Zout water?
Onlangs vroeg mijn 5-jarige dochter me waarom de meeste haaien in zout water leven. Kunt u mij helpen haar een antwoord te geven?
Miguel
Oakville, Ont.
Alweer een geweldige vraag!
Om de complexe chemische reacties uit te voeren die het leven in stand houden, hebben alle levende wezens – inclusief haaien en mensen – een voorraad water en zouten in hun lichaam nodig. Hoewel huid en ander levend weefsel er solide uitziet, zitten er in feite piepkleine poriën in. Kleine moleculen, zoals water en zouten, kunnen gemakkelijk door de huid heen en weer gaan. Maar als er aan de ene kant van de huid meer van een soort molecuul is dan aan de andere kant, zullen sommige moleculen zich verplaatsen van een gebied met een hogere concentratie naar een gebied met een lagere concentratie, via een natuurlijk proces dat “diffusie” wordt genoemd. Diffusie treedt op totdat de concentratie van die molecule aan weerszijden van de huid gelijk is. Diffusie is hetzelfde proces waardoor een suikerklontje volledig oplost in een kopje thee of koffie: de suikermoleculen verspreiden zich van een gebied met een hoge concentratie (het klontje) naar een gebied met een lage concentratie (de thee of koffie); uiteindelijk zijn alle delen van de thee of koffie even suikerrijk.
De zee bestaat voor het grootste deel uit water, maar in het water zijn ook verschillende zouten opgelost. De concentratie van zouten in zeewater is gewoonlijk ongeveer 3 tot 4%. De levende weefsels van de mens en van de meeste vissen zijn aanzienlijk minder zout dan dit. Als gevolg daarvan is er meer zoet water in de mens of de vis dan daarbuiten in de zee. Als reactie daarop diffundeert water van nature uit het lichaam over de huid, alsof het de buitenzee probeert te verdunnen. (De diffusie van water over een semi-permeabel membraan is een speciaal geval van diffusie, meestal “osmose” genoemd; omwille van de eenvoud zal ik hier diffusie blijven gebruiken). De menselijke huid is betrekkelijk waterdicht, maar de huid van vissen is nogal lek. Als gevolg daarvan verliezen de lichamen van de meeste zeevissen voortdurend zoet water aan de omringende zee. Maar alle levende wezens hebben een voorraad water in hun lichaam nodig om goed te kunnen functioneren. Wat de meeste vissen moeten doen om hun lichaam weer van het nodige water te voorzien, is heel veel zeewater drinken Je kent de uitdrukking wel: “Drinkt als een vis”? Nou, het is waar: zeevissen drinken bijna constant zeewater. Om zich te ontdoen van het overtollige zout in het zeewater, hebben veel vissen gespecialiseerde zout afscheidende structuren in hun kieuwen, de zogenaamde “chloride cellen”.
Haaien hebben echter een andere strategie bedacht. In plaats van minder zout te zijn dan de zee, slaan haaien bepaalde metabolische afvalstoffen op (namelijk ureum en trimethylamine oxide, kortweg TMAO), zodat hun totale “zoutheid” in feite iets groter is dan die van de zee. Haaien verliezen dus niet voortdurend hun voorraad zoet water aan de zee. In plaats daarvan wordt al het verse water dat zij nodig hebben via de bek, de kieuwen en andere blootgestelde membranen geleidelijk in hun lichaam opgenomen. Overtollig water in het lichaam van de haai wordt gefilterd door de nieren en uitgescheiden door een opening die de “cloaca” wordt genoemd en die zich bevindt tussen de buikvinnen (de achterste gepaarde vinnen, achter de buik van de haai). Het is een zeer elegante oplossing voor een belangrijke milieu-uitdaging. Maar er zijn beperkingen.
Als een typische haai zijn zeer ‘zoute’ lichaam in zoet water zou zwemmen, zou er zoveel zoet water in zijn weefsels diffunderen dat de nieren overuren zouden moeten maken om het allemaal kwijt te raken. Dit is een zeer energieverslindend proces, dat verklaart waarom de meeste haaien niet in zoet water gaan: het is gewoon te veel moeite om al dat zoete water te blijven uitscheiden. Maar sommige haaien, zoals de Bulhaai (Carcharhinus leucas), zijn wel in staat om voor langere periodes in zoet water te blijven. Zij bereiken deze handige truc door hun lichaamsconcentraties van ureum en TMAO sterk te verlagen. Toch is een stierhaai in zoet water iets zouter dan zijn omgeving, zodat hij voortdurend overtollig water moet uitscheiden in de vorm van verdunde urine. In totaal brengen zo’n 43 soorten haaien en roggen (die in wezen afgeplatte haaien zijn) ten minste een deel van hun leven in zoet water door. Maar één familie Zuidamerikaanse pijlstaartroggen – de zogenaamde rivierpijlstaartroggen (Potamotrygonidae) – heeft zich vanuit een mariene voorouder ontwikkeld tot een familie die zich grondig heeft aangepast aan het leven in zoet water. Zozeer zelfs dat hun lichaam niet langer in staat is ureum te produceren en dat ze, als ze in sterk zeewater worden geplaatst, snel sterven. Deze zoetwater pijlstaartroggen zijn door hun biochemie in de greep gehouden.
Soms kun je niet meer naar huis.