Einer der grundlegenden biologischen Prozesse in Lebewesen und vor allem in aquatischen Ökosystemen ist der Osmoregulation, Auch bekannt als osmotisches Gleichgewicht.
Alle lebensnotwendigen Stoffwechselreaktionen finden in einem wässrigen oder flüssigen Medium statt. Für den korrekten Ablauf dieser Reaktionen ist es notwendig, dass die Konzentrationen von Wasser und ungebunden (all diese organischen Verbindungen mit niedrigem Molekulargewicht, die dazu beitragen, die osmotisches Gleichgewicht) schwingen in relativ engen Grenzen, in einem Prozess namens Osmoregulation.
Wir können das definieren Osmoregulation als Methode, die die Homöostase des Körpers, was nichts anderes ist als die Fähigkeit lebender Organismen, ihren inneren Zustand in Abhängigkeit von den Veränderungen, die im Außen durch den Austausch von Materie und Energie mit ihm auftreten können, stabil zu halten.
All dies hängt in entscheidender Weise von der kontrollierte Bewegung von gelösten Stoffen in inneren Flüssigkeiten und in der Umwelt vorkommenden. Dies führt uns zur Regulierung in der Bewegung des Wassers eine grundlegende Rolle spielen.
Diese Regulierung der Wasserbewegung erfolgt durch Osmose, ein physikalisches Phänomen, das auf der Bewegung einer Lösungsmittelflüssigkeit durch eine semipermeable Membran beruht. Dieses Phänomen entsteht durch eine Rundfunk Dies erfordert keinen Energieaufwand und ist für den korrekten Zellstoffwechsel von Lebewesen von entscheidender Bedeutung.
Kurz gesagt, die Osmoregulation trägt dazu bei, dass die Konzentrationen von ungebunden Die in Organismen (zum Beispiel in Zellen) vorhandenen Stoffe und die sie umgebende Umwelt neigen dazu, sich gegenseitig auszugleichen durch Durchfluss durch Membranen semipermeabel. Dieser Umstand ermöglicht die Regulierung der osmotischer Druck (Druck, der ausgeübt wird, um den Fluss des Lösungsmittels zu stoppen, das eine Membran durchdringt).
Osmotisches Gleichgewicht bei Tieren
Bei den meisten Tieren sind die Flüssigkeiten, die die Zellen versorgen, isosmotisch im Vergleich zu den Flüssigkeiten, die innerhalb der Zellen koexistieren. Dies bedeutet, dass die Flüssigkeiten innerhalb und außerhalb der Zellen eine ähnlicher osmotischer DruckDadurch wird verhindert, dass die Zelle übermäßig anschwillt, wie es bei einer Hypotonische Lösung, oder Faltenbildung, etwas, das in der hypertonische Lösungen.
Um diese Flüssigkeiten behalten zu können isosmotisch Auf beiden Seiten der Plasmamembran verwenden viele Zellen aktiver Ionentransport (z. B. das Pumpen von Na+ nach außen), was einen Energieaufwand erfordert und passive Prozesse ergänzt.
Tierzellen sehen in a isoosmotische Lösung ein Medium, das für seine korrekte Funktion und Entwicklung geeignet ist. Bei Pflanzen ist dies nicht der Fall: Pflanzenzellen, die sich in einem isoosmotische Lösung kann unter Haarausfall leiden Turgor, da seine Zellwand gelöste Stoffe zurückhält und auf einen hohen Innendruck angewiesen ist.
Passiver und aktiver Transit von Wasser und Ionen
El passiver Transit ist nicht mit Energieverbrauch verbunden: Ionen Sie diffundieren aus dem Medium von höherer zu niedrigerer Konzentration und durch Osmose Wasser bewegt sich in die entgegengesetzte Richtung. Die Geschwindigkeit der Ionendiffusion kann beeinflusst werden durch die Temperatur, während die Osmose von der gelöster Gradient.
El aktiver Transit benötigt metabolische Energie. Es wird verwendet für überschüssige Ionen beseitigen (Stoffwechselabfälle) oder für notwendige Substanzen aufnehmen die gegen den Gradienten verlaufen. Bei Fischen erfolgt dieser Transport hauptsächlich in Kiemenepithelzellen, In der Darm und in der Niere.
Hormone und endokrine Kontrolle der Osmoregulation
Die Osmoregulation wird moduliert durch HormoneBei Meeresfischen ist die Cortisol fördert die Ausscheidung von Salzen in den Kiemen; bei Süßwasserfischen Prolaktin fördert die Ionenaufnahme und Wasserspeicherung. Calcitonin beeinflusst den Kalziumhaushalt und Permeabilität von Membranen. Darüber hinaus ist die Achse Wachstumshormone/IGF-1 (Wachstumshormon/Insulinfaktor) erleichtert die Akklimatisierung an salzhaltige Umgebungen, und Teleosteer verwenden den Mineralokortikoidrezeptor mit Cortisol als funktioneller Ligand zur Regulierung des Ionentransports.
Osmoregulation bei Wassertieren
Wassertiere haben sich an eine große Bandbreite an Lebensräumen angepasst, vom Süßwasser (mit sehr wenigen ungebunden) bis hin zu hypersalinen Gewässern (mit reichlich ungebunden). Das bringt sie in Schwierigkeiten osmotisches Gleichgewicht sehr unterschiedlich. Darüber hinaus funktioniert jede Art innerhalb einer Umgebungsosmolaritätsbereich entschlossen.
- Nadellöcher: Organismen, die einen engen Bereich von Salzgehalt der Umwelt, sowohl in Süß- als auch in Salzwasser.
- Euryhalinen: Organismen, die ein breites Spektrum an Salzgehalt, zum Beispiel in der Lage zu sein, zwischen Süß-, Brack- und Meerwasser zu leben und sich zu bewegen einige, die zwischen Flüssen und Meer wandern.
Es gibt hauptsächlich zwei Möglichkeiten, dies zu erreichen: Osmoregulation:
El Osmokonformismus bezieht sich auf Tiere, die in osmotisches Gleichgewicht mit der Umgebung, in der sie leben, das heißt, ihre Körperflüssigkeiten sind fast isosmotisch in Bezug auf die Umwelt. Sie sind in der Regel Meeresorganismen, insbesondere viele Wirbellose und einige Knorpelwirbeltiere, die sich ansammeln Harnstoff und andere Osmolyte, um den osmotischen Umgebungsdruck auszugleichen.
Die Tiere Osmoregulatoren behalten ihre interne Osmolarität, die sich von der des Mediums unterscheidet, bei und passen die Wasserhaushalt und Ionen. Die Energiekosten variieren je nach Permeabilität der Körperoberfläche. Wenn die Osmolarität von Körperflüssigkeiten größer ist als die der Umgebung, ist das Tier hyperosmotisch; wenn es weniger ist, ist es hypoosmotisch.
Akklimatisierung und Salzgehaltsänderung
Die Arten euryhalin (zum Beispiel einige, die zwischen Flüssen und Meeren wandern) stehen vor zusätzlichen Herausforderungen. Ihre Akklimatisierung beinhaltet allmähliche Veränderungen in der Expression von ionischen Transportern in Kiemen und Darm, Anpassungen in der Nierenfunktion und ein schönes hormonelle Regulierung (Cortisol, Prolaktin, GH/IGF-1). Diese Veränderungen erfordern tiempo und Energie; daher können plötzliche Schwankungen des Salzgehalts osmotischer Stress.
Osmoregulation bei Süßwasserfischen
Bei Süßwasserfischen ist die Konzentration von Ionen Körper ist größer als die im Wasser vorhandene. Dies führt zu einer Diffusion von Wasser in den Innenraum des Fisches durch das Epithel der Kiemen und der Haut. Unreguliert kann dieser Fluss das Gewebe anschwellen lassen und lebenswichtige Funktionen beeinträchtigen.
Zum Ausgleich erzeugt die Niere dieser Fische große Mengen Urin sehr verdünnt (hohe glomeruläre Filtration), was die Ausscheidung von Überschuss an WasserDa ihre Salzkonzentration die der Umgebung übersteigt, verlieren die Fische Elektrolyte durch Diffusion, also müssen sie Salze resorbieren durch spezialisierte Zellen in der Kiemen und erhalten Sie sie durch die Ernährung.
Im Kiemenepithel ist der Ionenaustausch mit dem Ionenaustausch selbst verknüpft. StoffwechselKohlendioxid wird umgewandelt in Bikarbonat und wird mit Ionen ausgetauscht Chloridwährend der Ammonium (aus dem Proteinkatabolismus) kann durch den Austausch mit Natrium. Und so kam es dass der Ausscheidung von Abfallstoffen ist gekoppelt mit der Aufrechterhaltung der ionische Homöostase.
El pH von Wasserbedingungen diese Austausche: in mehr Umgebungen Säuren, die Na+-Aufnahme ist schwierig, und Natrium kann sich im Blut ansammeln und verursachen Ödeme oder Aszites bei empfindlichen Arten. Halten Sie eine stabiler pH-Wert und innerhalb des Verbreitungsgebiets der Art ist es wichtig, osmotische Störungen zu vermeiden.
Bei der Aquariophilie ist es üblich, kleine Mengen von nicht chloriertes Salz in Süßwasseranlagen, die kürzlich in Betrieb genommen wurden, wenn die biologische Stabilität noch nicht gegeben ist. Das Vorhandensein bestimmter Ionen im Wasser erleichtert es den Austausch in den Kiemen und hilft Ammoniak kontrollieren während der Reifungsphase des Systems. Es sollte mit Kriterium und je nach Art, da einige empfindlich auf eine Erhöhung der Leitfähigkeit reagieren.
Osmoregulation bei Meerwasserfischen
Bei Meeresfischen ist die äußere Umgebung hyperosmotisch in Bezug auf seine inneren Flüssigkeiten. Daher neigt Wasser dazu den Körper verlassen durch Osmose und die Ionen aus dem Meer gelangen durch Diffusion durch die KiemenDas Hauptrisiko besteht darin, Deshidratación wenn sie nicht aktiv korrigiert werden.
Um Dehydration zu vermeiden, Meeresfische sie trinken Meerwasser und absorbieren Wasser in der Darm nach Ausfällen und Abtrennen eines Teils der Salze. Der Überschuss an NaCl Es wird in den Kiemen durch Chloridzellen (reich an Mitochondrien) ausgeschieden, die absondern Chlor über bestimmte Kanäle und vertreiben Natrium über parazelluläre Wege. Ein Teil des Restes wird ausgeschieden durch Hocker y orina.
Im Gegensatz zu Süßwasserfischen produzieren viele Meeresfische wenig Urin und mit hoher Signalkonzentration. Dies hängt mit einer geringeren Präsenz von Glomeruli in der Niere; einige Arten, wie Seepferdchen, Nieren entwickeln aglomerulär. Um sich zu erholen Wasser und Verluste begrenzen, haben sie lange Nierentubuli und wirksame Resorptionsmechanismen.
Bei marinen Knorpelfischen (die in heimischen Aquarien nicht häufig vorkommen) ist die Strategie anders: Sie Osmokonformer die sich ansammeln Harnstoff und andere Osmolyte, um den osmotischen Druck mit dem Meer auszugleichen und überschüssige Salze durch spezielle Drüsen auszuscheiden. Diese Erwähnung veranschaulicht die Vielfalt der evolutionäre Lösungen für das gleiche osmotische Problem.
El Stress verändert die Osmoregulation: plötzliche Veränderungen in Salzgehalt, schlechte Wasserqualität oder unzureichendes Management destabilisieren die Hormone und ionische Transporter. Obwohl die Cortisol erleichtert die Akklimatisierung an Salzwasser, chronischer Stress beeinträchtigt die Epithelbarriere und Wasserhaushalt, wodurch die Anfälligkeit für Krankheitserreger.
Auswirkungen auf die Aquakultur
In der Aquakulturproduktion ist der Salzgehalt des Wassers ein Faktor kritisch für Wachstum. Osmoregulation beinhaltet eine Energieverbrauch Wenn dieser Wert hoch ist, entzieht er dem crecimiento bereits die Futterumwandlung. Passen Sie die Salzgehaltsbereich optimal nach Art und Stadium, zusammen mit Temperatur y Photoperiode, maximiert Produktivität und Wohlbefinden. Bei marinen Teleostiern zwingt die Exposition gegenüber einer hyperosmotischen Umgebung sie dazu, die Ausscheidung von Salzen und erhöht den Stoffwechselaufwand; daher modulieren Aquakulturisten den Salzgehalt, um Leistung y supervivencia.
Das osmotische Gleichgewicht mag komplex erscheinen, aber es ist wesentlich für das Leben. Das Verständnis hilft, die comportamiento und die Bedürfnisse der Fische, sowohl in freier Wildbahn als auch im Aquarium. Der Schlüssel liegt darin, die Umgebungsbereiche jeder Art, vermeiden Sie Änderungen abrupt und eine Wasserqualität sicherzustellen, die die Schutzmechanismen aufrechterhält Osmoregulation ohne unnötige Energiemehrkosten.
