Osmoreguliacija žuvyse: reikšmė, problemos ir kontrolė (su diagrama)

Šiame straipsnyje aptarsime: - 1. Osmoreguliacijos reikšmę 2. Osmoreguliacijos problemos 3. Privalomuosius mainus veikiantys veiksniai 4. Osmoregulatoriai ir Osmoconfirmers 5. Osmoreguliacija gėlavandeniuose žuvyse 6. Jūrų vandens žuvų osmoreguliacija 7. Kontrolė.

Turinys:

  1. Osmoreguliacijos reikšmė
  2. Osmoreguliacijos problemos
  3. Veiksniai, turintys įtakos privalomiems mainams
  4. Osmoreguliatoriai ir „Osmoconfirmers“
  5. Osmoreguliacija gėlavandenių žuvų
  6. Osmoreguliacija jūrų vandens žuvyse
  7. Osmoreguliacijos kontrolė

1. Osmoreguliacijos reikšmė:

Osmoreguliacija telostinėse žuvyse, nesvarbu, ar jie gyvena gėlavandenėje ar jūroje, bet ir jo fiziologinė veikla yra labai glaudžiai susijusi su jų išlikimu, tačiau, nepaisant to, kad svarbi osmoreguliacija, yra žinoma, kaip žuvys sprendžia fiziologines problemas, būdingas gyvybei. osmotinė ir hiperosmotinė aplinka.

Kai kurių žuvų (pvz., .Salmon) sugebėjimas reguliuoti abiem aplinkomis migracijos metu yra labai svarbus. Klasikinę vandens gyvūnų gyvūnų osmoreguliacijos apžvalgą atliko Krogh (1939) ir Pyefinch (1955).

Žuvyse inkstai vaidina svarbų vaidmenį osmoreguliacijoje, tačiau didžiąją dalį osmoreguliacinių funkcijų atlieka kiti organai, pvz., Žiaunos, intarpas ir net žarnynas. Osmoreguliacija gali būti apibrėžiama kaip „gebėjimas išlaikyti tinkamą vidinę aplinką, esant osmotiniam stresui“.

Todėl visada yra skirtumas tarp optimalių ląstelių vidinių ir ekstraląstelinių jonų koncentracijų. Žuvų kūno sudėtyje yra mechanizmų, skirtų osmotinėms problemoms spręsti ir skirtumui reguliuoti.

Iš kurių dažniausiai yra:

i) tarp ląstelių ir ląstelių

ii) tarp ekstraląstelinio skyriaus ir išorinės aplinkos. Abi yra bendrai vadinamos „osmoreguliaciniais mechanizmais“, kurį sukūrė Rudolfas Hoberis.

2. Osmoreguliacijos problemos:

Paprastai žuvys gyvena osmotinėje pastovioje būsenoje, nepaisant dažno osmosinio balanso kitimo. Tai yra, vidutiniškai, įėjimo ir išėjimo ilgis yra lygus iki nulio (10.1 pav.).

Osmotiniai mainai, vykstantys tarp žuvies ir jos aplinkos, gali būti dviejų tipų:

i) Privaloma birža:

Paprastai jis pasireiškia reaguojant į fizinius veiksnius, dėl kurių gyvūnas turi mažai fiziologinės kontrolės ir nėra

ii) Reguliavimo mainai:

Tai mainai, kurie yra fiziologiškai gerai kontroliuojami ir padeda išlaikyti vidinę homeostazę.

3. Su privalomaisiais mainais susiję veiksniai:

i. Gradientas tarp ekstraląstelinio skyriaus ir aplinkos:

Kuo didesnis jonų skirtumas tarp kūno skysčio ir išorinės terpės, tuo didesnė grynosios difuzijos tendencija mažomis koncentracijomis. Taigi, jūros vandens vandens kaulai turi įtakos vandens praradimui į hipertoninį jūros vandenį.

ii. Paviršiaus / tūrio santykis:

Paprastai gyvūnas su mažo kūno dydžio sausina (arba hidratuoja) greičiau nei didesnis tos pačios formos gyvūnas.

iii. Žiaunų pralaidumas:

Žuvų žiaunos būtinai yra pralaidžios vandeniui ir tirpikliams, nes jos yra pagrindinė deguonies ir anglies dioksido mainų vieta tarp kraujo ir vandens. Aktyvus druskų transportavimas taip pat vyksta žiaunose. Euryhaline žuvys (kurios toleruoja plačią osmoliarumo diapazoną) yra gerai pritaikytos druskos vandeniui, sumažinus vandens pralaidumą.

iv. Maitinimas:

Žuvys ima vandenį ir tirpsta kartu su šėrimu. Žiurkė užima didelį druskos kiekį nei vanduo, kai jie maitinami jūros bestuburiuose, todėl šios žuvys turi turėti tam tikrą specialų įtaisą, kad būtų pašalintas druskos perteklius. Tačiau gėlavandenės žuvys patenka į didelį vandens kiekį nei druska ir todėl joms reikia specialių druskos išsaugojimo priemonių.

4. Osmoreguliatoriai ir „Osmoconfirmers“:

Osmoreguliatoriai yra tie gyvūnai, kurie gali išlaikyti skirtingą vidinę osmolaritetą, nei jis gyvena. Žuvys, išskyrus žuvis, migruojančias tarp šviežių ir druskingų vandenų, keičiasi osmosinė įtampa dėl aplinkos pokyčių yra įveikiama naudojant endokrininę sistemą (1 lentelė).

Osmoconfirmers yra tie gyvūnai, kurie negali kontroliuoti savo kūno skysčių osmotinės būsenos, bet patvirtina aplinkos terpės osmoliškumą. Dauguma žuvų gyvena gėlame vandenyje arba druskos vandenyje (keli gyvena sūriame vandenyje).

Dėl įvairių fiziologinių procesų medžiagų apykaitos atliekos iš organizmo pašalinamos stuburiniais žarnomis, oda ir inkstais. Tačiau žuvyse ir vandens gyvūnuose jų žiaunos ir burnos membranos yra pralaidžios tiek vandeniui, tiek druskoms jūros aplinkoje, druska yra daugiau vandens prieš druską kūno skysčio viduje, todėl vanduo išeina dėl „osmoso“ proceso.

„Osmosas“ gali būti apibrėžiamas taip: „jei du skirtingų koncentracijų tirpalai yra atskirti pusiau perpylančia membrana, tirpiklis iš mažiau koncentruotos dalies per membraną pereis į labiau koncentruotą tirpalą“. vanduo.

Druskos patenka į organizmą dėl koncentracijos gradiento, todėl druska bus daugiau kūno viduje. Kita vertus, gėlo vandens žuvyse druska išeis į aplinką, nes druskos koncentracija bus daugiau kūno skysčio viduje. Vanduo judės kūno viduje dėl osmoso per iš dalies pralaidžią membraną.

Tai reiškia, kad tirpiklis pateks į koncentruotą tirpalą, bet tirpiklis taip pat eis priešinga kryptimi. Vis dėlto greičio skirtumas, priklausantis nuo dviejų tipų molekulių santykinio pralaidumo, paprastai yra greitas.

5. Osmoreguliacija gėlavandeniuose žuvyse:

Gėlo vandens žuvų kūno skystis paprastai yra hiperosmotinis į jų vandeninę terpę. Tokiu būdu jie susiduria su dviejų tipų osmoreguliacinėmis problemomis.

i. Dėl hiperosmotinio kūno skysčio jie patenka į vandens patekimą į kūną dėl osmosinio gradiento.

ii. Kadangi aplinkinė terpė turi mažą druskos koncentraciją, jie susiduria su kūno druskų išnykimu, nuolat mažindami aplinką. Taigi gėlavandenės žuvys turi užkirsti kelią neto vandens naudai ir neto druskų praradimui. Inkstai gali užkirsti kelią vandens suvartojimui, nes jis sukelia praskiestą, daug didesnį (ty, kietą), šlapimą (10.2 pav.).

Naudingos druskos didele dalimi išlieka pakartotinai įsisavinus inkstus inkstuose, o praskiestas šlapimas išsiskiria. Nors kai kurios druskos taip pat pašalinamos kartu su šlapimu, todėl kai kurie biologiškai prarandami; svarbios druskos, tokios kaip KCl, NaCl, CaCl2 ir MgCl2, kurios yra pakeistos įvairiomis dalimis.

Gėlavandenės žuvys turi puikų gebėjimą išgauti Na + ir CI - per jų žiaunas iš aplinkinio vandens, kuriame yra mažiau nei 1 m / l NaCl, nors druskos koncentracija plazmoje viršija 100 m / l NaCl.

Taigi NaCl aktyviai pernešė į žiaunas, kai koncentracija buvo didesnė nei 100 kartų. Šiose žuvyse druskos praradimas ir vandens įsisavinimas sumažėja dėl mažo pralaidumo arba nepralaidumo vandeniui ir druskai, taip pat geriant vandenį (10.3 pav.).

6. Jūrų vandens žuvų osmoreguliacija:

Jūrų žuvyse kūno skysčio ir jūros vandens koncentracija yra beveik panaši. Todėl jiems nereikia daug energijos savo kūno skysčio osmoliarumui palaikyti. Klasikinis pavyzdys yra hagfish, meksinas, kurio plazma yra izo-osmotinė. Hagfish išlaiko žymiai mažesnę Ca ++, Mg ++ ir SO 4 koncentraciją, o Na + ir CI - palyginti su jūros vandeniu.

Kitos jūros vandens žuvys, pvz., Rykliai, spinduliai, riedučiai ir primityvus koelacantas, Latimaria, turi plazmą, kuri yra izo-osmotinė iki jūros vandens. Jie skiriasi nuo žuvų, turinčių galimybę išlaikyti labai mažas elektrolitų (ty neorganinių jonų) koncentracijas.

Jie taip pat turi skirtumą su organiniais osmolitais, tokiais kaip karbamidas ir apdailos-etilamino oksidas. Coelacanth ir elasmobranchs inkstai išskiria neorganinių druskų, tokių kaip NaCl, perteklių.

Taip pat ir rektalinė liauka, esanti virškinamojo kanalo gale, dalyvauja išskiriant NaCl. Šiuolaikinės kaulinės žuvys (jūrų teleskopai) turi kūno skysčio hipotoniškumą jūros vandeniui, todėl jie linkę prarasti vandenį į aplinką, ypač nuo žiaunų per epitelį. Prarastas vandens kiekis pakeičiamas geriamojo druskos vandeniu (10.3 pav.).

Apie 70–80% jūros vandens, turinčio NaCl ir KCl, patenka į kraują, sugeriant žarnyno epitelį. Tačiau dauguma žarnyne likusių dvivalentių katijonų, pvz., Ca ++, Mg ++ ir SO4, galiausiai išsiskiria.

Viršutinės druskos, sugeriamos kartu su jūros vandeniu, galiausiai gaunamos iš kraujo, naudojant žiaunas, aktyviai pervežant Na + Cl - kartais K + ir pašalinami į jūros vandenį. Tačiau dvigubi jonai išsiskiria į inkstus (10.4 pav.).

Taigi, šlapimas yra izosmotinis kraujui, bet gausu tų druskų, ypač Mg ++, Ca ++ ir SO 4 - - kurios nėra išskiriamos žiaunų. Kombinuotas osmosinis žiaunų ir inkstų veikimas jūrų teleostoje lėmė neto vandens, kuris yra hipotoninis, sulaikymą tiek nurijusiam vandeniui, tiek šlapimui.

Naudojant panašų mechanizmą, kai kurios teleostų rūšys, pavyzdžiui, šiaurės vakarų Ramiojo vandenyno lašiša, nepaisant to, kad migruoja tarp jūros ir gėlavandenių vandenų, išlaiko daugiau ar mažiau pastovią plazmos osmolaritetą.

Pasak Moyle ir Cech. Jr (1982) žuvys gali būti suskirstytos į keturias grupes vidaus vandens ir bendrojo tirpalo koncentracijos reguliavimo strategijose.

7. Osmoreguliacijos kontrolė:

Šlapimo koncentracija ir skiedimas yra kontroliuojami hormonais, kurie turi įtakos inkstų filtravimo greičiui, keičiant kraujo spaudimą ir taip reguliuojant šlapimo kiekį. Hormonai taip pat įtakoja difuzijos ir absorbcijos greitį per žiaunų epitelį. Skydliaukės ir viršūnių kūnai išskiria antinksčių hormonus, kurie kontroliuoja osmoreguliaciją žuvyse.