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鱼怎样发电？—— Eleanor Nelsen

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    1800 年，探险家
    亚历山大·冯·洪堡
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    看到了一群电鳗为了
    避免被过河的马踩伤
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    而跳出水面的瞬间。
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    大多数人认为这个离奇
    的故事是洪堡编造出来的。
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    但鱼类使用电的现象
    比你想象中更为普遍；
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    而且，电鳗确实是一种鱼。
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    在光线微弱的水底，
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    电信号可以被用来交流，
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    导航，
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    和定位——偶尔甚至会
    用来攻击——猎物。
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    大概有 350 种鱼拥有
    能产生及探测电信号的能力
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    的特殊的身体结构。
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    依据它们产生电信号的量，
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    这些鱼可以被分成两组。
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    科学界称第一组为弱电鱼类，
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    它们尾部有被称为电能器官的结构，
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    能产生一伏特的电力，
    相当于一个 AA 电池三分之二的电量。
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    其中的原理是什么呢?
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    这类鱼的大脑通过神经系统
    给电能器官送出信号。
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    电能器官充满了成百上千个
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    被称作发电细胞的盘状细胞。
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    通常，发电细胞
    会释放钠离子和钾离子
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    来保证細胞外部呈正电，
    内部呈负电。
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    但当神经系统信号到达发电细胞时，
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    离子通道会被打开。
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    呈正电的离子开始涌回细胞。
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    现在，发电细胞的外部呈负电，
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    内部呈正电，
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    而其另一边的正负电情况却相反。
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    这些互相交替的正负结构
    能够形成电流，
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    让发电细胞变成生物电池。
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    这些鱼具有这个能力的关键
    是它们神经系统的协调性，
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    信号能在最恰当的时刻被发出，
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    使堆叠的电解质变成
    上千个串联的电池组，
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    每个电池释放出
    的少量电量积累成
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    一个可以延伸到几米外的电磁场。
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    鱼的皮肤下有能让它察觉磁场
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    的电感应器细胞，
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    因此它能感受到周围环境
    或其它鱼类造成的磁场的变化。
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    拿弯颌象鼻鱼来举例，
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    它们的下巴叫做 schnauzenorgan，
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    很长，且长满电感应器，
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    让这类鱼能够和其它鱼交换信号，
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    计算距离，
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    估计附近物体的形状和大小，
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    甚至能知道一个
    埋起来的虫子是死是活。
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    但是象鼻鱼和其它弱电鱼类
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    无法产生足够的电量
    去攻击猎物。
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    使用电捕食
    是强电鱼类的专长。
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    只有少数几种鱼属于这一类。
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    最强有力的带电鱼是电刀鱼，
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    俗称电鳗。
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    它们两米长的身子
    基本被三个带电器官占满。
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    和弱电鱼一样，
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    电鳗使用信号来导航和交流。
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    但是它最强的电流是留给捕食用的。
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    它们的进攻分为两步，
    定位猎物以及使猎物瘫痪。
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    首先，它会释放出两至三道强有力的，
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    高达 600 伏特的电流。
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    这些电波会刺激猎物的肌肉
    导致其痉挛，
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    还会产生显示
    猎物的藏匿地点的反射电波。
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    接着，电鳗会释放一系列
    快速的高压电流，
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    导致更严重的肌肉收缩。
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    电鳗还会在放电时弯曲身体，
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    使身体两端产生的电场重叠和加强。
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    电流风暴最终使猎物
    筋疲力尽，无法动弹，
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    电鳗就可以把猎物生吞下去。
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    另外两个强大的发电鱼是
    发电鲶鱼和鳐鱼。
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    前者可以利用占据它大部分
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    躯干的发电器官
    释放 350 伏特的电流。
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    后者可以在它头的两侧、
    形状像肾的发电器官中，
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    产生 220 伏特的电流。
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    在发电鱼的世界中有一个谜团：
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    为什么它们不会把自己电死？
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    这可能是因为强电鱼的大小
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    使他们能够承受自身发出的电流，
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    或者是电流会很快地通过它们的身体。
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    一些科学家认为，
    有些特殊的蛋白质保护了发电器官，
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    但是事实上，这个谜团还尚未解开。
Title:
鱼怎样发电？—— Eleanor Nelsen
Description:

完整的视频可以在这里观看：
https://ed.ted.com/lessons/how-do-fish-make-electricity-eleanor-nelsen

接近 350 种的鱼有专门的解剖组织来产生并探测电信号。在水下，当光线稀少的时候，电信号提供了通讯，导航，搜寻猎物的方式，有时甚至可以电晕猎物。但是这些鱼是怎样发电的呢？它们为什么要这样做？Eleanor Nelsen 解释了发电鱼背后的科学。

讲解： Eleanor Nelsen，导演：TOTEM Studio.
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Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
05:15

Chinese, Simplified subtitles

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