De elektriciens van de natuur

Verlammende schokken, bliksemende ogen en levende zonnecellen. Stroomgeleidende dieren hebben de elektriciteit getemd om in te zetten voor de jacht, navigatie of het beklimmen van loodrechte rotswanden.

Vis heeft dodelijke blik

De sterrenkijker (Astroscopus) zit meestal verstopt in het zand. Met zijn voorste vinnen graaft de vis zich zo ver in dat alleen zijn ogen, kieuwen en neusgaten uit het zand steken. Door via de neus water op te zuigen en dit door de kieuwen naar buiten te laten, creëert het dier rimpelingen op de zeebodem die lijken op de activiteit van kleine visjes.

Dat trekt grotere prooidieren aan, en als die dichtbij genoeg zijn, slaat de bliksem in. In de ogen van de sterrenkijker zitten vier extra spieren die een elektrisch orgaan vormen. Ze zenden een stroomstoot uit van tot 50 volt waardoor de prooi verlamd raakt. Dan opent hij snel zijn mond en laat hij het vacuüm het maaltje naar binnen zuigen.

Wesp heeft centrale voor zonne-energie in zijn schild

De oriëntaalse hoornaar heeft op het oppervlak van zijn lijf speciale cellen ontwikkeld die net zo werken als de zonnepanelen op onze daken.

We dachten altijd dat planten en sommige bacteriën de enige waren die rechtstreeks energie uit de zon konden halen. Maar nu blijkt dat de oriëntaalse hoornaar met speciale cellen in zijn exoskelet elektriciteit kan opwekken.

De gele delen van het skelet bevatten het pigment xanthopterine. Onderzoekers hebben dit pigment geïsoleerd en gebruikt in een zonnecelelektrode. Toen deze werd blootgesteld aan fel licht, ging de energie over op het pigment, dat vervolgens elektrische energie opwekte. De zonnecellen van het insect benutten effectief echter maar 0,335% van de zonne-energie, dus de hoornaar heeft naast zon ook voedsel nodig.

Pigment zet zonlicht om in stroom

De opper- en onderhuid van het dier fungeren als de bovenste en onderste elektrode van een zonnecel.

Ertussen zit een geel pigment, dat werkt als de synthetische kleurstoffen in de zonnecel.

Als zonlicht het pigment raakt, wordt de energie omgezet in een stroom elektronen.

Olifantsvis jaagt met stroom

In het donker jaagt de olifantsvis uit Afrika door met de spieren in zijn staart ringen van elektrische signalen te versturen. Cellen op de slurf en het lijf vormen receptoren, die de echo van het prooidier opvangen.

De olifantsvis verstuurt elektrische signalen met twee spierbundels in de staartwortel, tot wel 100 keer per seconde. De elektrische signalen verspreiden zich als ringen door het water om de vis heen.

Deze ringen worden teruggekaatst en opgevangen door speciale receptoren in de huid. Objecten in het water, zoals prooidieren, verstoren het signaal. De receptoren registreren dit en sturen een bericht naar de hersenen. Op grond van die berichten maken de hersenen een inwendig driedimensionaal beeld van het onbekende object.

Haai voelt hart van prooidier kloppen

Haaien gebruiken elektriciteit om hun omgeving te scannen. Met name hamerhaaien zijn afhankelijk van hun fijngevoelige elektrische zintuig.

Als aanvulling op hun toch al goede zicht en reuk zijn haaien bezaaid met ampullen van Lorenzini: kleine poriën gevuld met een elektrisch geleidende gel. Als die door zelfs de kleinste elektrische ontlading worden getroffen, gaat de stroom naar zenuwdraden onder in elke ampul, die het signaal doorgeven aan de hersenen.

Eén ampul van Lorenzini kan reageren op een spanning van slechts 5 miljardste volt. Dat betekent dat een haai een garnaal al kan opsporen aan de hand van het beetje elektrische spanning dat door het hart wordt opgewekt.

De kop van de hamerhaai zit vol ampullen. Volgens sommige onderzoekers kan het dier dankzij de speciale vorm van zijn kop een elektrisch 3D-beeld opbouwen van dieren die vlak onder zijn kop zitten.

Dit is cruciaal, want door de vorm van de kop heeft de haai een gigantische dode hoek onder zijn snuit en rond zijn bek. Uit experimenten blijkt dat als het elektrische zintuig van de haai wordt geblokkeerd, hij zijn prooi zeer moeilijk kan vinden, laat staan te grazen nemen.

Haai voelt hart van prooidier kloppen

Met zijn elektroreceptoren kan de hamerhaai dieren waarnemen die zich onder het zand schuilhouden.

Gel vangt stroomsignalen op

De onderkant van de kop van de hamerhaai is bezaaid met ampullen van Lorenzini. Dit zijn kleine poriën die naar een kanaaltje met een elektrisch geleidende gel leiden.

Gel vangt stroomsignalen op

Als een haai in contact komt met een elektrisch veld van een vis die zich onder het zand verstopt, wordt de stroom van de huid naar de poriën van de ampullen geleid.

Gel vangt stroomsignalen op

De stroom loopt vervolgens door de gel en raakt de axonen (zenuwuitlopers). Er gaat een impuls naar de hersenen, die zich een beeld vormen van het dier onder het zand.

Gekkopoten zitten vol met elektromagneten

De gekko gebruikt geen zuignappen of superlijm als hij over de onderkant van een tak kruipt. De klauteraar profiteert van het zogeheten elektrostatische effect.

Gekko’s kunnen over elk oppervlak klimmen, van verticale wanden tot de onderkant van een raam. Dat danken ze aan een natuurkundig verschijnsel: de vanderwaalskrachten.

AAlle atomen zijn opgebouwd uit positief geladen protonen en een wolk van negatief geladen elektronen, die continu in beweging zijn. In moleculen met veel atomen kunnen de elektronen zich vrij bewegen tussen de vele wolken rond elke atoomkern.

Gekkotenen hebben tot 2 miljard elektromagnetische bindingen, waarmee ze op elk oppervlak grip hebben.

Maar als de elektronen zich ophopen aan één kant van het molecuul, wordt dit negatief geladen terwijl het andere uiteinde positief geladen wordt. Het resultaat is een veranderlijk elektro­magnetisme, dat de moleculen in de gekkopoten kort hecht aan het oppervlak.

Elektrische cellen verlammen prooi

De sidderaal uit Zuid-Amerika kan tot 600 volt produceren en gebruikt dit om zich te verdedigen en om te jagen. Met de hevige ontladingen krijgt de aal zelfs grote dieren knock-out, waarna hij ze in alle rust kan opeten of ervandoor kan gaan.

Drie langwerpige organen wekken elektriciteit op

De sidderaal is in feite een zwemmende zak met batterijen. Hij bestaat uit drie elektrische organen die doen denken aan de zuil van Volta – een vroege batterij die bestond uit schijven van koper en zink.

Navigatieorgaan registreert magnetische velden.

Hoofdorgaan vuurt elektrische prikkels af.

Krachtig elektrisch orgaan met nog onbekende functie.

Elektrische cellen verlammen prooi

De elektrische organen bestaan uit platte celvormige schijven, elektrocyten, die dicht op elkaar gepakt zitten.

Biologische pompen in het celmembraan van de elektrocyten sturen negatieve elektrische ionen de cel uit en positieve erin.

Die uitwisseling bouwt een spanningsverschil op van circa 0,1 volt tussen de binnen- en buitenkant, waardoor de cel een batterijtje wordt.

Als de aal een schok wil uitdelen, geven zenuwen de neurotransmitter acetylcholine vrij. Deze stof zorgt ervoor dat de dichtstbijzijnde elektrocyten een vonk van 0,1 volt afvuren, wat door de elektrocyten ernaast weer wordt overgenomen.

De golf van stootjes trekt in slechts twee milliseconden door het hele lijf van het dier. Een volwassen sidderaal heeft circa 6000 elektrocyten en als die allemaal worden geactiveerd, is het resultaat een stroomstoot van circa 600 volt.

Zesde zintuig spoort wormen en mieren op

De Australische mierenegel ziet eruit als een kruising tussen een miereneter en een egel en is met het vogelbekdier het enige eierleggende zoogdier. Bovendien heeft de mierenegel een zesde zintuig, namelijk elektriciteit.

De snuit van de mierenegel is zo ontwikkeld dat hij de zeer zwakke elektrische signalen kan opvangen die uitgaan van levende wezens, zoals wormen, mieren en termieten die zich in de grond of in rottend hout verstoppen. De signalen zijn afkomstig van zenuwbanen, die onder andere de spieren in beweging zetten.

De elektrische receptoren zitten als vrije zenuwuiteinden in de snuit van het dier. Er zijn mierenegels met een korte en met een lange snuit, en die hebben respectievelijk 400 en 2000 elektrische receptoren.

Lees ook:

Klima
Klimaatverandering

Calculator: Zo wordt het klimaat van de toekomst

3 minuten
Haaien

Enorme witte haai overrompelt duikteam

8 minuten
Haai jaagt met alle zintuigen
Haaien

Haai jaagt met alle zintuigen

0 minuten

Log in

Fout: Ongeldig e-mailadres
Wachtwoord vereist
ToonVerberg

Al abonnee? Heb je al een abonnement op ons tijdschrift? Klik hier

Nieuwe gebruiker? Krijg nu toegang!