הוכן ע"י קבוצת מורים בכפר סבא - המרכז הארצי למורי הביולוגיה: יהודית ברזילי, מלכה חן ציון, 
בלה יעבץ, בת עמי עקד, רחל קסנר, מירי קרייצמן.

מאזן של מים ושל מלחים בבעלי חיים מימיים

שטח הפנים של הכיסוי האפיתליאלי בזימים הוא גדול. דבר זה מאפשר חילוף יעיל של  גזים לצורכי נשימה. אבל מאחר שהזימים טבולים בסביבה מימית בעלת ריכוזים שונים של מומסים - משמשים הם  גם כאיבר אוסמורגולטורי. כלומר מלבד חילופי גזים   CO2ו-O2, הזימים משתתפים גם במעבר פעיל של יונים, בהפרשה של פסולת מטבולית, בשמירה על מאזן של pH וכן במעבר חופשי של מים.

השפעתם של הזימים על מאזן המים בבעלי חיים שונים תלויה בריכוז המומסים של הסביבה. בטבלה הבאה מובאים ריכוזי המומסים העיקריים במי ים וכן בפלסמה של הדם אצל כמה בעלי חוליות מימיים.

בעל חיים	סביבת חיים	          ס  ו  ג    ה  מ  ו  מ  ס	ריכוז 	
		Na+	K+	שיתנן	מילימול/ליטר	
         	ים	450  ~	 10	  -	     1000 ~	
דגי סחוס						
תריסנית 	ים	289	4	444	     1050 	
קוצן (כרישאים)	ים 	287  	5	354	     1000	
טריגון	מים מתוקים	150	6	1 ~	     308	
דגי גרם						
דג הצב 	ים	160	5	-	     392	
צלופח	מים מתוקים	155	3	-	     323	
טרוטה  Salmon	מים מתוקים 	181	2	-	     340	
טרוטה Salmon 	ים	212	3	-	     400	
דו-חיים						
צפרדע הנחלים  	מים מתוקים	92	3	1 ~	     200	
צפרדע R. cancrivora 	ים	252	14	350	     830 	

הנציגים הימיים מתחלקים לשתי קבוצות: אלה שהריכוז האוסמוטי שלהם דומה לזה של מי הים (דגי סחוס או צפרדע Rana cancrivora), ואלה שהריכוז האוסמוטי שלהם הוא כשליש בערך מזה שבמי הים (דגי גרם). 

לקבוצה הראשונה אין בעיה לשמור על מאזן המים בגופם כי ריכוז המומסים החיצוני דומה לזה שבתוך גופם. לעומת זאת, ההיפואוסמוטיים חיים בסכנה מתמדת של איבוד מים לתוך הסביבה המרוכזת שבה הם חיים.

לבעלי החוליות החיים במים מתוקים ריכוז המלחים הוא כשליש מריכוז המלחים בים, ועל כן הם היפראוסמוטיים ביחס לסביבת החיים שלהם. מצבם דומה לזה של חסרי חוליות  החיים במים מתוקים.

דגי גרם ימיים

דגי הים הם היפואוסמוטיים, ועל כן הם נתונים לסכנה מתמדת של איבוד מים אל סביבתם איבוד המים מתרחש בעיקר דרך שטח הפנים של הזימים שלהם. כדי לפצות על איבוד המים, הם שותים את מי הים.

אף על פי שהשתייה שומרת על כמות המים, נספגת גם כמות גדולה של מלח לנוזלי הגוף דרך המעי. נוצרת הבעיה של צורך להפריש את עודפי המלח. הכליה של הדגים החסרה את לולאת הנלה אינה מסוגלת לעשות זאת כי היא אינה מסוגלת ליצר שתן מרוכז יותר מהדם.

איבר אחר חייב להוציא את עודפי המלח. איבר זה הוא הזימים המשמשים לא רק לחילופי גזים. הפרשת המלח על שטח  הפנים של הזימים נעשית דרך העברה פעילה, מאחר שהיא נעשית מריכוז נמוך של הדם אל הריכוז הגבוה של הסביבה.

 האיור העליון מדגים את איבוד המים דרך קרומי הזימים והשתן, וכן את כניסת המים בשתייה. האיור התחתון מדגים את תנועת המומסים. חלק מהם - נתרן וכלור שנספגו 
במעי - מופרשים באמצעות הזימים. מלחים נוספים מופרשים דרך השתן.

תנועת מים ומלחים בדגי גרם ימיים

שתייה

שתייה

                     מים                                                  
 Na+  Cl+
 מזימים

איבוד אוסמוטי מזימים

איבוד מים מזימים

איבוד  מים מזימים

איבוד  מים מזימים

איבוד מים מזימים

איבוד אוסמוטי מזימים

איבוד אוסמוטי מזימים

מומסים

      שתן   

מלחים בשתיית
מים

      בשתן
     Mg+2, SO4-2

כאמור, הכליה של הדגים חסרה לולאת הנלה, ולכן נפח השתן המופרש מושפע בעיקר ממבנה הגלומרולוס. כמות השתן בדגים אלה קטנה, וזאת בשל העובדה שהגלומרולוס של דגי גרם החיים בים מנוון - חסר פיתולים. דבר זה מקטין את מגע הדם עם האבובית ומפחית את מידת הדיפוזיה של המים אליה.

דגי גרם של מים מתוקים

התנאים האוסמוטיים של דג במים מתוקים דומים לאלה של בעלי חוליות אחרים. הריכוז האוסמוטי של הדם הוא בסביבות 300 מילימול לליטר - ריכוז גבוה בהרבה מריכוז  המומסים במי הסביבה.

בגלל עובדה זו סובל הדג החי במים מתוקים מכניסה מתמדת של מים בעיקר דרך הזימים שלו. עודפי המים מופרשים בשתן המיוצר בכמויות גדולות - כשליש ממשקל גופו של הדג מדי יום. אף על פי שהשתן מדולל מאוד, הוא גורם לאיבוד כמויות ניכרות של מלחים. פיצוי על איבוד מלחים אלה נעשה על ידי קליטה פעילה שלהם דרך הזימים. 

מבנה הגלומרולוס בדגי גרם של מים מתוקים הוא מפותל מאוד. דבר זה מגדיל את שטח המגע של כלי הדם עם קופסית באומן. לכן מים רבים  יותר עוברים בדיפוזיה אל האבובית, ונפח השתן גדל.

הפעולות העיקריות בוויסות האוסמוטי מובאות באיור הבא:
                                                                                                                                             
תנועת מים ומלחים בדגי גרם של מים מתוקים

מים

קליטה אוסמוטית בזימים

שתן

שתן

    מומסים

                   מים

ים

קליטה פעילה של מלחים  על ידי הזימים

מזון

מומסים בשתן

דגי סחוס

דגי סחוס - כרישים ותריסניות - ימיים הם ברובם. דגים אלה פתרו את הבעיה האוסמוטית של החיים במים מלוחים בדרך מעניינת מאד. כמו רוב בעלי החוליות, גם הם שומרים על ריכוז מלחים בגופם ברמה של כשליש מהרמה של מי הים, אבל למרות זאת שומרים על איזון אוסמוטי. דבר זה מושג על ידי הוספת תרכובות אורגניות לנוזלי גופם. התרכובת העיקרית השומרת על הריכוז האוסמוטי שיהיה קרוב או אפילו מעט גבוה מזה של מי הים היא השתנן.

ריכוזי השתנן בדמם של דגי הסחוס גבוהים פי 100 מריכוזו אצל בעלי חוליות אחרים. ריכוזים כאלה הם בלתי נסבלים אצל יונקים למשל. לעומתם אצל דגי סחוס, השתנן הוא מרכיב  רגיל של נוזלי הגוף, והרקמות שלהם אינן מתפקדות היטב בהיעדרו.

למרות הפתרון האוסמוטי של דגי סחוס, הם עדיין צריכים לווסת את ריכוזי המלחים בתאי גופם. כך למשל ריכוז הנתרן בגופם הוא רק כחצי מריכוזו במי ים. על כן נוטה הנתרן להיכנס בדיפוזיה לגוף הדג ממי הסביבה,  בראש וראשונה באמצעות הזימים. כמויות נתרן נוספות נכנסות דרך מערכת העיכול. חלק מעודפי הנתרן מופרשים באמצעות הכליה, אבל עיקר הפרשתו נעשית על ידי בלוטת המעי הישר. בלוטה זו נפתחת אל חלקו האחורי של המעי ומפרישה נוזלים בעלי ריכוז גבוה של נתרן וכלוריד. יש לשער, (הדבר אינו מוכח ניסויית) כי כמויות נוספות של מלחים מופרשות בצורה פעילה גם באמצעות הזימים.

אולם העובדה שדגי סחוס שומרים על ריכוז אוסמוטי קרוב לזה של המים שבתוכם הם חיים, מפחיתה את בעיית איבוד המים  (דבר חשוב אצל דגי גרם החיים בים). פירושו של דבר הוא שאין הם נדרשים לשתות את מי הים, ועל כן הם נמנעים מהכנסה נוספת של מלחים. 

מעניינת העובדה כי דגי סחוס שומרים על ריכוז מעט גבוה של מומסים ביחס לסביבה, דבר הגורם לכניסה אוסמוטית של מים דרך זימיהם. מים אלה משמשים לייצור שתן, וכן להפרשות של בלוטת המעי הישר.