Осморегуляция у сизых голубей
Сизый голубь имеет Columbia livia ряд специальных приспособлений для регулирования поглощения и потери воды.
Проблемы
[ редактировать ]Голуби C. livia пьют непосредственно из источника воды или косвенно из пищи, которую они потребляют. Они пьют воду посредством процесса, называемого механизмом двойного всасывания. [ 1 ] Ежедневный рацион голубя создает множество физиологических проблем, которые ему приходится преодолевать посредством осморегуляции . Потребление белка, например, вызывает избыток токсинов аминогрупп, когда он расщепляется для получения энергии. [ 1 ] Чтобы регулировать этот избыток и выделять нежелательные токсины, C. livia должна удалять аминогруппы в виде мочевой кислоты . азота Выведение через мочевую кислоту можно считать преимуществом, поскольку для этого не требуется много воды, но для его производства требуется больше энергии из-за сложного молекулярного состава. [ 1 ]
Голуби параллельно регулируют норму питья и потребление пищи, а когда достаточное количество воды для выделения недоступно, потребление пищи ограничивается для поддержания водного баланса. Поскольку этот вид обитает в засушливой среде, исследования связывают это с его сильными летными способностями и способностью достигать доступных источников воды, а не с исключительным потенциалом сохранения воды. Почки C. livia , как и почки млекопитающих, способны вырабатывать мочу, гиперосмотическую по отношению к плазме, используя процессы фильтрации , реабсорбции и секреции . [ 2 ] Медуллярные конусы функционируют как противоточные единицы, обеспечивающие выработку гиперосмотической мочи. Гиперосмотическую мочу можно понять с точки зрения закона диффузии и осмолярности . [ 3 ]
Орган осморегуляции
[ редактировать ]В отличие от ряда других видов птиц, у которых соляная железа является основным органом осморегуляции, C. livia не использует свою соляную железу. [ 4 ] Он использует функцию почек для поддержания гомеостатического баланса ионов, таких как натрий и калий, сохраняя при этом количество воды в организме. [ 5 ] Фильтрация крови, реабсорбция ионов и воды, секреция мочевой кислоты — все это компоненты почечного процесса. Columba livia имеет две спаренные почки, каждая из которых имеет три частично отдельные доли; задняя доля самая большая по размеру. Как и почки млекопитающих, почки птиц содержат медуллярную и корковую области. Расположенные по периферии вокруг корковой области собирательные трубочки собираются в конусообразные протоки — медуллярные конусы, которые сходятся в мочеточники. В почках различают два типа нефронов : нефроны, расположенные в коре и не содержащие петли Генле , называются безпетлевыми нефронами, другой тип — петлевыми нефронами, или нефронами млекопитающих. Петлевые нефроны содержат петлю Генле, которая продолжается вниз в мозговой слой, а затем входит в дренаж дистальных канальцев по направлению к мочеточнику. [ 6 ] Млекопитающие обычно имеют более васкуляризированные клубочки , чем нефроны у птиц. Нефроны птиц не могут производить мочу, гиперосмотическую по отношению к крови, но петля Генле использует противоточное размножение , что позволяет ей становиться гиперосмотической в собирательных трубочках. Такое чередование проницаемости между различными участками восходящей и нисходящей петли позволяет повысить осмотическое давление мочи в 2,5 раза выше осмотического давления крови.
Специализированные типы клеток, участвующие в осморегуляции
[ редактировать ]Покровная система участвует в осморегуляции, действуя как барьер между внеклеточным компартментом и окружающей средой, регулируя приток и потерю воды, а также поток растворенных веществ. Проницаемость покровов для воды и растворенных веществ варьируется от животного к животному. Выделительная система отвечает за регулирование уровня воды и растворенных веществ в жидкостях организма. Голуби могут производить гиперосмотическую мочу, но их почечная система отличается от других животных. Они не производят концентрированную мочу для уменьшения потери воды, а производят беловатую часть, называемую уратами. Он считается твердыми кристаллами мочевой кислоты и менее токсичен, чем мочевина. [ 7 ] Отходы перемещаются из крови перитубулярных капилляров, проходят через клетки канальцев в собирательные трубочки и транспортируются в виде уратов (мочевой кислоты) в клоаку и оттуда в толстую кишку, где мочевой кислоты частицы , вода и растворенные вещества в моче может реабсорбироваться и балансироваться. Это позволяет им экономить воду в организме вместо выделения большого объема разбавленной мочевины. Клетки проксимальных канальцев имеют многочисленные микроворсинки и митохондрии, которые обеспечивают площадь поверхности и энергию клеткам проксимальных канальцев. [ 8 ]
рН крови регулируется клетками типов А и В, расположенными в дистальных канальцах и собирательных трубочках. Клетки А-типа представляют собой клетки, секретирующие кислоты, которые имеют протонную АТФазу в апикальной мембране и систему обмена Cl-/HCO 3 в базолатеральной мембране, тогда как клетки В-типа представляют собой клетки, секретирующие основания, которые секретируют бикарбонат в просвет канальцев в обмен на ионы хлора. Регуляция pH в крови определяет, будет ли бикарбонат реабсорбироваться или секретироваться. [ 7 ]
Транспортные механизмы осморегуляции
[ редактировать ]Фильтрат содержит много важных веществ. В проксимальных канальцах почки C. livia необходимые вещества, такие как витамины и глюкоза, реабсорбируются в кровь. [ 2 ] В их почках имеется множество ионных каналов, участвующих в транспорте соли и воды. Вода реабсорбируется через аквапорины , которые присутствуют в просвете проксимальных канальцев, базолатеральной мембране и кровеносных сосудах вблизи проксимальных канальцев. Вода течет из эпителиальных клеток в кровь посредством осмоса . Поскольку происходит осмос, осмолярность фильтрата остается изотонической . Транспортер натрия/калия/АТФазы расположен в базолатеральной мембране эпителиальной клетки, противоположной просвету проксимальных канальцев, и активно выкачивает натрий из клетки в кровь.
Специальные адаптации
[ редактировать ]Газообмен яичной скорлупы и потеря воды
[ редактировать ]Газообмен через яичную скорлупу приводит к потере воды из яйца. Однако яйцо должно сохранять достаточно воды для увлажнения эмбриона. В результате изменение температуры и влажности может повлиять на архитектуру яичной скорлупы. [ 9 ] : 2 Поведенческие адаптации Columba livia и других птиц, такие как инкубация яиц, могут помочь справиться с последствиями изменения окружающей среды. [ 9 ] : 2 Было обнаружено, что архитектура яичной скорлупы подвергается отбору, не связанному с поведенческими эффектами, и что влажность может быть движущим селективным давлением. эмбриона Низкая влажность требует достаточного количества воды, чтобы предотвратить высыхание , а высокая влажность требует достаточной потери воды, чтобы облегчить начало легочного дыхания. [ 9 ] : 3 Потеря воды из яичной скорлупы напрямую связана со скоростью роста вида. Способность эмбриона переносить чрезмерную потерю воды обусловлена родительским поведением у видов, колонизирующихся в разных средах. Исследования показывают, что дикие места обитания C. livia и других птиц более устойчивы к различным уровням влажности, но C. livia предпочитает районы, где влажность близко соответствует естественным условиям ее размножения. [ 9 ] : 9 Поры скорлупы позволяют воде диффундировать внутрь скорлупы и из нее, предотвращая возможное повреждение эмбриона из-за высоких показателей удержания воды. Если яичная скорлупа тоньше, это может привести к уменьшению длины пор и увеличению проводимости и площади пор. Более тонкая яичная скорлупа также может привести к уменьшению механического ограничения эмбриона. [ 9 ] : 9
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Ритчисон, Гэри. «Орнитология (Bio 554/754): Мочевая система, солевые железы и осморегуляция» . Университет Восточного Кентукки . Проверено 10 ноября 2013 г.
- ^ Jump up to: а б Абс, Майкл (1983). Физиология и поведение голубя . Академическая пресса. ISBN 0-12-042950-0 .
- ^ Дорит, Уокер; Барнс; Роберт, Уоррен и Роберт (1991). Зоология . Орландо, Флорида: Издательство Saunders College. ISBN 0-03-030504-7 .
- ^ ШМИДТ-НИЛЬСЕН, КНУТ (1960). «Солевыделяющая железа морских птиц» (PDF) . Тираж . 21 (5). Американская кардиологическая ассоциация: 955–67. дои : 10.1161/01.cir.21.5.955 . ПМИД 14443123 . S2CID 2757501 . Проверено 8 ноября 2013 г.
- ^ Абс, Майкл (1983). Физиология и поведение голубя . Лондон: Academic Press Inc., стр. 41–51. ISBN 0-12-042950-0 .
- ^ Хилл, Ричард (2012). Физиология животных . Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates, Inc., с. 776. ИСБН 978-0-87893-559-8 .
- ^ Jump up to: а б Осморегуляция и выведение. (без даты). Получено с http://www.cartage.org.lb/en/themes/Sciences/Zoology/AnimalPhysiology/Osmoregulation/Osmoregulation.htm. Архивировано 5 февраля 2014 г. на Wayback Machine.
- ^ Выделительная система. (без даты). Получено с http://faculty.clintoncc.suny.edu/faculty/Michael.Gregory/files/Bio 102/Bio 102 лекции/Excretory System/excretor.htm.
- ^ Jump up to: а б с д и Штейн, Лаура (май 2009 г.). «Эволюция архитектуры яичной скорлупы, сопровождающая быстрое расширение ареала у воробьиных птиц».