生命科學導論報告 ── 魔鬼魚放電實驗

生命科學導論報告­­　──　魔鬼魚放電實驗

 

實驗方法：

在水中插入電極並讀取電壓後發現電壓如下圖所示

 

圖１

發現是一個有固定周期的電訊號，根據資料顯示此為魔鬼魚藉由在水裝放電測量與前方物體的距離，原理類似蝙蝠的超音波。

為進一步分析這個機制我們將取樣時間拉長，得到下圖

 

圖２

圖１中所見的震盪因比例尺的改變而變成圖２中的著色區域，由上塗我們可以觀察出著色區域的大小隨著時間會不斷改變。

一開始我們懷疑此一變化使是因為魚頭的指向造成，因此我們紀錄魚頭改變方向的次數與波形相比較，發現結果並不吻合。

接著我們試著使魚靜止觀察期波形，發現波形變得較為平整，著色的區域變得連續而面積增加，於是我們懷疑魚靜止時的電訊號較大，雖無法用此電訊號為探測距離用做相應的解釋，但我們仍先設法驗證此假說。

我們試著不去干擾魚，他似乎變得慢慢平靜下來，在水中慢慢的來回游動，甚至有點翻肚的狀況，讓我們一度擔心是否會因為水質不好而使魚快死掉。此時我們得到了幾乎沒有出現節點的訊號，但並不是很穩定，有時有１個節點有時則無。

接著我們假設只要我們干擾魚一次，就會產生一次節點。因此我們用比間去給魚刺激，並記錄刺激的次數後與數據相比對，仍然找不到規則。

正當我們苦無對策時，助教建議我們增加取樣的時間，剛才我們取樣的時間是５秒，而我們試著把他增加到１０秒甚至是２０秒。

這時我們發現，即使是靜止時，波形仍會有節點產生因此使我們之前的假設無法成立。

加著我們將取樣時間增加到６０秒後發現了有趣的狀況。如圖３所示

 

圖３

節點會間歇性的出現，但我們依然無法找到合適的假設。我們又是著在取樣時間６０秒下連續的給魚擾動，所得結果如下圖４。

 

圖４

發現節點出現的頻率變高了許多。接著在無意間，我們發現用筆尖輕觸水面時，魔鬼魚會向筆尖游去，就像看到食物掉進水裡一樣。發現此現象後，我們連續用筆尖輕點水面並記錄訊號，如圖５。

 

圖５

結論：

由圖３，４，５和魔鬼魚發出電訊號的原因，我們可以合理推測：就像人扎眼睛一樣，會漸歇性的休息，以達休息的效果，如圖３。

但是當水中有危險時，因為產生電訊號的器官脆弱，但又必須使用電訊號判定為顯的位置，因此魔鬼魚快速的開關產生電訊號的器官，如圖４的波形，產生很多節點。

當用筆尖輕點水面時，推測魔鬼魚以為有獵物掉入水中，因魔鬼魚認為獵物對其無威脅性，因此將感受物體位置的電訊號發射器連續打開，以利獵食，如圖５。