Osmoregulering – opptak og utskiljing av vatn og salt
Alle levande organismar må vere i stand til å bevare eit stabilt indre miljø: homeostase. Osmoregulering er ei samlenemning på dei prosessane som bidreg til at konsentrasjonen av vatn og salt blir halden på eit stabilt nivå.
Osmose
Osmose er diffusjon av vassmolekyl gjennom ein halvgjennomtrengjeleg membran. Vassmolekyla beveger seg frå ein stad med høg konsentrasjon av vatn til ein stad med lågare konsentrasjon av vatn. Passiv transport av vatn sørger for at cellene kan regulere vassbalansen utan at det krevst bruk av energi. Dette er heilt sentralt for at cellene skal kunne bevare eit stabilt indre miljø.
Vatn er den største utfordringa for dyr som lever i vatn
For dyr som lever i vatn, er den største utfordringa vatn som blir transportert passivt ut av eller inn i kroppen. Vatnet vil bevege seg slik at forskjellar i konsentrasjonar jamnar seg ut. Saltvatn inneheld store mengder løyste stoff, mens konsentrasjonen av løyste stoff (osmolariteten) er svært låg i ferskvatn.
Dyr som lever i saltvatn, har kroppsvæsker der konsentrasjonen av stoff er lågare enn eller lik konsentrasjonen av stoff i saltvatnet: Kroppsvæskene er hypoosmotiske eller isoosmotiske med omgivnadene.
Dyr som lever i ferskvatn, har ein høgare konsentrasjon av løyste stoff i kroppsvæskene enn det er i vatnet som omgir dei, og er derfor hyperosmotiske med omgivnadene.
Dyr som lever i saltvatn
Virvellause dyr
Kroppsvæskene til dei fleste virvellause dyr har lik konsentrasjon av salt som saltvatnet dei lever i. Vi seier at dyra er isoosmotiske. Samansetjinga av dei løyste salta i kroppsvæskene skil seg likevel mykje frå vatnet som omgir dei. Derfor går det heile tida føre seg aktiv transport av salt gjennom kroppsoverflata.
Marine beinfiskar
Fordi saltvatn har høgare osmolaritet enn kroppsvæskene til marine beinfiskar, vil dei heile tida tape vatn til omgivnadene – spesielt via gjellene, som er svært gjennomtrengelege for vatn. I tillegg går noko vatn tapt via produksjonen av urin.
For å erstatte vasstapet må fiskane drikke saltvatn. Då oppstår eit nytt problem: Saltvatnet inneheld store mengder løyste salt (spesielt natrium- og kloridion) som fiskane må kvitte seg med. Overskotet av salt kan ikkje skiljast ut via nyrene, sidan desse fiskane har for kort nyrekanal til at dei kan danne ein urin som er meir konsentrert enn kroppsvæskene. Utskiljinga skjer i staden på gjelleoverflata, der det er tett i tett med spesialiserte celler som skil ut overskotet av salt ved aktiv transport.
Ein vanskeleg balansegang!
Fisk som lever i sjøen, har noko av den same utfordringa som dyr som lever på land: Dei må avgrense tapet av vatn, samtidig som dei må kvitte seg med salt. Dette er krevjande, sidan salta er løyste i vatn. Når fiskane kvittar seg med salt, taper dei òg vatn.
Bruskfiskar
Bruskfiskar, som haiar og skater, har løyst dei osmotiske utfordringane ved eit liv i havet på ein svært effektiv måte. Som hos beinfiskar er konsentrasjonen av salt mykje lågare i kroppsvæskene enn i saltvatn. Likevel er bruskfiskar isoosmotiske med saltvatnet dei lever i. Dette kjem av at dei samlar opp store mengder organiske stoff, spesielt urea, i kroppsvæskene. På den måten oppnår dei at mengda løyste stoff blir like stor som i saltvatnet.
Bruskfiskar har ein konsentrasjon av urea i kroppsvæskene som er over 100 gonger høgare enn hos pattedyr. Når bruskfiskar døyr, blir urea brote ned til ammoniakk. Dette er grunnen til at det raskt oppstår ei sterk lukt av kjøttet til bruskfiskar.
Sjøpattedyr
Kvalar er pattedyr som lever i havet og ikkje har tilgang på ferskvatn. Dei klarer å bevare vassbalansen i kroppen fordi dei har nyrer som er i stand til å lage ein urin med så høg konsentrasjon av salt at kvalane kan drikke saltvatn. Når ein kval drikk ein liter saltvatn, produserer han vel 0,6 liter urin for å kvitte seg med saltoverskotet. Selar et gjerne dyr som har så høgt vassinnhald at dei ikkje har behov for å drikke så mykje saltvatn.
Eit menneske som drikk 1 liter saltvatn, må produsere 1,3 liter urin for å kvitte seg med saltoverskotet. Menneske som drikk saltvatn, vil derfor tape mykje kroppsvæske.
Dyr som lever i ferskvatn
Ferskvassfisk
Kroppsvæskene hos ferskvassfisk har høgare saltkonsentrasjon enn vatnet fisken lever i. Dei er med andre ord hyperosmotiske overfor omgivnadene sine. Dette betyr at desse dyra må løyse to problem for å bevare likevekt i organismen:
Vatn vil strøyme frå omgivnadene og til dyra, og dei må aktivt kvitte seg med eit overskot av vatn.
Dei taper salt frå kroppen, og desse må erstattast ved aktivt opptak frå omgivnadene.
Overskotet av vatn blir fjerna ved at nyrene produserer store mengder med fortynna urin. Det er mogleg fordi ferskvassfisk har nyrer med mange nefron. Men utskiljing av urin fører samtidig til eit betydeleg tap av salt. I tillegg går salt tapt ved diffusjon frå gjellene. Ein del av salta som går tapt, kan fisken erstatte ved å ete salthaldige byttedyr, men det meste av salta må erstattast ved aktiv transport gjennom gjellene. Gjellene har spesielle kloridceller som pumpar klorid inn, mens natrium følger med passivt.
Pattedyr i ferskvatn
Pattedyr som lever i og ved ferskvatn, til dømes bever, bisamrotte og oter, har korte nyrekanalar og dermed lita evne til å lage konsentrert urin. Dei produserer derfor store mengder urin med låg konsentrasjon av salt. Dei har rikeleg tilgang på vatn og ikkje behov for å spare på det.
