Ryby i ich środowisko.

Prezentacja na temat: "Ryby i ich środowisko."— Zapis prezentacji:

1 Ryby i ich środowisko

2 Ryby: 25 000 gatunków 58% - morskie 41% - słodkowodne
1% - dwuśrodowiskowe

3 Środowisko wodne w porównaniu z lądowym
Większa pojemność cieplna – mniej zmienna temperatura Niski i zmienny poziom tlenu – możliwy niedobór Duża gęstość ośrodka – trudna wentylacja, lokomocja w przestrzeni trójwymiarowej

4 Tlen w wodzie Dyfuzja z atmosfery Fotosynteza Oddychanie

5 Rozpuszczalność tlenu w wodzie spada ze wzrostem temperatury
Temperatura wody [oC] Stężenie tlenu [mg/l]

6 Przyczyny deficytu tlenu w wodzie
Eutrofizacja  wysoka produkcja  wysoka respiracja Długotrwała stagnacja wody  ograniczona dyfuzja Pokrywa lodowa  brak dyfuzji

7 Dobowe zmiany poziomu tlenu w wodzie
Zbiornik oligotroficzny Zbiornik eutroficzny Zbiornik hipertroficzny Stężenie O2 [mg/l] 6:00 12:00 18:00 0:00 Godzina

8 Dobowe zmiany poziomu tlenu w stawie
Niska temperatura wody - dużo O2, brak stratyfikacji Dobowe zmiany poziomu tlenu w stawie 29

9 Dobowe zmiany poziomu tlenu w stawie
Rozkład materii organicznej Deficyt tlenowy Wysoki poziom O2 w warstwie powierzchniowej Dobowe zmiany poziomu tlenu w stawie Wysoka temperatura wody - stratyfikacja termiczno-tlenowa 30

10 Dobowe zmiany poziomu tlenu w stawie
„Przyducha” Dobowe zmiany poziomu tlenu w stawie Miksja Letnie załamanie pogody – wiatr – miksja – deficyt tlenowy 31

11

12 Przystosowania ryb do niedoboru O2 w wodzie
(wg Wu 2002) Utrzymanie pobierania tlenu na stałym poziomie Oszczędzanie energii (zmniejszenie tempa metabolizmu) Behawioralne - Ucieczka do miejsc lepiej natlenionych - Wzrost tempa wentylacji - Pobieranie powietrza atmosferycznego - Zmniejszenie ruchliwości - Ograniczenie żerowania Krążeniowe - Angiogeneza – wzrost ukrwienia - Spadek tempa bicia serca - Spadek przepływu krwi przez mięśnie Hematologiczne Wzrost objętości krwinek - Wzrost powinowactwa Hb do O2 Wzrost: Hb, Ht, RBC Polimorfizm hemoglobin Biochemiczne - Aktywacja syntezy enzymów przemian beztlenowych - Redukcja metabolizmu tlenowego - Redukcja syntezy białek budulcowych i enzymatycznych

13 WŁAŚCIWOŚCI HEMOGLOBIN RYB

14 RYBY „BIAŁOKRWISTE” Chaenocephalus aceratus Notothenia coriiceps

15 Wymagany poziom tlenu [mg/l]
Wymagania tlenowe niektórych gatunków ryb Wymagany poziom tlenu [mg/l] Gatunki Bardzo wysokie 10-15 Pstrąg potokowy, śliz Wysokie 7-10 Kiełb, lipień, pstrąg tęczowy Średnie 5-6 Brzana, okoń, szczupak Niskie <5 Karp, karaś, lin

16 Tolerancja termiczna ryb
Stenotermiczne zimnolubne Eurytermiczne ciepłolubne „Performance” Temperatura wody

17 Wpływ temperatury na tempo metabolizmu ryb
Zużycie tlenu [ml O2/kg/min] Temperatura wody [oC]

18 Wpływ temperatury na tempo wzrostu ryb

19 Tolerancja termiczna różnych gatunków ryb
Zakres tolerancji [oC] Pstrąg potokowy Kleń Karaś

20 Woda w organizmie ryb Wg Hoar, Randall Eds. 1969

21 Stężenie soli mineralnych
mg/l

22 Tolerancja zasolenia u różnych gatunków ryb
Stenohalinowe słodkowodne Euryhalinowe morskie „Performance” Zasolenie wody

23 Strategie osmoregulacyjne różnych gatunków ryb
1. Izoosmotyczne (osmokonformistyczne) – śluzice 2. Izoosmotyczne z regulacją jonową – chrzęstnoszkieletowe 3. Hiperosmotyczne – kostnoszkieletowe słodkowodne 4. Hipoosmotyczne – kostnoszkieletowe morskie

24 Śluzice (Myxini) Brak zdolności osmoregulacyjnych: stężenie soli płynów ciała = stężenie soli w wodzie

25 Chrzęstnoszkieletowe (Chondrichthyes)
Stężenie jonów w płynach ciała ~ 1/3 stężenia w wodzie morskiej, ale zatrzymują 2/3 wytwarzanego mocznika (ureoteliczne!) – całkowite stężenie osmotyczne takie samo, jak otaczającej wody

26 Kostnoszkieletowe (Osteichthyes) Słodkowodne
Stężenie jonów w płynach ciała 2-3 x wyższe niż w wodzie Narażone na utratę jonów i nadmiar wody

27 Ryby słodkowodne H2O Na+, Cl- Na+, Cl- H2O Nie piją! Na+, Cl- Pokarm
Transport czynny Transport bierny H2O Pokarm Na+, Cl- Na+, Cl- H2O Nie piją! Na+, Cl- Mocz (dużo) hipoosmotyczny Pompy jonowe komórek chlorkowych

28 U słodkowodnych ryb kostnoszkieletowych
- duża objętość moczu pierwotnego - reabsorpcja jonów (Na+, Cl-, Mg2+, Ca2+, SO42-, HCO3-) - mała reabsorpcja wody Rezultat: dużo hipoosmotycznego moczu

29 Kostnoszkieletowe (Osteichthyes) Morskie
Stężenie jonów w płynach ciała ~ 1/3 stężenia w wodzie Narażone na osmotyczną utratę wody i nadmiar jonów

30 Mocz (mało) izoosmotyczny
Ryby morskie Transport czynny Transport bierny H2O Piją! Pokarm Na+, Cl- Na+, Cl- H2O Mg++, SO4= Na+, Cl- Mg++, SO4= Pompy jonowe Komórek chlorkowych Mocz (mało) izoosmotyczny

31 U morskich ryb kostnoszkieletowych
- mała objętość moczu pierwotnego - reabsorpcja + wydzielanie jonów (w moczu ostatecznym wyższe stężenie Mg2+ i SO42- niż w pierwotnym) - duża reabsorpcja wody Rezultat: mało izoosmotycznego moczu

32 Komórki chlorkowe Ryby słodkowodne Ryby morskie Cl- K+ Cl- Na+ Na+
HCO3- NH4+ K+ Na+ K+ Na+ Cl- K+ Na+ K+ Cl- K+

33 Nerki ryb kostnoszkieletowych
nerka głowowa - krwiotwórcza nerka tułowiowa - wydalnicza + wydzielnicza 1. Całkowicie połączone 2. Częściowo połączone 3. Całkowicie rozdzielone NERKA

34 Nefron

35 Typy nefronów u ryb Brak pętli nefronu!

36 Nefrony u ryb Słodkowodne - Kłębuszkowe usuwanie nadmiaru wody
reabsorpcja jonów Morskie Kłębuszkowe lub bezkłębuszkowe sekrecja nadmiaru jonów (Mg2+, SO42-)

37 Ryby nie wytwarzają stężonego moczu
Ryby słodkowodne Ryby morskie Jon Stężenia jonów [mmol/dm3] Osocze Mocz M/O Oncorhynchus mykiss Na+ 144 9,3 <0,1 K+ 6,0 1,3 0,2 Ca2+ 2,7 0,7 0,3 Cl- 151 10,2 Suma 303,7 21,5 Esox lucius 139 3,6 0,03 4,3 5,8 2,6 0,1 0,04 117 0,05 259,9 21,1 Jon Stężenia jonów [mmol/dm3] Osocze Mocz M/O Na+ 174,2 17,1 0,1 K+ 2,9 1,4 0,5 Ca2+ 2,7 19,3 7 Mg2+ 1,1 133,4 120 Cl- 145,9 120,6 0,8 SO42- 0,2 68,5 342 PO43- 9,6 3,5 Suma 329,7 369,9

38 Produkty przemiany materii ryb
Węglowodany CO2+H2O Tłuszcze CO2+H2O Białka NH3 Kwasy nukleinowe NH3 CH4ON2 (mocznik) C5H4O3N4 (kwas moczowy) Inne metabolity azotowe ryb: Kreatyna Kreatynina TMAO - tlenek trimetyloaminy - (CH3)3NO Produkty przemiany materii ryb

39 Ryby kostnoszkieletowe są w większości
amonioteliczne, a amoniak wydalają głównie przez skrzela

40 Wydalanie mocznika przez różne gatunki
kostnoszkieletowych ryb słodkowodnych amonioteliczny fakultatywnie ureoteliczny obligatoryjnie McDonald i in. The physiology and evolution of urea transport in fishes. J. Membrane Biol. 212, 93–107 (2006)

41 Losy amoniaku w wodzie Amoniak (NH3) Azotyny (NO2 ) Azotany (NO3) O2
Nitrosomonas spp. Nitrobacter spp. O2 26

42 Ryby dwuśrodowiskowe anadromiczne
Morze Górny bieg rzeki Tarło Wzrost Łosoś atlantycki Salmo salar Troć wędrowna Salmo trutta m. trutta Dolny bieg rzeki Górny bieg rzeki Tarło Wzrost Certa Vimba vimba

43 Ryby dwuśrodowiskowe katadromiczne
Morze Sargassowe Rzeki i jeziora Tarło Wzrost Węgorz europejski Anguilla anguilla