რატომ აქვს მაღალი კონცენტრაციის მარილიანი ჩამდინარე წყლები განსაკუთრებით დიდ გავლენას მიკროორგანიზმებზე?

ჯერ აღვწეროთ ოსმოსური წნევის ექსპერიმენტი: გამოიყენეთ ნახევრად გამტარი მემბრანა სხვადასხვა კონცენტრაციის ორი მარილის ხსნარის გამოსაყოფად. დაბალი კონცენტრაციის მარილის ხსნარის წყლის მოლეკულები გაივლის ნახევრად გამტარ მემბრანას მაღალი კონცენტრაციის მარილის ხსნარში, ხოლო მაღალი კონცენტრაციის მარილის ხსნარის წყლის მოლეკულები ასევე გაივლის ნახევრად გამტარ გარსს დაბალი კონცენტრაციის მარილის ხსნარში, მაგრამ რიცხვი უფრო მცირეა, ამიტომ თხევადი მარილის კონცენტრაციის დონე გაიზრდება მაღალ ხსნარში. როდესაც სითხის დონეების სიმაღლის სხვაობა ორივე მხარეს წარმოქმნის საკმარის წნევას წყლის ხელახლა გადინების თავიდან ასაცილებლად, ოსმოზი შეჩერდება. ამ დროს ორივე მხარეს სითხის დონის სიმაღლის სხვაობით წარმოქმნილი წნევა არის ოსმოსური წნევა. ზოგადად, რაც უფრო მაღალია მარილის კონცენტრაცია, მით მეტია ოსმოსური წნევა.

მარილის წყლის ხსნარებში მიკროორგანიზმების მდგომარეობა ოსმოსური წნევის ექსპერიმენტის მსგავსია. მიკროორგანიზმების ერთეული სტრუქტურა არის უჯრედები, ხოლო უჯრედის კედელი ნახევრად გამტარი მემბრანის ტოლფასია. როდესაც ქლორიდის იონების კონცენტრაცია ნაკლებია ან ტოლია 2000 მგ/ლ, ოსმოსური წნევა, რომელსაც უჯრედის კედელი უძლებს, არის 0,5-1,0 ატმოსფერო. მაშინაც კი, თუ უჯრედის კედელს და ციტოპლაზმურ მემბრანას აქვს გარკვეული სიმტკიცე და ელასტიურობა, ოსმოსური წნევა, რომელსაც უჯრედის კედელი გაუძლებს, არ იქნება 5-6 ატმოსფეროზე მეტი. თუმცა, როდესაც ქლორიდის იონების კონცენტრაცია წყალხსნარში 5000 მგ/ლ-ზე მეტია, ოსმოსური წნევა გაიზრდება დაახლოებით 10-30 ატმოსფერომდე. ასეთი მაღალი ოსმოსური წნევის პირობებში მიკროორგანიზმში დიდი რაოდენობით წყლის მოლეკულები შეაღწევს ექსტრაკორპორალურ ხსნარში, რაც იწვევს უჯრედების დეჰიდრატაციას და პლაზმოლიზს, ხოლო მძიმე შემთხვევებში მიკროორგანიზმი იღუპება. ყოველდღიურ ცხოვრებაში ადამიანები იყენებენ მარილს (ნატრიუმის ქლორიდს) ბოსტნეულისა და თევზის მწნილის, საკვების სტერილიზაციისა და შესანარჩუნებლად, რაც ამ პრინციპის გამოყენებაა.

საინჟინრო გამოცდილების მონაცემები აჩვენებს, რომ როდესაც ჩამდინარე წყალში ქლორიდის იონების კონცენტრაცია 2000 მგ/ლ-ზე მეტია, მიკროორგანიზმების აქტივობა შეფერხდება და COD-ის მოცილების სიჩქარე მნიშვნელოვნად დაიკლებს; როდესაც ჩამდინარე წყალში ქლორიდის იონების კონცენტრაცია 8000 მგ/ლ-ზე მეტია, ეს გამოიწვევს ლამის მოცულობის გაფართოებას, დიდი რაოდენობით ქაფის გამოჩენას წყლის ზედაპირზე და მიკროორგანიზმები იღუპებიან ერთმანეთის მიყოლებით.

თუმცა, ხანგრძლივი მოშინაურების შემდეგ, მიკროორგანიზმები თანდათან მოერგებიან ზრდას და გამრავლებას მაღალი კონცენტრაციის მარილიან წყალში. ამჟამად, ზოგიერთ ადამიანს აქვს მოშინაურებული მიკროორგანიზმები, რომლებსაც შეუძლიათ ადაპტირება ქლორიდის იონების ან სულფატის კონცენტრაციებთან 10000 მგ/ლ-ზე მეტი. თუმცა, ოსმოსური წნევის პრინციპი გვეუბნება, რომ მიკროორგანიზმების უჯრედული სითხის მარილის კონცენტრაცია, რომლებიც ადაპტირებულნი არიან ზრდისა და გამრავლებისთვის მაღალი კონცენტრაციის მარილიან წყალში, ძალიან მაღალია. მას შემდეგ, რაც ჩამდინარე წყალში მარილის კონცენტრაცია დაბალი ან ძალიან დაბალია, ჩამდინარე წყალში წყლის მოლეკულების დიდი რაოდენობა შეაღწევს მიკროორგანიზმებში, რაც იწვევს მიკრობული უჯრედების შეშუპებას, ხოლო მძიმე შემთხვევებში, რღვევას და სიკვდილს. ამრიგად, მიკროორგანიზმები, რომლებიც დიდი ხნის განმავლობაში მოშინაურებულნი არიან და თანდათანობით შეუძლიათ გამრავლებას და გამრავლებას მაღალი კონცენტრაციის მარილიან წყალში, მოითხოვს, რომ მარილის კონცენტრაცია ბიოქიმიურ ნაკადში ყოველთვის იყოს საკმაოდ მაღალ დონეზე და არ შეიძლება მერყეობდეს, წინააღმდეგ შემთხვევაში მიკროორგანიზმები დიდი რაოდენობით დაიღუპებიან.