Bagaimanakah Belut Elektrik Menghasilkan Renjatan?

Di sungai Amerika Selatan hidup sejenis ikan yang mampu menghasilkan renjatan elektrik untuk menangkap mangsa. Ia dipanggil belut elektrik kerana tubuhnya panjang menyerupai belut, tetapi sebenarnya bukan belut sejati. Ia tergolong dalam kumpulan ikan pisau elektrik, iaitu order Gymnotiformes. Keupayaannya tidak datang daripada organ yang menyerupai bateri buatan manusia, sebaliknya daripada aktiviti ribuan sel khusus yang tersusun di dalam tubuhnya.

Apakah organ yang menghasilkan elektrik?

Belut elektrik mempunyai tiga organ elektrik utama, iaitu organ utama, organ Hunter dan organ Sachs. Ketiga-tiganya memenuhi sebahagian besar bahagian belakang tubuh dan terdiri daripada banyak elektrosit. Elektrosit matang mempunyai susunan membran dan protein pengangkut ion yang membolehkannya menghasilkan perbezaan potensi elektrik. Organ utama dan sebahagian organ Hunter terlibat dalam denyutan kuat, manakala organ Sachs dan bahagian lain organ Hunter berkaitan dengan denyutan yang lebih lemah.

Bagaimanakah satu elektrosit menghasilkan elektrik?

Membran sel memisahkan bahagian dalam sel daripada cecair di luarnya. Pada kedua-dua belah membran terdapat ion seperti natrium dan kalium, dan perbezaan kepekatan ion serta kebolehtelapan membran terhadap ion tertentu menghasilkan potensi elektrik. Elektrosit mempunyai dua permukaan membran yang berbeza sifat elektriknya. Satu permukaan menerima rangsangan daripada neuron yang mengawal organ elektrik.

Apabila isyarat saraf sampai, protein saluran ion tertentu pada permukaan itu terbuka dan ion natrium bergerak masuk ke dalam sel. Pergerakan ini mengubah potensi elektrik pada permukaan berkenaan. Oleh sebab kedua-dua permukaan tidak mengalami perubahan yang sama, wujud perbezaan potensi elektrik merentasi sel. Satu elektrosit hanya menghasilkan beza keupayaan yang kecil, tetapi sumbangan banyak elektrosit boleh digabungkan.

Mengapakah ribuan sel boleh menghasilkan voltan tinggi?

Elektrosit tersusun dalam barisan yang panjang, dan susunan ini sering dibandingkan dengan beberapa sel bateri yang disambung secara bersiri. Apabila elektrosit dalam satu barisan diaktifkan secara terselaras, sumbangan beza keupayaan setiap sel bergabung menjadi beza keupayaan yang jauh lebih besar. Beberapa barisan juga tersusun secara selari, dan susunan ini membantu menghasilkan arus yang lebih besar.

Elektrosit ialah sel hidup yang bergantung pada metabolisme, pengangkutan ion dan isyarat saraf. Ia tidak menyimpan tenaga elektrik seperti bateri kimia biasa. Belut elektrik menggunakan tenaga metabolik untuk mengekalkan dan memulihkan perbezaan kepekatan ion yang diperlukan bagi denyutan seterusnya.

Seberapa kuat renjatan belut elektrik?

Kekuatan renjatan berbeza mengikut spesies, individu dan keadaan pengukuran. Pada 2019, penyelidik mengenal pasti tiga spesies berbeza dalam genus Electrophorus, sedangkan sebelum itu belut elektrik lama dianggap satu spesies. Dalam kajian itu, denyutan setinggi 860 volt direkodkan daripada seekor Electrophorus voltai, melebihi rekod sekitar 650 volt yang sering dilaporkan sebelumnya.

Namun 860 volt ialah bacaan dalam keadaan pengukuran tertentu, bukan nilai bagi semua belut elektrik. Voltan juga tidak boleh digunakan bersendirian untuk menentukan kesan renjatan, kerana arus, tempoh denyutan, laluan arus dan keadaan sentuhan turut mempengaruhinya.

Mengapakah belut elektrik menghasilkan denyutan yang berbeza?

Belut elektrik tidak menggunakan renjatan kuat sepanjang masa. Denyutan yang lebih lemah membantu haiwan ini mengesan persekitaran dan berkomunikasi, kerana ia mempunyai reseptor yang peka terhadap medan elektrik. Apabila objek berada dalam medan itu, kehadirannya mengubah corak medan yang dikesan. Keupayaan menggunakan isyarat elektrik untuk mengesan persekitaran ini dipanggil elektrolokasi.

Denyutan kuat pula digunakan ketika memburu atau mempertahankan diri. Beberapa denyutan kuat berturutan boleh mencetuskan pengecutan otot mangsa sehingga mangsa sukar melarikan diri. Dua atau tiga denyutan pantas juga boleh menyebabkan mangsa yang tersembunyi bergerak tanpa sengaja, lalu mendedahkan kedudukannya. Maka elektrik haiwan ini bukan sekadar senjata, tetapi sebahagian daripada sistem deria dan tingkah laku pemburuannya.

Bagaimana kita mengetahui hal ini?