Обмен воды в организме и его регуляция у животных кратко
Обновлено: 03.07.2024
ВО́ДНО-СОЛЕВО́Й ОБМЕ́Н, совокупность процессов поступления, всасывания, распределения и выделения воды и солей в организмах животных и человека. В.-с. о. обеспечивает постоянство осмоляльности, концентрации каждого из ионов и кислотно-щелочного равновесия жидкостей внутренней среды организма. Осмоляльность определяется как суммарная концентрация всех растворённых осмотически активных веществ и выражается в единицах мосм/кг, т. е. молярным количеством веществ в граммах на килограмм растворителя (в данном случае $\ce$ ). В норме процессы поступления воды в организм и её выделения уравновешены. У человека массой 70 кг, напр., суточная потребность в воде (в условиях умеренного климата) составляет ок. 2,5 л, из которых 1,2 л поступает в виде питьевой воды, 1 л – с пищей, 0,3 л образуется в организме при окислении гл. обр. липидов, углеводов и белков. Выделяется вода с мочой, потом и калом, часть её теряется при испарении с поверхности кожи и через лёгкие. Общее содержание воды в теле человека обычно составляет св. 60% от его массы. Потери воды, превышающие 0,5–1,5% от массы тела, вызывают чувство жажды . Наряду с водой организмы нуждаются в поступлении неорганич. веществ: ионов $\ce, Mg2+, Cl^, SO_4^, PO_4^, HCO_2^>$ , и микроэлементов $(\ce>)$ Всосавшиеся в кишечнике и почечных канальцах ионы поступают в кровь или лимфу и переносятся ко всем клеткам. По солевому составу вне- и внутриклеточные жидкости различаются: в клетках преобладают ионы $\ce>$ и фосфаты, вне клеток – ионы $\ce\: и \:Cl^>$ . Это различие поддерживается деятельностью биологич. мембран и связыванием ионов химич. компонентами клетки (напр., фосфолипидами, белками). В организме имеются также солевые депо: напр., в костной ткани содержится много $\ce>$ , в печени депонируются микроэлементы.
во́дный обме́н, совокупность процессов всасывания воды из желудочно-кишечного тракта, образования воды в организме при окислении органических веществ, участия ее в физиологических и биохимических процессах распределения воды в организме и выведения.
Питьевая вода, вода корма и пищеварительных соков всасываются главным образом в тонких кишках. Всосавшаяся вода частично задерживается в печени, но в основном она депонируется в коже, соединительной ткани и мышцах. В обмене воды между кровью капилляров и тканями существенное значение имеет онкотическое давление крови. Общее содержание воды в организме взрослых животных (52% массы тела) ниже, чем у молодняка (у телят 72%). Вода в организме находится в трёх жидкостных фазах внутриклеточной, внеклеточной и трансцеллюлярной. Наибольшее количество воды (4045%) находится внутри клеток. Внеклеточная жидкость включает плазму крови, межклеточную жидкость и лимфу. Трансцеллюлярная жидкость (спинномозговая, внутриглазная, брюшной полости, плевры, перикарда, суставных сумок и желудочно-кишечного тракта) изолирована от сосудов слоем эпителия. В организме вода содержится в гидратационной, связанной и свободной формах. Вода способствует электролитической диссоциации растворённых в ней электролитов; она является средой, в которой протекают все химические и физико-химические реакции, связанные с жизнедеятельностью организма. Вода выполняет механическую роль и является фактором терморегуляции (испарения). В. о. тесно связан с обменом белков, липидов, углеводов и минеральных соединений. Выделение воды из организма происходит через почки (с мочой), кишечник (с каловыми массами), кожу и лёгкие (путём испарения), через молочную железу (у лактирующих животных). Регуляция В. о. в организме осуществляется центральной нервной системой (жажда), гормонами щитовидной железы, коры надпочечников, гипофиза, поджелудочной железы и половых желез.
Важным показателем В. о. является водный баланс. В норме количество воды, вводимой в организм (при поении и с кормом), а также метаболической воды равно количеству воды, выделяемой из организма. Такое отношение называется водным равновесием. При различных патологических состояниях может быть как отрицательный (гипогидратация, гипогидрия, обезвоживание организма), так и положительный (гипергидратация, гипергидрия) водный баланс. Нарушение В. о. выражается в избытке или дефиците внутриклеточной и внеклеточной воды, сопровождаемых изменениями содержания электролитов. Потеря организмом 2022% массы тела при водном голодании приводит к гибели животного. См. также Минеральный обмен.
Литература:
Афонский С. И., Биохимия животных, 3 изд., М., 1970.
Ветеринарный энциклопедический словарь. — М.: "Советская Энциклопедия" . Главный редактор В.П. Шишков . 1981 .
Полезное
Смотреть что такое "ВОДНЫЙ ОБМЕН" в других словарях:
Обмен (приток Чуса) — У этого термина существуют и другие значения, см. Обмен (значения). Обмен Характеристика Длина 36 км Бассейн Каспийское море Бассейн рек Кама Водоток … Википедия
обмен водный — вид О., включающий процессы поступления, превращения в организме и выделения воды … Большой медицинский словарь
МИНЕРАЛЬНЫЙ ОБМЕН — минеральный обмен, потребление неорганических (минеральных) веществ из внешней среды, их всасывание, распределение, использование в процессе жизнедеятельности организма и выделение. Минеральные вещества поступают в организм через желудочно… … Ветеринарный энциклопедический словарь
Водно-солевой обмен — Роль воды для живого организма трудно преувеличить. Вода является единственным[источник не указан 397 дней] универсальным растворителем[неизвестный термин], благодаря которому молекулы, клетки и органы связаны в единое… … Википедия
ОБЛИТЕРАЦИЯ — (лат. obliteratio уничтожение), термин, употребляемый для обозначений закрытия, уничтожения той или иной полости или просвета посредством разрастания^ ткани, идущего со стороны стенок данного полостного образования. Указанное разрастание чаще… … Большая медицинская энциклопедия
ПЕЧЕНЬ — ПЕЧЕНЬ. Содержание: I. Аштомия печени. 526 II. Гистология печени. 542 III. Нормальная физиология печени. 548 IV. Патологическая физиология печени. 554 V. Патологическая анатомия печени. 565 VІ.… … Большая медицинская энциклопедия
ЭКСИКОЗ — (от лат. siccus сухой), высыхание, обезвоживание, пат. состояние, возникающее вследствие острой потери организмом значительных количеств воды и солей, обеднения водных депо организма и в случаях нарушенной способности клеток и тканей связывать… … Большая медицинская энциклопедия
ДИАБЕТ НЕСАХАРНЫЙ — (diabetes insipi dus), заболевание, характеризующееся уси ленной жаждой и чрезмерным выделением прозрачной, не содержащей сахара мочи с низким удельным весом. Поводом к правильному разделению диабета на сахарный и несахарный было открытие… … Большая медицинская энциклопедия
ГОРМОНЫ — органические соединения, вырабатываемые определенными клетками и предназначенные для управления функциями организма, их регуляции и координации. У высших животных есть две регуляторных системы, с помощью которых организм приспосабливается к… … Энциклопедия Кольера
Лишайники — Полифилетическая группа грибов Эрнст Генрих Геккель … Википедия
Животные получают воду тремя основными путями: через питье, вместе с сочной пищей и в результате метаболизма, т. е. за счет окисления и расщепления органических веществ – жиров, белков и углеводов.
Некоторые животные могут впитывать воду через покровы из влажного субстрата или воздуха, например личинки некоторых насекомых – мучного хрущака, жуков-щелкунов и др.
Потери воды у животных происходят через испарение покровами или со слизистых оболочек дыхательных путей, путем выведения из тела мочи и непереваренных остатков пищи.
Хотя животные могут выдерживать кратковременные потери воды, но в целом расход ее должен возмещаться приходом. Потери воды приводят к гибели скорее, чем голодание.
Виды, получающие воду в основном через питье, сильно зависят от наличия водопоев. Это особенно характерно для крупных млекопитающих. В сухих, аридных районах такие животные совершают иногда значительные миграции к водоемам и не могут существовать слишком далеко от них. В африканских саваннах слоны, антилопы, львы, гиены регулярно посещают водопои (рис. 35). Для куланов Бадхызского заповедника водопои определяют летнее размещение табунов, суточный ритм и поведение животных.
Рис. 35. Слоны на водопое
В питьевой воде нуждаются и многие птицы. Ласточки и стрижи пьют на лету, проносясь над поверхностью водоема. Рябки в пустынях ежедневно совершают многокилометровые перелеты к водопоям и приносят воду птенцам. Самцы рябков используют исключительный в своем роде способ переноса воды – они пропитывают ею оперение на груди, а птенцы отжимают клювами набухшие перья.
В то же время многие животные могут обходиться совсем без питьевой воды, получая влагу иными способами.
Влажность воздуха также очень важна для животных, так как от нее зависит величина испарения с поверхности тела (рис. 36). Потери воды через испарение обусловлены также строением покровов. Некоторые виды не могут обитать в сухом воздухе и нуждаются в полном насыщении его водяными парами. Другие без вреда для себя населяют самые засушливые районы.
Среди ряда групп животных можно выделить гигрофилов и ксерофилов, т. е. влаголюбивые и сухолюбивые виды. Промежуточную группу составляют мезофилы. Среди насекомых, например, гигрофильны кровососущие комары, которые активны преимущественно в вечерние и утренние часы, а днем – либо в пасмурную погоду, либо только в тени, под пологом леса, т. е. при повышенной влажности воздуха. Ксерофильны жуки-скакуны, пустынные жуки-чернотелки, пустынная саранча и др.
Способы регуляции водного баланса у животных разнообразнее, чем у растений. Их можно разделить на поведенческие, морфологические и физиологические.
К числу поведенческих приспособлений относятся поиски водопоев, выбор мест обитания, рытье нор и т. п. В норах влажность воздуха приближается к 100 %, даже когда на поверхности очень сухо. Это снижает необходимость испарения через покровы, экономит влагу в организме.
Рис. 36. Строение кутикулы членистоногих (по М. С. Гилярову, 1970):
1– жук мучной хрущах Tenebrio molitor;
2– ветвистоусый рачок Cyclops sp.: гип. – гиподерма, энд. – эндокутикула; экз. – экзокутикула, эп. – эпикутикула
В эффективности поведенческих приспособлений для обеспечения водного баланса можно убедиться на примере пустынных мокриц. Мокрицы – типичные ракообразные, не отличающиеся особыми анатомо-морфологическими приспособлениями к наземному образу жизни. Тем не менее представители рода Hemilepistus освоили самые сухие и жаркие места на Земле – глинистые пустыни. Там они роют глубокие вертикальные норки, где всегда влажно, и покидают их, выходя на поверхность лишь в те часы суток, когда высока влажность приземного слоя воздуха. Когда почва иссушается особенно сильно и возникает угроза снижения влажности воздуха в норке, самки закрывают отверстие сильно склеротизованными передними сегментами тела, создавая замкнутое, насыщенное парами пространство и оберегая молодь от высыхания.
К морфологическим способам поддержания нормального водного баланса относятся образования, способствующие задержанию воды в теле: раковины наземных улиток, ороговевшие покровы рептилий, развитие эпикутикулы у насекомых и т. п. У пустынных жуков-чернотелок срастаются и прирастают к телу надкрылья, вторая пара крыльев редуцируется и между телом и надкрыльями образуется камера, куда выходят дыхальца насекомого. Эта камера открывается наружу лишь небольшой узкой щелью, воздух в ней насыщен водяными парами. Части тела, соприкасающиеся с внешней средой, защищены непроницаемой для воды эпикутикулой.
Физиологические приспособления к регуляции водного обмена – это способность к образованию метаболической влаги, экономии воды при выделении мочи и кала, развитие выносливости к обезвоживанию организма, величина потоотделения и отдачи воды со слизистых.
Выносливость к обезвоживанию, как правило, выше у животных, подвергающихся тепловым перегрузкам. Для человека потеря воды, превышающая 10 % массы тела, смертельна. Верблюды переносят потери воды до 27 %, овцы – до 23, собаки – до 17 %.
Экономия воды в пищеварительном тракте достигается всасыванием воды кишечником и продуцированием сухого кала. Содержание воды в испражнениях животных варьирует в зависимости от состава корма, но в целом отражает приспособленность к обитанию в разных условиях влажности. Например, на 100 г сухого помета коров на пастбище приходится 566 г воды, тогда как у верблюдов – 109, а при безводной диете – всего 76 г.
У насекомых, обитающих в аридных районах, выделительные органы – мальпигиевы сосуды – свободными концами входят в тесный контакт со стенкой задней кишки и всасывают воду из ее содержимого. Таким образом вода вновь возвращается в организм (пустынные жуки-чернотелки, муравьиные львы, личинки божьих коровок и др.).
Для экономии воды, выводимой через почки, нужна перестройка азотного обмена. При распаде белков у большинства водных организмов образуется аммиак, который токсичен для цитоплазмы даже в малых концентрациях. На процесс его образования и выведения тратится много воды. У наземных животных аммиак присутствует среди продуктов обмена только у тех форм, которые обитают в условиях достаточного обеспечения водой, например у тлей, непрерывно питающихся соком растений. Основной компонент выделяемой мочи у наземных млекопитающих – мочевина. Это менее токсичный продукт обмена, который может накапливаться в плазме и полостных жидкостях и выводиться в более концентрированных растворах, что экономит воду. С мочой выводятся также различные соли. Общая концентрация мочи по сравнению с плазмой может служить показателем способности к экономии воды при экскреции. У человека моча концентрированнее плазмы в 4,2 раза, у овец – в 7,6, у верблюда – в 8, у тушканчиков – в 14 раз.
Чешуйчатые пресмыкающиеся и сухопутные черепахи – группы, освоившие наиболее аридные районы, – выделяют малорастворимую мочевую кислоту. Это же характерно для птиц и высших насекомых. Паукообразные выделяют гуанин. При образовании гуанина и мочевой кислоты затрачивается минимальное количество воды.
Жизнь за счет метаболической влаги доступна не всем животным. Окисление жиров требует большого количества кислорода, а дополнительная вентиляция легких в сухом воздухе сопровождается потерей водяных паров. Жир в горбах верблюдов не является для них основным источником водоснабжения, так как расход воды на усиленное дыхание при терморегуляции равен или даже превышает количество получаемой метаболической воды. Поэтому верблюды нуждаются в периодическом питье.
Мелкие млекопитающие, спасающиеся от жары в прохладных норах, могут покрывать значительную часть своих расходов воды в результате окислительных процессов, так как им не требуется дополнительно вода на терморегуляцию. Почти исключительно на сухом корме живут такие пустынные виды, как многие тушканчики, американская кенгуровая крыса, африканская песчанка и др. (рис. 37). Кенгуровых крыс содержали в лаборатории на сухой перловой крупе. При этом из 100 г корма, потребляемого зверьком за месяц, образуется около 54 г воды. Кроме нее, животные использовали лишь абсорбированную крупой влагу, содержание которой, в зависимости от влажности воздуха, составляет от 10 до 18 %.
Рис. 37. Животные, способные жить за счет метаболической влаги: 1 – пустынный мешотчатый прыгун; 2 – карликовая песчанка; 3 – жирнохвостый тушканчик (по В. Е. Соколову и др., 1977)
Метаболическую воду в большей мере, чем позвоночные животные, могут использовать насекомые, так как трахейная система насекомых осуществляет эффективный воздушный дренаж с малыми потерями на испарение. У многих видов жировое тело служит преимущественно источником воды, а не энергетических запасов. Гусеницы платяной моли, мельничной огневки, амбарный и рисовый долгоносики и многие другие живут исключительно за счет сухой пищи.
Испарение, связанное с необходимостью терморегуляции, может служить причиной истощения водных ресурсов организма. В пустынях противостоять перегреву путем испарения воды могут только крупные животные. Общая тепловая нагрузка пропорциональна относительной поверхности и поэтому особенно велика для мелких форм. Для животного массой 100 г расход воды составил бы в час около 15 % от массы тела, а массой 10 г – около 30 %, т. е. за немногие часы была бы истрачена вся вода организма. Поэтому мелкие гомойотермные животные в сухом и жарком климате избегают воздействия жары и экономят влагу, укрываясь под землей.
У пойкилотермных повышение температуры тела вслед за нагреванием воздуха позволяет избегать излишних потерь воды, которая тратится у гомойотермных для поддержания постоянной температуры.
Преимущества колеблющейся температуры тела используют и животные с хорошей температурной регуляцией, специализированные к жизни в пустыне. Например, верблюды способны отключать на некоторое время терморегуляционное испарение. При этом животное массой 500 кг аккумулирует около 10 500 кДж, для рассеивания которых потребовалось бы затратить 5 л воды. Накопленное тепло выводится из организма ночью путем прямого излучения, когда воздух становится прохладнее тела.
Пойкилотермные животные, однако, не могут полностью избежать потерь воды на испарение. Даже у рептилий с их ороговевшим эпидермисом потери воды через кожу значительны. У мелких ящериц они могут достигать 20 % и более от массы тела за сутки. Поэтому и для пойкилотермных основной путь сохранения водного баланса при жизни в пустыне – это избегание излишних тепловых нагрузок.
НАВИГАЦИЯ: Главная Вет -справочник №3 Физиология сельскохозяйственных животных ОБМЕН МИНЕРАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ
ОБМЕН МИНЕРАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ
В комплексе полноценного кормления сельскохозяйственных животных вопросы минерального питания занимают особое место, физиологическое значение минеральных элементов чрезвычайно разнообразно. Минеральные вещества участвуют в построении костной ткани, в поддержании ионного равновесия, осмотического давления и кислотно-щелочного равновесия, активизируют биохимические реакции путем воздействия на ферментные системы, участвуют в явлениях осмоса и диффузии и выполняют многие другие функции.
Химические элементы, участвующие в обмене веществ у животных, называют биоэлементами. Из 80 имеющихся биоэлементов количественно определено 45 элементов.
В организме животных происходит интенсивный обмен минеральных веществ. Лактирующие коровы за 324 дня лактации выделяют 3,457 кг натрия, 10,155 калия, 7,061 кальция, 0,8 магния, 6,366 фосфора, 7,154 кг хлоридов. Свиноматки за подсосный период выделяют с молоком около 2-2,5 кг минеральных веществ.
По количественному содержанию в организме минеральные вещества разделяют на макро- и микроэлементы. К макроэлементам относят: натрий, калий, кальций, фосфор, серу, хлор, магний, а к микроэлементам - железо, медь, цинк, йод, кобальт, марганец, фтор, селен и др. Всего изучено 28 микроэлементов.
Физиологическая роль отдельных минеральных веществ сводится к следующему.
Натрий содержится в основном во внеклеточной жидкости и плазме крови. Более 25% его находится в скелете. Ему принадлежит роль главного компонента электролитного состава крови, ответственного за осмотическое давление. Важную роль выполняет натрий в возникновении возбуждения в мышечной и нервной ткани.
Калий находится в основном внутри клеток, участвует в поддержании рН эритроцитов и в клетках других тканей, в возникновении и проведении возбуждения в нервной ткани, понижает возбудимость сердечной мышцы.
Кальций необходим для построения костной ткани. В костях находится 97-99% всего кальция организма. Соли кальция необходимы для нормальной деятельности сердца. Он участвует в процессах свертывания крови, понижает возбудимость нервной системы и проницаемость клеточных мембран, активирует некоторые ферменты. При недостатке кальция у молодняка животных возникает рахит, у коров - остеомаляция, а у птиц - каннибализм (расклев).
Фосфор содержится в большом количестве (до 80%) в костяЯ Он играет большую роль в фосфорилировании углеводов и в хщ мизме мышечного сокращения, входит в состав богатых энергиещ АТФ. Обмен фосфора тесно связан с обменом кальция.
Хлор играет большую роль в поддержании осмотического дай ления крови, а также образовании соляной кислоты желудочногв сока.
Магний входит в состав костей, мышц, некоторых ферментов, играет важную роль в процессах окислительного фосфорилироЗ вания.
Железо содержится в гемоглобине, миоглобине, окислительных ферментах (каталаза, пероксидаза, цитохромы). Эти веществ принимают участие в переносе кислорода гемоглобином и в окис лительных процессах. При недостатке железа нарушается образование эритроцитов, возникает анемия (особенно часто у поросят).
Медь необходима для кроветворения, содержится в некоторых ферментах (оксидазах), влияет на процессы размножения животных. Без меди организм не может усваивать железо.
Иод - важнейший компонент гормонов щитовидной железы - тироксина и трийод-тиронина. При недостатке йода в кормах нарушается плодовитость животных и снижается их продуктивность.
Кобальт входит в состав витамина В12. Ускоряет рост и развитие, повышает молочную и шерстную продуктивность животных, увеличивает образование эритроцитов и гемоглобина, улучшает качество спермы.
Цинк входит в состав фермента карбоангидразы, играющей важную роль в процессах дыхания, он усиливает действие гормонов гипофиза и поджелудочной железы - инсулина, участвуя косвенно в обмене углеводов и жиров.
Марганец входит в состав ферментов, стимулирует тканевое дыхание. При его недостатке задерживается рост скелета, нарушается размножение животных.
Регуляция водного и минерального обменов осуществляется нервной системой и гуморально. Центр регуляции расположен в гипоталамусе. Вазопрессин задней доли гипофиза уменьшает выделение воды почками, а минералкортикоиды надпочечников вызывают задержку натрия в организме.
ФИЗИОЛОГИЯ СИСТЕМЫ КРОВИ Кровь, лимфа и тканевая жидкость образуют внутреннюю среду организма, омывающую все клетки .
ФИЗИОЛОГИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ Физиология изучает функции, т. е. процессы жизнедеятельности животного орг.
ФИЗИОЛОГИЯ РАЗМНОЖЕНИЯ И ЛАКТАЦИИ Размножение - это сложный физиологический процесс, обеспечивающий воспроизводство .
ФИЗИОЛОГИЯ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ Нервная система выполняет в организме чрезвычайно важные функции. Она обеспечивает точ.
ФИЗИОЛОГИЯ МЫШЦ Мышцы выполняют в организме животных двигательные функции. Поперечнополосатые скелетные мышцы осущес.
Читайте также: