Открытия и гипотезы, 2015 №05

Все началось с того, что Лиссманна, изучавшего динамику движений животных, заинтересовала способность гимнарха плавать хвостом вперед и при этом уверенно обходить препятствия. Предполагаемый электрический орган у гимнарха находился как раз в хвосте, и Лиссманну удалось установить, что этот хвост испускает импульсы стабильной частоты (порядка 300 Гц) и амплитуды (около 30 мВ в метре от рыбы). Кроме того, гимнарх явно реагировал на объекты из проводящих материалов. например на опущенную в аквариум медную проволоку. Лиссманн предположил, что гимнарх ориентируется с помощью электролокации — ощущает искажения силовых линий собственного поля.

Этот способ мировосприятия, по-видимому. не имеет аналогий не только с человеческими органами чувств, но и с человеческой техникой. Когда же стало понятно, что и как искать, слабоэлектрических рыб оказалось не так уж мало.

Совместно с Кеном Мэйчином, отвечавшим за инженерное обеспечение, Ганс Лиссманн провел серию интересных экспериментов. Например, гимнарху предъявляли два закрытых сосуда, непрозрачных в оптическом диапазоне, но «прозрачных» для тока. У рыбы вырабатывали рефлекс: выбирать червяка рядом с тем из двух сосудов. электропроводность содержимого которого была больше, чем у воды (рис. 3).

Рис. 3.Эксперименты Лиссманна с гимнархами показали, что эти рыбы могут различать сосуды по электропроводности содержимого.

При этом регистрировали и разряды, исходящие от гимнарха, и нюансы его поведения. Аналогичные опыты позволили установить диапазон электрочувствительности гимнарха и сравнить ее с чувствительностью других рыб. Например, представители отряда карповых реагируют на электрические токи в диапазоне от 8 до 110 мкА/см². Пороговая плотность тока, которую распознает гимнарх, составила, по оценкам Мэйчина, 10-5 мкА/см² — оцените разницу в порядке величин!

Высокую чувствительность обеспечивают совершенные устройства приема. В подводном царстве широко распространены ампулярные рецепторы, в виде ямки «ампулы». Подобные структуры найдены и на коже некоторых палеонтологических образцов, например латимерий. Ампулярные рецепторы — низкочастотные, они лучше всего воспринимают единицы или доли герц и встречаются у многих типов рыб, в том числе неэлектрических: осетров, акул, сомов.

У мормирид, помимо ампулярных, есть электрорецепторы особого рода — бугорковые. Они воспринимают специализированные разряды электрических органов, собственных и чужих. Сигналы от них поступают в мозг рыбы, в так называемые электросенсорные доли. Рыба «видит» всей кожей электрические поля, и это позволяет ей ориентироваться даже в темноте или в замутненной воде, а также общаться с сородичами. Ни один скептик не скажет, что это приспособление — не полезное!

Зачем рецепторы неэлектрическим рыбам? Ганс Лиссманн предположил, что в ходе эволюции первичной была не электрогенерация, а электрорецепция — возможность наблюдать изменения электрических полей стала предпосылкой для умения генерировать такие поля. Логично: животные, лишенные слуха, не подают звуковых сигналов, не различающие цветов — не демонстрируют друг другу ярко окрашенные крылья или хвосты. А вот молчаливые существа, наделенные слухом, известны. Тем же акулам электрочувствительность помогает находить добычу.

Вспомним, что мышца — тоже электрический орган, потенциалы мышечных волокон компенсируются не полностью. Для нас, неразвитых наземных млекопитающих, камбала, зарывшаяся в песок, абсолютно незаметна, но ее выдает пульсация жаберных мышц. Акула «видит» вспышки мышечной активности — по частоте они как раз попадают в оптимум ампулярных рецепторов — и атакует. Точно так же она атакует и искусственный генератор разрядов.

Если же спрятать камбалу за непрозрачный для тока экран, то акула ее проигнорирует.

Эти опыты проделал в начале 70-х годов американский ихтиолог голландского происхождения Адрианус Кальмейн. Есть еще и потенциалы дыхания — вода, которую рыба выбрасывает из жабр, отличается по ионному составу, а значит, любое существо, дышащее под водой, можно засечь с помощью электрорецепции. Полезнейшее «шестое чувство»! Недаром палеоихтиологи полагают, что в палеозое. 300–600 млн. лет назад, оно было у всех предков рыб (и не только рыб), а к настоящему времени некоторые группы его утратили.

Удар по электрическому глазу

Сейчас принято считать, что существует шесть групп электрических рыб. Помимо мормирид и гимнотид, это электрические скаты, ромботелые скаты Raja (те самые, которых упомянул Дарвин), звездочеты и сомы. Кстати, слабоэлектрической оказалась морская корова, единственный вид звездочетов, обитающий в Черном море.