Един от основните биологични процеси в живите същества и преди всичко за тези, които обитават водните екосистеми е осморегулация, също известен като осмотичен баланс.
Всички метаболитни реакции, необходими за живота, протичат във водна или течна среда. За правилното протичане на тези реакции е необходимо концентрациите на вода и разтворени вещества (всички онези органични съединения с ниско молекулно тегло, които спомагат за поддържането на осмотичен баланс) се колебаят в относително тесни граници, в процес, наречен осморегулация.
Можем да дефинираме осморегулация като метод, който поддържа хомеостаза на тялото, което не е нищо друго освен способността на живите организми да поддържат вътрешното си състояние стабилно в зависимост от промените, които могат да настъпят отвън чрез обмена на материя и енергия с него.
Всичко това зависи по решаващ начин от контролирано движение на разтворените вещества съществуващи във вътрешни течности и тези, намиращи се в околната среда. Това ни води до регулацията в движение на водата играят фундаментална роля.
Това регулиране на движението на водата се извършва от осмоза, което е физическо явление, основано на движението на разтворител през полупропусклива мембрана. Това явление възниква благодарение на радиопредаване което не изисква разход на енергия и е от решаващо значение за правилния клетъчен метаболизъм на живите същества.
Накратко, осморегулация помага да се гарантира, че концентрациите на разтворени вещества съществуващите вътре в организмите (например в клетките) и средата, която ги заобикаля, са склонни да се балансират взаимно чрез протичане през мембрани полупропусклив. Това обстоятелство позволява регулиране на осмотичното налягане (налягане, упражнявано с цел спиране на потока от разтворител, проникващ през мембраната).
Осмотичен баланс при животните
При повечето животни течностите, които доставят клетки, са изосмотичен в сравнение с течностите, които съществуват едновременно вътре в клетките. Това означава, че течностите вътре и извън клетките имат подобно осмотично наляганеТова предотвратява прекомерното подуване на клетката, както би се случило в хипотоничен разтвор, или набръчкване, нещо, което се случва в хипертонични разтвори.
За да може да задържа тези течности изосмотичен От двете страни на плазмената мембрана много клетки използват активен йонен транспорт (напр. изпомпване на Na+ навън), което изисква разход на енергия, допълвайки пасивните процеси.
Животинските клетки виждат в a изоосмотичен разтвор среда, подходяща за правилното му функциониране и развитие. При растенията това не е така: растителни клетки, които се намират в изоосмотичен разтвор може да страда от косопад твърдост, тъй като клетъчната му стена задържа разтворените вещества и разчита на високо вътрешно налягане.
Пасивен и активен транзит на вода и йони
El пасивен транзит не включва консумация на енергия: йони Те дифундират от средата от по-висока към по-ниска концентрация и чрез осмоза... вода движи се в обратна посока. Скоростта на йонната дифузия може да бъде повлияна от температура, докато осмозата зависи от градиент на разтвореното вещество.
El активен транзит изисква метаболитна енергия. Използва се за елиминира излишните йони (метаболитни отпадъци) или за абсорбират необходимите вещества които вървят срещу градиента. При рибите този транспорт се осъществява главно в хрилни епителни клетки, В черво и в бъбрек.
Хормони и ендокринен контрол на осморегулацията
Осморегулацията се модулира от хормониПри морските риби, Кортизолът насърчава отделянето на соли в хрилете; при сладководни риби, пролактин насърчава абсорбцията на йони и задържането на вода. калцитонин влияе върху управлението на калция и пропускливост на мембраните. Освен това, оста GH/IGF-1 (растежен хормон/инсулинов фактор) улеснява аклиматизацията към солена среда, а костните риби използват минералкортикоидния рецептор с Кортизолът като функционален лиганд за регулиране на йонния транспорт.
Осморегулация при водни животни
Водните животни са се адаптирали към широк спектър от местообитания, от сладководни (с много малко разтворени вещества) до хиперсолени води (с изобилие разтворени вещества). Това ги поставя в беда осмотичен баланс много различни. Освен това всеки вид функционира в рамките на диапазон на околна осмоларност решителен.
- Дупчициорганизми, които толерират тесен диапазон от соленост на околната среда, както в сладка, така и в солена вода.
- Еврихалиносорганизми, които толерират широк спектър от соленост, например, способността да живеят и да се движат между сладка, солена и морска вода някои, които мигрират между реки и морета.
Има основно два начина за постигане на това: осморегулация:
El осмоконформизъм отнася се до животни, които се намират в осмотичен баланс със средата, в която живеят, т.е. телесните им течности са почти изосмотичен по отношение на околната среда. Те обикновено са морски организми, особено много безгръбначни и някои хрущялни гръбначни, които се натрупват урея и други осмолити за изравняване на осмотичното налягане в околната среда.
Животните осморегулатори поддържат вътрешната си осмоларност, различна от тази на средата, като активно я регулират воден баланс и йони. Цената на енергията варира в зависимост от пропускливост на повърхността на тялото. Ако осмоларност телесните течности са по-големи от тези на околната среда, животното е хиперосмотичен; ако е по-малко, то е хипоосмотичен.
Аклиматизация и промяна на солеността
Видът еврихалин (например някои, които мигрират между реки и морета) са изправени пред допълнителни предизвикателства. Тяхната аклиматизация включва постепенни промени в експресия на йонни транспортери в хрилете и червата, корекции в бъбречна функция и един хубав хормонална регулация (кортизол, пролактин, GH/IGF-1). Тези промени изискват Tiempo и енергия; следователно, внезапните промени в солеността могат да генерират осмотичен стрес.
Осморегулация при сладководни риби
В сладководните риби концентрацията на йони тялото е по-голямо от това, което се намира във водата. Това причинява дифузия на вода във вътрешността на рибата през епитела на хрилете и кожата. Нерегулиран, този поток може да доведе до подуване на тъканите и да наруши жизненоважни функции.
За да компенсират, бъбреците на тези риби генерират големи обеми урина много разреден (висока гломерулна филтрация), което позволява изхвърлянето на излишък на водаТъй като концентрацията на сол в тях надвишава тази в околната среда, рибите губят електролити чрез дифузия, така че те трябва реабсорбират соли чрез специализирани клетки в хриле и да ги получите чрез хранене.
В бранхиалния епител йонният обмен е свързан със самия йонен обмен. метаболизъмВъглеродният диоксид се преобразува в бикарбонат и се обменя с йони хлориддокато амоний (от протеиновия катаболизъм) може да бъде изхвърлен чрез обмена му с натрийПо този начин, отделяне на отпадъци е съчетано с поддръжката на йонна хомеостаза.
El pH водните условия на тези обмени: в повече среди киселинаУсвояването на Na+ е трудно и натрият може да се натрупа в кръвта и да причини отоци или асцит при чувствителни видове. Поддържайте стабилно pH и в рамките на ареала на вида е от съществено значение да се избягват осмотични смущения.
При аквариофилията е обичайно да се добавят малки количества нехлорирана сол в сладководни съоръжения, които наскоро са били циклирани, когато все още не е постигната биологична стабилност. Наличието на определени йони във водата улеснява обмяната в хрилете и помага за контрол на амоняка по време на фазата на съзряване на системата. Това трябва да се направи с критерий и според вида, тъй като някои са чувствителни към повишаване на проводимостта.
Осморегулация при соленоводни риби
При морските риби външната среда е хиперосмотичен по отношение на вътрешните си течности. Следователно, водата е склонна да напуснете тялото чрез осмоза и йони от морето проникват чрез дифузия през хрилеОсновният риск е дехидрация ако не се коригира активно.
За да се избегне дехидратация, морските риби те пият морска вода и абсорбират вода в черво след утаяване и отделяне на част от солите. Излишъкът от NaCl Елиминира се през хрилете от хлоридни клетки (богати на митохондрии), които секретират cloro чрез специфични канали и експулсиране натрий чрез парацелуларен път. Част от останалата част се екскретира чрез остатъци y урина.
За разлика от сладководните риби, много морски риби произвеждат малко урина и с висока концентрация на сигнала. Това е свързано с по-ниско присъствие на гломерулос в бъбреците; някои видове, като например морски кончета, развиват бъбреци агломеруларенДа се възстанови вода и да ограничат загубите, те имат дълго бъбречни каналчета и ефективни механизми за реабсорбция.
При морските хрущялни риби (които не са често срещани в домашните аквариуми) стратегията е различна: те са осмоконформери които се натрупват урея и други осмолити, за да изравнят осмотичното си налягане с това на морето, като изхвърлят излишните соли чрез специализирани жлези. Това споменаване илюстрира разнообразието на еволюционни решения за същия осмотичен проблем.
El стрес променя осморегулацията: внезапни промени в соленост, лошото качество на водата или неадекватното управление дестабилизират хормони и йонни транспортери. Въпреки че Кортизолът улеснява аклиматизацията към солена вода, хроничният стрес компрометира епителна бариера и водния баланс, увеличавайки податливостта към патогени.
Последици за аквакултурите
В производството на аквакултури солеността на водата е фактор критичен за растеж. Осморегулацията включва енергийни разходи което, ако е високо, отнема ресурси от crecimiento вече преобразуването на фуража. Регулирайте диапазон на соленост оптимално по вид и етап, заедно с температура y фотопериод, максимизира производителността и благосъстоянието. При морските костни риби излагането на хиперосмотична среда ги принуждава да засилят отделяне на соли и повишава метаболитните разходи; следователно, аквакултуристите модулират солеността, за да подобрят производителност y оцеляване.
Осмотичният баланс може да изглежда сложен, но е... съществен за цял живот. Разбирането му помага да се интерпретира поведение и нуждите на рибите, както в дивата природа, така и в аквариума. Ключът е да се уважава екологични диапазони от всеки вид, избягвайте промени рязко и да гарантират качество на водата, което поддържа нейните защитни механизми осморегулация без ненужни преразходи на енергия.
