电鳗如何杀死一匹马?

作者: 肯尼斯·C·卡坦尼亚(Kenneth C. Catania)

来源: 环球科学

发布日期: 2019-04-30

本文详细介绍了电鳗的电击能力及其捕猎和防御机制,通过实验揭示了电鳗如何利用高压电流脉冲来控制猎物和感知环境,以及电鳗在面对大型威胁时的防御行为。

几百年前就有记录表明电鳗能电晕猎物。不过,除非你在《星际迷航》中的太空战舰上负责安保工作,否则你可能并不了解“电晕”这个词的准确含义。电鳗发动攻击时到底发生了什么?令人惊讶的是,直到最近,生物学家对电鳗仍知之甚少。

电鳗用高压电攻击一条鱼时,电鳗附近的鱼在3毫秒内全都“石化”了,就好像是它们变成了一个个小雕塑,静止不动地漂在水中。一开始,我以为它们都被电死了。但是,当电鳗没能抓住猎物并停止释放高压电后,这些鱼就立马“解冻”,然后全速游开了。也就是说,电鳗的影响是暂时的。我被这一现象吸引了,特别想弄明白这到底是怎么回事儿。

你或许没想到,电鳗并不是一种鳗鱼,而是属于电鳗科(Gymnotidae)。电鳗科的其他鱼类只能放出很微弱的电流,用来感知周围环境以及彼此交流。在演化过程中,电鳗的放电能力不断增强。电鳗的发电器官遍布全身(电鳗体长可达1.8米,体重超过18千克),正因为如此,它们能产生最高可达600伏特的电压。

为了研究电鳗的攻击原理与泰瑟枪是否一致,我需要观察电鳗是如何捕猎的。首先,我把电鳗和一条死鱼(它的神经和肌肉仍可正常工作)放在水缸中,二者被一块挡板隔开,但电流可以通过挡板。同时,水缸旁边还有一台设备能够检测死鱼的肌肉收缩。接下来,我用蚯蚓喂食电鳗,电鳗很开心地先电晕它们再吃掉。这样一来,我就可以测量鱼的肌肉对电鳗捕猎时释放的高压电流脉冲的反应了。

我发现,在电鳗释放连续的高压电流脉冲3毫秒后,死鱼的肌肉会大幅收缩。在之前的慢动作录像中,电鳗周围的鱼也恰好是在电鳗放电3毫秒后停止移动。很显然,电鳗比人类更早发明了泰瑟枪。不过,我发现的可不只有这些。我还发现,电鳗并不是直接刺激鱼的肌肉,而是激活控制肌肉的神经,让猎物动弹不得。

当我研究电鳗的捕猎行为时,我还注意到其他一些事情。我曾经认为,电鳗的进攻就像发射子弹——都是事先规划,一旦行动之后便不需要再根据感觉器官接收到的反馈信息进行调整。不过我现在认识到,电鳗还能将高压电流脉冲用于追踪。那么,高压电流能不能当作电鳗的感知工具呢?我决定通过实验来验证这种可能性。

1800年3月,德国自然学家亚历山大·冯·洪堡(Alexander von Humboldt)雇了几个亚马孙地区的渔民,打算抓一些电鳗来做实验。后来,这件事变成了一个传奇故事。这些渔民决定用马来抓电鳗,他们找来30匹野马和骡子,驱赶它们进入一片满是电鳗的浅水塘。结果,电鳗从水塘中跃起发动攻击,不停地电击这些马和骡子。渔民们大声呵斥并挥动着树杈,把这些受到惊吓的马困在池塘里,直到电鳗耗尽能量。

随后,渔民很安全地就抓到了这些电鳗。

对于有些东西,学校的财务部门是肯定不会给你买的,而尸体的手臂恰好就属于这类。所以,当我需要一些假胳膊来做实验时,我想了想还是自己掏腰包算了。这些实验是为了进一步研究电鳗的跳跃行为,在去掉这些假胳膊上的假血管后,我在胳膊里面放了一些会发光的二极管,来模拟神经通路。随后,我拿改造后的胳膊靠近电鳗。作为回应,电鳗开始疯狂跳跃来进行防御。电鳗放电时跳得越高,假胳膊里的二极管也就越亮。

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