Osmoza i bilans wodny zwierząt słodkowodnych i słonowodnych

Procesy pozwalające na regulację stężenia związków rozpuszczonych w płynach ustrojowych (płyn tkankowy, osocze krwi, limfa) oraz utrzymujące bilans wodny organizmu w równowadze określa się mianem osmoregulacji.

Osmoregulacja zwierząt wodnych

W środowisku wodnym woda i zawarte w niej sole (jony) mogą łatwo przedostawać się przez powierzchnię ciała i narządy oddechowe, dlatego zwierzęta zmuszone zostały do wytworzenia adaptacyjnych mechanizmów osmoregulacyjnych, często odmiennych, bo zależnych od stężenia soli w niej rozpuszczonych (głównie NaCl, ale również dwuwartościowych jonów Mg2+, Ca2+, SO42-).

Strategie adaptacyjne w wodzie słonej

W wodzie słonej (morskiej), której zasolenie wynosi ok. 3,5% (35 g soli rozpuszczonych w 1 litrze wody), organizmy narażone są na nadmierny napływ soli oraz utratę wody z ustroju. Aby temu zaradzić i zachować optymalne dla życia stężenie płynów ustrojowych, wytworzyły się u nich dwie adaptacyjne strategie osmoregulacyjne związane z wytworzeniem odpowiednio izoosmotycznego i hipoosmotycznego środowiska wewnętrznego.

  • Pierwotniaki pasożytnicze i morskie, bezkręgowce morskie oraz śluzice pozostają w równowadze izoosmotycznej ze środowiskiem, utrzymując stężenie płynów ustrojowych na tym samym poziomie, jakie występuje w wodzie.
  • Ryby chrzęstnoszkieletowe, trzonopłetwe oraz żaba morska pozostają w równowadze osmotycznej z wodą morską, utrzymując stężenie soli w płynach ustrojowych równe ½ stężenia soli w wodzie oraz dodatkowo gromadząc związek osmotycznie czynny - mocznik (dzięki temu oszczędzają energię, którą musiałyby zużyć na aktywne usuwanie nadmiaru soli z organizmu).
  • Ryby morskie kostnoszkieletowe są hipoosmotyczne, co szczególnie je naraża na utratę wody i napływ soli. Aby zbilansować ubytki wody, piją wodę słoną, a nadmiar soli aktywnie usuwają przez komórki chlorkowe w nabłonku skrzeli. Za pośrednictwem nerek, w małej ilości zagęszczonego moczu, usuwają głownie jony dwuwartościowe.

Mechanizmy osmoregulacyjne wyższych kręgowców morskich

Morskie gady (żółwie, legwany, węże), ptaki (albatrosy, pingwiny, petrele) oraz przedstawiciele trzech rzędów ssaków: waleni (wieloryby, delfiny), płetwonogów (foki, uchatki, morsy) oraz syren (manaty) to organizmy hipoosmotyczne. Stężenie soli w ich płynach ustrojowych wynosi ok. ⅓ stężenia soli w wodzie morskiej.

Skóra wyższych kręgowców morskich jest mało przepuszczalna i dobrze chroni organizm przed dyfuzyjnym napływem elektrolitów i osmotycznym wypływem wody.

Przeczytaj także: Zastosowanie wężyków do filtra osmozy

Mechanizmy osmoregulacyjne wyższych kręgowców morskich:

Grupa kręgowców Gady Ptaki Ssaki
Przewód pokarmowy Pobieranie soli z wodą i pokarmem Pobieranie soli z wodą i pokarmem Pobieranie soli z wodą i pokarmem
Nerki Wydalanie izoosmotycznego moczu Wydalanie izoosmotycznego lub hiperosmotycznego moczu Wydalanie moczu silnie hiperosmotycznego
Gruczoły solne Podjęzykowe, oczodołowe, nosowe usuwające nadmiar soli Nosowe usuwające nadmiar soli -

Strategia adaptacyjna w wodzie słodkiej

W wodzie słodkiej zasolenie wynosi maksymalnie 0,05%, w związku z czym stężenie soli w płynach ustrojowych zwierząt słodkowodnych jest większe niż w wodzie. Organizmy te narażone są na utratę soli i napływ wody przez przepuszczalne powierzchnie ciała i narządy oddechowe.

U słodkowodnych bezkręgowców, ryb kostnoszkieletowych oraz płazów funkcjonuje strategia utrzymywania hiperosmotyczności płynów ustrojowych. Woda osmotycznie napływa głównie przez skrzela, a jony usuwane są w dużych ilościach z rozcieńczonym moczem. Straty soli zwierzęta te uzupełniają, pobierając aktywnie jony z wody za pośrednictwem komórek chlorkowych nabłonka skrzeli.

Wyższe kręgowce: gady, ptaki, ssaki, które są związane z wodami słodkimi, wykazują adaptacyjne cechy osmoregulacyjne takie jak zwierzęta lądowe.

Osmoregulacja w wodach o zmiennej osmotyczności

Niektóre morskie bezkręgowce zamieszkujące obszary mieszania się wód słodkich i słonych (delty rzek), gdzie zasolenie może ulegać okresowym wahaniom, oraz ryby odbywające wędrówki w okresie tarła (np. łososie z mórz do rzek, węgorze z rzek do mórz) zmieniają osmotyczność płynów ustrojowych, dopasowując ją do zmian zasolenia wód, w których przebywają.

Przeczytaj także: Analiza dzbanków filtrujących wodę z RO

Osmoregulacja u zwierząt lądowych

Zwierzęta żyjące na lądzie narażone są na utratę wody. Największa jej ilość jest tracona na skutek parowania przez powierzchnię ciała i narządy oddechowe (tchawki, płuca) oraz wydalania z moczem (jest to związane z koniecznością usunięcia z organizmu azotowych produktów przemiany materii). Organizmy muszą dbać o utrzymanie zrównoważonego bilansu wodnego. Straty wody uzupełniają przede wszystkim, pijąc wodę lub pozyskując ją z pokarmu.

Udział poszczególnych możliwości w utrzymaniu równowagi między stratami i zyskami wody i soli jest różny. Zależy nie tylko od warunków środowiska, ale także od pokrycia ciała oraz budowy i sposobu funkcjonowania narządów wydalniczych zwierząt.

Bilans wodny zwierząt lądowych

Możliwości utraty wody Możliwości uzyskiwania wody
- parowanie z powierzchni ciała - picie
- parowanie z dróg oddechowych - pobieranie pokarmu
- wydalanie z moczem - wytwarzanie w procesach metabolicznych (oddychanie komórkowe)
- usuwanie w odchodach z niestrawionymi składnikami pokarmowymi - odzyskiwanie wody z moczu pierwotnego w kanalikach nerkowych do krwi
- wydzielanie jako składnik śluzu, potu
- zużywanie w procesach metabolicznych

Istnieją zwierzęta o mało przepuszczalnej (lub całkowicie nieprzepuszczalnej) powierzchni ciała dzięki obecności chitynowego pancerza (stawonogi) lub skóry pokrytej wytworami naskórka (rogowe łuski u gadów, pióra u ptaków, włosy u ssaków).

Przeczytaj także: Vontron w Akwarystyce: Opinie Użytkowników

tags: #osmoza #i #bilans #wodny #zwierząt #słodkowodnych

Popularne posty: