23.5: Osmoregulation in Fischen

Wenn Zellen einer hypotonen (salzarmen) Flüssigkeit ausgesetzt werden, können sie anschwellen und platzen. Wenn Zellen jedoch einer hypertonen Lösung mit einer höheren Salzkonzentration ausgesetzt sind, schrumpfen sie und sterben ab. Wie vermeiden also Fischzellen dieses schreckliche Schicksal im hypotonen Süßwasser oder hypertonen Meerwasser?

Fische benutzen osmoregulatorische Strategien, um das im Körper befindliche Wasser und die gelösten Ionen (d.h. gelöste Stoffe), wie Natrium und Chlorid, im Gleichgewicht zu halten.

Stellen Sie sich zwei Lösungen vor, die durch eine wasserdurchlässige Membran getrennt sind. Obwohl Wasser die Membran in beiden Richtungen durchquert, fließt mehr Wasser (d.h. es gibt eine Netto-Wasserbewegung) in die Lösung mit der höheren Konzentration an gelösten Stoffen. Dies ist der wesentliche Teil der Osmose.

Fische halten das osmotische Gleichgewicht durch Osmoregulation aufrecht

Osmokonformere halten eine interne Konzentration der gelösten Stoffen (Osmolarität) aufrecht, die gleich ihrer Umgebung ist. So gedeihen sie in Umgebungen ohne häufige Schwankungen. Alle Osmokonformere sind Meerestiere, jedoch sind viele Meerestiere keine Osmokonformere.

Die meisten Fische sind Osmoregulatoren. Osmoregulatoren halten die interne Osmolarität unabhängig von der Umwelt aufrecht, wodurch sie an verändernde Umgebungen angepasst sind und auch für die Migration ausgerüstet sind.

Die Osmoregulation erfordert Energie

Die Osmose sorgt dafür, dass sich Ionenkonzentrationen ausgleichen. Da Fische andere Ionenkonzentrationen als die der Umwelt benötigen, benötigen sie Energie, um den Gradienten der gelösten Stoffe aufrecht zu erhalten, welcher für ihr osmotisches Gleichgewicht optimiert ist.

Die für das osmotische Gleichgewicht erforderliche Energie hängt von mehreren Faktoren ab, einschließlich der Differenz zwischen den internen und externen Ionenkonzentrationen. Wenn die Unterschiede in der Osmolarität minimal sind, wird weniger Energie benötigt.

Andere Osmose-Strategien

Die Körperflüssigkeiten der Meereshaie und der meisten anderen Knorpelfische enthalten TMAO. Dies ermöglicht ihnen, Harnstoff zu speichern und somit die innere Osmolarität gegenüber der Äußeren zu erhöhen, so dass die Haie Wasser durch Osmose aufnehmen können.

Die meisten Tiere sind stenohalin und nicht in der Lage, große externe Schwankungen in der Osmolaritäts zu tolerieren. Spezies die euryhalin sind, wie z.B. der Lachs, können ihren osmoregulatorischen Status jedoch verändern. Wenn Lachse von dem Süßwasser in den Ozean wandern, machen sie physiologische Veränderungen durch, wie z.B. die Produktion von mehr Cortisol, um salzabsondernde Zellen wachsen zu lassen.

Die meisten Fische leben entweder im Salzwasser oder im Süßwasser, können aber nicht in beiden überleben. Dies liegt daran, dass Fische in diesen beiden Umgebungen unterschiedliche Methoden zum Ausgleich des Wasser- und Ionengehalts in ihren Körperflüssigkeiten anwenden. Zu viel Wasser führt dazu, dass die Zellen anschwellen und platzen.

Ohne genügend Wasser verdorren die Zellen und sterben ab. Ionen werden benötigt, um lebenswichtige Funktionen zu unterstützen, und müssen sorgfältig ausgewogen sein. Fische halten das osmotische Gleichgewicht, die Regulierung des Wasser- und Ionenhaushalts durch Konzentrationsgradienten aufrecht.

Wenn sich die Konzentration von gelösten Stoffen oder gelösten Substanzen wie Ionen im umgebenden Wasser von der von Körperflüssigkeiten unterscheidet, tritt Wasser in den Körper ein oder aus ihm aus. Diese passive Diffusion über Membranen ist ein Beispiel für Osmose. Fische sind entweder Osmokonformer oder Osmoregulatoren.

Osmokonforme Fische wie Haie behalten eine innere Osmolarität bei, die der des umgebenden Wassers entspricht oder diese sogar übersteigt. Daher verlieren sie typischerweise kein Wasser. Sie müssen jedoch weiterhin Konzentrationen bestimmter gelöster Stoffe aufrechterhalten, die von denen im externen Wasser abweichen.

Die meisten Fische sind Osmoregulatoren und behalten eine innere Osmolarität bei, die von der äußeren Umgebung unabhängig ist. Die meisten Meeresfische verlieren Wasser durch Osmose, da die höhere externe Osmolarität Wasser aus ihren Körpern treibt. Diese Osmoregulatoren trinken daher viel Meerwasser und scheiden überschüssige Ionen durch ihre Kiemen und in konzentriertem Urin aus.

Süßwasserfische stehen vor einer anderen Herausforderung, da ihre Zellen höhere Ionenkonzentrationen benötigen als diese im Süßwasser vorkommen. Süßwasser-Osmoregulatoren absorbieren Wasser durch Osmose, so dass sie überschüssiges Wasser ausstoßen und Ionen auffüllen müssen. So trinken sie wenig Wasser, scheiden verdünnten Urin aus und nehmen aktiv Ionen auf.

Einige Fischarten, wie Lachs, können tatsächlich den osmoregulatorischen Status ändern. Lachse unterliegen physiologischen Veränderungen, wenn sie vom Süßwasser in den Ozean wandern, einschließlich des aktiven Transports von Ionen aus den Kiemen und der Ausscheidung von konzentriertem Urin. Salzwasser, Ionen, osmotischer Wasserverlust. konzentr. Urin Süßwasser