Сольовий обмін і виживання в умовах різної солоності

Сольовий склад організмів виявляє риси подібності з тим, який характерний для того середовища, де виникли й формувалися окремі види. Тому в ділянках біосфери з різним хімічним складом вміст окремих елементів у живих організмах помітно варіює. Створене А.П. Виноградовим навчання про біогеохімічні провінції стосується і гідросфери, хоча вода значно рухливіше, ніж ґрунт, і сольові градієнти в ній виражені слабкіше. Навіть у межах одного Чорного моря виділено ряд районів, планктон яких характеризується різним хімічним складом. Маючи 87

певний сольовий склад, організми повинні підтримувати його сталість, причому гідробіонтам це часом важче здійснювати, чим наземним тваринам і рослинам. Покриви водних організмів проникні для іонів, тому збереження сталості їхнього співвідношення, як і сумарної концентрації в тілі, оточеному водою з різним сольовим складом, вимагає безперервної й інтенсивної роботи, що нейтралізує дію фізико-хімічних сил вирівнювання, які безупинно порушують хімічний гомеостаз гідробіонтів. Пасивному сольовому обміну, що порушує гомеостаз, організми протиставляють активне, стабілізуюче співвідношення окремих іонів та їхню сумарну концентрацію. Досконалістю механізмів регуляції сольового складу, а також витривалістю тканин до його зміни визначається виживання гідробіонтів у водах з різним сольовим складом.

Пасивний сольовий обмін

Фізико-хімічні процеси вирівнювання концентрацій іонів, що перебувають по обох сторонах покриву організмів, тим інтенсивніше, чим сильніше відрізняється іонний склад організму від того, який є в навколишнім середовищі, і тим слабкіше, чим менш проникні для іонів покриви тіла. Вміст різних іонів в організмах різко відмінний, ніж у воді, причому це спостерігається не тільки в гомойосмотичних, але й у пойкілоосмотичних гідробіонтів. Як правило, морські організми, в порівнянні з навколишньою водою, в 2–3 рази багаче калієм, але бідніше натрієм, магнієм і сульфатами. Різні пропорції й у вмісті окремих іонів у різних організмів, що живуть в одному і тому ж сольовому середовищі. Збереження певного сольового складу соків у гідробіонтів можливо насамперед завдяки малій проникності покривів відносно різних речовин, що залежить від величини й ступеня поляризації розчинених частинок. Чим менше частинки, тим вони легше проходять крізь оболонки, а частинки з нульовою полярністю проникають легко, незалежно від їхньої величини. Сутужніше проникають поляризовані молекули. Їхня полярність, як відомо, визначається тим, що електричні заряди розподілені між атомами нерівномірно: в одній частині молекули можуть переважати позитивні заряди, а іншої – негативні. Ступінь полярності молекул визначається дипольним моментом – добутком величини різнойменних зарядів на відстань між ними. Особливо великий дипольний момент в електролітів, і тому вони найбільш важко проникають через клітинні оболонки. Меншу полярність і, отже, більшу проникність мають карбоксильні, гідроксильні й амінні групи. Неполярні вуглеводородні групи (СН4, СН2). Молекули води, як полярні, легко проникають крізь клітинні оболонки, мабуть, внаслідок свого невеликого розміру. Розходженням швидкості проникнення крізь покриви іонів електролітів і молекул води обумовлюється зміна маси тварин після осолонення або 88

опріснення води. У випадку різкого осолонення середовища осмотична рівновага досягається не стільки надходженням іонів в організм, скільки міграцією води назовні, і маса тварин зменшується. Різке опріснення середовища супроводжується вирівнюванням осмотичного градієнта в першу чергу за рахунок проникнення води усередину тіла, і маса організмів збільшується. Поступове вирівнювання тисків усе більшою мірою обумовлюється міграцією іонів, і маса тварин у сильно опрісненій або осолоненій воді повертається до норми.

Швидкість міграції іонів через клітинні мембрани з підвищенням температури зростає і, таким чином, в цих умовах пасивний сольовий обмін гідробіонтів помітно збільшується. Це має велике екологічне значення для багатьох водних організмів, тому що впливає на їхнє виживання у середовищах з високою й низькою солоністю, у середовищах з іншим сольовим складом, чим той, котрий властивий даним гідробіонтам.