Hur funkar "elektriska fiskar"?

Skrivet av André Olsson

Elektricitet som skydd och vägledning

André Olsson

Svagströmsfisken Apteronotus albifrons, i Sydamerika kallad "det svarta spöket" (courtesy of John G. Lundberg). Denna fisk och dess släktingar, bland annat den elektriska ålen, simmar med hjälp av vågrörelser längs med analfenan. Som synes ovan, är denna fena förlängd och löper längs med hela kroppens undersida. Med detta simsätt blir kroppen stelare, något som troligen underlättar avläsningen av de svaga elektriska fält som fiskarna själva producerar. På "University of Michigan" finns en film av en simmande elektrisk ål (QuickTime; 462 K, kan ta tid att ladda ner) som illustrerar det märkliga simsättet.

Alla har väl hört talas om den elektriska ålen som påstås kunna ge stötar kraftiga nog att döda en människa. Det finns även andra fiskar som har den märkliga förmågan att använda elektrisk ström som utsänds till omgivningen.

Ett antal fiskgrupper har oberoende av varandra utvecklat förmågan att producera ström. Man kan urskilja vissa gemensamma drag hos dessa elektricitetsalstrande fiskar. De kan indelas i starkströmsfiskar och svagströmsfiskar.

Varför har vissa fiskar utvecklat denna förmåga?
För starkströmsfiskarna är funktionen att genom en elchock förlama ett byte eller skrämma ett rovdjur. Svagströmsfiskarna lever i vatten där sikten är låg och har därför föga nytta av synen. De använder de svaga elektriska strömmar de producerar till att få en "bild" av sin omgivning. Strömmarna mäts av elektriska sinnesorgan. Det elektriska sinnet kompenserar för den dåliga sikten i vattnet och fiskarna använder detta sinne bland annat till att orientera sig och till att lokalisera sitt byte. För att höra hur strömpulsen från en elektrisk fisk kan låta om den översätts till ljud, kan du klicka här.

Hur alstras strömmen?
Det elektriska organet består av strömbildande celler, s.k. elektrocyter. Dessa är ordnade i staplar. Elektrocyterna är modifierade muskelceller som är släta på den ena sidan och veckade på den andra. Figuren nedan visar elektrocyter hos en elektrisk ål (Electrophorus electricus). Vid inaktivt läge (A i figuren) är potentialskillnaden över membranet 84 mV på vardera sidan av cellen och cellens inre är på båda sidorna negativt laddat jämfört med vätskan utanför. Potentialskillnaden över hela cellen blir 0 mV, eftersom potentialskillnaderna på vardera sidan tar ut varandra. När elektrocyten aktiveras (B i figuren) ändras polariteten på den släta sidan av cellen, varvid potentialskillnaden över membranet där blir 67 mV med cellens inre positivt. En potentialskillnad på 151 mV (d.v.s. 84 mV + 67 mV) uppstår då tvärsöver hela cellen.

Figur. Elektrocyt hos elektrisk ål i vila (A) och i aktivt tillstånd (B). Bild av André Olsson.

Hur kan starkströmsfiskarna få så hög effekt?
Antalet elektrocyter i en stapel varierar beroende på vilken fiskart det är. Hos den elektriska ålen finns det 6 000 - 10 000 elektrocyter i serie inom varje stapel och på vardera sidan av kroppen finns det ca 60 parallellkopplade staplar bredvid varandra. Eftersom ett stort antal elektrocyter är kopplade i serie blir den totala spänningen så hög som ca 500 V, medan strömstyrkan är relativt låg, ca 1 A. Ålen har en effekt på ca 500 W eller mer!

Huvudet av en elektrisk ål (darrål), Electrophorus electricus. Den är inte en nära släkting till vår vanliga ål. Det lilla ögat antyder att synen inte är särskilt viktig för denna fisk som lever i grumligt vatten. I stället producerar fisken svaga elektriska strömmar för att orientera sig i sin omgivning. Omgivningen orsakar störningar i det elektriska fältet som fisken avläser med speciella sinnesorgan. Den elektriska ålen producerar också starka elektriska strömmar för att fånga sitt byte. Den räknas till starkströmsfiskarna, men fungerar alltså egentligen både som en starkströmsfisk och som en svagströmsfisk. Elålen är en luftandande fisk som dör om den inte får tillgång till luft. Munhålans ytförstorade, väl genomblödda slemhinna fungerar som luftandningsorgan. Läs mer om luftandande fiskar här. Courtesy of John H. Tashjian and copyright California Academy of Sciences.

Darrockan (Torpedo), som också är en starkströmsfisk, har en annan anordning av staplarna. Den har ända upp till 2 000 parallellkopplade staplar, vilket ger en stark ström (ca 50 A). Den har ett mindre antal elektrocyter i varje stapel än den elektriska ålen, vilket ger en lägre spänning (ca 50 V). Effekten blir dock högre än hos den elektriska ålen: ca 2 500 W!

Hur fungerar svagströmsfiskarna?
Svagströmsfiskar sänder ut långa serier av strömpulser. Under varje puls bildas ett elektriskt fält kring fisken. Fiskens elektriska sinnesorgan registrerar detta fält. Fisken kan känna av objekt i omgivningen som har en annan ledningsförmåga än det omgivande vattnet med hjälp av de ändringar i fältet som objekten ger upphov till. De kan till exempel upptäcka ett byte genom störningar i det elektriska fältet.

Fiskarna visar på ett påtagligt sätt att naturen kom på att använda elektricitet långt innan människan och att den har hittat raffinerade användningsområden för elektriciteten.

Mer information på engelska om elektriska fiskar finns i "The Tree of life". Läs mer på engelska om den elektriska ålen på "FishBase" och på "University of Michigan".