I pesci bevono acqua, ma dipende se sono di mare o acqua dolce: il principio dell’osmosi e l’idratazione

Sì, anche i pesci bevono, alcuni più di altri. Dietro a questa domanda apparentemente banale c'è un meccanismo fisiologico: la capacità di mantenere costante la concentrazione di sali e acqua all'interno del corpo in relazione all'ambiente esterno (osmoregolazione). Capire come i pesci gestiscono l'acqua significa capire una delle sfide della vita acquatica e scoprire che un pesce di mare e un pesce di fiume, pur sembrando simili dall'esterno, vivono in realtà in condizioni chimiche quasi opposte. Alla base di tutto c'è l'osmosi. Quando due soluzioni con concentrazioni diverse di sali sono separate da una membrana semipermeabile (come la parete di una cellula) l'acqua tende a spostarsi spontaneamente dalla soluzione meno concentrata verso quella più concentrata, nel tentativo di pareggiare le differenze. Nei pesci d'acqua dolce, entra troppa acqua attraverso le branchie e quindi non bevono quasi per nulla, mentre quelli d'acqua salata rischiano la disidratazione perché è l'acqua a uscire dal loro corpo: per questo bevono tantissimo, ma hanno dovuto sviluppare strategie per eliminare l'eccesso di sodio.

Come bevono i pesci di mare: troppo sale, poca acqua

Nel caso dei pesci marini, l'acqua di mare ha una concentrazione salina molto più alta dei loro fluidi corporei e quindi i pesci ossei sono ipoosmotici rispetto all'oceano che li circonda. Questo significa che l'acqua tende a uscire dal loro corpo per osmosi, soprattutto attraverso le branchie. Se non ci fosse un meccanismo compensatorio, si disidraterebbero.

Quindi per sopravvivere, i pesci marini bevono continuamente acqua di mare, in grandi quantità. Producono però solo pochissima urina, come spiega la revisione di Evans del 2008.

Ma bere acqua salata porta a un eccesso di sali nell'organismo che deve essere eliminato: come possono eliminarla se producono poca urina? Quando il pesce beve, il suo intestino assorbe gran parte dell'acqua, ma insieme all'acqua assorbe anche ioni monovalenti come sodio e cloro. I sali più pesanti e bivalenti (come calcio, magnesio e solfati) tendono invece a non essere assorbiti e vengono espulsi direttamente dall'ano. L'eccesso residuo di sodio e cloro viene infine eliminato attraverso cellule specializzate delle branchie chiamate cellule del cloro (che le ricerche più recenti identificano come ionociti o cellule ricche di mitocondri), capaci di pompare attivamente gli ioni verso l'esterno contro il gradiente di concentrazione.

A differenza dei pesci ossei, squali, razze e altri pesci cartilaginei non hanno il problema dell'osmoregolazione. I loro fluidi corporei e l'acqua di mare hanno la stessa pressione osmotica (isoosmotici) o solo leggermente iperosmotici. Il biologo marino Hammerschlag nella sua revisione sull'osmoregolazione degli elasmobranchi (la sottoclasse a cui appartengono proprio squali e razze), spiega che questa pressione osmotica viene mantenuta accumulando nell'organismo grandi quantità di urea e altre molecole organiche, come l'ossido di trimetilammina (TMAO) che sostituiscono i sali per bilanciare la concentrazione. Il risultato è che gli squali non devono né bere né produrre grandi quantità di urina per gestire l'equilibrio idrico.

I pesci di acqua dolce: troppa acqua, pochi sali

I pesci che vivono nei fiumi e nei laghi sono iperosmotici rispetto all'ambiente, cioè i loro fluidi corporei contengono una concentrazione di sali molto più alta dell'acqua che li circonda. Questo significa che l'acqua tende a entrare continuamente nel loro corpo principalmente attraverso le branchie per osmosi.

Se non venisse eliminata, questa acqua farebbe gonfiare le cellule fino a farle esplodere e diluirebbe di molto i liquidi corporei, come riportato da Whittamore nel suo studio del 2011. Per evitarlo, i pesci d'acqua dolce producono grandi quantità di urina molto diluita, scaricando il liquido in eccesso. Il sistema renale è molto sviluppato e lavora in modo da trattenere i sali preziosi (sodio, cloro, calcio) che altrimenti verrebbero persi. Le branchie stesse svolgono un ruolo attivo, assorbendo attivamente ioni dall'ambiente esterno anche quando la concentrazione nell'acqua è bassissima. Il risultato? L'acqua viene assorbita naturalmente dal corpo e quindi i pesci di fiume e di lago non bevono (o quasi): al massimo, secondo gli studi, ingeriscono piccole quantità di acqua quando si cibano.

I pesci migratori e il cambio di strategia per idratarsi

Alcune specie, come salmoni e trote, affrontano entrambe le sfide nel corso della loro vita dato che nascono in acqua dolce, migrano in mare per crescere, e tornano nei fiumi per riprodursi. McCormick descrive bene la loro situazione: questi pesci devono cambiare completamente la propria strategia osmotica non una volta ma più volte, passando da grandi urinatori a grandi bevitori e viceversa. Il cambiamento è graduale, regolato da ormoni, e richiede una vera e propria riprogrammazione del funzionamento di reni e branchi.

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