23.5: Balıklarda Ozmoregülasyon

Hücreler hipotonik (düşük tuzlu) bir sıvıya yerleştirildiğinde şişebilir ve patlayabilir. Bu arada, daha yüksek tuz konsantrasyonuna sahip hipertonik bir solüsyondaki hücreler büzüşebilir ve ölebilir. Balık hücreleri, hipotonik tatlı su veya hipertonik deniz suyu ortamlarında bu korkunç kaderi nasıl önleyebilir?

Balık, vücuttaki su seviyelerini ve sodyum ve klorür gibi çözünmüş iyonları (yani çözünen maddeler) dengelemek için osmoregülasyon stratejileri kullanır.

Su geçirgen bir zarla ayrılmış iki çözelti hayal edin. Su zarı her iki yönde geçmesine rağmen, daha yüksek çözünen konsantrasyonlu çözeltiye daha fazla su akar (yani net su hareketi vardır); bu, ozmozun temel parçasıdır.

Balık Ozmoz Uyumluluğu veya Ozmoregülasyon ile Ozmotik Dengeyi Korur

Ozmoz uyumluluğu, çevrelerindekine eşit bir dahili çözünen konsantrasyonunu veya ozmolaritesini korur ve bu nedenle, sık dalgalanmaların olmadığı ortamlarda gelişirler. Çoğu deniz hayvanları ozmoz uyumluluğu olmasa da, tüm ozmoz uyumluluğu olanlar yine deniz hayvanlarıdır.

Çoğu balık osmoregülatördür. Osmoregülatörler, iç ozmolariteyi çevreden bağımsız olarak sürdürerek onları değişen ortamlara uyarlanabilir ve geçiş için donanımlı hale getirir.

Osmoregülasyon Enerji Gerektirir

Osmoz, iyon konsantrasyonlarını eşitleme eğilimindedir. Balıklar, çevresel konsantrasyonlardan farklı iyon seviyelerine ihtiyaç duyduklarından, ozmotik dengelerini optimize eden çözünen bir gradyan sağlamak için enerjiye ihtiyaç duyarlar.

Ozmotik denge için gereken enerji, iç ve dış iyon konsantrasyonları arasındaki fark da dahil olmak üzere birçok faktöre bağlıdır. Osmolarite farklılıkları minimum olduğunda, daha az enerji gerekir.

Alternatif Ozmotik Stratejiler

Çoğu hayvan stenohalindir; büyük dış ozmolarite dalgalanmalarına tahammül edemez. Somon gibi Euryhaline türleri osmoregülasyon durumunu değiştirebilir. Somon tatlı sudan okyanusa göç ettiğinde, tuz salgılayan hücreler oluşturmak için daha fazla kortizol üretmek gibi fizyolojik değişikliklere uğrarlar.

- [Anlatan] Çoğu balık ya tuzlu ya da tatlı suda yaşar, ama ikisinde de yaşayamaz. Bunun nedeni, bu iki ortamdaki balıkların suyu ve vücut sıvılarındaki iyonları farklı dengeleme düzeyi yollarıyla dengelemesidir. Çok fazla su hücrelerin şişmesine ve patlamasına neden olur.

Yeterli su olmadan hücreler kurur ve ölür. İyonlar yaşamsal hayat fonksiyonlarını desteklemek için gereklidir ve ayrıca dikkatli bir şekilde dengelenmelidir. Balıklar yoğunluk gradyenleri aracılığıyla, osmotik dengeyi, suyun regülasyonunu ve iyon düzeylerini muhafaza ederler.

Çevredeki sudaki iyonlar gibi, çözünen madde yoğunluğu veya çözünen maddeler vücut sıvılarından farklı olunca, vücuda su girer veya çıkar. Membranlardan geçen bu pasif difüzyon osmozun bir örneğidir. Balıklar ya osmoza uyar ya da osmozu düzenler.

Köpekbalıkları gibi osmoza uyan balıklar, çevredeki suya eşit ya da daha yüksek bir iç osmolariteyi muhafaza eder. Böylece tipik olarak su kaybetmezler. Ama, dışarıdaki sudan farklı olan özel çözünen madde yoğunluklarını hala muhafaza etmeleri gerekir.

Çoğu balık osmoz düzenleyicidir ve iç osmolariteyi dış çevreden bağımsız olarak muhafaza ederler. Çoğu deniz balığı osmozla su kaybeder, çünkü daha yüksek dış osmolarite vücutlarından su çeker. Bu nedenle, bu osmoz düzenleyicileri, bol miktarda deniz suyu içer ve fazla iyonları solungaçları ve konsantre idrarları ile vücuttan atarlar.

Tatlı su balıkları farklı bir sorunla karşılaşır, çünkü hücreleri tatlı suda bulunandan daha yüksek iyon konsantrasyonlarına ihtiyaç duyar. Tatlı su osmoz düzenleyicileri osmozla suyu absorbe eder, bu yüzden fazla suyu atarak iyon ikmal etmeleri gerekir. Bu nedenle, çok az su içerler, seyreltik idrar yapar ve aktif olarak iyon alırlar.

Somon gibi birkaç balık cinsi, fiilen osmoz düzenleme durumunu değiştirebilir. Somonlar tatlı sudan okyanusa göç ederken fizyolojik değişiklikler geçirir, bu değişikliklere solungaçlardan aktif iyon taşıması ve konsantre idrar yapmak dahildir.