23.7: Osmoregulation bei Fischen
Wenn Zellen einer hypotonen (salzarmen) Flüssigkeit ausgesetzt werden, können sie anschwellen und platzen. Währenddessen können Zellen in einer hypertonen Lösung mit einer höheren Salzkonzentration schrumpfen und absterben. Wie vermeiden Fischzellen also dieses schreckliche Schicksal in hypotoner Süßwasser -oder hypertoner Meerwasserumgebung?
Fische setzen osmoregulatorische Strategien ein, um den Körperwasserspiegel 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 einer höheren Konzentration an gelösten Stoffen. Dies ist der wesentliche Teil der Osmose.
Fische halten das osmotische Gleichgewicht durch Osmokonformität oder Osmoregulation aufrecht
Osmokonformer halten eine interne Konzentration gelöster Stoffe oder eine Osmolarität aufrecht, die gleich der ihrer Umgebung ist. So gedeihen sie in Umgebungen ohne häufige Schwankungen. Alle Osmokonformer sind Meerestiere, obwohl viele keine Osmokonformität aufweisen.
Die meisten Fische sind Osmoregulatoren. Osmoregulatoren erhalten die interne Osmolarität unabhängig von der Umwelt aufrecht, wodurch sie an sich verändernde Umgebungen angepasst und für die Migration ausgerüstet werden können.
Die Osmoregulierung erfordert Energie
Die Osmose sorgt dafür, dass sich Ionenkonzentrationen auszugleichen. Da Fische andere Ionenkonzentrationen als die der Umwelt benötigen, benötigen sie Energie, um einen Gradienten der gelösten Stoffe aufrechtzuerhalten, der ihr osmotisches Gleichgewicht optimiert.
Die für das osmotische Gleichgewicht erforderliche Energie hängt von mehreren Faktoren ab, einschließlich der Differenz zwischen internen und externen Ionenkonzentrationen. Wenn die Osmolaritätsunterschiede minimal sind, wird weniger Energie benötigt.
Alternative Osmose-Strategien
Die Körperflüssigkeiten der Meereshaie und der meisten anderen Knorpelfische enthalten TMAO. Dies ermöglicht ihnen, Harnstoff zu speichern und im Inneren die äußere Osmolarität zu übertreffen, so dass sie durch Osmose Wasser aufnehmen können.
Die meisten Tiere sind stenohalin und nicht in der Lage, große externe Osmolaritätsschwankungen auszuhalten. Euryhalin-Spezies, wie z.B. der Lachs, können ihren osmoregulatorischen Status jedoch verändern. Wenn Lachse aus 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.
