电鳗
电鳗科电鳗属的唯一种
电鳗(学名:Electrophorus electricus),是一种原产于南美洲的淡水鱼。体长可达2.5米,体重可达20千克,雄性的体型大于雌性。电鳗身体呈圆柱形,表面光滑无磷,头部和身体颜色为棕色至黑色,体表有清晰的条带,形状不一,在侧线以下。无背鳍,无腰带骨及腹鳍。胸鳍很小,中侧位,半透明。无尾鳍。电鳗体侧具有发电器2对,能够产生高达600伏的电压,峰值电流高达1安。可以麻痹鱼、蟹等,甚至可以击毙渡河的牛、马。
电鳗主要分布于南美洲的东北部,包括圭亚那河和奥里诺科河以及亚马逊盆地中下游,主要栖息在河流的泥泞底部,偶尔也会栖息在沼泽地。
2007年,电鳗被列入《世界自然保护联盟(IUCN濒危物种红色名录》,等级为无危(LC)。由于能电击机体,它们很少被人类捕捉食用,但是其发电能力一直是科学家们研究的热点问题。
形态特征
电鳗身体呈圆柱形,体长约为2.5米,体重可达20千克。后部侧扁,表面光滑无磷,头部和身体颜色为棕色至黑色。
电鳗的头稍扁,电鳗的眼睛和视觉神经发育不良。口大,吻圆,鳃孔窄小,每个下颚有一排圆锥形牙齿。电鳗有一个鱼鳔,延伸到主要电器官的背侧和脊髓腹侧。它们具有非常发达的音感,有一个将鱼鳔连接到耳朵的装置,大大增强了它们的听力。体表有清晰的条带,形状不一,在侧线以下。无背鳍,无腰带骨及腹鳍。臀基部很长,鳍条 140 以上,延至尾的末端。胸鳍很小,中侧位,半透明。无尾鳍。尾部占整个体长的 4/5,内有发电器。发电器由 6 000 个纵行柱状体的小电板构成。椎骨多达 240枚。肛门位置很前,位于体的胸部。
电鳗身体主要由电器官、内脏器官、脊髓组成。其中,由骨骼肌组织发育而来的电器官是主要的结构,占身体后部的80%,而内脏器官则挤在前部20%。脊髓连接大脑形成中枢神经系统,其神经元轴突辐射到电器官并刺激电细胞。电鳗的肌肉消化道向尾部延伸,终止于头部后方、小胸鳍之前的肛门之前。电鳗鱼体组织的血管化非常明显,气体交换可以通过其口腔中的上皮组织发生。电鳗体侧具有发电器2对,能发出强烈电流,可以麻痹鱼、蟹等,甚至可以击毙渡河的牛、马。
分布栖息
分布范围
电鳗主要分布于南美洲的东北部,包括圭亚那合作共和国河和奥里诺科河以及亚马逊盆地中下游,如巴西、法属圭亚那、 圭亚那、秘鲁;、苏里南委内瑞拉
栖息环境
电鳗是一种底栖动物,喜欢阴暗的地方,主要栖息在河流的泥泞底部,偶尔也会栖息在沼泽地。
生活习性
呼吸方式
电鳗是用嘴巴呼吸的,如果无法接触到空气就会死亡,所以每隔几分钟它们就会浮出水面大口呼吸。它们的口腔高度血管化并折叠以增加表面积,促进气体交换。除了口腔中的气体交换外,它们排出的二氧化碳还通过相对可渗透的皮肤逸出。
觅食行为
电鳗属于杂食性鱼类,以鱼类、小型四足动物、甲壳类动物以及陆生和水生昆虫为食,也可能偶尔食用巴西莓的果实。电鳗一旦发现猎物,就会利用它们的高压放电通过经皮激活运动神经元来远程控制猎物。通常,电鳗会使用高压引起短暂的全身麻痹,从而在吞噬整个猎物时防止其逃脱。然而,当电鳗与大型猎物搏斗时,它们通常会卷曲将尾巴拉到另一侧。这使受电击的猎物体内的电场强度增加了一倍以上,确保最大程度地刺激运动神经元传出。然后,鳗鱼以大约100赫兹的频率重复发射高压脉冲。这会导致肌肉疲劳,从而减弱猎物的运动,从而在鳗鱼操纵和吞下无助的动物时防止逃跑和防御。
发电特性
发电原理
鳗鱼体内的电细胞平行堆叠在鳗鱼身体后部的80%。电细胞的前后膜通过绝缘结缔组织结合在一起,它们作为独立的膜,对两种不同的离子有选择性,这样两层膜上就会行成跨膜电位。在静息状态下,前膜电位和后膜电位相互抵消。而在脉冲期间,后膜去极化产生约150毫伏的总跨细胞电位。电鳗将数千个电细胞串联起来,可以产生超过600 伏的电压,多个堆叠的平行排列使短路时的峰值电流接近1安。
发电特点
电鳗发出三种不同类型的器官放电:第一种是用于感知环境的低压脉冲,第二种是在复杂环境中捕猎时周期性发出的成对和三重高压脉冲,第三种是高频脉冲猎物捕获或防御期间的高压脉冲齐射。
发电作用
一般认为低电压用于定位和通信,高电压用于攻击自由游动的猎物。
发电研究
科学家们已经利用电鳗的发电能力设计出人造电源,用于人造器官供电研究。
发电感知
电鳗是夜行性动物,视力很差,生活在泥泞黑暗的水域中,因此必须依靠电来进行感应。电鳗倾向于保持相对不动,以便充分利用它们的电能力。它们在头部附近带正电荷,而尾端带负电荷。当用电流扫描环境时,它们从尾巴开始,到头部结束。正是电接收系统使它们能够在它们居住的泥泞黑暗水域中航行。
生长繁殖
交配策略
雄性的体型与电器官的放电频率呈正比,而雌性更倾向于与具有较高发电频率的雄性进行交配。此外,由于雄性需要找到足够的地点进行筑巢,所以雄性之间会产生筑巢地点的竞争,从而导致并非所有的个体都能在繁殖季节进行交配。
产卵孵化
电鳗在11-12月繁殖,雄性电鳗会首先用自己的口水在隐蔽处制作一个泡泡巢。泡泡巢完成后,雌鱼会在其中产下大约三批次、超过1200枚鱼卵,由雄性完成体外受精。在雌性产卵之后,雄性会积极守卫自己的巢穴和鱼卵,不让别的掠食者靠近。
幼体发育
先孵化的幼鱼甚至会捕食巢穴中未孵化的鱼卵。直到1月中旬,第一场季节性降雨淹没繁殖区,导致幼鳗分散。电鳗的性别比例偏向雄性(3:1),且雄性体型大于雌性。
电鳗的电器官在出生后很快就会发育。小至15毫米的鱼已经开始发育电器官。直到电鳗长约40毫米时,强电器官才会发育。
寿命
野生电鳗的寿命未知。在圈养环境中,雄性活10到15年,而雌性通常在12到22年之间。
人工饲养
在电鳗的人工饲养过程中,水质要求呈微酸至中性,15℃以上水温,过滤系统提供缓慢流动的水流。因为电鳗会直接呼吸空气中的氧气,所以无需担心水体溶氧的问题。
物种保护
物种现状
电鳗的小型标本被收集用于水族馆贸易,被用于人类消费和科学研究,但是这些行为都没有导致电鳗种群数量的下降。截至2007年,电鳗种群数量趋势稳定。
保护等级
2007年,电鳗被列入《世界自然保护联盟(IUCN濒危物种红色名录》,等级为无危(LC)。
物种价值
电鳗对人类的经济价值很小,偶尔它们会被当地人捕食。但是,由于在其死后长达八小时内可能会发出电击,因此人类通常会避免食用它们。同时,电鳗的电能力一直是科学界研究的热点问题。通过对电鳗电器官研究的深入,科学家们已经制造出人工电源以及盐度梯度收集装置,不仅可以更加容易使用自然能量,而且可以促进智能、微观储能设备的发展。
参考资料
Electrophorus electricus.Animal Diversity Web.2023-05-28
Electrophorus electricus.IUCN.2023-05-28
..2023-06-09
Lifespan, longevity, and ageing.Electriceelarticles.2023-05-28
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目录
概述
形态特征
分布栖息
分布范围
栖息环境
生活习性
呼吸方式
觅食行为
发电特性
发电原理
发电特点
发电作用
发电研究
发电感知
生长繁殖
交配策略
产卵孵化
幼体发育
寿命
人工饲养
物种保护
物种现状
保护等级
物种价值
参考资料