I. NƯỚC LÀ MễI TRƯỜNG THUẬN LỢI CHO ĐỜI SỐNG CỦA CÁ 1 Những nhõn tố vụ sinh chớnh trong mụi trường nước
1. 5 Lưu tốc nước, súng, thuỷ triều và sự thớch nghi của cỏ
1.6 .Nồng độ muối và sự thớch nghi điều chỉnh ỏp suất thẩm thấu của cỏ.
- Nồng độ muối là số lượng muối cú trong 1000g nước. Muối trong mụi trường tồn tại ở hai dạng: dạng hoà tan và dạng kết tủa. Muối hoà tan được cơ thể sinh vật sử dụng nhiều nhất, thường ở dạng muối hoỏ trị I, II. Căn cứ vào hàm lượng trong cơ thể chia ra nguyờn tố đa lương và vi lượng.
- Nước tự nhiờn hoà tan rất nhiều muối khoỏng khỏc nhau tạo nờn ỏp suất thẩm thấu. Thành phần, nồng độ muối hoà tan trong nước biển và nước ngọt rất khỏc nhau. Nước ngọt cú nhiều thành phần muối CO3-2, cũn ở nước biển hàm lượng muối Cl- cao hơn, cú thể so sỏnh qua bảng sau:
Bảng: Hàm lượng cỏc ion của cỏc muối trong nước biển và nước ngọt
ion CO3- SO4-2 Cl-
Nước biển 0,4 10,8 88,8
Nước ngọt 79,9 13,2 6,9
Căn cứ vào hàm lượng muối trong một lớt nước cú thể chia nước tự nhiờn thành cỏc loại nước sau: nước ngọt hàm lượng Cl - < 0,3%, nước lợ Cl – từ 0,3 – 24 %, nước mặn Cl - > 24 %
1.6.1. Vai trũ của cỏc muối khoỏng
- Thực vật thuỷ sinh và động vật hấp thụ muối trực tiếp từ mụi trường, cũn đa phần cỏc muối khoỏng hoà tan trong nước ảnh hưởng đến cỏ giỏn tiếp qua cỏc sinh vật làm thứ ăn cho chỳng. Cỏc muối cần thiết cho đời sống của cỏ là muối chứa cỏc nguyờn tố K, Na, Ca, Mg, Fe
+ Muối Na: Trong thành phần muối biển thỡ NaCl đứng hàng đầu, vớ dụ trong một lớt nước biển 34% thỡ NaCl chiếm 26,8%, nhưng Na trong cơ thể rất ớt. Na là thành phần của chất nguyờn sinh trong tế bào.Trong nước biển nếu thiếu Ca thỡ Na sẽ phỏ huỷ mối liờn hệ giữa cỏ tế bào trứng cầu gai ở thời kỳ phõn cắt và làm mất khả năng phỏt triển của ấu trựng cỏ Funduls.
+ Muối K trong thực vật nhiều hơn Na, trong thực vật K tập trung nhiều ở phần non. Hàm lượng K trong tế bào cú vai trũ duy trỡ ỏp suất thẩm thấu của màng tế bào. Qua nghiờn cứu trứng cầu gai phỏt triển trong nước khụng cú K thỡ ấu trựng cú màu đục do thiếu nước trong tế bào.
+ Muối Ca cú vai trũ trong cấu trỳc khung xương của cỏ cũng như cỏc sinh vật khỏc.
- Một số muối kim loại , đặc biệt là sắt hoà tan trong nước cú vai trũ rất lớn đối với cỏ. Những thớ nghiệm của Min- Kin (1949) đó chứng minh rằng: với nồng độ muối sắt 0,2 mg/l sự trao đổi khớ của cỏ bị giảm rừ rệt làm chậm sự sinh trưởng của cỏ. Ngược lại với nồng độ 0,1 mg/l lại cú tỏc dụng kớch thớch sự sinh trưởng của cỏ. Tăng nồng độ của sắt trong nước làm giảm cường độ tiờu thụ oxy của cỏ. Cỏc muối của sắt với một nồng độ nhất định rất cần thiết để đảm bảo sự phỏt triển bỡnh thường của trứng cỏ. Theo tài liệu của Tse- Pơ- ra- kụ- va (1960) khi nồng độ muối sắt trong nước (FeCl3) là 10,3mg/l thỡ tất cả trứng cỏ Perca fluviatilis đều bị tiờu diệt. Khi nồng độ muối sắt là 3,94 mg/l trứng nở sớm hơn so với tài liệu kiểm chứng. Khi bổ sung thờm muối sắt vào nước thỡ hồng cầu ấu thể xuất hiện sớm hơn.
- Hợp chất của cỏc kim loại nặng khỏc nhau cũng dễ dàng làm cho cỏ chết. Chẳng hạn muối của chỡ hoà tan trong nước 3. 10-6 mg/l làm cỏ chết, hợp chất của nhụm ở nồng độ 0,5 mg/l làm cỏ chết. Sự tỏc động của kim loại càng tăng khi nhiệt độ tăng, nhất là ở dạng ion. Như vậy cú thể thấy muối kim loại ở nồng độ thấp cú tỏc dụng kớch thớch sự phỏt triển của cỏ, nhưng với nồng độ cao thỡ kỡm hóm sự phỏt triển của cỏ.
- Tỏc hại gõy độc của muối khoỏng làm đụng tụ chất nhầy ở mang cỏ và nguyờn sinh chất của tế bào sống. Màng do bị bao phủ một lớp màng cỏc muối gõy khú khăn cho trao đổi khớ. Do vậy nguồn nước thải đổ vào cỏc thuỷ vực cần phải xử lý để giảm tỏc hại cho cỏc sinh vật thuỷ sinh và cỏ.
- Ngoài cỏc tỏc dụng của cỏc muối kim loại mà chung ta xột ở trờn thỡ cỏc muối photphat và nitơ cú ý nghĩa rất quan trong trong đời sống của cỏ. Theo nghiờn cứu của Cỏc- din- kin và I.A. Sờkhanova (1957) khi tăng nồng độ muối photphỏt trong nước lờn 10% thỡ sự sinh trưởng cỏ Tầm con Acispenser giidenstadtii Brandt tăng lờn rất nhiều, nhưng nếu tăng tiếp thỡ khụng thấy sự sinh trưởng của những cỏ non này tăng lờn nữa. Trong tự nhiờn ở cỏc vựng chim tập trung thỡ lượng phõn hàng ngày của chỳng thải vào vựng nước rất lớn làm phõn bún giỳp cho sinh vật mồi của cỏ phỏt triển mạnh, đặc biệt là thực vật phự du và động vật khụng xương sống.
- Trong nghề nuụi cỏ thường bún phõn bằng cỏc loại muối vụ cơ cú chứa P, N nhằm tăng năng suất cỏ. Mục đớch của việc bún phõn là thành lập thành phần muối thuận lợi để cho thực vật phự du và động vật phự du phỏt triển làm thức ăn cho cỏ. Cỏc muối khoỏng khụng chỉ được hấp thụ qua đường tiờu hoỏ mà cũn đực hấp thụ qua mang và da. Vớ dụ cỏ Chộp vảy mang và miệng lấy 93% lượng P32, qua da 6,3 %. Cỏ chộp kớnh mang và miệng lấy 87%, da 12,1% P32.
1.6.2. Sự thớch nghi điều chỉnh ỏp suất thẩm thấu.
- Sự chờnh lệch nồng độ cỏc ion trong mụi trường nước và cơ thể cỏ đó tạo nờn ỏp suất thẩm thấu. Nồng độ muối trong nước ảnh hưởng đến ỏp suất thẩm thấu cuả cỏ. Mỗi loài cỏ sống trong thuỷ vực cú nồng độ muối khỏc nhau cú sự thớch nghi về khả năng điều hoà ỏp suất thẩm thấu. Quỏ trỡnh điều chỉnh ỏp suất thẩm thấu của cỏ là quỏ trỡnh thớch nghi với những thay đổi của mụi trường mang tớnh lịch sử lõu đời. Muối NaCl được xem là ngăn cỏch sinh học chia sinh giới thành hai nhúm riờng biệt: sinh vật nước ngọt và sinh vật nước mặn. Trong dịch cơ thể của cỏc loài đều chứa lượng muối xỏc định (ngưỡng muối sinh lý vào khoảng 5 – 8 %) Căn cứ vào sự thớch nghi của cỏ ở cỏc mụi trường cú nồng độ muối khỏc nhau cú thể chia cỏ làm hai nhúm chớnh:
- Nhúm cỏ hẹp muối: Bao gồm những cỏ sống trong mụi trường nước cú nồng độ muối ớt giao động như: Nhúm cỏ biển: hoàn toàn sống trong nước biển cú nồng độ muối 20- 39 %0; Nhúm cỏ nước ngọt sống hoàn toàn trong nước ngọt cú nồng độ muối 0,2- 0,5%0.
- Nhúm cỏ rộng muối: Bao gồm những cỏ sống trong mụi trường nước cú biờn độ nồng độ muối giao động lớn như: Nhúm cỏ di cư: di cư từ biển vào sụng cỏ Chỏy, Mũi, Hồi. Di cư từ sụng ra biển như cỏ Chỡnh.
- Những cỏ sống trong mụi trường ổn định khi di chuyển sang mụi trường cú nồng độ muối chờnh lệch lớn, cỏ bị shock và chết. Nguyờn nhõn làm cho cỏ nước ngọt di chuyển ra nước mặn, nước lợ chết hàng loạt hay ngược lại là rất khỏc nhau. Khi chuyển cỏ nước ngọt vào nước mặn thỡ ỏp suất thẩm thấu mụi trường ngoài cao hơn ỏp suất nội dịch, do đú nước trong cơ bị mất nhiều và muối tớch tụ trong cơ thể. Vớ dụ cho cỏ vàng vào nước biển 14‰ thỡ lượng muối trong thể dịch tăng lờn 100‰, do đú ỏp suất nội dịch, tỷ trọng riờng của mỏu, nhiệt độ ngưng tụ của thể dịch tăng lờn phỏ huỷ trao đổi chất bỡnh thường dẫn đến làm cỏ chết, nếu như cỏ khụng cú thớch nghi điều hoà ỏp suất thẩm thấu tương ứng. Quỏ trỡnh điều chỉnh ỏp suất thẩm thấu của cỏ xẩy ra theo 3 cơ chế sau:
- Cơ chế điều hoà thụ động: Điều hoà thụ động thực hiện được nhờ hiện tượng khuyết tỏn và thẩm thấu do chờnh lệch về nồng độ, cỏc chất từ mụi trường cú nồng độ muối cao sang mụi trường cú nồng độ muối thấp qua màng tế bào cơ thể. Khả năng thẩm thấu qua màng tế bào phụ thuộc vào độ lớn và độ phõn cực của cỏc phõn tử, kớch thước càng nhỏ càng dễ lọt qua, độ phõn cực càng thấp càng dễ lọt qua. Cỏc nhúm Cacboxyl, hydroxyl, amin, cacbuahydro cú độ phõn cực thấp dễ lọt qua. Phõn tử nước phõn cực nhưng kớch thước nhỏ nờn cũng dễ lọt qua. Cỏc chất vụ cơ khụng phõn ly (CO2; H2S) thấm qua màng tế bào mạnh. Sự điều hoà thụ động này thường gặp cỏc loài cỏ Miệng trũn, lớp cỏ Mixin (ỏp suất thẩm thấu trong cơ thể cỏ băng với ỏp suất thẩm thấu của mụi trường), ngoài ra cũn gặp phụi cỏ và cỏ con.
- Cơ chế điều hoà chủ động kộm linh động: Cơ chế này thường gặp ở cỏc loài cỏ hẹp muối sống trong mụi trường cú nồng độ muối khỏ ổn định, thường gặp cỏc nhúm cỏ sau:
+ Cỏ sụn sống ở biển: Do ỏp suất thẩm thấu cơ thể nhỏ hơn mụi trường vỡ vậy để tăng ỏp suất thẩm thấu cơ thể: trong mỏu, dung dịch cơ thể cỏ tăng cường tớch trữ ure và oxit trimethyalamin (TMO). Urờ được bài tiết ra ngoài qua thận và mang, nhưng ở cỏ sụn biển giữ ure lại ở thận và mang rất khú, do đú ure được tớch trong xoang dịch của cơ thể. Tuy nhiờn hàm lượng urờ tớch luỹ nhiều trong mỏu sẽ cú hại cho cơ thể, nờn TMO là một chất khụng gõy độc và để hạn chế bớt lượng urờ mà vẫn đảm bảo làm tăng ỏp suất nội dịch của cơ thể.
+ Cỏ sụn nước ngọt: Cỏ sụn nước ngọt ỏp suất thể dịch cao hơn ỏp suất mụi trường nờn phải thải nhiều urờ để giảm bớt lượng nước trong thể dịch cõn bằng với ỏp suất mụi trường (Thường làm ngược lại với cỏ sụn biển).
+ Cỏ xương biển: Áp suất thẩm thấu nội dịch cơ thể thấp hơn mụi trường, cỏc muối của mụi trường cú xu hướng đi vào trong cơ thể cỏ nờn thành phần muối trong mỏu giống nước biển, nước cú khuynh hướng thoỏt ra bờn ngoài. Do đú Cỏ biển tăng cường lấy nước qua ống tiờu hoỏ, hạn chế thải nước tiểu. Cỏ xương biển thải muối bằng hai cỏch: thải muối cú hoỏ trị 2 qua thận, thải muối hoỏ trị 1 bằng tế bào Klõy- vinni (Chlor) ở mang, vỡ vậy chuyển nhanh cỏ nước mặn vào nước ngọt cỏ sẽ bị chết.
+ Cỏ xương nước ngọt: cú ỏp suất thẩm thấu nội dịch lớn hơn ỏp suất mụi trường, nờn nước cú khuynh hướng xõm nhập vào cơ thể cỏ. Cỏ nước ngọt điều chỉnh ỏp suất nội dịch bằng cỏch tăng cường thải nước, vỡ vậy thận của cỏ nước ngọt phỏt triển hơn cỏ nước mặn. Tế bào Klõy – vinni ở mang cú tỏc dụng giữ cỏc muối hoỏ trị 1.
-Cơ chế điều hoà chủ động và linh động: Cơ chế này đặc trưng ở những loài cỏ rộng muối: Cỏ di cư và khụng di cư. Cơ chế điều chỉnh ỏp suất thẩm thấu như sau:
+ Cỏ di cư từ biển vào sụng: Trong quỏ trỡnh di cư cỏ ngừng lấy nước vào cơ thể qua ruột nờn thành thượng bỡ ruột bị thoỏi hoỏ, tăng cường thải nước lỳc này lượng nước tiểu cú thể tăng đạt 45%. Điều chỉnh ỏp suất thẩm thấu cho phộp tế bào Klõy – vinni tớch trữ Na+ trong thể dịch.
+ Cỏ di cư từ sụng ra biển thỡ cỏ thải bớt Na+ qua mang. Theo Zaks và Kokolava (1961) vai trũ chớnh của sự điều chỉnh ỏp suất thẩm thấu khi cỏ di cư là do tế bào Klõy - vinni ở mang là chớnh, cũn thận giữ vai trũ thứ yếu. Sự điều chỉnh này do hoc mụn của nóo thuỳ thể tiết ra.
1. 6.3. Cỏc yếu tố ảnh hưởng đến điều hoà ỏp suất thẩm thấu của cỏ
Tỏc nhõn ảnh hưởng đến khả năng điều hoà ỏp suất thẩm thấu của cỏ trước hết là nhiệt độ, sinh sản và độ no đúi...
- Nhiệt độ: Khi thay đổi nhiệt độ, phạm vi cõn bằng ion thay đổi, vớ dụ khi làm lạnh đột ngột thỡ tế bào mất K+ và tăng Na+, đối với cỏ Chộp tăng lượng Cl-
- Sinh sản: Khi chửa hàm lượng ion muối và nước trong cơ thể tăng lờn do nhu cầu chuyển hoỏ cỏc chất dinh dưỡng sang trứng. Sau khi đẻ hàm lượng muối và nước trở về trạng thỏi bỡnh thường
- Tỡnh trạng no đúi: Khi đúi hàm lượng lipớt giảm xuống, sau đú tế bào cơ teo lại do protớt bị sử dụng, dịch gian bào tăng lờn kộo theo tăng Na+ và giảm K+. Nhỡn chung khi đúi khả năng điều tiết ỏp suất thẩm thấu của cỏ giảm
Hiểu được sự thớch nghi của cỏ với nồng độ muối trong mụi trường nước, để cú vận dụng trong việc thuần hoỏ cỏ cần quan tõm đến ngưỡng muối, làm cho chỳng quen dần với nồng độ muối và ỏp suất thẩm thấu của mụi trường. Trong việc tắm cho cỏ bằng cỏc loại muối CuSO4, FeSO4 đề phũng trị bệnh cần chỳ ý nồng độ muối thớch hợp.