Натрій і калій у морських і прісноводних рибах

Організм морських риб гіпоосмотичний по відношенню до морської води. Щоб підтримувати водний баланс, морські риби змушені постійно поглинати морську воду, з якою надходить в організм не тільки натрій, а й інші хімічні елементи, розчинені в ній. Надлишок натрію, який поступає в організм при заковтуванні солоної води, виводиться залозистими (Кейс-вільмеровськими) клітинами зябер. Виводяться і інші неорганічні компоненти, які надходять в організм з морською водою.

У прісноводних риб, навпаки, внаслідок постійного проникнення води через слизові покриви тіла, регуляторні механізми спрямовані на затримання натрію, калію та інших елементів та виведення з організму надлишку води. В процесі еволюції у прісноводних риб сформувалися ефективні системи підтримання позитивного натрієвого балансу за рахунок його інтенсивної реабсорбції у ниркових канальцях і абсорбції іонів безпосередньо з води залозистими клітинами зябер.

Основна кількість калію у прісноводних риб надходить в організм з кормом. У морських риб більша його кількість теж надходить з кормом, хоча при заковтуванні морської води з нею в організм також вводиться певна його кількість. Однак, вирішальну роль відіграє все ж надходження за рахунок спожитого корму. У риб, які перебували в морській воді з досить високим вмістом калію, але не живилися, протягом кількох днів різко спадало виділення калію з сечею, а потім зменшувалась і концентрація його в крові. І, навпаки, при перебуванні риб у середовищі з низьким вмістом калію у воді, але при нормальному живленні, всі показники калієвого обміну у них залишались нормальними. При голодуванні карасів одночасно зі збільшенням у гепатопанкреасі вмісту води і натрію, спостерігалось падіння вмісту у ній калію. При зменшенні вмісту калію в тканинах золотих рибок до 1,0 мг/дм³ поряд з обводненням тканин підвищувався на 1–2 мг/дм³ і вміст натрію.

Основою виділення нирками калію із організму костистих, хрящових риб (скат) та хрящових ганоїдів (осетр, севрюга) є три основних процеси: клубочкова фільтрація при утворенні первинної сечі, реабсорбція і секреція калію в просвіт нефрону. У плазмі крові калій знаходиться у вільному стані і тому переходить шляхом фільтрації у первинну сечу, з якої майже повністю реабсорбується. Виводиться ж з організму лише та кількість калію, яка шляхом секреції клітинами дистального сегменту нефрону потрапляє в збірні трубочки і по них переходить у сечопроводи. Завдяки такому механізму риби досить чутливо реагують на позитивний або негативний баланс калію в організмі.

Із збільшенням концентрації калію у воді може дещо підвищуватись і його концентрація в плазмі крові. Так, після підвищення його вмісту у воді до 20 мг/дм³ у прісноводного гольця Salvelіnus malma його вміст у плазмі зростав із 3–3,5 до 4,5 мг/дм³, а у морської скорпени Scorpaena porcus – до 6 мг/дм³.

Природний цезій в організмі гідробіонтів

Цезій належить до калієвої групи лужно-земельних металів. Він має один стабільний ізотоп і 21 радіоактивний. Після випробувань ядерної зброї та аварій на атомних електростанціях у гідросфері збільшилась кількість ізотопів ¹³⁷Cs і ¹³⁴Cs.

В океанічних водах середня концентрація цезію становить 4·10^–4 мг/дм³, а в прісних водах річок Європейського континенту вона коливається від 0,003 до 0,099 мкг/дм³. Значні коливання вмісту цезію в річкових водах можуть бути пов'язані як з геологічними особливостями водозбірної площі, так і з антропогенними джерелами його надходження в навколишнє середовище. В атмосферу цезій потрапляє при спалюванні нафти та кам'яного вугілля, в якому його вміст досягає 3,0 мкг/кг. Цим пояснюється той факт, що в донних відкладах водних об'єктів, розташованих поблизу теплових електростанцій, вміст цезію значно підвищений. Але основним джерелом надходження цезію у біосферу є не антропогенні, а природні процеси.

Схожістю деяких фізико-хімічних властивостей цезію і калію пояснюється зв’язок між співвідношенням Cs/К у воді і його вмістом в органах і тканинах гідробіонтів. Висловлюється думка про те, що калій виступає як макроносій цезію, і тому їх міграцію в прісноводних екосистемах слід розглядати як споріднену.

Високим вмістом цезію характеризуються вищі водяні і прибережні рослини (0,11–0,37 мг/кг сухої маси). У прісноводних молюсків родини Unіonіdae він становить 0,005–0,065 мг/кг сухої маси, а у Dreіssena polymorpha – 0,008–0,087 мг/кг, у п’явок Haemopіs sanguіsuga – 0,005–0,029, а у гіллястовусого рачка Daphnіa magna – 0,008–0,053 мг/кг сухої маси.

У морських гідробіонтів вміст цезію становить: у планктонних водоростей 0,01–0,1 мкг/г сухої маси, у членистоногих – 0,067–0,503 мкг/г. Приблизно в цих межах коливається вміст цезію і в м'яких тканинах інших безхребетних. Є дані про те, що у водоймах з більш високою загальною мінералізацією води в гідробіонтах накопичується цезію менше, ніж у тих випадках, коли вони перебувають у слабо мінералізованих водах.