„Електрическите органи на рибите представляват особена трудност за изследване, тъй като е невъзможно да се разбере по какъв начин са създадени тези удивителни органи, срещащи се в около дузина риби, някои от които са крайно далечни по родство.“ Чарлз Дарвин (Произход на зидовете, 1859 година)
Способността на някои риби от разстояние да поразяват жертвите си била известна още от древни времена. По повод на една от тези риби — тайнствения скат, древногръцкият учен Аристотел в труда си „История на животните“ пише: „Тази риба просто вцепенява животните, които иска да улови, надделявайки със силата на удара, живеещ в нейното тяло.“ Разбира се тогава (около 350 година преди новата ера) електричеството не е било познато и много по-късно учените открили, че тази „сила“ е електричеството. За необикновената риба на Южна Америка — електрическата змиорка, европейците научили от първите завоеватели на американския континент — испанците. Един историк пише: „Веднъж отрядът па Де Сика излязъл в окрайнините на грамадно блато. Носачите, хора от местното население, отказали да влязат във водата, защото отлично познавали парализиращото действие на опасната риба, наричайки я „арима“, което значело „лишаващ от движение“. Един от европейците тръгнал напред, за да даде пример на изплашените носачи. Но едва направил няколко крачки, и рухнал поразен от невидим противник. Нозете на пострадалия били парализирани. Суеверният Де Сика върнал отряда назад.“ Както се изяснило по-късно, противник на завоевателите се оказала електрическата змиорка. Тази загадъчна способност на някои риби е била известна на хората още от антични времена. Древноримските лекари и най-вече Клавдий Гален са използували рибата електрически скат, наречена още торпедо, за лекуване на нервни заболявания, ревматизъм, подагра и силно главоболие. Болните се потапяли в басейн, където предварително поставяли „целебния скат“. Известният лекар Диаскорд (30 години преди новата ера) лекувал болни от подагра, хронично главоболие и сърдечна недостатъчност чрез съприкосновение с електрическа змиорка. Тогавашните лекаря не познавали електричеството и били убедени, че рибата удря неколкократно болните с опашката си, и то така светкавично, че е невъзможно да се проследят движенията й. Електрическите скатове били познати още от древността. За това свидетелствуват изображенията им върху етруски вази, египетски фрески и римски мозайки. За тях се споменава и в старогръцките митове. Съвременниците на Сократ, а и техните прадеди вярвали, че те могат да „омагьосват“ другите риби и непредпазливите рибари. Наричали ги „нарке“, което значело вцепеняваща риба. Предполага се, че от тази дума произлиза терминът наркоза. Древните египтяни също са познавали някои от тези удивителни риби. Доказателство за това е, че върху надгробен паметник отпреди 2750 година в Сокар (Египет) е изобразен електрически сом, обитаващ водите на Нил. Първите изследвания в тази насока принадлежат на италианския природоизпитател Франческо Реди, който през 1671 година открил при аутопсия на средиземноморски скатове-торпеда особени мускули със сърцевидна форма. Откритите от него електрически органи били потвърдени по-късно от ученика му Лоренцини през 1678 година. По това време науката вече е познавала електрическите явления и дори У. Джилберт ги е разграничавал от магнитните, като пръв въвел термина електричество. Голямата електрическа змиорка била донесена в Европа от изследователи на Южна Америка и тогава се появяват най-различни предположения за естеството на нейния удар. Някои природоизпитатели, като например М. Адамсън (1751 година), предполагали, че ударът на електрическата змиорка наподобява мълнията и електрическото изпразване на лайденската стъкленица. През 1773 година Дж. Уолш изяснил, че електрическият удар на рибата протича през метал и не прониква през стъкло и въздух. Истинско начало на изследванията на електрическите явления в живите тъкани било положено след експериментите на италианския лекар Луиджи Галвани през 1791 година Неговите опити с жабешко краче, отскачащо при допир на нерва му до някакъв метал, го довели до извода, че в тъканите съществува животинско електричество. Неговият сънародник физикът Алесандро Волта обаче доказал, че не се отнася до животинско електричество, а до потенциална разлика, получена в резултат от допирането на нерва до два разнородни метала. По-късно обаче Галвани направил и втори опит, чрез който без посредничеството на метали доказал наличността на ток на покой (демаркационен ток). От друга страна, Волта създал първия източник на постоянен ток (галваничен ток). Той много точно сравнявал електрическите органи на ската с електрохимически батерии. Впоследствие Нобили (1825 година) чрез галванометъра регистрирал мускулни биопотенциали, а друг италианец — Карло Матеучи (1837 година), доказал по безспорен начин с помощта на галванометър, че живият мускул генерира електричество при напречно разрязване. С това дългогодишният спор между Галвани и Волга бил окончателно решен в полза на… двамата. Приблизително през същия период физикът от Кеймбриджкия университет Кавендиш успял да регистрира биоелектрическо поле при ската-торпедо. Големи проучвания провежда през 1832 година английският физик Майкъл Фарадей, който измерва с галванометър силата на електрическия заряд на електрическата змиорка. Той пророчески отбелязал, че „ако би могло да се разбере естеството на електрическия заряд при рибите, би било възможно да се превръща електрическата сила в нервна“. Фарадей доказва, че биоелектричеството с нищо не се отличава от другите видове електричество. Към електрическите риби проявява интерес и големият английски природопзпитател Чарлз Дарвин, който през 1859 година в своето знаменито произведение „Произход на видовете“ описва трудността в установяване на техния произход. Той бил сигурен, че най-ранните прародители на тези риби не са излъчвали електричество, но за него било голяма загадка по какъв начин могат да се появят електрически органи при толкова далечно родствени риби. Известният немски природоизпитател и пътешественик Александър Хумболт също проявява интерес към електрическите риби и дори предприема научна експедиция в Южна Америка (1799—1804) и описва интересен лов на електрически змиорки, устроен от индианци, и също изследва тези риби. За родоначалници на експерименталната електрофизиология на животните през 50-те години на миналия век се смятат немският учен Дюбоа Раймон и неговият ученик Хермак, които, разполагайки с чувствителна апаратура, изследват електрически скатове и сомове. Раймон създава теорията за образуването на биопотенциалите, която даде тласък на по-нататъшните изследвания, а Херман въвежда понятието демаркационен ток. Най-задълбочени научни изследвания върху електрическите риби обаче започват едва след изобретяваното на катодния осциолограф. Огромна експериментална работа с различни видове електрически риби на високо научно ниво с електронна апаратура извършва в Кеймбриджкия университет английският учен Ханс Лисман през 1958 година. Той пръв установява, че освен за защита и нападение електрическите органи служат на рибите и за създаване на електрическо поле при ориентация и общуване. Неочаквано станало и откритието, че много видове риби (не само електрическите) са способни да генерират, да възприемат и да използуват електрическо поле за сигнализация. В днешно време са известни повече от 300 вида риби, притежаващи електрически органи, разположени в различни части па тялото им, но основно проучени са само около 20. Някои видове риби използуват мощни електрически излъчвания, служещи им за защита, а също и при нападение на жертвите. Други видове — повече на брой, изпускат слаби, но продължителни електрически импулси, които се възприемали от изследователите като безполезни. Поради това органите, които ги произвеждат, са наречени от тях „псевдоелектрически“. Но по-задълбоченото изучаване на тези органи и биологията на рибите, които ги притежават, показва, че те ги използуват, за да определят местоположението на своите жертви, а също и за избягване на препятствията в тъмнината при нощния им начин на живот. Най-добре проучена от електрическите риби е електрическата змиорка (Electrophorus electricus ), обитаваща реките на Южна Америка и достигаща до 2—3 метра дължина и тегло 20—25 килограма. Тя не е роднина на европейската змиорка и принадлежи към съвсем друг разред, въпреки че по външен вид си приличат. Електрическата змиорка има много малки очи, нейните чифтни перки са сравнително малки и освен това притежава една ясно забележима перка, която се намира в долната част на тялото, като започва от опашката и свършва чак до устата. Забележителното в тази риба е това, че 7/8 от дължината на тялото й представлява опашка. Електрогенериращите органи съставляват 10% от нейния размер, а храносмилателните, репродуктивните и другите вътрешни органи са струпани в едно малко пространство зад главата. Рибата плува с изправено тяло и в права линия. Нейната дълга мускулеста опашка съдържа обемисти електрогенериращи органи, заемащи голяма част от дължината на тялото й. Те се състоят от около 6000—10 000 електропластинки, разположени във всяка една от седемте колонки, преминаващи по протежение на всяка част от тялото и подредени като клетките в суха батерия. Самата риба е положително натоварена към главата и отрицателно към опашката. Смята се, че змиорката изпуска от 3 до 6 импулса на интервали от 5 хилядни от секундата, като всеки импулс продължава 2 хилядни части от секундата, и произвежда ток с напрежение 370—550 волта, което може да убие животни като риби или жаби или да зашемети човек. Електрическата змиорка излиза на лов през нощта. Когато забележи ято плуващи рибки, някой рак, излизащ от скривалището си, или жаба върху лист на водна лилия, тя се приближава към тях и пуска в действие своята „електростанция“. Всичко живо, намиращо се в района на действие на мощния електрически импулс, моментално загива, а змиорката изяжда лакомо плячката. В река Нил и в езерата и реките на Западна Африка живее електрическият сом (Malapterurus electricus) — африканският роднина на европейския сом. Неговите електрически органи са разположени непосредствено под кожата и покриват тялото на рибата почти по цялата му дължина, която достига до 50—60 см, рядко до 1 метра. На гърба си няма перка, има голяма закръглена опашка, а окраската му е петнисто пъстра. Има три чифта дълги мустаци около устата. Произвежданият ток при електрическия сом е средство за защита или нападение. Той ловува през нощта, като се приближава до малки рибки, жаби или раци на разстояние 3—5 метра, което е опасното поле на електрическо въздействие, и ги парализира, изпускайки електрически импулс. За силния електрически удар спомага и особената пихтиеста материя, с която е обвито тялото му и която е 20 пъти по-добър електропроводник, отколкото самата вода. Силата на удара при много едри сомове може да достигне 200—350 волта. Електрическите скатове (разред Torpediniformes) са морски риби, стигащи до два метра дължина. Те са живораждащи и обитават крайбрежните води на тропичните и субтропичните райони на всички океани, а също и Средиземно море. Най-известна от тях е електрическият скат-торпедо (Torpedo marmorata), който използува електрическото си оръжие главно при отбрана, но с негова помощ може да открива плячката си, а също и да намира партньора си. Електрогенериращите органи на електрическия скат имат формата на бъбреци, като при някои видове те могат да стигнат до 1/4 от теглото на рибата. Всеки орган е образуван от призми, притиснати една към друга. Диаметърът на тези призми варира от 4 до 8 милиметра. Някои видове скатове достигат на дължина повече от метър и тежат до 100 килограма. Докато при електрическата змиорка електрическият ток преминава в посока от опашката към главата, при ската електрическа котка импулсите са насочени от главата към опашката, а при ската торпедо те преминават от горната положително натоварена страна на рибата към долната, която е отрицателна. Около 1000 от електрическите пластинки при ската торпедо са разположени паралелно и само 400 последователно, като произвеждат ток с немного високо напрежение — около 60 волта, като силата на тока понякога достига до 50 ампера, а мощността — от 2 до 6 киловата. Според Френсиз Омани и Лорънс Мили някои едри видове скатове са в състояние да генерират ток с напрежение до 220 волта. Това се отнася най-вече до електрическите скатове Torpedo nobiliana и Torpedo occidentalis, излъчващи много силни импулси. Други видове торпеда използуват електрически заряд с много по-малка мощ и за друга цел. Те имат малки каналчета в кожата, наречени ампули на Лоренцини, конто са запълнени с желеобразна материя. Ако някоя от тези риби навлезе в устието на река, където солеността па водата се променя, настъпва незначително изменение в електрическото натоварване на границата между желеобразната маса и заобикалящата вода. Електрическото натоварване предизвиква вариращи нервни импулси, които преминават по нервните влакна, свързани с вътрешните краища на каналите, и карат рибата да избягва сладката и да се насочва към солената вода. Близки на електрическите скатове са срещащите се в нашето Черно море скатове от сем. Ромбови (обикновени) скатове (Rajidae ), към които спада морската лисица (Rajaclavata), и от сем. Опашкободливи скатове (Trigonidae), чийто представител е морската котка (Trygon pastinaca). Сравнително неотдавна беше открито, че и тези скатове притежават електрически органи, намиращи се в основата на опашката и образувани от чашеобразни електрически пластинки. Установено е, че те могат да излъчват ток е напрежение 4 волта и въпреки че скатовете се различават от повечето електрически риби, те имат известна прилика с електрическата змиорка. Те си приличат по това, че нервите, инервиращи електрическите органи, идват от гръбначния стълб, а не от главния мозък. Морската котка притежава голяма чувствителност към възприемане на биотоковете, които възникват при движението на другите риби. Този скат използува „приемника“ си по време на лов, като открива дори замаскираните калкани и другите риби по слабите електрически импулси, образуващи се в техните мускули при дишането. Край бреговете на Северна Америка се среща една интересна придънна риба, наречена морски звездоброец (Asteroscopus guttatus), достигаща дължина 55 сантиметра и тегло 9 килограма. Тя има голяма глава, а очите й са разположени почти отгоре на главата и непрекъснато гледат нагоре, откъдето е получила името си. Морският звездоброец притежава видоизменени в електрически органи мускули, разположени от външната страна на очите, способни да генерират ток с напрежение 50 волта. Но този ток е достатъчно силен, за да парализира жертвите на звездоброеца. Когато лежи на дъното, очите и устата му са насочени нагоре. Щом над устата му се появи риба, електрическите органи приемат сигнала и изпращат електрически заряд по посока на плячката. Зашеметената риба попада направо в устата му. В същите южноамерикански реки и езера, в които на дъното лениво дремят електрическите змиорки, сред гъстата водна растителност сноват елегантни риби-ножове (Eigenmannia virescens). Техният вид е необичаен — гръбната и опашната перка липсват, опашката е тънка, гола и силно заострена като нож, откъдето са получили името си. Тези риби достигат на дължина до 60 см. На светло те са безпомощни и често стават плячка на многобройните си неприятели. Тази е и причината, поради която през деня те се крият и излизат само през нощта. Поведението на тези риби е странно — те въртят опашките си на всички страни, като че ли „душат“ нещо с нея. Преди да се пъхнат под дънера или в дупката на дъното, те мушкат първо опашката си и едва след като „разузнаването“ приключи, влизат там, но не с главата, а с опашката напред. Изглежда, рибите се доверяват повече на нея, отколкото на очите си. Загадката беше обяснена много просто — в края на тънката опашка на ейгенманията учените откриха електрически орган, който рибите използуват за ориентиране чрез излъчване на електрически импулси. По деформацията на електрическото поле рибата разпознава предметите в околната среда, неприятелите, плячката и партньора си. Според вида на електрическите импулси, които рибата-нож излъчва през нощта, може да се определи към кой вид и род принадлежи и каква е нейната възраст. От сем. Клюворили (Mormyridae) особен интерес представляват два рода — Mormyrus и Gnathonemus. Те имат разнообразна форма на тялото, но притежават редица общи черти, които ги правят едни от най-забележителните електрически риби. При тях външният слой на кожата им е образуван от многобройни разнородни клетки, поради което е много своеобразен. Първият най-външен ред се състои от сплеснати шестоъгълни клетки, разположени в 3—4 слоя. Тези риби имат по 4 електрически органа с цилиндрична форма, разположени в опашната област. Рибата мормирус, наречена още воден слон заради издължената като хобот муцуна, обитава мътните води на река Нил. Това е едра риба, която достига на дължина до един метър. От древни времена арабите са я боготворели и са я смятали за свещена риба, като са вярвали, че тя може да вижда с опашката си. Едва през 1953 година учени от Източноафриканския ихтиологически институт установиха, че около опашката на мормируса се намира своеобразен генератор за променлив ток с напрежение само около 6 волта, който обаче е достатъчен, за да създаде около рибата електромагнитно поле. Ако в него попадне някакъв предмет, става изкривяване на полето, което се регистрира от специален „приемник“, намиращ се на гърба на рибата. Всяка минута радиолокаторът на мормируса изпраща в пространството 80—100 електрически импулса. Възникващите от изпразването па „батерийката“ електромагнитни колебания частично се отразяват от заобикалящите я предмети и във вид на радиоехо отново се връщат при мормируса. „Приемникът“, улавящ ехото, е разположен в основата на гръбната перка, а това значи, че мормирусът „опипва“ околността с помощта на радиовълни. Това обяснява защо толкова рядко рибата попада в рибарските мрежи. По време на експериментите с мормируси учените забелязали, че намиращите се в аквариума опитни риби започвали неспокойно да се мятат, когато във водата потапяли предмет, притежаващ висока електропроводимост, например парче тел. Те предположили, че мормирусът притежава способността да „чувствува“ измененията на електромагнитното поле, възбудено от електрическия му орган. При анатомо-физиологичното изследване било установено, че рибата има раздвоени разклонения на главните нерви, които минават по дължината на гърба й от главния мозък до основата ма гръбната перка, където, разклонявайки се на малки снопчета, завършват в тъканите на равни един на друг интервали. Опитите показали, че вероятно тук се намира органът, който улавя отразените радиовълни, тъй като при прерязване на нервите, обслужващи този орган, мормирусът губел чувствителността си към електромагнитното излъчване. Мормирусите имат добре развит мозък, чието тегло достига до 1/50 от теглото на тялото (при 1:100 до 1:200 при другите риби). По този показател те се доближават до птиците и бозайниците. Това голямо тегло се постига благодарение па големия обем на малкия мозък, чиито странични дялове са увеличени и закриват по-голямата част от останалия мозък. Това може да се свърже с електрическата чувствителност на тези животни, които имат доста по-големи, отколкото у другите риби нерви на страничната линия. Мормирусът живее на дъното на реките и езерата и се храни с ларви на насекомите, които извлича от тинята с дългите си като пинсети челюсти. Когато търси храна, рибата обикновено е заобиколена от гъст облак размътена тиня и нищо не вижда наоколо. В басейна на Нил и във водоемите на Западна Африка живее рибата Gymnarchus niloticus, която е в родствени отношения с мормирусите. Тя прилича малко на сплесната змиорка, но вместо обикновената рибя опашка корпусът на Тимнар-хуса завършва с тънко пипалце, подобно на месест пръст. Тази риба намира храната си в мътните води, сред тръстиковите гъсталаци, коренищата и свлечените дървета. Когато е обезпокоена, тя се устремява със задната част на тялото си напред, като при това се ориентира прекрасно. Гимнархусът има 8 електрически органа. Те са малки, приличат на нишки и също са разположени в областта на опашката. Органите са съставени от по 150—200 пластинки, но електрическият заряд, който произвеждат, е сравнително слаб. Тези риби използуват електрическия си орган като радиолокатор. Те имат удивителната способност да се движат с еднаква скорост и ловкост праволинейно както напред, така и назад. Когато се движат назад, те несъмнено не виждат предметите, които се изпречват на пътя им, но безпогрешно ги заобикалят. Английският учен Ханс Лисман решил да провери тяхната ловкост и маневреност. В голям аквариум той поставил при рибите два електрода, свързани с осцилограф, чрез който се регистрирали и определяли различните електрически излъчвания. Чрез този уред върху лентата на пишещото устройство били фиксирани най-точно издаваните от рибите електрически импулси. Изяснило се, че благодарение на електрическото „ехо“ и на промяната в силата на електрическото поле рибите определяли безпогрешно наличието на подводни препятствия — камъни, корени, водорасли. Много чувствителни приемащи органи имат и рибите от семейство Клариеви (Clariidae). Тези риби нямат електрогенериращи органи, но известни наблюдения показват, че клариусите откриват електрическия ток, който изпускат техните жертви или враговете им. Подобен е случаят и с акулите, които също нямат електрогенериращи органи. По тяхната кожа са открити споменатите вече малки каналчета, наречени ампули на Лоренцини, свързани с повърхностните пори и запълнени с желе-подобно вещество. Понеже ампулите на Лоренцини са пълни с нервни окончания, учените смятаха, че те представляват сетивни рецептори, и доскоро не беше известно за какво точно служат. През 1971 година А. Калмийн откри, че акулите използуват тези рецептори, за да откриват плячката си, зарита в пясъка. Той установил, че ампулите на Лоренцини се възбуждат от електрическото поле на заровилата се риба. При експерименти една акула открила и нападнала зарита риба дори когато тя била покрита с преграда, непозволяваща да бъде открита по механичен, визуален или химичен път. Акулата нападала също и заровени електроди, създаващи поле подобно на рибата. За да докажат, че акулите долавят електрическите сигнали, съветски учени направили следния експеримент. В един аквариум поставили черноморска акула, наречена още катран (Squalus acanthias), в друг — морска писия (Plearonectes flesus). Когато акулата не виждала и не усещала писията, която е любимата й плячка, тя била напълно спокойна. Но когато свързали двата аквариума с проводници акулата започнала да се мята, проявявайки силна ловна агресивност. При отстраняване на проводниците тя отново се успокоявала. Този опит красноречиво показва, че акулата чувствува електрическите импулси, излъчвани от писията. Вече се смята за доказано, че акулите са чувствителни към електрическите полета, които почти всички животни, включително и човекът, създават в морската вода в резултат на разликата в електрическите потенциали между течностите в тялото и в океана и между различните части на тялото. Например една рана може да удвои електрическото напрежение па човешкото тяло в морската вода. Акулата различава промяната в това напрежение. Според учените ампулите на Лоренцини позволяват на някои риби да долавят електрическите полета и две отдалечени точки. Това им дава възможност не само да откриват плячката, но и да използуват електрическите полета за навигация. Биоелектрическите явления в животинския свят не са присъщи само на рибите. През последните години американски учени са изследвали най-примитивните гръбначни животни — миногите от разред Кръглоусти (Cyclostomata), които нямат челюсти, а притежават само кръгла устна вендуза. Чрез нея те се прикрепват към тялото на рибата и водят паразитен начин на живот. Учените са установили, че миногите нямат ясно обособени електрически органи, но могат с помощта на електричеството, натрупано в тъканите им, да „опипват“ пространството около тях и да откриват рибите, към които се прилепят. Доказано е, че миногата създава около себе си електрическо поле и реагира на всички предмети, внесени в него, като в зависимост от тяхната електропроводимост реакцията й се променя. Някои изследователи се опитват да обяснят странния факт, че миногите, които нанасят голяма вреда на рибните стопанства в сладководните водоеми, сравнително рядко паразитират по морските риби (на нападението им са подложени предимно попаднали в мрежите или болни риби). Обяснението е, че електропроводимостта на водата в сладководните басейни е по-ниска от тази на морската и затова морските риби вероятно улавят изпращаните от миногите електромагнитни импулси, като успяват навреме да избягат. Сладководните риби ги улавят със закъснение, когато миногата вече е наблизо и бягството не може да ги спаси. Освен това възможно е сладководните риби да не са успели да се приспособят към този временен паразит — да не са развили още достатъчно ефективна „антирадарна“ система, която отлично функционира при морските риби, съжителствуващи отдавна с миногите. Насекомите притежават удивителната способност да превръщат електромагнитното лъчение (напр. видимата светлина) в електрически импулси. Това интересно откритие е направил американският ентомолог Филип Калаган. Той установил, че насекомите използуват електромагнитните вълни, за да намират брачен партньор, място за хранене или просто за ориентация. Честотите, на които са програмирани насекомите, са широко разпръснати по целия електромагнитен спектър, а не само в зоната на видимата светлина. Ако се разкрие механизмът, по който електромагнитните излъчвания се превръщат в електричество у насекомите, вероятно това явление ще може да се използува за създаване на успешни слънчеви батерии. Известно е, че съвременните слънчеви батерии превръщат в електрически ток от широкия спектър на електромагнитното слънчево лъчение само незначителна част от видимата светлина и от инфрачервеното лъчение. Ако човекът успее да използува слънчевата енергия така пълноценно, както насекомите, той ще има на разположение огромно количество „безплатна“ енергия. Освен това, като се знае дължината на вълните, с които вредните насекоми обменят информация, те ще могат да бъдат привличани и унищожавани. Наскоро американският ентомолог доктор Ерик Ериксон установил, че статичните електрични товари играят съществена роля в живота на пчелите. Оказало се, че те носят върху себе си малък отрицателен заряд, който се сменя с положителен при завръщането на насекомото в кошера. Електрическият потенциал, възникващ между пчелата и цвета, от който тя събира прашец, достига до 1,5 волта. Вероятно зарядът спомага прашецът да полепне по-добре върху тялото на пчелата. Възможно е също насекомите да използуват електромагнитното поле за предаване на информация за местоположението на растенията. Интересно е, че неговата стойност се променя в зависимост от интензитета на слънчевото лъчение. Когато наближава буря, електрическият заряд на пчелата също се мени. Тези изследвания могат да имат голямо практическо значение, тъй като пчелите участвуват в опрашване на повече от сто вида селскостопански култури. Отдавна е доказано, че малките едноклетъчни животни— инфузориите, винаги плуват към катода в експериментално създадено във водата електрическо поле. Неотдавна било установено, че и сперматозоидите на всички бозайници също „се стремят“ към определен електрически полюс. Сперматозоидите, носещи заложбите на мъжкия пол (игрек-хромозоми), плуват към плюса, а натоварените с женски хикс-хромозоми, обратно — към минуса. Това откритие дава в ръцете на специалистите отличен метод за възпроизводство на селскостопански животни от желания пол в зависимост от продуктивността им. Биоелектричеството, макар и в незначителни размери, е присъщо почти на всички живи организми. Така например в мускулите и нервите на човека също възникват биоелектрически потенциали, които обаче не са много големи. Благодарение на тях лекарите с помощта на електрокардиографите могат да запишат електрическите потенциали, възникващи в човешкото сърце, които са от порядъка на 1/1000 от волта. Всяко болестно изменение в дейността на сърдечния мускул се отразява върху общия потенциал на сърцето. Това дава възможност на специалистите-кардиолози да определят чрез електрокардиограмата вида на сърдечното заболяване. Добре известни са също така и биотоковете на мозъка, които имат нищожно напрежение. Но благодарение на тях чрез уредите енцефалографн е възможно да се установят и регистрират някои болестни изменения на мозъка и да се съди в най-общи линии за дейността на милионите съставящи го нервни клетки. През последните десетина години бурно се разви една нова биологична дисциплина — електробиологията. Изследването на биоелектрическите явления в животинския свят има голямо практическо значение. Особено много се работи върху проучването на електрическите органи на рибите. В това отношение учените са установили, че основният конструктивен елемент на електрическите органи при рибите е видоизменената мускулна клетка, която е силно сплесната в електрическа пластинка, наречена електроцит. Нейната повърхност е свързана с голям брой нервни окончания. Пластинките са струпани една върху друга и са разположени успоредно. При електрическите змиорки и скатове те образуват морфологично единство във вид на призми. При змиорката всяка от 70-те призми, образуващи органа, има от 6 до 10 електрически пластинки. При скатовете се наброяват до хиляда електропластинки във всяка от 2000-те призми, които образуват единия от електрическите органи. Установено е, че управляването на електрическите излъчвания се осъществява по нервен път, като при всички риби се извършва по един и същ начин. Например при електрическия, скат в главния мозък се различават два обемисти, оцветени в жълто електрически дяла и четири чифта големи електрически нерви. Електрическите дялове образуват така наречения двигателен център на електрическите излъчвания, който предава на електрическите органи заповедите, получени от висшия център, разположен в продълговатия мозък и наречен командно ядро. Анатомо-физиологическите изследвания са показали, че командното ядро се състои от две елипсовидни ядра, които съдържат гигантски клетъчни тела, състоящи се приблизително от 60 неврона. Това е при електрическите скатове, докато при мормируситe броят на клетъчните тела е значително по-малък — около 12. Елипсовидните ядра са съединени с нервни влакна, по кон го се предават нервни импулси при възбуждане на периферната нервна система. Ако например се убоде тялото на ската, възбуждането се предава на елипсовидните ядра. Те от своя страна изпращат импулси към двигателния център и вече чрез неговото посредничество започва действието на електрическите органи. По такъв начин чрез двигателния център, изпълняващ само ролята на посредник, се предават заповеди на ядрото. Самото ядро управлява действието на електрическите органи, като синхронизира и създава ритъм на това действие. Общо свойство на всички живи клетки е наличността на асиметрично разпределение на положителните и отрицателните заряди, които образуват двоен слой от едната и от другата страна на клетъчната обвивка. По повърхността на клетката преобладават положителните заряди, а вътре в нея — отрицателните. Потенциалът на вътрешната среда е по-нисък от потенциала на външната. Разликата в потенциалите не превишава 100 миливолта. Живите клетки могат да бъдат сравнени с елементите на затворена електрохимична батерия, при която единият полюс напълно припокрива другия. Една от причините за клетъчната поляризация е тази, че положителните калиеви йони се натрупват вътре в клетката, докато на повърхността те са значително по-малко. При възбуждане (дразнене) проницаемостта на клетъчната обвивка внезапно се променя за йоните. Това води до изменения в разпределянето на електрическите заряди, които продължават няколко хилядни от секундата и тяхната съвкупност образува потенциала на действие. Неговата стойност при електрическия скат е 115 миливолта за една пластинка, а при електрическата змиорка — 150 миливолта. Установено е, че енергията на електрическия импулс винаги възниква благодарение на участието на гликогена в окислителната реакция. Известно е, че химичната енергия в мускулите, отделяща се при окисляването на гликогена, след цяла серия от междинни реакции се трансформира в механична енергия. По същия начин химичната енергия в електрическия орган се превръща в електрическа. Силата на електрическото напрежение на рибата, измерена във волтове, може да се установи между двата края на електрическия й орган. Това напрежение е по-слабо, ако рибата се намира във водата (средата, която е проводник, макар и лош), и по-силно, ако рибата се намира във въздуха (в изолираща среда). Вече се каза, че някои видове риби са способни да произвеждат електрически заряди с голяма сила, използувайки ги както за защита, така и за нападение. При електрическата змиорка електрическите пластинки (па брой от 6 до 10 хиляди) са разположени последователно и позволяват рибата да произвежда високоволтови излъчвания, необходими при условията на слаба проводимост на водата в сладководните басейни, където живее рибата. Силата на тока е от порядъка на 1 ампер — електрическият орган на змиорката се състои само от 70 призми, разположени успоредно, докато при ската, обитаващ морската вода, във всяка призма са събрани по 1000 пластинки. С това се обяснява по-слабото напрежение на неговите излъчвания — до 60 волта. Но успоредното включване на 200 призми позволява да се получи ток със сила до 50 ампера. Това са превъзходни примери за приспособяване към различната жизнена среда. Продължителността на електрическите излъчвания и техният ритъм са различни в зависимост от вида на рибата и от условията на средата. Всяко електрическо изпразване се състои от няколко импулса. При мраморния скат един импулс трае от 3 до 4 милисекунди, а цялото изпразване се състои от 4 до 10 импулса. При змиорката продължителността на импулса е равна на 2—3 милисекунди и всяко изпразване се състои от 4 до 8 импулса. Електрическите скатове, сомове и змиорки могат мигновено да създават в окръжаващото ги пространство силно електрическо поле и използуват тази си способност като средство за нападение или като ефективна защита. Скатът например пропъжда кривия морски рак, който го атакува с едно единствено електрическо изпразване, или парализира рибата, която преследва. Змиорките, над които са извършвани наблюдения и в аквариум, също използуват електрическите си органи при ловуване. Те могат да парализират жаба от разстояние 1 метър. Тази риба като че ли притежава неизтощима енергия. Напрежението на излъчванията от нейните електрически органи спадало едва след като рибата била принуждавана да произвежда по 150 изпразвания в час. По думите на Хумболт южноамериканските индианци преди лова на електрически змиорки заставяли конете си продължително време да стоят във водоемите, обитаващи се от тези риби. След продължителна борба, която змиорките водели с конете чрез многократни електрически изпразвания, те се изтощавали и можели да бъдат ловени без всякаква съпротива. Учените са установили, че по-големият брой от познатите електрически риби не изпускат изолирани електрически излъчвания, както електрическите скатове, сомове и змиорки, а излъчват серия от импулси, които са почти непрекъснати и равномерно ритмични. Това извършват всички представители от семейство Клюворили и Гимнархуси. Напрежението на тока, произвеждан от техните електрически органи, се измерва не с десетки и стотици волтове, а с по-скромни стойности — от 0,2 до 2 волта. Поради това в миналото са смятали, че електричеството не играе никаква роля в биологията на тези риби. Изследванията на Лисман през 1958 година показаха, че техните електрически органи играят огромна роля при определяне местонахождението на препятствията или плячката. Например гимнархусът е много подробно изучен от Лисман при лабораторни условия. Тази хищна риба, обитаваща африканските реки, може да достигне на дължина до 1,6 метра. В лабораторни условия рибата се храни с малки рибки — кротушки (Gobio) и лещанки (Phoxinus). Тя може точно да установи местонахождението на своята жертва и бързо да я улови. В аквариумни условия обаче тези риби се държат изолирано, защото имат голяма склонност към канибализъм. Гимнархусът изпуска електрически излъчвания постоянно, с определена ритмичност — приблизително 300 в секунда. Ритъмът се мени само в зависимост от температурата. При 28°С всяко излъчване трае 1,3 милисекунди. Интервалите между електрическите излъчвания са равни на 2,3 милисекунди. Създаденото по този начин електрическо поле поразително прилича на електрическото поле на дипола. Силовите линии на полето се събират на равнището на главата на рибата. Опитите показват, че гимнархусът е способен да улавя и най-малките промени на електрическото поле, които възникват в заобикалящата го среда. На дъното на голям аквариум били поставени четири медни гредички така, че да образуват правоъгълник. Когато гимнархусът бил поставян вътре в този метален правоъгълник, той се превръщал в затворник. Приближавал се към едната гредичка и изплашено се полуобръщал (под прав ъгъл). Когато го изгонвали от правоъгълника, той започвал да плува колкото се може по-близо до повърхността и лягал на една страна. Това не се наблюдавало, когато металът бил заменян с вещество със същата форма, но без да е електропроводимо. Тенденцията към канибализъм при гимнархусите може да се обясни с взаимното нарушаване на електрическите полета на двете риби, намиращи се заедно. Опитите показали, че когато в аквариум, в който се намира гимнархус, се поставят два електрода и с тяхна помощ се възпроизведат същите електрически излъчвания, каквито изпуска рибата, тя незабавно определя местонахождението на електрическите импулси и атакува електродите. Установено е, че канибализмът на гимнархуса при определени условия изчезва — например в периода на размножаването, а също и когато тези риби на големи стада се намират в ограничено пространство. Изчисленията са показали, че гимнархусът може да „чувствува“ много слаб източник на напрежение — до 0,3 микроволта, създаващ плътност на тока до 50 хилядни от микроампера на квадратен сантиметър. За сравнение може да се напомни, че рибата бодливка реагира едва на ток с плътност oт 110, а лещанката — 10 микроампера на един квадратен сантиметър. Тази чувствителност на гимнархуса и на другите електрически риби може да се обясни само с наличието у тях на специални приемателни органи. Редица опити са показали, че гимнархусът може да различава предмети с еднаква форма, но с различна електропроводимост. В голям аквариум, в който температурата на водата била поддържана 25°С, били поставени две тръбички от порьозен порцелан. Дължината на всяка тръбичка била по 15 сантиметра, външният диаметър — 5 сантиметра и дебелината на стената — 1 сантиметра. Порцеланът не нарушава електрическото поле, но когато една от тръбичките била напълнена с дестилирана вода или с парафин (които са лоши проводници на електрическия ток), а другата — с аквариумна вода или с друг разтвор (с добра проводимост), експериментаторите създали различна електропроводимост. Зад всяка тръбичка било закачено парченце храна на жица, свързана с регистриращо устройство. Всеки път, когато гимнархусът докосвал храната, той придърпвал жицата и това предизвиквало преместване на съответното записващо устройство. По този начин успели да изработят условен рефлекс у опитните риби към определената тръбичка — възнаграждавали я с храна, когато избирала едната от тръбичките, и я наказвали (чрез удар по муцуната с метална жичка), когато се приближавала към другата. След редица опити рибата започнала безпогрешно да избира онази тръбичка, която й осигурявала възнаграждение. Това доказвало, че тя може да ги различава, макар по външен вид да са съвършено еднакви. А тръбичките с еднаква проводимост не могла да различи. Тези експерименти убедително доказват, че гимнархусът притежава развито електрическо усещане, което му позволява да отбелязва дори най-слабите изменения на електрическото поле. Епидермисът на мормирусите от сем. Клюворили с многобройните си слоеве от клетки е лош проводник. Но той е прорязан от канали, които са свързани с чувствителни органи, наречени мормиромасти, запълнени с желеподобна маса. Тази маса е добър проводник, осигуряващ високата чувствителност на рибата към измененията на електричното поле. Установено е, че при електрическия скат органите-рецептори на електрически ток са ампулите на Лоренцини. Дълго време те били разглеждани като топлочувствителни рецептори. Всяка ампула представлява канал, отворен навън, а вътре завършващ с торбичка, изпълнена с чувствителни клетки. Електрическият скат също може да възприема измененията на непрекъснато създаваното от рибата електрическо поле, което предизвикват околните предмети. Чувствителността на органите, възприемащи измененията на електрическото поле, може да бъде много висока. При гимнархуса например тези органи „забелязват“ измененията на силата на тока от порядъка ЗХ10~15 ампера. Доказано е, че подобни приемащи устройства имат почти всички риби. Веригата от тези приемници образува системата на т. нар. странична линия. Доказано е, че приемни устройства притежават не само рибите, но и поповите лъжички при земноводните. Тези органи са снабдени с нерви, които са свързани със страничната линия. Своеобразните форми на тялото на електрическите риби и начините на движение са тясно свързани с тяхната чувствителност към измененията на собственото им електрическо поле. Такива различни по форма риби като гимнархуса и змиорката плуват, без да извиват тялото си, докато почти всички останали риби се придвижват с помощта па вълнообразни движения. При гимнархуса придвижването назад и напред се осъществява за сметка на вълнообразните движения на гръбната перка. Змиорката използува при движението си само опашката, която е силно развита. По този начин се постига постоянна ориентация на собственото електрическо поле. Лисман установил, че южноамериканските мормируси и електрическите змиорки са активни само през нощта. През това време техните врагове, които ловуват денем, спят. Другите електрически риби обитаващи мътните и замърсени води. Те виждат лошо, но електрическите им органи изпълняват ролята на радиолокатори и благодарение на тях рибата открива плячката си. Сутрин, когато едрите хищници излизат на лов, повечето електрически риби се крият в трудно достъпни места. Те могат да бъдат открити само ако във водата бъдат потопени електроди, свързани с усилвател, съединен с уредба, от която ясно се чува шумът от електрическото излъчване на тези риби. На изложението, организирано от Английското кралско научно дружество през 1960 година в чест на 300-годишнината от неговото основаване, сред загадките на природата, които човекът предстои да разкрие, бил демонстриран стъклен аквариум с намираща се в него електрическа змиорка. Към аквариума чрез метални електроди бил включен волтметър. Когато рибата била в покой, стрелката стояла на нулата, но при раздразване на рибата волтметърът показвал напрежение, стигащо до 600 волта. Надписът пред експоната гласял: „Естеството на това електрическо явление, наблюдавано много преди организирането на Английското научно дружество, и досега не е разгадана напълно от човека“. И наистина пред учените има още много неизяснени въпроси по отношение на биоелектричеството, като например: Как рибата успява да координира едновременно електрическото излъчване на отделните елементи? Как съумяват рибите, изпускащи мощни електрически излъчвания, да защитят собствената си нервна система? През какви стадии е преминала електросистемата на рибите в своята еволюция? Защо електрическите органи се срещат само у рибите? Има редица неизяснени въпроси и по отношение механизма при образуването на електрическия потенциал в клетките на електрическите риби, както и по отношение химизма и устройството на тези органи. Най-голям интерес за биониците представлява отговорът на въпроса, как микроскопичните живи клетки, консумирайки толкова малко и така икономично хранителните вещества, успяват да произведат такова голямо количество електрически ток. Учените изказват надеждата, че след окончателното разгадаване на тези проблеми, на техния принцип ще могат да бъдат конструирани електрически елементи за производство на ток, които да имат добра изходяща мощност, дълготрайност и икономичност. Колко полезно би било да се разкрие това именно сега, когато основателно се безпокоим за непрекъснато нарастващите нужди от енергия! Всички досегашни съоръжения, излезли от ръцете на човека, са тромави и недостатъчно ефективни в сравнение с производителността на тези фини органи, конструирани от природата преди хилядолетия. Биониците са изправени пред това предизвикателство на природата. Ще могат ли да имитират електрогенериращите системи на рибите, уголемени до полезни за човека размери? Електролокационният метод на рибите днес усилено се изучава, за да може да се създаде техническо устройство, работещо на същия принцип. Ако това явление в живата природа бъде разгадано от техническо гледище, ще бъдат създадени подводни локационни устройства за различни цели, построени върху съвсем нови принципи. През 1977 година учени от Института по морфология и екология на животните към Академията на науките на СССР са успели да моделират електропредавателя и приемника на електрическите риби. Създадената апаратура по патента на природата се използува за поддържане на постоянна връзка под водата между водолазите, а също и за действена връзка „вода — въздух“. По-нататъшното усъвършенствуване на тези апарати ще има огромно значение за развитието на техниката на подводната връзка, която е особено необходима в океанологията и рибното стопанство. Принципът на излъчваните електрически полета от рибите при ловуване и защита от врагове насочва учените към технически решения за електрориболов, а също и за електропрогонване на нежелани риби. Заимствуването на електрическата сигнализация и ориентацията на рибите спомогна за разработването на нови информационни приематели за управляване поведението на рибите с помощта на слаби електрически полета. Въведените през последно време електрически методи за риболов чрез използуването на електрически полета имат предимството, че са универсални (за различни видове риби), ефективни и позволяват да се автоматизират процесите на риболова. Днес такива агрегати са конструирани и с успех се използуват в риболовната практика на сладководните водоеми в СССР, ГДР и други страни. Един от методите за електрориболов се състои в снабдяване на обикновените мрежи с електроди, привличащи рибата в тяхната зона на действие. В САЩ е конструирано устройство, създаващо електрическо поле за отпъждане на акули. Уредът ежесекундно излъчва мощни импулси с продължителност 10 м/сек чрез два буксирни електрода. Малогабаритната модификация на този модел се използува от водолази, при което електродите са поместени в скафандъра. Експериментите са показали, че акулите не се приближават на повече от 2 метра до водолаза. Според мнението на някои учени ефектът на привличането, прогонването или зашеметяването зависи от броя на импулсите. Може би не е далеч времето, когато човекът, разкрил тайната на електрическите риби, ще разполага с фантастичната електрическа пушка на капитан Немо. Впрочем да не забравяме, че по-голямата част от „фантазиите“ на Жул Верн са вече реална действителност. Няма съмнение, че изучаването на биоелектрическите явления в живите организми ще има не само познавателно значение, което ще разшири човешките знания за еволюцията на живата природа и за същността на биологичните процеси, но ще принесе несъмнена практическа полза в много области на медицината, техниката и рибното стопанство, а би могла да доведе и до откриването на неизвестни приложения на електрическия ток за благото на човека.