Przeczytaj

bg‑cyan

Osmoregulacja

Osmoregulacja to aktywny proces utrzymywania względnie stałej równowagi objętości płynów ustrojowych oraz stężeń zawartych w nich elektrolitów (jonów) i związków organicznych. Osmoregulacja uzależniona jest od ilości pobieranej wody i pokarmu, ich składu jonowego oraz mechanizmów wydalania.

Istotą tego procesu jest zjawisko osmozyosmozaosmozy, czyli zdolności wody do przenikania przez błonę półprzepuszczalną (np. błonę komórkową), rozdzielającą dwa roztwory o różnych stężeniach. Miarą natężenia osmozy jest ciśnienie osmotyczne − to ciśnienie, jakie przeciwdziała przepływowi rozpuszczalnika między roztworami o różnych stężeniach. Im większa różnica stężeń, tym większe ciśnienie osmotyczne.

Roztwór o większym ciśnieniu osmotycznym, niż roztwór oddzielony od niego błoną półprzepuszczalną, nazywa się hipertonicznym. Roztwór o mniejszym ciśnieniu osmotycznym − to roztwór hipotoniczny. Dla roztworów izotonicznych, mających jednakowe stężenia po obu stronach błony, wartość ciśnienia osmotycznego wynosi zero.

Mechanizm osmoregulacji u ryb słonowodnych

R7A9PjUXSDtlS

Grafika przedstawia schemat osmoregulacji u ryb słonowodnych. Na ilustracji znajduje się niebieski kontur ryby, która posiada otwarty pysk, płetwy grzbietowe, płetwy brzuszne i ogon. Do pyska ryby prowadzi półokrągła, ciemnoniebieska strzałka. Ryba pije słoną wodę, w wyniku czego dochodzi do jej utraty na zasadzie osmozy – symbolizuje to niebieska strzałka skierowana w górę. Dodatkowo sole wydalane są przez skrzela wyobrażone przez białą linię, co również wskazuje strzałka. Blisko ogona widoczny jest różowy, spory, nieregularny kształt – jest to nerka, która posiada małe kłębuszki lub nie posiada ich wcale, przez co ryba wydala małe ilości izotonicznego moczu. — Osmoregulacja ryb słonowodnych.
Źródło: Englishsquare Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Woda morska to roztwór hipertoniczny względem płynów ustrojowych ryb słonowodnych, które są roztworem hipotonicznym. Oznacza to, że woda z organizmu ryby (np. tuńczyka) jest stale usuwana do środowiska, a do organizmu wnikają sole rozpuszczone w wodzie morskiej.

Aby przeciwdziałać odwodnieniu i zapewnić stałą równowagę osmotyczną, ryby słonowodne piją słoną wodę. Jednocześnie wydalają duże ilości soli przez skrzela oraz niewielką ilość stężonego moczu. Dzięki wydalaniu stężonego moczu, utrata wody jest mniejsza. Sprawne narządy wydalnicze gwarantują rybom słonowodnym utrzymanie równowagi osmotycznej.

R1OO0MdtkUjOw

Grafika przedstawia schemat osmoregulacji u rekina. Znajduje się na niej kontur ciała rekina z charakterystycznym, długim pyskiem, dużą płetwą grzbietową i brzuszną, oraz mniejszymi płetwami znajdującymi się w okolic ogona. Do pyska prowadzi strzałka i napis: Pewna ilość słonej wody jest połykana wraz z pokarmem, natomiast do płetwy grzbietowej strzałka z napisem: woda wnika w drodze osmozy. Mocz jest zatrzymywany przez skrzela wyobrażone jako cztery półokrągłe, krótkie linie. Rekin posiada owalną nerkę z dużymi kłębuszkami oraz gruczoł rektalny znajdujący się na styku tułowia z ogonem, co pozwala mu na wydalanie dużej ilości hipotonicznego moczu. — Osmoregulacja rekina.
Źródło: Englishsquare Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Wyjątkowe pod względem mechanizmu osmoregulacji są chrzęstnoszkieletowe ryby morskie (np. rekiny). Ryby te mają duże stężenie mocznika w organizmie, co powoduje, że zarówno ich płyny ustrojowe, jak i otaczająca rybę woda morska pozostają roztworami niemalże izotonicznymi. W takich warunkach woda oraz sole praktycznie nie przemieszczają się między organizmem ryby chrzęstnoszkieletowej, a środowiskiem zewnętrznym.

Mechanizm osmoregulacji u ryb słodkowodnych

RAVJbsEZPV1ml

Grafika przedstawia schemat osmoregulacji u ryb słodkowodnych. Znajduje się na niej niebieski kontur ciała ryby z trójkątną głową oddzielonej od tułowia białą, półkolistą linią wyobrażającą skrzela. Ryba posiada również dużą płetwę grzbietową oraz mniejsze płetwy brzuszne, a także dwudzielny ogon. Ryba nie pije wody, wnika ona do jej organizmu na zasadzie osmozy, co pokazuje skierowana w dół, ciemnoniebieska strzałka. Posiada ona nerkę z dużymi kłębuszkami wyobrażoną jako nieregularny, różowy kształt, dzięki czemu wydala ona duże ilości rozcieńczonego moczu. — Osmoregulacja ryb słodkowodnych.
Źródło: Englishsquare Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Płyny ustrojowe ryb słodkowodnych (np. karpia) mają wyższe ciśnienie osmotyczne (roztwór hipertoniczny) od wody, w której żyją (roztwór hipotoniczny). Konsekwencją tego jest stałe wnikanie dużej ilość wody do ich ustroju oraz bierna dyfuzja jonów do środowiska.

Ryby słodkowodne nie piją wody, aby nie doprowadzić do nadmiernego nawodnienia ustroju. Woda wnika do ich organizmów osmotycznie przez skórę oraz skrzela. Ryby te usuwają nadmiar wody wydalając duże ilości silnie rozcieńczonego moczu. Aby zrekompensować stałą utratę jonów, ryby słodkowodne pobierają je ze środowiska przez skrzela i obecne w nich komórki solne (jonocyty)komórki solne (jonocyty)komórki solne (jonocyty) wyspecjalizowane do ich wychwytywania.

Mechanizm osmoregulacji u pozostałych kręgowców wodnych

Opisane wcześniej ryby słono- i słodkowodne to gatunki stenohalinowegatunek stenohalinowystenohalinowe, czyli przystosowane do życia jedynie w wąskich zakresach zasolenia środowiska. Przeniesienie ryby słodkowodnej do wody morskiej spowodowałoby jej śmierć, podobnie jak przeniesienie ryby słonowodnej do środowiska słodkowodnego.

Oprócz ryb słodko- i słonowodnych istnieją również gatunki euryhalicznegatunek euryhalicznyeuryhaliczne, zdolne do życia w wodzie o różnym lub zmiennym stopniu zasolenia. Ryby euryhaliczne (np. łosoś, węgorz europejski) mogą bytować w wodzie słodkiej, słonej lub brachicznejwoda brachicznabrachicznej. Takie gatunki ryb są w stanie żyć w ujściach rzek, w których występują ciągłe zmiany zasolenia. Łosoś migruje ze środowiska o wysokim zasoleniu w górę rzek (woda słodka), aby złożyć ikrę. W następnych latach większość młodych osobników powróci do środowiska słonowodnego. Ze względu na to, że zmiana środowiska życia nie następuje nagle, procesy fizjologiczne i metaboliczne łososiowatych stopniowo adaptują się do różnych warunków zasolenia wody, dzięki czemu ryby te są w stanie przebywać w wodzie słonej i słodkiej.

Większość ssaków żyjących w środowiskach zasolonych (np. foka) nie pije wody morskiej. Zwierzęta te pozyskują wystarczającą ilość wody wraz z pobieranym pokarmem. Zwierzęta wodne − inaczej niż ssaki lądowe − praktycznie nie tracą wody przez skórą podczas parowania, więc ich zapotrzebowanie na wodę jest odpowiednio mniejsze.

Te ssaki wodne, które piją wodę morską (np. wieloryby), podobnie jak ryby słonowodne wydalają bardzo zagęszczony mocz, aby zminimalizować utratę wody. Zarazem wydalają duże ilości soli z organizmu.

Słownik

gatunek euryhaliczny

gatunek o dużej tolerancji na zmiany zasolenia wody, w której żyje

gatunek stenohalinowy

gatunek o małej tolerancji na zmiany zasolenia wody, w której żyje

komórki solne (jonocyty)

komórki nabłonkowe w skrzelach niektórych ryb; biorą udział w procesie osmoregulacji przez wiązanie i wychwytywanie jonów zawartych w wodach słodkich lub aktywne usuwanie nadmiaru jonów z ustroju do wód słonych

osmoza

dyfuzja rozpuszczalnika przez błonę półprzepuszczalną, która oddziela dwa roztwory o różnych stężeniach; rozpuszczalnik przenika z roztworu o niższym stężeniu rozpuszczonej substancji do roztworu o stężeniu wyższym, aż do wyrównania stężeń

woda brachiczna

woda o zasoleniu wyższym, niż w wodach słodkich, a niższym od obecnego w wodach słonych; występuje najczęściej w ujściach rzek do mórz

Wprowadzenie

Film samouczek

Osmoregulacja

Słownik