శాస్త్ర విజ్ఞానము

అది జలచరమా? జనరేటరా?

అది పులిలా దానికి ఆహారం కాబోయే జంతువుని వెంటాడి, మెడకొరికి చంపదు. కొండచిలవలా పిండి, పిప్పిచేసి చంపదు. సాలీడులా జిరుగులాంటి ద్రవంతో ఉక్కిరిబిక్కిరి చేసి చంపదు. పిడుగు పాటు లాంటి షాక్ తో శత్రువుని నిర్వీర్యం చేస్తుంది. ఐదొందల వోల్ట్ ల విద్యుత్ ఘాతంతో ఎదురొచ్చిన జంతువు యొక్క నాడీమండలాన్ని స్తంభింపజేసి లొంగదీసుకుంటుంది. ఆ జంతువు పేరు ఎలక్ట్రిక్ ఈల్ (Electric eel).

దక్షిణ అమెరికాలోని అమేజాన్, ఓరినోకో ప్రాంతాలకి చెందిన బురదనీటి చెరువుల్లో బతుకుతుందీ విచిత్ర జీవం. కేవలం చేపలనే కాక, కొన్ని ఉభయచరాలని, పక్షులని కూడా భక్షిస్తుంది. ఇవి శ్వాస మీద బతికే జంతువులు. కనుక నీట్లోంచి బయటికి తరచు వచ్చి గాలి పీల్చుకోవాల్సి వస్తుంది. వీటి కంటి చూపు మందంగా ఉంటుంది.

విమానాలు, ఓడలు రాడార్ సంకేతాలతో లక్ష్యాల దూరాలు తెలుసుకున్నట్టు, గబ్బిలాలు శబ్దతరంగాలతో చుట్టూ ఉన్న వస్తువుల దూరాలు తెలుసుకున్నట్టు, ఈ జలచరం విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని వెలువరించి అది పరిసరాలలో విస్తరించే తీరును బట్టి చుట్టూ ఉండే వస్తువుల స్థానాలని నిర్ణయిస్తుంది. ఈ ప్రక్రియనే 'విద్యుత్ స్థాన నిర్ణయం' (electrolocation) అంటారు.

సగటు ఎలెక్ట్రిక్ ఈల్ పొడవు ఎనిమిది అడుగుల దాకా ఉండొచ్చు, బరువు 20 కిలోల వరకు ఉండొచ్చు. సగటు ఆయుర్దాయం 15 ఏళ్లు. పొడవైన, పాము లాంటి శరీరానికి కొసలో వికారమైన చప్పిడి తల ఉంటుంది. నిలువెల్లా గోధుమ రంగు మచ్చలు కనిపిస్తాయి. అంత మాత్రాన దీన్ని అతిలోకసుందరి అనడానికి లేదు!

దీని దెబ్బకి మనుషుల ప్రాణాలు పోయిన సంఘటనలు అరుదే అయినా ఇది కొట్టే షాక్ వల్ల మనుషుల ప్రాణాలకి ప్రమాదం లేకపోలేదు. దీని షాక్ తగిలి గుండె ఆగిపోవడం, శ్వాస నిలిచిపోవడం వంటివి జరిగి, స్థాణువైన మనుషులు ఈదలేక నీట మునిగిపోయిన సంఘటనలు ఉన్నాయి.

మరి ఈ జలచరం ఐదొందల వోల్ట్ ల విద్యుత్తు పుట్టించగలిగి నప్పుడు, ఆ విద్యుత్ ఘాతంలో అసలు దాని ప్రాణాలే ఎందుకు పోవు అన్న ప్రశ్న తప్పకుండా వస్తుంది.

ఈ విషయం మీద రెస్నిక్, మరియు హాలిడే లు రాసిన ప్రఖ్యాత ’భౌతిక శాస్త్రం’ పుస్తకంలో ఎలక్ట్రిక్ ఈల్ లోని విద్యుత్ యంత్రాంగం గురించి కొంత ఆసక్తికరమైన సమాచారం ఉంది. ఆ విషయాలు కొంచెం చర్చిద్దాం.

ఒక విధంగా చూస్తే ప్రతీ జీవకణం ఒక చిన్న బ్యాటరీ లాంటిది. జీవకణం చుట్టూ ఒక పొర (cell membrane) ఉంటుంది. ఆ పొరలోపల కణం యొక్క అంతరంశాలైన కేంద్రకం, మైటోకాండ్రియా మొదలైనవి ఉంటాయి. ఆ పొరలో ఉండే అణుయంత్రాంగం యొక్క ఫలితంగా పొరలోపలికి, వెలుపలికి మధ్య కొంత వోల్టేజి భేదం నిర్వహింపబడి ఉంటుంది. కణం యొక్క బహిరంగాన్ని బట్టి చూస్తే కణం యొక్క అంతరంశాల వోల్టేజి ఋణవిలువ కలిగి ఉంటుంది. ఈ వోల్టేజిలో వచ్చే ఆటుపోట్ల మూలంగానే నాడీకణాల మధ్య సంభాషణలు సాధ్యం అవుతాయి. ఈ వోల్టేజిలో వచ్చే ఆటుపోట్ల మూలంగానే గుండె కొట్టుకుంటుంది. ఈ వోల్టేజిలో వచ్చే ఆటుపోట్ల మూలంగానే కండరాలలో చైతన్యం వచ్చి మనిషిలో చలనాన్ని కలుగజేస్తాయి.

ఎలక్ట్రిక్ ఈల్ లో ఎలక్ట్రో ప్లాక్ (electroplaque) లు అనబడే నిర్మాణాలు ఉంటాయి. ఇవి ఒక్కొక్కటి ఒక చిన్న బ్యాటరీ లాంటివి. ఈ బ్యాటరీ 0.15 వోల్ట్ ల వోల్టేజి కలిగి ఉంటుంది. ఇలాంటి ఎలక్త్రో ప్లాక్ లు వరుస క్రమంలో (series) లో ఒక దొంతరలా అమరి ఉంటాయి. ఒక్కొక్క వరుసలో సుమారు 5000-6000 ఎలక్త్రో ప్లాక్ లు ఉంటాయి. అంటే ఒక దొంతులో ఉండే ఎలక్ట్రో ప్లాక్ లన్నీ కలిసి 5000X0.15, లేక 6000X0.15, అంటే 750-900 V వోల్టేజిని పుట్టించగలవు. అంటే మన ఇంట్లో ప్లగ్ పాయింట్ లో ఉండే వోల్టేజి కి సుమారు నాలుగు రెట్లు అన్నమాట. ఈ జలచరం చుట్టూ ఉండే బురద నీరు యొక్క నిరోధకత 1kOhm అనుకుందాం. కనుక 900 V బ్యాటరీని 1 kOhm నిరోధకతకి తగిలించినట్టు అవుతుంది. అంటే ఆ బ్యాటరీలో, (అంటే ఆ ఎలక్ట్రో ప్లాక్ ల దొంతరలో,) 900/1000 = 0.9 A కరెంటు ప్రవహిస్తుంది అన్నమాట. అంత కరెంటు ఆ కణాల దొంతరలో ప్రవహిస్తే ఆ దొంతర కాలిపోవడం ఖాయం! అవతలి జంతువుని చంపబోయి ఎలెక్ట్రిక్ ఈల్ ఆత్మహత్య చేసుకున్నట్టు అవుతుంది.

అయితే ఇక్కడే ప్రకృతి ఓ అద్భుతమైన ఉపాయాన్ని పన్నుతుంది. పైన చెప్పుకున్న ఎలక్ట్రో ప్లాక్ ల దొంతర ఒకటి కాదు, సమాంతరంగా ఓ వందకి పైగా ఉంటాయి. అంటే ఇప్పుడు 900 V బ్యాటరీలు ఓ 100 సమాంతరంగా తగిలించబడి ఉన్నాయన్నమాట. కనుక ఒక్కొక్క దాంట్లో 0.9A/100 = 9 mA కరెంటు మాత్రమే ప్రవహిస్తుంది. ఇది చాలా భద్రమైన కరెంటు ప్రవాహం. దాని వల్ల కణాలకి హాని కలుగదు. అలాంటి అద్భుతమైన నిర్మాణం కలది కనుకనే ఎలక్ట్రిక్ ఈల్ అవతలి చరానికి చావు దెబ్బతగిలేట్టు షాక్ కొట్టినా, దాని సొంత ప్రాణాలకి హానికలగకుండా ఆత్మరక్షణ చేసుకుంటుంది.

అంత విద్యుత్తు ని ఉత్పత్తి చెయ్యగలదు కనుకనే దీంతో ఓ క్రిస్మస్ చెట్టు మీద బల్బులని వెలిగించగలిగారు. ఈ కింది వీడియో చూడండి...
http://www.youtube.com/watch?v=y9wktSQdyaE

References:
1. Halliday, Resnick, Walker, 'Fundamentals of Physics,' Wiley, Sixth Edition.
2. http://animals.nationalgeographic.com/animals/fish/electric-eel.html