Ryba która razi prądem – jak działa, gdzie występuje?

Ryba, która razi prądem, to strętwa (Electrophorus electricus), potocznie nazywana węgorzem elektrycznym. Choć z wyglądu przypomina węgorza, jest z nim jedynie odlegle spokrewniona. Potrafi generować impulsy elektryczne o napięciu nawet 600–860 V, służące do polowania, obrony oraz nawigacji w mętnych wodach Amazonki.

Strętwa – ryba, która razi prądem

W krzyżówkach odpowiedzią na hasło „ryba, która razi prądem” najczęściej jest strętwa. Jej potoczna nazwa to węgorz elektryczny, jednak określenie to odnosi się głównie do kształtu ciała. Strętwa nie należy do węgorzokształtnych.

Strętwa nie jest węgorzem, lecz rybą z rzędu Gymnotiformes, bliżej spokrewnioną z sumami i karpiami.

Rodzaj Electrophorus obejmuje obecnie trzy gatunki: Electrophorus electricus, Electrophorus varii oraz Electrophorus voltai. Rozróżnienie tych gatunków opisano w badaniach opublikowanych w 2019 roku.

Strętwa ma wydłużone, cylindryczne ciało i nie posiada płetwy grzbietowej ani płetw brzusznych. Za główny napęd służy jej długa płetwa odbytowa. Dorosłe osobniki mogą osiągać do 2,5 m długości i ważyć nawet 20 kg, choć najczęściej spotyka się ryby mierzące około 1 m.

Jak silny prąd wytwarza strętwa?

Najczęściej podawana wartość wynosi około 600 V, ale niektóre osobniki mogą generować znacznie wyższe napięcie. U gatunku Electrophorus voltai odnotowano impulsy sięgające nawet 860 V. Natężenie może dochodzić do około 1 A, choć dokładna wartość zależy między innymi od gatunku, długości ciała i sytuacji.

Silne wyładowanie służy do ogłuszania zdobyczy oraz odstraszania drapieżników. Mniejsze impulsy pomagają natomiast w orientacji, wykrywaniu otoczenia i komunikacji. W przypadku człowieka kontakt z rybą może powodować bolesne skurcze mięśni, utratę kontroli nad ciałem, a w wodzie także ryzyko utonięcia.

Czy strętwa może wyskoczyć z wody?

Badania Kennetha Catanii potwierdziły, że strętwa potrafi zaatakować częściowo wynurzona. Reaguje w ten sposób na większego intruza, który wchodzi do zamieszkiwanej przez nią wody. Takie zachowanie wyjaśnia relację Alexandra von Humboldta z 1800 roku, dotyczącą koni rażonych przez ryby podczas przeprawy przez rzekę.

Dzięki zdolności do wynurzania się, strętwa może skoncentrować wyładowanie elektryczne bezpośrednio na ciele ofiary, co czyni atak znacznie skuteczniejszym niż w wodzie.

Gdy ryba znajduje się całkowicie pod wodą, impuls rozchodzi się w wielu kierunkach. Po zetknięciu z celem większą powierzchnią ciała przepływ prądu staje się bardziej skoncentrowany. W eksperymentach sztuczna ręka wyposażona w diody LED rejestrowała kolejne wyładowania podczas ataku wynurzonej strętwy.

Gdzie występuje ryba rażąca prądem?

Strętwy żyją w Ameryce Południowej, przede wszystkim w dorzeczach Amazonki i Orinoko. Zasiedlają spokojne, wolno płynące oraz stojące wody, zalewiska, bagna i muliste rozlewiska. W takich miejscach widoczność jest ograniczona, dlatego pole elektryczne pomaga im orientować się skuteczniej niż wzrok.

Poszczególne gatunki mają różne zasięgi. Electrophorus electricus występuje głównie na obszarze Wyżyny Gujańskiej, natomiast E. varii i E. voltai zamieszkują inne części dorzecza Amazonki.

Strętwa ma jeszcze jedno nietypowe przystosowanie. Co 10–15 minut wypływa na powierzchnię, aby zaczerpnąć powietrza atmosferycznego. Oddycha nim dzięki silnie unaczynionemu nabłonkowi jamy gębowej i gardzieli. Pozwala jej to żyć w wodach o bardzo niskiej zawartości tlenu, w których same skrzela nie zapewniłyby wystarczającej wymiany gazowej.

Bez regularnego dostępu do powierzchni ryba może się udusić. To dlatego nawet bardzo mętne, ubogie w tlen rozlewiska pozostają dla niej możliwym siedliskiem.

Dlaczego prąd działa w wodzie?

Woda zawierająca sole mineralne przewodzi energię elektryczną znacznie lepiej niż powietrze. Impuls wytworzony przez strętwę może więc rozprzestrzeniać się wokół jej ciała i oddziaływać na znajdujące się w pobliżu zwierzęta.

Przewodnictwo wody nie oznacza jednak, że każde wyładowanie będzie dla człowieka równie silne. Odczuwalny efekt zależy od odległości, drogi przepływu prądu, przewodnictwa wody i punktu kontaktu z rybą.

Dlaczego ryba nie razi samej siebie?

Strętwa jest stale otoczona polem elektrycznym, które sama wytwarza. Jej organizm nie reaguje na nie tak jak ciało ofiary, ponieważ narządy elektryczne są częściowo odizolowane od pozostałych tkanek. Ważną rolę odgrywają warstwy tkanki tłuszczowej, ograniczające przepływ prądu przez narządy wewnętrzne.

Nie oznacza to pełnej niewrażliwości. Silne wyładowania mogą obciążać organizm, a starsze osobniki mogą tracić wzrok w wyniku zmian związanych z pracą narządów elektrycznych. Ryba korzysta jednak z własnego generatora w sposób kontrolowany, podobnie jak urządzenie zabezpieczone przed przepływem energii przez wrażliwe podzespoły.

Jak działa wewnętrzna bateria strętwy?

Prąd powstaje dzięki wyspecjalizowanym komórkom nazywanym elektrocytami. Wyewoluowały one ze zwykłych komórek mięśniowych, lecz zamiast powodować ruch, wytwarzają różnicę potencjałów elektrycznych.

Elektrocyty są ułożone w długie szeregi przypominające baterie. Pojedyncza komórka wytwarza niewielkie napięcie, ale setki tysięcy takich komórek uruchomionych jednocześnie tworzą silny impuls. Narządy elektryczne zajmują znaczną część ciała ryby i znajdują się przede wszystkim wzdłuż płetwy odbytowej oraz po bokach tułowia.

Za uruchomienie wyładowania odpowiada układ nerwowy. Sygnał z mózgu dociera do elektrocytów, a następnie wywołuje zsynchronizowany przepływ jonów. Ryba może regulować siłę impulsu, dobierając ją do celu.

• słabe wyładowania – orientacja w mętnej wodzie i komunikacja,
• impulsy średniej mocy – chwilowe oszołomienie mniejszej zdobyczy,
• silne wyładowania – polowanie i obrona przed drapieżnikiem,
• powtarzane impulsy – zwiększenie skuteczności ataku lub odstraszania.

Bionika i sztuczne elektrocyty

Budowa elektrocytów inspiruje badaczy zajmujących się bioniką. Zespoły naukowe pracują nad sztucznymi komórkami, które naśladują sposób gromadzenia i uwalniania energii przez strętwy.

Jednym z planowanych zastosowań jest zasilanie implantów medycznych oraz innych niewielkich urządzeń działających wewnątrz organizmu. Takie rozwiązania mogłyby w przyszłości ograniczyć potrzebę wymiany baterii w implantach albo wykorzystać naturalne płyny ustrojowe jako środowisko przewodzące.

Jakie inne zwierzęta używają prądu?

Strętwa nie jest jedynym zwierzęciem korzystającym z elektryczności. Niektóre gatunki wytwarzają silne wyładowania, inne emitują słabe sygnały do orientacji, a jeszcze inne wyłącznie wykrywają pole elektryczne ofiar.

Drętwy

Drętwy to elektryczne płaszczki żyjące w morzach i oceanach. Opisano prawie 70 gatunków zdolnych do wytwarzania prądu. Ich narządy elektryczne mogą generować napięcie około 200 V, co wystarcza do obezwładnienia małej ryby albo odstraszenia napastnika.

Płaszczki wykorzystują te narządy głównie podczas polowania i obrony. Zwykle pozostają częściowo zakopane w dnie, a po pojawieniu się ofiary wysyłają serię impulsów.

Mruk Petersa

Mruk Petersa, nazywany również trąbonosem, żyje w mętnych rzekach Afryki. Wytwarza słabe pole elektryczne i analizuje jego zaburzenia. Dzięki temu może orientować się w otoczeniu oraz wykrywać organizmy ukryte w mule.

Ta ryba potrafi odróżnić żywego robaka od martwego osobnika zakopanego nawet 3 cm pod powierzchnią dna. Jej wydłużony narząd gębowy zawiera czułe receptory elektryczne, które działają jak zmysł dotyku na odległość.

Rekiny

Rekiny nie generują silnych impulsów, lecz bardzo dobrze wykrywają słabe pola elektryczne. Na ich głowach znajdują się elektroreceptory, za pomocą których mogą namierzać serce i mięśnie ofiary ukrytej pod piaskiem.

Ich czułość sięga napięć rzędu jednej miliardowej wolta. U rekinów młotów szeroka głowa zwiększa powierzchnię odbioru sygnałów, co pomaga w przeszukiwaniu piaszczystego dna.

Dziobaki i delfiny

Dziobaki wykorzystują elektroreceptory podczas nurkowania. Gdy zamykają oczy, uszy i nozdrza, pole elektryczne pozwala im lokalizować niewielkie zwierzęta pod wodą.

Podobną zdolność odkryto u delfinów z Gujany. Niewielkie wgłębienia na ich pysku zawierają receptory reagujące na słabe sygnały elektryczne emitowane przez baterie i organizmy wodne.

Owady

Niektóre owady również reagują na elektryczność. Orientalne szerszenie potrafią przekształcać energię promieni słonecznych, a pszczoły wykrywają zmiany pola elektrycznego w powietrzu.

Pszczoła może wyczuć, że kwiat został już odwiedzony przez inną pszczołę, ponieważ owad zmienia lokalny rozkład ładunków. Taki sygnał pomaga ocenić, czy w kwiatach nadal znajduje się nektar.

Jak długo żyje strętwa?

Długość życia strętw w naturze nie jest dobrze poznana. W niewoli samce żyją zwykle 10–15 lat, natomiast samice osiągają około 12–22 lata. Różnica może wiązać się z tempem dojrzewania, rozrodem oraz odmiennymi kosztami energetycznymi życia obu płci.