23.7: Osmoregulation in Fishes
23.7: Balıklarda Osmoregülasyon
When cells are placed in a hypotonic (low-salt) fluid, they can swell and burst. Meanwhile, cells in a hypertonic solution—with a higher salt concentration—can shrivel and die. How do fish cells avoid these gruesome fates in hypotonic freshwater or hypertonic seawater environments?
Fish employ osmoregulatory strategies to balance bodily levels of water and dissolved ions (i.e., solutes), such as sodium and chloride.
Imagine two solutions separated by a membrane that is permeable to water. Although water crosses the membrane in both directions, more water flows (i.e., there is net water movement) into the solution with a higher solute concentration; this is the essential part of osmosis.
Fish Maintain Osmotic Balance by Osmoconforming or Osmoregulating
Osmoconformers maintain an internal solute concentration—or osmolarity—equal to that of their surroundings, and so they thrive in environments without frequent fluctuations. All osmoconformers are marine animals, although many marine animals are not osmoconformers.
Most fish are osmoregulators. Osmoregulators maintain internal osmolarity independent of the environment, making them adaptable to changing environments and equipped for migration.
Osmoregulation Requires Energy
Osmosis tends to equalize ion concentrations. Since fish require ion levels different from environmental concentrations, they need energy to maintain a solute gradient that optimizes their osmotic balance.
The energy required for osmotic balance depends on multiple factors, including the difference between internal and external ion concentrations. When osmolarity differences are minimal, less energy is required.
Alternative Osmotic Strategies
The bodily fluids of marine sharks and most other cartilaginous fish contain TMAO; this enables them to store urea and internally surpass the external osmolarity, allowing them to absorb water through osmosis.
Most animals are stenohaline—unable to tolerate large external osmolarity fluctuations. Euryhaline species, like salmon, can change osmoregulatory status. When salmon migrate from freshwater to the ocean, they undergo physiological changes, such as producing more cortisol to grow salt-secreting cells.
Hücreler hipotonik (düşük tuzlu) bir sıvıya yerleştirildiğinde, şişip patlayabilirler. Bu arada, hipertonik çözeltideki hücreler-daha yüksek tuz konsantrasyonu ile- buruşuk ve ölebilir. Nasıl balık hücreleri hipotonik tatlı su veya hipertonik deniz suyu ortamlarında bu korkunç kaderleri önlemek mi?
Balıklar, sodyum ve klorür gibi su ve çözünmüş iyonların (yani çözünmüş ler) vücut düzeylerini dengelemek için ozmodüzenleyici stratejiler kullanırlar.
Suya geçirilebilir bir membran ile ayrılmış iki çözelti düşünün. Su her iki yönde membran haçlar rağmen, daha fazla su akar (yani, net su hareketi) daha yüksek bir çözünür konsantrasyonu ile çözelti içine; bu osmozun temel parçasıdır.
Balık Osmoconforming veya Osmoregulating tarafından Ozmotik Denge koruyun
Osmoconformler, çevrelerininkine eşit bir iç solute konsantrasyonu veya ozmolarite korurlar ve böylece sık dalgalanmaların olmadığı ortamlarda gelişirler. Birçok deniz hayvanı osmoconformers olmasa da tüm osmoconformers, deniz hayvanları vardır.
Balıkların çoğu ozmoregülatörtür. Osmodüzenleyiciler iç ozmulariteyi çevreden bağımsız olarak korurlar, bu da onları değişen ortamlara uyarlanabilir ve göç için donatılmıştır.
Osmoregulation Enerji Gerektirir
Ozmoz iyon konsantrasyonlarını eşitleme eğilimindedir. Balıklar çevresel konsantrasyonlardan farklı iyon seviyelerine ihtiyaç duyduklarından, ozmotik dengelerini optimize eden bir çözünür degradeyi korumak için enerjiye ihtiyaç duyarlar.
Ozmotik denge için gerekli olan enerji, iç ve dış iyon konsantrasyonları arasındaki fark da dahil olmak üzere birden fazla faktöre bağlıdır. Ozolarite farklılıkları az olduğunda, daha az enerji gereklidir.
Alternatif Ozmotik Stratejiler
Deniz köpekbalıkları ve diğer birçok kıkırdak balık vücut sıvıları TMAO içerir; bu onları üre depolamak ve iç selozit aşmak için izin verir, onları ozmoz yoluyla su emmek için izin.
Çoğu hayvan stenohaline-büyük dış ozmolarite dalgalanmaları tahammül edemiyor. Euryhaline türleri, somon gibi, ozmodüzenleyici durumunu değiştirebilir. Somon tatlı sudan okyanusa göç ettiklerinde, tuz salgılayan hücreler yetiştirmek için daha fazla kortizol üretmek gibi fizyolojik değişikliklere uğrarlar.
