Osmoregulering – opptak og utskilling av vann og salter
Alle levende organismer må være i stand til å opprettholde et stabilt indre miljø: homeostase. Osmoregulering er en samlebetegnelse på de prosessene som bidrar til at konsentrasjonen av vann og salter holdes på et stabilt nivå.
Osmose
Osmose er diffusjon av vannmolekyler gjennom en halvgjennomtrengelig membran. Vannmolekylene beveger seg fra et sted med høy konsentrasjon av vann til et sted med lavere konsentrasjon av vann. Passiv transport av vann sørger for at cellene kan regulere vannbalansen uten at det kreves bruk av energi. Dette er helt sentralt for at cellene skal kunne opprettholde et stabilt indre miljø.
Vann er den største utfordringen for dyr som lever i vann
For dyr som lever i vann, er den største utfordringen vann som transporteres passivt ut av eller inn i kroppen. Vannet vil bevege seg slik at forskjeller i konsentrasjoner jevner seg ut. Saltvann inneholder store mengder løste stoffer, mens konsentrasjonen av løste stoffer (osmolariteten) er svært lav i ferskvann.
Dyr som lever i saltvann, har kroppsvæsker der konsentrasjonen av stoffer er lavere enn eller lik konsentrasjonen av stoffer i saltvannet: Kroppsvæskene er hypoosmotiske eller isoosmotiske med omgivelsene.
Dyr som lever i ferskvann, har en høyere konsentrasjon av løste stoffer i kroppsvæskene enn det er i vannet som omgir dem, og er derfor hyperosmotiske med omgivelsene.
Dyr som lever i saltvann
Virvelløse dyr
Kroppsvæskene til de fleste virvelløse dyr har lik konsentrasjon av salter som saltvannet de lever i. Vi sier at dyrene er isoosmotiske. Sammensetningen av de løste saltene i kroppsvæskene skiller seg imidlertid mye fra vannet som omgir dem. Derfor foregår det hele tida aktiv transport av salter gjennom kroppsoverflaten.
Marine beinfisker
Fordi saltvann har høyere osmolaritet enn kroppsvæskene til marine beinfisker, vil de hele tida tape vann til omgivelsene – spesielt via gjellene, som er svært gjennomtrengelige for vann. I tillegg går noe vann tapt via produksjonen av urin.
For å erstatte vanntapet må fiskene drikke saltvann. Da oppstår et nytt problem: Saltvannet inneholder store mengder løste salter (spesielt natrium- og kloridioner) som fiskene må kvitte seg med. Overskuddet av salter kan ikke skilles ut via nyrene, siden disse fiskene har for kort nyrekanal til at de kan danne en urin som er mer konsentrert enn kroppsvæskene. Utskillingen skjer i stedet på gjelleoverflaten, der det er tett i tett med spesialiserte celler som skiller ut overskuddet av salter ved aktiv transport.
En vanskelig balansegang!
Fisk som lever i sjøen, har noe av den samme utfordringen som dyr som lever på land: De må begrense tapet av vann, samtidig som de må kvitte seg med salter. Dette er krevende, siden saltene er løst i vann. Når fiskene kvitter seg med salter, taper de også vann.
Bruskfisker
Bruskfisker, som haier og skater, har løst de osmotiske utfordringene ved et liv i havet på en svært effektiv måte. Som hos beinfisker er konsentrasjonen av salter mye lavere i kroppsvæskene enn i saltvann. Likevel er bruskfisker isoosmotiske med saltvannet de lever i. Dette skyldes at de samler opp store mengder organiske stoffer, spesielt urea, i kroppsvæskene. På den måten oppnår de at mengden løste stoffer blir like stor som i saltvannet.
Bruskfisker har en konsentrasjon av urea i kroppsvæskene som er over 100 ganger høyere enn hos pattedyr. Når bruskfisker dør, brytes urea ned til ammoniakk. Dette er grunnen til at det raskt oppstår en sterk lukt av kjøttet til bruskfisker.
Sjøpattedyr
Hvaler er pattedyr som lever i havet og ikke har tilgang på ferskvann. De klarer å opprettholde vannbalansen i kroppen fordi de har nyrer som er i stand til å lage en urin med så høy konsentrasjon av salter at hvalene kan drikke saltvann. Når en hval drikker en liter saltvann, produserer den drøyt 0,6 liter urin for å kvitte seg med saltoverskuddet. Seler spiser gjerne dyr som har så høyt vanninnhold at de ikke har behov for å drikke så mye saltvann.
Et menneske som drikker 1 liter saltvann, må produsere 1,3 liter urin for å kvitte seg med saltoverskuddet. Mennesker som drikker saltvann, vil derfor tape mye kroppsvæske.
Dyr som lever i ferskvann
Ferskvannsfisk
Kroppsvæskene hos ferskvannsfisk har høyere saltkonsentrasjon enn vannet fisken lever i. De er med andre ord hyperosmotiske overfor omgivelsene sine. Dette betyr at disse dyrene må løse to problemer for å opprettholde likevekt i organismen:
Vann vil strømme fra omgivelsene og til dyrene, og de må aktivt kvitte seg med et overskudd av vann.
De taper salter fra kroppen, og disse må erstattes ved aktivt opptak fra omgivelsene.
Overskuddet av vann fjernes ved at nyrene produserer store mengder med fortynnet urin. Det er mulig fordi ferskvannsfisk har nyrer med mange nefroner. Men utskilling av urin fører samtidig til et betydelig tap av salter. I tillegg går salter tapt ved diffusjon fra gjellene. En del av saltene som går tapt, kan fisken erstatte ved å spise saltholdige byttedyr, men det meste av saltene må erstattes ved aktiv transport gjennom gjellene. Gjellene har spesielle kloridceller som pumper klorid inn, mens natrium følger med passivt.
Pattedyr i ferskvann
Pattedyr som lever i og ved ferskvann, for eksempel bever, bisamrotte og oter, har korte nyrekanaler og dermed liten evne til å lage konsentrert urin. De produserer derfor store mengder urin med lav konsentrasjon av salter. De har rikelig tilgang på vann og ikke behov for å spare på det.
