Biologi: Laksens grunnleggende fysiologi

Transkript

1 Biologi: Laksens grunnleggende fysiologi Aquatraining 2017, oktober Torstein Kristensen

2 Laksens biologi

3 Fysiologi: Studerer hele fisken og dens organer Hvordan forsynes musklene med oksygen? Hvor lite oksygen tåler den? Hvor lenge kan den sulte? Hvordan reguleres ionene i kroppen? Hvor fort kan den svømme? Hvor fort kan vokse? Hva er optimal temperatur? Hvordan finner den veien?

4 Først: fisk (beinfisk) generelt De mest suksessfulle vertebrater (ryggstrengdyr) på jorda Lever i «alle» vannforekomster Tåler (noen arter) svært lave oksygenkonsentrasjo ner

5 Gjellenes system for gassopptak Motstrømsprinsipp for effektivt O 2 opptak Stort areal Enveis pumping av vann Munnhule: trykk Gjellelokk: sug Hvert hjerteslag fyller hele gjellen med nytt blod

6 DIFFUSJON DIFFUSJON LUFT SJØVANN Partialtrykk av hver enkelt gass avgjør diffusjonsgradient og løselighet CO 2 (g) O 2 (g) O 2 (aq) DIFFUSJON pk a1 = 6,35 pk a2 = 10,33 CO 2 (aq) + H 2 O HCO 3- + H + CO H + ph i vann avhenger av CO 2 akkumulering Drikking: Ca 2+ og Mg 2+ C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO H 2 O + xatp CO 2 (aq) + H 2 O HCO 3- + H + CO H + Ca 2+ + HCO 3- CaCO 3 (s) SEDIMENT Na + Cl - Utskilling av ioner i sjøvann, Opptak av ioner i ferskvann NH 3 (aq) + H 2 O NH 4+ + OH - FISKEN DRIKKER SJØVANN MED TOVERDIGE IONER SOM BINDES TIL CO 3 2- OG FELLES UT SOM FASTE KARBONATER, UTFELLINGSREAKSJON ph i arterielt blod: 7,8 ph i venøst blod: 7,3 ph i tarm:

7 Temperatur og prestasjon Hva vil det si å være vekselvarm?

8 Aerobic metabolic scope (Fry, 1947) Aerobic metabolic scope (Fry, 1947): Aerobic scope is the maximum amount of oxygen available for any aerobic activity above routine Et vekselvarmt dyrs energibudsjett består av flere faktorer som hver begrenses av den totale oksygenopptakskapasiteten. Denne er svært temperaturavhengig. Problemer oppstår når summen av behov overskrider kapasiteten OCLTT Hypotesen*: oxygen- and capacity-limited thermal tolerance Temperaturtoleranse (og andre kapasitetsfaktorer) hos laksefisk begrenses av oksygentransportkapasitet *Pörtner HO, Farrell AP. (2008) Physiology and climate change. Science 322:

9 SMR: Standard metabolsk rate (minimum for opprettholdelse av livsfunksjoner over tid) MMR: Maksimal metabolsk rate (maksimal opptakskapasitet) AS: Aerobt scope (MMR-SMR) Kapasitet som kan brukes til Vekst og fordøyelse (SDA) Aktivitet Håndtering av belastninger Summen av disse kan ikke overstige AS, og må prioriteres mellom!

10 Samme hvordan vi måler prestasjon hos laksefisk, ligger optimum i et relativt smalt temperaturintervall! Over optimum går det bratt nedover (=kapasitetsbegrensning)

11 Allometri: Lavere (relative) prestasjoner med økende størrelse Forholdet mellom overflate og volum endres.

12 Sult og vekst: laksen er god på begge.

13

14 Oksygenbehov hos laks ved ulik temperatur og størrelse:

15 vurdering_av_vannkvalitet_etter /binary/Vedlegg%20til%20h%C3%B8ringsbrev%20-%20vurdering%20 av%20vannkvalitet%20etter%20%c2%a7%2022

16 Ioneregulering: laksen er ekstermsportsutøver! Osmoregulator! Holder indre konsentrasjon av salter og vann konstant, uavhengig av vannets salinitet. Anadromi: få fiskearter klarer dette i både ferskvann og saltvann Nesten ingen andre fiskearter klarer dette ved så lav kroppsstørrelse! Laksen klarer dette ved lav temperatur! Hvorfor er kroppsstørrelse og temperatur viktig?

17 Forskjell i ionekonsentrasjon mellom fisk og vann Ferskvann Sjøvann Na + : 140 mm K + : 5 mm Cl - : 135 mm Na + : 145 mm K + : 5 mm Cl - : 140 mm Na + : 0,165 mm K + : 0,008 mm Cl - : 0,186 mm Na + : 469 mm K + : 10 mm Cl - : 546 mm 600 til 800 ganger høyere konsentrasjon inne i fisken 3 til 5 ganger lavere konsentrasjon inne i fisken

18 Forenklet oversikt over ioneregulering: Kjemiske diffusjonsprosesser, aktiv transport og utskiling via urin/feces Ferskvann Osmose Sjøvann Aktiv transport Na + Cl - H 2 O H 2 O, ioner X Na + Cl - Diffusjon H 2 O Tynn urin, stort volum Na + Cl - Aktiv transport Osmose Konsentrert urin Mg 2+ (og Ca 2+ )

19 Ferskvann: kampen for å holde på ionene og kvitte seg med vannet Gjeller: Tar opp ioner via kobling til transport av H + og HCO 3- (fra CO 2 ) Nyrer: Holder tilbake ioner og lager svært fortynnet urin Tarm: Drikker ikke (lite)

20 Hva er grensen for liv i ferskvann?

21 Sjøvann: «som å være i ørkenen og drikke saltvann» Gjeller: Skiller ut Na + og Cl - (krever energi, ATP, indirekte) Tarm: tar opp Na + og Cl - (diffusjon) for å ta opp vann (osmose) Feller ut Ca 2+ og Mg 2+ for å ta opp vann (osmose) Skiller ut HCO 3- for å felle ut Ca 2+ og Mg 2+ (krever energi, ATP) Nyrer: Skiller ut Mg 2+ i urin

22 Svømmekapasitet: Hvor fort kan laksen svømme? Det kommer veldig an på størrelsen! Ca 450 g fisk i dette eksemplet Kroppslengder/sekund Mindre svømmer relativt fortere enn større (5-7 kl/s maks vs 2-3 kl/s maks) Temperaturavhengig!