Ausscheidung und Osmoregulation bei Tieren
Die Ausscheidung ist die Beseitigung von Exkrementen (Kohlendioxid, Stickstoffverbindungen und Abfallstoffen), die Teil eines breiteren Prozesses zur Aufrechterhaltung der Homöostase sind, die für das Überleben des Organismus wesentlich ist.
Homöostase ist der Prozess der Aufrechterhaltung konstanter interner Bedingungen.
Die beiden Hauptpfeiler zur Aufrechterhaltung der Homöostase bei Tieren sind Ausscheidung und Osmoregulation.
Ausscheidungssysteme
Die Ausscheidung besteht aus einem System von Röhren, die Blutflüssigkeit, Hämolymphe oder extrazelluläre Flüssigkeit filtern, um die Reabsorption nützlicher Stoffe und die aktive Sekretion von Exkrementen zu ermöglichen.
Schwämme, Nesseltiere, Nematoden und Stachelhäuter
Diese Tiere besitzen keine spezialisierten Ausscheidungsorgane. Sie beseitigen ihre Exkremente durch Diffusion über die Körperoberfläche, ohne energetische Kosten.
Plattwürmer (Platyhelminthes)
Sie besitzen als erste Tiergruppe ein spezielles Ausscheidungssystem: die Protonephridien, blind endende Röhren mit Flammenzellen (flammenzellen).
Ringelwürmer und Weichtiere
Diese besitzen Metanephridien, Tubuli, die an beiden Enden offen sind. Das vordere Ende, der Nephrostom, ist ein bewimperter Trichter, der das Eindringen von Flüssigkeiten erleichtert.
Insekten und Spinnentiere
Sie besitzen ein sehr eigenständiges Ausscheidungssystem, bestehend aus den sogenannten Malpighi-Gefäßen, die Ausstülpungen der Darmwand sind.
Krebstiere
Sie besitzen ein Ausscheidungssystem, das aus einem Paar Antennendrüsen besteht, röhrenförmige Strukturen, die auf der Ventralseite des Kopfes liegen.
Die Niere der Wirbeltiere
Die Niere der Wirbeltiere wird aus Tausenden von Nephronen gebildet. Diese funktionellen Einheiten sind winzige Filter, die in einen gemeinsamen Sammelkanal münden. Jedes Nephron besteht aus drei Teilen:
- Glomerulus: ein Knäuel von Blutkapillaren, in dem das Blut unter hohem Druck gefiltert wird.
- Bowman-Kapsel: ein schalenförmiger Sack, der den Glomerulus vollständig umgibt und das Ultrafiltrat des Blutes sammelt, ein Gemisch aus Exkrementen und Nährstoffen, und es an die nächste Region weiterleitet.
- Nierenkanälchen: ein langer Schlauch, der die Zusammensetzung des Ultrafiltrats durch tubuläre Rückresorption und Sekretion verändert.
Osmoregulation bei Wirbeltieren
Wirbeltiere sind eine der erfolgreichsten Gruppen, die den Planeten besiedelt haben. Jeder Lebensraum stellt jedoch eine osmoregulatorische Herausforderung dar, die Tiere mit unterschiedlichen Strategien lösen:
- Süßwasserfische: Ihr Blut ist im Vergleich zur Umgebung hypertonisch. Sie nehmen ständig Wasser auf und scheiden große Mengen verdünnten Urins aus.
- Knochenfische des Meeres: Die umgekehrte Situation liegt vor: Ihr inneres Milieu ist im Vergleich zum Meer hypoton, sodass sie tendenziell Wasser verlieren und Salz gewinnen.
- Knorpelfische (Chondrichthyes): Sie erreichen ein inneres Milieu, das im Vergleich zum hypertonen Meerwasser isoton ist. Ihre Nieren behalten Harnstoff zurück, der sich im Blut anreichert.
- Terrestrische Wirbeltiere: Sie besitzen die höchste Konzentration im Vergleich zur umgebenden Luft. Sie verlieren Wasser durch Verdunstung über Haut und Lunge sowie durch die Ausscheidung über Kot und Urin. Um Austrocknung zu verhindern, scheiden Reptilien und Vögel harnsaure Exkremente aus, während Säugetiere einen semisoliden Urin mit hohem Harnstoffgehalt produzieren, dessen Verlust durch den Urin jedoch zusätzlich Wasser kostet.