Osmoregolazione nel pesce: significato, problemi e controlli (con diagramma)
In questo articolo parleremo di: - 1. Significato dell'osmoregolazione 2. Problemi di osmoregolazione 3. Fattori che influenzano gli scambi obbligatori 4. Osmoregulators e osmoconfirmer 5. Osmoregulation nei pesci d'acqua dolce 6. Osmoregulation in Marine Water Fishes 7. Controlli.
Contenuto:
- Significato dell'osmoregolazione
- Problemi di osmoregolazione
- Fattori che influenzano gli scambi obbligatori
- Osmoregolatori e osmoconfirmers
- Osmoregolazione nei pesci d'acqua dolce
- Osmoregolazione in pesci d'acqua marina
- Controlli di osmoregolazione
1. Significato dell'osmoregolazione:
Osmoregolazione nei pesci teleostei, sia che vivano in acqua dolce o in mare, la sua attività fisiologica è strettamente correlata alla loro sopravvivenza, e nonostante l'importanza dell'osmoregulazione, sorprendentemente poco si sa su come i pesci affrontano i problemi fisiologici insiti nella vita ambienti osmotici e iperosmotici.
È di grande interesse la capacità di alcuni pesci (ad esempio, .smon) di regolare in entrambi gli ambienti durante la migrazione. La revisione classica dell'osmoregolazione negli animali acquatici è stata fatta da Krogh (1939) e Pyefinch (1955).
Nei pesci i reni svolgono un ruolo importante nell'osmoregolazione, ma la maggior parte delle funzioni osmoregolatorie viene svolta da altri organi come le branchie, l'integumento e persino l'intestino. L'osmoregolazione può essere definita come "la capacità di mantenere un ambiente interno adatto di fronte allo stress osmotico".
Di conseguenza c'è sempre differenza tra le concentrazioni intracellulari ed extracellulari ottimali degli ioni. Nel corpo del pesce, il numero di meccanismi ha luogo per risolvere i problemi osmotici e regolare la differenza.
Di cui i più comuni sono:
(i) Tra compartimento intracellulare ed extracellulare
(ii) Tra il compartimento extracellulare e l'ambiente esterno. Entrambi sono chiamati collettivamente "meccanismi osmoregolatori", un termine coniato da Rudolf Hober.
2. Problemi di osmoregolazione:
Generalmente i pesci vivono in uno stato stazionario osmotico nonostante frequenti variazioni nell'equilibrio osmotico. Cioè, in media, l'input e l'output sono uguali per un lungo periodo fino a zero (figura 10.1).
Gli scambi osmotici che avvengono tra il pesce e il suo ambiente possono essere di due tipi:
(i) Scambio obbligatorio:
Di solito si verifica in risposta a fattori fisici su cui l'animale ha un controllo fisiologico minimo o nullo e
(ii) Scambio normativo:
Questi sono gli scambi che sono fisiologicamente ben controllati e aiutano nel mantenimento dell'omeostasi interna.
3. Fattori che influenzano gli scambi obbligatori:
io. Gradiente tra il compartimento extracellulare e l'ambiente:
Maggiore è la differenza ionica tra il fluido corporeo e il mezzo esterno, maggiore è la tendenza alla diffusione netta a basse concentrazioni. Quindi, un pesce ossuto in acqua di mare è influenzato dal problema di perdere acqua nell'acqua ipertonica del mare.
ii. Rapporto superficie / volume:
Generalmente l'animale con piccole dimensioni corporee si dissecca (o idrata) più rapidamente di un animale più grande della stessa forma.
iii. Permeabilità delle branchie:
Le branchie di pesce sono necessariamente permeabili all'acqua e ai soluti in quanto sono il principale sito di scambio di ossigeno e anidride carbonica tra il sangue e l'acqua. Il trasporto attivo di sali avviene anche nelle branchie. I pesci eurialini (che tollerano un'ampia gamma di osmolarità) si adattano bene all'acqua salata riducendo la permeabilità all'acqua.
iv. Alimentazione:
I pesci prendono acqua e soluto insieme all'alimentazione. Un gill prende un'alta quantità di sale rispetto all'acqua al momento di nutrirsi di invertebrati in riva al mare, quindi questi pesci devono avere un dispositivo speciale per eliminare l'eccesso di sale. Tuttavia, un pesce d'acqua dolce ingerisce grandi quantità di acqua rispetto al sale e quindi necessita di speciali mezzi di conservazione del sale.
4. Osmoregulators e osmoconfirmers:
Gli osmoregolatori sono quegli animali che possono mantenere l'osmolarità interna diversa dal mezzo in cui vivono. I pesci, eccetto la pescatrice che migra tra acque fresche e saline, il cambiamento dello stress osmotico dovuto ai cambiamenti ambientali viene superato con l'aiuto del meccanismo endocrino (Tabella 1).
Gli osmoconfirmers sono quegli animali che non sono in grado di controllare lo stato osmotico dei loro fluidi corporei ma confermano l'osmolarità del mezzo ambientale. La maggior parte dei pesci vive in acqua dolce o in acqua salata (alcuni vivono in acqua salmastra).
A causa di vari processi fisiologici, i rifiuti metabolici vengono rimossi dal corpo nei vertebrati da intestino, pelle e reni. Ma nei pesci e negli animali acquatici le loro branchie e le membrane orali sono permeabili sia all'acqua che ai sali nell'ambiente marino, il sale è più in acqua contro il sale all'interno del fluido corporeo, quindi l'acqua si espande a causa del processo di "osmosi".
L '"osmosi" può essere definita come "se due soluzioni di diverse concentrazioni sono separate da una membrana semipermeabile, il solvente dalla parte meno concentrata si muoverà attraverso la membrana in una soluzione più concentrata". Quindi per compensare la perdita di acqua bevanda di pesci marini acqua.
Il sale entrerà nel corpo a causa del gradiente di concentrazione e quindi il sale sarà più all'interno del corpo. D'altra parte, nei pesci d'acqua dolce, il sale uscirà nell'ambiente in quanto la concentrazione di sale sarà più all'interno del fluido corporeo. L'acqua si muoverà all'interno del corpo a causa dell'osmosi attraverso una membrana parzialmente permeabile.
Ciò significa che il solvente passerà in una soluzione più concentrata, ma il soluto passerà anche nella direzione opposta. Ci sarà, tuttavia, una differenza nella velocità dipendente dalla permeabilità relativa per due tipi di molecole che di solito passano rapidamente.
5. Osmoregolazione nei pesci d'acqua dolce:
Il fluido corporeo dei pesci d'acqua dolce è generalmente iperosmotico al loro mezzo acquoso. Quindi sono posti con due tipi di problemi osmoregolatori.
io. A causa del fluido iperosmotico del corpo sono soggetti a gonfiore da movimento di acqua nel loro corpo a causa del gradiente osmotico.
ii. Poiché il terreno circostante ha una bassa concentrazione di sali, si trova di fronte alla scomparsa dei loro sali corporei da una continua perdita nell'ambiente. Pertanto, i pesci d'acqua dolce devono impedire un guadagno netto di acqua e una perdita netta di sali. L'assunzione netta di acqua è prevenuta dai reni perché produce un'urina diluita, più abbondante (cioè, molto sensibile e quindi diluita) (Figura 10.2).
I sali utili sono in gran parte trattenuti dal riassorbimento nel sangue nei tubuli del rene e un'urina diluita viene escreta. Anche se alcuni sali vengono anche rimossi insieme all'urina che crea una perdita torrenziale di alcuni biologicamente; sali importanti come KCl, NaCl, CaCl 2 e MgCl 2 che vengono sostituiti in varie parti.
I pesci d'acqua dolce hanno una notevole capacità di estrarre Na + e CI - attraverso le branchie dall'acqua circostante con meno di 1 m M / L di NaCl, anche se la concentrazione plasmatica del sale supera 100 m M / L di NaCl.
Così il NaCl è stato trasportato attivamente nelle branchie contro un gradiente di concentrazione superiore a 100 volte. In questi pesci la perdita di sale e l'assorbimento di acqua sono ridotti dal tegumento considerevole con bassa permeabilità o impermeabilità all'acqua e al sale anche non bevendo l'acqua (Fig. 10.3).
6. Osmoregolazione nei pesci d'acqua marina:
Nei pesci marini, la concentrazione del fluido corporeo e dell'acqua marina è quasi simile. Pertanto, non richiedono molta energia per il mantenimento dell'osmolarità del loro fluido corporeo. L'esempio classico è l'hagfish, Myxine il cui plasma è isoosmotico per l'ambiente. Hagfish mantiene la concentrazione di Ca ++, Mg ++ e SO 4 significativamente più bassi e Na + e CI più elevati rispetto all'acqua di mare.
Altri pesci d'acqua marina come squali, razze, pattini e celacanto primitivo, Latimaria, hanno plasma che è isoosmotico all'acqua di mare. Si differenziano dalle aghi per avere la capacità di mantenere concentrazioni di elettrolita molto basse (cioè di ioni inorganici).
Hanno anche una differenza con osmoliti organici come l'urea e l'ossido di trim-etilammina. I reni di celacanto ed elasmobranchi espellono l'eccesso di sali inorganici come il NaCl.
Anche la ghiandola rettale situata all'estremità del canale alimentare prende parte all'escrezione di NaCl. I moderni pesci ossei (teleostei marini) hanno il liquido corporeo ipotonico rispetto all'acqua di mare, quindi hanno la tendenza a perdere acqua nei dintorni in particolare dalla branchia attraverso l'epitelio. Il volume perso di acqua viene sostituito da acqua salata (Figura 10.3).
Circa il 70-80% di acqua marina contenente NaCl e KCl entra nel flusso sanguigno per assorbimento attraverso l'epitelio intestinale. Tuttavia, la maggior parte dei cationi bivalenti come Ca ++, Mg ++ e SO4 che vengono lasciati nell'intestino vengono infine espulsi.
I sali in eccesso assorbiti insieme all'acqua di mare sono in definitiva ricevuti dal sangue con l'aiuto di branchie mediante il trasporto attivo di Na + Cl - a volte K + ed eliminati nell'acqua di mare. Tuttavia, gli ioni bivalenti vengono secreti nel rene (Figura 10.4).
Pertanto, l'urina è isosmotica per il sangue ma ricca di quei sali, in particolare Mg ++, Ca ++ e SO 4 - - che non sono secreti dalle branchie. L'azione osmotica combinata di branchie e reni nel teleosteo marino ha portato alla ritenzione netta dell'acqua che è ipotonica sia per l'acqua che per l'urina ingerita.
Usando un meccanismo simile alcune specie di teleostei come il salmone del nord-ovest pacifico mantengono un'osmolarità plasmatica più o meno costante nonostante siano migratori tra ambiente marino e d'acqua dolce.
Secondo Moyle e Cech. Jr. (1982) i pesci possono essere divisi in quattro gruppi su strategie di regolazione dell'acqua interna e concentrazioni di soluto totale.
7. Controlli di osmoregolazione:
La concentrazione e la diluizione dell'urina sono controllate dagli ormoni, che influenzano il tasso di filtrazione renale cambiando la pressione sanguigna e quindi controllando la quantità di urina. Gli ormoni influenzano anche il tasso di diffusione e assorbimento attraverso l'epitelio branchia. La ghiandola tiroide e i corpi surrenali secernono ormoni adrenocorticali che controllano l'osmoregolazione nei pesci.
