Опубликовано

Что такое ома клетки

Все об акулах

Одни ученые высказывали предположение, что это органы, предназначенные для определения рыбами глубины погружения, поскольку у акул нет плавательного пузыря, реагирующего на изменение давления во время нахождения в разных слоях воды. Другие наделяли непонятные органы термочувствительными функциями, отвергая их роль, как барометров.
Идей и гипотез высказывалось множество. Исследование строения этих органов проводились многими учеными, и ничего особенно выдающегося или необычного в их устройстве обнаружено не было.

Тем не менее, когда в 1868 году немецкий ученый Ф. Белл описал подробное строение этих органов, они получили имя своего первооткрывателя и в настоящее время известны в научном мире, как ампулы Лоренцини.
Лишь в середине прошлого века было установлено, что этот орган чувств акулы способен реагировать на изменение электрических и магнитных полей. Тогда и был определено их основное функциональное назначение.

Как это часто бывает, все решил случай. Английский ученый Р. Мюррей проводил опыты по воздействию на организм акул различных внешних раздражителей. Неожиданно он установил, что при подаче на рецепторы ампул Лоренцини слабого электрического импульса, они начинают раздражаться. При этом их реакция выглядела очень необычно — ампулы срабатывали, словно крохотный генератор постоянного тока, посылая импульсы в мозг акулы.

Так был открыт уникальный орган чувств акул, дающий им значительное преимущество перед другими водными животными в эволюционном противостоянии и в условиях жесткой пищевой конкуренции с другими хищниками.

Чем же интересны и полезны для акул эти необычные для других животных нервные клетки?

Акулы, особенно донные, вынуждены проявлять изрядную изобретательность, чтобы раздобыть себе пропитание. Животные, которыми питаются эти хищницы в течение миллионов лет, не стояли на месте в своем развитии и вырабатывали с помощью эволюционных инструментов различные средства защиты от зубов акул. Многие из этих объектов акульей охоты выработали защитные функции маскировки и укрытия своего тела, используя донный грунт, водоросли и прочие естественные укрытия в своей среде обитания.

Как же обнаружить, например, камбалу, если она полностью закопала свое тело в песок, оставив снаружи лишь незаметные для глаз участки с органами дыхания и обоняния? Ни зрение, ни слух, ни боковая линия, ни сверхчуткое обоняние в этом случае не помогут акуле разыскать лакомую добычу.
Но камбала, спрятавшаяся в грунте, не стала совершенно безжизненной. Она дышит, работают ее мозг и органы кровообращения. Эти жизненные процессы в организме спрятавшейся добычи и может уловить акула при помощи упомянутых выше электоромагнитных рецепторов. Ведь любой живой организм излучает в процессе своей жизнедеятельности особые электрические и магнитные импульсы, которые и улавливаются этими самыми электромагнитными рецепторами акулы, или, как их еще называют, ампулами Лоренцини.

Конечно, это не единственное назначение электросенсорных органов чувств акулы. Некоторые ученые высказывают предположение, что ампулы Лоренцини служат акуле для подыскивания полового партнера, обнаружения сородичей и врагов, и для получения полной информации об окружающей акулу среде.
Но и это еще не все достоинства, которыми наградило электросенсорное восприятие организм акул. Высказываются предположения, что акулы даже могут ощущать электромагнитное поле Земли, и ориентируются по его линиям во время совершения миграций.
Если учесть, что чувствительность нервных клеток электрических и магнитных сенсоров акул чрезвычайно велика (по-крайней мере, не уступает в чувствительности магнитной стрелке компаса), то такое предположение выглядит вполне правдоподобно.

Но и это еще не все!

Оказалось, что при помощи ампул Лоренцини акула может определять ничтожно малые изменения в температуре окружающей ее воды. Считывая показания электрорецепторов с разных участков своего тела, акула может понять, в более теплые или в более холодные участки моря она направляется. Т.е. ампулы Лоренцини могут, кроме всего прочего, служить и температурными датчиками на теле акул. При этом акула способна различать температурные колебания в пределах тысячной доли градуса Цельсия! Это достигается уникальной чувствительностью ее нервных клеток.

Теперь, когда мы ознакомились с тем, что же это такое — ампулы Лоренцини и для чего они нужны акулам, попробуем разобраться, где они расположены на теле хищниц и как устроен их механизм.

Большая часть электромагнитных сенсоров акулы расположена на ее голове — в передней и нижней стороне рыла, в районе ноздрей и глаз.
Это вполне естественно.
Во-первых, отсюда быстрее передается информация в мозг по нервным волокнам, во-вторых — голова акулы является основным инструментом в поисках добычи, несущим большую часть датчиков органов чувств акулы. Во время охоты и поиска пищи акула постоянно поворачивает голову в стороны, предоставляя рецепторам органов чувств новую информацию об окружающем мире.
Однако и на других участках тела присутствуют ампулы Лоренцини, хоть и в меньших количествах.

Сам электрорецепторный аппарат акул, представленный ампулами Лоренцини, состоит из крохотных пор в ее коже, соединенных каналами-протоками с маленькими капсулами, в которых и заключены электромагнитные датчики-рецепторы в виде нервных клеток.
Трубочки-каналы, соединяющие участок кожи с капсулой заполнены желеобразной жидкостью в виде слизи. Длина этих каналов может достигать от нескольких миллиметров, до нескольких сантиметров. К самой капсуле с рецепторами подходит несколько нервных волокон — обычно шесть, иногда и больше. Заполненные желеобразной жидкостью протоки выполняют функцию своеобразных изолированных проводников электромагнитных сигналов, соединяющих поверхность тела акулы с капсулой, содержащей рецептор.

Опытным путем установлено, что акула чувствует ток силой всего в 0,000005 Ампер, а электрическое поле, при котором ампулы Лоренцини получали раздражающий импульс — около 0,1 мкВ на 1 см. Это очень высокая чувствительность. Для сравнения: если погрузить один электрод пальчиковой батарейки в море, то акула почувствует ток ко второму электроду, погруженному в воду за несколько километров от первого.

Ампулы Лоренцини, как было установлено экспериментальным и опытным путем, реагируют не только на электрические, но и на механические раздражители. Это еще раз подтверждает взаимосвязь между различными органами чувств акулы — зрения и боковой линии, слуха и боковой линии и т.д.
Между функциями рецепторов этих органов чувств нет строгого разграничения.

***

***

Совершенно уникальную кожу акул покрывает совершенно необычная чешуя

Строение

Ампулы Лоренцини сосредоточены в основном на голове рыбы вблизи рыла, вокруг глаз и ноздрей, но присутствуют (хотя и в меньшем количестве) и на других частях тела. Они представляют собой довольно длинные (до нескольких сантиметров) трубочки-каналы внутри тела рыбы, заполненные желеобразным слизистым веществом и открывающиеся на поверхности тела порами. На роструме многих акул эти поры хорошо заметны и образуют целую сеть небольших отверстий диаметром 1—2 мм. Внутри тела каналы оканчиваются ампулообразным расширением. Длина каналов различна. Так, у среднего по размеру ската шириной 40 см самый длинный канал достигал 160 мм при диаметре в 2 мм; самый маленький — 5 мм в длину и 0,5 мм в диаметре. Форма ампулы различается в зависимости от вида рыбы.

Ампулы часто бывают сгруппированы и окружены соединительной тканью, образующей хорошо заметные капсулы. Внутренняя поверхность ампул богато иннервирована; к каждой подходит несколько нервных волокон — обычно 6, но иногда гораздо больше (например, у мраморного электрического ската (лат. Torpedo marmorata) их количество колеблется от 26 до 32).

Анатомические образования, подобные ампулам Лоренцини, имеются, кроме хрящевых, у некоторых рыб, обладающих электрическими органами, — электрических угрей, некоторых сомов, у нильского гимнарха (лат. Gymnarchus niloticus).

История изучения

Данный орган был впервые научно описан итальянским натуралистом Стефано Лоренцини (англ.)русск. в 1678 году, по имени которого и получил название. Функциональное назначение ампул Лоренцини долгое время оставалось неясным. Вначале сам Лоренцини предположил, что основная роль открытых им ампул — выработка слизи, но скоро усомнился в такой точке зрения, предположив, что орган имеет иное назначение. Изучавшие этот орган биологи выдвигали самые разные гипотезы, предполагая, что он отвечает за осязание, ощущение давления, температуры или солёности морской воды.

Схема расположения ампул Лоренцини на голове акулы

Работы британских зоологов в 1957 году позволили прийти к выводу об электрочувствительности ампул Лоренцини. Учёные из Бирмингемского университета, испытывая реакцию органов чувств акул на изменения солёности воды, случайно воздействовали на ампулы Лоренцини электрическим полем и зафиксировали в них электрические разряды. Более поздние исследования показали, что ампулы Лоренцини у акул реагируют на невероятно слабые электрические поля — порядка 10 мкВ/м. Специальные электрофизиологические исследования подтвердили уникально высокую чувствительность ампул к электрическим полям. Для реакции было достаточно разницы в силе тока между поверхностью шкуры акулы и внутренней частью ампулы Лоренцини в 0,005 мА. Если электрод смещали в сторону от поры ампулы всего на 0,5 мм, то для достижения такого же результата силу тока приходилось заметно увеличивать. Это подтвердило, что основным токопроводящим каналом органа является именно канал-трубочка.

Функционирование

Заполненные желеобразной массой протоки ампул выполняют функцию изолированных проводников электричества, соединяющих поверхность тела рыбы с собственно ампулой. Стенки ампул и каналов являются хорошим изолятором — их электрическое сопротивление в 160 тыс. раз больше сопротивления вещества, заполняющего их. При этом электропроводность слизистого желе в протоках ампулы приблизительно такая же, как у морской воды, у остальных частей тела рыбы — примерно вдвое меньше. Детальное изучение ампул Лоренцини американскими специалистами показало, что заполняющее их вещество обладает полупроводниковыми свойствами. В связи со специфическим строением ампул электрические разряды высокой частоты затухают в их каналах быстрее, чем разряды низкой частоты. Поэтому считается, что более длинные ампулы Лоренцини воспринимают в основном низкочастотные разряды, а короткие — высокочастотные.

Чрезвычайная чувствительность акул к малейшим колебаниям электрического поля играет важную роль в питании акул. Даже в мутной воде акула способна с высокой точностью наносить укус добыче, даже не видя её, но улавливая исходящие от неё электрические импульсы. Кроме того, после нанесения акулой первого укуса, когда в морскую воду попадает кровь, ампулы Лоренцини воспринимают довольно сильный электрический сигнал, вызванный реакцией морской воды и крови. Это позволяет акуле успешно продолжать атаку даже на невидимую цель.

Считается также, что ампулы Лоренцини позволяют чувствовать изменения температуры воды. Однако вопрос о дополнительных функциях этого органа требует новых исследований. Они, вероятно, помогают рыбам при ориентации по магнитному полю Земли.

> См. также

  • Орган боковой линии
  • Биолокация
Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *