sole mineralne - Laboratorium Młodego Badacza

Jak ryby dostosowują się do życia w hipertonicznym środowisku?

Jak zatem wygląda życie w słonej wodzie? Większość ryb morskich, ryby kostnoszkieletowe piją słoną wodę przez cały czas aby zachować mniejszą koncentrację soli wewnątrz. Nadmiar soli mineralnych wydalany jest wraz z moczem i przez nabłonek skrzeli. Nadmiar jonów, zamiast pozostać w płynach wewnętrznych jest wychwytywany jest przez komórki solne położone w skrzelach. Jest on gromadzony w postaci słonego śluzu i usuwany na zewnątrz na zasadzie transportu aktywnego. Natomiast ryby spodouste nie piją wody, natomiast utrzymują wysokie stężenie mocznika we krwi. Woda wnika do ich organizmu przez nabłonek skrzeli.

Gdyby zatem przełożyć rybę morską do wody słodkiej to prędzej, czy później ta się utopi! Mechanizm osmotyczny ryby, zacznie napełniać komórki coraz większą ilością wody, a to spowoduje rozerwanie tkanek i śmierć! W sytuacji odwrotnej, gdy ryba słodkowodna znajdzie się w słonej wodzie również nie będzie w stanie przeżyć. Przyczyną śmierci będzie jednak nie utopienie a wysuszenie. A wszystko za sprawą mechanizmu osmotycznego, który tym razem spowoduje utratę wody przez komórki.

Czy zwierzęta mogą przystosować się do zmiennego zasolenia?

Znamy jednak przypadki zwierząt, które potrafią dostosować się do zmiennego otoczenia. Ryby, które w ciągu życia żyją w środowisku zarówno morskim jak i słonym (węgorz, łosoś) potrafią przystosować się do tych warunków. Węgorz zaczyna pić słoną wodę, łosoś przestaje pić wodę słodką.

Istnieje jednak mała, kilkunastocentymetrowa przydenka, która
równie dobrze radzi sobie ze słodką wodą, jak i zawierającą 110 gramów soli w litrze, czyli zasoloną trzykrotnie bardziej niż woda morska. Ławice przydenki zamieszkują płytkie wody u wschodnich wybrzeży Ameryki Północnej. Gdy woda zawiera mało tlenu, przydenka modyfikuje swoje czerwone krwinki, aby wiązały więcej tlenu. Zimą zakopuje się w mule i tam czeka na wiosnę. Może żyć w wodzie tak zanieczyszczonej dioksynami, bifenylami czy kreozotem, że zabija inne organizmy.

Naukowcy z Louisiana State University poddali przydenki intensywnym badaniom. Najpierw przez trzy miesiące przetrzymywali je w wodzie morskiej a następnie przenieśli do wody słodkiej i przeprowadzili badania genetyczne i molekularne. Przez pierwsze 24 godziny ryby doznawały szoku osmotycznego - słodka wodą starała się napłynąć do ich organizmu i "rozcieńczyć " krew. Napływ wody do komórek mógł je rozerwać, co byłoby niebezpieczne zwłaszcza w przypadku skrzeli. Jednak po 72 godzinach przydenki czuły się świetnie, a badania nie ujawniły nieprawidłowości.

Okazało się, ze ryby radzą sobie dzięki osmolitom - substancjom wydzielanym prze komórki skrzeli. Wraz z osmolitami przydenka mogła pozbyć się nadmiaru wody. Dodatkowe działanie miały akwaporyny- białka, które łączyły się z błonami komórkowymi i wyrzucały wodę na zewnątrz. Aktywność genu dla akwaporyny -3 zwiększyła się 16-krotnie w ciągu 6 godzin. W sumie w ciągu 72 godzin włączyło się lub wyłączyło 498 genów. Dalsze badania ujawniły, że by radzić sobie z zatrutą wodą przydenki uruchamiały inne geny - w sumie około 20 procent wszystkich.

Jak radzą sobie z zasoleniem pozostałe zwierzęta morskie?

Wody mórz i oceanów całego świata zamieszkują najrozmaitsze gatunki zwierząt. One też narażone są na zasolenie, a co za tym idzie zwiększone ciśnienie osmotyczne. Foki i morsy wydzielają nadmiar soli z moczem, a żółwie płaczą. Z kolei żyjące nawet setki kilometrów od brzegu ptaki morskie korzystają ze specjalnego gruczołu solnego. Nadmiar soli usuwany jest w postaci wydzieliny spływającej z czubka dziobu. Niestety, natura nie wyposażyła człowieka w mechanizm mogący pozbyć się tak dużych ilości soli.

Strona główna » sole mineralne

Już starożytni wiedzieli, że woda morska jest słona i nie nadaje się do picia. Nie byli jednak w stanie wytłumaczyć dlaczego tak jest. Hipotez było bardzo wiele a przełom w rozwiązaniu tej zagadki nastąpił dopiero w dopiero w XVIII wieku. Wtedy też, przebadano próbki wody pochodzącej z różnych mórz. Porównanie to pozwoliło na stwierdzenie, że choć różnią się one stopniem zasolenia, to mają mniej więcej ten sam skład chemiczny. Oznacza to, że woda powstająca na Ziemi już od początków jej istnienia musiała być słona.

Geneza zasolenia wody morskiej

Genezy zasolenia wody morskiej należy upatrywać już u początków powstawania naszej planety. Stygnącą planetę otaczały chmury, skupiające część wody, która potem miała znaleźć się na powierzchni Ziemi. Skorupa ziemska przez długi czas była bardzo gorąca. Dlatego każda spadająca na nią kropla wody zamieniała się w parę. Dopiero gdy powierzchnia Ziemi ostygła, para mogła się skroplić i zaczęły padać deszcze. Trwały one bez przerwy dnie i noce przez setki lat. W czasie ich trwania woda wypełniała baseny oceaniczne. Padając na powierzchnię kontynentów, rozpuszczała skały i zawarte w nich minerały. Następnie unosiła je do oceanów, sprawiając, że w ich wodach wzrastała ilość soli pochodzenia kontynentalnego.

Warto też wiedzieć, że tam, gdzie kiedyś było morze, a obecnie się cofnęło, powstały zbiorniki, w których po wyparowaniu wody pozostała sól. Kolejne warstwy geologiczne, nawarstwiające się przez tysiące lat, przykrywają więc teraz zbiorniki kopalnej słonej wody.

Podobno, gdyby całą sól zawartą w morzach równo rozłożyć na powierzchni lądów, utworzyłaby warstwę grubości około 150 metrów — mniej więcej 50 pięter!

Dodatkowym źródłem zasolenia jest gleba i skały. Przesączając się przez nie, woda deszczowa rozpuszcza niewielkie ilości substancji mineralnych, a potem strumieniami i rzekami niesie je do morza. Proces ten nazywa się wietrzeniem. Oczywiście woda słodka zawiera tak mało soli, że smakiem nie da się jej wyczuć.

Substancje mineralne znajdujące się w skorupie ziemskiej poniżej dna morskiego cały czas są uwalniane do morskiej wody. Woda przeciska się tam szczelinami, przegrzewa i wraca na powierzchnię wzbogacona o rozpuszczone substancje mineralne. Woda wraz z rozpuszczonymi solami mineralnymi wypluwana jest do morza wylotami hydrotermalnymi, tworzącymi głębinowe gejzery.

Dlaczego zasolenie mórz jest stałe?

Sole pozostają w morzu, gdyż odparowuje z niego tylko woda. Co ciekawe, pomimo ciągłego dopływu substancji mineralnych zasolenie utrzymuje się na stałym poziomie. Wynosi ono około 35‰ czyli przeciętnie 1 kilogram wody oceanicznej zawiera 35 gramów soli. Najwidoczniej więc sole mineralne trafiają do wody morskiej i się z niej wydostają mniej więcej w tym samym tempie. Wiele składników soli jest wchłanianych przez żywe organizmy. Na przykład polipy koralowców, mięczaki i skorupiaki przyswajają wapń, który służy im do budowy szkieletów i muszli. Z kolei mikroskopijne glony zwane okrzemkami pozyskują z wody morskiej krzemionkę. A bakterie i inne organizmy pochłaniają rozpuszczoną materię organiczną. Kiedy organizmy te umierają albo zostają zjedzone, zawarte w nich sole mineralne gromadzą się na dnie morskim w postaci martwej materii.

Zdaniem wielu naukowców cały ten obieg bilansuje się dzięki procesom geofizycznym, aczkolwiek trwa to niezwykle długo. Skorupa ziemska składa się z gigantycznych płyt. Część z nich styka się ze sobą w tak zwanych strefach subdukcji, w których jedna płyta podsuwa się pod sąsiednią i zanurza w gorących warstwach płaszcza Ziemi. Zazwyczaj cięższa płyta oceaniczna wchodzi pod sąsiadującą z nią lżejszą płytę kontynentalną, jednocześnie ciągnąc za sobą osady solne. W ten sposób większa część skorupy ziemskiej powoli ulega swoistemu recyklingowi. Do objawów tego procesu należą trzęsienia ziemi, wulkany i doliny ryftowe.

Bardziej słone są te morza, do których uchodzi niewiele rzek lub które znajdują się w obszarze strefy gorącej, gdzie obserwujemy duże parowanie. Mniej słone zaś to te, które mają wiele dopływów, są więc zasilane w wodę słodką.

Zarażamy dzieci ciekawością świata!

Realizujemy autorski program warsztatów dla dzieci w szkołach podstawowych i przedszkolach. Przez zabawę angażujemy je do poszukiwania rozwiązań i zadawania pytań.

Kontakt

Tagi: sole mineralne

Jak wygląda życie w słonej wodzie?