Tudja-e, hogyan állítanak elő elektromos áramot a halak?

Az elektromos angolna a harcsafélék legközelebbi rokona

Bizonyos halfajok egy különleges szervük segítségével képesek elektromos áramot termelni védekezés, zsákmányszerzés, tájékozódás és kommunikáció céljából. Áramot termel például a zsibbasztó rája, a villamos harcsa és az elektromos angolna is.

Galvánelemként működő izomlemezek

Az elektromos ráják (Torpedinidae) 50-60 voltos feszültséget képesek létrehozni csakúgy, mint az elektromos angolnák (Gymnotidae), velük szemben az elektromos harcsa (Malapteruridae) viszont akár 350 volt feszültséget is képes kisütni.

Márványos zsibbasztó rája pihen a Földközi-tenger homokos aljzatán Forrás: Origo

A mikroszkópos vizsgálatok kimutatták, hogy

e halak egyes izomszövetei kis galvánelemként működnek,

amelyekkel a kémiai energiát elektromos energiává alakítják át. Az izomlemezeik elektródaként viselkednek, ezek két részből állnak: az egyik felén vannak idegvégződések, a másikon viszont nincsenek. Mivel a két pólus pozitív töltésű, a vízen át nem keletkezik áram.

A zsibbasztó rája szervei egy 19. századi állattani munkából Forrás: Origo

Azonban, ha az idegvégződéseket inger éri, elvesztik pozitív töltésüket, negatívvá válnak, és így a két pólus közt feszültség keletkezik, amelynek hatására a vízen át kisülések sorozata megy végbe, rendkívül gyorsan követve egymást.

Igen erős áramkisülést is képesek létrehozni

Az elektromos angolna és rája másodpercenként 4 kisülést produkál,

a kisülések száma néha eléri a másodpercenkénti ötvenet is, ám ezek gyengébb áramütések.

Az elektromos halak nagy feszültséggel kis áramerősséget állítanak elő.

A márványos zsibbasztó rája áramütése nem halálos az emberre, csak kellemetlen Forrás: Youtube

Az elektromos szervek módosult izomsejtek, elektromos lemezkék (elektrociták). Itt, ezekben keletkezik a feszültség, amikor az agyból impulzus érkezik, és ennek hatására a pozitív és negatív ionok aránya megváltozik, létre hozva az elektromos áramot.

Az elektromos angolnának a nevén kívül nincs sok köze a valódi angolnafélékhez Forrás: Wikimedia Commons

Az elektrociták oszlopokba rendeződve és egymással soros kapcsolásban állnak,

az oszlopok azonban egymással párhuzamosan vannak kapcsolva, amelyek közt sóoldat található. Ez vezeti az áramot, és bár ezen a módon az egyes sejtekben igen kis feszültség keletkezik, a rengeteg oszlop (600 és 10 ezer darab között) feszültsége összeadódik, emiatt tud erős elektromos csapást adni az állat.

Az ókori rómaiak terápiára használták a zsibbasztó ráját

Az elektromos rájáknak 20 faja ismert, Európában, Amerikában, Afrikában és a csendes-óceáni szigetek partvidékének vizeiből. A Földközi-tengerben is honos zsibbasztó rájának (Torpedo marmorata) teste két oldalán helyezkednek el az elektromos szervei,

az ezek által keltett feszültség meghaladhatja a 600 voltot is.

A zsibbasztó rája áramütésének feszültsége elérheti a 600 voltot is Forrás: Youtube

A zsibbasztó rája a zsákmányállataihoz képest nehézkes a mozgású, ám az elektromos csapással pillanatok alatt képes ezeket megbénítani vagy megölni.

Az elektromos angolna izomszerkezetét ábrázoló grafika Forrás: Geoweek

Az ismételt erős kisülésektől lemerül az elektromos szerv, és ilyenkor szükség van néhány napra, hogy ismét teljesen feltöltődjön. Az elektromos angolna (Electophorus electricus) az angolna nevet az alakjáról kapta, rendszertanilag azonban nem sok köze van a valódi angolnákhoz (Anguilae).

Az elektromos angolna a harcsafélék legközelebbi rokona Forrás: Fandom

A nálunk honos halak közül a folyami harcsa az elektromos angolna legközelebbi rokona. Az elektromos angolna Dél-Amerikában az Amazonas és az Orinoco folyóban honos édes vízi hal, Európában nem él. Az ókori görögök és rómaiak az elektromos halakkal elektromos sokkot idéztek elő, és azt gyógyításra, például fejfájásra alkalmazták.

Mi is előállíthatunk elektromos áramot, egy citrom segítségével

A galvánelemet már az ókorban is ismerték, de feledésbe merült egészen addig,

amíg Galvani és Volta újra felfedezte a 18. században.

Bagdad mellett a régészek egy olyan 2000 éves berendezés maradványát tárták fel, ami valószínűleg galvánelem lehetett, és vélhetőleg ezüst tárgyakat aranyoztak vele.

Luigi Galvani olasz fizikus 18. századi portréja Forrás: Wikimedia Commons

Az ókori „berendezés" egy egyszerű agyagedény, amelyben egy rézhenger valamint egy vasrúd található, egymástól aszfalttal elszigetelve. Savat, vagy lúgot öntve bele kb. 0,5 volt feszültségű és néhány milliamper erősségű áramot termelt az antik galvánelem.

Alessandro Volta olasz fizikus és természettudós Forrás: Wikimedia Commons

Galvánelemet egyébként mi is egyszerűen készíthetünk otthon, kvarcórát vagy mp3-lejátszót is tudunk vele működtetni.

Csak egy citrom kell hozzá és két fémdarab, olyan, ami a redukálósorban minél távolabb van egymástól (ilyen például a cink és a réz), így erősebb áram jön létre, valamint szükségünk lesz még két vezetékre, banándugóval.

Egyetlen citrom segítségével házi galvánelemet állíthatunk elő Forrás: Thinkstock

A két fémdarabot beleszúrjuk egy citromba, és a rézlemezt összekötjük az mp3, vagy kvarcóra elemtartójának pozitív pólusával, a magnéziumlemezt a negatív pólusával. Ezzel az egyszerűen elkészíthető házi galvánelemmel 1,5 volt feszültséget tudunk létrehozni.