于电鳗发电的机理，则是由质子泵动员产生pmf（质子动力学梯度）而形成的。简单来说，电鳗在摄取食物后，会消耗氧气和葡萄糖等营养物质，并通过线粒体代谢产生大量的ATP（三磷酸腺苷）。在这个过程中，电鳗利用了氧离子（O2）、质子（H+）和电子（e-)来生成ATP，并且使细胞内外的电势差越来越大，从而导致电子和正离子通道之间的巨大梯度，最终实现了强大的电流输出。