Водно-солевой обмен у водных организмов
По степени солёности естественные водоёмы подразделяются на пресные с солёностью менее 0,5 ‰, солоноватоводные – солёность колеблется в пределах 0,5 — 16 и солёные – больше 16 ‰. Солёность океанических водоёмов составляет 32-38 ‰ (в среднем 35 ‰), но самое высокое содержание солей характеризует не морские, а некоторые внутренние водоёмы типа солёных озёр, где концентрация электролитов доходит до 370 ‰.
По характеру водно-солевого обмена гидробионты делятся на пресноводных и морских, хотя некоторые эвригалинные (приспособленные к широкому диапазону солевых концентраций) формы могут обитать и в тех, и в других условиях. Для всех первичноводных организмов характерно наличие проницаемых для воды покровов, поэтому различие осмотической концентрации водной среды и жидкостей организма создаёт осмотический ток воды в сторону большего осмотического давления. Результат осмотических процессов неодинаков для обитателей разных типов водоёмов.
Жизнь формировалась в морской воде, что наложило свой отпечаток на основные физико-химические показатели живых организмов.
У большинства обитателей морских водоёмов концентрация солей в организме близка к таковой окружающей среды, а благодаря проницаемости покровов любые изменения солёности немедленно уравновешиваются осмотическим током воды. Такие организмы принято называть пойкилоосмотическими. Таковы практически все цианобактерии и низшие растения, а также большинство морских беспозвоночных животных; последних часто называют осмоконформерами.
Животных, способных к активной регуляции осмотического давления жидкостей тела, поддерживающих относительное постоянство этого параметра внутренней среды независимо от окружающей воды, называют гомойоосмотическими, или авторегуляторами.
Существует небольшая группа изотоничных организмов (кишечно-полостные, иглокожие). Осмотическое давление жидкостей их тела близко к таковому морской воды и изменяется параллельно изменениям внешней солёности.
У большинства других беспозвоночных регистрируется некоторое превышение осмотического давления внутренней среды организма (его гипертоничность), что обеспечивает постоянный приток в организм воды в пределах, легко уравновешивающихся процессами выделения.
Способность изотоничных животных переносить некоторые изменения солёности среды определяются главным образом механизмами клеточной устойчивости к обводнению или дегидратации. Диапазон такой устойчивости обычно не очень велик, поэтому изоосмотические осмоконформеры распространены, как правило, в морских водоёмах с относительно устойчивой солёностью. Беспозвоночным осморегуляторам (высшие раки, моллюски, насекомые и др.) свойственно переносить более значительные колебания солёности. Это обеспечивается механизмами активной регуляции осмотического давления внутренней среды, которые включают изменения проницаемости мембран, активный перенос ионов (включая выведение избытка солей), а также изменения внутриклеточной концентрации свободных аминокислот в направлении, уравновешивающем суммарное осмотическое давление в клетке с внешней средой.
У пойкилоосмотических организмов имеется возможность осуществления активной ионной регуляции, которая определяет отличия количественных показателей содержания отдельных ионов в среде и в организме. Это основа жизнедеятельности организмов-концентраторов, способных избирательно извлекать из среды и накапливать в организме отдельные соли. В отличие от осморегуляции ионная регуляция свойственна большинству живых организмов. Пресноводные жизненные формы всегда гипертоничны, в силу чего внутрь организма направлен постоянный осмотический поток воды. Они относятся к гомойоосмотическим формам.
Наиболее эффективная адаптация позвоночных к обитанию в гипотонической среде – образование клубочковых почек, действие которых основано на принципах избирательной ультрафильтрации и реабсорбции. Продукты азотистого обмена – аммиак и мочевина – растворимы в воде и легко выводятся не только через почки, но и через жабры.
Действие осморегуляторных механизмов может изменяться в зависимости от соотношения осмотических давлений водной среды и жидкостей организма. Это открыло водным позвоночным возможность освоения различных по солёности водоёмов.
Морские формы существуют в условиях гипертоничности внешней среды, обусловливающей постоянные осмотические потери воды (в основном через жабры). Пополнение потерь воды у них происходит путём питья. Избыток получаемых при этом солей выводится через почки и с фекалиями (главным образом двухвалентные ионы), а также активно экскретируются особыми клетками жаберного эпителия (преимущественно Na + и C1 — ).
Замечательным примером широкой приспособляемости к солевому режиму служат проходные формы некоторых круглоротых (миноги) и рыб. При миграциях из моря в реки механизм осморегуляции у них полярно преобразуется (смена гипо- и гипертонического состояния организма), что основано на пресноводном типе строения почек у всех водных позвоночных.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Источник
2. Водно-солевой обмен и осморегуляция у амфибий.
Амфибии – получают воду в большей степени через кожу, имеют активный транспорт ионов, туловищные почки, которые могут выдерживать соленость воды, т.е. выводит излишки воды.
Зеленая и камышовая жабы могут обитать в солоноватых водах, зеленая может накапливать мочевину в крови
Лягушка крабоед обитает в мангровых зарослях, не пьет соленую воду, мочевина поступает в организм из мочевого пузыря
На стадии головастика амфибии имеют водный обмен как у костных рыб.
- обитают рядом с водоемом или во влажных районах
- ведут ночной образ жизни т.к. влажность выше
- спячка в сухой период (Австралийская пустынная жаба)
- накопление чистой воды в мочевом пузыре
Наземно-роющие амфибии могут терять до 50% воды (к массе тела), водные – до 30%
Южно-Африканские древесные лягушки могут сократить потери воды до 50% т.к. они обитают на деревьях и вынуждены экономить воду.
Красная пятнистая жаба имеет ороговевающие покровы для экономии воды, кроме пятна на брюшной стороне для получения кислорода
Регуляция выведения жидкости на поверхность тела обеспечивается капиллярами и протоками для выведения слизи и воды
При водном образе жизни амфибии выделяют больше аммиака, при наземном образе жизни – мочевину. Это экологический фактор.
Пример: Наземная жаба — 15% аммиака у взрослой особи, шпорцевая лягушка – 80%
В засушливых условиях часто основным продуктом выделения является мочевая кислота т.к. она нерастворима в воде и не требует влаги на выделение.
Регуляция соотношения разных продуктов выделения – вазотоцин (антидиуретическое действие)
3. Водный обмен у наземных животных. Приспособления к обитанию в аридных условиях.
Какие основные пути получения воды у наземных?
– Хитин/воск для сохранения воды
– Метаболическая вода (используют жиры (1 г = 1,5 г воды)
При этом потеря воды разнится в зависимости от окружающей среды: в более засушливых районах воду животные отдают неохотно, а во влажных районах, наоборот, увеличивается испарение влаги.
*Рептилии/птицы – нет желез, что понижает влагопотери.
*Птицы – дополнительно регулируют водный обмен через дыхание. Впервые у них появляется петля Генле (мозговой слой почек), при этом чем засушливее район, тем длиннее эта петля и толще мозговой слой почек.
! У птиц нет почечных лоханок!
Гуморальная регуляция: через вазотоцин и аргинин
Через почки у птиц выводится мочевина + мочевая кислота (она еще нужна для нормального рождения птенцам)
*Млекопитающие – через потовые железы + дыхание + та же петля Генле + кишечная реабсорбция в прямой кишке.
Гуморальная регуляция: вазотоцин и аргинин
У пустынных есть способность к водному голоданию: например, северная тушканчиковая мышь не пьет вообще – она получает влагу с пищей. Австралийский кенгуру может жить без воды до 2 месяцев. А верблюды могут потерять до 20 % массы тела.
4. Солевой обмен у наземных позвоночных.
Человек: выведение солей через пот, почками
Игуана: постоянный состав плазмы
Черепаха-гофер: отсутствие диуреза
Зебровая амадина: пьет соленую воду, чтобы восполнить потерю солей
Приморские овсянки: концентрация мочи зависит от солености питьевой воды
Австралийские грызуны: питание голофитами для повышения солей в организме
Птицы (океанические и морские виды): имеют солевые железы над глазницами (выделяют NaCl, K), которые эффективнее использования почек, но с затратой энергии (активный перенос)
Рептилии: есть солевые железы — крокодилы (во рту), черепахи (над глазом), ящерицы (носовой проход)
-имеют наибольший недостаток солей
- переход к питанию мясом
- выедание почвы, смоченной мочой (грызуны)
- сгрызание костей и рогов (грызуны)
- запасание солей в организме путем депонирования Са в костях (птицы)
Источник
Водно-солевой обмен в организме гидробионта
Осмотическое давление – избыточное гидростатическое давление, возникающее в результате осмоса и приводящее к выравниванию скоростей взаимного проникновения молекул растворителя сквозь мембрану с избирательной проницаемостью.
Осмос — процесс односторонней диффузии через полупроницаемую мембранумолекул растворителя в сторону бо́льшей концентрации растворённого вещества (меньшей концентрации растворителя).
Ионы – соли (в контексте).
Реабсорбция – процесс обратного всасывания в кровь солей, сахаров и ряда других нужных организму веществ (в контексте происходит в почках).
Вода имеет первостепенное значение в функционировании живых организмов – это основная среда биохимических реакций, обеспечивающих жизнь. Питательные вещества циркулируют в организме главным образом в виде водных растворов; в таком же виде транспортируются, а в значительной степени и выносятся из организма продукты диссимиляции (жизнедеятельности). Вода составляет основную массу организмов растений и животных; ее содержание в тканях колеблется в пределах 50-80 %, а у ряда видов и значительно выше. От количества воды и растворенных в ней солей в значительной мере зависят внутриклеточный и межклеточный обмен, а у гидробионтов – и осмотические взаимоотношения с внешней средой.
Водный обмен организма со средой складывается из двух противоположных процессов: поступление воды в организм и отдача ее во внешнюю среду. Он теснейшим образом связан с обменом солей. Определенный набор солей представляет собой необходимое условие нормальных функций организма, т.к. соли входят в состав тканей, играя важную роль в обменных механизмах клеток. Изменение количества как воды, так и солей влечет за собой соответствующие сдвиги осмотических процессов и ионного равновесия. Водный и солевой аспекты обмена веществ связаны общими приспособлениями, поэтому обычно говорят об адаптациях водно-солевого обмена к условиям среды.
По степени солености естественные водоемы условно подразделяются на:
- пресные – соленость менее 0,5 %о;
- солоноватые – соленость в пределах 0,5 — 16 %о;
- соленые – соленость больше 16 %о.
Источник