معلومة

لماذا تعتبر القدرة على شرب المياه المالحة نادرة جدًا في الحيوانات البرية؟

لماذا تعتبر القدرة على شرب المياه المالحة نادرة جدًا في الحيوانات البرية؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

يبدو أن بعض الأنواع قادرة على شرب المياه المالحة ، مثل أسد البحر وثعالب الماء.

ولكن بالنظر إلى مدى ندرة المياه العذبة ، ومدى وفرة المياه المالحة ، فلماذا لم تتطور الحيوانات البرية لشربها؟ لماذا الكلى قادرة على التعامل مع مثل هذا الشيء غير المألوف؟

أفهم أن التطور لا يفعل بالضرورة دائمًا ما هو أكثر فاعلية على نطاق واسع ، لكن هذا يدفعني للجنون.

تعيش العديد من الحيوانات على بعد أقل من خمس دقائق سيرًا على الأقدام من شواطئ المحيط ، ومثل هذه المياه وفيرة جدًا لدرجة أنها لن تشعر بالعطش أبدًا.


وفقًا لإجابة هنا ، هناك حوالي 356000 كيلومتر من الخط الساحلي على هذا الكوكب. إذا أخذنا متوسط ​​سرعة مشي للإنسان على سبيل المثال 5 كم / ساعة ، فإن مشيتنا لمدة 5 دقائق يأخذنا 0.417 كم في الداخل - مما يمنحنا ما يقرب من 150.000 كم 2 من الأرض المزودة بمياه البحر بشكل ملائم.

الآن وفقًا لهذه الصفحة ، يبلغ إجمالي مساحة الأرض حوالي 150.000.000 كم ^ 2 والتي وفقًا لهذه الصفحة مغطاة في مكان ما بالقرب من 117 مليون بحيرة [أنا متأكد من أن جزءًا كبيرًا منها موصوف بدقة أكبر على أنه برك ولكن حسنًا مع هذا الرقم في الوقت الحالي] ، فهذا يعطي في المتوسط ​​مسطحًا مائيًا عذبًا كل 1.3 كيلومتر ^ 2.

إذا قمنا بتبسيط الأمور وتخيلنا تقسيم مساحة الأرض إلى شبكة 1.3 كم ^ 2 بمسافة 1.14 كم تقريبًا ، فإن المسافة التي تفصل بين كل ثقب ري يعني أن المسافة الأبعد إلى حفرة الري عبر جميع مساحة الأرض الأرضية (ON AVERAGE) هي حوالي 0.570 كم أو فقط أقل من 7 دقائق سيرًا على الأقدام (باستخدام 5 كم / ساعة السابقة)

لذلك وفقًا لحساباتي التقريبية للغاية ، فإن حوالي 0.1 ٪ فقط من مساحة الأرض تقع في غضون 5 دقائق من مياه البحر بينما تقع 100 ٪ في غضون 7 دقائق من المياه العذبة! لا أعتقد أن المشي لمدة دقيقتين إضافيتين سيكون دافعًا تطوريًا لأي نوع.


تحلية المياه

لا يمكن للبشر شرب المياه المالحة ، ولكن يمكن تحويل المياه المالحة إلى مياه عذبة ، والتي لها استخدامات عديدة. تسمى هذه العملية "تحلية المياه" ، ويتم استخدامها أكثر فأكثر في جميع أنحاء العالم لتزويد الناس بالمياه العذبة اللازمة.

متعطش؟ ما رأيك في كوب بارد ومنعش من مياه البحر؟

يتم استخدام جهاز شمسي عائم لتحلية كميات صغيرة من مياه البحر باستخدام تبخر و تركيز.

لا ، لا تأخذنا حرفيا! لا يمكن للبشر شرب الماء المالح. ولكن ، يمكن تحويل المياه المالحة مياه عذبة، وهو الغرض من هذا الجهاز الشمسي القابل للنفخ المحمول (حتى أنه يتم لفه في عبوة صغيرة). تسمى هذه العملية بالتحلية ، ويتم استخدامها أكثر فأكثر حول العالم لتزويد الناس بالمياه العذبة اللازمة. تمتلك معظم الولايات المتحدة ، أو يمكنها الوصول ، إلى إمدادات وافرة من المياه العذبة لأغراض الشرب. ولكن يمكن أن يكون هناك نقص في إمدادات المياه العذبة في أجزاء كثيرة من الأمة والعالم. ومع استمرار النمو السكاني ، سيحدث نقص في المياه العذبة في كثير من الأحيان ، ولو في مواقع معينة فقط. في بعض المناطق، ماء مالح (من محيط، على سبيل المثال) إلى مياه عذبة للشرب.

العقبة "البسيطة" التي يجب التغلب عليها لتحويل مياه البحر إلى مياه عذبة هي إزالة الملح المذاب في مياه البحر. قد يبدو ذلك سهلاً مثل مجرد غلي بعض مياه البحر في مقلاة ، والتقاط البخار وتكثيفه مرة أخرى في الماء (التقطير). تتوفر طرق أخرى ولكن هذه العمليات التكنولوجية الحالية يجب أن تتم على نطاق واسع لتكون مفيدة لعدد كبير من السكان ، والعمليات الحالية باهظة الثمن وتستهلك الكثير من الطاقة وتنطوي على مرافق واسعة النطاق.

ما الذي يجعل الماء مالحاً؟

ماذا نعني ب "المياه المالحة"؟ تحتوي المياه المالحة على كميات كبيرة (يشار إليها باسم "التركيزات") من الأملاح الذائبة. في هذه الحالة ، يكون التركيز هو كمية الملح (بالوزن) في الماء ، كما يتم التعبير عنها في "جزء في المليون" (جزء في المليون). إذا كان الماء يحتوي على تركيز 10000 جزء في المليون من الأملاح الذائبة ، فإن واحد بالمائة من وزن الماء يأتي من الأملاح الذائبة.

فيما يلي معاييرنا للمياه المالحة:

  • المياه العذبة - أقل من 1000 جزء في المليون
  • مياه مالحة قليلاً - من 1000 جزء في المليون إلى 3000 جزء في المليون
  • مياه مالحة بدرجة معتدلة - من 3000 جزء في المليون إلى 10000 جزء في المليون
  • مياه شديدة الملوحة - من 10000 جزء في المليون إلى 35000 جزء في المليون

بالمناسبة ، تحتوي مياه المحيطات على حوالي 35000 جزء في المليون من الملح.

منظر عبر محطة تحلية بالتناضح العكسي في برشلونة ، إسبانيا.

الحاجة العالمية للمياه العذبة

تعتبر ندرة موارد المياه العذبة والحاجة إلى إمدادات مياه إضافية أمرًا بالغ الأهمية بالفعل في العديد من المناطق القاحلة من العالم وستزداد أهمية في المستقبل. العديد من المناطق القاحلة ببساطة لا تمتلك موارد مياه عذبة على شكل مياه سطحية مثل الأنهار والبحيرات. قد تكون محدودة فقط موارد المياه الجوفية، بعضها يصبح أكثر ملوحة مع استمرار استخراج المياه من طبقات المياه الجوفية. تستخدم الطبيعة تبخر تحلية المياه بالطاقة الشمسية للإنتاج مطر، وهو المصدر الرئيسي للمياه العذبة على الأرض.

طريقة أخرى: التناضح العكسي

طريقة أخرى لتحلية المياه المالحة هي إجراء "التناضح العكسي". في معظم المصطلحات المبسطة ، يتم دفع الماء ، الذي يحتوي على جزيئات ملح مذابة ، من خلال غشاء شبه قابل للنفاذ (مرشح بشكل أساسي) ، حيث لا تمر جزيئات الملح الأكبر من خلال فتحات الغشاء ولكن جزيئات الماء الأصغر تفعل ذلك.

يعتبر التناضح العكسي وسيلة فعالة لتحلية المياه المالحة ، لكنه أغلى من الطرق الأخرى. مع انخفاض الأسعار في المستقبل ، يجب أن يصبح استخدام محطات التناضح العكسي لتحلية كميات كبيرة من المياه المالحة أكثر شيوعًا.

تحلية المياه ليست علمًا حديثًا

تعد تحلية المياه المقطرة واحدة من أولى أشكال معالجة المياه للبشرية ، ولا تزال حل معالجة شائعًا في جميع أنحاء العالم اليوم. في العصور القديمة ، استخدمت العديد من الحضارات هذه العملية على سفنهم لتحويل مياه البحر إلى مياه شرب. اليوم ، تستخدم محطات التحلية لتحويل مياه البحر إلى مياه شرب على السفن وفي العديد من المناطق القاحلة من العالم ، ومعالجة المياه في مناطق أخرى ملوثة طبيعية وغير طبيعية. ربما يكون التقطير هو تقنية معالجة المياه الوحيدة التي تقلل تمامًا أكبر مجموعة من ملوثات مياه الشرب.

في الطبيعة ، هذه العملية الأساسية هي المسؤولة عن دورة المياه (الهيدرولوجية). توفر الشمس الطاقة التي تجعل الماء يتبخر من المصادر السطحية مثل البحيرات والمحيطات والجداول. ال بخار الماء في النهاية يتلامس مع الهواء البارد ، حيث يتكثف مرة أخرى ليشكل الندى أو المطر. يمكن تقليد هذه العملية بشكل مصطنع وبسرعة أكبر من الطبيعة ، باستخدام مصادر بديلة للتدفئة والتبريد.

يمكنك تجربة هذا في المنزل!

  • احفر حفرة في الأرض
  • ضع وعاءًا في قاع الحفرة لاستخدامه في التقاط الماء المكثف
  • قم بتغطية الحفرة بغطاء بلاستيكي (يمكنك استخدام الحجارة أو غيرها من الأشياء الثقيلة لتثبيتها في مكانها فوق الحفرة)
  • تأكد من أن الجزء السفلي من الورقة البلاستيكية يحوم فوق الوعاء مباشرة
  • اترك "مصيدة" الماء طوال الليل ويمكن جمع الماء من الوعاء في الصباح

محطة التحلية الشخصية الخاصة بك

هل تتذكر النظر إلى الصورة الموجودة أعلى هذه الصفحة لصورة شمسية عائمة؟ يمكن أيضًا تطبيق نفس العملية التي تقود هذا الجهاز إذا وجدت نفسك في الصحراء بحاجة إلى مشروب من الماء.

تتمثل الطريقة منخفضة التقنية لتحقيق ذلك في بناء "جهاز شمسي" يستخدم الحرارة من الشمس لتشغيل عملية التقطير لتكوين ندى على شيء مثل الأغطية البلاستيكية. يوضح الرسم البياني الموجود على اليمين هذا. ينتج عن استخدام ماء البحر أو مادة نباتية في جسم جهاز التقطير هواءً رطبًا يتم تسخينه بفعل الشمس بسبب الغلاف الناتج عن الغطاء البلاستيكي. يعمل الهواء الرطب على تكثيف قطرات الماء على الجانب السفلي من الصفيحة البلاستيكية ، وبسبب التوتر السطحي، تلتصق قطرات الماء بالورقة وتتحرك إلى أسفل في حوض يمكن استهلاكها منه.

بعض الحقائق عن تحلية المياه

  • تشير التقديرات إلى أن حوالي 30٪ من المناطق المروية في العالم تعاني من مشاكل الملوحة ويُنظر إلى المعالجة على أنها مكلفة للغاية.
  • وفقًا للجمعية الدولية لتحلية المياه ، في يونيو 2015 ، تم تشغيل 18،426 محطة تحلية في جميع أنحاء العالم ، وتنتج 86.8 مليون متر مكعب يوميًا ، وتوفر المياه لنحو 300 مليون شخص. ارتفع هذا الرقم من 78.4 مليون متر مكعب في عام 2013 ، بزيادة 10.71 ٪ في عامين.
  • أهم مستخدمي المياه المحلاة في الشرق الأوسط (بشكل أساسي المملكة العربية السعودية والكويت والإمارات العربية المتحدة وقطر والبحرين) ، والتي تستخدم حوالي 70٪ من السعة العالمية وفي شمال إفريقيا (بشكل أساسي ليبيا والجزائر) ، والتي يستخدم حوالي 6٪ من السعة العالمية.
  • من بين الدول الصناعية ، تعد الولايات المتحدة واحدة من أهم مستخدمي المياه المحلاة ، خاصة في كاليفورنيا وأجزاء من فلوريدا. تكلفة تحلية المياه حالت دون استخدام تحلية المياه في كثير من الأحيان.

لزيادة معرفتك حول محطات تحلية المياه / تحلية المياه ، يرجى زيارة الروابط أدناه.

* جاءت بعض هذه المعلومات من مؤسسة تعليم المياه والإدارة العامة Corpus Christi TAMU-CC.


لماذا لم يتم اختيار التطور للحيوانات البرية التي يمكنها شرب المياه المالحة؟

كنت أقلب هذا في رأسي الليلة الماضية وسط نوبة من الأرق. & # x27m بشكل عام اقرأ جيدًا في العلوم (الشعبية) ، لكن هذا لم يحدث لي في الواقع من قبل.

يبدو أن المخلوقات الساحلية القادرة على الشرب من المحيط يجب أن تكون مفضلة من خلال الضغوط الانتقائية.

على سبيل المثال المتطرف ، رأيت ذات مرة فيلمًا وثائقيًا عن صحراء ناميبيا. كان هناك كتالوج كامل من التعديلات المبتكرة لتجميع المياه العذبة في مثل هذه البيئة القاسية ، مثل الخنفساء التي تم تصميمها لتوجيه المياه إلى فمها عندما تلتصق بمؤخرتها في ضباب الصباح.

لكن صحراء ناميب تقع مباشرة على الساحل (جنوب غرب أفريقيا). لماذا & # x27t هناك خنافس يمكن أن تأخذ رشفة & # x27 المالحة؟ من الواضح أنه لا يتعارض مع الكيمياء الحيوية الأساسية ، لأن كل أشكال الحياة جاءت أولاً من المحيطات.


بالنسبة للبشر ، مياه البحر غير صالحة للشرب بسبب محتواها العالي من الملح. كيف تحافظ الحيتان وخراف البحر والفقمات والثدييات البحرية الأخرى على رطوبة الماء؟

عندما تقول إنهم يتجنبون الأطعمة المالحة ماذا يعني ذلك؟ هل توجد مصادر غذائية تحتوي على نسبة ملح أعلى من المتوسط ​​داخل الخلايا؟ هل هناك أطعمة تزرع الملح على أطرافها لسبب ما؟

ألا تمتلك القطط أيضًا القدرة على شرب الماء الذي عادة ما يكون مالحًا جدًا للثدييات الأخرى؟

لذا فهم يستهلكون دماء ضحاياهم ليبقوا على قيد الحياة رطباً. تماما مثل مصاص دماء. فهمتك.

كيف يصعب دراسة الثدييات البحرية عندما نحتفظ ببعضها في الأسر طوال حياتها؟

ج. هناك الكثير الذي لا نعرفه ، يصعب دراسة الحيوانات البحرية

آسف. سؤال جاهل: لماذا تقول هذا ، في حين أن أحواض المياه المالحة تبدو سهلة بما فيه الكفاية؟

لكل من يقرأ هذا التعليق ، أضمن لك أنه في المستقبل ، سيستخدم العلم التقليد الحيوي لتقليد الحياة المائية وقدرة # x27s على تصفية الملح. أجد أنه من المثير للاهتمام كيف ابتعد العلم في البداية عن الطبيعة من حيث التأثير / الإلهام عند الخروج بالابتكار / الاختراع فقط للعودة إلى الأفكار الموجودة مسبقًا الموجودة في الطبيعة. يظهر فقط أن الطبيعة لديها كل الإجابات. نحن ببساطة بحاجة للعثور عليهم.

كيف تحافظ الأسماك على نسبة منخفضة من الملح؟

إضافة إلى ذلك ، إذا شاهدت Blue Planet II ، فسترى David Attenborough يشرح كيف تبكي السلاحف على حمأة مالحة كثيفة كعملية إزالة.

وبما أن هذا هو Reddit ، وقبل أن يسأل أي شخص ، لا يمكن لأي إنسان أن يشرب الماء المالح ويأمل (كيف سأضع هذا بأدب) تنبعث منها سوائل مالحة كطريقة للإزالة.

تبدو كلى الحيتان (الحوت والدلفين) مثل عنقود العنب ، ويطلق على كل واحدة من تلك العنب اسم الكرين. كل كلية هي في الأساس كلية صغيرة تعمل بكامل طاقتها (اعتمادًا على الأنواع) يمكن أن تحتوي كل كلية على مئات الكريات ، مما يجعلها فعالة للغاية في تصفية الملح. لذلك تحصل هذه الحيوانات على الغالبية العظمى من مياهها من طعامها بمساعدة الكلى الفائقة. لديهم مصدر آخر للمياه العذبة يسمى المياه الأيضية ، والتي تحصل بشكل أساسي على بعض جزيئات الماء كمنتجات نهائية لعمليات التمثيل الغذائي المختلفة ، ولكن هذا مكون صغير جدًا. المصدر: Am Marine mammalogist

يجب أن يجد خراف البحر ، وهو نباتي ، مصدرًا للمياه العذبة أو قليلة الملوحة للشرب. هذا هو السبب في وجودهم غالبًا في أنهار الخليج والمد والجزر في الجنوب. بينما يتغذون على عشب ثعبان البحر في المناطق الملوحة ، يجب أن يجدوا مصدرًا للمياه العذبة للشرب كل بضعة أيام. لدي صورة لشخص يشرب من خرطوم ملفوف من رصيف في كي ويست منذ بضع سنوات. كانت تمتص هذا الخرطوم مثل الشيشة

ستبحث بعض الثدييات أيضًا عن المياه العذبة إذا تم تزويدها بمصدر ، مثل الثلج على صفيحة جليدية.

أو خرطوم. ينتقل خراف البحر إلى منطقتي في الأشهر الأكثر دفئًا. إذا تركت خرطومًا يعمل على حافة قفص الاتهام ، فسوف يسبح أي قريب منه ويثبّت فمه عليه.

إضافة إلى ذلك ، عندما تشرب الدلافين في الأسر المياه العذبة ، فهذا أمر خطير لأنه يشير إلى جوعهم ويمكن أن يصابوا بسوء التغذية إذا فعلوا ذلك كثيرًا.

بالنسبة للحيتان المسننة ، تحصل الحيتان بالتأكيد على مياهها من خلال الأكل. أظهر برنامج Inside Nature & # x27s Giants الحلقة حيث قاموا بتشريح حوت منوي أنه تقطعت به السبل ومات بسبب مزيج من الجفاف والجوع. اربط الحلقة في الوقت الذي يتحدثون فيه عن هذا. (تحذير ، إنه & # x27s مقطع فيديو لتشريح حوت منوي. إنه دموي وفوضوي ومثير للاشمئزاز ولكنه رائع حقًا إذا لم يتم إقصاؤك.)

هل سيكون التناضح & # x27t مسؤولاً عن امتصاص الماء والثدييات البحرية التي تحتوي على تركيز عالٍ من المواد المذابة في دمائها من مياه البحر التي ستكون ضرورية لترطيب نفسها؟ يبدو أن تصفية الملح من دمائهم ثانوية.

ربما يمكنك الإجابة على هذا السؤال الغريب الذي طرحته ولكن هل يكون طعم حليب الحوت أكثر ملوحة من حليب الأم ؟؟

لقد ذهبت إلى أحواض الأحياء المائية ومراكز الأحياء البحرية لمحاولة الحصول على إجابة نهائية عن هذا ولكن لا شيء حتى الآن. أدركت أن الكلى تقوم بتصفية الكثير من الملوحة ، ولكن بصرف النظر عن تذوق حليب الحوت نفسه ، ليس لدي أي فكرة عن مدى ملحه. لقد اكتشفت أنه لزج مثل معجون الأسنان ، وهو أنيق جدًا.

إذا كنت تستطيع الإجابة على هذا بالنسبة لي ، فأنا أقدر ذلك كثيرًا. كانت هذه نقطة خلاف خلال الشهرين الماضيين في عملي.

إنه & # x27s البرية أنه & # x27s 2018 وما زلنا نؤسس الكثير من الأشياء على هذا الكوكب على افتراض. لدينا طريق طويل لنقطعه.

التخلص من هذا: تحتاج خراف البحر ، وهي من الحيوانات العاشبة ، إلى الوصول إلى المياه العذبة على الرغم من أنها تعيش أيضًا في المياه قليلة الملوحة. يمكن العثور على مزيد من التفاصيل حول شرب مياه خروف البحر هنا.

هل يمكن للبشر أن يفعلوا الشيء نفسه؟ لنفترض أن شخصًا ما تقطعت به السبل في المحيط ، يمكنه الاعتماد على أكل السمك (من المحيط) لإشباع جوعه ومعالجته

هل يمكنك إضافة مصدر ، لذا لا يتعين علي & # x27t إزالة المنشور الخاص بك.

تحرير: تمت إزالته حتى تتم إضافة المصادر.

لديك طريقة مدرس & # x27s للإجابة على الأسئلة.

هل أنت معلم عن طريق التجارة؟

كيف الثدييات تجنب شرب الماء لأنها & # x27re في البحر طوال اليوم وتتغذى في البحر أيضا؟

لماذا يمثل ارتفاع نسبة الملح مشكلة للكائنات الحية؟

تحصل معظم الثدييات البحرية على كمية كبيرة من الماء عن طريق تناول الطعام

يمكن للبشر الحصول على كل الماء الذي يحتاجون إليه من الطعام أيضًا ، لذلك لم أتفاجأ بهذا.

كيف لا نعرف المزيد عن الدلافين والحيتان؟ ألا يمكننا تشريحهم وفحص كليتيهم فقط؟

بالنظر إلى مقدار "البحث" الذي يؤديه صائدو الحيتان اليابانيون ، تعتقد أننا سنعرفه الآن

انتظر ، هل تقصد أن تخبرني أن صائدي الحيتان اليابانيين لا يقومون حقًا بمجموعة كاملة من الأبحاث؟ /س

إذا كان لدى الثدييات بول أكثر ملوحة بمقدار 3 أضعاف ، فكيف لا تصاب بحصوات الكلى الضخمة. أوتش.

وهذا يدفع إلى التساؤل عن نوع تأثيرات الوصول إلى المياه العذبة على كل من الكائنات الحية المستدامة وتطور السمات في هذه البيئات.

هل المسابح الموجودة في المنتزهات الترفيهية مثل Seaworld مالحة أم طازجة؟

أيضًا ، لم أرَ أي شخص يذكر هذا حتى الآن ، فبطاريق البطريق لديها غدد إضافية حول أعينها تستخرج المياه المالحة الزائدة من دمائها وتفرزها عبر ممراتها الأنفية. مصدر

إصلاح نقص المياه عن طريق وضع كميات من هذه الأسماك الكلوية القوية في المياه المالحة وحصاد بولها ثم تنقية البول؟

هل تشرب ثدييات البحر مياه البحر عن عمد بسبب العطش؟ كيف يميز هذا عن الماء الذي يبتلعه بشكل طبيعي أثناء السباحة؟ هل من الآمن أن يشرب الدلفين المياه العذبة؟ في الواقع ، هل يشربون على الإطلاق؟ إذا تم تقديم وعاء من دولفين بجانب حوض السباحة المملوء بأي نوع من السوائل ، فهل لديهم آلية لشربه أو أنهم لن يفهموا حتى أنه من المفترض أن يتم استهلاكه؟ كان بإمكاني رؤية فقمة ، والتي تنتقل أحيانًا إلى اليابسة ، ربما أشربها ولكن قد لا يكون الدلفين أو أي نوع من الحيتان قادرًا جسديًا على الشرب.

لم أر إجابة شاملة للغاية هنا ، لذا اسمح لي بنسخ من & quotMarine Mammals Evolutionary Biology & quot بقلم Annalisa Berta et al. لقد عملت معها عن كثب وهي واحدة من أبرز الخبراء في تطور الثدييات البحرية ونظامها. سأضيف النتائج التوضيحية الشخصية في [قوسين].

معظم الثدييات البحرية مصابة بنقص تناغم الدم ، تحتوي سوائل أجسامها على محتوى أيوني [ملح] أقل من بيئة مياه البحر المحيطة بها ، وهي تفقد باستمرار بعض الماء بسبب مياه البحر شديدة التناضح التي تعيش فيها.

تحصل الثدييات البحرية على الماء الذي تحتاجه من الطعام الذي تأكله: الماء المُشكل مسبقًا في نظامهم الغذائي [كما ذكر سابقًا في هذا الموضوع] والمياه المشتقة الأيضية اللاحقة [لم يتم ذكرها سابقًا]. تتكون معظم فريسة الأسماك واللافقاريات من 60-80٪ ماء ، كما أن عملية التمثيل الغذائي للدهون والبروتينات والكربوهيدرات توفر الماء الأيضي أثناء هضم الطعام. لقد ثبت بشكل تجريبي أن الفقمة [يشار إليها أيضًا باسم phocids] يمكنها الحصول على كل المياه التي تحتاجها من الطعام الذي تأكله. إذا تم إعطاء ماء البحر للأختام ، فإن المعدة تصبح مضطربة ويجب التخلص من الأملاح الزائدة باستخدام ماء الجسم.

على الرغم من ذلك ، فقد لوحظ أن الفقمة تحتل مناخات دافئة تشرب مياه البحر (King ، 1983) ، وهي ممارسة تسمى Mariposia. لقد تم اقتراح أن تستهلك بشكل متقطع كميات صغيرة من مياه البحر على فترات لا تكفي للتسبب في مشاكل في الجهاز الهضمي ، ولكنها ستكون كافية لتسهيل إفراز النيتروجين [التبول]. تنتشر Mariposia بشكل خاص بين الذكور البالغين [أسود البحر وفقمات الفراء] (ريدمان ، 1990)

لماذا تشرب الزواحف [الفقمات ، وأسود البحر ، وفقمات الفراء ، وحيوانات الفظ] مياه البحر؟ لاحظ Gentry (1981) أن معظم otariids الذين لاحظوا أن تناول مياه البحر يعيشون في مناخ أكثر دفئًا ويفقدون الماء عن طريق التبول واللهاث والتعرق. وأشار إلى أن فقدان الماء هذا ، إلى جانب الصيام المطول من قبل الذكور الإقليميين ، قد يكون شديدًا بدرجة كافية لتشجيع شرب مياه البحر. قد يلعب السلوك دورًا في إفراز النيتروجين عن طريق إضافة الماء المنتج بشكل مؤكسد من احتياطيات الدهون المستقلب. كما تم الإبلاغ عن Mariposia للدلافين الأطلسية قارورية الأنف والدلافين الشائعة وخنازير البحر. & # x27m مللت من الكتابة ، ولكن هناك ما يقرب من صفحة أخرى للذهاب. & # x27ll اكتبه إذا أراد أي شخص قراءة المزيد


محتويات

يبلغ متوسط ​​وزن التمساح الأمريكي البالغ وطوله 360 كجم (790 رطلاً) و 4 أمتار (13 قدمًا) ، لكنها تنمو أحيانًا إلى 4.4 م (14 قدمًا) وتزن أكثر من 450 كجم (990 رطلاً). [4] أكبر حجم تم تسجيله على الإطلاق ، تم العثور عليه في لويزيانا ، بمقاس 5.84 م (19.2 قدمًا). [5] التمساح الصيني أصغر حجمًا ، ونادرًا ما يتجاوز طوله 2.1 متر (7 قدم). بالإضافة إلى ذلك ، تزن أقل بكثير ، ونادرًا ما يزيد وزن الذكور عن 45 كجم (100 رطل).

تمساح التمساح البالغ أسود أو بني داكن مع جوانب سفلية بيضاء ، في حين أن الصغار لديهم خطوط صفراء أو بيضاء زاهية تتناقض بشدة مع جلودهم الداكنة ، مما يوفر لهم تمويهًا إضافيًا بين القصب والأعشاب في الأراضي الرطبة. [6]

لم يتم قياس متوسط ​​عمر التمساح. [7] واحدة من أقدم حياة التمساح المسجلة هي حياة زحل ، وهو تمساح أمريكي ولد في عام 1936 في ولاية ميسيسيبي وقضى ما يقرب من عقد في ألمانيا قبل أن يقضي معظم حياته في حديقة حيوان موسكو ، حيث توفي في ذلك العمر. من 83 أو 84 في 22 مايو 2020. [8] [9] واحد آخر من أقدم الأرواح المسجلة هو موجا ، تمساح أمريكي تم إحضاره كعينة بالغة إلى حديقة حيوان بلغراد في صربيا من ألمانيا في عام 1937. على الرغم من عدم وجود توجد سجلات صالحة حول تاريخ ميلاده ، وهو الآن في الثمانينيات من عمره وربما يكون أقدم تمساح يعيش في الأسر. [10] [11]

موجود

صورة الاسم العلمي اسم شائع توزيع
التمساح المسيسيبي التمساح الأمريكي جنوب شرق الولايات المتحدة وتاماوليباس بالمكسيك
التمساح الصيني التمساح الصيني شرق الصين.

ينقرض

التماسيح موطنها فقط الولايات المتحدة والمكسيك والصين. [12] [13]

تم العثور على التمساح الأمريكي في جنوب شرق الولايات المتحدة: كل من فلوريدا ولويزيانا ، الأجزاء الجنوبية من جورجيا وألاباما وميسيسيبي الساحلية الجنوبية ونورث كارولينا الشرقية تكساس ، والركن الجنوبي الشرقي من أوكلاهوما ، والطرف الجنوبي من أركنساس. لويزيانا لديها أكبر عدد من سكان التمساح. [14] تسكن غالبية التمساح الأمريكي فلوريدا ولويزيانا ، مع أكثر من مليون تمساح في كل ولاية. جنوب فلوريدا هو المكان الوحيد الذي يعيش فيه كل من التمساح والتماسيح جنبًا إلى جنب. [15] [16] كما تم العثور على عدد قليل من السكان في تاماوليباس في المكسيك.

تعيش التمساح الأمريكي في بيئات المياه العذبة ، مثل البرك والمستنقعات والأراضي الرطبة والأنهار والبحيرات والمستنقعات ، وكذلك في المياه قليلة الملوحة. [17] عندما يقومون ببناء ثقوب التمساح في الأراضي الرطبة ، فإنها تزيد من تنوع النباتات وتوفر موطنًا للحيوانات الأخرى أثناء فترات الجفاف. [18] ولذلك فهي تعتبر من الأنواع المهمة للحفاظ على التنوع البيئي في الأراضي الرطبة. [19] في أقصى الغرب ، في ولاية لويزيانا ، تسبب الرعي الكثيف بواسطة الكيو والمسك في أضرار جسيمة للأراضي الرطبة الساحلية. تتغذى التمساح الكبيرة بشكل مكثف على coypu ، وتوفر خدمة بيئية حيوية عن طريق تقليل أعداد coypu. [20]

تم العثور على التمساح الصيني حاليًا في وادي نهر اليانغتسي وأجزاء من المقاطعات المجاورة [13] وهو معرض لخطر شديد ، ويعتقد أنه بقي بضع عشرات فقط في البرية. في الواقع ، يعيش عدد أكبر بكثير من التمساح الصيني في حدائق الحيوان حول العالم مما يمكن العثور عليه في البرية. يقع Rockefeller Wildlife Refuge في جنوب لويزيانا في الأسر في محاولة للحفاظ على الأنواع. تمتلك Miami MetroZoo في فلوريدا أيضًا زوجًا متكاثرًا من التمساح الصيني.

ذكور التمساح الكبير هي حيوانات منفردة إقليمية. يمكن العثور على التمساح الأصغر بأعداد كبيرة بالقرب من بعضها البعض. تدافع أكبر الأنواع (ذكورًا وإناثًا) عن المنطقة الرئيسية ، وتتمتع التماسيح الأصغر بقدرة أعلى على تحمل التمساح الأخرى ضمن فئة الحجم المماثل.

تتحرك التماسيح على الأرض بواسطة نوعين من الحركة يشار إليهما باسم "التمدد" و "المشي العالي". الامتداد هو حركة أمامية مع تلامس البطن مع الأرض ويستخدم للانتقال إلى "المشي العالي" أو الانزلاق فوق الركيزة الرطبة إلى الماء. المشي العالي عبارة عن حركة للأمام من أربعة أطراف تستخدم للسفر البري مع رفع البطن عن الأرض. [21] كما لوحظ أن التمساح تنهض وتتوازن على رجليها الخلفيتين ونصف خطوة للأمام كجزء من اندفاع للأمام أو لأعلى. ومع ذلك ، لا يمكنهم المشي على أرجلهم الخلفية. [22] [23] [24]

على الرغم من أن التمساح له جسم ثقيل وعملية أيض بطيئة ، إلا أنه قادر على إطلاق رشقات نارية قصيرة من السرعة ، خاصة في حالات الاندفاع القصيرة جدًا. الفريسة الرئيسية للتمساح هي الحيوانات الصغيرة التي يمكن أن تقتل وتأكل من لدغة واحدة. قد يقتلون فريسة أكبر عن طريق الإمساك بها وسحبها إلى الماء لتغرق. تستهلك التمساح طعامًا لا يمكن أكله في قضمة واحدة عن طريق السماح لها بالتعفن أو عن طريق العض ثم أداء "لفافة الموت" ، أو الدوران أو التشنج بعنف حتى يتمزق قطع صغيرة الحجم. من الأهمية بمكان بالنسبة لقدرة التمساح على بدء لفة الموت ، يجب أن ينثني الذيل بزاوية كبيرة بالنسبة لجسمه. لا يستطيع التمساح ذو الذيل الثابت أداء لفة الموت. [25]

تطورت معظم عضلات فك التمساح لتقوم بالعض وقبض الفريسة. العضلات التي تغلق الفكين قوية ، لكن عضلات فتح الفكين ضعيفة. نتيجة لذلك ، يمكن للإنسان البالغ أن يغلق فكي التمساح عاري اليدين. من الشائع استخدام عدة لفات من الشريط اللاصق لمنع التمساح البالغ من فتح فكيه عند حمله أو نقله. [26]

عادة ما تكون التماسيح خجولة تجاه البشر وتميل إلى المشي أو السباحة بعيدًا إذا اقترب المرء منها. قد يشجع هذا الناس على الاقتراب من التمساح وأعشاشهم ، مما قد يثير الحيوانات للهجوم. في فلوريدا ، يعد إطعام التمساح البري في أي وقت أمرًا غير قانوني. إذا تم إطعامها ، ستفقد التمساح في النهاية خوفها من البشر وستتعلم ربط البشر بالطعام. [27]

يعتمد نوع الطعام الذي يأكله التمساح على عمره وحجمه. عند صغر سنها ، تأكل التمساح الأسماك والحشرات والقواقع والقشريات والديدان. عندما تنضج ، تؤخذ فرائس أكبر تدريجيًا ، بما في ذلك الأسماك الكبيرة مثل الثوم والسلاحف والثدييات المختلفة ، خاصة الكيب والمسك ، [17] وكذلك الطيور والغزلان والزواحف الأخرى. [28] [29] غالبًا ما تحتوي بطونهم أيضًا على حصوات قوانص. حتى أنهم سوف يأكلون الجيف إذا كانوا جائعين بدرجة كافية. في بعض الحالات ، يُعرف التمساح الأكبر حجمًا بنصب كمين للكلاب وفهود فلوريدا والدببة السوداء ، مما يجعلها المفترس الرئيسي طوال فترة توزيعها. في هذا الدور باعتباره المفترس الأعلى ، قد يحدد وفرة أنواع الفرائس ، بما في ذلك السلاحف و coypu. [30] [20] بينما يتعدى البشر على موطنهم ، تكون الهجمات قليلة ولكنها غير معروفة. التماسيح ، على عكس التماسيح الكبيرة ، لا تعتبر الإنسان فور مواجهته فريسة ، ولكنها قد تهاجم دفاعًا عن النفس إذا استفزت.

تنضج التمساح بشكل عام بطول 6 أقدام (1.8 م). موسم التزاوج في أواخر الربيع. في أبريل ومايو ، تشكل التمساح ما يسمى بـ "الكورس الخوار". مجموعات كبيرة من الحيوانات تجلس معًا لبضع دقائق عدة مرات في اليوم ، عادةً بعد شروق الشمس بساعة إلى ثلاث ساعات. يصاحب منفاخ ذكر التمساح الأمريكي انفجارات قوية من الموجات فوق الصوتية. [31] شكل آخر من أشكال عرض الذكور هو صفعة الرأس بصوت عالٍ. [32] في عام 2010 ، في ليالي الربيع ، وجد أن التمساح يتجمع بأعداد كبيرة للتودد الجماعي ، وهو ما يسمى برقصات التمساح. [33]

في الصيف ، تبني الأنثى عشًا من النباتات حيث يوفر تحلل الغطاء النباتي الحرارة اللازمة لاحتضان البيض. يتم تحديد جنس النسل من خلال درجة الحرارة في العش ويتم تثبيته في غضون سبعة إلى 21 يومًا من بدء الحضانة. تنتج درجات حرارة الحضانة البالغة 86 درجة فهرنهايت (30 درجة مئوية) أو أقل مجموعة من الإناث تلك التي تبلغ 93 درجة فهرنهايت (34 درجة مئوية) أو أعلى تنتج ذكورًا بالكامل. تكون الأعشاش المبنية على الأوراق أكثر سخونة من تلك المبنية على المستنقعات الرطبة ، لذلك تميل الأولى إلى إنتاج الذكور والأخيرة للإناث. يساعد سن بيضة التمساح الصغير على الخروج من بيضته أثناء فترة الفقس. نسبة الجنس الطبيعي عند الفقس هي خمس إناث إلى ذكر واحد. تزن الإناث التي تفقس من البيض المحتضن عند 86 درجة فهرنهايت (30 درجة مئوية) أكثر بكثير من الذكور التي تفقس من البيض المحتضن عند 93 درجة فهرنهايت (34 درجة مئوية). [34] تدافع الأم عن العش من الحيوانات المفترسة وتساعد صغارها على الماء. ستوفر الحماية للشباب لمدة عام تقريبًا إذا بقوا في المنطقة. التمساح البالغ يأكل بشكل منتظم الأفراد الأصغر سنًا ، على الرغم من أن تقديرات معدل أكل لحوم البشر تختلف بشكل كبير. [35] [36] في الماضي ، مباشرة بعد حظر صيد التمساح ، انتعش السكان بسرعة بسبب العدد المكبوت من البالغين الذين يفترسون الأحداث ، مما أدى إلى زيادة البقاء على قيد الحياة بين صغار التمساح. [ بحاجة لمصدر ]

التماسيح ، مثل الطيور ، أظهرت حركة أحادية الاتجاه للهواء عبر رئتيها. [37] يُعتقد أن معظم السلى الأخرى تظهر في اتجاهين ، أو التنفس المد والجزر. بالنسبة لحيوان يتنفس المد والجزر ، مثل الثدييات ، يتدفق الهواء من وإلى الرئتين من خلال الشعب الهوائية المتفرعة التي تنتهي في غرف صغيرة مسدودة تسمى الحويصلات الهوائية. نظرًا لأن الحويصلات الهوائية تمثل طرقًا مسدودة للتدفق ، يجب أن يتحرك الهواء الملهم للخارج بنفس الطريقة التي جاء بها. وعلى النقيض من ذلك ، فإن الهواء في رئتي التمساح يصنع دائرة تتحرك في اتجاه واحد فقط عبر القصبات الهوائية. يدخل الهواء أولاً إلى الفرع الخارجي ، ويتحرك عبر القصبات ، ويخرج من الرئة عبر الفرع الداخلي. يتم تبادل الأكسجين في الأوعية الدموية الواسعة حول القصبات الهوائية. [38]

يمتلك التمساح جهازًا هضميًا مشابهًا لجهاز التمساح ، مع وجود اختلافات طفيفة في التشكل ونشاط الإنزيم. [39] للتمساح معدة من جزأين ، يحتوي الجزء الأول الأصغر على حصوات المعدة. يُعتقد أن هذا الجزء من المعدة يؤدي وظيفة مماثلة كما هو الحال في أحشاء بعض أنواع الطيور ، للمساعدة في الهضم. تعمل حصوات المعدة على طحن الوجبة لأن التمساح يأخذ قضمات كبيرة أو يبتلع فريسة أصغر كاملة. تسهل هذه العملية الهضم وامتصاص العناصر الغذائية بمجرد وصول الطعام إلى الجزء الثاني من المعدة. [40] بمجرد أن تتم معالجة وجبة التمساح ، فإنها تنتقل إلى الجزء الثاني من المعدة شديد الحموضة. لوحظ أن حموضة المعدة تزداد بمجرد بدء عملية الهضم. هذا يرجع إلى الزيادة في CO2 تركيز الدم الناتج عن التحويل من اليمين إلى اليسار لقلب التمساح. التحويل من اليمين إلى اليسار للقلب في التمساح يعني أن جهاز الدورة الدموية سيعيد تدوير الدم عبر الجسم بدلاً من العودة إلى الرئتين. [41] تؤدي إعادة الدورة الدموية إلى ارتفاع ثاني أكسيد الكربون2 التركيز وكذلك انخفاض تقارب الأكسجين. [42] هناك أدلة تشير إلى أن هناك زيادة في تدفق الدم المحول إلى المعدة أثناء الهضم لتسهيل زيادة ثاني أكسيد الكربون2 التركيز الذي يساعد في زيادة إفرازات حمض المعدة أثناء الهضم. [43] [41] كما أن التمثيل الغذائي للتمساح سيزداد بعد الوجبة بما يصل إلى أربعة أضعاف معدل الأيض الأساسي. [44] تتميز التمساح أيضًا بغشاء مخاطي مطوي للغاية في بطانة الأمعاء للمساعدة في امتصاص العناصر الغذائية. تؤدي الطيات إلى مساحة سطح أكبر لامتصاص العناصر الغذائية من خلالها. [45]

تحتوي التمساح أيضًا على ميكروبيومات معقدة ليست مفهومة تمامًا بعد ، ولكن يمكن أن تُعزى إلى كل من الفوائد والتكاليف التي يتحملها الحيوان. يمكن العثور على هذه الكائنات الحية الدقيقة في مساحة السطح العالية للطيات المخاطية للأمعاء ، وكذلك في جميع أنحاء الجهاز الهضمي. تشمل الفوائد صحة شاملة أفضل ونظام مناعة أقوى. ومع ذلك ، لا تزال التمساح عرضة للعدوى الميكروبية على الرغم من تعزيز المناعة من الميكروبات الأخرى. [45]

أثناء التخمير ، تشهد عملية الهضم تغييرات بسبب الصيام الذي يعاني منه معظم التمساح خلال فترات عدم النشاط هذه. ستبدأ التمساح التي تستغرق وقتًا طويلاً بما يكفي دون وجبة أثناء تناول الطعام في عملية تسمى الالتهام الذاتي ، حيث يبدأ الحيوان في استهلاك احتياطياته من الدهون للحفاظ على وزن جسمه حتى يتمكن من الحصول على وجبة كافية. [46] There is also fluctuation in the level of bacterial taxa populations in the alligator's microbial community between seasons which helps the alligator cope with different rates of feeding and activity. [47]

Like other crocodilians, alligators have an armor of bony scutes. The dermal bones are highly vascularised and aid in calcium balance, both to neutralize acids while the animal cannot breathe underwater [48] and to provide calcium for eggshell formation. [49]

Alligators have muscular, flat tails that propel them while swimming.

The two kinds of white alligators are albino and leucistic. These alligators are practically impossible to find in the wild. They could survive only in captivity and are few in number. [50] [51] The Aquarium of the Americas in New Orleans has leucistic alligators found in a Louisiana swamp in 1987. [51]

Alligators are raised commercially for their meat and their skin, which when tanned is used for the manufacture of luggage, handbags, shoes, belts, and other leather items. Alligators also provide economic benefits through the ecotourism industry. Visitors may take swamp tours, in which alligators are a feature. Their most important economic benefit to humans may be the control of coypu and muskrats. [20]

Alligator meat is also consumed by humans. [52] [53]

While there are rules of thumb for distinguishing alligators from crocodiles, all of them admit exceptions. Such general rules include:


Five Interesting Facts about Cats

Cats are certainly one of nature's most interesting creatures. Unlike dogs in which humans have bred over the centuries to do different tasks, cats have remained unique in their personalities and behavior, even if we have had a hand in shaping their appearance.

Cats have been domesticated by humans for many thousands of years dating back to early civilizations on the island of Cyprus nearly 10,000 years ago. During all that time, we have certainly learned a lot of interesting things about cats.

What follows are five interesting facts that you many not have known about cats. This is because their behavior and especially their biology are very different from dogs and many other creatures as well.

1.) Cats Can Drink Salt Water

Drinking salt water is poisonous to our bodies because our kidneys cannot remove the excessive salt which in turn will kill us. Cats on the other hand can drink salt water because their kidneys are so efficient that the salt is removed and expelled from the body. This unique ability has developed over many thousands of years that allow cats to survive droughts.

2.) Cats Rarely Meow at other Cats

While there are occasions where we will hear a cat meow to call the attention of another cat, such instances are very rare. This is because the communication between cats is almost exclusively non-verbal. Cats will sniff, lick, and often play fight with each other, but the most common sounds they make towards other cats are low growls or howls that are meant as warnings.

3.) Cats like their Water Bowl and Food in Separate Places

Because cats are natural hunters, they have developed the instinct over the years that eating their food next to water sources will mean that the water is contaminated. While most domestic cats will overcome this instinct, they are still naturally resistant to having both their food and water bowls together. It is one reason why cats will often drink from different sources of water. So try separating the water bowl from the food bowl to make your cat just a little more happy.

4.) There are very few "true" Black Cats

Most black cats will have a white spot of them somewhere on their bodies. This is because hundreds of years ago black cats were destroyed during the Middle Ages because they were believed to be associated with Satan or dark sorcery. However, only pure black cats were affected and their closely related cousins who sported at least one white spot were spared. This is why finding a pure black cat is nearly impossible today.

5.) The Left Pawed Phenomenon

Most female cats are right pawed while more male cats are left pawed. What is even more interesting is that in humans 90% are right handed while the remaining 10% tend to be male, much like male cats. The reasons for this lie in the fact that a cat's brain is similarly divided much like a human's brain.

These are simply five of the many interesting facts about cats whose curiosity about their surroundings is no more interesting than what we find out about cats themselves.


Death by water intake - a look at osmosis and water balance

Many of you have probably already heard about Jennifer Strange, the woman who recently died while attempting to win a free Wii in a water-drinking contest. If you haven't, Orac has two posts that provide lots of background. Death from excessive water intake is not unheard of for example, long-distance runners can die if they drink too much water in an attempt to stay hydrated (see here). Given water's relatively innocuous reputation, I thought it would be useful to look at a bit of the physiology behind what happens when a person drinks too much water.

Since much of the physiology of water balance depends on osmosis, I'm going to start by reviewing osmosis before getting into the physiology. If you're familiar with osmosis, feel free to skip the osmosis section (quiz to see if you can skip the osmosis section: which direction will water flow if a cell containing a 300 mOsm solution is placed in a beaker with a 150 mOsm solution? 1 )

An introduction to osmosis

A key concept to understand when looking at water intake (and water balance) in organisms is osmosis. Osmosis is the tendency of water to move so that it ends up in equal concentrations on both sides of a semipermeable membrane. As an example, if you have a cell full of saltwater that's surrounded with pure water on the outside, the concentration of water inside the cell will be lower than that of the water outside (the salt inside the cell can be thought of as diluting the water), and thus water will move by osmosis from outside the cell to inside the cell. If you were to flip the concentrations (put pure water inside a cell that's surrounded with salty water), water would move the opposite direction (water would leave the cell). While osmosis may sound complicated, it's nothing more than the diffusion of water across a semipermeable membrane.

We can measure the likelihood that water will move into a solution via osmosis we call this a solution's osmolarity (or osmotic pressure units are mOsm). The osmolarity of a pure water solution is defined as having an osmolarity of 0 mOsm the osmolarity of a solution is increased by adding solutes (salt, amino acids, glucose, or whatever else you want) to it. The higher the osmolarity of a solution, the more likely water is to osmose into it. So, to return to the salt and pure water example above, the pure water solution outside the cell has an osmolarity of 0 mOsm, while the salt solution inside the cell has a higher osmolarity (let's call it 100 mOsm, but at the least we know it's greater than 0), and thus water will move from the lower to the higher osmolarity solution (water will move into the cell).

We use osmosis in our bodies for many things. Osmotic gradients lead to water flowing into our bodies through tiny gaps between the cells of our small intestines (our guts are regulated so that the osmolarity of the gut contents is lower than that of the surrounding cells and interstitial spaces) this bulk flow of water brings along with it digested nutrients, and this is one of the mechanisms of nutrient absorption in our gut. Our kidneys use osmotic gradients to concentrate (or dilute) urine as it's being produced to make concentrated urine the kidneys pass "pre urine" through an area of high osmotic pressure (high salt and urea concentration), thus causing water to osmose out of the urine (making the urine more concentrated).

Most regions of our body have the same osmolarity (

290 mOsm), and thus osmosis doesn't normally cause a net movement of water into or out of them. However, if we change the osmolarity of one component of the body (say, the blood plasma), then water will start moving from one region of the body to another. So, for instance, if you drank a lot of water, that water will be absorbed into your blood, and your blood plasma's osmolarity will be lowered (as the extra water dilutes the solutes). Once your blood osmolarity drops (say from 290 mOsm to 280 mOsm), water would start moving by osmosis from your blood into the other tissues of your body (as water would move from the lower osmolarity region in the blood plasma to the higher osmolarity region in your body tissues).

The physiology of drinking too much water

Now that we've gotten the general idea of osmosis and water movement, let's take a look at what happens when a person drinks too much water. Before I get into too much detail, however, I want to mention that my chemistry and physiology here will be filled with simplifying assumptions 2 , and that I'm not a doctor and thus nothing I say should be taken as medical advice.

Jennifer Strange is reported to have consumed approximately 2 gallons (

7.5 liters) of water during the contest (data from Orac's post and this article). To put that volume into context, we need to look at how much water is in the human body.

Of course we have kidneys, and one of their functions is to excrete excess water. So, a person could safely drink 2 gallons of water, as long as they could excrete those 2 gallons as quickly as they absorbed them. Unfortunately, the kidneys are limited in how fast they can excrete water Orac cites data that the kidneys of a healthy adult can excrete a maximum of about 1 L of water per hour.

So, to fully understand what happens when a person drinks a large volume of water, we must look at this as a dynamic process. Water is being ingested at a specific rate, is then absorbed into the body (first stop: the blood plasma), is circulated around the body (where it is exposed to the various tissues of the body), and is then excreted from the body by the kidneys.

  • Intake:
    • First 2 hours: 2.5 L
    • Last 2 hours: 5 L
    • Total intake: 7.5 L
    • First 2 hours: 2 L
    • Last 2 hours: 2 L
    • Total excretion: 4 L
    • Gain of 3.5 L of water

    The osmolarity of blood plasma is determined largely by the concentration of sodium in the plasma (typically 145 mmEq/L, which leads to a net blood plasma osmolarity of

    290mOsm Berne et al. 1998). Given a starting blood plasma volume of 3.75 L (with 145 mmEq/L Na), and a final volume of 7.25 L (3.75 L starting + 3.5 L gain), the sodium concentration of the blood at the end of the contest (assuming no input of sodium from other body stores) would drop to 75 mmEq/L (3.75 L * 145 mmEq/L Na * 1/(7.25 L)). Orac specifies that a sudden drop in blood plasma sodium concentration from normal levels to below 120 mmEq is often fatal, so this drop in sodium concentration would be fatal.

    As the sodium concentration of the blood plasma drops, the blood plasma's osmolarity will also drop (75 mmEq/L Na would lead to a blood plasma osmolarity of

    150 mOsm). This drop in plasma osmolarity would create an osmotic gradient between the blood plasma and extracellular fluid (the extracellular fluid would be 290 mOsm initially, as it is generally isotonic to the blood plasma under normal conditions). Thus, once some water is absorbed into the plasma, it will osmose from the blood plasma to the extracellular fluid.

    So, let's assume that the extra 3.5 L of water isn't all stored in the blood plasma, but is also moved to the extracellular fluid that's in the interstitial spaces. In this case we start with 15L of extracellular fluid with a sodium concentration of 145 mmEq/L (extracellular fluid has about the same sodium concentration as blood plasma), and end with 18.5 L of extracellular fluid (15 L + 3.5 L gain). This scenario leads to a final extracellular fluid sodium concentration of 118 mmEq/L (

    236 mOsm), again low enough to lead to death.

    But what is actually causing death? While I'm not an expert here (and haven't been able to find a good reference for this quickly), one of the problems that the body runs into in this situation is that those 3.5 liters of water have to go somewhere . As we've seen above, that somewhere will initially be the blood plasma and extracellular fluid, which will be followed by movement of water into the intracellular fluid pool (i.e., inside cells, which are

    290 mOsm to begin with, and will thus begin absorbing water as soon as the osmolarity of the extracellular fluid drops). All of this water movement means that tissues throughout the body are going to be gaining water, and when tissues gain water they swell. This swelling can be tolerated to some extent in many tissues (e.g., your leg muscles), but can lead to extremely negative effects when it occurs in tissues that have only a limited ability to expand, such as your brain (which is mostly surrounded by bone). Swelling in the brain increases pressure on the tissues of the brain, which can lead to many problems, including reduced transport of nutrients from the capillaries in the brain to the cells of the brain 5 . Many of the symptoms of hyperhydration/hyponatremia are neurologic (fatigue, headache, loss of alertness, cognitive impairment see here and here), and thus it seems likely that swelling in the brain is at least a contributing factor to why people die after drinking too much water 6 .

    To end with a little taxonomic diversity, plants can actually tolerate this type of osmotic situation very easily (you water your plants with tapwater, right?) The difference is that plant cells are surrounded by a rigid cell wall, whereas animal cells have just a wimpy little plasma membrane (plant cells have a plasma membrane too). This cell wall restricts the ability of plant cells to expand (it's like a little suit of armor), and thus once the plant cell is full of water (turgid), the cell wall exerts a force (a pressure) that counteracts osmosis and prevents water from entering the cell. Thus, plant cells can have a higher osmolarity than their environment (e.g., be immersed in gallons of pure water), but not risk death due to excessive water intake 7 .

    Berne, R. M., M. N. Levy, B. M. Koeppen, and B. A. Stanton. 1998. Physiology: 4th edition. Mosby, St. Louis.


    1 Water will flow into the cell.
    2 In addition to the assumptions stated in the rest of the article, I'm assuming (among other things) that all consumed water was absorbed into the body (it could have been vomited out, remained in the gut, or excreted with fecal material), that the water ingested was pure water (it wasn't fresh water typically has an osmolarity around 70 mOsm), and that non-excretory sources of water loss (breathing, sweating, crying, etc.) were minimal. I'm also entirely ignoring the lymph system, which transports excess interstitial fluid back to the blood.
    3 Data from the Wikipedia and this article.
    4 Based on this quote "participants were given two minutes to drink an 8-ounce [

    0.25 L] bottle of water and then given another bottle to drink after a 10-minute break," and then this quote "Sherrod said she managed to drink eight, eight-ounce bottles but became nauseated after drinking half of a larger bottle." (both quotes from here)
    5 Nutrient delivery from capillaries to the surrounding tissues requires a pressure difference between the inside of the capillaries and the interstitial fluid surrounding them (the fluid in the capillaries is under higher pressure thanks to the heart this higher pressure forces nutrient-filled fluid out of the capillaries). Increased pressure in the brain would negate this pressure difference, and could thus reduce (or eliminate) nutrient delivery.
    6 Note, however, that I am not certain of this. Other factors could also play a role for example, it seems at least feasible that the changes in ion concentrations might alter nerve and muscle resting membrane potentials enough to cause problems.
    7 So why do terrestrial plants die from overwatering, you ask? It's actually because plant roots need oxygen to survive (they're an oxidatively metabolizing tissue they can't do photosynthesis to generate oxygen or carbohydrates because it's rather dark in the soil), and when soil is saturated with water the roots can't obtain enough oxygen. Thus, overwatered plants functionally die by drowning.

    [Updated to correct the name to Jennifer Strange.]
    [Update 2, July 2007: The Georgetown Medical Center has a detailed article on water requirements during exercise here.]


    Salt content in the blood

    In hospital, we usually measure the salt content in the blood to determine whether a patient is over-hydrated, which a low value may indicate. One of the most serious risks associated with this is that the brain can become swollen, which can occur with a surplus of five to ten litres of liquid. Most tissues and cells manage to increase in volume without problems, but the brain has limited space, causing the pressure to rise and, in the worst case, affecting vital functions such as circulation and respiration.

    "In general, adults have a fairly large margin of error - we may have too much or too little water without it being medically risky," says Mats Rundgren.

    Until the end of the 1990s people were given large quantities of liquid prior to operations, anaesthesia and intensive care, because it was thought to increased survival rates.

    "Giving liquids has been very common in our work. But we are more restrictive now, because it has been seen that many patients can't manage too much. Instead we carefully monitor patients' heartbeat volume during major operations. By monitoring heartbeat volume increase up to an optimal value for the patient, we can provide the correct volume at the right time," says Christer Svensén, professor and senior consultant in anaesthesiology at the Department of Clinical Research and Education, Södersjukhuset (Stockholm South General Hospital).

    He tells us that studies have also shown that the healing process in the area of the operation, such as during colon surgery, is not so good if the patient is over-hydrated because it results in body tissues having worse micro-circulation when they swell. This can lead to poorer recovery or even a new operation.

    In normal cases, approximately two litres of liquid per day are given to a patient who cannot drink and more is only given for haemorrhages or other liquid losses. These days patients are weighed before and after surgery, as well as some days later, to check their liquid balance.

    With inflammatory conditions such as blood poisoning, however, larger quantities of liquid may need to be added if blood leaks from vessels into the surrounding tissue. The kind of liquid given is also important.

    "It is not an easy situation, though, because there is no "one size fits all" and liquid replenishment must be individualized," says Christer Svensén.


    روابط ذات علاقة

    مراجع: Increased salt consumption induces body water conservation and decreases fluid intake. Rakova N, Kitada K, Lerchl K, Dahlmann A, Birukov A, Daub S, Kopp C, Pedchenko T, Zhang Y, Beck L, Johannes B, Marton A, Müller DN, Rauh M, Luft FC, Titze J. J Clin Invest. 2017 May 1127(5):1932-1943. doi: 10.1172/JCI88530. Epub 2017 Apr 17. PMID: 28414302.

    High salt intake reprioritizes osmolyte and energy metabolism for body fluid conservation. Kitada K, Daub S, Zhang Y, Klein JD, Nakano D, Pedchenko T, Lantier L, LaRocque LM, Marton A, Neubert P, Schröder A, Rakova N, Jantsch J, Dikalova AE, Dikalov SI, Harrison DG, Müller DN, Nishiyama A, Rauh M, Harris RC, Luft FC, Wassermann DH, Sands JM, Titze J. J Clin Invest. 2017 May 1127(5):1944-1959. doi: 10.1172/JCI88532. Epub 2017 Apr 17. PMID: 28414295.

    التمويل: NIH’s National Heart, Lung, and Blood Institute (NHLBI) and National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases (NIDDK) German Federal Ministry for Economics and Technology/DLR Forschung unter Weltraumbedingungen American Heart Association Renal Research Institute TOYOBO Biotechnology Foundation Interdisciplinary Center for Clinical Research Erlangen and Deutsche Forschungsgemeinschaft.


    Mangroves at the Smithsonian

    How diverse are mangroves? How do their components work? What threats do they face—and how can we conserve them? Smithsonian scientists and colleagues from around the world are searching for answers to these and other urgent questions. The scientists make use of the extensive collections at the National Museum of Natural History as well as the facilities at several Smithsonian facilities outside of Washington, D.C.—including the Smithsonian Environmental Research Center in Maryland, and the Smithsonian Tropical Research Institute in Panama, and field stations along the Atlantic and Caribbean coasts in Florida , Belize, and Panama. These natural laboratories enable the scientists to conduct long-term studies on mangrove ecosystems from a range of latitudes.

    Dr. Ilka "Candy" Feller

    Mangrove biologist Dr. Candy Feller has spent the last 35 years among the mangrove roots researching the relationship between mangrove growth, nutrients, and the animals that rely on the forests. Dr. Feller spends much of her time perched in mangrove trees or sitting among their gnarled thickets—counting, measuring, weighing, photographing and comparing the leaves and animals she finds. An insect and plant ecologist at the Smithsonian Environmental Research Center, she has collected dozens of insects once unknown to science. Part of her research includes carefully dosing individual mangrove trees with small amounts of nitrogen and phosphorus to understand how excess nutrients, which are a major global threat to mangroves and other coastal ecosystems —like those from industrial, residential, and agricultural sources—affect mangrove ecosystems. “As a child, I played in a swamp near my grandmother’s house. I still do the same thing today,” Feller says.

    Dr. Candy Feller in the Field

    One of the major questions Dr. Feller and her team hope to answer is how mangroves will react to climate change. Along the East Coast of the United States mangroves jump northward when propagules hitch rides on hurricanes and then jump back south when there is a major freeze. A future climate that has stronger hurricanes and fewer days that plunge below 25 degrees F (-4 degrees C) may enable mangroves to travel further distances up the coast. Just like an early frost can wipe out flower sprouts during the spring, a couple of days of icy temperatures is enough to kill a growing mangrove seedling. But, take away the super cold freezes and the young mangroves are able to survive the winter. As the plants develop into trees, they become more tolerant of cold temperatures and are better able to withstand periodic freeze events during the winter. Climate change will also increase the number of intense hurricanes, a change that will influence mangrove seed dispersal. Since long-distance dispersal of mangroves relies on ocean currents to move seeds along the coast, the strong currents and whipping winds created by stronger hurricanes will help carry propagules from down south, up the coast into new territory.

    Once a propagule reaches the northern edge of the range, it not only has to implant and grow, it must also successfully reproduce. Dr. Feller and colleagues are finding that seedlings of all species at the northern limit of mangroves are super reproductive. When most tree species take about 8 to 15 years to reach a reproductive age, these seedlings take just one year. It’s still unclear why these northern pioneers are so keen to start multiplying, but it may have to do with their genetics. Perhaps, the initial few seedlings to colonize the north were extremely early reproducers and the trait has been passed down to the current generation. Or, perhaps, being an early reproducer is somehow advantageous in the colder climate of the north, and these individuals are able to outcompete the late bloomers.


    شاهد الفيديو: حيوانات لا تشرب الماء وتموت إذا شربته والقرآن يقولوجعلنا من الماء كل شيء فكيف تعيش بدون ماء (يونيو 2022).


تعليقات:

  1. Gorvenal

    أنا حقا أحب ذلك!

  2. Daibheid

    نعم حسنا أنت! قف!

  3. Gannon

    انت على حق تماما. هناك شيء ما في هذا وهو فكرة جيدة. أنا مستعد لدعمك.

  4. Guzilkree

    رأي جيد ، ولكن ليس كل شيء صحيح ، فاتك الكثير من التفاصيل ، تكون أكثر حذرا في المستقبل



اكتب رسالة