Γιατί τα ψάρια του γλυκού νερού δεν μπορούν να επιβιώσουν στο αλμυρό νερό;

Τα ψάρια ωσμορυθμίζονται μέσω των βραγχίων, των νεφρών και των εντέρων τους. Τα ψάρια που ζουν σε αλμυρά θαλάσσια νερά απορροφούν το μεγαλύτερο μέρος του νερού που προσλαμβάνουν και ξοδεύουν ενέργεια για να αποβάλλουν το υπερβολικό αλάτι μέσω των νεφρών και των βράγχων τους. Τα ψάρια του γλυκού νερού εκκρίνουν μεγάλες ποσότητες νερού και συγκρατούν τα περισσότερα ιόντα, καθώς και ουρία.

Για όσους στέκονται στην ακτή, η θάλασσα μοιάζει πιθανώς με μια μοναδική έκταση νερού, αλλά ρωτήστε αυτούς που την αποκαλούν σπίτι και θα διαπιστώσετε ότι δεν είναι όλα τα νερά ίδια, όπως οι πεδιάδες είναι διαφορετικές από τα βουνά, παρόλο που και τα δύο είναι φτιαγμένα από την «ίδια» γη.

Τα νερά στη Γη προσφέρουν δύο μεγάλους τύπους σπιτιών - γλυκό και αλμυρό νερό. Το γλυκό νερό έχει χαμηλή περιεκτικότητα σε αλάτι, ειδικά όσον αφορά το χλωριούχο νάτριο. Τα θαλάσσια σώματα θαλασσινού νερού, όπως υποδηλώνει το όνομα, είναι αλμυρά. Τα σώματα γλυκού νερού έχουν περιεκτικότητα σε αλάτι μικρότερη από 1%, ενώ το θαλασσινό νερό (το οποίο είναι συνήθως αλμυρό) έχει μέση περιεκτικότητα σε αλάτι που υπερβαίνει το 3,5% του βάρους του θαλασσινού νερού.

Πώς αντιμετωπίζουν τα ψάρια την αλμύρα ή την έλλειψη νερό και γιατί παίζει ρόλο η συγκέντρωση του αλατιού;

Πρώτα απ 'όλα, δεν μπορούν όλα τα ψάρια να αντέξουν όλα τα επίπεδα αλατότητας. Αυτά τα ψάρια που δεν μπορούν να χειριστούν μεγάλες αλλαγές στις συγκεντρώσεις αλατιού ονομάζονται ψάρια στενοχαλίνης. προτιμούν τις ζεστές μικρές συγκεντρώσεις αλατιού στις οποίες το σώμα τους είναι φυσιολογικά προσαρμοσμένο. Τα ψάρια που μπορούν να ανεχθούν και να προσαρμοστούν στις διακυμάνσεις των επιπέδων αλατιού ονομάζονται ψάρια ευρυαλίνης.

Το αξιολάτρευτο χρυσόψαρο σας είναι ένα στενόχαλινο ψάρι, που προτιμά τον βιότοπό του στο γλυκό νερό με πολύ λίγο αλάτι.

Από την άλλη πλευρά, ο σολομός και η πέστροφα είναι ευρυαλοειδή ψάρια, που ζουν μέρος της ζωής τους σε γλυκό νερό και στη συνέχεια μεταναστεύουν στους θαλάσσιους οικοτόπους τους με θαλασσινό νερό.

Παρά το γεγονός ότι τα ψάρια ζουν στο νερό, μπορεί να κινδυνεύουν να αφυδατωθούν (ή πιο λογικά, υπερβολικά ενυδατωμένα). Για να αποφευχθεί αυτό, τα ψάρια χρησιμοποιούν μερικές πολύ ενδιαφέρουσες τακτικές.

Αντιμετώπιση του αλατιού:Οσμορύθμιση

Όλη η ζωή υποστηρίζεται από νερό. Ως εκ τούτου, όλη η οργανική ύλη από την οποία είμαστε φτιαγμένοι επιπλέει ή αλληλεπιδρά με κάποιο τρόπο με το νερό. Ωστόσο, υπάρχει μια κρίσιμη ισορροπία νερού και αλάτων που πρέπει να διατηρήσει η ζωή. Πάρα πολλά ή πολύ λίγα από τα δύο και η ζωή δεν είναι ευτυχισμένη (ή ζωντανή). Τα ζωντανά όντα εξισορροπούν τις ανάγκες τους σε νερό μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζουμε ωσμορύθμιση—τη ρύθμιση της όσμωσης.

Η όσμωση είναι η διαδικασία του νερού που κινείται μέσω μιας ημιπερατής μεμβράνης από ένα διάλυμα χαμηλότερης συγκέντρωσης σε ένα πιο συμπυκνωμένο διάλυμα. Για να απλοποιηθεί αυτό, η όσμωση είναι όταν το νερό μετακινείται από μια περιοχή με πολύ νερό σε μια περιοχή που έχει πολύ λίγο νερό, περνώντας μέσα από μια ημιπερατή μεμβράνη - μια μεμβράνη που επιτρέπει μόνο στο νερό ή σε μόρια παρόμοιου μεγέθους να περάσουν μέσα από αυτήν. Ας ελπίσουμε ότι αυτή η εικόνα θα το κάνει πιο κατανοητό.

Διαγραμματική αναπαράσταση της Όσμωσης (Φωτογραφία :Nasky/Shutterstock)

Τονικότητα

Ο λόγος που τα ψάρια του γλυκού νερού δεν μπορούν να επιβιώσουν στο αλμυρό νερό και το αντίστροφο έχει να κάνει πολύ με την ιδιότητα οποιουδήποτε υγρού που ονομάζεται τονικότητα. Με απλά λόγια, είναι η ικανότητα ενός διαλύματος να ασκεί οσμωτική πίεση σε μια μεμβράνη.

Η τονικότητα διακρίνεται σε τρεις τύπους:υπερτονική, υποτονική και ισοτονική. Για την έκταση αυτού του άρθρου, μας ενδιαφέρουν μόνο τα δύο πρώτα.

Υποτονικά και υπερτονικά διαλύματα

Ένα υποτονικό διάλυμα έχει χαμηλότερη συγκέντρωση διαλυμένων ουσιών (διαλυμένες ουσίες είναι οι ουσίες που διαλύονται σε ένα διάλυμα, π.χ. η ζάχαρη είναι η διαλυμένη ουσία σε ένα διάλυμα ζάχαρης) μέσα στο κύτταρο παρά έξω από αυτό. Από την άλλη πλευρά, ένα υπερτονικό διάλυμα έχει υψηλότερη συγκέντρωση διαλυμένων ουσιών έξω από το κύτταρο παρά μέσα σε αυτό.

Επιστροφή στην Οσμορύθμιση:Πώς επιβιώνουν τα ψάρια του γλυκού και του αλμυρού νερού στα αντίστοιχα νερά τους

Το θαλασσινό νερό είναι υπερτονικό για τα ψάρια που ζουν σε αυτό, πράγμα που σημαίνει ότι η περιεκτικότητα σε αλάτι του περιβάλλοντος νερού είναι υψηλότερη από την περιεκτικότητα μέσα στα ψάρια. Ως αποτέλεσμα, χάνουν το νερό μέσα στο σώμα τους στο περιβάλλον θαλασσινό νερό λόγω όσμωσης.

Από την άλλη πλευρά, το γλυκό νερό είναι υποτονικό για τα ψάρια που ζουν σε αυτό, δηλαδή η περιεκτικότητα σε αλάτι στο σώμα τους είναι υψηλότερη από την περιεκτικότητα σε αλάτι του νερού που τα περιβάλλει. Ως εκ τούτου, λόγω της όσμωσης, το νερό ρέει συνεχώς στο σώμα τους (η περιοχή της υψηλής συγκέντρωσης διαλυμένης ουσίας, με το αλάτι να είναι η διαλυμένη ουσία, σε αυτήν την περίπτωση).

Η επίδραση του υπερτονικού περιβάλλοντος (πάνω) και του υποτονικού (κάτω) στα ψάρια.

Εδώ έρχεται η ωσμορύθμιση. Τα ψάρια διαθέτουν ένα λεπτορυθμισμένο σύστημα ωσμορύθμισης που εμποδίζει την αφυδάτωση των ψαριών του θαλάσσιου νερού λόγω της απώλειας πολύ νερού και αποτρέπει την υπερβολική ενυδάτωση των ψαριών του γλυκού νερού.

Για να αντισταθμίσουν αυτή την απώλεια νερού, τα ψάρια του αλμυρού νερού πίνουν τεράστιες ποσότητες νερού και ως εκ τούτου μπορούν να επιβιώσουν σε πολύ αλμυρά νερά. Τα ψάρια του γλυκού νερού εκκρίνουν τεράστιες ποσότητες νερού για να αποτρέψουν την υπερυδάτωση.

Ωστόσο, δεν αρκεί απλώς να πίνετε ή να αποβάλλετε αυτό το νερό.

Τα ψάρια ωσμορυθμίζουν χρησιμοποιώντας τα νεφρά, τα έντερα και τα βράγχια τους (μαζί με μερικές άλλες δομές). Όλα αυτά τα όργανα συμμετέχουν είτε στην απέκκριση είτε στην απορρόφηση νερού ή/και ιόντων, επομένως η ρύθμιση της λειτουργίας τους βοηθά τα ψάρια να προσαρμοστούν και να ζουν ευτυχισμένα στο συγκεκριμένο περιβάλλον τους.

Τα ψάρια που ζουν σε γλυκό νερό εκκρίνουν πολύ νερό για να αποτρέψουν την υπερβολική ενυδάτωση

Οι νεφροί είναι προφανώς πολύ σημαντικοί και είναι υπεύθυνοι για την απέκκριση της σωστής ποσότητας νερού και ιόντων για τη διατήρηση της ομοιόστασης. Για να επιβιώσουν μπροστά σε αυτή τη συνεχή παροχή νερού, τα ψάρια του γλυκού νερού πρέπει να ουρούν πολύ συχνά, ενώ τα θαλάσσια ψάρια εκκρίνουν συμπυκνωμένη ουρία και άλατα, διατηρώντας όσο περισσότερο νερό μπορούν.

Τα θαλάσσια ψάρια, ακόμη και τα θαλασσοπούλια, οι θαλάσσιες χελώνες και ορισμένα ερπετά έχουν αλατώδη αδένα που απομακρύνει ενεργά το νάτριο και το χλωρίδιο από το αίμα και το εκκρίνει ως συμπυκνωμένο διάλυμα.

Τα βράγχια είναι σημαντικοί ωσμορυθμιστές. Κύτταρα στα θαλάσσια ψάρια που ονομάζονται κύτταρα χλωρίου ή ιονοκύτταρα, στα βράγχια, παράγουν τα κανάλια ιόντων Na+/K+ ATPase που εκκρίνει νάτριο από τα βράγχια σε βάρος του ATP. Απαιτείται ATP, καθώς το νάτριο και άλλα ιόντα αντλούνται ενάντια στη συγκέντρωση κλίση, από μια χαμηλότερη συγκέντρωση νατρίου μέσα στα κύτταρα στην υψηλή συγκέντρωση νατρίου στο θαλασσινό νερό.

Τα ψάρια, ειδικά τα ψάρια ευρυαλίνης, μπορούν να ανιχνεύσουν αλλαγές στην αλατότητα στο περιβάλλον, γεγονός που προκαλεί ένα σύνολο φυσιολογικών και συμπεριφορικών αντιδράσεων. Η ωσμορύθμιση στα ψάρια ευρυαλίνης είναι συναρπαστική. Αυτά τα ψάρια μπορούν να προσαρμοστούν σε μεγάλες αλλαγές στην αλατότητα μέσω ορισμένων εντυπωσιακών διακοπτών στο σώμα τους. Μόλις αισθανθούν μια αλλαγή στην αλατότητα, αρχίζουν να αλλάζουν μεταξύ της απέκκρισης ή της απορρόφησης και της συμπεριφοράς τους στο ποτό. Μια ποικιλία πρωτεϊνών συντίθεται για να αντιμετωπίσουν τις αλλαγές και να αναδιαμορφώσουν την κυτταρική δομή των βραγχίων τους.

Υπάρχει ένα τρίτο είδος ψαριού που οσμορρυθμίζεται ταιριάζοντας τις εσωτερικές συγκεντρώσεις αλατιού του με εκείνες του περιβάλλοντός του. Αυτά τα ψάρια, που ονομάζονται ωσμοδιαμορφωτές, συγκρατούν και συνθέτουν την ουρία, αντί να την αποβάλλουν. Δεδομένου ότι τόσο η εξωκυτταρική τους ωσμωτικότητα όσο και η ωσμωτικότητα του περιβάλλοντος νερού είναι η ίδια, δεν χάνεται νερό από τα κύτταρα του. Οι καρχαρίες είναι κύρια παραδείγματα ωσμοδιαμορφωτών.

Η ωσμορύθμιση είναι ενεργειακά δαπανηρή και η αλλαγή στρατηγικών μπορεί να αυξήσει τις ενεργειακές απαιτήσεις ενός ψαριού. Οι αντλίες μεταφοράς ιόντων που είτε εκκρίνουν είτε απορροφούν ιόντα από το εξωκυττάριο υγρό ή από το περιβάλλον εξαρτώνται από το ATP (το ενεργειακό νόμισμα του σώματος). Η διαδικασία για την έκκριση ή τη συγκράτηση της ουρίας χρησιμοποιεί επίσης ενέργεια, ειδικά την τελευταία.

Τα ψάρια είναι πολύ ευαίσθητα ακόμη και στις παραμικρές διακυμάνσεις της αλατότητας του νερού στο οποίο ζουν. Γι' αυτό, συνιστάται να κατανοήσετε πλήρως τις βιολογικές απαιτήσεις ενός ψαριού πριν το βάλετε σε ένα ενυδρείο στο σπίτι σας!