Осморегуляция и ионная регуляция у животных

Для нормального протекания физиологических процессов в орга­низме животного необходимо стабильное состояние его внутренней среды. Динамическое поддержание постоянства внутренней среды — гомеостаз — является условием независимого существования организ­ма. Гомеостаз обеспечивается несколькими процессами, протекающи­ми в теле животных. К ним относятся осморегуляция, регуляция ион­ного состава и выделение конечных продуктов обмена, главным обра­зом азотистых соединений. Последнее называют экскрецией.

В первую очередь организму необходимо сохранять постоянным в довольно узких пределах строго определенный и относительно неиз­менный состав жидкостей тела. Концентрация растворенных веществ в них должна поддерживаться на определенном уровне, хотя они поч­ти всегда отличаются от соответствующих концентраций во внешней среде. Разницу можно изменить, уменьшая проницаемость мембран или градиентов, но диффузная утечка все равно имеет место. Поэтому орга­низму приходится создавать противоток, затрачивая на это энергию.

В зависимости от того, в какой среде живет животное — водной или наземной, — задачи поддержания постоянных концентраций воды и растворенных в ней веществ меняются. Они совершенно различны в морской воде, пресной и на суше.

Между осмо- и ионной регуляцией у животных существует тесная связь. Не менее тесна она между этими процессами и экскрецией.

У обитателей морей, где концентрация растворенных солей, глав­ным образом NaCl, достигает 3,5 ‰ (в 1 л морской воды содержится 35 г солей), жидкости тела изоосмотичны морской воде. Эти живот­ные являются осмоконформерами. Они не способны регулировать ос­мотическую концентрацию жидкостей тела, она изменяется так же, как в окружающей среде. Но даже обитателям моря в какой-то степени приходится приспосабливаться к этим изменениям. Известно, что если растворы разделены мембраной, проницаемой как для воды, так и для растворенного вещества, то происходит либо диффузия (ионы перехо­дят из более концентрированного в менее концентрированный рас­твор), либо осмос (растворитель переходит из менее концентрирован­ного в более концентрированный раствор).

Мембраны живых организмов чаще всего лишь частично прони­цаемы для воды и растворенных веществ (рис. 11, а). У изоосмотичных окружающей среде организмов движение ионов и воды через мем­браны происходит равномерно и одновременно. В результате этого градиент исчезает. Конечно, это не значит, что состав веществ, рас­творенных в жидкости тела морских животных, такой же, как в мор­ской воде. Есть определенные различия, и животные должны их со­хранять, а для этого требуется активное регулирование концентрации ионов. Можно привести конкретные примеры различий. Так, концен­трация ионов Na (в миллимолях на 1 кг воды) в морской воде равна 478,3, в теле медузы-аурелии — 474, краба — 488, одного из равноногих раков — 566. То же отмечается и в отношении ионов Mg: в морской во­де их концентрация составляет 54,5, в теле медузы-аурелии — 53,0, краба — 44,1, а равноногого рака — всего 20,2. Такие различия могут поддерживаться только при относительной непроницаемости покро­вов тела. Но некоторое количество этих ионов все же проникает внутрь, в частности с пищей. Поэтому животные должны иметь меха­низм, который удалял бы одни ионы, а концентрацию других удержи­вал на более высоком, чем в воде, уровне. Этот механизм заключается в функции выделительных органов.

У обитателей пресных вод возникают трудности иного рода. Пре­сноводные животные по отношению к окружающей среде являются гиперосмотичными. Физиологические трудности у них двоякого рода. Во-первых, из-за более высокой концентрации жидкостей в организме вода стремится проникнуть внутрь тела. Во-вторых, растворенные ве­щества стремятся выйти наружу, так как их внутренняя концентра­ция выше, а входящая вода должна выводиться, унося с собой неко­торое количество этих веществ. В этом случае схема будет другой (рис. 11, б). Этих проблем могло бы и не быть, если бы покровы тела были абсо­лютно непроницаемыми, но таких животных в природе нет. Ведь в любом случае, чтобы обеспечить диффузию газов, дыхательные по­верхности должны иметь тонкие мембраны. Как раз через них и про­исходят утечка растворенных веществ и проникновение воды в орга­низм.

Загрузка...

Рис. 11. Схема движения ионов и воды через мембраны: а — у изоосмотичных окружающей среде организмов; б — у гиперосмотичных ор­ганизмов; А — ион; - - → — движение ионов, → — движение воды

Как же компенсируются потери растворенных веществ? В какой-то мере с пищей, но главным образом путем прямого поглощения ионов из среды. Поскольку извлеченные из воды ионы продвигаются против градиента концентрации, этот перенос называют активным транс­портом. У ракообразных, например, это происходит через жабры. Ак­тивный транспорт требует затрат энергии, а следовательно, прежде всего увеличения потребности в кислороде. Обычным способом удер­жания в организме растворенных веществ является их реабсорбция, т. е. обратное извлечение их из мочи.

И в морской, и в пресноводной среде есть животные, по-разному относящиеся к изменению солености воды. В морях ее соленость по­нижается в местах впадения в море крупных рек, так называемых эс­туариях. Во внутренних водоемах, например озерах, соленость воды может колебаться в самых широких пределах. На противоположных концах шкалы находятся озеро Байкал с его абсолютно пресной водой, и соленые озера типа Мертвого моря (Израиль), где соленость дохо­дит до 60 ‰. По отношению к солености воды животных делят на стеногалинных и эвригалинных. Первые не выносят колебаний солено­сти, вторые же могут выносить их, конечно, в определенных пределах. Материал с сайта http://doklad-referat.com

Для наземных животных главной физиологической проблемой является обезвоживание. Водный баланс заключается в уравновешивании потерь воды их пополнением. Он складывается из следующих компонентов. Вода теряется при испарении с поверхности тела и ды­хательных органов, с экскрементами и мочой, а также с некоторыми другими выделениями. Прибыль воды происходит при питье, погло­щении воды через кожные покровы, вместе с пищей, а также за счет образования метаболической воды (при окислении молекул пищи). Воду пьют наземные ракообразные (мокрицы), бабочки и некоторые другие насекомые. Саранча-шистоцерка может пить и пресную, и со­леную воду. Для сохранения воды в организме не обязательны в неко­торых случаях физиологические адаптации. Так, пустынные члени­стоногие могут переживать дневную сухость воздуха, прячась в нор­ках и других убежищах, где влажность выше. Сохранению влаги в ор­ганизме способствует также переход к ночной активности. Это очень характерно для пустынных насекомых. Поглощение воды через кож­ные покровы происходит у тараканов. Безусловно, пища является ос­новным поставщиком воды для наземных беспозвоночных, особенно насекомых. Питающиеся соками растений щитовки и цикады получа­ют с пищей даже больше воды, чем требуется. Поэтому в их кишечни­ке имеются так называемые фильтрационные камеры, через которые избыток воды, минуя среднюю кишку, сбрасывается в заднюю и уда­ляется через анальное отверстие.

На этой странице материал по темам:

• Ионная регуляция это

• Ионная в растворах у животных

• Осморегуляция у животных

• Пресноводная осморегуляция реферат

• Осморегуляція та йонна регуляція у гідробіонтів