Osmoosi & Diffuusio

Osmoosi & diffuusio pääpiirtein:

Osmoosista ei puhuta paljon makeanveden akvaarioharrastuksen parissa, koska makeanveden akvaariot ovat usein pehmeävetisiä ja siten mineraalittomia, toisin kuin murto- ja merivesiakvaarioharrastuksessa. Kovan veden akvaariossa osmoosi tietämystä tarvitaan jo ihan tosissaankin ja jokaisen akvaristin tulisi kaikesta huolimatta tietää tämän ilmiön pääperiaatteet. 
Lyhyesti sanottuna diffuusio on aineenvaihduntaa puoliläpäisevän kalvon läpi, niin että eri puolilla pitoisuuksista tulisi samansuuruisuudet (esim. suolapitoisuus) ja osmoosi on tapahtuma jossa on mukana vesi. Eli sinne puolelle kalvoa, jossa mineraaleja on vedessä enemmän, pyrkii siirtymään vettä, että pitoisuudet olisivat suhteessa samat molemmin puolin kalvoa. Kalvon läpi siis mahtuu vesi molekyylit, mutta eivät mineraalit, tästä syystä veden on pakko siirtyä kalvon läpi, kun mineraalit eivät siihen itse pysty. Esimerkkinä lopputuloksena voi olla toisella puolella 5 litraa 2g suolaa sisältävää vettä ja toisella puolella 10 litraa 1g suolaa sisältävää vettä tai jos ainekset ovat kokonaan vain toisella puolella ja nesteen määrä ei riitä millään tasaamaan eroa niin tilanne jää ikäänkuin ikuiseen jatkumoon joka pyrkii tasapainottumaan. Se voima millä toinen puoli pyrkii imemään vettä puoleensa, on nimeltään osmoottinen paine.

Osmoosi kasveissa:

Kasvit ottavat vettä osmoosin avulla siten, että kasvin solujen sisällä olevassa nesteessä liuenneita mineraaleja on ennemmän kuin solun ulkopuolella, mikä saa veden imeytymään puoliläpäisevän solukalvon läpi kasvin solujen sisälle. Mineraalipitoinen vesi, esim. merivesi tai murtovesi, puolestaan toimii päinvastoin kuivattaen kasvin kuoliaaksi. Tämä on vain yksi niistä syistä, miksi kasvit eivät menesty suolapitoisessa vedessä. 

Osmoosi kaloissa:
Meriveden kalat joutuvat juomaan jatkuvasti, koska puoliläpäisevä kalvo pyrkii laimentamaan kalaa ympäröivää suolaista vettä siirtämällä vettä kalan sisältä ulkopuolelle. Tämä kuitenkin kuivattaisi merivesikalan kuoliaaksi, joten se juo vettä, mutta joutuu hankkiutumaan tappavan suurista mineraalimääristä nopeasti eroon munuaisten kautta virtsaan ja ulos kalasta, suoraan peräsuolen kautta ulos kalasta tai verenkierron kautta kiduksiin ja ulos kalasta. Sama ilmiö toteutuu myös kalojen kaikissa soluissa ja kudoksissa ja myös kalojen mätimunissa. Kalan iho ja kudokset toimivat täten puoliläpäisevänä kalvona. Näin ollen joskus kalojen lisääntymisongelmien ja munien kuoriutumattomuuden takana saattaa hyvinkin piillä ilmiö nimeltä osmoosi eli esimerkiksi pehmeän veden kalan mätimunat eivät välttämättä kuoriudu lainkaan mineraalipitoisessa kovassa vedessä ja päinvastoin.
Makeanveden kalat puolestaan eivät juo lainkaan, koska niillä vesi imeytyy ihon läpi koko ajan kalaan ja munuaiset toimittavat ylimääräisen veden virtsan mukana ulos kalasta. Näin ollen makeanveden kaloilla mineraaleista on melkein jopa pulaa, kun merivesikalat saavat mineraaleja henkeä uhkaavan paljon.

Osmoosin vaikutus vesiarvoihin & käänteisosmoosilaitteet:

On olemassa suodattimia eli käänteisosmoosilaitteita, joissa vesi puserretaan puoliläpäisevän kalvon läpi, jolloin kalkki, rauta, humus ja suolot yms. jäävät toiselle puolelle ja lähes neutraalia ja puhdasta vettä tulee toiselle puolelle. Se mitä puoliläpäisevästä kalvosta kuitenkin pääsee läpi, on hiukkaskooltaan hyvin pientä ja saadaan poistettua vedestä esim. aktiivihiilellä (eli valtavan kuumissa lämpötiloissa poltetulla materiaalilla esim. kivihiili, puu-, kookoshedelmän kuori-, biojäte- ym., joka muuttuu "magneettisen" aktiiviseksi suuren lämmön avulla).
Vastaavantyyppinen lopputulos saadaan sähköisiin varauksiin perustuvilla laitteilla joita kutsutaan ionisaattoreiksi. Ionisaattorilla hapan ja emäksinen vesi saadaan erotettua toisistaan, tätä varten ks. laitteissa on negatiivinen ja positiivinen elektrodi, jonka läpi vesi kulkee. Tällä menetelmällä saadaan vedestä myös poistettua raskasmetallit, kloori, hajut, kalkki, magnesium ja muut sähkönjohtavuutta nostavat epäpuhtaudet. Laitteen rakenteesta ja varustelusta riippuen ionisaattorilla pystytään esim. valmistamaan täsmälleen halutun pH-arvoista vettä, pystytään pilkkomaan yli 10 vesimolekyylin ryppäitä puolta pienemmiksi (tehostaa ravinteiden imeytymistä, parantaa nesteytystä sekä kasveille, että kaloille ja vähentää osmoottista painetta) ja tappamaan vedestä bakteereja, levää ja sienikasvustoa, sekä tekemään vedestä pehmeää ja puhdasta.

Osmoottinen paine:
Solutasolla osmoottinen paine tarkoittaa sitä, että kun solun ulkopuolella ainesten pitoisuus on suurempi kuin solussa eli ympäröivä liuos on hypertoninen, niin solu alkaa rutistua osmoosin avulla kasaan. Kun taas ympäröivän nesteen ainesten määrä on suurempi kuin solussa, niin tällaisessa hypotonisessa tilassa solu alkaa paisua suuremmaksi osmoosin avuin. Tapahtui sitten lopulta paisuneen solun poksahtaminen tai pieneksi rutuksi rutistuminen, niin lopputulos on kalan kannalta tuhoisa. Näin ollen kalat tulisi pitää aina samoissa mineraalipitoisuuksissa ja vieläpä sellaisisssa johon ne luonnostaan kuuluvat, oikeissa oloissa eli kun kala on oikeanlaisessa vedessä, niin tila on isotoninen eli vakaa ja solut säilyvät normaalitilassaan.

Osmoottinen stressi ja osmoosishokki

Osmoottinen stressi syntyy kun esim. merivesikala joutuu makeaan veteen tai mineraalipitoisten vesien kala joutuu pehmeään veteen. Tämä voi johtaa pahimmassa tapauksessa kirjaimellisesti kalan "repeämiseen liitoksistaan", kun kala ei yksinkertaisesti kestä valtavaa paine eroa kudoksen sisä- ja ulkopuolella, tämä saattaa näkyä evien ja ohuiden kudosten syöpymisenä tai jopa repeytymisenä irti. Pienetkin osmoottiset erot vaurioittavat kalan limakalvoja, minkä jälkeen kalan immuniteetti on poissa ja kalasta tulee vapaata riistaa tautia aiheuttaville bakteereille, homeille, loiseläimille ja monille muille kalatautien aiheuttajille. Kaloista tulee stressaantuneita ja kärsiviä. Näin ollen emäksiseen ja kovaan veteen luonnossa syntyneet kalalajit eivät tule koskaan olemaan akvaariossa täysin terveitä, jos niitä pidetään happamassa ja pehmeässä vedessä. Parhaita tai paremminkin surullisimpia esimerkkejä tästä ovat miljoonakalat, jotka luonnostaankin kuuluvat kovempaan ja emmäksisempään veteen ja joita viljellään usein hyvinkin kovissa ja jopa suolapitoisissa vesissä ennen akvaarioliikkeisiin saapumistaan, mutta jotka usein sitten päätyvät
(varsinkin Suomessa) erittäin pehmeävetisiin akvaarioihin, joissa kituvat aikansa ja kuolevat ennenaikaisesti kalatauteihin (tartuttaen ne muihinkin lajeihin), joita niihin tulee uudestaan ja uudestaan, vaikka ongelmat saataisiinkin tilapäisesti kuriin.

Osmoosiin liityviä ilmiöitä voi ennakoida mittaamalla veden kovuusarvoja ja sähkönjohtavuuskykyä.

Osmoottisten haittavaikutusten välttämiseksi...

• ...kasveja sisältäviin akvaarioihin ei kannata lisätä suolaa, eikä kasviakvaarion vettä kannata kovettaa lainkaan ellei kasvilaji erikseen kalkkia ja/tai magnesiumia paljon vaadi
• ...kovan veden kaloja ei pidä yrittääkkään kasvattaa pehmeässä vedessä, eikä meriveden tai murtoveden kaloja makeassa vedessä
• ...suolakylpyjä ei pidä antaa kaloille jatkuvasti eikä turhaan, suolakylpyjen ei tule olla liian pitkiä ja suolaiseen veteen täytyy tehdä lyhyehkö vesiarvototuttelu
• ...kalojen mätimunia ei kannata yrittää säilyttää tai kasvattaa lajiin nähden väärissä vesiarvoissa 
• ...kalat pitää uuteen akvaarioon tuodessa totuttaa aina hyvin hitaasti, eikä niin että kalapussiin lisätään pari lusikallista vettä ja sitten kalat kaadetaan uusiin erilaisiin vesiarvoihin kohti shokkia