ثعبان البحر الكهربائي هو مخلوق فتن العلماء وعشاق الطبيعة لعدة قرون. بفضل قدرته على توليد تفريغ كهربائي قوي، يعتبر ثعبان البحر الكهربائي أعجوبة حقيقية من الطبيعة. تسمح هذه القدرة الفريدة لثعبان البحر الكهربائي بالتواصل والافتراس والدفاع عن نفسه بطرق لا تشبه أي مخلوق آخر على وجه الأرض. من صعق فريسته إلى درء الحيوانات المفترسة، يعد استخدام ثعبان البحر الكهربائي للكهرباء مثالًا رائعًا على التكيفات المذهلة التي يمكن العثور عليها في العالم الطبيعي.
محتويات المقال :
ما هو سر قوة ثعبان البحر الكهربائي؟
الثعابين الكهربائية هي نوع من الأسماك التي توجد في المياه العذبة في أمريكا الجنوبية، وخاصة في أحواض نهري الأمازون وأورينوكو. على الرغم من اسمها، فإن الثعابين الكهربائية ليست ثعابين حقيقية، بل هي نوع من أسماك السكاكين. وهي معروفة بقدرتها على توليد صدمات كهربائية قوية، تستخدمها في الصيد والتواصل والدفاع عن النفس.
يمكن أن يصل طول الثعابين الكهربائية إلى 8 أقدام ويصل وزنها إلى 44 رطلاً، على الرغم من أن معظم الأفراد أصغر من ذلك. لديهم جسم طويل أسطواني مغطى بطبقة من المخاط اللزج الذي يساعد على توصيل الكهرباء. يكون لونها عادةً رماديًا داكنًا أو بنيًا على الظهر وأصفر أو برتقاليًا على البطن.
الثعابين الكهربائية هي في المقام الأول آكلة اللحوم وتتغذى على مجموعة متنوعة من الفرائس، بما في ذلك الأسماك والبرمائيات واللافقاريات. ومن المعروف أيضًا أنهم مخلوقات انفرادية وعادة ما توجد في المياه البطيئة الحركة أو الراكدة، مثل المستنقعات والجداول والأنهار الصغيرة.
تنتج الأسماك الكهربائية طاقتها الكهربائية من خلال عضو كهربائي متخصص. على سبيل المثال، يحتل العضو الكهربائي نحو ثلثي جسم السمكة، وهو مقسم إلى ثلاثة أجزاء مختلفة، كل منها ينتج تيارًا كهربائيًا بطبيعته المختلفة. على الرغم من صدماتها الكهربائية القوية، لا تعتبر الثعابين الكهربائية تهديدًا كبيرًا للبشر. ومع ذلك، فإنها يمكن أن تسبب إصابة خطيرة أو حتى الموت إذا لامس شخصًا كبيرًا أو تعرض للصدمة بشكل متكرر. على هذا النحو، من المهم توخي الحذر عند السباحة أو الخوض في المياه التي من المعروف أن الثعابين الكهربائية تعيش فيها [1-3] .
كيف يولد ثعبان البحر الكهربائي الكهرباء؟
الكيمياء الكهربائية هي دراسة العمليات الكيميائية التي تنطوي على نقل الإلكترونات. ويلعب دورًا حاسمًا في العديد من الظواهر الطبيعية، بما في ذلك قدرة ثعبان البحر الكهربائي على توليد الكهرباء. ترجع هذه القدرة إلى الكيمياء الكهربائية التي تحدث داخل جسمه. حيث يحتوي على خلايا متخصصة تسمى الخلايا الكهربائية المسؤولة عن توليد الشحنة الكهربائية. تمتلئ هذه الخلايا بالأيونات، وهي ذرات أو جزيئات لها شحنة كهربائية. حركة هذه الأيونات عبر غشاء الخلية تخلق فرق الجهد، مما يولد الشحنة الكهربائية. من خلال فهم الكيمياء الكهربائية وراء قدرة ثعبان البحر الكهربائي على توليد الكهرباء، يمكننا الحصول على تقدير أكبر للتكيفات المذهلة التي يمكن العثور عليها في العالم الطبيعي [1-3].
ما هي ميكانيكية الجسم لتوليد الكهرباء؟
يتضمن توليد الكهرباء في ثعبان البحر الكهربائي سلسلة من الخطوات المعقدة الضرورية لإنتاج صدمة كهربائية قوية. وتشمل هذه الخطوات حركة الأيونات عبر أغشية الخلايا وتنشيط القنوات الأيونية.
يتكون العضو الكهربائي من الخلايا الكهربائية، وهي المسؤولة عن توليد الشحنة الكهربائية. تمتلئ هذه الخلايا بأنواع مختلفة من الأيونات، بما في ذلك أيونات الصوديوم والبوتاسيوم والكلوريد.
تبدأ عملية توليد الكهرباء بحركة أيونات الصوديوم من خارج الخلية إلى داخلها. يتم تسهيل هذه الحركة بواسطة بروتين يسمى مضخة الصوديوم والبوتاسيوم. عندما تتحرك أيونات الصوديوم داخل الخلية، فإنها تخلق شحنة موجبة داخل الخلية. بعد ذلك، تتحرك أيونات البوتاسيوم خارج الخلية، مما يساعد على الحفاظ على الشحنة الموجبة داخل الخلية. تخلق حركة الأيونات هذه فرقًا في الجهد بين داخل الخلية وخارجها.
عندما يريد ثعبان البحر الكهربائي توليد شحنة، فإنه يرسل إشارة إلى الخلايا الكهربائية لتحرير أيوناتها المخزنة. وهذا يسبب حركة سريعة للأيونات عبر غشاء الخلية، مما يولد شحنة كهربائية كبيرة. يتم تسهيل حركة الأيونات عبر غشاء الخلية عن طريق القنوات الأيونية، وهي بروتينات تسمح للأيونات بالمرور عبر غشاء الخلية. يتم تنشيط هذه القنوات الأيونية عن طريق إطلاق الأيونات المخزنة، مما يتسبب في تدفق سريع للأيونات إلى الخلية.
إن حركة الأيونات عبر غشاء الخلية هي ما يخلق فرق الشحنة الكهربائية الذي يسمح لثعبان البحر الكهربائي بتوليد الكهرباء. من خلال التحكم في حركة أنواع مختلفة من الأيونات، يستطيع ثعبان البحر الكهربائي إنتاج صدمة كهربائية قوية يستخدمها في الصيد والتواصل والدفاع عن النفس [1] .
لماذا لا ينتهي الأمر بالأسماك إلى صدمة نفسها؟
العضو الكهربائي للأسماك الكهربائية القوية مبطن بالأنسجة الدهنية والضامة. عندما تطلق السمكة صدمتها، تقوم هذه الأنسجة بعزل السمكة عن تكتيكها الهجومي. وكذلك يلعب الحجم أيضا دورًا في ذلك. حيث أن معظم الأسماك المفترسة ذات القوة الكهربائية أكبر بكثير في الحجم من فرائسها. يمكن أن يصل حجم بعض الثعابين الكهربائية إلى 8 أقدام. سوف يقوم تيارهم بفتك فرائسهم الأصغر حجمًا، لكنه لن يفعل الكثير لأجسامهم الأكبر حجمًا، مثلما لن يؤثر بشكل خطير على الإنسان البالغ.
ومع ذلك، فإن الأسماك الكهربائية ليست مقاومة تمامًا للصدمات. وقد لاحظ الكثيرون أن الأسماك الكهربائية ترتعش، خاصة عند إخراجها من الماء. قد يكون هذا هو الحال لأن الهواء لا يسمح للشحنة بالتبدد خارج السمكة بنفس سرعة الماء (خاصة مياه البحر المالحة).
لم يكن علماء الماضي هم الوحيدين الذين ألهمتهم الطريقة التي تمكنت بها الطبيعة من تسخير الكهرباء. قام فريق من الباحثين من جامعة فريبورغ وجامعة ميشيغان بإنشاء بطارية ناعمة مصنوعة من مادة تشبه الهلام باستخدام الخلايا الكهربائية كمصدر إلهام. ويأمل الفريق أن يتم استخدام عملهم في بعض الإجراءات الطبية.
لا يزال لدى الأسماك الكهربائية الكثير لتعلمه للعلماء حول كيفية عمل تحديد الموقع الكهربائي وكيف تطورت هذه الأسماك اللامعة في المقام الأول. قد يكون هناك المزيد من الاكتشافات البحثية الصادمة في المستقبل [1] .
ما هي التطبيقات المحتملة للكيمياء الكهربائية لثعبان البحر الكهربائي؟
الكيمياء الكهربائية وراء قدرة ثعبان البحر الكهربائي على توليد الكهرباء يمكن تطبيقها في مجموعة متنوعة من المجالات، بما في ذلك الطب وإنتاج الطاقة.
- في الطب: يمكن استخدام الكيمياء الكهربائية لثعبان البحر الكهربائي لتطوير علاجات جديدة لمجموعة متنوعة من الحالات. على سبيل المثال، يمكن استخدام مثل هذه القدرة على توليد الكهرباء لتشغيل الأجهزة الطبية المزروعة في الجسم، مثل أجهزة تنظيم ضربات القلب. بالإضافة إلى ذلك، تطوير أدوية جديدة تستهدف القنوات الأيونية، والتي تشارك في مجموعة متنوعة من العمليات الفسيولوجية.
- في إنتاج الطاقة: لتطوير أنواع جديدة من البطاريات وأنظمة تخزين الطاقة. إن حركة الأيونات عبر غشاء الخلية في العضو الكهربائي لثعبان البحر الكهربائي تشبه حركة الإلكترونات في البطارية، مما يخلق فرق جهد يمكن استخدامه لتشغيل الأجهزة. من خلال دراسة الكيمياء الكهربائية وراء قدرة ثعبان البحر الكهربائي على توليد الكهرباء، يمكن للعلماء تطوير أنواع جديدة من البطاريات التي تكون أكثر كفاءة وأطول أمدًا من التقنيات الحالية.
يعد ثعبان البحر الكهربائي مخلوقًا رائعًا حقًا وقد أسر العلماء وعشاق الطبيعة لعدة قرون. إن قدرتها على توليد صدمات كهربائية قوية هي شهادة على التكيفات المذهلة التي يمكن العثور عليها في العالم الطبيعي. من خلال تعلم المزيد عن الكيمياء الكهربائية وراء قدرة ثعبان البحر الكهربائي على توليد الكهرباء، يمكننا الحصول على تقدير أكبر للتعقيد المذهل للعالم الطبيعي.
بالإضافة إلى ذلك، من المهم دعم الجهود المبذولة للحفاظ على الثعابين الكهربائية وموائلها. تواجه هذه المخلوقات الفريدة مجموعة متنوعة من التهديدات، بما في ذلك فقدان الموائل والصيد الجائر. من خلال دعم جهود الحفاظ على البيئة، يمكننا المساعدة في ضمان استمرار الثعابين الكهربائية في الازدهار في البرية لأجيال قادمة.
لذا، سواء كنت مهتمًا بمعرفة المزيد عن الكيمياء الكهربائية أو دعم جهود الحفاظ على البيئة، فهناك العديد من الطرق للمشاركة. ومن خلال اتخاذ الإجراءات اللازمة اليوم، يمكننا المساعدة في حماية هذه المخلوقات الرائعة والعالم الطبيعي الذي تعتبره وطنًا لها.
المصادر
- How Do Electric Fish Produce Electricity? | Science ABC
- How do fish produce electricity | TEDED
- Electric Eel Batteries | Nature Videos
Author: Menna Attia
سعدنا بزيارتك، جميع مقالات الموقع هي ملك موقع الأكاديمية بوست ولا يحق لأي شخص أو جهة استخدامها دون الإشارة إليها كمصدر. تعمل إدارة الموقع على إدارة عملية كتابة المحتوى العلمي دون تدخل مباشر في أسلوب الكاتب، مما يحمل الكاتب المسؤولية عن مدى دقة وسلامة ما يكتب.
التعليقات :