Если в это электрическое поле попадает какой-либо объект, он искажает его. Так, если сопротивление объекта больше сопротивления воды (например, в случае камня), электрический ток обтекает его, создавая локальное снижение плотности тока и «электрическую тень» на поверхности рыбы. Если же объект имеет более низкое сопротивление (например, другая рыба), то ток пойдет через него, увеличивая плотность тока и создавая «электрическое светлое пятно» на коже. Чем ближе объект, тем больше пятно. Воспринимая эти изменения силы тока, рыба может определять не только присутствие и размер объекта, но и то, из чего он сделан, т. е. принимать решение, нападать, спасаться или просто не обращать внимания. Конечно, если у объекта будет точно такое же сопротивление, как и у воды, то он станет невидимым для рыбы.
Электрическое поле вокруг гимнарха искажается как объектом с более высокой электропроводностью, чем у воды, например рыбой (слева), так и объектом с более низкой электропроводностью, например камнем (справа). Линиями обозначен поток электрического тока.
Электрорецепторы на коже рыбы следят за ее собственным электрическим полем и искажениями, создаваемыми объектами окружающей среды. У рыб вроде гимнарха их примерно 15 000. Электрорецепторы сосредоточены на голове, однако встречаются и на верхней части спины, где их плотность ниже. Есть и особо чувствительное скопление рецепторов на нижней челюсти. Эти бугристые органы восприятия электрического поля представляют собой небольшую ямочку, дно которой выстлано чувствительными клетками, которые действуют как крошечные вольтметры, реагирующие на падение напряжения между двумя сторонами кожи. Они чрезвычайно чувствительны: когда Мэчин построил электрическую модель в попытке смоделировать чувствительный к электричеству орган рыбы, живая рыба постоянно превосходила ее.
Разговор с помощью искр
Разряды, генерируемые электрическими рыбами, можно разделить на две категории: импульсные и волновые. Электрические рыбы с импульсными разрядами, такие как рыба-слон Gnathonemus, испускают поток коротких импульсов, амплитуда которых составляет несколько милливольт. Электрические рыбы с волновыми разрядами, вроде упомянутого выше гимнарха, генерируют непрерывный электрический ток переменной силы. Его синусоидальные колебания удивительно стабильны – прямо как хороший промышленный генератор колебаний – и имеют частоту порядка 800–1000 герц.
И те, и другие рыбы могут перестраивать частоту сигналов, которая варьирует не только в зависимости от вида и пола, но от рыбы к рыбе. Это открывает возможности для своего рода коммуникации. Характерный электрический образ, создаваемый, например, каждой рыбой-слоном, позволяет различать отдельные особи одного и того же вида – очень важный фактор при поиске пары в темноте и в мутной воде. Частота, с которой рыба испускает сигналы, определяет ее место в социальной иерархии стаи. Чем выше ее положение в иерархии (т. е. чем выше статус рыбы), тем выше частота сигналов. Это, возможно, связано с тем, что более высокая частота разрядов требует более значительных энергетических затрат, а потому доступна только «самым сильным» членам иерархии. Более высокая частота – своеобразный электрический эквивалент яркого хвоста павлина.
Способность отличать собственные электрические сигналы от сигналов других обитателей вод жизненно важна для рыбы. Рыбы с волновыми сигналами добиваются этого, испуская сигналы с постоянной частотой. У каждой особи своя частота, точно так же, как и у радиостанций, вещающих на разных частотах. Вместе с тем, поскольку частотный диапазон ограничен, время от времени встречаются особи с одинаковой частотой. Это может создавать проблемы, поскольку не ясно, какой сигнал кому принадлежит, что очень похоже на две радиопрограммы, передаваемые на одной и той же частоте. По сути рыбы глушат свои сигналы, мешая друг другу ориентироваться. Когда такое происходит, рыбы изменяют свои частоты и, таким образом, сохраняют индивидуальность в коммуникационном диапазоне.
В мире, однако, далеко не всегда царят благоденствие и всеобщее согласие. В сражении подавление сигнала противника может дезориентировать его и дать вам преимущество. Именно такую тактику применяют самцы и самки спинопера глазчатого, когда дело доходит до борьбы с соперником. Обычно при встрече с другой рыбой они изменяют свою частоту во избежание наложения, но во время столкновения с соперником намеренно глушат его сигнал, стараясь добиться господства. В иерархии спиноперов глазчатых более крупные и доминирующие самцы испускают сигнал с более высокой частотой и агрессивно повышают его при встрече с потенциальным соперником. Это может привести к войне частот, где каждая из рыб пытается подавить электрический сигнал другой и дезориентировать ее.
Самец рыбы-слона во время ухаживания тоже использует электрические сигналы, но уже для того, чтобы привлечь самку. Разные виды рыб генерируют импульсы разной амплитуды, разной продолжительности и разной частоты, а самки настраиваются на сигналы самцов своего вида. У некоторых видов существуют сложные электрические ритуалы ухаживания, подобные пению птиц в период ухаживания. Самцы ночных гимнотообразных рыб, например, исполняют в честь своих потенциальных подруг целые электрические серенады, а нерест сопровождается электрической феерией. Этот концерт обходится очень дорого – практически 20 % энергии, потребляемой рыбой, идет на электрическое представление. Такое действо позволяет самым сильным самцам заявить о себе, а самкам выбрать наилучшего партнера. Вместе с тем у подобной стратегии есть и негативная сторона. Электрические сигналы воспринимаются также некоторыми хищниками, так что поголовье самцов быстро уменьшается и мало кто из них доживает до конца брачного периода. Чтобы избежать массового истребления, самцы испускают высокочастотные сигналы только ночью, когда самки более восприимчивы и готовы к нересту, и переходят на низкочастотные песни днем. Стратегии ухаживания у самцов электрических рыб, похоже, не менее сложны, чем у их аналогов из рода человеческого.
Глава 7
Сердечное дело
Крепись мое сердце; бывало и хуже.
Гомер
Ранним летним утром Алекс собиралась в школу. Несмотря на волнение перед предстоящим экзаменом, чрезмерного стресса она не испытывала. Все было хорошо, пока Алекс не отправилась в ванную. Она протянула руку к выключателю и рухнула на пол. Оказавшаяся рядом мать быстро пришла на помощь. Но это был не просто обморок. У Алекс наблюдались серьезные проблемы с сердцем, и матери, несмотря на отчаянные усилия, не удалось привести ее в чувство.
По счастливой случайности Алекс жила недалеко от пожарной части, и дежурный принял экстренный телефонный вызов. Он быстро прибыл на место и делал девочке искусственное дыхание и непрямой массаж сердца до тех пор, пока не приехала скорая помощь. Это обеспечило приток кислорода к мозгу и тканям, несмотря на то, что сердце работало с перебоями, а легкие перестали дышать. По дороге в больницу сердце девочки останавливалось и усилиями медиков вновь запускалось не один раз. Она находилась без сознания 17 часов, но в конце концов все же пришла в себя.
