В одном литре морской воды растворено около 35 граммов соли, в основном поваренной. Однако в крови и тканевой жидкости большинства морских рыб концентрация солей втрое ниже.
Это создает сильное осмотическое давление (то есть давление, возникающее между растворами разной концентрации при их соприкосновении). Оно «отсасывает» воду из организма рыбы. И хотя ее покровы препятствуют оттоку жидкости, некоторое количество воды все же теряется через жабры, слизь, экскременты и т. д. Восполняя этот убыток, рыбы пьют морскую воду и внутри организма «опресняют» ее, выводя лишние соли — частично через кишечник, но в основном через жабры.
За это отвечают так называемые клетки Кейс — Вильмера, в мембранах которых расположены специальные белки, выносящие ионы солей во внешнюю среду. Поскольку этот перенос производится в сторону морской воды (где концентрация солей выше), то он требует затрат энергии. У пресноводных рыб те же белки действуют в обратном направлении, захватывая ионы извне. У проходных рыб, которые для нереста перебираются из морей в реки или наоборот, эти белки переключаются из одного режима в другой.
Осмотическое давление - сила, действующая на полупроницаемую мембрану, разделяющую два раствора с разной концентрацией растворенных веществ и направленная от более концентрированного к более разбавленному раствору. Осмотическое давление может быть очень значительным. В дереве, например, под действием осмотического давления растительный сок поднимается от корней до самой верхушки. Но в дереве движение концентрированного раствора, каким является растительный сок, ничем не ограничено. Если же подобный раствор находится в замкнутом пространстве, например в клетке крови, то осмотическое давление может привести к разрыву клеточной стенки. Именно по этой причине лекарства, предназначенные для введения в кровь, растворяют в изотоническом растворе, содержащем столько хлорида натрия (столовой соли) , сколько нужно, чтобы уравновесить осмотическое давление, создаваемое клеточной жидкостью. Если бы вливаемые лекарственные препараты были изготовлены на воде, осмотическое давление, заставляя воду проникать в клетки крови, приводило бы к их разрыву. Если же ввести в кровь слишком концентрированный раствор хлорида натрия, то вода из клеток будет выходить наружу, и они сожмутся.
Величина осмотического давления, создаваемая раствором, зависит от количества, а не от химической природы растворенных в нём веществ (или ионов, если молекулы вещества диссоциируют) . Чем больше концентрация раствора, тем больше создаваемое им осмотическое давление. Это правило, носящее название закона осмотического давления, выражается простой формулой, очень похожей на закон идеального газа.
Закон осмотического давления можно использовать для расчета молекулярной массы данного вещества.
1. Количество воды, которое поглощают морские рыбы, зависит от степени се солености. Чем солонее вода, тем больше рыба пьет.
2. Жабры рыбы, которая живет в соленой воде, впитывают некоторое количество соли.
3. Под действием осмоса рыбы могут пропускать через жабры большое количество воды.
4. Излишки соли выводятся с мочой.
5. Вода, проглоченная соленоводной рыбой, всасывается кишечником.
Пресноводные рыбы выделяют соль и впитывают воду через кожу, поэтому им не нужно пить воду. Уровень соли в организме пресноводных рыб восполняется с пищей и ионами (соли), оседающей в жабрах.
1. Движимая силой осмоса, вода поступает в тело рыбы через жабры.
2. Часть соли теряется жабрами в результате осмоса.
3. Пресноводные рыбы имеют излишки воды, которые они выделяют в виде очень разбавленной мочи.
Если рыб поменять местами
В своем привычном доме морские рыбы поддерживают нормальный водно-солевой баланс, выпивая большое количество воды и выделяя излишки соли. В пресной воде морская рыба впитывает воду, разбавляя ею жидкую среду своего организма. Неспособная удержать соль или избавиться от излишков воды, рыба погибает. Обычно пресноводная рыба регулирует уровень соли в тканях своего тела, впитывая соль и выделяя воду. В соленой воде рыба теряет воду, которую не может возместить; содержание соли в ее теле возрастает до смертельного уровня.
Непостоянные натуры
Несколько видов рыб являются диадромными — это означает, что они могут жить и в соленой и в пресной воде, регулируя жидкий состав своего организма в соответствии с условиями окружающей среды. Они пьют воду — или воздерживаются от нее — в зависимости от концентрации соли в месте их обитания. Кроме того, их жабры и почки способны быстро перестроиться с перерабатывания соленой воды на пресную, и наоборот. Лососи, которые живут в океане, а нерестятся в реках, а также осетры, пузанки и миноги, обитающие в устьях рек, тоже принадлежат к числу легко адаптирующихся рыб. Некоторые виды диадромных рыб показаны на иллюстрации сверху.
