6.1.2. Ионная регуляция у гидробионтов

Помимо общей осмотической концентрации гидробионты испытывают воздействие соотношения различных ионов внешней среды. Ионный состав полостной жидкости у организмов отличается от такового во внешней среде. Так, у трески в полостной жидкости содержится калия в 2,5 раза больше, а магния в девять раз меньше, чем в морской воде. Поддержание нужной концентрации разных ионов гидробионтами достигается путем ионной регуляции. В отличие от осмотической ионная регуляция осуществляется непрерывно. Ионная регуляция осуществляется организмом как пассивно, так и активно. Пассивная же – осуществляется за счет неодинаковой проницаемости покровов тела в отношении разных ионов. Малая проницаемость покровов для различных веществ зависит от величины и степени поляризации растворенных частиц. Легко проникают через покровы мелкие частицы и частицы с нулевой полярностью вне зависимости от их величины. Так, молекулы воды, обладающие полярностью, легко проникают сквозь клеточные оболочки, очевидно, вследствие своего небольшого размера. Неполярны углеводородные группы СН4, СН2. А вот электролиты, обладающие большим дипольным моментом, трудно проникают через клеточные мембраны.

С повышением температуры скорость миграции ионов через клеточные мембраны возрастает и, следовательно, в этих условиях пассивный солевой обмен гидробионтов заметно увеличивается.

Активный солевой обмен (активная ионная регуляция) – имеет место не только у гомойосмотических, но и у подавляющего большинства пойкилоосмотических гидробионтов. Механизм активного солевого обмена выражен в обеспечении стабильной концентрации в организме отдельных ионов и их соотношение вопреки физико-химическим силам выравнивания. Самым важным механизмом активной ионной регуляции является так называемый «натриевый насос», который осуществляет перенос Na+ через клетки мембраны с одновременным противонаправленным перемещением «противоиона» - К+, NH4+ или H+. Процесс переноса Na+ и К+ катализируется ферментом Na,+ K+ - АТФ – фазой и сопровождается тратой энергии. Работа «натриевого насоса» имеет важное значение для обеспечения осморегуляции, проведения возбуждения. Обмен NH4+ на Na+ важен как средство освобождения организмов от токсического продукта азотистого обмена (выделительная функция).

Помимо «натриевого насоса» у гидробионтов есть и другие механизмы активной ионной регуляции. Например, ион Cl- обменивается на HCO3-. У медуз концентрация тяжелых ионов SO4 на 15-60 % меньше, чем в морской воде (повышение плавучести), а у морских двустворчатых моллюсков много Ca2+. Все эти случаи неравенства состава ионов в воде и внутренней среде гидробионтов обеспечиваются работой соответствующих регуляционных механизмов.

Следует заметить, что активный транспорт ионов происходит в специализированных хлоридных клетках, которые располагаются в покровах

52

тела, жабрах, кишечнике, в протоках выделительной системы. Такие специализированные клетки содержат много митохондрий, обладают структурами, увеличивающими поверхность клеточных мембран (глубокие впячивания). Работа механизмов регуляции ионов может быть организована в противоположных направлениях. У проходных рыб в морской воде Na+ перекачивается наружу, а в пресной – во внутрь. То же самое происходит у крабов и моллюсков, попеременно обитающих в морской и пресной воде. Обусловливается это наличием противоположно работающих ферментов и изменением их концентрации.

Интересной, своеобразной адаптацией к выживанию в гипертонической среде служит солевой анабиоз. Он выражается у простейших в потере воды, сильном уплотнении, потере активности, переходе к покою. В таком солевом анабиозе (который был открыт Н.К. Гаевской) простейшие переживают неблагоприятный период, а когда соленость снижается, организм снова возвращается к активной жизни. Солевой анабиоз характерен и для рачков, harpacticus fulvus, обитающих в морских пляжах, в лужах. При высыхании водоемов в них повышается соленость до 120 ‰ и рачки утрачивают подвижность, тело их съеживается, становится непрозрачным. В таком состоянии они находятся 20 дней и более и даже выдерживают соленость до 139 ‰. После выпадения дождей и опреснения воды в лужах рачки возвращаются к активной жизни. Солевой анабиоз отмечен и у коловраток, у жгутиковых, инфузорий, полихет.

Водные растения, особенно макрофиты, более устойчивы к колебаниям солености, чем животные, так как имеют прочные клеточные оболочки. При любой солености среды, растения создают в своих тканях несколько большее осмотическое давление, обеспечивающее им тургор, который, достигнув определенной степени предупреждает дальнейшее поступление воды в клетки.

6.1.3. Устойчивость гидробионтов к изменению ионного состава

Замечено, что гидробионты могут погибать в осмотически благоприятной среде, если ее солевой состав не сбалансирован по соотношению отдельных ионов. Причем не анионов, а катионов. Личинки Balanus гибнут в чистом растворе NaCl, но если в раствор добавить некоторое количество Ca2+ и Mg2+, то жизнь личинок протекает нормально. Сбалансированные по солевому составу растворы называют эквилибрированными. В них срабатывает защитное действие ионов-антагонистов. Например, Ca2+ уплотняет клеточные оболочки, Na+ повышает их проницаемость; вместе они нейтрализуют друг друга. Ca2+ и K+ действует хотя и сходно, но в присутствии друг друга не проявляют активности.

Таким образом, переход организмов из одних водоёмов в другие может быть затруднен не только в силу разницы осмотических давлений, но возможно в еще большей степени иного ионного состава среды.

53