Поміркуйте

Люди, які потрапили у корабельну аварію, страждають від спраги, хоча навколо них багато морської води. Чому не можна її пити?

Осморегуляція та її механізми

Важливу роль в організмі відіграють йони Натрію, Хлору, Калію, Магнію, Кальцію, Феруму, концентрація яких повинна строго регулюватися, оскільки ці йони беруть участь у багатьох процесах, включаючи роботу ферментів, синтез білків, утворення гормонів, проникність мембран, електричну активність і м’язове скорочення.

Регуляція відносних концентрацій розчинених речовин і води всередині тканин тіла називається осморегуляцією.

Живі організми населяють різноманітні середовища — суходіл, морські та прісні водойми. У солоній воді (гіпертонічному середовищі) вода з клітин «прагне» вийти назовні, тоді як у прісній воді (гіпотонічному середовищі) — навпаки, постійно надходить у клітину (мал. 51.1). Зрозуміло, що контроль внутрішньоклітинних умов у різних умовах існування потребує різних адаптацій.

Існує два типи реакцій тварин на концентрацію осмотично активних речовин у зовнішньому середовищі. Пойкілосмотичні тварини не мають активної системи стабілізації концентрації осмотично активних речовин; концентрація солей у рідинах їхнього тіла є такою ж, як і назовні. Гомойосмотичні тварини здатні підтримувати сталість концентрації осмотично активних речовин у рідинах внутрішнього середовища.

Способи осморегуляції гомойосмотичних тварин, що регулюють уміст води в організмі, різноманітні. Виділяють гіперосмотичні і гіпоосмотичні механізми регуляції.

Гіперосмотична регуляція

Механізм осморегуляції називають гі-перосмотичним, якщо осмотичний тиск (концентрація солей) у рідинах організму більший, ніж у зовнішньому середовищі. До гіперосмотичних видів належать мешканці прісних водойм і морські хрящові риби.

У прісноводних організмів концентрація солей у клітинах і рідинах тіла вища, ніж у навколишньому середовищі, тому вода постійно надходить у них шляхом осмосу через клітинні мембрани. Таким організмам загрожує небезпека роздутися від проникаючої води. Тому надлишок води постійно виводиться. У прісноводних одноклітинних надлишок води виводиться за допомогою скоротливих вакуолей, у багатоклітинних тварин — нефридіями або нирками.

Інша проблема прісноводних організмів — постійний витік солей у гіпотонічне навколишнє середовище. Сольові ресурси поповнюються шляхом активного транспорту солей із зовнішнього середовища в тканинну рідину і кров. Даний активний транспорт здійснюється епітеліальними клітинами, що містяться в шкірі у земноводних і зябрах у риб. У риб і багатьох водних безхребетних зябра є основним органом осморегуляції, більш ефективним, ніж нирки.

Морські хрящові риби (акули, скати) теж мають гіперосмотичну регуляцію. Їхній водний баланс забезпечується за рахунок накопичення в крові дуже високої концентрації сечовини.

Гіпоосмотична регуляція

Механізм осморегуляції називають гіпо-осмотичним, якщо осмотичний тиск (концентрація солей) у рідинах організму менший, ніж у зовнішньому середовищі. Гіпоосмо-тична регуляція характерна для морських костистих риб, морських плазунів, морських ссавців.

Оскільки в тілі морських мешканців менше солей, ніж у навколишньому середовищі, вони постійно втрачають воду через покриви тіла, зябра та із сечею. Тому їм загрожує зневоднення. Для компенсації втрат води вони змушені весь час багато пити.

Але ковтання морської води призводить до поглинання великої кількості солей. Надлишок більшості солей морські риби виводять нирками або через травний канал з екскрементами. Солі Натрію риби екскретують спеціальними клітинами зябрового апарату, а плазуни і морські птахи — клітинами сольових залоз (мал. 51.2)

Осморегуляція у ссавців

У ссавців основним органом осморегуляції є нирки. Вони здатні виділяти сильно розбавлену сечу за надлишку води в організмі й більш концентровану сечу — у разі дефіциту води.

У людини і ссавців осморегуляція забезпечується на рефлекторному рівні. Спеціалізовані рецептори (осморецептори) постійно моніторять концентрацію осмотично активних речовин у сироватці крові й передають інформацію до ЦНС. Гіпоталамус виділяє гормон вазопресин, який секретується в кров і регулює вміст води в тілі. Зокрема, вазопресин збільшує реабсорбцію води в протоках нирок, тим самим підвищуючи концентрацію сечі й зменшуючи її обсяг.

Осморегуляція в умовах посухи

Організми, що мешкають у середовищах з дефіцитом води, мають спеціальні пристосування. Одним з механізмів осморегуляції є збільшення здатності нирок концентрувати сечу, що дозволяє обходитися без питної води. Плазуни й птахи використовують сечову кислоту як кінцевий продукт обміну сполук Нітрогену, у разі виділення якої втрачається найменша кількість води. Деякі ящірки мають носові залози, що екскретують сіль.

Ключова ідея

Регуляція концентрації розчинених речовин і води у тканинах тіла називається осморе-гуляцією. Механізм осморегуляції називають гіперосмотичним, якщо концентрація солей у рідинах організму більша, ніж у зовнішньому середовищі (мешканці прісних водойм і морські хрящові риби), і гіпоосмотичним, якщо концентрація солей у рідинах організму менша, ніж у зовнішньому середовищі (морські костисті риби, плазуни, ссавці).

Запитання та завдання

1. Чому організм екскретує кінцеві продукти обміну речовин, а не накопичує їх у тканинах? 2. Чи можуть одні організми використовувати побічні продукти метаболізму інших організмів? Наведіть приклади. 3. М'ясо акул і скатів не вживають у їжу. Чому?

Це матеріал з підручника Біологія і Екологія 10 клас Задорожний