Лекция – 14.05.05 Осморегуляция рыб и водных организмов

2914.jpg

Лектор доктор Лев Шапиро, конспектировал Владимир Застенкер.

Доктор Лев Шапиро – биолог, специализирующийся на организмах рыб. На Балтике занимался исследованиями на рыболовных судах. В настоящее время работает в Атлите на предприятии по разведению морских промысловых рыб.

Если заполнить сосуд раствором поваренной соли, а затем, не перемешивая, пресной водой, можно ясно увидеть границу между жидкостями.

1077.jpg

Через некоторое время, граница размывается, а затем, раствор станет однородным. Причиной тому является тепловое движение молекул через пограничный слой – диффузия.

1078.jpg

Если разделить сосуд пополам мембраной с размером пор, равным молекуле воды, и поместить в одну часть сосуда раствор любой соли, закрыв голышко сосуда поршнем, а в другую – дистиллированную воду, заткнув горлышко, то вода начнёт проходить на сторону раствора соли, сдвигая поршень вверх. Это явления называется осмозой, а процесс осмотическим.
Если сдвинуть поршень вниз, вода начнёт выходить из раствора, реализуя обратную осмозу.

Пример работы, выполняемой осмотическим давлением в природе – ростки, пробивающие асфальт.

Рыба живёт в воде – осмотически активной среде, что заставляет её вырабатывать ряд способностей, связанных со средой обитания.

По сути, живой организм, это раствор, заключённый в оболочку, который обязан сохранять постоянной свою концентрацию, не смотря на то, что она отличается от внешней среды и стремится уравняться с ней.

Для сохранения концентрации, организм может использоват один из двух способов:
1. Снижение градиента концентрации;
2. Снижение проникаемости оболочки.

Рыбы, способные выносить колебания концентрации внешной среды в широких пределах, называются эвриголинные.

Разумеется, для морской и пресной рыбы, упомянутые процессы различны.

1079.jpg

У морских рыб, называемых гипотонными, концентрация солей в 3-4 раза ниже окружающей среды, то есть их организм постоянно находится под угрозой утечки воды. Морские рыбы компенсируют убыль воды, поглощая её из окружающей среды через рот. Поскольку поглощаемая вода содержит так же высокую концентрацию солей, избыток этих солей у морских рыб выводится из организма через жабры. Вывод солей через кожу невозможен, почки так же не способны справиться с этим. Жабры же имеют относительно большую эффективную площадь обмена. Например, у скумбрии эффективная плрощадь жаберной поверхности – 10 кв.см. на 1 грам веса.

Исключением из принятого для морских рыб осмотического процесса являются акулы. У акул содержание солей в организме равно их концентрации в окружающей среде, и , таким образом, осмотические процессы у акул не солевые, а органические и происходят через ректальную железу и мочеиспускание.

У таких беспозвоночных, как медуза, осмотическое давление переменно и равно окружающему.

У морских ракообразных, как у артемии например, осмотические процессы протекают так же, как у рыб.

Упомянутые процессы требуют высоких энергозатрат. При изучении процессов осмотического обмена у балтийской трески, например, автор выяснил, что треска, будучи способна находиться в пресноводных районах Балтики, на период нереста уходит в солёноводные районы, что позволяет снизить энергозатраты организма на период нереста.

У пресноводных рыб уровень солей гипертонический, то есть намного выше окружающей среды. Таким образом, осмотический обмен заключается в проникновении воды в организм через жаберную поверхность. Этот процесс у пресных рыб приводит к обильному мочеиспусканию – до трети весы рыбы в сутки. Вместе с мочёй теряется большое количество минеральных солей, восполняемое , в основном, через жабры и , частично, через пищу.

Основную роль в управлении осмотическими процессами играет гипоталамус, который принимает сигналы от нервных “датчиков” осмотического давления и вырабатывает нейросекреты для гипофиза, вырабатывающего, в свою очередь сигналы – энзины для регуляции водно-соляного обмена.

Рыба способна приспособится к изменениям концентрации солей в окружающей среде на столько, насколько позволят пределы “регулирования” её организма.

Качество воды – мощнейший фактор, влияющий на эти пределы. Например, аммоний – сильная щёлочь. Сдвиг воды к щелочной среде нарушает энергообмен и функционирование жаберных мембран.

Способность рыб кардинально менять направление соляного обмена характеризует их способность менять среду с пресной на морскую, или с жёсткой – на мягкую.
Наличие этой способности определяется интенсивностью энзимов и энергетичностью организма.
Эти свойства будучи в наличии у взрослых рыб, могут отсутствовать у икры или мальков. То есть, если рыба способна жить и нереститься в жёсткой воде, то икра и личинки вполне могут иметь меньшую приспособляемость.

Leave a Reply

You can use these HTML tags

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>