В 1748 году французский физик Жан-Антуан Нолле поставил весьма интересный опыт – простой, но с очень неожиданным результатом.
Сперва он приготовил два раствора соли – слабый и крепкий. Затем Нолле взял два одинаковых сосуда и соединил их трубкой, а поперёк трубки установил перегородку – мембрану – из очень тонкой кожи. В один сосуд он налил слабый раствор соли, а в другой – крепкий, причём одинаковое количество; после этого он стал ждать – что же произойдёт.
Каково же было удивление физика, когда через какое-то время уровень жидкости во втором сосуде начал повышаться – сам по себе! – а в первом, напротив, понижаться! Возникало впечатление, что какой-то невидимый насос медленно перекачивает жидкость из одного сосуда в другой!
Открытое явление Нолле так и назвал – «осмос», что по-древнегречески (ὠσμός) означает «проникновение, накачка, давление, толчок».
Многочисленные наблюдения показали – если два раствора, слабый и сильный, разделены тонкой перегородкой, которая пропускает растворитель (воду), но не пропускает растворённое вещество (соль), то более крепкий раствор начинает «выкачивать» воду из более слабого, стремясь «выровнять» концентрацию соли!
Как вы знаете, любой живой организм на Земле состоит из клеток, а каждая клетка отделена от окружающего пространства тонкой перегородкой – мембраной, оболочкой. Через эту мембрану происходит обмен веществ между клеткой и внешней средой. И если концентрация солей (или других растворённых веществ) снаружи и внутри оболочки различная, то начинает действовать тот самый «осмотический насос», открытый Нолле.
Можно сделать очень простой опыт: отрежьте два ломтика сырой картошки, и один положите в стакан с дистиллированной водой, а второй – в приготовленный раствор соли. Оставьте на ночь. С утра выньте ломтики и оцените разницу: ломтик картошки из стакана с чистой водой становится осклизлым, а ломтик в стакане с солёной водой остаётся жёстким и хрустящим! Почему?
Внутри клеток картофеля находится жидкость, в которой растворены разные соли и питательные вещества. Когда мы помещаем ломтик в чистую воду, концентрация солей внутри клетки оказывается выше, чем снаружи – и клетка начинает «накачивать» в себя воду через мембрану, разбухает и, наконец, лопается! Отсюда и склизкий налёт на поверхности. А вот в растворе соли «всё наоборот» – концентрация соли снаружи будет выше, чем внутри, и вода через мембрану, напротив, начинает «выкачиваться из клетки». Клетка картофеля «сушится», хотя находится внутри жидкости!
Если вы готовили шашлык, то помните: стоит посолить мясо – оно почти сразу же начинает «давать сок». Соль как будто вытягивает воду из мяса – это происходит благодаря осмосу. На поверхности чуть влажных кусочков образуется крепкий соляной раствор, который начинает интенсивно высасывать влагу из клеток!
Вот теперь мы можем вернуться к рыбам. Наверное, вы знаете, что рыба «дышит водой», то есть проглатывает ртом воду и выпускает её наружу через расположенные по бокам головы жаберные крышки. Под крышками расположены жабры – специальные органы, состоящие из тысяч тонких лепесточков, густо пронизанных кровеносными сосудами. Через тонкие стенки жабр в кровь рыбы проникает кислород, растворённый в воде. Однако благодаря явлению осмоса также происходит и «перекачивание воды». В каком направлении? Оказывается, у разных рыб это направление разное!
Если рыба живёт в речной, пресной воде (как окунь, щука или карась), то концентрация солей в тканях рыбы будет выше, чем в воде – поэтому осмотический насос постоянно накачивает воду внутрь клеток рыбы. Не только через жабры – через стенки глотки, через кожу, через глаза. Пить пресноводным рыбам совсем ни к чему – воды в их клетках и так полно! Более того, пресноводной рыбе приходится практически постоянно «писать», то есть сбрасывать излишки воды из тканей, иначе её клетки начнёт просто разрывать изнутри! Но «писает» такая рыба практически чистой водой.
Если рыба живёт в морской или океанской, солёной воде, то концентрация солей в тканях рыбы, наоборот, меньше, чем в воде – поэтому осмотический насос тоже работает наоборот: постоянно «вытягивает» воду из клеток рыбы, и через жабры, и через глаза, и просто через кожу. Так что морским рыбам (как людям!) приходится время от времени пить, то есть проглатывать воду в желудок. Иначе рыба погибнет от жажды – несмотря на то, что плавает в воде! А вот «писают» морские рыбы редко, зато весьма концентрированным солевым раствором – потому что в морской воде содержится очень много солей, ненужных организму. Эти соли рыба отфильтровывает почками и выводит наружу.
Самое «хитрое» и экономичное решение «придумали» акулы. Дело в том, что благодаря наличию в тканях акул огромного количества мочевины (той самой неприятно пахнущей мочевины, от которой большинство живых организмов, включая нас, людей, старается регулярно избавляться) концентрация солей «внутри» и «снаружи» клеток получается практически одинаковой. Поэтому, в отличие от других живых организмов, акулам, образно говоря, не нужно ни пить, ни писать. Никогда. Им хватает того малого количества воды, которое проходит через жабры, а для выделения лишних солей используется особая ректальная железа в кишечнике. Неплохо устроились, правда? Зато мясо у акул довольно вонючее, вы, надеюсь, уже догадались, почему?
А как же киты, дельфины, тюлени, морские львы и другие млекопитающие, обитающие в морской воде? Они тоже пьют морскую воду? Оказывается, пьют, но только в исключительных случаях. Большинство морских млекопитающих (за исключением дюгоней и ламантинов) – хищники, питающиеся рыбой. А морская рыба уже «проделала» всю работу по удалению лишней соли из организма, так что морским млекопитающим вполне хватает «рыбьего сока» – той воды, которая содержится в сочной рыбе.
Вот если пищи нет – тогда нет и воды; тут уж поневоле приходится понемногу пить морскую воду. Полярные тюлени в таких ситуациях едят снег (как некоторые непослушные дети зимой).
Пьет ли рыба воду или почему вода в море соленая, а рыбы в ней несоленые?
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.
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.
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.
Всем существам на свете нужна вода, так как она необходима для любого химического процесса в организме. Понятно, что все сухопутным созданиям нужно специально заботиться о том, чтобы регулярно потреблять воду. Но рыбы живут в воде.
Так нужно ли им ее пить?
Ученые давно ответили на этот вопрос, и, как оказалось, ответ на него зависит от того, в какой среде живет рыба. Рыбы в океанах и морях пьют очень много воды, их суточная норма потребления воды равна весу их тела (для сравнения людям для нормального существования нужно потреблять в сутки объем воды, составляющий всего три процента от нашего веса).
Хотя морские рыбы пьют очень много воды, их пресноводные родственники не пьют почти ничего. Корень этого различия заключается в потребности рыб поддерживать нормальный баланс соли и воды в организме.
Вода в океане в три раза солонее, чем собственная жидкая среда живущей в океане рыбы. В результате естественного процесса, известного под названием осмоса, вода из тела морской рыбы устремляется наружу через кожу и жабры. Чтобы возместить утраченную жидкость, соленоводная рыба вынуждена поглощать большое количество морской воды. Концентрация соли в теле пресноводных рыб превышает ее содержание в окружающей водной среде, поэтому пресноводные рыбы не пьют, как морские, а постоянно впитывают воду через кожу. Излишки жидкости они выделяют в виде обильного мочеиспускания.
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.
А если поменять рыб 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.
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.
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.
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.
Хотя морские рыбы пьют очень много воды, их пресноводные родственники не пьют почти ничего. Корень этого различия заключается в потребности рыб поддерживать нормальный баланс соли и воды в организме.
Вода в океане в три раза солонее, чем собственная жидкая среда живущей в океане рыбы. В результате естественного процесса, известного под названием осмоса, вода из тела морской рыбы устремляется наружу через кожу и жабры. Чтобы возместить утраченную жидкость, соленоводная рыба вынуждена поглощать большое количество морской воды.
Концентрация соли в теле пресноводных рыб превышает ее содержание в окружающей водной среде, поэтому пресноводные рыбы не пьют, как морские, а постоянно впитывают воду через кожу. Излишки жидкости они выделяют в виде обильного мочеиспускания.
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.
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.
masterok
