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会发电的动物

2014-12-20王盼盼

科学大众·小诺贝尔 2014年11期
关键词:电鳗干电池大黄蜂

王盼盼

海中活电站:电鳐

在浩瀚的海洋中,电鳐约有69个不同的品种,最大的可以达到2米,很少在0.3米以下。电鳐产生的电压跟它们的大小有着直接的关系,尺寸稍小一点的电鳐产生的电压不超过10伏,大电鳐甚至可以发出高达200伏的电压。

电鳐能够发电,是因为在其胸腹部两侧各有一个肾脏形、蜂窝状的“发电器”。它们由许多“电板”组成,每块电板相当于一个小电池,很薄很小。每个成鱼体内有200多万块“电板”,互相叠加,排成电网。这样200多万块“电板”一起产生的电压可达80~200伏。一次电脉冲能把6个100瓦的灯泡同时点亮,发出像霓虹灯广告牌那样的闪光来。电鳐每秒能放电50次,但连续放电后电流会减弱,10~15秒后完全消失,休息一会儿又能重新恢复放电能力。

很多电鳐发电是用来击晕猎物,但并不是所有的电鳐都用电来捕食。在很多情况下,一些较小的电鳐从来不用发电来击晕猎物。只有当它们面临被捕食的威胁时,才会利用发电这一功能来疯狂地攻击敌人,保护自己。

19世纪,意大利物理学家伏打以电鳐的发电器官为模型,发明了伏打电池。后来,人们又从中受到了启发,发明了干电池。干电池轻便耐用、便于携带,至今仍深受人们的欢迎。

水中发电王:电鳗

电鳗是放电能力最强的淡水鱼类,它输出的电压为300~800伏,有时瞬时可达上千伏。

电鳗的发电器的基本构造与电鳐相类似,也是由许多电板组成的。它的发电器分布在身体两侧的肌肉内,由多达8 000枚肌肉薄片重叠而成,形成了一个由许多“小电池”串联而成的电路。电鳗的尾端为正极,头部为负极,电流是从尾部流向头部。当电鳗的头和尾触及敌体,或受到刺激影响时即可发生强大的电流。

电鳗的放电主要是出于生存的需要。电鳗要捕获其他鱼类和水生生物,放电就是获取猎物的一种手段。它所释放的电量能够轻而易举地把比它小的动物击毙,有时还会击昏比它大的动物,如正在河里涉水的马和游泳的牛。

电鳗之所以能不被自己或同类电到,那是因为电鳗体内的脂肪组织有很好的绝缘作用,而且电鳗本身已很适应微弱的带电环境。

水中高压线:电鲶

生活在非洲的电鲶是一种夜行鱼,白天安静得使人不知所措,但如果光线暗下来,就会变成出乎意料的暴君:小鱼不分大小一概会被它吃光,甚至同种之间争斗不断。

电鲶特化的肌肉使其和电鳐、电鳗一样,具有发电能力。受到刺激时,可瞬间发出200~450伏的电力。虽然比发电王——电鳗稍微逊色,但是威力仍很惊人,能将人和牲畜击昏。电鲶的放电特性启发人们发明和创造了能贮存电的电池。我们日常生活中所用的干电池的正负极间的糊状填充物,就是受电鲶发电器里的胶状物启发而改进的。

太阳能发电高手:东方大黄蜂

和上面三种鱼的发电方式相比,东方大黄蜂的发电方式显然更先进、更高端。它是真正用太阳能来发电的动物,其外骨骼可以将太阳能转换为电能。这在动物王国中尚属首例。

不像大多数的大黄蜂会避开在一天当中最热的时间活动,东方大黄蜂在太阳最强烈、温度最高的时候会成群出来活动,这个腹部黄褐色相间的昆虫这样做是为了收获太阳能量。褐色条纹组织中的色素捕捉太阳光,黄色条纹组织中的色素则可以将太阳光转化为电能。

东方大黄蜂用这些自产的电来做什么呢?专家现在还不确定。有些研究人员发现,这些电可以帮助东方大黄蜂分泌出一种有利于它们新陈代谢的酶,也可以使它们在高温下保持舒适。它们也可以把这些电能储存起来,当天气寒冷的时候,这些电能又会转化为热能供它们取暖。

作为一种选择,这些电能还会给它们的翅膀提供能量,让它们飞行得更快。

人类一直在试图更好地利用太阳能,而东方大黄蜂却明显走在了我们前面。有时,人类不得不佩服动物们的智慧!

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