生物发电与通讯－仿生科学

电鳐是发电的能手．它的外形很像一把厚的团扇,背腹扁平,头胸部连在一起,尾部呈粗棒状．电鳐的一对小眼睛长在背面前面的中央,在身体的腹面有一横裂状的小口,两侧各有五个鳃孔．电鳐常栖居在太平洋、大西洋、印度洋等热带和亚热带海域的底部,行动迟钝,体长一般在2 米左右．我国东南沿海一带,也有电鳐分布,但体型较小,一般都在0.3 米以下。

电鳐生长在深水之中,怎么会发电呢? 经过解剖研究,原来电鳐头胸部腹面两侧,各有一个肾脏形、蜂窝状的“发电器”,每个“发电器”大约由600 个呈六角形的柱状管组成,而柱状管是由一块块肌肉纤维组织重叠而成的,肌肉纤维组织的一面与神经末梢相连,当电鳐的大脑神经受到刺激和兴奋时,电鳐两侧的“发电机”就能把神经脉冲变成电能而放出来．由于一块块的肌肉纤维组织,好像蓄电池中的极片一样,且因柱状管之中充满着胶状质的绝缘物质,所以电鳐放电时的电压高达80V 左右．大鳐鱼的一个电脉冲,甚至能使六个100W 的灯泡,像霓虹灯广告牌一佯闪光。

电鳗生长在美洲中部和南部一带的河流中,特别是在亚马孙河下游和圭亚那河流域最为常见．电鳗体长可达2 米,休重约20 公斤．虽然没有背鳍,但胸鳍特别发达．电鳗是许多放电鱼类中放电能力最强的一种．它的发电器官由胸鳍上方和测线下面的两排非常发达的纵行肌肉组织所构成．体长50厘米的电鳗,就能放出电压为40－300V 的生物电．个体较大的电鳗,据说能用生物电来击毙像马那样大的动物．所以,人们在捕捉肉味鲜美的电鳗时,不得不将一些家畜赶到河中去,以消耗电鳗的电力,然后用网和手来捕捉已经精疲力尽的电鳗。

电鳗的发电器不仅能寻找食物或抵抗敌害,更耐人寻味的是电鳗能利用电能器官,进行水中通信和导航．当雄鳗鱼在接近鱼群中的雌鳗鱼时,发现它们能改变电荷的强度。

象鼻鱼也是一种能发电的鱼,多分布在非洲热带地区的河流或湖泊之中．它的嘴很长,头也特别大,约占体重的1／25－l／2 8,这是任何其他低等脊椎动物所不及的。

象鼻鱼的发电器官长在尾端的两边,在安静状态时,象鼻鱼能发出低频率的电脉冲,如果有条象鼻鱼在附近时,则发现它们发出的电脉冲能立即迅速地升高,达到一定程度时,双方的电脉冲又降低,逐步恢复到正常的低频状态。

象鼻鱼不仅能发电,更令人惊奇的是背上具有一个能接收电波的东西,好像雷达的天线一般．当象鼻鱼的吻部连同眼睛都钻入泥土中寻觅食物时,尾部的发电器就能向四周发射电脉冲．如果遇到敌害,则背部的电波接收器在接到电波的反射信号之后,就能立刻发出警告,象鼻鱼便可以逃之夭夭了。

人们利用电来进行空中通讯,是从电报开始的,至今仅有八十多年的历史；但鱼用电来进行通讯,却已有千万年的历史了．更可贵的是鱼能在水中进行通讯,这是一个了不起的本领．虽说人类现代通讯本领已很高超,可以利用无线电波与地球上任何地方进行通讯,甚至还可以与月亮建立联系,但如果要与水下15 米深的潜水艇进行通讯,则无线电波的发射功率就一定要在几兆瓦左右,并且潜艇还不能回答信号．随着潜水深度的增加,通讯也会变得越来越困难．但生活在海洋中的某些鱼类,却具有高超的水中通信本领．如一条一斤多重的青花鱼,就能用十分微小的功率与百米之外的同伴建立联系,甚至还能将有关的信号从水中发射到空中去。

这种非凡的本领,引起了人们的极大兴趣,近代,在研究鱼类利用电进行水下通讯的基础上,已经研制了一种水下电波发射机．这种新颖的发射机,据说输出100 毫瓦的功率时,就能与250 米远的目标建立联系。

在研究利用生物电进行通讯的时候,生物无线电也是一个重要的研究课题。

我们知道,生物活动,不仅会产生生物电,更有趣的还会向空中发射无线电波,如肌肉的活动就能产生无线电波的辐射．当人体在吸气时,胸部的肌肉就能产生辐射频率在1504 周(有时能产生更高的频率)的无线电波。

试验还表明,人体中除头颅不能产生无线电波的辐射之外,其它任何地方的肌肉均能产生,更奇妙的是某些小肌肉,发射的电讯号特别显著,如人手中的小指肌肉,发射的无线电讯号最为强烈。

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