Osmoregulation i fisk: Betydelse, problem och kontroller (med diagram)

I denna artikel kommer vi att diskutera om: - 1. Betydelsen av osmoregulering 2. Problem med osmoregulering 3. Faktorer som påverkar obligatoriska utbyten 4. Osmoregulatorer och osmokonfirmer 5. Osmoregulering i sötvattenfiskar 6. Osmoregulering i marina vattenfiskar 7. Kontroller.

Innehåll:

Betydelse av osmoregulering
Problem med osmoregulering
Faktorer som påverkar obligatoriska utbyten
Osmoregulatorer och osmokonfirmer
Osmoregulering i sötvattenfiskar
Osmoregulering i marina vattenfiskar
Kontroller av osmoregulering

1. Betydelse av osmoregulering:

Osmoregulering i teleostfiskar, oavsett om de bor i sötvatten eller hav, är deras fysiologiska aktivitet mycket nära besläktad med deras överlevnad. Trots osmoreguleringens betydelse är överraskande lite känt om hur fisk behandlar fysiologiska problem som är förknippade med att leva i hypo- osmotiska och hyperosmotiska miljöer.

Vissa fiskers förmåga (t.ex. .salmon) att reglera i båda miljöerna under migration är av stort intresse. Den klassiska översynen av osmoregulering hos vattenlevande djur har gjorts av Krogh (1939) och Pyefinch (1955).

I fisk spelar njurarna en viktig roll vid osmoregulering, men större delen av de osmoregulatoriska funktionerna utförs av andra organ som gyllorna, integumentet och till och med tarmarna. Osmoregulering kan definieras som "förmågan att upprätthålla en lämplig inre miljö i motsats till osmotisk stress".

Som en konsekvens finns det alltid skillnad mellan de optimala intracellulära och extracellulära koncentrationerna av joner. I fiskkroppen sker ett antal mekanismer för att lösa osmotiska problem och reglera skillnaden.

Varav vanligast är:

(i) Mellan intracellulärt och extracellulärt fack

(ii) Mellan det extracellulära facket och den yttre miljön. Båda kallas kollektivt "osmoregulatoriska mekanismer", en term som mynts av Rudolf Hober.

2. Problem med osmoregulering:

I allmänhet lever fisken i ett osmotiskt stabilt tillstånd, trots täta variationer i osmotisk balans. Det vill säga att i genomsnitt är inmatningen och utsignalen lika över en lång period upp till noll (bild 10.1).

De osmotiska utbytena som äger rum mellan fisken och dess omgivning kan vara av två typer:

(i) Obligatorisk utbyte:

Det uppträder vanligtvis som svar på fysiska faktorer över vilka djur har liten eller ingen fysiologisk kontroll och

(ii) Regulatory Exchange:

Dessa är utbytena som är fysiologiskt välkontrollerade och hjälper till att upprätthålla intern homeostas.

3. Faktorer som påverkar obligatoriska utbyten:

jag. Gradient mellan det extracellulära rummet och miljön:

Ju större den joniska skillnaden mellan kroppsvätskan och det externa mediet är desto större tendens till nettodiffusion till låga koncentrationer. Således påverkas en benaktig fisk i havsvatten av problemet med att förlora vatten i det hypertoniska havsvattnet.

ii. Yta / volymförhållande:

I allmänhet torkar djuret med liten kroppsstorlek (eller hydrater) snabbare än ett större djur av samma form.

III. Gyllans permeabilitet:

Fiskgallar är nödvändigtvis permeabla för vatten och lösta ämnen, eftersom de är huvudplatsen för utbyte av syre och koldioxid mellan blodet och vattnet. Aktiv transport av salter sker också i gallen. Euryhaliska fiskar (som har tolerans för ett brett spektrum av osmolaritet) är väl anpassade till saltvatten genom reducerad permeabilitet mot vatten.

iv. Matning:

Fiskar tar vatten och lösa tillsammans med utfodringen. En gill tar hög mängd salt än vatten vid tidpunkten för utfodring på ryggradslösa vattendjur, därför måste dessa fiskar ha en viss speciell anordning för att utesluta överskott av salt. En sötvattenfisk intar en stor mängd vatten än salt och behöver därmed speciella medel för saltvård.

4. Osmoregulatorer och Osmoconfirmer:

Osmoregulatorer är de djur som kan behålla den inre osmolariteten som skiljer sig från mediet där de lever. Fiskarna, utom hagfiken som migrerar mellan färskt och saltvatten, övervinns den osmotiska stressen på grund av miljöförändringar med hjälp av den endokrina mekanismen (tabell 1).

Osmoconfirmer är de djur som inte kan kontrollera osmotiska tillståndet i deras kroppsvätskor men bekräftar det omgivande medlets osmolaritet. Flera fiskar lever antingen i sötvatten eller i saltvatten (några lever i brakt vatten).

På grund av olika fysiologiska processer avlägsnas metaboliskt avfall från kroppen i ryggradsdjur av tarmen, huden och njurarna. Men i fiskar och vattenlevande djur är deras gyllor och munmembran permeabla både för vatten och salter i havsmiljön, saltet är mer i vatten mot saltet inuti kroppsvätskan, därmed vattnet rör sig ut på grund av processen med "osmos".

"Osmos" kan definieras som "om två lösningar med olika koncentrationer separeras av ett semipermeabelt membran, kommer lösningsmedlet från den mindre koncentrerade delen att röra sig genom membranet i mer koncentrerad lösning." Därmed kompensera förlusten av vatten marina fiskar dricker vatten.

Saltet kommer in i kroppen på grund av koncentrationsgradienten och så kommer saltet att vara mer inuti kroppen. Å andra sidan, i sötvattensfisk, kommer saltet att gå ut i miljön, eftersom saltkoncentrationen kommer att vara mer inuti kroppsvätskan. Vattnet kommer att flytta inuti kroppen på grund av osmos genom delvis permeabelt membran.

Detta betyder att lösningsmedel kommer att passera in i mer koncentrerad lösning, men lösningsmedel kommer också att passera i motsatt riktning. Det kommer emellertid att finnas en skillnad i hastigheten som är beroende av den relativa permeabiliteten för två typer av molekyler, vanligtvis löser lösningsmedlet snabbt.

5. Osmoregulering i sötvattenfiskar:

Kroppsvätskan hos sötvattensfiskar är i allmänhet hyperosmotisk till deras vattenhaltiga medium. Således utgör de två typer av osmoregulatoriska problem.

jag. På grund av hyperosmotisk kroppsvätska utsätts de för svullnad genom rörelse av vatten i kroppen på grund av osmotisk gradient.

ii. Eftersom det omgivande mediet har låg saltkoncentration står de inför försvinnandet av deras kroppsalter genom ständig förlust för miljön. Sötvattensfiskar måste därför förhindra nettovinst av vatten och nettoförlust av salter. Nätintag av vatten förhindras av njurarna eftersom det ger en utspädd, mer riklig urin (fig. 10.2).

De användbara salterna bibehålles till stor del genom reabsorption i blodet i njurarna och en utspädd urin utsöndras. Även om vissa salter också tas bort tillsammans med urin vilket skapar en kraftig förlust av vissa biologiska viktiga salter såsom KCl, NaCl, CaCl2 och MgCl2 som ersätts i olika delar.

Färskvattenfiskar har en anmärkningsvärd kapacitet att extrahera Na ⁺ och CI ^- genom sina gölar från omgivande vatten med mindre än 1 m M / L NaCl, även om plasmakoncentrationen av saltet överskrider 100 m M / L NaCl.

Således transporterades NaCl aktivt i gallen mot en koncentrationsgradient överstigande 100 gånger. I dessa fisk reduceras saltförlusten och vattenupptagningen med integumentet avsevärt med låg permeabilitet eller ogenomtränglighet för både vatten och salt även genom att inte dricka vattnet (bild 10.3).

6. Osmoregulation i marina vattenfiskar:

I marina fiskar är koncentrationen av kroppsvätska och havsvatten nästan lika. Därför behöver de inte mycket energi för att upprätthålla osmolariteten i deras kroppsvätska. Det klassiska exemplet är hagfish, Myxine, vars plasma är iso-osmotisk till miljön. Hagfish upprätthåller koncentrationen av Ca ⁺⁺, Mg ⁺⁺ och SO4 signifikant lägre och Na ⁺ och Cl högre i jämförelse med havsvatten.

Andra marina vattenfiskar som hajar, strålar, skridskor och primitiva coelacanth, latimaria, har plasma som är iso-osmotiskt till havsvatten. De skiljer sig från hagfiken med kapacitet att bibehålla mycket lägre elektrolytkoncentrationer (dvs. oorganiska joner).

De har också skillnad med organiska osmolytor som urea och trimetylaminoxid. Njurar av coelacanth och elasmobrancher utsöndrar överskott av oorganiska salter såsom NaCl.

Även rektal körtel som är belägen vid änden av matsmältningskanalen deltar i utsöndringen av NaCl. Moderna beniga fiskar (marin teleost) har kroppsvätska hypotoniska till havsvatten, så de har en tendens att förlora vatten till omgivningen, särskilt från gill via epitel. Den förlorade volymen av vatten ersätts med att man dricker saltvatten (bild 10.3).

Ca 70-80% havsvatten innehållande NaCl och KCl går in i blodflödet genom absorption över tarmepitelet. Emellertid skiljer sig de flesta av de tvåvärda katjonerna, såsom Ca ⁺⁺, Mg ⁺⁺ och SO4, som lämnas i tarmen, äntligen ut.

Överflödiga salter absorberade tillsammans med havsvatten mottas slutligen från blodet med hjälp av gölar genom aktiv transport av Na ⁺ Cl ^- ibland K ⁺ och elimineras i havsvattnet. Divalenta joner utsöndras emellertid i njurarna (figur 10.4).

Urin är sålunda isosmotisk mot blodet men rik på dessa salter, särskilt Mg ⁺⁺, Ca ⁺⁺ och SO4 ^- som inte utsöndras av gallarna. Kombinerad osmotisk verkan av gös och njure i marin teleost resulterade i att nätet behölls som är hypotoniskt både för det intagade vattnet och urinen.

Genom att använda liknande mekanism upprätthåller vissa teleostarter som laxen i Pacific Northwest mer eller mindre konstant plasma-osmolaritet, trots att de är migrerade mellan marina och sötvattenmiljöer.

Enligt Moyle och Cech. Jr (1982) kan fiskarna delas in i fyra grupper på strategier för reglering av inre vatten och totala koncentrationer av lösta ämnen.

7. Kontroll av osmoregulering:

Koncentrationen och utspädningen av urin kontrolleras av hormoner, vilket påverkar graden av njurfiltrering genom att ändra blodtrycket och därigenom kontrollera mängden urin. Hormoner påverkar också diffusionshastigheten och absorptionen över gillepiteln. Sköldkörteln och överkropparna utsöndrar adrenokortiska hormoner som kontrollerar osmoregulering hos fiskar.