Всем нам необходима вода для того чтобы жить, и если мы, люди, остаёмся без источника пресной воды, то обычно умираем в считанные дни. А как же рыбы? Эти водные обитатели тоже должны постоянно пить H2O? Вот тут уже все не так однозначно…
Ответ на этот вопрос состоит в том, что некоторые рыбы пьют воду, а некоторые — нет. Странно, да?
Плюс, что удивительно — несмотря на то, что морские рыбы пьют много воды, они выделяют небольшое количество мочи, а пресноводная рыба — наоборот.
Чтобы объяснить почему так происходит, необходимо понять две вещи:
- как кислород попадает в организм;
- осмос.
Давайте начнем с первого: получение кислорода
Нам, людям, это даётся легко. Мы окружены кислородом — он составляет одну пятую воздуха, которым мы дышим. Поэтому для того чтобы кислород попал в организм просто нужно вдохнуть, и внутри наших лёгких кислород через очень тонкую мембрану попадет в кровь. Вуаля! Проблема решена, теперь у нас в крови есть немного кислорода.
А вот рыбам сделать это сложнее. В их среде кислород также растворен в окружающей их воде, но добраться до него сложнее. Они не могут расщепить молекулу воды (H2O), поэтому рыбы должны полностью полагаться на молекулы кислорода, расположенные между молекулами воды.
Рыбы существуют около 450 миллионов лет, и они вырастили жабры для удаления кислорода из воды. Жабры представляют собой лёгкие перистые структуры с большой площадью поверхности снаружи и кровеносными сосудами внутри.
На поверхности жабр есть барьер между телом рыбы и водой снаружи, он называется «полупроницаемой мембраной». Некоторые вещества могут пересекать этот барьер, а другие — нет. Молекулы кислорода достаточно малы, перемещаться через мембрану из воды в кровь рыбы. Любые соли в воде (хлорид натрия и т. п.) слишком велики для этого. Молекулы воды также достаточно малы, чтобы пассивно перемещаться через клеточные мембраны, но это действие зависит от того, что является более солёным: рыба или вода вокруг нее.
И это подводит нас к пункту 2: странное явление «осмоса».
Для демонстрации этого эффекта предположим, что у нас есть аквариум, наполовину заполненный пресной водой. Затем мы разделяем его пополам «полупроницаемой мембраной».
Подобная мембрана функционирует как рыбьи жабры. Первоначально уровень воды на каждой стороне этой мембраны остаётся одинаковым. Но если потом растворить обычную поваренную соль в воде в одной из сторон аквариума, разделенного мембраной, то внезапно уровень воды на этой стороне начинает повышаться. В чем дело?
Пресная вода с другой стороны диффундирует через полупроницаемую мембрану, чтобы сбалансировать уровень солености с обеих сторон. Это естественный процесс, который происходит по разным сложным причинам, в которые мы не будем вдаваться.
Итак, давайте теперь рассмотрим, какое отношение это имеет к рыбе.
Начнем с пресноводных видов. В несоленом пруду или реке тело рыбы более соленое, чем вода вокруг нее. Таким образом, как и в предыдущем эксперименте с аквариумом, молекулы воды в реке или пруду попадут в тело рыбы через полупроницаемую мембрану жабр и кожи. Таким образом, пресноводная рыба будет заполняться водой. Это означает, что ей не нужно практически не нужно пить воду потому что она уже поступает через жабры и кожу. На самом деле от всей этой воды, пресноводная рыба рискует набухнуть, как воздушный шар. И для того, чтобы избавиться от этой излишков жидкости у пресноводных рыб есть большие почки, чтобы помочь выделять большое количество мочи. Лучше не думайте об этом, когда вы будете в купаться в пруду с рыбой 🙂
Противоположное случается с морской рыбой в океане. Внутренняя часть рыбы здесь менее соленая, чем океан. Таким образом, вода внутри рыбы выплёскивается в тщетной попытке разбавить всю солёную морскую воду.
Проблема морской рыбы — не помереть от обезвоживания. Поэтому морские рыбы пьют воду как сумасшедшие, и у них, разумеется, нет необходимости в производстве большого количества мочи, поэтому у морских рыб маленькие почки.