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ライブ電気。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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生きた自然界には、電気現象に関連する多くのプロセスが存在します。それらのいくつかを見てみましょう。多くの花や葉は、時間や日によって閉じたり開いたりする性質があります。これは活動電位を表す電気信号によって引き起こされます。外部からの電気刺激を使用して葉を強制的に閉じることができます。さらに、多くの植物は損傷電流を経験します。葉と茎の部分は、正常な組織に比べて常にマイナスに帯電しています。レモンやリンゴを切って皮に XNUMX つの電極を当てても、電位差は検出されません。一方の電極を皮に適用し、もう一方の電極を果肉の内部に適用すると、電位差が生じ、検流計が電流の出現を記録します。

一部の植物組織が破壊された瞬間の潜在力の変化は、インドの科学者ボーズによって研究されました。特に、エンドウ豆の外側と内側を検流計で接続しました。エンドウ豆を最高 60℃ の温度に加熱したところ、0,5 V の電位が記録され、同じ科学者がミモザのパッドを調べ、短い電流パルスで刺激しました。刺激されると、活動電位が発生します。ミモザの反応は瞬時ではなく、0,1秒遅れました。さらに、損傷を受けたときに現れる別のタイプの興奮、いわゆる徐波がミモザ経路に広がります。この波は肉球を通過して茎に到達し、活動電位を発生させ、それが茎に沿って伝わり、近くの葉の垂れ下がりを引き起こします。ミモザは、0,5μAの電流によるパッドの刺激に対して葉を動かすことによって反応します。人間の舌の感度は10分のXNUMXです。

電気に関連した同様に興味深い現象が魚にも見られます。古代ギリシャ人は、動物や人間を凍らせてしまう水中での魚との遭遇を警戒していました。この魚は電気エイで、魚雷と呼ばれていました。

電気の役割は魚の種類によって異なります。それらの中には、特別な器官を使って水中に強力な放電を引き起こすものもいます。たとえば、淡水ウナギは、敵の攻撃を撃退したり、被害者を麻痺させたりできるほどの強さの緊張を引き起こします。魚の電気器官は収縮能力を失った筋肉で構成されています。筋肉組織は導体として機能し、結合組織は絶縁体として機能します。脊髄からの神経は臓器に行きます。しかし、一般に、それは交互の要素の細かいプレート構造です。ウナギは、6000 ～ 10000 個の要素が直列に接続されて柱を形成しており、各器官には約 70 本の柱が体に沿って配置されています。

多くの魚類（ヒムナルクス、ナイフフィッシュ、グナトネムス）では頭がプラス、尾がマイナスに帯電していますが、電気ナマズでは逆に尾がプラス、頭がマイナスに帯電しています。魚は、その電気特性を攻撃と防御の両方に使用するだけでなく、獲物を見つけたり、荒れた水の中を移動したり、危険な敵を識別したりするためにも使用します。

電気の弱い魚もいます。彼らには電気器官がありません。これらはフナ、コイ、ミノーなどの普通の魚です。これらは電場を感知し、弱い電気信号を発します。まず、生物学者は小さな淡水魚、アメリカナマズの奇妙な行動を発見しました。水中で数ミリの距離で金属の棒が近づいてくるのを感じた。英国の科学者ハンス・リスマンは金属物体をパラフィンやガラスの殻に入れて水中に沈めましたが、ナイルナマズやギムナルクスを騙すことはできませんでした。魚は金属を感じた。実際、魚には微弱な電界強度を感知する特別な器官があることが判明した。魚の電気受容体の感度をテストするために、科学者たちは実験を実施しました。彼らは魚のいる水槽を黒い布か紙で覆い、近くにある小さな磁石を空中に動かしました。魚は磁場を感じました。その後、研究者たちは水族館の近くで手を動かすだけでした。そして彼女は人間の手によって生み出された最も弱い生体電場にも反応しました。

魚は、世界で最も敏感な機器よりも劣らず、場合によってはそれ以上に電場を記録し、その強度のわずかな変化に気づきます。実は、魚は浮遊する「検流計」であるだけでなく、浮遊する「発電機」でもあるのです。彼らは水中に電流を放出し、通常の生きた細胞の周囲に生じる電場よりもはるかに強い電場を自分の周囲に作り出します。

電気信号の助けを借りて、魚は特別な方法で「話す」こともできます。たとえば、ウナギは餌を見ると、特定の周波数の電流パルスを生成し始め、それによって仲間を引き寄せます。そして、XNUMXつの水槽にXNUMX匹の魚を入れると、放電の頻度がすぐに増加します。ライバルの魚は、発する信号の強さによって相手の強さを判断します。他の動物にはそのような感情はありません。

魚は水の中に住んでいます。海水は優れた伝導体です。電波はその中を減衰することなく数千キロメートルまで伝播します。さらに、魚には筋肉構造の生理学的特徴があり、それが時間の経過とともに「生きた発電機」になっています。魚は電気エネルギーを蓄積する能力があるため、理想的な電池となります。その動作内容をより詳細に理解することができれば、電池を作る技術に革命が起きるでしょう。魚のエレクトロロケーションと水中通信により、漁船とトロール船の間の無線通信システムの開発が可能になりました。

1960 年の英国王立協会の展示会で発表された、電気エイの付いた普通のガラス水槽の隣に書かれた声明で終わるのが適切でしょう。0 つの電極が水槽内に下げられ、そこに電圧計が接続されました。魚が静止しているとき、電圧計は 400 V を示しましたが、魚が動いているときは XNUMX V を示しました。英国王立協会が設立されるずっと前に観察されたこの電気現象の性質を人類はまだ解明できません。

生きた自然における電気現象の謎は今でも科学者の心を刺激しており、解決策を必要としています。

作者: L.P. ヤッセンコ

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