حیات وحش

مارماهی‌ها چطور ولتاژ الکتریکی تولید می‌کنند؟

حدس می‌زنم شوکه می‌شوید اگر بدانید ماهیان الکتریکی چطور برق تولید می‌کنند! مارماهی‌های الکتریکی در اصل عضوی از خانواده چاقوماهیان (Knifefish) هستند که مردم عادی به آنها مارماهی می‌گویند، در حالی که در واقعیت برخی از آنها مارماهی نیستند. این نوع از ماهی‌ها به تولید شوک‌های الکتریکی پرقدرت شهرت دارند. شواهد نشان می‌دهد انرژی الکتریکی که این ماهیان تولید می‌کنند، گاهی به بیش از ۶۰۰ ولت می‌رسد. اما منبع تولید این انرژی در آنها در اصل یک ردیف باتری‌شکل از سلول‌هایی است که به آنها الکتروسیت (Electrocyte) گفته می‌شود. این سلول‌ها حدود ۸۰ درصد طول بدن ماهی را تشکیل داده‌اند.

کد خبر: ۱۱۸۴۰۳۳

ماهی‌های الکتریکی، برق را از طریق ساختاری کاملا تخصصی به نام اندام الکتریکی تولید می‌کنند. این اندام در اصل از ماهیچه‌های تغییر شکل یافته یا سلول‌های عصبی تشکیل شده است. شکل ظاهری این سلول‌ها شبیه صفحات دیسک‌ است و هر سلول نیازمند یک اختلاف پتانسیل کوچک در حدود یک‌دهم ولت است. این اختلاف پتانسیل هم به‌وسیله کنترل جریان یون‌های سدیم و پتاسیم (اتم‌های شارژ شده) در طول غشای سلولی ایجاد می‌شود. سلول‌های مذکور در یک ردیف که متشکل است از هزاران سلول منفرد، به یکدیگر وصل شده‌اند و نتیجه این است که یک نوع باتری ماشین طبیعی به این شکل ساخته شده است.
سلول‌های مولد برق در ماهی‌های الکتریکی، یک سری سلول‌های تخصصی هستند که نسبت به سلول‌های عادی عصبی یا سلول‌های ماهیچه‌ای، قوی‌تر و پیچیده‌تر هستند. اندام الکتریکی به صورت طبیعی در ناحیه دم حیوان قرار دارد اما بسته به گونه‌های مختلف تفاوت می‌کند. کاربردهای اندام‌ الکتریکی متفاوت است اما ماهی‌ها اغلب از آن برای فراری دادن شکارچی بزرگ‌تر یا حتی برای شکار طعمه‌شان استفاده می‌کنند.
زمانی که مارماهی یک شکارچی یا طعمه را شناسایی می‌کند، انرژی موجود در این باتری آزاد می‌شود. در هر شوک الکتریکی بیش از 5/0 کیلوولت انرژی الکتریکی تولید می‌شود و این میزان انرژی کافی است تا در انسان جراحت‌های عمیق ایجاد شود.
از نظر علمی به ماهی‌ای که می‌تواند میدان الکتریکی تولید کند، الکتروجنیک (electrogenic) و به ماهی‌ای که توانایی ردیابی میدان‌های الکتریکی را دارد، دریافت‌کننده الکتریکی (Electroreceptive) می‌گویند. بررسی‌ها نشان داده اغلب ماهی‌هایی که انرژی الکتریکی تولید می‌کنند، ردیاب‌هایی هم برای تشخیص میدان‌های الکتریکی دارند. ماهی‌های الکتریکی هم در آب اقیانوس‌ها و هم در آب شیرین رودخانه‌ها یافت می‌شوند. این ماهی‌ها تنها در آمریکای جنوبی (چاقوماهی‌سانان) و در آفریقا (پیل‌ماهیان) شناسایی شده‌اند. برخی از ماهی‌ها نظیر کوسه‌ها، سفره‌ماهی‌ها و گربه‌ماهی‌ها صرفا توانایی ردیابی میدان‌های الکتریکی را دارند. بنابراین به آنها دریافت‌کننده الکتریکی گفته می‌شود اما به دلیل عدم توانایی در تولید الکتریسیته، الکتروجنیک نیستند.
ماهی‌های الکتریکی به دو گروه عمده تقسیم می‌شوند. گروه اول ماهی‌هایی با توان تولید الکتریسیته قوی که طیف سیگنال‌هایی که تولید می‌کنند، بین ۱۰ تا ۶۰۰ ولت است. در این گروه برای این‌که الکتریسیته تولیدی به حداکثر میزان ممکن برسد، دو فاکتور مهم وجود دارد: نخست مقاومت اندام الکتریکی و دوم نوع آب. برای مثال در آب شور، ولتاژی اندک می‌تواند مولد یک جریان بزرگ باشد که با مقاومت داخلی اندام الکتریکی محدود می‌شود. گروه دوم از ماهی‌های الکتریکی هم ماهی‌هایی با توان تولید الکتریسیته ضعیف هستند که الکتریسیته تولیدی آنها معمولا کمتر از یک ولت است.