23.5: التنظيم الأسموزي في الأسماك

عندما توضع الخلايا في سائل منخفض التوتر (قليل الملح) ، فإنها يمكن أن تنتفخ وتنفجر. وفي الوقت نفسه ، الخلايا في محلول مفرط التوتر _ مع تركيز أعلى من الملح _ يمكن أن تذبل وتموت. كيف تتجنب خلايا الأسماك هذه المصائر البشعة في بيئات المياه العذبة منخفضة التوتر أو مياه البحر مفرطة التوتر؟

تستخدم الأسماك استراتيجيات التنظيم التناضحي لموازنة مستويات الماء في الجسم والأيونات الذائبة (أي المواد المذابة) ، مثل الصوديوم والكلوريد.

تخيل محلولين يفصل بينهما غشاء نافذ للماء. على الرغم من أن الماء يعبر الغشاء في كلا الاتجاهين ، فإن المزيد من الماء يتدفق (أي هناك حركة مائية صافية) في المحلول ذو تركيز المواد المذابة الأعلى ؛ هذا هو الجزء الأساسي من التناضح.

تحافظ الأسماك على التوازن التناضحي عن طريق تحويل التناضح أو تنظيم التناضح

تحافظ محولات التناضح على تركيز مذاب داخلي _ أو تناضحية _ مساوٍي لتلك الموجود في محيطها ، وبالتالي تزدهر في بيئات التي تخلو من تقلبات متكررة. جميع محولات التناضح حيوانات بحرية ، على الرغم من أن العديد من الحيوانات البحرية ليست محولات تناضح.

معظم الأسماك هي منظمات تناضح. يحافظ المنظمون على التناضحية الداخلية بشكل مستقل عن البيئة ، مما يجعلها قابلة للتكيف مع البيئات المتغيرة ومجهزة للانتقال.

يتطلب التنظيم التناضحي طاقة

يميل التناضح إلى معادلة تركيزات الأيونات. نظراً لأن الأسماك تتطلب مستويات أيونية مختلفة عن التركيزات البيئية ، فإنها تحتاج إلى طاقة للحفاظ على تدرج مذاب يحسن توازنها التناضحي.

تعتمد الطاقة المطلوبة للتوازن التناضحي على عوامل متعددة ، بما في ذلك الاختلاف بين تركيزات الأيونات الداخلية والخارجية. عندما تكون الاختلافات التناضحية ضئيلة ، يتطلب الأمر طاقة أقل.

الإستراتيجيات التناضحية البديلة

تحتوي السوائل الجسدية لأسماك القرش البحرية ومعظم الأسماك الغضروفية الأخرى على مادة TMAO ؛ وهذا يمكنهم داخلياً من تخزين اليوريا وتجاوز التناضحية الخارجية ، مما يسمح لهم بامتصاص الماء من خلال التناضح.

معظم الحيوانات ذات مجال ملوحة ضيق _ غير قادرة على تحمل تقلبات التناضحي الخارجي الكبيرة. الأنواع ذات مجال ملوحة متسع ، مثل السلمون ، يمكن أن تغير وضع تنظيم التناضح. عندما يهاجر السلمون من المياه العذبة إلى المحيط ، فإنه يخضع لتغيرات فسيولوجية ، مثل إنتاج المزيد من الكورتيزول لتنمية الخلايا التي تفرز الملح.

تعيش معظم الأسماك إما في المياه المالحة أو في المياه العذبة لكن لا يمكنها العيش في كليهما وذلك لأن الأسماك في هاتين البيئتين تنطوي على طرق مختلفة لموازنة مستويات الماء والأيونات في سوائلها الجسدية الكثير من الماء يؤدي إلى تضخم الخلايا وإنفجارها بدون ما يكفي من الماء تذبل الخلايا وتموت هناك حاجة إلى أيونات لدعم وظائف الحياة الحاسمة ويجب أيضا أن تكون متوازنة بعناية تحافظ الأسماك على توازن التناضح وتنظيم مستويات الماء والأيونات من خلال تدرجات التركيز عندما يختلف تركيز المواد المذابة أو المواد المذابة مثل أيونات الماء المحيط عن تركيز السوائل الجسدية يدخل الماء إلى الجسم أو يخرج منه هذا الانتشار السلبي عبر الأغشية مثال على التناضح والسمك إما من المتقارب تناسلياًأو منظمات تحلل التربة الأسماك المتقاربة التناسلية مثل أسماك القرش تحافظ على الأسمولية الداخلية التي تساوي أو حتى أعلى من المياه المحيطة وبالتالي فإنها لا تفقد الماء عادة ومع ذلك لا يزال يتعين عليهم الحفاظ على تركيزات المواد المذابة المحددة التي تختلف عن تلك الموجودة في المياه الخارجية معظم الأسماك هي منظمات تحلل التربة وتحافظ على الأسمولية الداخلية مستقلة عن البيئة الخارجية تفقد معظم الأسماك البحرية المياه بسبب التناضح حيث أن الأسمولية الخارجية العالية تدفع الماء من أجسامها لذلك،هذا النوع من الأسماك تشرب الكثير من مياه البحر وتفرز الأيونات الزائدة من خلال الخياشيم والبول المركز تواجه أسماك المياه العذبة تحدياًمختلفاًلأن خلاياها تحتاج إلى تركيزات أيون أعلى من تلك الموجودة في المياه العذبة منظمات امتصاص المياه العذبة تمتص الماء من خلال التناضح لذلك يجب عليهم طرد الماء الزائد وتجديد الأيونات وبالتالي يشربون القليل من الماء ويفرزون البول المخفف ويأخذون أيونات بنشاط هناك أنواع قليلة من الأسماك مثل السلمون يمكنها تغيير الوضع التنظيمي يخضع السلمون للتغيرات الفسيولوجية عندما يهاجرون من المياه العذبة إلى المحيط بما في ذلك النقل الفعال للأيونات من الخياشيم وإفراز البول المركّز