Метаболічна роль кальцію та шляхи його надходження в організми гідробіонтів - раздел Экология, Динаміка водних мас та її роль у водних екосистемах Кальцій Відіграє Важливу Роль У Формуванні Кісткового Скелету, Регуляції Прон...
Кальцій відіграє важливу роль у формуванні кісткового скелету, регуляції проникності клітинних мембран. Йому належить важлива роль у функціонуванні нервової, м’язової і залозистих тканин, синаптичній передачі, молекулярному механізмі м’язевих скорочень, у ферментативних реакціях, пов'язаних з процесами тканинного дихання і гліколізу.
Близько 1,5 млрд. т його солей, що надходять в моря і океани з річковим стоком, засвоюються у процесі життєдіяльності гідробіонтами. При цьому більшість морських і прісноводних організмів можуть накопичувати і концентрувати кальцій в окремих органах і тканинах.
Основним джерелом кальцію для безхребетних є кальцій води, оскільки ці організми можуть його утилізувати безпосередньо з водного середовища. Встановлено, що протягом 74 днів звичайний ставковик (Lіmnaea stagnalіs) може утилізувати з води до 80 % кальцію. Інтенсивність використання кальцію залежить як від його вмісту у воді, так і від її загальної мінералізації. У м'якій воді ці молюски отримують з води лише 30 %, а з кормом – 70 % кальцію, що надходить в організм. У збагаченій кальцієм воді ці джерела відіграють однакову роль.
Карбонати кальцію практично не засвоюються водяними рослинами і тваринами. Деякі водяні рослини в процесі фотосинтезу можуть істотно впливати на карбонатно-кальцієву рівновагу, обумовлюючи тим самим випадіння карбонату кальцію в осад. В період інтенсивного фотосинтезу, в сонячні літні дні можна спостерігати, що на листках елодеї, рдесника блискучого та інших водяних рослин осідає у вигляді інкрустації карбонат кальцію. Найбільше вищі водяні рослини утилізують з води кальцію в період їх вегетації. Так, при повітряно-сухій фітомасі 40 т/га очерет звичайний утилізує до 200 кг/га кальцію. В заростях елодеї протягом 10 годин світлої частини доби випадає в осад до 2 кг сполук кальцію на 100 кг сухої маси. Наведені дані свідчать про важливу роль вищих водяних рослин не тільки в процесах утилізації, а й у кругообігу кальцію в гідросфері. Слід, однак, зазначити, що при всій важливості кальцію для нормального розвитку рослин, його надмірне надходження у водойми може спричинити збіднення флори. Так, у водоймах, розташованих поблизу виробництв з переробки мармуру, поряд із значним підвищенням вмісту кальцію у воді спостерігається деградація фітоценозів.
Особливо важливу роль відіграє кальцій в метаболічних процесах безхребетних, які можуть утилізувати Са2+ безпосередньо з води. Так, у креветок поглинається зябрами до 90 % кальцію, що надходить в їх організм. Прісноводні молюски засвоюють більшу частину кальцію, яка іде на побудову черепашок, безпосередньо з води за допомогою спеціальних клітин мантії. Цим шляхом молюски можуть утилізувати до 80–90 % кальцію, і лише 10–20 % вони отримують за рахунок надходження з кормом. У молюсків, які живуть у воді з низьким вмістом кальцію, це співвідношення різко змінюється на користь кормових надходжень. Важливе значення для життєдіяльності безхребетних має не тільки вміст кальцію у воді, але і його співвідношення з іншими катіонами, зокрема, натрієм і калієм.
На відміну від хребетних тварин, у яких обмін кальцію в опірних тканинах більш тісно пов'язаний з обміном фосфору, для безхребетних характерним є утворення карбонатних сполук кальцію, які використовуються для побудови черепашок. В той же час фосфор відіграє важливу роль в засвоєнні кальцію організмом. Висока інтенсивність обміну кальцію у безхребетних визначає і їхні вимоги до екологічних умов середовища. Встановлено, що молюски уникають водойм, в яких вміст кальцію у воді менший 2 мг/дм3, а ракоподібні можуть нормально розвиватись при дещо меншій його концентрації – 1,7 мг/дм3. В умовах антропогенного впливу на водні екосистеми, яке супроводжується значним зменшенням концентрації кальцію (на фоні зростання питомої ваги інших елементів), видове різноманіття і чисельність безхребетних різко знижується. В той же час збагачення води солями кальцію до оптимальних значень позитивно впливає на їх розвиток, зокрема у молюсків, збільшується не тільки черепашка, а й питома вага м'яких тканин.
Прісноводні молюски можуть витримувати вищі концентрації кальцію у воді, ніж морські. Так, Anodonta cygnea може протягом тривалого часу жити у воді з концентрацією кальцію 400–500 мг/дм3. Основою високих адаптивних можливостей молюсків щодо значного зростання концентрації кальцію у воді є фізіолого-біохімічні механізми, які забезпечують швидкий перехід від тканинного дихання до гліколізу. Важливу роль відіграє і можливість генерації нервових імпульсів у безнатрієвому середовищі, яке містить лише іони кальцію. Завдяки такому механізму забезпечується висока ефективність нервової регуляції мембранних процесів в їх організмі.
Риби, як і безхребетні, можуть утилізувати кальцій не тільки з корму, але й безпосередньо з води. У молоді коропа 68–88% кальцію проникає в організм через зябра і лише 12–36 % – через шкіру. У дзеркальних коропів, тіло яких не вкрите лускою, через шкіру проникає 31 % кальцію, а через зябра – 69 %, тоді як у риб, які мають луску, через шкіру утилізується близько 12 %, а через зябра – 88 %. У форелі через залозистий апарат зябер і шкірні покриви надходить в організм 75 % кальцію з води і 25 % з кормом.
Відмічені особливості надходження кальцію в організм риб відіграють важливу роль в регуляції фізіолого-біохімічних процесів. На відміну від наземних тварин у риб абсорбований залозистими клітинами зябер кальцій з током крові відразу розноситься по всьому організму. При такому шляху надходження кальцію в організм гепатопанкреас, як внутрішній фільтр організму не відіграє такої важливої гомеостатичної ролі, як це має місце у теплокровних тварин. У зв'язку з цим, у риб більш розвинутий механізм тканинного депонування кальцію. При підвищенні концентрації розчиненого у воді кальцію від 100 до 200 мг/дм3 в мітохондріях залозистих клітин зябер уже протягом 24 годин його вміст зростає від 9,0 до 13,3 мкг/г білка. Із збільшенням накопичення кальцію в мітохондріях різко підвищується вміст як загального, так і неорганічного фосфору.
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
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
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
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