Гомойоосмотичні гідробіонти - раздел Экология, Динаміка водних мас та її роль у водних екосистемах У Прісноводних Організмів Концентрація Біологічних Рідин Гіпертонічна По Відн...
У прісноводних організмів концентрація біологічних рідин гіпертонічна по відношенню до водного середовища. Тому підтримання осмотичного тиску внутрішнього середовища є багатофункціональним процесом, який включає певну ізоляцію організму від проникнення прісних вод через зовнішні покрови тіла, активне виведення надлишку води, що надходить в організм та абсорбцію іонів із води зябрами проти концентраційного градієнту. Виключно важливу роль у цьому процесі відіграє ренальна система, яка забезпечує екскрецію гіпотонічної сечі і затримання найбільш важливого для осморегуляції натрію шляхом його реабсорбції у ниркових канальцях.
Нагадаємо схематичну будову нирки, загальний принцип функціональної організації якої властивий рибам та іншим водяним тваринам. Основною морфофункціональною одиницею нирки є нефрон (рис. 124). До його елементів входить двостінна капсула (Боумена), всередині якої розміщена капілярна сітка у вигляді клубочка (мальпігіїв клубочок). Між шарами капсули утворюється порожнина, яка переходить у звивисті канальці першого порядку (проксимальний каналець). На розрізі нирка має чітко окреслені зовнішній більш темний корковий і внутрішній мозковий шари. На межі коркового і мозкового шарів каналець звужується і спрямляється, а на рівні мозкового шару утворює петлю, що має назву петля Генле.
Петля Генле своїми закрутами входить у корковий шар нирки. У корковому шарі вона набуває звивистого вигляду і має назву вторинного, або дистального канальця, який переходить у збірну трубочку. Збірні трубочки, зливаючись, утворюють загальні вивідні протоки, які входять у порожнину ниркової миски. Саме до неї надходить утворена сеча, яка сечоводом виводиться із організму.
Утворення сечі включає такі процеси: фільтрацію плазми за рахунок витиснення води і розчинених у ній органічних і неорганічних речовин у кровоносному капілярному клубочку. На цій стадії утворюється первинна сеча. При просуванні по канальцях петлі Генле та по вторинних канальцях, які також обплетені густою капілярною мережею, із первинної сечі всмоктуються (реабсорбуються) більша частина води, іони Na+, K+, Cl– , амінокислоти, глюкоза і низькомолекулярні білки. Утворена після реабсорбції вторинна сеча звільнена від білку, глюкози та деяких інших речовин. Але в ній збільшується концентрація сечової кислоти, сечовини, аміаку, сульфатів, фосфатів, Са2+, Mg2+ та інших елементів.
Нирки водяних хребетних мають особливості, пов'язані як з рівнем філогенетичного розвитку, так і з екологічною характеристикою середовища. У костистих риб здійснюється гіпотонічна регуляція, у якій надзвичайно важлива роль належить ниркам. На відміну від міног, у яких фільтруючий апарат представлений одним великим гломусом (клубочок кровоносних капілярів разом з канальцями для відведення первинної сечі), у риб їх значна кількість, і вони входять до кожного нефрону. Завдяки такій розгалуженій системі фільтрувальних гломусів у прісноводних риб може виводитися така кількість води, яка дозволяє утримувати стабільний осмотичний тиск крові. Ефективність функціонування нирок риб залежить від гломерулярного процесу фільтрації, тобто початкового етапу утворення сечі. Її формування включає три процеси: фільтрацію, реабсорбцію у проксимальній і дистальній частині канальців та канальцеву секрецію деяких двовалентних катіонів (Ca2+, Mg2+), ферментів та інших речовин.
На відміну від прісноводних костистих риб, які мають типову гломерулярну нирку (має значну кількість гломусів для фільтрування значних об'ємів рідини), у морських риб нирки можуть бути як гломерулярними, так і агломерулярними. Агломерулярна нирка не має клубочкового фільтрувального апарату. При цьому парієнтальний каналець починається відразу від капсули Боумена, і далі він продовжується у середній і дистальний сегменти нефрону. Залозисті клітини, якими утворені канальці, можуть здійснювати виведення іонів Mg2+, HPO42–, SO42–, Cl–за рахунок їх секреції. Вважається, що у морських і прохідних риб нирки є основним органом, який здійснює виділення двовалентних катіонів із крові.
Саме завдяки такій структурі нирок відбувається фільтрація плазми у просвіт боуменовської капсули, з якого при проходженні по системі канальців реабсорбуються Na, K, Cl, амінокислоти та деякі інші низькомолекулярні сполуки. Внаслідок цього виділяється гіпотонічна сеча, а осмотично активні речовини залишаються в організмі. Крім того, деякі іони можуть абсорбуватись безпосередньо з води зябровим апаратом.
На відміну від прісноводних у морських риб цей процес має зворотний характер, тобто виводяться солі і утримується вода. По відношенню до водного середовища прісноводні види риб – гіперосмотичні, а морські – гіпоосмотичні. Вода, яка надходить в організм риб через зовнішні покриви тіла та слизову оболонку травного шляху гіпоосмотична по відношенню до внутрішнього середовища риб. Прісноводні риби не п'ють активно воду, але вона в значній кількості надходить в організм через зябровий апарат та слизові оболонки ротової порожнини та інших частин тіла. Певна частина води потрапляє під час заковтування поживи. Усе це створює постійну загрозу гіпергідратації їх організму (рис. 125).
Рис. 125. Основні шляхи транспорту іонів і води у процесі осморегуляції у костистих риб.
І – прісноводні риби; ІІ – морські риби. Суцільні стрілки – активний транспорт. Перервані стрілки – пасивний транспорт (за Проссер, Браун, 1967)
У морських костистих риб вода через шкіру і зябра не надходить, а навпаки, втрачається і, щоб попередити обезвожування організму, риби заковтують морську воду. Кількість спожитої води може досягати у окремих видів риб досить значної величини. У більшості морських риб вона становить 10–20 см3/кг ваги, а у тиляпії досягає 200–234 см3/кг.
Морські риби виділяють набагато менше сечі, ніж прісноводні. Так, у опсануса (Opsanus) і морського чорта (Lophіus) виділяється протягом доби біля 2,5 см3/кг, але така сеча досить концентрована. У морських риб дуже низька швидкість гломерулярної фільтрації, яка становить за добу: у вугра – 1,5, камбали – 1,4, у фундулюса (Fundulus heteroclіtus) – 1,0, а у тихоокеанського морського в'юна (Xіphіster) – тільки 0,34 % маси тіла. Морські риби змушені весь час зберігати воду і виділяти солі. Цим пояснюється, що морські риби заковтують воду, яка, проходячи по кишковому тракту, всмоктується разом з Na+, Cl–, Mg2+, SO42–та іншими речовинами. Більшість же неорганічних речовин виводиться із організму різними шляхами. Так, Са2+, Mg2+ та SO42–виводяться з фекальними масами та екскретуються з сечею, а більша частина Na, Cl та невелика частка калію залишають організм через залозистий апарат зябер, які у риб відіграють надзвичайно велику роль в сольовому обміні. Їх поверхня значно більша, ніж навіть поверхня шкіряного покриву. Так, у опсануса (Opsanus tan) вона перевищує поверхню тіла у 10 разів, а у макрелі (Scomber scombrus) – у 60 разів.
Висока інтенсивність обміну натрію як найбільш важливого іона, з яким пов'язаний перенос молекул води через біологічні мембрани та який відіграє значну роль у осмотичній концентрації рідин, забезпечує рибам адаптацію до прісних і солоних вод. Інтенсивність обміну натрію в організмі водяних тварин залежить від його концентрації у воді. При цьому сольовий склад прісних і солоних вод відображається і на плазменій концентрації натрію у риб. Так, якщо при перебуванні вугрів у прісних водах концентрація Na+ у плазмі крові становила в середньому 108 мекв/дм3, а його екскреція не перевищувала 8,3 мекв на 100 г маси тіла за годину, то під час морського періоду життя плазмена концентрація підвищувалась до 153 мекв/дм3, а його виведення з організму зростало до 700 мекв на 100 г маси тіла за годину.
На відміну від натрію, вміст у крові якого знаходиться у прямій залежності від концентрації у воді, концентрація калію, кальцію і магнію у біологічних рідинах риб більше залежить від їх надходження з кормом, а не з водою.
Лекція... Тема Абіотичні фактори водних екосистем... Динаміка водних мас та її роль у водних екосистемах...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Гомойоосмотичні гідробіонти
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
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
Пристосування гідробіонтів до сольових факторів середовища
Пристосування гідробіонтів до солоності води пов'язане з регуляцією концентрації іонів у внутрішньоклітинній рідині та її осмотичного тиску.
Концентрація неорганічних іонів у водному серед
Пойкілоосмотичні гідробіонти
У процесі еволюції сформувались різні механізми сольової адаптації. За концентрацією осмотично активних речовин у біологічних рідинах внутрішнього середовища та цитоплазмі клітин пойкілоосм
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
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
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
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
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, “
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
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
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
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов