23.5: Osmoregolazione nei pesci

Quando le cellule sono collocate in un liquido ipotonico (basso contenuto di sale), possono gonfiarsi e scoppiare. Nel frattempo, le cellule in una soluzione ipertonica, con una maggiore concentrazione di sale, possono raggrinzirsi e morire. In che modo le cellule dei pesci evitano questi estenuanti destini in ambienti ipotonici d'acqua dolce o ipertonica?

I pesci utilizzano strategie osmoregolatori per bilanciare i livelli corporei di acqua e ioni disciolti (ad esempio, i soluti), come il sodio e il cloruro.

Immaginate due soluzioni separate da una membrana permeabile all'acqua. Anche se l'acqua attraversa la membrana in entrambe le direzioni, più flussi d'acqua (cioè, c'è movimento dell'acqua netta) nella soluzione con una maggiore concentrazione di soluto; questa è la parte essenziale dell'osmosi.

Il pesce mantiene l'equilibrio osmotico osmoformando o osmoregolando

Gli osmoconduttori mantengono una concentrazione interna soluta, o osmolarità, pari a quella dell'ambiente circostante, e quindi prosperano in ambienti senza frequenti fluttuazioni. Tutti gli osmoconformatori sono animali marini, anche se molti animali marini non sono osmoconformatori.

La maggior parte dei pesci sono osmoregolatori. Gli osmoregolatori mantengono l'osmolarità interna indipendente dall'ambiente, rendendoli adattabili agli ambienti mutevoli e attrezzati per la migrazione.

L'osmoregolazione richiede energia

L'osmosi tende a eguagliare le concentrazioni di ioni. Poiché i pesci richiedono livelli di ioni diversi dalle concentrazioni ambientali, hanno bisogno di energia per mantenere un gradiente soluto che ottimizzi il loro equilibrio osmotico.

L'energia necessaria per l'equilibrio osmotico dipende da molteplici fattori, tra cui la differenza tra le concentrazioni di ioni interne ed esterne. Quando le differenze di osmolarità sono minime, è necessaria meno energia.

Strategie osmotiche alternative

I fluidi corporei degli squali marini e la maggior parte degli altri pesci cartilagine contengono TMAO; questo permette loro di immagazzinare l'urea e di superare internamente l'osmolarità esterna, permettendo loro di assorbire l'acqua attraverso l'osmosi.

La maggior parte degli animali sono stenohalina, incapaci di tollerare grandi fluttuazioni esterne di osmolarità. Le specie euryhaline, come il salmone, possono cambiare lo status di osmoregolatore. Quando il salmone migra dall'acqua dolce all'oceano, subisce cambiamenti fisiologici, come la produzione di più cortisolo per far crescere le cellule secretrici del sale.

- [Narratore] La maggior parte dei pesci vive

in acqua salata o acqua dolce,

ma non può sopravvivere in entrambi.

Questo perché il pesce in questi due ambienti

coinvolge diversi modi di bilanciamento dei livelli

di acqua e ioni nei propri fluidi corporei.

Troppa acqua provoca l'aumento e la rottura delle cellule.

Senz'acqua a sufficienza, le cellule appassiscono e muoiono.

Gli ioni sono necessari per supportare le funzioni vitali

cruciali e deve anche essere attentamente bilanciato.

I pesci mantengono l'equilibrio osmotico,

la regolazione dei livelli di acqua e ioni,

attraverso i gradienti di concentrazione.

Quando la concentrazione di soluti,

o sostanze disciolte come gli ioni nell'acqua circostante

differisce da quello dei fluidi corporei,

l'acqua entra o esce dal corpo.

Questa diffusione passiva attraverso le membrane

è un esempio di osmosi.

I pesci sono osmoconformatori o osmoregolatori.

Pesci osmoconformanti, come gli squali,

mantenegono un'osmolarità interna uguale a

o addirittura superiore a quello dell'acqua circostante.

Pertanto, in genere non perdono acqua.

Tuttavia, devono ancora mantenere le concentrazioni

di soluti specifici che differiscono da quelli

nell'acqua esterna.

La maggior parte dei pesci sono osmoregolatori

e mantengono un'osmolarità interna indipendente

dell'ambiente esterno.

La maggior parte dei pesci marini perde acqua a causa

dell'osmosi, poichè la maggiore osmolarità esterna

spinge l'acqua dai loro corpi.

Questi osmoregolatori, quindi,

bevono molta acqua di mare ed espellono gli ioni in eccesso

attraverso le branchie e nelle urine concentrate.

I pesci d'acqua dolce affrontano una sfida diversa,

perché le loro cellule richiedono concentrazioni di ioni più

elevate di quelli trovati in acqua dolce.

Gli osmoregolatori d'acqua dolce assorbono l'acqua

attraverso l'osmosi, quindi

devono espellere l'acqua in eccesso e riempire gli ioni.

Quindi bevono poca acqua,

espellere l'urina diluita e assumere attivamente ioni.

Alcune specie di pesci, come il salmone,

possono effettivamente cambiare lo stato osmoregolatorio.

Il salmone subisce cambiamenti fisiologici

quando migrano dall'acqua dolce all'oceano,

incluso il trasporto attivo di ioni fuori dalle branchie

e l'escrezione di urina concentrata.