ויקיפדיה

אלקטרורצפציה – הבדלי גרסאות

עיון אינטראקטיבי בהיסטוריה
→ העריכה הקודמתהעריכה הבאה ←
תוכן שנמחק תוכן שנוסף
חזותיקוד ויקי
הסרת קישורים עודפים
שורה 1:
'''אלקטרורצפטורים''' (אנגלית: Electroreceptors), או '''קולטני חשמל''', הם [[קולטן חישה|קולטני חישה]] [[ביולוגיה|ביולוגים]] המסוגלים לקלוט גירוי [[חשמל]]י, באמצעותם התפתחו אצל בעלי חיים מסוימים [[איבר]]י [[מערכות חישה]] המסוגלים לחוש בנוכחות ושינויים ב[[שדה חשמלי|שדות חשמליים]] בטבע. שינויים אלו עשויים להיות מזעריים ביותר, [[דמויי כריש|כרישים]] מסוגלים לחוש באותות חשמליים המופקים מפעימות ה[[לב]] של טרפם המחופר בחול{{הערה|[http://www.criticalshadows.com/how-sharks-sense-emotions-and-introducing-wildaid-videos/ How the Great White shark can sense emotions ] מאתר criticalshadows.com, מרץ 2014}}{{הערה|[https://www.facebook.com/coralworld/posts/654090264654465 הידעתם?! - החוש השישי] מצפה התת-ימי באילת}}.
 
עד לאחרונה '''חישת חשמל''' נצפתה כמעט אך ורק ב[[ביולוגיה ימית|בעלי חיים ימיים]] או אמפיביים, מאחר ש[[מים]] בעלי [[מוליכות חשמלית|מוליכות]] טובה יותר מ[[אוויר]], אולם מחקרים אחרונים הראו כי יכולת זו קיימת גם אצל ה[[קיפודניים]], [[תיקנאים]] ו[[דבורה (חרק)|דבורים]]. השימוש באלקטרורצפטורים נעשה לצורך חישת-מיקום (זיהוי אובייקטים) וחישת-תקשורת חשמלית (תקשורת חברתית על ידי זיהוי שינויים בשדה חשמלי).
 
==סקירה==
[[קובץ:Gnathonemus petersii (Günther, 1862) Hebrew.jpg|שמאל|ממוזער|250px|האלקטרורצפטורים בגופו של [[זרבובן מצוי|זַרְבּוּבָן מָצוּי]] (Gnathonemus petersii)]]
חישה חשמלית הייתה ידועה עד לאחרונה רק אצל [[בעלי חוליות]], אולם מחקרים אחרונים הראו כי דבורים מסוגלים לקלוט נוכחות ותבניות של מטעני [[חשמל סטטי]] ב[[פרח]]ים.
 
מערכות חישה חשמלית נמצאות אצל [[צמדאים]], [[דגי סחוס]] ([[דמויי כריש|כרישים]], [[טריגוניים|חתולי ים]] ו[[כימריים]]), [[למפריים]], [[דגי ריאות]], [[רב סנפיריים]], דגי הצלקנת, [[חדקניים]], [[שפמנוניים]], ''Gymnotiformes'', [[מורמיריים]] ו[[בעלי ביב]] ולפחות מין אחד של [[לווייתנאים]].
שורה 14:
 
==חישת מיקום==
[[בעלי חיים]] אשר להם אברי חישה אלקטרורצפטורית משתמשים בחושים אלו לצורכי איתור אובייקטים בסביבתם. יכולת זו חיונית ב'''[[נישה אקולוגית]]''' בה בעלי חיים אינם יכולים להסתמך על [[ראייה]]: לדוגמה, במערות, במים עכורים ובלילה. דגים רבים משתמשים בשדות חשמליים לאיתור טרפם המחופר בחול. [[עובר]]ים של כמה מיני כרישים, וכרישים צעירים קופאים במקומם כשהם חשים באותות חשמליים של [[טורפים (ביולוגיה)|הטורפים]] שלהם. ישנה תפיסה מדעית לפיה כרישים מסוגלים להשתמש בחישת החשמל המפותחת שלהם לצורך חישת [[השדה המגנטי של כדור הארץ]]. זה נעשה באמצעות שילוב של איתור השדה החשמלי החלש המופק מגופם בעת שחייתם וחישת השדות החשמליים של [[זרם ים|זרמי האוקיינוס]]. אופן תנועתם של תיקנאים מסוימים עשוי להיות מושפע מנוכחות שדה חשמל סטטי, הם יעדיפו להימנע משדה חשמלי{{הערה|[http://jeb.biologists.org/content/214/12/2020.full.pdf "Static electric fields modify the locomotory behaviour of cockroaches"] Jackson, C. W.; Hunt, E.; Sharkh, S.; Newland, P. L. (2011). (pdf}}. דוגמה לכך הוא עש הכרוב שיעדיף להימנע משדות חשמליים.
===חישת-מיקום אקטיבית===
[[קובץ:Active electro.png|שמאל|ממוזער|250px|חישת מיקום אקטיבית. אובייקט מוליך (C) מרכז את [[שדה חשמלי|השדה]] ואובייקט בעל [[התנגדות חשמלית]] (R) מפזר את השדה.]]
בחישת-מיקום אקטיבית, בעלי החיים חשים את סביבתם באמצעות יצירת שדות חשמליים וגילוי הפרעות בשדות אלו באמצעות איברי האלקטרורצפטורים. שדות חשמליים אלו נוצרים ממרכז איברי חשמל מיוחדים המכילים [[תא עצב|תאי עצב]] ותאי [[שריר]] שעברו התאמה ושינוי. שדות אלו עשויים להיות מווסתים כך שצורת ה[[גל]] וה[[תדירות]] יהיו ייחודיים [[מין (טקסונומיה)|למין]] עצמו ולעתים לבעל חיים ספציפי{{הערה|[http://jeb.biologists.org/content/209/18/3636 "Modeling the Electric Field of Weakly Electric Fish"] Babineau, D.; Longtin, A.; Lewis, J. E. (2006)}}. בעלי חיים המשתמשים ב'''קליטת חשמל אקטיבית''' כוללים את [[דג חשמל#דגי חשמל חלשים או חזקים|דגי החשמל החלשים]] שמייצרים [[פולס]]ים חשמליים נמוכים או כאות [[סינוס (טריגונומטריה)|סינוסואידלי]] מהאיברים החשמליים (בדרך כלל פחות מ[[וולט]] אחד). דגי חשמל חלשים מסוגלים להבחין בין אובייקטים בעלי [[מוליכות חשמלית|התנגדות חשמלית]] שונה וב[[קיבול]] שלהם, יכולת זו עשויה לסייע בזיהוי האובייקט. לקליטת חשמל אקטיבית יש טווח של כאורך הגוף, אולם אובייקטים בעלי [[עכבה חשמלית]] דומה לזו של המים הסובבים כמעט אינם ניתנים לזיהוי.
 
===חישת-מיקום פסיבית===
שורה 29:
 
==מנגנון החישה==
חישת-מיקום אקטיבית מסתמכת על אלקטרורצפטור דמוי-פקעת אשר רגיש לתדירות גבוהה (20-20,000 [[Hz]]) שתגרום לו לגירוי. לרצפטור (קולטן) הזה יש מעין רקמת חיבור רפה של תאי [[אפיתל]] בצימוד קיבולי לתאי קולטן החישה אל הסביבה החיצונית. חישת-מיקום פסיבית מסתמכת על רצפטורים אמפולריים הרגישים לתדירות נמוכה (מתחת ל-50 Hz). לרצפטור זה יש תעלות מלאות חומר דמוי-[[ג'לי]] המחברות בין קולטן החישה לבין שכבת ה[[עור]] החיצונית. משפחת דגי החשמל האפריקאים, המורמיריים (''Mormyridae''), משתמשת ברצפטור דמוי פקעת, הידוע בשם אלקטרורצפטור נולנורגאן Knollenorgan, המשמש לחישת אותות תקשורת.
==דוגמאות==
[[Fileקובץ:Lorenzini.jpg|thumbממוזער|300px|left|נקבוביות [[אמפולות לורנציני]] בחוטמו של [[כריש טיגריסי]].]]
===מחוייצי זימים===
כרישים ו[[בטאים]] (מתת-מחלקת מחוייצי זימים) מסתמכים מאוד על אלקטרורצפטורים בשלב הסופי של התקפתם, כפי שנצפה ב[[ניסוי]]ים בהם הופק שדה חשמלי הדומה לזה של הטרף שלהם שגרם להם לנסות לטרוף את מקור השדה החשמלי{{הערה|Fields, R. Douglas (August 2007). [http://faculty.bennington.edu/~sherman/the%20ocean%20project/shark's%20electric%20sense.pdf "The Shark's Electric Sense"] . Scientific American}}. כרישים הם בעלי החיים הרגישים ביותר לשדות חשמליים יותר מאשר כל בעל חיים אחר, בסף רגישות לשדה [[זרם ישר]] באותות נמוכים של עד 5 nV/cm (כלומר 5/1,000,000,000 חלקי הוולט לסנטימטר).
 
כרישים מסוגלים לאתר פעימות [[לב]] של טרפם הקבור ב[[חול]]. קולטני חישת השדות החשמליים הללו של הכרישים נקראים '''[[אמפולות לורנציני]]'''. הם בנויים מתאי אלקטרורצפטור המחוברים למי הים באמצעות נקבוביות על [[חוטם|חוטמם]] ובאזורים אחרים בראשם. לאחר הנחת [[כבל תת-ימי|כבלים תת-ימיים]] הראשונים הבחינו בנזקים שנוצרו על ידי כרישים שחשו בשדות החשמליים של הכבלים הללו. ככל הנראה כרישים מסוגלים להשתמש ב[[השדה המגנטי של כדור הארץ|שדה המגנטי של כדור הארץ]] לצורך [[ניווט]] ב[[אוקיינוס]] באמצעות שימוש במערכת חישה זו.
שורה 41:
 
===בעלי ביב===
[[תמונהקובץ:Platypus.jpg|ימין|ממוזער|ל[[ברווזן]] יש כ-40,000 אלקטרורצפטורים בחוטמו המסייעים לו לאתר את טרפו]]
כל סדרת [[בעלי ביב]] מורכבת מ-5 מינים בלבד, וחמשת בעלי חיים אלו הם מהייחודיים ביותר במחלקת היונקים ובכלל. הם היונקים היחידים שמטילים ביצים, חום הגוף שלהם נמוך מהסביבה בניגוד ליתר היונקים והם הקבוצה היחידה הידועה ב[[יונקים|יונקי]] היבשה שפיתחה קולטני חשמל. בעוד שאלקטרורצפטורים אצל דגים ו[[דו-חיים]] התפתחו מ{{מונחון|מכנורצפטורים| מגיבים למאמץ, לחץ או מתיחה מכניים. מכנורצפטורים מגיבים ללחץ או כח פיזי המופעל עליהם וגורם להם לשנות את צורתם, וכך למתוח את קרומי התא שלהם. מכנורצפטורים מצויים בעור, בכישורי השריר ובאוזן הפנימית באיבר השבלול.}} ב'''[[מערכת קו הצד]]''', אלו של בעלי ביב מקורן מבלוטות העור המקושרות ל[[העצב המשולש|עצב המשולש]]. האלקטרורצפטורים של בעלי ביב בנויים מ{{מונחון|קצות עצב ערומים| קשורים לחישת כאב, טמפרטורה וכדומה. הם נושאים את המידע הסנסורי על נזק שקרה ולא את תחושת הכאב.}} (Free nerve ending) הממוקמים בבלוטת הריר של החוטם.
 
מבין בעלי ביב, ל[[ברווזן|בַּרְוָזָן]] יש את היכולת הגבוהה ביותר לחישת חשמל. לברווזן יש כמעט 40,000 אלקטרורצפטורים במערך שורות לאורך ה[[מקור]] שלו, המסייעים לאיתור טרפו. מערכת החישה האלקטרורצפטורית של הברווזן בעלת רגישות גבוהה מאוד למטרות הכוונה. כשהברווזן נע קדימה במים הוא מזיז ראשו מעל הקרקעית מצד לצד בתנועות קצרות וללא הרף כך שמתקבלת מעין תמונה של השדות החשמליים בשטח אותו הוא סוקר, הברווזן חושף ללא הרף את החלק הרגיש ביותר במקור שלו לגירויים חשמליים לצורך דיוק מקסימלי באיתור טרפו ומקום המצאו, גם אם מתחת לחול ובין סלעים. נראה כי הברווזן משתמש באלקטרורצפטורים יחד עם חיישני לחץ כדי לקבוע את המרחק לטרף מהשהיה בין הגעת האותות החשמליים ושינוי לחצים במים{{הערה|שם=ממו|[http://jeb.biologists.org/content/202/10/1447.full.pdf "Electroreception in Monotremes"] Pettigrew, J. D. (1999).}}.
 
יכולות החישה האלקטרורצפטורית של שני סוגי ה[[קיפודניים]], שהם יונקים יבשתיים, פשוטים בהרבה. ל[[קיפודן נמלים חרטומני]] יש רק 2,000 רצפטורים ול[[קיפודן נמלים אוסטרלי]] יש בקושי 400 המרוכזים על קצה חוטמו{{הערה|[http://www.mapoflife.org/topics/topic_41_Electroreception-in-fish-amphibians-and-monotremes/ "Electroreception in fish, amphibians and monotremes"] Map Of Life. 2010.}}. שוני זה עשוי להיות קשור לאזורי המחיה שלהם ולשיטת התזונה. קיפודן נמלים חרטומני חי באזורי [[יער טרופי|היערות הטרופיים]] בעלי הלחות הגבוהה שם הוא ניזון מ[[תולעי אדמה]] מתחת לטחב נשורת העלים, כך שאזור מחייתם ככל הנראה עדיף לקליטת אותות חשמל. ההפך מכך הוא אזור המחיה של קרוב משפחתו, קיפודן נמלים אוסטרלי, שהוא משתנה יותר ובאופן כללי צחיח יותר וניזון בעיקר מקני [[נמלה|נמלים]] ו[[טרמיטים]]. הלחות שב[[קן|קנים]] אלו, המגבירה את ה[[מוליכות חשמלית|מוליכות]], ככל הנראה מאפשרת חישה אלקטרורצפטורית לאיתור הטרף המחופר, במיוחד לאחר [[גשם|גשמים]]. ניסויים הראו כי ניתן ל[[התניה קלאסית|התנות]] [[קיפודניים]] להגיב לשדות חשמליים חלשים ב[[אדמה]] לחה ובמים. [[השערה (מדע)|משערים]] כי חישת החשמל של הקיפודניים היא שריד אבולוציוני מ[[אב קדמון]] שדמה לברווזן{{הערה|שם=ממו}}.
===דולפינים===
[[דולפינים]] פיתחו חישת חשמל במבנה שונה מאלו של הדגים, בעלי חיים אמפיביים ובעלי ביב. כמו לכל היונקים, גם לדולפינים יש [[שפם (בעלי חיים)|שפם]] אולם הוא נותר זמן קצר לאחר לידתם ולאחר מכן נושר{{הערה|[http://www.dolphinconnection.com/dolphin_fact_sheet Dolphin Facts] מאתר Dolphin Connection}}. תאי בסיס השפם רגישים לחישה חשמלית עד 4.8 μV/cm, המסוגלת לאתר דגים קטנים. רגישות זו דומה לרגישות האלקטרורצפטורים של הברווזן. נכון לשנת 2013 תאים אלו תוארו אך ורק ממין אחד של סוג דולפינים (''Sotalia'').
[[תמונהקובץ:Honeybee_landing_on_milkthistle02.jpg|ימין|ממוזער|[[דבורה (חרק)|דבורה]] מסוגלת לחוש ב[[חשמל סטטי|מטען סטטי]] על ה[[פרח]] שעבר אליו מגוף הדבורה הקודמת, כך תדע השנייה ש[[אבקה (בוטניקה)|אבקת]] הפרח כבר נוצלה.]]
===דבורים===
[[דבורה (חרק)|דבורים]] צוברים [[חשמל סטטי|מטען סטטי]] חיובי כאשר הם עפים באוויר. כאשר דבורה מבקרת בפרח, המטען עובר ממנה אל הפרח ומשם עובר באטיות אל האדמה. דבורים מסוגלות לאתר הן את נוכחות השדה החשמלי והן את תבניתו על הפרחים, ולהשתמש במידע זה כדי לדעת אם בפרח ביקרו דבורים אחרות לאחרונה, ולכן סביר שלפרח יהיה ריכוז קטן יותר של [[אבקה (בוטניקה)|אבקה]].
 
מנגנון חישת השדות החשמליים אצל מעופפים כגון הדבורים אינו מורכב מאלקטרו-רצפטורים אלה ממכנו-רצפטורים. דבורים קולטים את השינויים בשדות החשמליים באמצעות איבר בבסיס ה[[מחוש]]ים שלהם שנקרא איבר ג'ונסטון (Johnston's organ) וייתכן שממכנו-רצפטורים אחרים בגופם. הם מבחינים בשינויים בתבניות הזמניות של השדות החשמליים ולומדות אותן. במהלך [[מחול הדבורה]], נראה כי הדבורים משתמשות בשדה החשמלי של הדבורה המרקדת לצורך העברת נתוני מרחק{{הערה|Greggers, U. [http://www.honeybee.neurobiologie.fu-berlin.de/column/ESF.html "ESF in bees"]. Free University Berlin}}.
אוחזר מתוך "https://he.wikipedia.org/wiki/אלקטרורצפציה"