А́мпулы Лоренци́ни — орган чувств у нескольких отрядов рыб, отвечающий за электрорецепцию и достигающий наибольшего развития у хрящевых рыб ( акул , скатов и химер ). Позволяет улавливать электрические поля и замечать чрезвычайно малые изменения в их напряженности . Вероятно, у ампул Лоренцини есть и другие функции, изучение которых не завершено.

Строение

Ампулы Лоренцини сосредоточены в основном на голове рыбы вблизи рыла, вокруг глаз и ноздрей, но присутствуют (хотя и в меньшем количестве) и на других частях тела. Они представляют собой довольно длинные (до нескольких сантиметров ) трубочки-каналы внутри тела рыбы, заполненные желеобразным слизистым веществом и открывающиеся на поверхности тела порами. На роструме многих акул эти поры хорошо заметны и образуют целую сеть небольших отверстий диаметром 1—2 мм . Внутри тела каналы оканчиваются ампулообразным расширением. Длина каналов различна. Так, у среднего по размеру ската шириной 40 см самый длинный канал достигал 160 мм при диаметре в 2 мм; самый маленький — 5 мм в длину и 0,5 мм в диаметре. Форма ампулы различается в зависимости от вида рыбы .

Ампулы часто бывают сгруппированы и окружены соединительной тканью , образующей хорошо заметные капсулы . Внутренняя поверхность ампул богато иннервирована ; к каждой подходит несколько нервных волокон — обычно 6, но иногда гораздо больше (например, у мраморного электрического ската ( лат. Torpedo marmorata ) их количество колеблется от 26 до 32) .

Анатомические образования, подобные ампулам Лоренцини, имеются, кроме хрящевых, у некоторых рыб, обладающих электрическими органами , — электрических угрей , некоторых сомов , у ( лат. Gymnarchus niloticus ) .

История изучения

Данный орган был впервые научно описан итальянским натуралистом (англ.) ( в 1678 году , по имени которого и получил название. Функциональное назначение ампул Лоренцини долгое время оставалось неясным. Вначале сам Лоренцини предположил, что основная роль открытых им ампул — выработка слизи , но скоро усомнился в такой точке зрения, предположив, что орган имеет иное назначение . Изучавшие этот орган биологи выдвигали самые разные гипотезы, предполагая, что он отвечает за осязание , ощущение давления, температуры или солёности морской воды .

Работы британских зоологов в 1957 году позволили прийти к выводу об электрочувствительности ампул Лоренцини. Учёные из Бирмингемского университета , испытывая реакцию органов чувств акул на изменения солёности воды, случайно воздействовали на ампулы Лоренцини электрическим полем и зафиксировали в них электрические разряды. Более поздние исследования показали, что ампулы Лоренцини у акул реагируют на невероятно слабые электрические поля — порядка 10 мкВ/м . Специальные электрофизиологические исследования подтвердили уникально высокую чувствительность ампул к электрическим полям. Для реакции было достаточно разницы в силе тока между поверхностью шкуры акулы и внутренней частью ампулы Лоренцини в 0,005 м А . Если электрод смещали в сторону от поры ампулы всего на 0,5 мм, то для достижения такого же результата силу тока приходилось заметно увеличивать. Это подтвердило, что основным токопроводящим каналом органа является именно канал-трубочка .

Функционирование

Заполненные желеобразной массой протоки ампул выполняют функцию изолированных проводников электричества, соединяющих поверхность тела рыбы с собственно ампулой. Стенки ампул и каналов являются хорошим изолятором — их электрическое сопротивление в 160 тыс. раз больше сопротивления вещества, заполняющего их. При этом электропроводность слизистого желе в протоках ампулы приблизительно такая же, как у морской воды, у остальных частей тела рыбы — примерно вдвое меньше . Детальное изучение ампул Лоренцини американскими специалистами показало, что заполняющее их вещество обладает полупроводниковыми свойствами . В связи со специфическим строением ампул электрические разряды высокой частоты затухают в их каналах быстрее, чем разряды низкой частоты. Поэтому считается, что более длинные ампулы Лоренцини воспринимают в основном низкочастотные разряды, а короткие — высокочастотные .

Чрезвычайная чувствительность акул к малейшим колебаниям электрического поля играет важную роль в питании акул. Даже в мутной воде акула способна с высокой точностью наносить укус добыче, даже не видя её, но улавливая исходящие от неё электрические импульсы. Кроме того, после нанесения акулой первого укуса, когда в морскую воду попадает кровь , ампулы Лоренцини воспринимают довольно сильный электрический сигнал, вызванный реакцией морской воды и крови. Это позволяет акуле успешно продолжать атаку даже на невидимую цель .

Считается также, что ампулы Лоренцини позволяют чувствовать изменения температуры воды. Однако вопрос о дополнительных функциях этого органа требует новых исследований. Они, вероятно, помогают рыбам при ориентации по магнитному полю Земли .

См. также

• Орган боковой линии
• Биолокация

Примечания