Vés al contingut

Electrorecepció

De la Viquipèdia, l'enciclopèdia lliure
Electroreceptors (ampul·les de Lorenzini) i canals de la línia lateral del cap d'un tauró.

L'electrorecepció és la capacitat biològica de percebre estímuls elèctrics naturals. S'ha observat gairebé exclusivament en els animals aquàtics i en els amfibis, ja que l'aigua és molt millor conductor que l'aire, però actualment es coneixen excepcions com els equidnes, paneroles i abelles. L'electrorecepció s'utilitza com a electrolocalizació (detecció d'objectes) i per electrocomunicació.

Visi� general

[modifica]

Fins fa poc l'electrorecepci� nom�s era coneguda en els vertebrats. Investigacions recents han demostrat que les abelles poden detectar la pres�ncia i el patr� d'una c�rrega est�tica en les flors.[1]

L'electrorrecepci� es troba en les llamprees, peixos cartilaginosos (taurons, rajades i quimeres), peixos pulmonats, polipt�rids, celacants, esturions, poliod�ntids, peixos gat, gymnotiformes, morm�rids, monotremes i, almenys, en una esp�cie de cetaci. Els �rgans electroreceptors en tots aquests grups es deriven embrionaris a partir d'un sistema de mecanosensorial. En els peixos es desenvolupen a partir de les l�nies laterals. En la majoria dels grups l'electrorecepci� �s passiva, on s'utilitza predominantment en la depredaci�. Hi ha dos grups de peixos teleostis que s�n el�ctricament febles i capturen amb l'electrorecepci� activa: els peixos ganivet neotropicals (Gymnotiformes) i els peixos elefants africans (Notopteroidei).

Electrolocalitzaci�

[modifica]
Vegeu tamb�: Electrolocalitzaci�

Els animals electroreceptius utilitzen d'aquest sentit per localitzar objectes al seu voltant. Aix� �s important en n�nxols ecol�gics on l'animal no pot dependre de la visi�, com per exemple en coves, en aig�es t�rboles i en la nit. Molts peixos utilitzen camps el�ctrics per a detectar les seves preses enterrades. S'ha proposat que els taurons poden usar el seu sentit el�ctric agut per a detectar el camp magn�tic de la Terra mitjan�ant la detecci� dels corrents el�ctriques febles indu�ts per la seva nataci� o pel flux dels corrents oce�nics. El comportament de les paneroles es pot veure afectat per la pres�ncia d'un camp el�ctric est�tic i l'eviten.[2] Els Trichoplusia ni tamb� s�n coneguts per evitar els camps el�ctrics.[2]

Electrolocalitzaci� activa

[modifica]
Electrolocalizaci� activa. Els objectes conductors concentren el camp i objectes resistents l'estenen.

En l'electrolocalitzaci� activa,[3] l'animal percep el seu entorn mitjan�ant la generaci� de camps el�ctrics i detecten distorsions en aquests camps utilitzant �rgans electroreceptor. Aquest camp el�ctric �s generat per mitj� d'un �rgan el�ctric especialitzat que consisteix en els m�sculs o nervis modificats. Aquest camp pot ser modulat de manera que la seva freq��ncia i forma d'ona s�n exclusius de l'esp�cie i, de vegades, de l'individu. Els animals que utilitzen l'electrorecepci� activa inclou al peix el�ctricament feble, que, o b� genera petits impulsos el�ctrics (anomenats de �tipus pols�) o produir una desc�rrega quasi-sinusoidal de l'�rgan el�ctric (anomenada �tipus ona�).[4] Aquests peixos creen un potencial que �s generalment m�s petit d'un volt. Els peixos el�ctricament d�bils poden discriminar entre objectes amb diferents valors de resist�ncia i capacit�ncia, que poden ajudar a identificar l'objecte. L'electrorecepci� activa t� un interval t�pic d'aproximadament d'una longitud de cos, encara que els objectes amb una imped�ncia el�ctrica similar a la de l'aigua circumdant s�n pr�cticament indetectables.

Electrolocalitzaci� passiva

[modifica]

En l'electrolocalizaci� passiva, l'animal detecta els camps bioel�ctrics febles generats per altres animals i l'utilitza per a localitzar-los. Aquests camps el�ctrics s�n generats per tots els animals a causa de l'activitat dels seus nervis i m�sculs. Una segona font de camps el�ctrics en els peixos s�n les bombes de ions associades amb l'osmoregulaci� a la membrana branquial. Aquest camp �s modulat per l'obertura i tancament de la boca i de les apertures branquials.[5][6] Moltes esp�cies de peixos que s'alimenten de peixos electr�gens utilitzen les desc�rregues de les seves preses per detectar-les. Aix� ha portat a la presa d'evolucionar els seus senyals de freq��ncia fent que siguin m�s complexos o m�s alts perqu� siguin m�s dif�cils de detectar.[7]

L'electrorrecepci� passiva es duu a terme �nicament per les ampul�les de Lorenzini del peix, que estan sintonitzades a senyals de baixa freq��ncia (menys d'1 Hz a desenes de Hz).

El peix utilitza l'electrorecepci� passiva per a complementar o substituir els seus altres sentits quan vol detectar preses i depredadors. Els taurons perceben un dipol el�ctric que �s el suficient per a saber si es tracta de menjar.

Electrocomunicaci�

[modifica]

Els peixos el�ctricament febles tamb� poden comunicar-se mitjan�ant la modulaci� de la forma d'ona el�ctrica que generen, una capacitat coneguda com a electrocomunicaci�.[8]

Poden utilitzar aix� per atraure una parella i per fer exhibicions territorials. Algunes esp�cies de peix gat utilitzen les seves desc�rregues el�ctriques nom�s en els comportaments socials que tenen relaci� amb la lluita (amena�a, agressi�, submissi�...).

En una esp�cie de Brachyhypopomus (un g�nere de peixos de riu Sud-americ� que pertanyent a la fam�lia Hypopomidae), el patr� de desc�rrega el�ctrica �s similar a la desc�rrega d'electrolocalitzaci� de baixa tensi� de l'anguila el�ctrica. Aix� va fer plantejar la hip�tesi que �s una forma de mimetisme de Bates de la perillosa anguila.[9]

Mecanismes sensorials

[modifica]

L'electrorecepci� activa es basa en electroreceptors tuberosos que s�n sensibles als est�muls d'alta freq��ncia (20-20.000 Hz). En aquests receptors, les c�l�lules epitelials tenen un connector solt que fa que siguin capacitivament sensorials amb el medi ambient extern.

L'electrorecepci� passiva per�, es basa en els receptors ampul�lars que s�n sensibles als est�muls de baixa freq��ncia (per sota de 50 Hz). Aquests receptors tenen un canal farcit de gel que condueix des dels receptors sensorials a la superf�cie de la pell. Els morm�rids (peixos el�ctrics d'�frica) utilitzen receptors tuberosos coneguts com a Knollenorgans per a detectar senyals el�ctrics de comunicaci�.

Exemples

[modifica]

Taurons i rajades

[modifica]

Els taurons i les rajades (membres de la subclasse Elasmobranchii), com el taur� llimona, depenen en gran manera de l'electrolocalizaci� en les etapes finals dels seus atacs, com es pot demostrar per la forta resposta a l'hora de menjar provocada pels camps el�ctrics similars als de les seves preses.[10] Els taurons s�n els animals m�s sensibles el�ctricament coneguts, que responen als camps de CC tan baixos com 5 nV/cm.

Els sensors del camp el�ctric dels taurons s�n anomenades ampul�les de Lorenzini. Es componen de c�l�lules electroreceptores connectades amb l'aigua de mar pels porus en els seus musells i per altres zones del cap. Els primers problema amb els cables telegr�fics submarins va ser el dany causat pels taurons que van sentir els camps el�ctrics produ�ts per aquests cables. �s possible que els taurons puguin utilitzar el camp magn�tic de la Terra per a navegar pels oceans utilitzant aquest sentit.[11]

Teleostis

[modifica]

L'anguila el�ctrica, a m�s de la seva capacitat per generar desc�rregues el�ctriques d'alta tensi�, utilitza impulsos de tensi� inferiors per a la navegaci� i la detecci� de preses en el seu h�bitat d'aigua t�rbola. Aquesta capacitat �s compartida amb altres Gymnotiformes.

Monotremes

[modifica]
L'ornitorrinc tamb� utilitza l'electrorecepci�.

Els monotremes s�n l'�nic grup de mam�fers terrestres coneguts per tenir evolucionada l'electrorecepci�. Mentre que els electroreceptors en peixos i amfibis van evolucionar a partir dels �rgans mecano-sensorials de la l�nia lateral, els dels monotremes es basen en les gl�ndules cut�nies innervades pels nervis del trigemin.

Els electroreceptors de monotremes consisteixen en terminacions nervioses lliures ubicades a les gl�ndules mucoses del musell. Entre els monotremes, l'ornitorrinc (Ornithorhynchus anatinus) t� el sentit el�ctric m�s agut.[12][13] L'ornitorrinc t� gaireb� 40.000 electroreceptors, que probablement l'ajuda a la localitzaci� de la presa.[14] El sistema electroreceptiu de l'ornitorrinc �s altament direccional, amb l'eix de major sensibilitat apuntant cap a fora i cap avall. Al fer moviments curts amb el cap, anomenats �moviments sac�dics�. Al nedar, ornitorrincs exposen constantment la part m�s sensible per a l'est�mul el�ctric per a localitzar les preses amb la major precisi� possible. Sembla que l'ornitorrinc utilitza l'electrorecepci� juntament amb sensors de pressi� per a determinar la dist�ncia a la presa mitjan�ant la demora entre l'arribada de senyals el�ctrics i els canvis de pressi� en l'aigua.[13]

Les capacitats de l'electrorecepci� de les dues esp�cies d'equidnes (que s�n terrestres) s�n molt m�s simple. Els equidnes de musell llarg occidental (Zaglossus bruijnii) nom�s posseeixen 2.000 receptors i els equidnes de musell curt (Aculeatus tachyglossus) tenen 400 que es concentren a la punta de la boca.[14] Aquesta difer�ncia es pot atribuir als seus m�todes d'h�bitat i alimentaci�. Els equidnes mussell llarg occidentals viuen en els boscos tropicals humits s'alimenten de cucs de terra de la fullaraca humida, pel que el seu h�bitat �s probablement favorable per a la recepci� de senyals el�ctrics. Contr�riament a aix�, el seu parent de musell curt viu en un h�bitat m�s �rid i s'alimenta principalment de t�rmits i formigues en els seus nius; la humitat en aquests nius presumiblement permet l'electrorecepci� per a ser utilitzada en la ca�a de les preses enterrades, sobretot despr�s de les pluges.[15] Els experiments han demostrat que els equidnes poden ser entrenats per a respondre als camps el�ctrics febles de l'aigua i del s�l humit. S'ha plantejat la hip�tesi que el sentit el�ctric de l'equidna �s un vestigi de l'evoluci� d'un ornitorrinc primitiu.[13]

Dofins

[modifica]

Els dofins han evolucionat l'electrorecepci� en estructures diferents a la dels peixos, dels amfibis i dels monotremes. Les vibrisses a la cara dels dofins de la Guyana (Sotalia guianensis), originalment associades amb les barbes de mamífers, són capaços de percebre camps elèctrics tan baixos com 4,8 mV/cm, suficient per a detectar peixos petits. Això és comparable a la sensibilitat dels electroreceptors de l'ornitorinc.[16] Fins a la data (juny del 2013), aquestes cèl·lules només s'han descrit en un sol espècimen de dofins.

Abelles

[modifica]

Les abelles recullen una càrrega estàtica positiva mentre volen per l'aire. Quan una abella visita una flor, la càrrega queda dipositada a la flor durant un temps abans de patir una fuita a terra. Les abelles poden detectar tant la presència com el patró dels camps elèctrics en les flors i utilitzar aquesta informació per saber si una flor ha estat visitada recentment per una altra abella i que per tant sigui probable que tingui una concentració reduïda de pol·len.[1] El mecanisme de recepció del camp elèctric en els animals que viuen en l'aire com les abelles es basa en la mecano-recepció i no en l'electrorecepció. Les abelles reben els canvis de camp elèctric a través dels òrgans de Johnston de les seves antenes i possiblement d'altres mecano-receptors. Distingeixen diferents patrons temporals i aprenen d'ells. Durant la dansa de les abelles, les abelles semblen utilitzar el camp elèctric que emana de l'abella ballarina per establir una comunicació a distància.[17][18]

Efectes sobre la fauna salvatge

[modifica]

S'ha afirmat que els camps electromagnètics generats per les antenes de telefonia i per les torres d'electricitat tenen efectes adversos sobre la fauna salvatge; s'ha publicat una llista de 153 referències sobre aquest tema.[19]

Referències

[modifica]
  1. ↑ 1,0 1,1 Clarke, D.; Whitney, H.; Sutton, G.; Robert, D. (2013). "Detection and Learning of Floral Electric Fields by Bumblebees". Science 340 (6128): 66–69. doi:10.1126/science.1230883. PMID: 23429701. edit
  2. ↑ 2,0 2,1 Jackson, C. W.; Hunt, E.; Sharkh, S.; Newland, P. L. «Static electric fields modify the locomotory behaviour of cockroaches» (pdf). The Journal of Experimental Biology, 214, Pt 12, 2011, pàg. 2020–2026. DOI: 10.1242/jeb.053470. PMID: 21613518.
  3. ↑ Albert, J. S.; Crampton, W. G.. «Electroreception and Electrogenesis». A: Lutz, P. L.. The Physiology of Fishes. Boca Raton, FL: CRC Press, 2006, p. 429–470. ISBN 9780849320224. 
  4. ↑ Babineau, D.; Longtin, A.; Lewis, J. E. «Modeling the Electric Field of Weakly Electric Fish». Journal of Experimental Biology, 209, Pt 18, 2006, pàg. 3636–3651. DOI: 10.1242/jeb.02403. PMID: 16943504.
  5. ↑ Coplin, S. P.; Whitehead, D. «The functional roles of passive electroreception in non-electric fishes». Animal Biology, 54, 1, 2004, pàg. 1–25. DOI: 10.1163/157075604323010024.
  6. ↑ Bodznick, D.; Montgomery, J. C.; Bradley, D. J. «Suppression of Common Mode Signals Within the Electrosensory System of the Little Skate Raja erinacea» (pdf). Journal of Experimental Biology, 171, Pt 1, 1992, pàg. 107–125.
  7. ↑ Stoddard, P. K. «The evolutionary origins of electric signal complexity». Journal of Physiology - Paris, 96, 5–6, 2002, pàg. 485–491. DOI: 10.1016/S0928-4257(03)00004-4.
  8. ↑ Hopkins, C. D. «Design features for electric communication». Journal of Experimental Biology, 202, Pt 10, 1999, pàg. 1217–1228. PMID: 10210663.
  9. ↑ Stoddard, P. K. «Predation enhances complexity in the evolution of electric fish signals». Nature, 400, 6741, 1999, pàg. 254–256. DOI: 10.1038/22301. PMID: 10421365.
  10. ↑ Fields, R. Douglas «The Shark's Electric Sense». Scientific American, 8-2007 [Consulta: 2 desembre 2013].
  11. ↑ (llibre), p 220
  12. ↑ Scheich, H.; Langner, G.; Tidemann, C.; Coles, R. B.; Guppy, A. «Electroreception and electrolocation in platypus». Nature, 319, 6052, 1986, pàg. 401–402. DOI: 10.1038/319401a0. PMID: 3945317.
  13. ↑ 13,0 13,1 13,2 Pettigrew, J. D. «Electroreception in Monotremes» (pdf). The Journal of Experimental Biology, 202, Pt 10, 1999, pàg. 1447–1454. PMID: 10210685.
  14. ↑ 14,0 14,1 «Electroreception in fish, amphibians and monotremes». Map Of Life, 2010. [Consulta: 12 juny 2013].
  15. ↑ Proske, U.; Gregory, J. E.; Iggo, A. «Sensory receptors in monotremes». Philosophical Transactions of the Royal Society B, 353, 1372, 1998, pàg. 1187–1198. DOI: 10.1098/rstb.1998.0275. PMC: 1692308. PMID: 9720114.
  16. ↑ Czech-Damal, N. U.; Liebschner, A.; Miersch, L.; Klauer, G.; Hanke, F. D.; Marshall, C.; Dehnhardt, G.; Hanke, W. «Electroreception in the Guiana dolphin (Sotalia guianensis)» (pdf). Proceedings of the Royal Society B, 279, 1729, 2012, pàg. 663–668. DOI: 10.1098/rspb.2011.1127. PMC: 3248726. PMID: 21795271.
  17. ↑ Greggers, U.; Koch, G.; Schmidt, V.; Dürr, A.; Floriou-Servou, A.; Piepenbrock, D.; Göpfert, M. C.; Menzel, R. «Reception and learning of electric fields». Proceedings of the Royal Society B, 280, 1759, 2013, pàg. 1471–2954. DOI: 10.1098/rspb.2013.0528. 20130528.
  18. ↑ Greggers, U. «ESF in bees». Free University Berlin. Arxivat de l'original el 2018-11-21. [Consulta: 7 desembre 2014].
  19. ↑ «Is electrosmog harming our wildlife?». EMFsafety, 2012. [Consulta: 11 juliol 2013].

Enllaços externs

[modifica]
Obtingut de «https://ca.wikipedia.org/w/index.php?title=Electrorecepció&oldid=34086345»