V roku 1748 francúzsky fyzik Jean-Antoine Nollet vykonal veľmi zaujímavý experiment – jednoduchý, ale s veľmi neočakávaným výsledkom.
Najprv pripravil dva soľné roztoky – slabý a silný. Potom Nollet vzal dve rovnaké nádoby a spojil ich trubicou a cez trubicu nainštaloval prepážku – membránu – vyrobenú z veľmi tenkej kože. Do jednej nádoby nalial slabý soľný roztok a do druhej silný, a to rovnaké množstvo; potom začal čakať – aby videl, čo sa stane.
Predstavte si prekvapenie fyzika, keď po určitom čase hladina kvapaliny v druhej nádobe začala stúpať – sama od seba! – a v prvej naopak klesať! Zdalo sa, akoby nejaké neviditeľné čerpadlo pomaly pumpovalo kvapalinu z jednej nádoby do druhej! Nollet objavený jav nazval „osmóza“, čo v starogréčtine (ὠσμός) znamená „prenikanie, pumpovanie, tlak, tlačenie“.
Početné pozorovania ukázali, že ak sú dva roztoky, slabý a silný, oddelené tenkou prepážkou, ktorá umožňuje priechod rozpúšťadla (vody), ale neprepúšťa rozpustenú látku (soľ), potom silnejší roztok začne „čerpať“ vodu zo slabšieho a snaží sa „vyrovnať“ koncentráciu soli!
Ako viete, každý živý organizmus na Zemi pozostáva z buniek a každá bunka je oddelená od okolitého priestoru tenkou prepážkou – membránou, škrupinou. Cez túto membránu dochádza k výmene látok medzi bunkou a vonkajším prostredím. A ak je koncentrácia solí (alebo iných rozpustených látok) mimo a vo vnútri škrupiny odlišná, potom začne fungovať práve tá „osmotická pumpa“, ktorú objavil Nollet.
Môžete urobiť veľmi jednoduchý experiment: nakrájajte dva plátky surového zemiaka a jeden vložte do pohára destilovanej vody a druhý do pripraveného soľného roztoku. Nechajte cez noc. Ráno plátky vyberte a uvidíte rozdiel: plátok zemiaka v pohári čistej vody sa stane slizkým, zatiaľ čo plátok v pohári slanej vody zostane tvrdý a chrumkavý! Prečo? Ak zemiak ponechaný doma vo vode stvrdne, potom je aj vaša voda z vodovodu „tvrdá“ – nasýtená soľami kovov alkalických zemín…
Vo vnútri zemiakových buniek je tekutina, v ktorej sú rozpustené rôzne soli a živiny. Keď vložíme krajec do čistej vody, koncentrácia solí vo vnútri bunky je vyššia ako vonku – a bunka začne „pumpovať“ vodu do seba cez membránu, napučí a nakoniec praskne! Preto ten slizký povlak na povrchu. Ale v soľnom roztoku je „všetko naopak“ – koncentrácia soli vonku bude vyššia ako vo vnútri a voda naopak začne „pumpovať z bunky“ cez membránu. Bunka zemiaka „vyschne“, hoci je vo vnútri tekutiny!
Ak ste niekedy grilovali mäso, pamätajte: hneď ako mäso osolíte, takmer okamžite začne „dávať šťavu“. Soľ akoby vyťahovala vodu z mäsa – deje sa to v dôsledku osmózy. Na povrchu mierne vlhkých kúskov sa vytvorí silný soľný roztok, ktorý začne intenzívne vysávať vlhkosť z buniek!
Teraz sa môžeme vrátiť k rybám. Pravdepodobne viete, že ryby „dýchajú vodu“, to znamená, že vodu prehĺtajú ústami a vypúšťajú ju cez žiabrové kryty umiestnené po stranách hlavy. Pod krytmi sa nachádzajú žiabre – špeciálne orgány pozostávajúce z tisícov tenkých lupienkov husto pretkaných krvnými cievami. Kyslík rozpustený vo vode preniká do krvi ryby cez tenké steny žiabier. Avšak v dôsledku javu osmózy dochádza aj k „pumpovaniu vody“. Akým smerom? Ukazuje sa, že tento smer je u rôznych rýb odlišný!
Ak ryba žije v rieke, sladkej vode (ako ostriež, šťuka alebo karas), potom bude koncentrácia solí v rybích tkanivách vyššia ako vo vode – preto osmotické čerpadlo neustále pumpuje vodu do rybích buniek. Nielen cez žiabre – cez steny hltana, cez kožu, cez oči. Sladkovodné ryby vôbec nepotrebujú piť – v ich bunkách je už aj tak dostatok vody! Navyše, sladkovodné ryby musia „cikať“ takmer neustále, teda vyhadzovať prebytočnú vodu z tkanív, inak jej bunky jednoducho začnú praskať zvnútra! Ale takáto ryba „ciká“ takmer čistú vodou.
Ak ryba žije v morskej alebo oceánskej slanej vode, potom je koncentrácia solí v rybích tkanivách naopak menšia ako vo vode – preto osmotická pumpa funguje aj naopak: neustále „vyťahuje“ vodu z rybích buniek, a to ako cez žiabre, tak aj cez oči a jednoducho cez kožu. Morské ryby (rovnako ako ľudia!) teda musia z času na čas piť, teda prehltnúť vodu do žalúdka. Inak ryba zomrie od smädu – napriek tomu, že pláva vo vode! Morské ryby však „cikajú“ len zriedka, ale veľmi koncentrovaným soľným roztokom – pretože morská voda obsahuje veľa solí, ktoré telo nepotrebuje. Ryby tieto soli filtrujú obličkami a odstraňujú ich.
Najprefíkanejšie a najekonomickejšie riešenie „vymysleli“ žraloky. Faktom je, že kvôli prítomnosti obrovského množstva močoviny v žraločích tkanivách (rovnakej nepríjemne zapáchajúcej močoviny, ktorej sa väčšina živých organizmov vrátane nás ľudí snaží pravidelne zbavovať) je koncentrácia solí „vo vnútri“ a „vonku“ buniek takmer rovnaká. Preto na rozdiel od iných živých organizmov žraloky, obrazne povedané, nepotrebujú piť ani cikať. Nikdy. Stačí im malé množstvo vody, ktoré prechádza žiabrami, a na vylučovanie prebytočných solí slúži špeciálna rektálna žľaza v čreve. Nie zlé, však? Ale žraločie mäso je dosť páchnuce, dúfam, že ste už uhádli prečo?
A čo veľryby, delfíny, tulene, uškatce a iné cicavce, ktoré žijú v morskej vode? Pijú aj morskú vodu? Ukazuje sa, že áno, ale len vo výnimočných prípadoch. Väčšina morských cicavcov (okrem dugongov a lamantínov) sú predátori, ktorí sa živia rybami. A morské ryby už „vykonali“ všetku prácu s odstránením prebytočnej soli z tela, takže morské cicavce majú dostatok „rybej šťavy“ – vody obsiahnutej v šťavnatých rybách. Ale ak nie je jedlo – potom nie je voda; potom musíte piť morskú vodu po troškách. V takýchto situáciách jedia polárne tulene sneh.
Preložil: OZ Biosféra www.biosferaklub.info