Osmoregulation in Fischen: Bedeutung, Probleme und Kontrollen (mit Diagramm)

In diesem Artikel werden folgende Themen behandelt: - 1. Bedeutung der Osmoregulation 2. Probleme der Osmoregulation 3. Faktoren, die den obligatorischen Austausch beeinflussen 4. Osmoregulatoren und Osmokonfirmatoren 5. Osmoregulation bei Süßwasserfischen 6. Osmoregulation bei Meerwasserfischen 7. Kontrollen.

Inhalt:

  1. Bedeutung von Osmoregulation
  2. Probleme der Osmoregulation
  3. Faktoren, die den obligatorischen Austausch beeinflussen
  4. Osmoregulatoren und Osmokonbestätiger
  5. Osmoregulation in Süßwasserfischen
  6. Osmoregulation in Meerwasserfischen
  7. Kontrollen der Osmoregulation


1. Bedeutung der Osmoregulation:

Osmoregulation bei Teleostfischen, egal ob sie im Süßwasser oder im Meer leben, ihre physiologische Aktivität hängt sehr stark mit ihrem Überleben zusammen. Trotz der Bedeutung der Osmoregulation ist jedoch erstaunlich wenig darüber bekannt, wie Fische mit physiologischen Problemen umgehen, die ein hypo osmotische und hyperosmotische Umgebungen.

Die Fähigkeit einiger Fische (z. B. .salmon), sich während der Migration in beiden Umgebungen zu regulieren, ist von großem Interesse. Die klassische Überprüfung der Osmoregulation bei Wassertieren wurde von Krogh (1939) und Pyefinch (1955) durchgeführt.

Bei Fischen spielen die Nieren eine wichtige Rolle bei der Osmoregulation, der Hauptteil der Osmoregulationsfunktionen wird jedoch von anderen Organen wie den Kiemen, dem Integument und sogar dem Darm ausgeübt. Osmoregulation kann definiert werden als „die Fähigkeit, eine geeignete innere Umgebung bei osmotischem Stress aufrechtzuerhalten“.

Folglich besteht immer ein Unterschied zwischen den optimalen intrazellulären und extrazellulären Ionenkonzentrationen. Im Fischkörper findet eine Reihe von Mechanismen statt, um osmotische Probleme zu lösen und den Unterschied zu regulieren.

Davon sind die häufigsten:

(i) zwischen intrazellulärem und extrazellulärem Kompartiment

(ii) zwischen extrazellulärem Kompartiment und der äußeren Umgebung. Beide werden zusammenfassend als osmoregulatorische Mechanismen bezeichnet, ein Begriff, der von Rudolf Hober geprägt wurde.


2. Probleme der Osmoregulation:

Im Allgemeinen lebt der Fisch trotz häufiger Schwankungen im osmotischen Gleichgewicht in einem osmotischen stationären Zustand. Das heißt, im Durchschnitt summieren sich Eingang und Ausgang über einen langen Zeitraum bis zu Null (10.1).

Der osmotische Austausch, der zwischen dem Fisch und seiner Umgebung stattfindet, kann auf zwei Arten erfolgen:

(i) obligatorischer Austausch:

Sie tritt in der Regel als Reaktion auf physikalische Faktoren auf, über die das Tier wenig oder keine physiologische Kontrolle hat

(ii) Regulierungsaustausch:

Dies sind die Austausche, die physiologisch gut kontrolliert werden und zur Aufrechterhaltung der inneren Homöostase beitragen.


3. Faktoren, die den obligatorischen Austausch beeinflussen:

ich. Gradient zwischen dem extrazellulären Kompartiment und der Umgebung:

Je größer die Ionendifferenz zwischen der Körperflüssigkeit und dem externen Medium ist, desto größer ist die Tendenz zur Netto-Diffusion zu geringen Konzentrationen. Daher ist ein knöcherner Fisch in einem Meerwasser von dem Problem betroffen, Wasser in das hypertonische Meerwasser zu verlieren.

ii. Oberflächen- / Volumenverhältnis:

Im Allgemeinen trocknet das Tier mit kleiner Körpergröße (oder Hydrate) schneller aus als ein größeres Tier derselben Form.

iii. Durchlässigkeit der Kiemen:

Fischkiemen sind notwendigerweise durchlässig für Wasser und gelöste Stoffe, da sie der Hauptaustauschort für Sauerstoff und Kohlendioxid zwischen Blut und Wasser sind. Der aktive Transport von Salzen findet auch in den Kiemen statt. Euryhaline-Fische (die Toleranz für einen weiten Bereich der Osmolarität haben) sind durch die reduzierte Wasserdurchlässigkeit für salzhaltiges Wasser gut geeignet.

iv. Fütterung:

Fische nehmen Wasser und lösen sich mit der Fütterung. Eine Kieme benötigt zum Zeitpunkt der Fütterung von wirbellosen Meerestieren eine größere Menge Salz als Wasser. Diese Fische müssen daher über eine spezielle Vorrichtung verfügen, um überschüssiges Salz auszuscheiden. Ein Süßwasserfisch nimmt jedoch mehr Wasser auf als Salz und benötigt daher besondere Salzkonservierungsmittel.


4. Osmoregulatoren und Osmokonfirmatoren:

Osmoregulatoren sind Tiere, die die innere Osmolarität anders halten können als das Medium, in dem sie leben. Bei den Fischen wird mit Ausnahme des Seefischs, der zwischen frischem und salzhaltigem Wasser wandert, der osmotische Stress aufgrund von Umweltveränderungen mit Hilfe des endokrinen Mechanismus überwunden (Tabelle 1).

Osmokonfirmatoren sind Tiere, die den osmotischen Zustand ihrer Körperflüssigkeiten nicht kontrollieren können, aber die Osmolarität des Umgebungsmediums bestätigen. Die meisten Fische leben entweder im Süßwasser oder im Salzwasser (einige leben im Brackwasser).

Durch verschiedene physiologische Prozesse werden in Wirbeltieren Stoffwechselabfälle durch Darm, Haut und Nieren aus dem Körper entfernt. Bei Fischen und Wassertieren sind ihre Kiemen und Mundmembranen jedoch sowohl für Wasser als auch für Salze in Meeresumgebungen durchlässig. Salz ist mehr im Wasser als in Salzwasser in der Körperflüssigkeit. Daher tritt Wasser durch den Prozess der "Osmose" aus.

Die "Osmose" kann definiert werden als "wenn zwei Lösungen mit unterschiedlichen Konzentrationen durch eine semipermeable Membran getrennt werden, wird das Lösungsmittel aus dem weniger konzentrierten Teil durch die Membran in eine stärker konzentrierte Lösung wandern." Wasser.

Das Salz dringt durch den Konzentrationsgradienten in den Körper ein, so dass Salz mehr im Körper vorhanden ist. In Süßwasserfischen hingegen wird das Salz in die Umgebung abgegeben, da die Salzkonzentration mehr in der Körperflüssigkeit liegt. Das Wasser bewegt sich im Körper aufgrund der Osmose durch die teilweise durchlässige Membran.

Dies bedeutet, dass das Lösungsmittel in eine konzentrierte Lösung gelangt, der gelöste Stoff jedoch auch in die entgegengesetzte Richtung läuft. Es gibt jedoch einen Unterschied in der Geschwindigkeit, die von der relativen Permeabilität für zwei Arten von Molekülen abhängt, die normalerweise durch Lösungsmittel schnell passieren.


5. Osmoregulation in Süßwasserfischen:

Die Körperflüssigkeit von Süßwasserfischen ist im Allgemeinen für ihr wässriges Medium hyperosmotisch. Daher sind sie mit zwei Arten von osmoregulatorischen Problemen konfrontiert.

ich. Aufgrund der hyperosmotischen Körperflüssigkeit werden sie aufgrund des osmotischen Gradienten einer Schwellung durch Bewegung von Wasser in ihren Körper ausgesetzt.

ii. Da das umgebende Medium eine geringe Salzkonzentration aufweist, ist das Verschwinden der Körpersalze durch den ständigen Verlust der Umwelt für sie zu erwarten. Daher müssen Süßwasserfische den Nettogewinn an Wasser und den Nettoverlust an Salzen verhindern. Die Nierenaufnahme von Wasser wird durch die Niere verhindert, da sie einen verdünnten, reicheren (dh reichhaltigen und somit verdünnten) Urin produziert (Abb. 10.2).

Die nützlichen Salze werden größtenteils durch Reabsorption in das Blut in den Nierenröhrchen zurückgehalten und ein verdünnter Urin wird ausgeschieden. Obwohl einige Salze auch zusammen mit dem Urin entfernt werden, führt dies zum teilweisen biologischen Verlust des Wassers. wichtige Salze wie KCl, NaCl, CaCl 2 und MgCl 2, die an verschiedenen Stellen ausgetauscht werden.

Süßwasserfische haben eine bemerkenswerte Fähigkeit, Na + und CI - durch ihre Kiemen aus dem umgebenden Wasser mit weniger als 1 m / l NaCl zu extrahieren, obwohl die Plasmakonzentration des Salzes 100 m / l NaCl übersteigt.

So wurde NaCl aktiv in den Kiemen gegen einen Konzentrationsgradienten von mehr als 100 transportiert. Bei diesen Fischen wird der Salzverlust und die Wasseraufnahme durch das Integument mit geringer Permeabilität oder Undurchlässigkeit sowohl für Wasser als auch für Salz erheblich reduziert, auch wenn das Wasser nicht getrunken wird (Abb. 10.3).


6. Osmoregulation in Meerwasserfischen:

Bei Meeresfischen ist die Konzentration von Körperflüssigkeit und Meerwasser nahezu ähnlich. Daher benötigen sie nicht viel Energie, um die Osmolarität ihrer Körperflüssigkeit aufrechtzuerhalten. Das klassische Beispiel ist Hagfisch, Myxine, dessen Plasma für die Umgebung isoosmotisch ist. Hagfish hält die Konzentration von Ca ++, Mg ++ und SO 4 signifikant niedriger und Na + und CI höher im Vergleich zu Meerwasser.

Andere Meerwasserfische wie Haie, Rochen, Schlittschuhe und primitiver Coelacanth, Latimaria, haben Plasma, das für Meerwasser isoosmotisch ist. Sie unterscheiden sich von den Hagelfischen darin, dass sie sehr niedrige Elektrolytkonzentrationen (dh anorganische Ionen) aufrechterhalten können.

Sie unterscheiden sich auch mit organischen Osmolyten wie Harnstoff und Trimethylaminoxid. Nieren von Coelacanth und Elasmobranchen scheiden überschüssige anorganische Salze wie NaCl aus.

Auch die am Ende des Verdauungskanals gelegene Rektaldrüse beteiligt sich an der Ausscheidung von NaCl. Moderne Knochenfische (Meerestiere) haben die Körperflüssigkeit hypotonisch zu Meerwasser, so dass sie dazu neigen, insbesondere durch Epithel von Kiemen Wasser in die Umgebung zu verlieren. Das verlorene Wasservolumen wird durch trinkendes Salzwasser ersetzt (Abb. 10.3).

Etwa 70 bis 80% Meerwasser, das NaCl und KCl enthält, gelangt durch Absorption über das Darmepithel in den Blutstrom. Die meisten der zweiwertigen Kationen wie Ca ++, Mg ++ und SO4, die im Darm verbleiben, werden jedoch endgültig ausgeschieden.

Überschüssige Salze, die zusammen mit Meerwasser absorbiert werden, werden letztlich mit Hilfe von Kiemen durch den aktiven Transport von Na + Cl - manchmal K + - aus dem Blut aufgenommen und ins Meerwasser ausgeschieden. Zweiwertige Ionen werden jedoch in die Niere ausgeschieden (Abb. 10.4).

Daher ist Urin für das Blut isosmotisch, aber reich an jenen Salzen, insbesondere Mg ++, Ca ++ und SO 4 -, die nicht durch die Kiemen ausgeschieden werden. Die kombinierte osmotische Wirkung von Kiemen und Nieren in marinen Teleost führte zu einer Netto-Retention von Wasser, die sowohl für das aufgenommene Wasser als auch für den Urin hypoton ist.

Durch die Verwendung eines ähnlichen Mechanismus behalten einige Teleost-Arten, wie der Lachs im Pazifischen Nordwesten, eine mehr oder weniger konstante Plasma-Osmolarität bei, obwohl sie zwischen Meerwasser und Süßwasser wandern.

Laut Moyle und Cech. Jr. (1982) können die Fische in vier Gruppen zu Strategien der Regulierung der inneren Wasser- und Gesamtkonzentrationen des gelösten Stoffes unterteilt werden.


7. Kontrollen der Osmoregulation:

Die Konzentration und Verdünnung des Urins wird durch Hormone gesteuert, die die Geschwindigkeit der Nierenfiltration beeinflussen, indem sie den Blutdruck verändern und somit die Urinmenge steuern. Hormone beeinflussen auch die Diffusions- und Absorptionsgeschwindigkeit durch das Kiemenepithel. Schilddrüse und Nebennieren-Körper sezernieren adrenokortikale Hormone, die die Osmoregulation in Fischen kontrollieren.



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