深海中的鱼如何进行水盐平衡?

深海中的鱼如何进行水盐平衡?
深海中的鱼如何进行水盐平衡?

深海中的鱼如何进行水盐平衡?
海洋动物水盐平衡的调节
生物体的器官、组织都是浴于体液(细胞外液)中的.体液含有多种无机盐离子.不同的离子有不同的生理作用.体液的渗透压主要决定于体液中各种盐类的总浓度.体液的离子组成和渗透压的稳定保证了内环境的稳定.
海洋无脊椎动物的体液大多和海水等渗,因此,一般说来,它们不存在水盐平衡的问题.海生的变形虫没有伸缩泡,淡水变形虫有伸缩泡,就是因为海生变形虫是生活在等渗液中,其代谢废物可从体表排出,不需要伸缩泡来调节细胞的含水量.如果海洋的无脊椎动物进入盐分较低的水域,如河口地区或淡水河流、湖泊中,问题就复杂了.很多海洋无脊椎动物不可能生活在这样的环境中,如果进入这种环境,体液中的盐分逐渐减少,直至体液和体外液体达到平衡,但其细胞不能适应如此大变的液体环境,会很快死亡.一种蜘蛛蟹(Maia)就是如此.这样的例子是不胜枚举的.
有些海洋动物能生活在低渗溶液中,即盐度为0.5‰～30‰的溶液中(海水为35‰).如生活在近海沿岸的一种蟹(Carcinus),在海水中,体液和海水等渗,进入沿岸盐分较低的半咸水区域,体液仍能保持较高的渗透压,这是由于其鳃有调节体液盐分浓度的作用.在半咸水环境中,它们的排泄器官(触角腺,又称绿腺)将渗入的过多的水排出体外.但由于排泄器官的机能还没有发生适应于半咸水环境的变化,因而排泄的尿总是和血液等渗.因此,排泄的结果,过剩的水被排除了,同时却失去了体液中的盐分.这就需要另外的机制来保持渗透压的平衡.鳃将半咸水中的盐分逆浓度梯度地(主动转运)吸收,转移到血液中,使体液盐分得到补偿,渗透压不致大降.与此同时,蟹细胞内的渗透压也适应于半咸水环境而有所下降；细胞中Na+和Cl-的浓度都在降低；一些氨基酸,如甘氨酸、脯氨酸、谷氨酸和丙氨酸等的浓度也都降低,而含氮废物的排泄量却有所增加,这说明在低渗溶液中,氨基酸的分解加快了.由此可见,蟹适应低盐分水域的方法是“双管齐下”,一方面通过盐分的回收而使体液渗透压提高,另一方面通过Na+、Cl-等离子的排出和氨基酸的分解而使细胞内的渗透压适当降低,从而使体液和细胞的渗透压达到平衡.
淡水动物大多起源于海洋动物,所以海洋动物对半咸水和淡水环境的适应可以说是进入淡水的基础.
有些海洋动物,如牡蛎、蛤等,当海水变为低渗时,如河口地区,只是被动地关闭外壳,使外界的水不能流入.这虽也是一种适应,不涉及动物结构和生理机能上的变化,和潜水时闭气很相似,是一时权宜的方法,在进化上没有什么意义.
海洋鱼类和海洋无脊椎动物不同.海洋的硬骨鱼来自生活于淡水中的祖先,它们还保留着祖先的一些特征.它们的体液和海水比起来是低渗的,但在海水中生活,随时都在失水,因而随时都在增加体液中盐分的浓度.对于这些困难,它们是如何克服的呢?第一,全身都盖有鳞片,可减少水从体表渗出；第二,不断饮入海水,同时鳃上有一些特化的细胞,能主动排出高浓度的盐分；第三,含氮废物大多是以NH3的形式从鳃排出,而肾脏排尿量却很少,这样就防止因排泄废物而失水过多.鱼肾是没有排浓尿能力的.
鲨和硬骨鱼一样,可能也是从淡水祖先发展来的,它们的水盐平衡机制也很特殊.其血液中盐类的含量和海洋硬骨鱼相似,但血中尿素含量高.它们把没有什么毒性的尿素保存在血液中,这样就使体液的渗透浓度稍稍高于海水,因而不存在失水的问题.鲨血中还有另一种含氮废物,即三甲基胺(TMAO),有减少尿素毒性的作用.此外,它们的直肠还有排除过多盐类的功能.
海产的或在沿海生活的爬行类和鸟类,如企鹅、信天翁等,以海洋动物或海藻为食.这些鸟类不是海洋动物,但靠海生活,食物来自海洋,每天吃盐过多,排盐是这些动物必须解决的问题.它们的解决办法是靠盐腺(saltsecreting glands)泌盐.在2个眼窝附近各有一个管状腺,通入眼窝或鼻孔,即是盐腺.盐腺分泌的液体含有大量Na+和Cl-,渗透压远远超过体液.关于盐腺的分泌机制还不清楚,但盐腺调节水盐平衡的效果却是显然的.
海豹和一些鲸类很少饮水,以海鱼为食,从海鱼取得所需的水.海鱼体液是低渗的,可以做为鲸类的水源.鱼是高蛋白的食物,因而海豹等的尿含有很高浓度的尿素.有些鲸(须鲸)不吃鱼,而吃海洋中的小无脊椎动物,必然同时吞入很多海水,即吞入更多的盐.鲸类的肾有排浓尿的能力,这是它们对高蛋白和多盐食性的适应.