3. Вода, минеральные соли

- вода является основной средой биохимических реакций;

- циркуляция, транспорт питательных веществ и выведение продуктов диссимиляции в организме в виде водных растворов;

- участие воды в газообмене;

- участие воды в формировании теплового баланса организмов со средой.

экскрементами, испарение. Метаболическая вода: в жировых отложениях запасы, при окислении жиров - вода. Соли входят в состав тканей. Поддерживают осмотическое давление клеток, ионное равновесие. Пойкилоосмотические организмы - концентрация солей в тканях ~ близка к концентрации солей в окружающей среде (морские беспозвоночные, цианобактерии, низшие растения). Гомойоосмотические - поддерживают внутреннее постоянство осмотического давления.

У растений - О2 повышается, органические отходы метаболизма накапливаются в омертвевших тканях - листьях, ядровой древесине. Са2+ + щавелевая кислота, пектиновые ® кристаллы. Mn, Fe, таннин, никотин - в листьях придают характерный яркий цвет листьев осенью. У животных - у одноклеточных через мембрану клеточной стенки, эпидермис беспозвоночных, трахеи, жабры, кожу, легкие и кожу. Специальная выделительная система у высших позвоночных: кожа, легкие, печень, почки.

Кожа: выводятся вода, мочевина, соли.

Легкие: СО2, водяные пары.

Печень: желчные пигменты; отходы азотистого обмена (при расщеплении белков и нуклеиновых кислот) - аммиак, мочевина, мочевая кислота, триметиламиноксид (у морских рыб - характерный запах), креатин (креатинин); продукты детоксикации (фенольные соединения).

Водно-солевой обмен у водных организмов

По степени солености естественные водоемы условно подразделяются на пресные 0,5%0 , солоноватые -0,5-16 %0 , соленые более 16%0 . По характеру водно-солевого обмена гидробионты делятся на пресноводных и морских.

У большинства морских обитателей концентрация солей в организме близка к морской воде - такие живые организмы называются изотоничными.

Функции экскреции и осморегуляции:

1. Удаление отходов метаболизма (побочные продукты).

2. Регуляция ионного состава жидкости тела. Понижение концентрации ^ ведет к ухудшению нервной координации. Концентрация К+, Mg2+, Ca2+, Fe2+, Н+, I, PO3"4, ЯШ"з, СГ.

3. Регуляция содержания Н2О в жидкостях тела.

4. Регуляция концентрации Н+, поддержание рН.

Процессы экскреции и осморегуляции:

Ультрафильтрация - удаление из раствора молекул растворителя и растворимых веществ (при фильтрации крови удаляется большинство мелких молекул ионов солей, сахара, мочевины), образуется первичная моча.

Реабсорбция - обратное всасывание из фильтрата молекул растворимых веществ (ионы солей, сахар) и воды в нужных организму количествах. Отходы метаболизма не реабсорбируются. Конечная моча оказывается гипотонической по отношению к плазме крови.

Секреция - процесс активного переноса растворенных веществ из жидкостей тела в фильтрат или окружающую среду. Это приводит к повышению осмотического давления фильтрата и к понижению осмотического давления жидкостей тела.

Конечный результат этих 3-х механизмов (УФ, Р, С) является гомеостат, т.к. он поддерживает константу состава жидкостей тела.

Многие водные организмы, живущие в гипертрофированной среде (морская вода). Теряют воду путем осмоса и поглощают растворенные вещества путем диффузии. Потеря воды возмещается питьем, приемом пищи. При этом повышается концентрация солей, их избыток удаляется путем активного транспорта. Организмы, живущие в гипотонической среде, поглощают воду путем осмоса и теряют растворимые вещества путем диффузии.

Механизмы осморегуляции:

1. Пресноводная осморегуляция

Вода поступает в организм пресноводных гидробионтов осмотическим путем через жабры и слизистую пищеварительного тракта. Среди пресноводных нет изотоничных форм, концентрация жидкости в их клетках и тканях выше, чем в окружающей среде. Пресноводные гидробионты гипертоничны, они должны постоянно поддерживать осмотическое давление внутренней среды организма. Они гомойосмотичные.

Механизмом поддержания постоянства осмотического давления является активное выделение избытка воды через почки. Потери солей с мочой и эскрементами компенсируются активным переносом ионов из окружающей среды против градиента концентрации. Процесс этот идет через всю поверхность тела, жабры и с пищей. Почки и жабры представляют собой осморегуляторный механизм.

2. Осморегуляция в море

2.1 Костные рыбы

Задачи осморегуляции в море обратны пресноводному типу: в море концентрация солей несколько выше, чем в организме. В результате осмоса организм постоянно обезвоживается. Фильтрационная функция почек, направленная на усиленное выведение воды, у морских костных рыб ослаблена. Но снижение уровня почечной фильтрации не компенсирует потери воды, поэтому морские рыбы постоянно пьют воду, получая при этом избыток солей. Реабсорбция ионов в почечных канальцах морских костных рыб резко снижена, но зато здесь происходит интенсивное обратное всасывание воды из состава первичной мочи. Избыток солей выводится через почки с мочой, кишечник с фекалиями, жабры. Через почки и кишечник выводятся двухвалентные ионы, через жабры - одновалентные.

2.2 Хрящевые рыбы

Концентрация солей в крови хрящевых рыб, также как и у костных рыб, ниже, чем в морской воде. Но осмотическое давление жидкостей тела у этих рыб слегка превышает осмотическое давление морской воды, т. е. они гипертоничны по отношению к среде обитания. Достигается это тем, что, во-первых, в почечных канальцах хрящевых рыб идет активная реабсорбция мочевины и до 70-99% мочевины возвращается из первичной мочи в кровь, повышая ее суммарне омотическое давление; во-вторых, в крови хрящевых рыб накапливается триметиламиноксид (ТМАО), обладающий высокой осмотической активностью.

Водный и солевой обмен на суше

Высшие наземные растения в большинстве своем относятся к гомойогидрическим формам, способным поддерживать определенное соотношение гидратуры цитоплазма и окружающей среды. У пойкилогидрических форм содержание воды в тканях изменчиво и зависит от влажности среды. Влагообмен идет чрез поверхность тела. К пойкилогидрическим формам относятся низшие растения (зеленые водоросли), мхи, папоротники, грибы и лишайники.

Растения извлекают нужную им воду из почвы при помощи корней. Лишайники, среди которых есть формы, довольствующиеся малым количеством воды, могут абсорбировать водяной пар. Низшие растения способны поглощать воду всей своей активной поверхностью. Растения сухого климата обладают рядом морфологических приспособлений, обеспечивающих минимальную потерю воды (погружение устьиц в глубь листа; сочность стебля; редукция листьев, превращающихся в иглы или шипы; способность листьев сворачиваться, прикрывая устьица, и тем уменьшать поверхность испарения).

Все сухопутные животные для компенсации неизбежной потери воды за счет испарения и выделения нуждаются в ее периодическом поступлении. Многие из них пьют воду, другие всасывают ее через покровы тела в жидком или парообразном состоянии; к последним относится большинство амфибий, некоторые насекомые и клещи. Большая часть животных пустынь никогда не пьет; они удовлетворяют свои потребности за счет воды, поступающей с пищей. Наконец, есть животные, получающие воду еще более сложным путем - в процессе окисления жиров. Примерами могут служить верблюд и насекомые, специализировавшиеся на определенной пище - рисовый и амбарный долгоносики, гусеницы платяной моли Ттео1а ЫБеШеНа и моли Aglossa р^шпаНБ, питающейся жиром.

Водные организмы живут в воде постоянно; гидрофиты могут жить только в очень влажных средах (амфибии, дождевые черви, наземные брюхоногие моллюски, мокрицы и большинство пещерных животных); мезофиты отличаются умеренной потребностью в воде или в средней влажности воздуха; в основном это эвригигры, т.е.

Растения-гидрофиты - пресноводные (элодея, тясчелистник, водяная лилия). Окружены пресной водой, вода поступает путем осмоса, свободно проходит в клетки через мембраны. Объем вакуоли повышается, создается тургорное давление. Водяное давление внутри клетки равно давлению в окружающей среде, поступление воды прекращается.

Галофиты: морские водоросли на сильно засоренных почвах в эстуариях рек. Запасают воду, имеют толстые кисточки стехни, густой слой слизи, чтобы не потерять воду путем испарения. Регулируют содержание солей, выводя их через железы.

Мезофиты: покрытосеменные. Воды достаточно, главное - потери Н2О ввиду испарения. Имеют ряд морфологических и физиологических особенностей, которые помогают уменьшить эти потери (сбрасывание листвы (кутикула, защищенные устьица с ?агс1).

Ксерофиты: - суккуленты, склерофиты, растительность сухих мест (пустыни) - экстремальные условия выдерживают в виде спор, семян. Суккуленты (кактус, алоэ - сочные, мясистые); склерофиты - жесткие листья.

Морфологические и физиологические особенности: например, восковая кутикула, погружение (соска) устьица, курчавость листьев, запасание воды -мясистные листья (бриофилляция), стебли, подземные части; глубокая корневая система ниже уровня грунтовых вод (акация, олеандр), поверхностная корневая система (кактус).