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會(huì)發(fā)電的動(dòng)物

2014-12-20 00:00王盼盼
科學(xué)大眾·小諾貝爾 2014年11期
關(guān)鍵詞:電鰻干電池大黃蜂

王盼盼

海中活電站:電鰩

在浩瀚的海洋中,電鰩約有69個(gè)不同的品種,最大的可以達(dá)到2米,很少在0.3米以下。電鰩產(chǎn)生的電壓跟它們的大小有著直接的關(guān)系,尺寸稍小一點(diǎn)的電鰩產(chǎn)生的電壓不超過10伏,大電鰩甚至可以發(fā)出高達(dá)200伏的電壓。

電鰩能夠發(fā)電,是因?yàn)樵谄湫馗共績蓚?cè)各有一個(gè)腎臟形、蜂窩狀的“發(fā)電器”。它們由許多“電板”組成,每塊電板相當(dāng)于一個(gè)小電池,很薄很小。每個(gè)成魚體內(nèi)有200多萬塊“電板”,互相疊加,排成電網(wǎng)。這樣200多萬塊“電板”一起產(chǎn)生的電壓可達(dá)80~200伏。一次電脈沖能把6個(gè)100瓦的燈泡同時(shí)點(diǎn)亮,發(fā)出像霓虹燈廣告牌那樣的閃光來。電鰩每秒能放電50次,但連續(xù)放電后電流會(huì)減弱,10~15秒后完全消失,休息一會(huì)兒又能重新恢復(fù)放電能力。

很多電鰩發(fā)電是用來擊暈獵物,但并不是所有的電鰩都用電來捕食。在很多情況下,一些較小的電鰩從來不用發(fā)電來擊暈獵物。只有當(dāng)它們面臨被捕食的威脅時(shí),才會(huì)利用發(fā)電這一功能來瘋狂地攻擊敵人,保護(hù)自己。

19世紀(jì),意大利物理學(xué)家伏打以電鰩的發(fā)電器官為模型,發(fā)明了伏打電池。后來,人們又從中受到了啟發(fā),發(fā)明了干電池。干電池輕便耐用、便于攜帶,至今仍深受人們的歡迎。

水中發(fā)電王:電鰻

電鰻是放電能力最強(qiáng)的淡水魚類,它輸出的電壓為300~800伏,有時(shí)瞬時(shí)可達(dá)上千伏。

電鰻的發(fā)電器的基本構(gòu)造與電鰩相類似,也是由許多電板組成的。它的發(fā)電器分布在身體兩側(cè)的肌肉內(nèi),由多達(dá)8 000枚肌肉薄片重疊而成,形成了一個(gè)由許多“小電池”串聯(lián)而成的電路。電鰻的尾端為正極,頭部為負(fù)極,電流是從尾部流向頭部。當(dāng)電鰻的頭和尾觸及敵體,或受到刺激影響時(shí)即可發(fā)生強(qiáng)大的電流。

電鰻的放電主要是出于生存的需要。電鰻要捕獲其他魚類和水生生物,放電就是獲取獵物的一種手段。它所釋放的電量能夠輕而易舉地把比它小的動(dòng)物擊斃,有時(shí)還會(huì)擊昏比它大的動(dòng)物,如正在河里涉水的馬和游泳的牛。

電鰻之所以能不被自己或同類電到,那是因?yàn)殡婗狊w內(nèi)的脂肪組織有很好的絕緣作用,而且電鰻本身已很適應(yīng)微弱的帶電環(huán)境。

水中高壓線:電鯰

生活在非洲的電鯰是一種夜行魚,白天安靜得使人不知所措,但如果光線暗下來,就會(huì)變成出乎意料的暴君:小魚不分大小一概會(huì)被它吃光,甚至同種之間爭(zhēng)斗不斷。

電鯰特化的肌肉使其和電鰩、電鰻一樣,具有發(fā)電能力。受到刺激時(shí),可瞬間發(fā)出200~450伏的電力。雖然比發(fā)電王——電鰻稍微遜色,但是威力仍很驚人,能將人和牲畜擊昏。電鯰的放電特性啟發(fā)人們發(fā)明和創(chuàng)造了能貯存電的電池。我們?nèi)粘I钪兴玫母呻姵氐恼?fù)極間的糊狀填充物,就是受電鯰發(fā)電器里的膠狀物啟發(fā)而改進(jìn)的。

太陽能發(fā)電高手:東方大黃蜂

和上面三種魚的發(fā)電方式相比,東方大黃蜂的發(fā)電方式顯然更先進(jìn)、更高端。它是真正用太陽能來發(fā)電的動(dòng)物,其外骨骼可以將太陽能轉(zhuǎn)換為電能。這在動(dòng)物王國中尚屬首例。

不像大多數(shù)的大黃蜂會(huì)避開在一天當(dāng)中最熱的時(shí)間活動(dòng),東方大黃蜂在太陽最強(qiáng)烈、溫度最高的時(shí)候會(huì)成群出來活動(dòng),這個(gè)腹部黃褐色相間的昆蟲這樣做是為了收獲太陽能量。褐色條紋組織中的色素捕捉太陽光,黃色條紋組織中的色素則可以將太陽光轉(zhuǎn)化為電能。

東方大黃蜂用這些自產(chǎn)的電來做什么呢?專家現(xiàn)在還不確定。有些研究人員發(fā)現(xiàn),這些電可以幫助東方大黃蜂分泌出一種有利于它們新陳代謝的酶,也可以使它們?cè)诟邷叵卤3质孢m。它們也可以把這些電能儲(chǔ)存起來,當(dāng)天氣寒冷的時(shí)候,這些電能又會(huì)轉(zhuǎn)化為熱能供它們?nèi)∨?/p>

作為一種選擇,這些電能還會(huì)給它們的翅膀提供能量,讓它們飛行得更快。

人類一直在試圖更好地利用太陽能,而東方大黃蜂卻明顯走在了我們前面。有時(shí),人類不得不佩服動(dòng)物們的智慧!

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