Как и другие животные, акулы обладают всеми пяти органами чувств – зрение, обоняние, осязание, вкус, тактильность. Есть у них еще одно дополнительное 6 чувство, выделяющее их среди всех остальных – электрорецепция.
Что такое электрорецепция и как она работает?
Это биологическая способность воспринимать электро-магнитные импульсы. Древнее чувство, которое развилось независимо в животном мире в нескольких группах, включая бесчелюстных (миноги), хрящевых (химеры, акулы, скаты/скаты) и костистых рыб (двоякодышащие рыбы, латимерии, полиптериды, хрящевые и костистые), некоторых амфибий и млекопитающих.
Открыл эту способность у акул - В 1971году Адрианус "Ад" Калмиийн, он опубликовал захватывающую статью, доказывающую, что акулы и скаты обладают дополнительным чувством, воспринимающим электромагнитные волны.
Что такое электрорецепция и как она работает?
Это биологическая способность воспринимать электро-магнитные импульсы. Древнее чувство, которое развилось независимо в животном мире в нескольких группах, включая бесчелюстных (миноги), хрящевых (химеры, акулы, скаты/скаты) и костистых рыб (двоякодышащие рыбы, латимерии, полиптериды, хрящевые и костистые), некоторых амфибий и млекопитающих.
Открыл эту способность у акул - В 1971году Адрианус "Ад" Калмиийн, он опубликовал захватывающую статью, доказывающую, что акулы и скаты обладают дополнительным чувством, воспринимающим электромагнитные волны.
Как это открыли?
Итальянский ихтиолог Стефано Лоренцини, формально описал анатомию этих органов в 17 веке. Они представляют из себя систему маленьких пор расположенных по всей голове рыбы. Но чего никто не знал, так это того, для чего использовались эти поры. Было много догадок, но не было доказательств.
Ключевой прорыв произошел в 1935 году, физиолог Свен Дейкграаф из Утрехтского государственного университета в Нидерландах изучал акул для другого проекта, когда он заметил, что акула в неволе реагировала, когда приближалась к ржавой проволоке в своем аквариуме. Акула отступила от проволоки после приближения к ней, отшатнулась с явным отвращением или реакцией похожей на боль, хотя рыба никогда ее не касалась. Причем эта реакция побега происходила даже тогда, когда акуле были завязаны глаза и она не могла видеть проволоку. Ясно, что проволока давала не визуальный стимул, который акула могла уловить.
В 60е года химик Ройс Мюррей из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл задокументировал, что сенсорные клетки в ампулах Лоренцини реагируют на электромагнитные поля. Но работа проводилась в лаборатории только с органами ампул, а не с живой плавающей акулой.
Окончательно эту способность доказал Адрианус «Ад» Калмийн в 1971 году, он же провел серию умных экспериментов, поместив живую добычу в защитные чехлы из агара, чтобы акулы не могли видеть, слышать или чувствовать их запах, но все же могли ощущать их биоэлектрические поля. Тем самым он ответил на вопросы - «Существуют ли электрические поля в естественной среде обитания акул и скатов, которые могут быть обнаружены этими животными?» и «Если да, то активно ли акулы и скаты используют эти поля?»
Итальянский ихтиолог Стефано Лоренцини, формально описал анатомию этих органов в 17 веке. Они представляют из себя систему маленьких пор расположенных по всей голове рыбы. Но чего никто не знал, так это того, для чего использовались эти поры. Было много догадок, но не было доказательств.
Ключевой прорыв произошел в 1935 году, физиолог Свен Дейкграаф из Утрехтского государственного университета в Нидерландах изучал акул для другого проекта, когда он заметил, что акула в неволе реагировала, когда приближалась к ржавой проволоке в своем аквариуме. Акула отступила от проволоки после приближения к ней, отшатнулась с явным отвращением или реакцией похожей на боль, хотя рыба никогда ее не касалась. Причем эта реакция побега происходила даже тогда, когда акуле были завязаны глаза и она не могла видеть проволоку. Ясно, что проволока давала не визуальный стимул, который акула могла уловить.
В 60е года химик Ройс Мюррей из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл задокументировал, что сенсорные клетки в ампулах Лоренцини реагируют на электромагнитные поля. Но работа проводилась в лаборатории только с органами ампул, а не с живой плавающей акулой.
Окончательно эту способность доказал Адрианус «Ад» Калмийн в 1971 году, он же провел серию умных экспериментов, поместив живую добычу в защитные чехлы из агара, чтобы акулы не могли видеть, слышать или чувствовать их запах, но все же могли ощущать их биоэлектрические поля. Тем самым он ответил на вопросы - «Существуют ли электрические поля в естественной среде обитания акул и скатов, которые могут быть обнаружены этими животными?» и «Если да, то активно ли акулы и скаты используют эти поля?»
На фото: Адрианус Калмиийн держит обыкновенную кошачью акулу (Scyliorhinus canicula). А также схема проведенного опыта из его статьи по электрорецепции акул
Как они это делают?
Все акулы имеют специальные органы для улавливания электромагнитных волн - электрорецепторы (ампулы Лоренцини). Они представляют собой заполненные желе трубки, открывающиеся на поверхности кожи акулы. Внутри каждая трубка заканчивается луковицей, известной как ампула. Если снять кожу с головы акулы, можно увидеть сотни таких луковиц. Желе в трубке обладает высокой проводимостью, что позволяет передавать электрический потенциал от поры к ампуле в основании трубки. Разность потенциалов на мембране, выстилающей каждую ампулу, вызывает активацию нервов, посылающих сигналы в мозг. Кроме того, как оказалось эта система связана с органом боковой линии. Тем самым акулы чувствуют одновременно электромагнитное излучение и колебания молекул воды.
Акулам, при этом помогает, сама природа. Морская вода является богатой ионами средой, которая умеренно хорошо проводит электрические поля. Морская вода, движущаяся над силовыми линиями магнитного поля нашей планеты, создает слабую, но богато текстурированную электрическую «карту» ближайшего окружения. Тело акулы содержит богатый бульон электрически заряженных биомолекул, называемых электролитами, которые позволяют клеткам общаться друг с другом.
Количество мышечных сокращений влияет на величину электрического поля. Чем больше мышц сокращается, тем больше величина поля, и наоборот. Кроме того, интенсивность электрических полей изменяется в случае раненого животного.
Например, ракообразные могут генерировать напряжение 50,0 мВ, измеренное с помощью сенсорного электрода, расположенного на расстоянии 1 мм от поверхности животного. Было показано, что те же ракообразные в случае ранения генерируют гораздо более высокое напряжение 1250,0 мВ. Это было еще в 1947 году, когда биолог Берр первоначально установил наличие этих биоэлектрических полей вблизи морских животных.
В 1998 году аспирант Стив Кайджура продемонстрировал, что новорождённые лопатоголовые акулы (Sphyrna tiburo) могут обнаруживать электрические поля менее 1 нановольта на квадратный сантиметр. Это эквивалентно электрическому полю батареи фонарика, подключенной к электродам, находящимся в океане на расстоянии около 10 000 миль (16 000 километров) друг от друга. Такая невероятная электрическая чувствительность более чем в пять миллионов раз превосходит все, что вы или я могли бы почувствовать, и, безусловно, является самой острой в Царстве Животных.
В купе с этим акулы чувствуют не только работу мышц, но работу сердца и мозга потенциальной добычи. Особенно при ранении и стрессе, поскольку при этом идет значительно более сильная генерация напряжения в нервной системе. Потому акулы в каком-то смысле действительно чувствуют страх, но на физическом уровне.
Все акулы имеют специальные органы для улавливания электромагнитных волн - электрорецепторы (ампулы Лоренцини). Они представляют собой заполненные желе трубки, открывающиеся на поверхности кожи акулы. Внутри каждая трубка заканчивается луковицей, известной как ампула. Если снять кожу с головы акулы, можно увидеть сотни таких луковиц. Желе в трубке обладает высокой проводимостью, что позволяет передавать электрический потенциал от поры к ампуле в основании трубки. Разность потенциалов на мембране, выстилающей каждую ампулу, вызывает активацию нервов, посылающих сигналы в мозг. Кроме того, как оказалось эта система связана с органом боковой линии. Тем самым акулы чувствуют одновременно электромагнитное излучение и колебания молекул воды.
Акулам, при этом помогает, сама природа. Морская вода является богатой ионами средой, которая умеренно хорошо проводит электрические поля. Морская вода, движущаяся над силовыми линиями магнитного поля нашей планеты, создает слабую, но богато текстурированную электрическую «карту» ближайшего окружения. Тело акулы содержит богатый бульон электрически заряженных биомолекул, называемых электролитами, которые позволяют клеткам общаться друг с другом.
Количество мышечных сокращений влияет на величину электрического поля. Чем больше мышц сокращается, тем больше величина поля, и наоборот. Кроме того, интенсивность электрических полей изменяется в случае раненого животного.
Например, ракообразные могут генерировать напряжение 50,0 мВ, измеренное с помощью сенсорного электрода, расположенного на расстоянии 1 мм от поверхности животного. Было показано, что те же ракообразные в случае ранения генерируют гораздо более высокое напряжение 1250,0 мВ. Это было еще в 1947 году, когда биолог Берр первоначально установил наличие этих биоэлектрических полей вблизи морских животных.
В 1998 году аспирант Стив Кайджура продемонстрировал, что новорождённые лопатоголовые акулы (Sphyrna tiburo) могут обнаруживать электрические поля менее 1 нановольта на квадратный сантиметр. Это эквивалентно электрическому полю батареи фонарика, подключенной к электродам, находящимся в океане на расстоянии около 10 000 миль (16 000 километров) друг от друга. Такая невероятная электрическая чувствительность более чем в пять миллионов раз превосходит все, что вы или я могли бы почувствовать, и, безусловно, является самой острой в Царстве Животных.
В купе с этим акулы чувствуют не только работу мышц, но работу сердца и мозга потенциальной добычи. Особенно при ранении и стрессе, поскольку при этом идет значительно более сильная генерация напряжения в нервной системе. Потому акулы в каком-то смысле действительно чувствуют страх, но на физическом уровне.
Ампулы Лоренини на голове тигровой акулы
Анатомия и принцип работы Ампулы Лоренцини наглядно
Что еще это дает акулам?
Дальнейшие исследования этого процесса показали много нового, например, что акулы могут использовать свое электрочувство не только для поиска добычи, похороненной под песком или илом, но и для охоты в открытом океане в темноте, а также для обнаружения партнеров и избегания хищников.
Полевые исследования, проведенные А. Питером Климли, показали, что бронзовые акулы-молоты (Sphyrna lewini), в море Кортеса используют встроенное чувство компаса, чтобы следовать по «магнитным магистралям» вдоль морского дна между отдельными местами ночного кормления и дневного общения. Когда акулы плывут через линии геомагнитного поля, в их теле индуцируются электрические токи, которые обеспечивают навигационные подсказки.
Когда большая акула кусает добычу, ее глаза закатываются в глазницы или закрываются защитной пленкой, выполняющей роль века, чтобы защитить глаза от физического урона. Таким образом, в момент удара акула временно ослепла. Поэтому она может полагаться на электрические сигналы, чтобы постоянно отслеживать, где находится ее добыча. Мало того, что акула может обнаружить электрическую сигнатуру клеток своей жертвы, но — как только добыча ранена — она выделяет заряженные электролиты в окружающую среду, создавая электрическое поле в три раза сильнее, чем у неповрежденной жертвы.
Интересным анатомическим наблюдением является то, что к электрорецепторам относится такое же количество нервных волокон, как и к глазу, уху и боковой линии. Иными словами это орган имеет не менее важную чувствительную роль, чем другие.
Но это чувство акул работает у разных акул по-разному, и что важно на короткой дистанции. Как правило не более 1 длины тела акулы. То есть, условно, 2-3 м для средненькой рифовой акулы. На других дистанциях соответственно работают другие органы чувств – слух, обоняние, давление воды, зрение и электрорецепция. К тому же у разных акул разная концентрация этих ампул в разных участках головы, Теперь представьте, что вся эта информация поступает в мозг постоянно и одновременно, при этом в самых разных условиях от полнейшей тьмы на глубине в 200 м до идеальной прозрачности синьки на поверхности. И исходя из своего опыта и памяти, акула принимает решение, как ей поступить. Вот вам и “примитивная” рыба.
Надо также добавить, что акулы помимо биоэлетрических полей чувствуют такие же поля искусственные, например от камер, фонариков, кабелей и даже просто кусков металла. Потому внутри акул нередко можно найти металлические предметы различной масти. И по той же причине раньше в изоляции подводных кабелей водолазы через раз находили зубы акул, которых, очевидно, привлекало излучение. Сейчас эту проблему решили новыми методами изоляции. Потому всегда будьте осторожны при использовании подводных электроприборов вблизи акул.
Дальнейшие исследования этого процесса показали много нового, например, что акулы могут использовать свое электрочувство не только для поиска добычи, похороненной под песком или илом, но и для охоты в открытом океане в темноте, а также для обнаружения партнеров и избегания хищников.
Полевые исследования, проведенные А. Питером Климли, показали, что бронзовые акулы-молоты (Sphyrna lewini), в море Кортеса используют встроенное чувство компаса, чтобы следовать по «магнитным магистралям» вдоль морского дна между отдельными местами ночного кормления и дневного общения. Когда акулы плывут через линии геомагнитного поля, в их теле индуцируются электрические токи, которые обеспечивают навигационные подсказки.
Когда большая акула кусает добычу, ее глаза закатываются в глазницы или закрываются защитной пленкой, выполняющей роль века, чтобы защитить глаза от физического урона. Таким образом, в момент удара акула временно ослепла. Поэтому она может полагаться на электрические сигналы, чтобы постоянно отслеживать, где находится ее добыча. Мало того, что акула может обнаружить электрическую сигнатуру клеток своей жертвы, но — как только добыча ранена — она выделяет заряженные электролиты в окружающую среду, создавая электрическое поле в три раза сильнее, чем у неповрежденной жертвы.
Интересным анатомическим наблюдением является то, что к электрорецепторам относится такое же количество нервных волокон, как и к глазу, уху и боковой линии. Иными словами это орган имеет не менее важную чувствительную роль, чем другие.
Но это чувство акул работает у разных акул по-разному, и что важно на короткой дистанции. Как правило не более 1 длины тела акулы. То есть, условно, 2-3 м для средненькой рифовой акулы. На других дистанциях соответственно работают другие органы чувств – слух, обоняние, давление воды, зрение и электрорецепция. К тому же у разных акул разная концентрация этих ампул в разных участках головы, Теперь представьте, что вся эта информация поступает в мозг постоянно и одновременно, при этом в самых разных условиях от полнейшей тьмы на глубине в 200 м до идеальной прозрачности синьки на поверхности. И исходя из своего опыта и памяти, акула принимает решение, как ей поступить. Вот вам и “примитивная” рыба.
Надо также добавить, что акулы помимо биоэлетрических полей чувствуют такие же поля искусственные, например от камер, фонариков, кабелей и даже просто кусков металла. Потому внутри акул нередко можно найти металлические предметы различной масти. И по той же причине раньше в изоляции подводных кабелей водолазы через раз находили зубы акул, которых, очевидно, привлекало излучение. Сейчас эту проблему решили новыми методами изоляции. Потому всегда будьте осторожны при использовании подводных электроприборов вблизи акул.
Наглядная схема дальности реакции различных органов чувств акулы
Тут читатель справедливо может заодно вспомнить о знаменитых противоакульих браслетах, которые якобы отпугивают акул воздействия на данные рецепторы, но это тема для отдельной статьи.
Вот такое 6 чувство у акул. И каждый год о нем узнают и пишут что-то новое. Что лишний раз подчеркивает, как еще мало мы знаем об океане и мире вокруг нас, а также о братьях наших меньших. И еще много чего нового о них откроют и узнают, а мы будем продолжать узнавать и вам рассказывать!