Пристосування гідробіонтів до сольових факторів середовища - раздел Экология, Динаміка водних мас та її роль у водних екосистемах Пристосування Гідробіонтів До Солоності Води Пов'язане З Регуляцією Концентра...
Пристосування гідробіонтів до солоності води пов'язане з регуляцією концентрації іонів у внутрішньоклітинній рідині та її осмотичного тиску.
Концентрація неорганічних іонів у водному середовищі може змінюватися в дуже широкому діапазоні (від нуля до величин, що в сотні разів перевищує їх внутрішньоклітинний рівень), створюючи високий іонний градієнт між організмом і середовищем, в якому він перебуває.
Осмотичний градієнт між організмом і середовищем постійно створює загрозу дегідратації у морських і гіпергідратації у прісноводних організмів. Чим більша різниця між осмотичною концентрацією у водному середовищі і в організмі, тим більш жорсткому впливу необхідно протистояти гідробіонтам. Основою такого протистояння є фізіологічні процеси, спрямовані на підтримання нерівномірних концентрації і складу іонів, що знаходяться у клітині та навколишньому водному середовищі. При цьому проблема адаптації полягає не тільки в регуляції кількісної, а й якісної різниці в іонному складі клітин організму і навколишнього середовища. Тобто, клітини повинні утримувати значну кількість іонів від урівноважування з навколишнім середовищем і одночасно регулювати вибірковість їх надходження і віддачу.
Підтримання осмотичного тиску цитоплазми в умовах різної солоності водного середовища здійснюється двома механізмами: змінами концентрації у цитоплазмі органічних осмотично активних речовин та змінами вмісту в ній неорганічних іонів.
До осмотично активних речовин належать амінокислоти, сечовина, метіламіни та інші сполуки, що синтезуються в організмі.
Встановлено, що при підвищенні солоності води, у безхребетних може зростати ферментативна активність глутаматдегідрогенази – ферменту, який ініціює утворення глутамінової та інших амінокислот. На значення органічних речовин у підтриманні осмотичного тиску у гідробіонтів вказують такі дані. У мідій при їх перенесенні з води солоністю 5 до 35 ‰ вміст азотистих сполук у цитоплазмі зростає у 5–6 разів, а неорганічних електролітів – у 1,1–1,2 рази. Клітинний осмотичний тиск при цьому збільшується на 75 %. Компенсаторне зростання внутрішньоклітинного тиску, що відбувається переважно за рахунок органічних речовин, можна розглядати як важливий фактор у пристосуванні гідробіонтів до гіпергалінного середовища. Як відомо, неорганічні іони істотно впливають на ферментативну активність і структурну організацію цитоплазматичних макромолекул. Якщо вирівнювання осмотичної концентрації внутрішнього середовища гідробіонтів, які мешкають у гіпергалінних умовах, відбувалось би за рахунок тільки іонів, це могло б призвести до різких змін метаболізму. Щодо амінокислот та інших органічних речовин, то вони не взаємодіють з субстратами та коферментами і не впливають на хід фізіолого-біохімічних реакцій.
В той же час неорганічні іони (особливо натрій і калій) відіграють надзвичайно важливу роль у транспорті іонів і води між зовнішньоклітинним і внутрішньоклітинним середовищем.
За особливостями осморегуляції гідробіонтів поділяють на гомойоосмотичні і пойкілоосмотичні.
До гомойоосмотичних належать водяні тварини, здатні активно регулювати осмотичний тиск рідин тіла та підтримувати відносну сталість фізіологічних параметрів внутрішнього середовища незалежно від змін мінералізації води. Такі тварини мають назву осморегулюючі. До них належать прісноводні і морські риби, морські ссавці, деякі ракоподібні.
Пойкілоосмотичні організми не здатні підтримувати більш-менш сталий осмотичний тиск при зміні солоності водного середовища. До пойкілоосмотичних належать нижчі безхребетні, двостулкові молюски, багато видів кільчастих червів, голкошкірі. Таких морських безхребетних ще називають осмоконформерами. За характером пристосування до солоності води до пойкілоосмотичних належать практично всі водорості. Стосовно рослин часто застосовують дещо інше визначення – пойкілогідричні організми, що підкреслює ступінь обводнення їх цитоплазми.
Пристосування до різної солоності води здійснюється по різному у найпростіших і більш складних багатоклітинних організмів. Суттю адаптивних реакцій гідробіонтів різних рівнів філогенетичного розвитку є забезпечення іонного і осмотичного гомеостазу.
Все темы данного раздела:
Динаміка водних мас та її роль у водних екосистемах
Під водною масою розуміють об’єм води, який співпадає з площею і глибиною котловин водних об’єктів або заглибленнями земної поверхні і має однорідні фізико-хімічні характеристики,
Фізико-хімічні властивості води та їх екологічне значення
Вода – найважливіша середовищеутворююча речовина, вплив якої на життєдіяльність організмів багатосторонній. Саме завдяки особливим властивостям води як універсального розчинника неорганічних і орга
Щільність води
Під щільністю розуміють масу одиничного об’єму води – кг/м3. Вона залежить від температури, наявності розчинних солей, а також від атмосферного тиску та вищерозташованих
Кольоровість води
Колір природних вод залежить від власного кольору розчинених у ній речовин, завислих частинок та мікроорганізмів, що населяють водну товщу. Забарвлення води зумовлено взаємовідносинами між водним с
Температурний та термічний режим водних об’єктів
Температурний режим водних об’єктів – це зміна температури води по акваторії і глибині на протязі певного проміжку часу. Коливання температури води у водних екосистемах можуть бути добові, місячні,
Льодовий режим
Зі зниженням температури до 0°С і нижче на водоймах і водотоках утворюється льодовий покрив. Період замерзання починається з появи кристалічних структур води (лід) спочатку біля берега, де течія не
Світло та його роль у функціонуванні водних екосистем
Світло надходить до земної поверхні у вигляді прямої і розсіяної сонячної радіації, які разом оцінюються як сумарна радіація. На її видиму частину спектру припадає
Седиментація, осадоутворення та формування донних грунтів
У товщі води постійно знаходиться певна кількість завислих часток мінерального і органічного походження. Під дією сили тяжіння вони поступово опускаються на дно. Процес осадження завислих частинок
Роль гідрофізичних факторів у життєдіяльності гідробіонтів
Турбулентне перемішування водних мас, їх температура, сонячна радіація та осадоутворення відіграють вирішальну роль у формуванні якості води та біологічної продуктивності водних екосистем. В зв’язк
Сольовий склад океанічних (морських) вод
Для вод відкритих океанів, незалежно від їх положення на Земній кулі, характерним є схожість у кількісному співвідношенні між основними іонами. Це пов'язано з тим, що маса солей в океанах настільки
Сольовий склад континентальних вод
На відміну від морських вод з однотипним сольовим складом, прісні води різних ландшафтних зон за складом головних іонів суттєво відрізняються. Згідно класифікації О.О. Альокіна (1970), природні вод
Евригалінні і стеногалінні гідробіонти
Солоність води є визначальним чинником у приуроченні водяних організмів до умов середовища. Саме за вмістом солей у воді можна поділити гідробіонти на морських і прісноводних. При цьому у високомін
Пойкілоосмотичні гідробіонти
У процесі еволюції сформувались різні механізми сольової адаптації. За концентрацією осмотично активних речовин у біологічних рідинах внутрішнього середовища та цитоплазмі клітин пойкілоосм
Гомойоосмотичні гідробіонти
У прісноводних організмів концентрація біологічних рідин гіпертонічна по відношенню до водного середовища. Тому підтримання осмотичного тиску внутрішнього середовища є багатофункціональним процесом
Натрій, калій і цезій в водних екосистемах
Натрій, калій і цезій належать до групи лужних металів, які легко віддають один електрон, перетворюючись у позитивно заряджені іони. Саме завдяки цій властивості вони зустрічаються в природі виключ
Роль калію в метаболічних реакціях водяних рослин
Для водяних рослин характерним є досить високий вміст калію і значно менший – натрію в їхніх тканинних структурах. Калій у більшості рослин становить 0,9–1,2 % їх біомаси. Найбільша його кількість
Особливості обміну натрію і калію в організмі водяних безхребетних
Біологічна роль Na+ і K+ в життєдіяльності водяних тварин еволюційно визначилася ще в період становлення біосфери. За своїм іонним складом позаклітинна рідина водяних тварин м
Натрій і калій у морських і прісноводних рибах
Організм морських риб гіпоосмотичний по відношенню до морської води. Щоб підтримувати водний баланс, морські риби змушені постійно поглинати морську воду, з якою надходить в організм не тільки натр
Природний цезій в організмі гідробіонтів
Цезій належить до калієвої групи лужно-земельних металів. Він має один стабільний ізотоп і 21 радіоактивний. Після випробувань ядерної зброї та аварій на атомних електростанціях у гідросфері збільш
Кальцій у водних екосистемах
Кальцій – один з найголовніших іонів водних екосистем. Він переважає серед катіонів слабомінералізованих вод, а при зростанні загальної мінералізації його співвідношення з іншими хімічними елемента
Вміст кальцію в морських і океанічних водах
Океанічні (морські) води є водами хлоридного класу, групи натрію. Тому вміст Са2+ в них менший в порівнянні з поверхневими водами суші. Основна кількість кальцію надходи
Кальцій континентальних вод
Вміст кальцію в поверхневих водах суші дуже мінливий і може істотно відрізнятися в залежності від геологічних умов водозбірної площі та кліматичних умов. Води більшості озер, річок, водосховищ нале
Метаболічна роль кальцію та шляхи його надходження в організми гідробіонтів
Кальцій відіграє важливу роль у формуванні кісткового скелету, регуляції проникності клітинних мембран. Йому належить важлива роль у функціонуванні нервової, м’язової і залозистих тканин, синаптичн
Магній морських і континентальних вод
Серед елементів другої групи періодичної системи магній за своїми хімічними властивостями найближчий до кальцію. Він входить до складу більш ніж 100 мінералів, у тому числі бруситу Mg(OH)2
Форми міграції магнію у природних водах
У природних водах магній утворює сполуку з карбонатом – магнезит (MgCO3). Як і карбонат кальцію, він легко розчиняється у воді, яка містить розчинену вуглекислоту, внаслідок перетворення
Магній в організмі гідробіонтів
Вміст магнію в організмі гідробіонтів залежить від того, в якій воді – морській чи прісній вони мешкають. Так, у гемолімфі морських молюсків мідій (Mytіlus), устриць (Ostrea), морськи
Метаболічна роль магнію у гідробіонтів
Магній належить до іонів з дуже широким спектром дії. Він відіграє виключно важливу роль в активації ферментативних реакцій, які відбуваються у автотрофних і гетеротрофних організмів. У водоростей
Сірка природних вод та процеси сульфатредукції
Сірка зустрічається в природі як в самородному вигляді, так і в різних сполуках та газоподібному стані, у вигляді сірководню та оксиду сірки. Легкорозчинні сульфати сірки знаходяться у великій кіль
Форми розчиненого заліза у водних екосистемах
В океанічній воді, при загальній її солоності 34,5–35,0 ‰, концентрація заліза може коливатись у межах 0,005–0,14 мкг/дм3. На глибині 50 м міститься в середньому до 20 мг/м3 з
Роль заліза у ферментативних реакціях та процесах дихання гідробіонтів
Залізо відіграло виключно важливу роль в еволюції біосфери. Як складовий компонент металопорфірінів воно стало основою для утворення хлорофілу, дихальних ферментів і дихальних білків. Залізо входит
Марганець
Марганець належить до металів із змінною валентністю (Mn2+, Mn4+, Mn7+), що визначає його участь у окиснювано-від
Кобальт
Кобальт належить до елементів, які утворюють сполуки практично з усіма галогенами (CoF2, CoF3, CoCl2, CoBr2, CoІ2). Всі галогеніди двовалентно
Кадмій, хром, алюміній
Серед мікроелементів, які при певних концентраціях у воді виявляють високу токсичність, є особливо небезпечні забрудники водного середовища, які в мікродозах негативно впливають на функціональний с
Кругообіг кисню в водних екосистемах. Формування кисневого режиму водних екосистем
Основним джерелом кисню у воді є його проникнення з повітря та виділення фотосинтезуючими рослинами. Внаслідок фотосинтезу відбувається окиснення води з виділенням молекулярного кисню і відновлення
Роль кисню в розкладі органічних речовин та формуванні якості води
Кисень водних екосистем відіграє виключно важливу роль у процесах розкладу розчинених органічних речовин, відмерлих рослин і тварин, при яких складні органічні речовини перетворюються на прості (СО
Роль кисню у життєдіяльності гідробіонтів
Підтримання життєдіяльності гідробіонтів тісно пов’язане з енергетичними процесами, які грунтуються на окиснювано-відновних реакціях, що протікають за участю кисню. Розщеплення молекул білків, жир
Особливості використання гідробіонтами кисню з води
У процесі еволюції у гідробіонтів різних трофічних рівнів сформувались механізми адаптації до більш низького рівня кисню у воді в порівнянні з атмосферним повітрям. Як відзначає В.І. Вернадський, “
Хімічні та біологічні перетворення діоксиду вуглецю у водних екосистемах
Основними джерелами надходження діоксиду вуглецю у водне середовище є його інвазія з атмосфери, дихання гідробіонтів, виділення із солей вугільної кислоти в результаті хімічних реакцій та процеси г
Фотосинтез. Фіксація вуглекислоти автотрофними і гетеротрофними організмами
Метаболічна роль діоксиду вуглецю тісно пов’язана з фотосинтезом – одним із найбільш фундаментальних і важливих процесів біосфери.
Процес фотосинтезу в гідросфері пов’язаний з діяльністю р
Адаптація риб до змін вмісту СО2 у воді
Спостереження за поведінкою риб різних видів і вікових груп свідчать, що поряд з позитивним впливом розчиненого у воді СО2 на їх організм, мають місце прояви негативних реакцій. Такі різ
Азотфіксація у водних екосистемах
Азотфіксація – це засвоєння молекулярного азоту повітря за допомогою мікроорганізмів-азотфіксаторів. Основну масу азоту на Землі (4,6×1017 т) становить молекулярни
Використання азоту в біосинтетичних процесах водоростей
Як морські, так і прісноводні водорості можуть засвоювати неорганічні сполуки азоту (нітрати NO3–), нітрити (NO2–) та а
Алохтонний і автохтонний азот водних екосистем
Між сполуками азоту, які надходять у водойми іззовні (алохтонними) і тими, які утворюються в них за рахунок відмирання гідробіонтів (автохтонними), існує певна якісна різниця. Органічна біомаса наз
Амоніфікація, нітрифікація і денітрифікація та їх роль в кругообігу азота в водних екосистемах
Процес розкладу органічних азотистих речовин, або амоніфікація, незалежно від джерел їх надходження у водойми, відбувається за участю мікроорганізмів і закінчується утворенням вільного аміаку (NH
Неорганічний та органічний фосфор водних екосистем
У морських водах неорганічний фосфор представлений в основному фосфорною кислотою Н3РО4 та продуктами її дисоціації (H2PO4–,
Вміст фосфору в організмі гідробіонтів і його метаболічна роль
Про вміст фосфору в організмі гідробіонтів свідчать такі дані. В сухій масі морського планктону міститься близько 0,42 % фосфору; в організмі бактерій він становить 3 %, бурих водоростей – 2,8 % і
Новости и инфо для студентов