گفتار 3
تنوع دفع و تنظیم اسمزی در جانداران
تنظیم اسمزی در جانداران تک‌یاخته‌ای
در بسیاری از تک‌یاخته‌ای‌ها، تنظیم اسمزی بدون نیاز به ساختارهای ویژه، از طریق انتشار ساده انجام می‌شود. در این جانداران، تنظیم اسمزی به‌صورت مستقیم و بدون مصرف انرژی صورت می‌گیرد.
در پارامسی، اندامکی به نام واکوئول انقباضی یافت می‌شود که در تنظیم فشار اسمزی و حذف مواد زاید نقش دارد. واکوئول‌های انقباضی، آبی که از طریق اسمز وارد پارامسی شده است را همراه مواد زائد جمع‌آوری کرده و سپس به بیرون دفع می‌کنند. این ساختار با انقباض‌های منظم، نه‌تنها از افزایش بیش از حد آب در پارامسی جلوگیری می‌کند، بلکه به حذف مواد زائد نیز کمک می‌نماید.
نکته: واکوئل انقباضی نوعی واکوئل دفعی است.
شکل 11 - واکوئل انقباضی در پارامسی
در بی‌مهرگان
نفریدی
در بسیاری از بی‌مهرگان، ساختارهای تخصص‌یافته‌ای برای دفع وجود دارد که یکی از رایج‌ترین آن‌ها نفریدی است. ساختاری لوله‌مانند به نام نفریدی، در بدن برخی بی‌مهرگان که با منفذی به بیرون باز می‌شود و بسته به گونه، در دفع مواد زائد، تنظیم آب و املاح یا هر دو نقش دارد.
آبشش
در سخت‌پوستان، مواد زائد نیتروژن‌دار از طریق انتشار ساده از آبشش‌ها خارج می‌شوند. این نوع دفع، بدون نیاز به مصرف انرژی زیستی صورت می‌گیرد.
لوله‌های مالپیگی
حشرات دارای سامانه‌ای ویژه و متصل به روده برای دفع هستند که لوله‌های مالپیگی نام دارد.
این سامانه وظیفه دفع ماده زائد نیتروژن‌دار در حشرات، یعنی اوریک اسید را بر عهده دارد.
مراحل این فرآیند به شرح زیر است:
اوریک اسید همراه با آب و نمک وارد لوله‌های مالپیگی می‌شود.
سپس محتویات لوله‌ها به روده تخلیه می‌شود.
هنگام عبور مایعات از روده، آب و یون‌ها در بخش انتهایی آن، یعنی راست‌روده، بازجذب می‌شوند.
در نهایت، اوریک اسید به همراه سایر مواد زائد گوارشی از بدن دفع می‌گردد.
شکل 12 - لوله‌های مالپیگی
مقایسهٔ ساختارهای دفعی در بی‌مهرگان
ساختار دفعی | جاندار | سازوکار دفع | ماده زائد اصلی | ویژگی‌های کلیدی |
نفریدی | برخی بی‌مهرگان | دفع مواد زائد، تنظیم آب و املاح (بسته به گونه) | - | ساختار لوله‌ای و باز شونده به بیرون |
آبشش | سخت‌پوستان | انتشار ساده | مواد زائد نیتروژن‌دار | بدون نیاز به مصرف انرژی زیستی |
لوله‌های مالپیگی | حشرات | ورود مواد به لوله مالپیگی ← تخلیه مواد به روده ← بازجذب آب و یون‌ها ← دفع اوریک اسید به همراه مدفوع | اوریک اسید | متصل به روده، بازجذب آب و یون‌ها در راست‌روده |
مهره‌داران
تمام مهره‌داران دارای کلیه هستند. این اندام نقش اصلی در تنظیم اسمزی و دفع مواد زائد نیتروژن‌دار را ایفا می‌کند. با این حال، بسته به محیط زندگی، این سامانه با سازوکارهای خاصی همراه می‌شود.
ماهیان غضروفی
کوسه‌ها و سفره‌ماهی‌ها، به عنوان ماهیان غضروفی ساکن آب شور، افزون بر کلیه، دارای غدد راست‌روده‌ای هستند. این غدد محلول نمکی (سدیم کلرید) را با غلظت بالا به درون روده ترشح می‌کنند و از این طریق، به تنظیم غلظت نمک بدن کمک می‌کنند.
ماهیان آب شیرین
از آن‌جا که در ماهیان آب شیرین، غلظت مایعات درونی از آب محیط بیشتر است، جذب آب به‌صورت اسمزی به درون بدن آن‌ها انجام می‌شود. برای مقابله با این شرایط، ماهیان آب شیرین:
آب زیادی نمی‌نوشند و باز و بسته شدن دهانشان فقط برای تبادل گازها در آبشش‌هاست.
برای دفع آب اضافی، ادرار رقیق و پرحجم تولید می‌کنند.
ماهیان آب شور
ماهیان ساکن آب شور با محیطی مواجه هستند که فشار اسمزی آن از مایعات بدن بیشتر است، در نتیجه آب از بدن آن‌ها خارج می‌شود. این ماهیان برای حفظ تعادل درون‌بدنی:
مقدار زیادی آب می‌نوشند.
یون‌های اضافی را به دو روش دفع می‌کنند:
بخشی از یون‌ها از طریق کلیه دفع شده و ادراری غلیظ تولید می‌شود.
بخش دیگر از طریق یاخته‌های آبشش دفع می‌گردد.
تفاوت‌های تنظیم اسمزی در ماهیان آب شیرین و آب شور
ویژگی/عامل | ماهیان آب شیرین | ماهیان آب شور |
فشار اسمزی محیط نسبت به بدن | کمتر | بیشتر |
جذب آب از محیط | جذب زیاد آب به بدن | از دست دادن آب از بدن |
مصرف آب | آب زیادی نمی‌نوشند. | مقدار زیادی آب می‌نوشند. |
تولید ادرار | ادرار رقیق و پرحجم | ادرار غلیظ |
دفع یون‌های اضافی | نیازی به دفع یون اضافی خاص نیست. | دفع از کلیه و یاخته‌های آبشش |
دوزیستان
در دوزیستان، مثانه نقش مهمی در ذخیره‌سازی آب و یون‌ها دارد. هنگام کاهش رطوبت محیط:
مثانه بزرگ‌تر می‌شود تا بتواند آب بیشتری ذخیره کند.
میزان بازجذب آب از مثانه به خون افزایش می‌یابد.
در نتیجه، دفع ادرار کاهش می‌یابد و آب بیشتری در بدن حفظ می‌شود.
خزندگان و پرندگان
کلیه‌های خزندگان و پرندگان توان بالایی در بازجذب آب دارند.
برخی از این جانوران، به‌ویژه گونه‌های دریایی یا بیابانی که در معرض مصرف آب شور یا غذای نمک‌دار هستند، دارای ساختار تخصص‌یافته‌ای به نام غده نمکی هستند.
این غدد، نمک اضافی بدن را به صورت قطره‌های غلیظ از نزدیکی چشم یا زبان دفع می‌کنند و از این طریق به تنظیم غلظت نمک در بدن کمک می‌نمایند.
شکل 13 - غدۀ نمکی