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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Strom für Anfänger

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In der Tierwelt gibt es viele Prozesse, die mit elektrischen Phänomenen verbunden sind. Betrachten wir einige davon. Viele Blüten und Blätter können sich je nach Tageszeit und Tageszeit schließen und öffnen. Dies ist auf elektrische Signale zurückzuführen, bei denen es sich um Aktionspotentiale handelt. Blätter können durch äußere elektrische Reize zum Schließen gezwungen werden. Darüber hinaus entwickeln viele Pflanzen Schadströme. Abschnitte von Blättern und Stängeln sind im Vergleich zu normalem Gewebe immer negativ geladen. Wenn Sie eine Zitrone oder einen Apfel nehmen, ihn schneiden und dann zwei Elektroden an der Schale befestigen, wird kein Potenzialunterschied sichtbar. Wenn eine Elektrode an der Schale und die andere an der Innenseite der Pulpa angebracht wird, entsteht eine Potentialdifferenz und das Galvanometer erkennt das Auftreten eines Stroms.

Der indische Wissenschaftler Bose untersuchte die Veränderung des Potenzials einiger Pflanzengewebe zum Zeitpunkt ihrer Zerstörung. Insbesondere verband er den äußeren und inneren Teil der Erbse mit einem Galvanometer. Er erhitzte eine Erbse auf eine Temperatur von bis zu 60 °C und registrierte dabei ein elektrisches Potential von 0,5 V. Derselbe Wissenschaftler untersuchte ein Mimosenpolster, das er mit kurzen Stromimpulsen reizte. Bei Reizung entstand ein Aktionspotential. Die Mimosa-Reaktion erfolgte nicht augenblicklich, sondern um 0,1 s verzögert. Darüber hinaus trat in den Leitungsbahnen von Mimosen eine andere Art von Erregung auf, die sogenannte langsame Welle, die bei Schäden auftrat. Diese Welle umgeht die Polster und erreicht den Stängel, wodurch ein Aktionspotential entlang des Stängels übertragen wird und benachbarte Blätter abfallen. Mimosa reagiert, indem sie das Blatt auf Reizung des Polsters mit einem Strom von 0,5 μA bewegt. Die Empfindlichkeit der menschlichen Zunge ist zehnmal geringer.

Nicht weniger interessante Phänomene im Zusammenhang mit Elektrizität finden sich bei Fischen. Die alten Griechen hatten Angst vor Fischen im Wasser, die Tiere und Menschen taub machten. Dieser Fisch war ein elektrischer Stachelrochen und wurde Torpedo genannt.

Im Leben verschiedener Fische spielt Elektrizität eine unterschiedliche Rolle. Einige von ihnen erzeugen mit Hilfe spezieller Organe starke elektrische Entladungen im Wasser. So erzeugt beispielsweise der Süßwasseraal eine so starke Spannung, dass er einen Angriff eines Feindes abwehren oder ein Opfer lähmen kann. Die elektrischen Organe der Fische bestehen aus Muskeln, die ihre Kontraktionsfähigkeit verloren haben. Muskelgewebe dient als Leiter und Bindegewebe als Isolator. Nerven vom Rückenmark gehen zum Organ. Aber im Allgemeinen handelt es sich um eine kleine Plattenstruktur aus abwechselnden Elementen. Der Aal besteht aus 6000 bis 10000 in Reihe geschalteten Elementen, die eine Säule bilden, und etwa 70 Säulen in jedem Organ entlang des Körpers.

Bei vielen Fischen (Gymnarch, Messerfisch, Gnatonemus) ist der Kopf positiv geladen, der Schwanz negativ, beim Zitterwels hingegen ist der Schwanz positiv und der Kopf negativ. Fische nutzen ihre elektrischen Eigenschaften sowohl zum Angriff als auch zur Verteidigung, aber auch, um Beute zu finden, in unruhigen Gewässern zu navigieren und gefährliche Gegner zu identifizieren.

Es gibt auch schwach elektrische Fische. Sie haben keine elektrischen Organe. Dies sind gewöhnliche Fische: Karausche, Karpfen, Elritzen usw. Sie spüren das elektrische Feld und senden ein schwaches elektrisches Signal aus. Zunächst entdeckten Biologen das seltsame Verhalten eines kleinen Süßwasserfisches – des Amerikanischen Welses. Er spürte, wie sich ihm im Wasser in einer Entfernung von mehreren Millimetern ein Metallstab näherte. Der englische Wissenschaftler Hans Lissman schloss Metallgegenstände in eine Paraffin- oder Glasschale ein und ließ sie ins Wasser sinken, doch es gelang ihm nicht, den Nilwels und den Hymnarchus zu täuschen. Der Fisch spürte das Metall. Tatsächlich stellte sich heraus, dass Fische über spezielle Organe verfügen, die schwache elektrische Feldstärken wahrnehmen. Um die Empfindlichkeit von Elektrorezeptoren bei Fischen zu überprüfen, führten Wissenschaftler ein Experiment durch. Sie verschlossen das Aquarium mit einem Fisch mit einem dunklen Tuch oder Papier und führten einen kleinen Magneten in die Nähe durch die Luft. Der Fisch spürte das Magnetfeld. Dann bewegten die Forscher einfach ihre Hände in die Nähe des Aquariums. Und sie reagierte selbst auf das schwächste bioelektrische Feld, das von einer Menschenhand erzeugt wurde.

Fische sind nicht schlechter und manchmal sogar besser als die empfindlichsten Instrumente der Welt. Sie registrieren das elektrische Feld und bemerken die kleinste Änderung seiner Intensität. Wie sich herausstellte, sind Fische nicht nur schwimmende „Galvanometer“, sondern auch schwimmende „elektrische Generatoren“. Sie strahlen einen elektrischen Strom ins Wasser und erzeugen um sich herum ein elektrisches Feld, das viel stärker ist als das, das um gewöhnliche lebende Zellen herum entsteht.

Mit Hilfe elektrischer Signale können Fische sogar auf besondere Weise „sprechen“. Aale beispielsweise beginnen beim Anblick von Futter Stromimpulse einer bestimmten Frequenz zu erzeugen und locken so ihre Artgenossen an. Und wenn zwei Fische in einem Aquarium platziert werden, erhöht sich sofort die Häufigkeit ihrer elektrischen Entladungen. Rivalisierende Fische bestimmen die Stärke ihres Gegners anhand der Stärke der von ihnen ausgesendeten Signale. Andere Tiere haben solche Gefühle nicht.

Fische leben im Wasser. Meerwasser ist ein hervorragender Leiter. Elektrische Wellen breiten sich darin über Tausende von Kilometern aus, ohne zu verblassen. Darüber hinaus weisen Fische physiologische Merkmale der Muskelstruktur auf, die schließlich zu „lebenden Generatoren“ wurden. Die Fähigkeit von Fischen, elektrische Energie zu speichern, macht sie zu idealen Batterien. Wenn es möglich wäre, die Einzelheiten ihrer Arbeit genauer zu verstehen, gäbe es eine technologische Revolution im Hinblick auf die Herstellung von Batterien. Die Elektroortung und Unterwasserkommunikation von Fischen hat die Entwicklung eines Systems zur drahtlosen Kommunikation zwischen einem Fischereifahrzeug und einem Schleppnetz ermöglicht.

Es wäre angebracht, mit einer Aussage zu enden, die neben einem gewöhnlichen Glasaquarium mit elektrischem Strahl geschrieben wurde, das 1960 auf der Ausstellung der englischen Royal Society of Science präsentiert wurde. Zwei Elektroden wurden in das Aquarium abgesenkt, an dem sich ein Voltmeter befand in Verbindung gebracht. Als der Fisch ruhte, zeigte das Voltmeter 0 V an, während sich der Fisch bewegte - 400 V. Die Natur dieses elektrischen Phänomens, das lange vor der Gründung der Royal Society of England beobachtet wurde, kann von einem Menschen immer noch nicht entschlüsselt werden.

Das Geheimnis der elektrischen Phänomene in der Tierwelt beschäftigt Wissenschaftler immer noch und erfordert eine Lösung.

Autor: L. P. Jazenko

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