Équilibre hydrique et salin à travers les environnements

Comment les animaux maintiennent leur équilibre osmotique, qu'ils vivent en eau douce qui les inonde d'eau, en eau de mer qui la leur retire, ou sur terre où l'eau est précieuse.

Definition

L'équilibre hydrique et salin est l'ajustement des gains et des pertes d'eau et d'ions dissous chez un animal, de manière à ce que la concentration et le volume de ses fluides corporels restent dans des limites tolérables, ce qui est réalisé par des moyens comportementaux, structurels et physiologiques adaptés à son environnement.

Scope

Ce sujet aborde les défis osmotiques des différents habitats et les stratégies que les animaux utilisent pour y faire face : osmoconformité versus osmorégulation, les problèmes contrastés de la vie en eau douce, marine et terrestre, l'utilisation de glandes à sel et la conservation comportementale de l'eau, ainsi que la tolérance aux changements de salinité. Il traite de l'équilibre entre les gains et les pertes d'eau et de sel à l'échelle de l'organisme entier. La couverture est comparative et mécanistique.

Core questions

• Pourquoi les animaux en eau douce, en eau de mer et sur terre sont-ils confrontés à des problèmes osmotiques différents ?
• Quelle est la différence entre un osmoconforme et un osmorégulateur ?
• Comment les oiseaux, reptiles et poissons marins gèrent-ils l'excès de sel ?
• Comment les animaux désertiques et terrestres minimisent-ils la perte d'eau ?

Key theories

Osmoconformité versus osmorégulation

Les animaux soit laissent la concentration de leurs fluides corporels suivre celle du milieu environnant (osmoconformes), soit la maintiennent activement à une valeur définie différente de l'environnement (osmorégulateurs), ces derniers étant capables d'occuper une gamme plus large de salinités à un coût énergétique plus élevé.

Bilans hydriques et salins de l'organisme entier

L'équilibre est atteint en ajustant toutes les voies de gain et de perte — boisson, nourriture, eau métabolique, évaporation, excrétion et transport d'ions — de sorte que les apports totaux soient égaux aux sorties pour l'eau et pour chaque ion majeur.

Mechanisms

En eau douce, les animaux sont hyperosmotiques par rapport à leur environnement, de sorte que l'eau y pénètre par osmose et que les sels sont perdus ; ils excrètent une urine diluée abondante et absorbent activement des ions à travers les branchies ou la peau. Les poissons osseux marins sont hypoosmotiques par rapport à l'eau de mer, perdant de l'eau et gagnant du sel ; ils boivent de l'eau de mer, absorbent l'eau avec les sels dans l'intestin, et sécrètent l'excès de sel par les cellules à chlorure des branchies, tandis que les oiseaux et reptiles marins utilisent des glandes à sel. Les invertébrés marins et les myxines sont largement osmoconformes, et les élasmobranches augmentent leur osmolarité interne grâce à l'urée retenue. Les animaux terrestres conservent l'eau en produisant une urine concentrée et des fèces sèches, en réduisant les pertes par évaporation grâce à des surfaces imperméables et à leur comportement, et en s'appuyant sur l'eau métabolique ; certains animaux désertiques survivent sans boire du tout. Les espèces euryhalines changent de direction de transport pour gérer une large gamme de salinité.

Clinical relevance

Les études comparatives des osmorégulateurs extrêmes clarifient les principes de l'homéostasie hydrique et électrolytique ainsi que les réponses à la déshydratation et à la surcharge saline qui sous-tendent la compréhension de l'équilibre hydrique. Cette entrée est un matériel de référence éducatif plutôt qu'un guide médical.

History

Les expériences de Krogh sur l'absorption active de sel par les animaux d'eau douce ont montré que l'osmorégulation est un processus actif, et les études comparatives de poissons marins, de glandes à sel et de mammifères désertiques par Schmidt-Nielsen et d'autres ont révélé l'éventail des stratégies que les animaux utilisent pour équilibrer l'eau et le sel par rapport à leur environnement.

Key figures

• Knut Schmidt-Nielsen
• August Krogh
• Homer Smith
• James Gordon

Seminal works

• schmidtnielsen1997
• hill2016
• randall2002

Frequently asked questions

Comment les oiseaux marins boivent-ils de l'eau de mer sans se déshydrater ?

Ils possèdent des glandes à sel, généralement près des yeux ou des narines, qui sécrètent une solution saline très concentrée, éliminant l'excès de sel ingéré avec l'eau de mer et maintenant l'oiseau en équilibre.

Certains animaux peuvent-ils vivre dans le désert sans boire ?

Oui. Certains rongeurs désertiques obtiennent suffisamment d'eau de leur nourriture et de leur métabolisme tout en réduisant drastiquement les pertes grâce à une urine très concentrée, des fèces sèches et un comportement d'économie d'eau.