Unul dintre procesele biologice fundamentale la ființele vii și, mai ales, pentru cei care locuiesc în ecosistemele acvatice este osmoregularea, cunoscut și sub numele de echilibrul osmotic.
Toate reacțiile metabolice necesare vieții au loc într-un mediu apos sau lichid. Pentru funcționarea corectă a acestor reacții, este necesar ca concentrațiile de apă și solute (toți acei compuși organici cu greutate moleculară mică care ajută la menținerea echilibrul osmotic) oscilează în marje relativ înguste, într-un proces numit osmoregularea.
Putem defini osmoregularea ca metodă care menține homeostaziei al corpului, care nu este altceva decât capacitatea organismelor vii de a-și menține starea internă stabilă în funcție de schimbările care pot apărea în exterior prin schimbul de materie și energie cu acesta.
Toate acestea depind într-un mod crucial de mișcarea controlată a substanțelor dizolvate existente în fluidele interne și în cele găsite în mediu. Acest lucru ne conduce la reglementarea în miscarea apei joacă un rol fundamental.
Această reglare a mișcării apei este realizată de osmoză, care este un fenomen fizic bazat pe mișcarea unui solvent lichid printr-o membrană semipermeabilă. Acest fenomen apare datorită unei radiodifuzare care nu necesită cheltuieli energetice și este crucială pentru metabolismul celular corect al ființelor vii.
Pe scurt, osmoregularea ajută la asigurarea concentrațiilor de solute existente în interiorul organismelor (de exemplu, în celule) și mediul care le înconjoară tind să se echilibreze reciproc prin curgerea prin membrane semipermeabil. Această circumstanță permite reglarea presiune osmotica (presiune exercitată pentru a opri curgerea solventului care pătrunde într-o membrană).
Echilibrul osmotic la animale
La majoritatea animalelor, fluidele care furnizează celule sunt izosmotic în comparație cu fluidele care coexistă în interiorul celulelor. Aceasta înseamnă că fluidele din interiorul și din exteriorul celulelor au o presiune osmotică similarăAcest lucru previne umflarea excesivă a celulei, așa cum s-ar întâmpla într-o soluție hipotonică, sau riduri, ceva care se întâmplă în soluții hipertonice.
Pentru a putea păstra aceste fluide izosmotic De ambele părți ale membranei plasmatice, multe celule folosesc transportul activ de ioni (de exemplu, pomparea de Na+ spre exterior) ceea ce necesită cheltuieli energetice, completând procesele pasive.
Celulele animale văd într-o soluție izosmotică un mediu adecvat pentru funcționarea și dezvoltarea sa corectă. La plante, acest lucru nu este valabil: celulele vegetale care se găsesc într-un soluție izosmotică poate suferi de căderea părului turgor, deoarece peretele său celular reține substanțele dizolvate și se bazează pe o presiune internă ridicată.
Tranzitul pasiv și activ al apei și ionilor
El tranzit pasiv nu implică consum de energie: ioni Acestea difuzează din mediu de la o concentrație mai mare la una mai mică și, prin osmoză, apă se mișcă în direcția opusă. Rata de difuzie ionica poate fi afectată de temperatură, în timp ce osmoza depinde de gradient de solut.
El tranzit activ necesită energie metabolică. Este folosit pentru eliminarea excesului de ioni (deșeuri metabolice) sau pentru absorb substanțele necesare care merg împotriva gradientului. La pești, acest transport are loc în principal în celule epiteliale branhiale, În intestin și în rinichi.
Hormonii și controlul endocrin al osmoregulării
Osmoreglarea este modulată de hormoniLa peștii marini, Cortizolul promovează excreția sărurilor în branhii; la peștii de apă dulce, prolactina promovează absorbția ionilor și retenția apei. calcitonină influențează gestionarea calciului și permeabilitate de membrane. În plus, axa GH/IGF-1 (hormonul de creștere/factorul de insulină) facilitează aclimatizarea la medii saline, iar teleostele utilizează receptorul mineralocorticoid cu Cortizolul ca ligand funcțional pentru reglarea transportului ionic.
Osmoreglarea la animalele acvatice
Animalele acvatice s-au adaptat la o gamă largă de habitate, de la apă dulce (cu foarte puține solute) până la ape hipersaline (cu abundență solute). Asta îi pune în dificultate echilibrul osmotic foarte diferite. În plus, fiecare specie funcționează în cadrul unui intervalul de osmolaritate ambientală determinat.
- Orificiileorganisme care tolerează o gamă îngustă de salinitate ale mediului, atât în apă dulce, cât și în apă sărată.
- Eurihalineorganisme care tolerează o gamă largă de salinitate, fiind capabili să trăiască și să se deplaseze între apa dulce, salmastre și marină, de exemplu unele care migrează între râuri și mare.
Există în principal două modalități de a realiza acest lucru: osmoregularea:
El osmoconformism se referă la animalele care se află în echilibrul osmotic cu mediul în care trăiesc, adică fluidele lor corporale sunt aproape izosmotic în ceea ce privește mediul. De obicei, acestea sunt organisme marine, în special multe nevertebrate și unele vertebrate cartilaginoase care acumulează uree și alți osmoliți pentru a egaliza presiunea osmotică ambientală.
Animalele osmoregulatori își mențin osmolaritatea internă distinctă de cea a mediului, ajustând activ echilibrul hidric și ioni. Costul energiei variază în funcție de permeabilitate suprafeței corpului. Dacă osmolaritate fluidelor corporale este mai mare decât cea a mediului înconjurător, animalul este hiperosmotică; dacă este mai mic, este hipoosmotic.
Aclimatizarea și schimbarea salinității
Speciile eurialin (de exemplu, unele care migrează între râuri și mare) se confruntă cu provocări suplimentare. Aclimatizarea lor implică schimbări treptate ale expresia transportorilor ionici în branhii și intestin, ajustări ale functia rinichilor și unul bun reglare hormonală (cortizol, prolactină, GH/IGF-1). Aceste modificări necesită Tiempo și energie; prin urmare, variațiile bruște ale salinității pot genera stres osmotic.
Osmoreglare la peștii de apă dulce
La peștii de apă dulce, concentrația de ioni corpul este mai mare decât cea prezentă în apă. Aceasta provoacă o difuzia apei în interior a peștelui prin epiteliul branhiilor și al pielii. Nereglementat, acest flux ar putea umfla țesuturile și afecta funcțiile vitale.
Pentru a compensa, rinichii acestor pești generează volume mari de urină foarte diluată (filtrare glomerulară ridicată), ceea ce permite expulzarea exces de apăPe măsură ce concentrația lor de sare o depășește pe cea din mediu, peștii pierd electroliți prin difuzie, deci trebuie reabsorb sărurile prin intermediul celulelor specializate din branhii și să le obțineți prin intermediul alimentación.
În epiteliul branhial, schimbul de ioni este legat de schimbul de ioni în sine. metabolismDioxidul de carbon este transformat în bicarbonat și este schimbat cu ionii clorurăîn timp ce amoniu (din catabolismul proteinelor) poate fi expulzat prin schimbul cu sodiu. Astfel, cel excreția deșeurilor este cuplată cu întreținerea homeostazia ionică.
El pH condiționează aceste schimburi de apă: în mai multe medii acidAbsorbția de Na+ este dificilă, iar sodiul se poate acumula în sânge și poate provoca edemele sau ascită la speciile sensibile. Mențineți o pH stabil iar în aria de răspândire a speciei este esențial să se evite perturbările osmotice.
În acvariofilie, este obișnuit să se adauge cantități mici de sare neclorinată în instalațiile de apă dulce care au fost recent reciclate atunci când stabilitatea biologică nu este încă prezentă. Prezența anumitor ioni în apă facilitează schimbul în branhii și ajută la controlează amoniacul în faza de maturare a sistemului. Ar trebui făcut cu criteriu și în funcție de specie, deoarece unele sunt sensibile la creșterile conductivității.
Osmoreglare la peștii de apă sărată
La peștii marini, mediul extern este hiperosmotică în ceea ce privește fluidele sale interne. Prin urmare, apa tinde să părăsi corpul prin osmoză și ioni din mare pătrund prin difuzie prin branhiiPrincipalul risc este deshidratare dacă nu este corectată activ.
Pentru a evita deshidratarea, peștii marini ei beau apă de mare și absorb apa în intestin după precipitarea și segregarea unei părți din săruri. Excesul de NaCl Este eliminat în branhii de către celulele clorurate (bogate în mitocondrii) care secretă Cloro prin canale specifice și expulzarea sodiu pe căi paracelulare. O parte din restul este excretat prin fecale y urină.
Spre deosebire de peștii de apă dulce, mulți pești marini produc puțină urină și cu o concentrație mare de semnal. Acest lucru este legat de o prezență mai scăzută a glomeruli în rinichi; unele specii, cum ar fi caii de mare, dezvoltă rinichi aglomerularPentru a recupera apă și limitează pierderile, acestea au avut mult timp tubulilor renali și mecanisme eficiente de reabsorbție.
La peștii cartilaginoși marini (nu sunt obișnuiți în acvariile domestice), strategia este diferită: aceștia sunt osmoconformatori care se acumulează uree și alți osmoliți pentru a-și egaliza presiunea osmotică cu cea a mării, expulzând excesul de săruri prin glande specializate. Această mențiune ilustrează diversitatea soluții evolutive pentru aceeași problemă osmotică.
El Stres modifică osmoreglarea: schimbări bruște în salinitate, calitatea slabă a apei sau gestionarea inadecvată destabilizează hormoni și transportori ionici. Deși Cortizolul facilitează aclimatizarea la apa sărată, stresul cronic compromite bariera epitelială și echilibrul hidric, crescând susceptibilitatea la agenți patogeni.
Implicații în acvacultură
În producția de acvacultură, salinitatea apei este un factor critic pentru creștere. Osmoreglarea implică o consum de energie care, dacă este mare, consumă resurse de la crecimiento deja conversia hranei pentru animale. Ajustați intervalul de salinitate optim în funcție de specie și etapă, împreună cu temperatură y fotoperioada, maximizează productivitatea și bunăstarea. La teleostele marine, expunerea la un mediu hiperosmotic le obligă să intensifice excreția de săruri și crește costul metabolic; prin urmare, acvacultorii modulează salinitatea pentru a îmbunătăți performanță y supraviețuire.
Echilibrul osmotic poate părea complex, dar este... esențial pentru viață. Înțelegerea acesteia ajută la interpretarea comportamiento și nevoile peștilor, atât în sălbăticie, cât și în acvariu. Cheia este să respecți intervale de mediu pentru fiecare specie, evitați modificările bruscă și să asigure o calitate a apei care să susțină mecanismele sale de protecție osmoregularea fără supracosturi energetice inutile.
