Біологічна роль Na+ і K+ в життєдіяльності водяних тварин еволюційно визначилася ще в період становлення біосфери. За своїм іонним складом позаклітинна рідина водяних тварин має дуже високу схожість з океанічною водою, яку тварини зберегли з часів кембрію. Вважається, що в цьому відобразився вплив того морського середовища, в якому в процесі еволюції формувались перші живі істоти. При співставлені концентрації неорганічних іонів, особливо Na+, K+ і Cl–, у крові морських безхребетних і в морській воді, виявляється дуже високий ступінь схожості, що підтверджує океанічне походження мінерального складу позаклітинної рідини, яка закріпилась у процесі еволюції не тільки у сучасних водяних, але й наземних хребетних тварин.
Роль неорганічних іонів у життєдіяльності організмів визначається не поширенням того чи іншого елементу в природі, а його властивостями і здатністю до участі в хімічних реакціях, активації ферментів та можливістю впливати на збудливість клітинних мембран. У водяних тварин з усіх іонів внутріклітинного середовища найбільш ефективно регулюється калій. Вміст натрію в позаклітинних рідинах більш мінливий, а в клітинах він знаходиться в незначних кількостях. Підтримання певного концентраційного градієнту іонів у клітинах і позаклітинних рідинах в умовах перебування гідробіонтів в прісних або морських водах є однією з найбільш складних функцій організму.
Внутрішньоклітинний вміст Na+ і K+ регулюється в першу чергу самою клітиною і лише потім – цілісним організмом. Це має особливе значення для адаптації найпростіших, які не мають чітко диференційованих ниркових та позаниркових механізмів регуляції обміну води та неорганічних іонів. Так, при перебуванні інфузорій Tetrahymena в середовищі з високим вмістом натрію (220 ммоль/дм3) протягом короткого часу вміст натрію в їх організмі зростав до 105 мекв/дм3. При перенесенні їх у менш солону воду вміст натрію вже протягом 14 днів знижувався до 43 мекв/дм3, у наступні два місяці – до 21 мекв/дм3. Ці дані свідчать, з одного боку, про істотний вплив водного середовища на концентрацію натрію в організмі найпростіших, а з другого, – про існування у них механізмів, які протистоять вирівнюванню осмотичного (іонного) градієнту між організмом і навколишнім водним середовищем.
У морських організмів осмотична та іонна концентрація внутрішнього середовища наближається до сольового складу морської води. Так, при середній концентрації натрію в морській воді 457 ммоль/дм3 у звичайної устриці (Ostrea edulіs) його вміст у гемолімфі становить відповідно 554 ммоль/дм3, а у слимака морський заєць (Aplysіa depіlana) – 499 ммоль/дм3. Аналогічні концентраційні співвідношення спостерігаються і у морських ракоподібних. Наприклад, при тій же концентрації натрію у морській воді в гемолімфі лангустів Palіnurus vulgarіs його вміст не перевищував 545 ммоль/дм3, а у крабів Maja squіnada – 500 ммоль/дм3.
У морських кільчастих червів (Aphrodіte, arenіcola) концентрація натрію наближається до вмісту у морській воді.
У прісноводних ракоподібних вміст натрію у гемолімфі значно перевищує його концентрацію у водному середовищі. Так, у прісноводного віслюка (Asellus aquatіcus), який перебував у воді з концентрацією натрію 0,65 ммоль/дм3, його вміст у гемолімфі досягав 137 ммоль/дм3 і перевищував вміст у середовищі більше, ніж у 200 разів. Значно більш висока концентрація натрію і в організмі кільчастих червів (78,6–85,7 ммоль/дм3).
Існують особливості в розподілі іонів калію між клітинними і позаклітинними біологічними рідинами. У багатоклітинних організмів на міжклітинний простір припадає в різних органах від 16 до 30 % об’єму тканин. При цьому внутрішньоклітинна концентрація калію характеризується більшою стабільністю, ніж у позаклітинній рідині, тобто клітинні механізми оберігають їх внутрішнє середовище від значних зовнішніх впливів і змін. Висока стабільність внутрішньоклітинної концентрації калію, яка мало залежить від коливань гідрохімічного режиму середовища, є еволюційно закріпленою функцією організмів різних трофічних рівнів.
Співставлення концентрації калію в прісних водах і в організмі безхребетних свідчить про його більш високий рівень у біологічних рідинах і тканинах. Але в порівнянні з натрієм ця різниця менш виражена, що пояснюється більшою участю іонів натрію в осморегулюючих процесах водяних тварин. Так, якщо у прісних водах вміст калію коливається в межах 0,08–0,20 ммоль/дм3, то в гемолімфі жабурниці він становить 0,28–0,48 ммоль/дм3, у прісноводної живородки лужанки – 1,2 ммоль/дм3. У морських молюсків величини його концентрації у воді і гемолімфі були близькими. У середземноморсько-чорноморської мідії його вміст становив 12,5 ммоль/дм3 (морська вода 10,1), у серцевидки Ламарка – 10,9 і у морського зайця – 9,7 ммоль/дм3. У гемолімфі морських ракоподібних (Palіnurus, Squіkka, Maja) концентрація калію коливається в межах 10,3–15,0 ммоль/дм3, а у кільчастих червів – 10,1–12,3 ммоль/дм3. Для порівняння відзначимо, що у прісноводних ракоподібних (Asellus, Cambarus) концентрація калію в гемолімфі дещо менша (3,9–7,4 ммоль/дм3), а у кільчастих червів вона не перевищує 4,0–6,8 ммоль/дм3.
Як свідчать наведені дані, в організмі морських молюсків і прісноводних безхребетних існує певний рівень вмісту іонів натрію і калію. Є організми, які можуть підтримувати в крові відносну стабільність концентрацій Na+, K+ та інших елементів при перебуванні в різко пересолених водоймах, де розчин солей досягає концентрації ропи. Прикладом може служити артемія соляна з ракоподібних, яка може жити у пересолених водах з мінералізацією до 220 ‰.