Osmoregulering i fisk: Betydning, problemer og kontroller (med diagram)
I denne artikkelen vil vi diskutere om: - 1. Betydning av osmoregulering 2. Problemer med osmoregulering 3. Faktorer som påvirker obligatoriske utvekslinger 4. Osmoregulatorer og osmokonfirmer 5. Osmoregulering i ferskvannsfisk 6. Osmoregulering i havvannsfisk 7. Kontroller.
Innhold:
- Betydning av osmoregulering
- Problemer med osmoregulering
- Faktorer som påvirker obligatoriske utvekslinger
- Osmoregulatorer og Osmoconfirmers
- Osmoregulering i ferskvannsfisk
- Osmoregulering i marine vannfisker
- Kontroller av osmoregulering
1. Betydning av osmoregulering:
Osmoregulering i teleostfisk, uansett om de lever i ferskvann eller sjø, er dens fysiologiske aktivitet svært nært knyttet til deres overlevelse, men til tross for viktigheten av osmoregulering, er det overraskende lite kjent om hvordan fisk behandler fysiologiske problemer som er forbundet med å leve i hypo- osmotiske og hyperosmotiske miljøer.
Evnen til noen fisk (f.eks. Salmon) å regulere i begge miljøer under migrasjon er av stor interesse. Den klassiske gjennomgangen av osmoregulering i akvatiske dyr er gjort av Krogh (1939), og Pyefinch (1955).
I fisk spiller nyrene en viktig rolle i osmoregulering, men hoveddelen av osmoregulatoriske funksjoner utføres av andre organer som gyllene, integumentet og til og med tarmen. Osmoregulering kan defineres som "evnen til å opprettholde et egnet indre miljø i lys av osmotisk stress".
Som en konsekvens er det alltid forskjell mellom optimale intracellulære og ekstracellulære konsentrasjoner av ioner. I fiskekroppen finner antall mekanismer sted for å løse osmotiske problemer og regulere forskjellen.
Hvorav vanligste er:
(i) Mellom intracellulært og ekstracellulært rom
(ii) Mellom ekstracellulært rom og det ytre miljø. Begge er kollektivt kalt "osmoregulatory mechanisms", et begrep myntet av Rudolf Hober.
2. Problemer med osmoregulering:
Vanligvis lever fisken i en osmotisk stabil tilstand til tross for hyppige variasjoner i osmotisk balanse. Det er i gjennomsnitt at inngangen og utgangen er like over en lang periode, opp til null (figur 10.1).
De osmotiske utvekslingene som foregår mellom fisken og dens omgivelser kan være av to typer:
(i) Obligatorisk utveksling:
Det oppstår vanligvis som respons på fysiske faktorer over hvilke dyr har liten eller ingen fysiologisk kontroll og
(ii) Regulatory Exchange:
Dette er utvekslingene som er fysiologisk godt kontrollerte og hjelper til med vedlikehold av intern homeostase.
3. Faktorer som påvirker obligatoriske utvekslinger:
Jeg. Gradient mellom det ekstracellulære rommet og miljøet:
Jo større ioniske forskjeller mellom kroppsvæske og eksternt medium, desto større tendens til nettdiffusjon til lave konsentrasjoner. Dermed blir en benaktig fisk i sjøvann påvirket av problemet med å miste vann inn i det hypertoniske sjøvannet.
ii. Overflate / volumforhold:
Generelt dyrker dyret med liten kroppsstørrelse (eller hydrater) raskere enn et større dyr av samme form.
iii. Permeability of the Gills:
Fiskgjær er nødvendigvis gjennomtrengelige for vann og løsemidler, da de er hovedstedet for utveksling av oksygen og karbondioksid mellom blodet og vannet. Aktiv transport av salter foregår også i gjellene. Euryhaliske fisk (som har toleranse for bredt spekter av osmolaritet) er godt tilpasset saltvann med redusert permeabilitet for vann.
iv. fôring:
Fisk tar vann og løsemiddel sammen med fôring. En gjær tar høy mengde salt enn vann på fôringstidspunktet på sjødyrets hvirvelløse dyr, derfor må disse fiskene ha noen spesiell enhet for å skille ut overflødig salt. En ferskvannsfisk inntar imidlertid stor mengde vann enn salt og trenger derfor spesielle midler for saltbeskyttelse.
4. Osmoregulatorer og Osmoconfirmerer:
Osmoregulatorer er de dyrene som kan opprettholde den interne osmolariteten, forskjellig fra mediet de lever i. Fiskene, unntatt hagfish som migrerer mellom ferskvann og saltvann, blir det endrede osmotiske stresset på grunn av miljøforandringer overvunnet ved hjelp av endokrine mekanismer (Tabell 1).
Osmoconfirmer er de dyrene som ikke klarer å kontrollere osmotisk tilstand av kroppsvæskene, men bekrefter til osmolariteten til det omgivende medium. Flertallet av fiskene lever enten i ferskvann eller i saltvann (noen lever i brakvann).
På grunn av ulike fysiologiske prosesser blir metabolsk avfall fjernet fra kroppen i vertebrater av tarm, hud og nyrer. Men hos fisk og akvatiske dyr er deres gjenger og munnhinner permeable både for vann og salter i havmiljø, salt er mer i vann mot saltet inne i kroppsvæsken, og dermed går vann ut på grunn av prosessen med 'osmose'.
"Osmose" kan defineres som "hvis to løsninger med forskjellige konsentrasjoner er separert av en semipermeabel membran, vil løsningsmidlet fra den mindre konsentrerte delen bevege seg gjennom membranen til mer konsentrert løsning." Derfor kompenserer tapet av vann marine fisk drikker vann.
Saltet kommer inn i kroppen på grunn av konsentrasjon gradient og så salt vil være mer inne i kroppen. På den annen side, i ferskvannsfisk, vil saltet gå ut i miljøet da saltkonsentrasjonen vil være mer inne i kroppsvæsken. Vannet vil bevege seg inne i kroppen på grunn av osmose gjennom delvis permeabel membran.
Dette betyr at løsningsmiddel vil passere inn i mer konsentrert løsning, men løsemiddel vil også passere i motsatt retning. Det vil imidlertid være en forskjell i hastigheten som er avhengig av den relative permeabiliteten for to typer molekyler, vanligvis løses vannløsningsmiddel raskt.
5. Osmoregulering i ferskvannsfisk:
Kroppsfluidet av ferskvannsfisk er vanligvis hyperosmotisk til deres vandige medium. Dermed er de utsatt for to typer osmoregulatoriske problemer.
Jeg. På grunn av hyperosmotisk kroppsvæske utsätts de for hevelse ved bevegelse av vann i kroppen på grunn av osmotisk gradient.
ii. Siden det omkringliggende mediet har lavt saltkonsentrasjon, står de overfor forsvinner av kroppssaltene ved kontinuerlig tap av miljøet. Dermed skal ferskvannsfisker forhindre nettovinst på vann og nettofortall av salter. Nettoinntak av vann er forhindret av nyre da det produserer en fortynnet, mer rikelig (dvs. plantig og dermed fortynnet) urin (figur 10.2).
De nyttige salter holdes i stor grad ved reabsorpsjon i blodet i nyrerørene, og en fortynnet urin utskilles. Selv om noen salter også fjernes sammen med urin som skaper forstyrrende tap av noen biologisk; viktige salter som KCl, NaCl, CaCl2 og MgCl2 som erstattes i forskjellige deler.
Ferskvannfisker har bemerkelsesverdig kapasitet til å ekstrahere Na + og CI - gjennom gjærene fra omkringliggende vann med mindre enn 1 m M / L NaCl, selv om plasmakonsentrasjonen av saltet overstiger 100 mM / L NaCl.
Således transporteres NaCl aktivt i gjellene mot en konsentrasjonsgradient på over 100 ganger. I disse fiskene blir saltetapet og vannopptaket redusert med integumentet betydelig med lav permeabilitet eller ugjennomtrengelighet for både vann og salt, også ved ikke å drikke vannet (figur 10.3).
6. Osmoregulering i marine vannfisker:
I marine fisker er konsentrasjonen av kroppsfluid og havvann nesten like. Derfor krever de ikke mye energi for vedlikehold av osmolaritet i kroppsvæsken. Det klassiske eksempelet er hagfish, Myxine hvis plasma er iso-osmotisk til miljøet. Hagfish opprettholder konsentrasjonen av Ca ++, Mg ++ og SO4 betydelig lavere og Na + og CI høyere i forhold til sjøvann.
Andre marine vannfisk som haier, stråler, skøyter og primitiv coelacanth, latimaria, har plasma som er iso-osmotisk til sjøvann. De adskiller seg fra hagfishen i å ha kapasitet til å opprettholde meget lavere elektrolyttkoncentrasjoner (dvs. uorganiske ioner).
De har også forskjell med organiske osmolytter som urea og trim-etylaminoksid. Nyrer av coelacanth og elasmobrancher ekskluderer overskudd av uorganiske salter som NaCl.
Også rektal kjertel som befinner seg på slutten av fordøyelseskanalen, deltar i utskillelsen av NaCl. Moderne bonyfisk (marine teleost) har kroppsvæsken hypotonisk til sjøvann, så de har en tendens til å miste vann til omgivelsene, spesielt fra gill via epitel. Det tapte volumet av vann er erstattet med å drikke saltvann (figur 10.3).
Ca. 70-80% sjøvann inneholdende NaCl og KCl kommer inn i blodstrømmen ved absorpsjon over tarmepitelet. Imidlertid skilles de fleste av de divalente kationene som Ca ++, Mg ++ og SO4 som er igjen i tarmen, utelukkende.
Overflødig salte absorbert sammen med sjøvann mottas til slutt fra blodet ved hjelp av gyllene ved aktiv transport av Na + Cl - noen ganger K + og eliminert i sjøvannet. Divalente ioner blir imidlertid utskilt i nyrene (figur 10.4).
Dermed er urin isosmotisk til blodet, men rik på disse saltene, spesielt Mg ++, Ca ++ og SO4 - som ikke utskilles av gjellene. Kombinert osmotisk virkning av gjær og nyre i marine teleost resulterte i netto oppbevaring av vann som er hypotonisk både til inntatt vann og urin.
Ved å bruke en lignende mekanisme opprettholder noen teleostarter som laksene i Pacific nordvest mer eller mindre konstant plasma-osmolaritet, til tross for at de er vandrende mellom marine og ferskvannsmiljø.
Ifølge Moyle og Cech. Jr. (1982) Fiskene kan deles inn i fire grupper på strategier for regulering av internt vann og total oppløsningskonsentrasjon.
7. Kontroll av osmoregulering:
Konsentrasjonen og fortynningen av urin styres av hormoner, noe som påvirker graden av nyretilfiltrering ved å endre blodtrykket og dermed kontrollere mengden urin. Hormoner påvirker også graden av diffusjon og absorpsjon over gillepitelet. Skjoldbruskkjertel og overkroppslegemer skiller ut adrenokortiske hormoner som styrer osmoregulering hos fisk.
