Zum Verständnis des Begriffs „osmotischer Druck“ unter Aquarianern

Wird der Begriff osmotischer Druck in der Aquaristik – insbesondere in Beiträgen in Internetforen – benutzt, ist meist unklar, was überhaupt mit dem Begriff gemeint ist. Versucht man, die Begriffsbedeutung aus dem Kontext heraus zu rekonstruieren und gleicht diese Bedeutung mit der lexikalischen Bedeutung ab, stellt man Ungereimtheiten fest.
Unter osmotischem Druck wird also regelmäßig etwas anderes verstanden, als der Begriff tatsächlich meint.

Der osmotische Druck wird regelmäßig als eine Kraft verstanden, die auf den Fisch einwirkt. Dabei soll der osmotische Druck mit steigender Wasserhärte ansteigen.

Da sich der osmotische Druck aber proportional zum osmotischen Gradienten oder Konzentrationsunterschied verhält, sinkt der osmotische Druck mit zunehmender Wasserhärte. Der Konzentrationsunterschied zwischen Fisch und Wasser nimmt schließlich mit steigender Wasserhärte ab, weil sich der osmotische Wert im Wasser dem im Fisch annähert. Folgerichtig sinkt auch der osmotische Druck.

Kritische Erörterung zum Artikel „Warum weiches Wasser?“ von Norbert Dörre

Wiederholt wird in Diskussionen über die chemischen Wasserprameter zur artgerechten Haltung von Süßwasserfischen im Aquarium auf den Artikel Wassereigenschaften – Eigenschaften von weichem Wasser von Norbert Dörre verwiesen oder dessen Kernthesen wiedergegeben. Dies gilt insbesondere, wenn es um die Haltung von sogenannten „Weichwasserfischen“ in hartem Wasser geht. Der Artikel entstammt dem Dunstkreis der Ende der 1990er bis Anfang der 2000er im deutschsprachigen aquaristischen Internet meinungsführenden Newsgroup de.rec.tiere.aquaristik (drta). Von besonderem Interesse ist dabei der Abschnitt „Warum weiches Wasser?“. Mittlerweile ist der Artikel nur noch in seiner archivierten Fassung abrufbar.

Für Laien erscheint der Artikel nachvollziehbar und plausibel. Das ehere Ziel, seine Pfleglinge durch Nachahmung des natürlichen Wasserchemismus artgerecht unterzubringen, findet in den Ausführugen von Dörre eine scheinbar handfeste Bestätigung. Dörre unterliegt in seiner Argumentation aber mehreren irrigen Grundannahmen und daraus folgenden irrigen Schlüssen, auf die ich im folgenden Artikel näher eingehen werde.

Weichwasserfische nehmen in hartem Wasser zu viele Salze auf!?

Ich muss vorweg nehmen, dass ich vor dem Problem stehe, Dörres Formulierungen und Begriffe mit den tatsächlichen osmoregulatorischen Vorgängen im Fisch und den entsprechenden Fachtermini in Einklang zu bringen. Belegstellen oder empirische Daten, welche die Kernaussagen seiner Argumentation untermauern, nennt der Autor nicht. Weiterhin gibt der Autor keine Definitionen für die zentralen Begriffe, Weichwasser, Hartwasser und Weichwasserfische.

Wenn ich es richtig verstehe, ist die Kernaussage des Textes, dass Weichwasserfische wegen einer genetisch bedingten Fixierung ihrer Iono- und Osmoregulation an die osmotischen Bedingungen in Weichwasser in hartem Wasser zu viele Salze aufnähmen und zu wenig Wasser umsetzen.

Weichwasserfische seien laut Dörre in Hartwasser nicht imstande […] das Überangebot an Salzen, die [in hartem Wasser] gelöst sind und […] in ihren Körper gelangen, abzuwehren.

Dörre beschreibt die Funktionsweise der Iono- und Osmoregulation von Süßwasserknochenfischen („Weichwasserfischen“) als Wasserumsatz über Kiemen und Haut, mit dem die Fische mit ihrer Osmosefunktion Salze aus dem Wasser herausfiltern. Der Autor nimmt an, dass Kiemen und Haut Eigenschaften besitzen, die ähnlich der einer Osmose-Membrane sind, die mit einer Transformatorfunktion […] aus viel weichem Wasser wenig härteres Wasser macht. Laut Dörre verfügten Süßwasserfische über eine Osmosefunktion und meint damit vermutlich und dann korrekt, die Fähigkeit, Salze auch bei sehr geringer Konzenttration aus dem Wasser filtern zu können.

Wenn ich Dörre hier richtig verstehe, ist er entweder der Ansicht, die in hartem Wasser gelösten Salze würden passiv in den Fisch eindringen. Oder aber, Süßwasserfische würden das umgebende Wasser mitsamt der darin gelösten Salze aufnehmen und diese herausfiltern. Er geht aber weiter davon aus, dass diese Osmosefunktion in Hartwasser zu einer Umkehrosmosefunktion umgekehrt werden müsse, damit der Fisch aus dem Medium mit höherer Ionendichte also wohl dem Wasser, den Austausch– vermutlich von Salzen – in Richtung niedrigerer Dichte – mutmaßlich dem Fisch – vonstatten gehen können. Mit dieser Fähigkeit sei aber der Fisch genetisch nicht ausgestattet.

Ich interpretiere die Ausführungen zusammenfassend so, dass Dörre sich die Funktionsweise der Osmo- und Ionoregulation von Süßwasserfischen, insbesondere die Ionenaufnahme aus dem Wasser, nach folgendem Prinzip vorstellt, das mit dem der Umkehrosmose vergleichbar ist:

  • Der Fisch nimmt umgebendes Wasser mitsamt der darin enthaltenen Salze aktiv auf
  • die im Wasser enthaltenen Salze werden vom Fisch aus dem aufgenommen Wasser herausgefiltert
  • anschließend wird das gefilterte Wasser wieder ausscheiden
  • Weichwasserfische nehmen in hartem Wasser genausoviel Wasser samt der darin gelösten Salze auf wie in Weichwasser
  • durch den höheren Salzgehalt in hartem Wasser kommt es zu einer Überversorgung mit Salzen

Das entspricht aber nicht annähernd den Stand der physiologischen Erkenntnisse über die Vorgängen bei der Ionoregulation von Süßwasserknochenfischen, auch nicht zum Zeitpunkt der Veröffentlichung von Dörres Text.

Die Argumentation Dörres

Dörre beschreibt die osmoregulatorische Situation von Weichwasserfischen in Hartwasser folgendermaßen:

„Wird so ein Weichwasserfisch nun in eine europäische Salzlake gesetzt, nimmt sein Körper zunächst genausoviel Wasser auf wie im Weichwasser.“

Hier irrt Dörre, wie weiter oben beschrieben. Zum einen in der Annahme, dass der Fisch aktiv Wasser aufnäme. Zum anderen auch in der Behauptung, der Fisch würde in hartem Wasser zunächst genau so viel Wasser aufnehmen und ausscheiden, wie in weichem und umgekehrt. Denn zum einen wird die in den Fisch eindringende Wassermenge allein vom Konzentrationsunterschied zwischen Körperflüssigkeit und Wasser bestimmt. Härteres Wasser hat einen höheren osmotischen Wert als Weichwasser, der Konzentrationunterschied zwischen Wasser und Fisch nimmt also mit steigender Wasserhärte ab. Folglich strömt automatisch weniger Wasser in den Fisch, der Fisch nimmt weniger Wasser (das heißt konkret H2O) auf. Im umgekehrten Fall kehren sich die Verhältnisse um.

Damit ist auch Dörres Annahme, durch den hohen Salzgehalt in ionenreicherem Wasser würde bei den Fischen latent ein ähnlicher Zustand erzeugt wie beim Menschen auf hoher See durch Trinken von Meerwasser irrig. Zwar kann dieser Zustand eintreten, allerdings erst, wenn der der osmotische Wert des Wassers die Osmoregulation überfordert und der Fisch somit sein inneres Wasser- und Elektrolyt-Gleichgewicht nicht mehr aufrecht erhalten kann. In der Folge steigt die Elektrolytkonzentration in den Körperflüssigkeiten, wie im Blutplasma, an. Der osmotische Wert von Hartwasser und Weichwasser ist zwar ein wenig unterschiedlich, der Unterschied aber zu gering für den vom Autor postulierten Effekt. In hartem Wasser strömt weniger Wasser in den Fisch als in weichem, von Verdursten oder Austrocken kann hier aber keine Rede sein.

Dörre sieht den Blut-pH-Wert von Süßwasserfischen anscheinend als ursächlich für ihre iono- und osmoregulatorische Situation:

„Alle Fische, sowohl die Meeresfische, als auch die Süßwasserfische, besitzen einen Blut-pH von rund 7,4. Dies ist genetisch deswegen so verankert, weil auch die Süßwasserfische ursprünglich Meeresbewohner waren. Sie haben sich zwar mit einer energieaufwendigen Osmosetechnik im Laufe der Millionen von Jahren Entwicklungsgeschichte an die Umweltverhältnisse in extrem weichem Wasser im Amazonasgebiet angepaßt, jedoch geschah diese Anpassung nicht durch Veränderung des Blut-pH-Werts […]“

Dörre stellt hier allerdings einen Zusammenhang zwischen Osmoregulation und Blut-pH-Wert her, dem ich weder anhand seiner Ausführungen noch anhand physiologischer Tatsachen folgen kann. Naheliegend wäre dagegen der Verweis auf den osmotischen Wert des Blutes beziehungsweise der Körperflüssigkeiten generell.

Im Zusammenhang mit der Osmoregulationsleistung des Fischorganismus ist nämlich nicht auf den pH-Wert des Blutes, sondern auf den osmotischen Wert der Körperflüssigkeiten im Fisch und den osmotischen Gradienten vom Fisch zum umgebenden Wasser abzustellen. Am Säure-Base-Haushalt sind zwar ebenfalls Ionen beteiligt, die zum osmotischen Wert beitragen und es gibt Wechselbeziehungen zwischen Osmo-, Iono- und Säure-Base-Haushalt. Der Blut-pH-Wert von Süßwasserfischen ansich hat aber wenig mit den osmotischen Verhältnissen zwischen Fisch und Wasser zu tun.

Die zentrale Annahme von Dörre ist, dass der Fischorganismus die Ionenaufnahme genetisch bedingt nicht oder nur in sehr engen Grenzen an die osmotische Situatin im Wasser anpassen könne. Er geht deshab irrigerweise davon aus, der Fischorganismus könne seinen Elektrolythaushalt, seine Homöostase, nur in Wässern aufrecht erhalten, die im osmotischen Charakter mit den Wässern im natürlichen Verbreitungsgebiet vergleichbar sind. Dörre äußert sich dazu wie folgend:

„Man ist geneigt, zu glauben, der Fisch würde [in Hartwasser] automatisch die Menge des Wasseraustauschs zwischen seinem Körper und seiner Umwelt erheblich vermindern. Denn er muß ja verhindern, daß durch die genetisch vorgegebene Transformatorfunktion, die aus viel weichem Wasser wenig härteres Wasser macht, mehr Salze ins Blut überführt werden, als er vertragen kann. Folglich müßte theoretisch aus der ursprünglichen Osmosefunktion eine Umkehrosmosefunktion entstehen, bei der aus dem Medium mit höherer Ionendichte der Austausch in Richtung niedrigerer Dichte geschieht. Mit dieser Fähigkeit ist aber der Fisch genetisch nicht ausgestattet. Das wiederum führt dazu, daß er zwangsweise mehr Salze aufnimmt, als er vertragen kann und daß die Organe wie Kiemen und Haut, die den direkten Kontakt mit dem Wasser haben, auf Dauer geschädigt werden können.“

Dörre stößt hier in seinem Gedankenexperiment zwar zuerst in die sachlich zutreffende Richtung (der Fisch nimmt durch die Gesetze der Osmose automatisch weniger Wasser). Auch die Annahme, dass in salzreichem Wasser aus der ursprünglichen Osmosefunktion eine Umkehrosmosefunktion werden müsste, ist nicht völlig abwegig. Bei marinen Knochenfischen ist es tatsächlich so, dass sie Meerwasser samt der darin gelösten Salze trinken und überschüssige Salze wieder ausscheiden. Allerdings ist auch die osmotische Situation umgekehrt, da Meerwasser einen erheblich höheren osmotischen Wert (Salzgehalt) hat, als der Fischkörper. Der Salzgehalt der Körperflüssigkeiten unterschiedet sich bei Süßwasserknochenfischen und marinen Knochenfischen kaum.

Dörre kommt jedoch vom rechten Pfad davon ab, weil dies im Widerspruch zu seiner denknotwenidgen Grundannahmen steht, der Fisch nehme Wasser samt der darin gelösten Salze aktiv auf und könnte weder Wasserumsatz noch Salzaufnahme als Reaktion auf geänderte Umweltbedingungen aktiv steuern.

Süßwasserfische können sowohl ihren Wasser- als auch Elektrolythaushalt an wechselnde äußere osmotische Bedingungen anpassen, was mitterweile mit verschiedenen Fischarten als Versuchsorganismus experimentell belegt. Bei den populären Artikeln sei hier insbesondere auf Hetz (2003, 2005) verwiesen.

Dörres Text als Vorlage für Dritte

Dörres Text beziehungsweise die Kernaussagen Dörres wurden und werden auch von Dritten inhaltlich wiedergegeben. So findet sich im Archiv der Newsgroup de.rec.tiere.aquaristik (drta) im Artikel folgende Passage:

„Wird ein Weichwasserfisch aus weichem in hartes Wasser gesetzt, befördert die Osmoseregulation zunächst die gewohnte Menge Körperflüssigkeit heraus, während gleichzeitig weniger Wasser als gewohnt in den Fisch hinein strömt. Der Fisch trocknet aus (dehydriert). […] Weil weniger Wasser aus dem Fisch ausgeschieden wird, werden die Nieren mit weniger Wasser durchspült. Der langfristig verringerte Durchfluss der Nieren wiederum kann zur Bildung von Nierensteinen führen, die schließlich zur Fehlfunktion der Nieren führen.“

[DRTA-Archiv: Osmoregulation]

Auch für das bei AquaRichtig propagierte mentale Modell der osmoregulatorischen Situation von Süßwasserfischen scheint Dörres Text Pate zu stehen, wie die folgende Passage nahelegt:

„Unsere exotischen Zierfische und auch Wasserpflanzen brauchen ein Wasser wie dieses auch in den natürlichen Biotopen gegeben ist um artgerecht gepflegt und gehalten zu werden. In der Genetik der Tiere und Pflanzen ist der Anspruch an die jeweilige Wasserqualität seit Millionen Jahren fest gelegt.
Diese Genetik kann auch durch Nachzuchten nicht verändert werden und Fische, auch viele Pflanzen, im falschen Wasser vegetieren dahin ohne sich wirklich so prächtig wie in der Natur entwickeln zu können“.

[ o. V., in AquaRichtig (Hrsg.) (2014): Trinkwasser, eine Gefahr für das Aquarium und die Fische]

Selbiges gilt für diese Passage, die bei Wolfgang Engel zu finden ist:

„Hartes Wasser übt auf die Zellen des Fisches einen geringeren osmotischen Druck aus. Es dringt dadurch weniger Wasser in den Fisch ein. Folgerichtig muss auch weniger wieder rausgepumpt werden. Was sich erst mal wie ein Vorteil anhört, hat unangenehme Folgen. Die Pumpmechanismen laufen nämlich unvermindert weiter. Dabei versuchen sie mehr Wasser aus den Zellen herauszupumpen, als eingedrungen ist. Im Extremfall kann das die Salzkonzentration in den Zellen erhöhen, ähnlich wie bei einer Dehydratation, was einen schwer einzuschätzenden Einfluss auf die Stoffwechselprozesse haben kann“.

[ Wolfgang Engel (2014): Was geschieht mit einem Fisch in zu hartem Wasser?]

Ob diese Passagen tatsächlich unmittelbar von Dörres Text inspiriert sind, lässt sich nicht mit letzter Sicherheit belegen, die Übereinstimmung der jeweiligen Kernaussagen ist meiner Ansicht nach aber eklatant.

Fazit und Schlusskommentar

Wir halten also fest:

  • Süßwasserfische sind gegnüber dem umgebenden Wasser hyperosmotisch ; Der Salzgehalt ihres Körpers ist um ein vielfaches höher als der von Süßwasser.
  • Wasser dringt ständig passiv durch Osmose in den Fisch ein
  • überschüssiges Wasser wird vom Fisch als wässriger Harn über die Niere ausgeschieden
  • der Fisch nimmt Ionen aktiv unter Energieaufwand gegen einen großen Konzentrationsunterschied aus dem Wasser auf
  • Süßwasserknochenfische können ihr inneres osmotisches Milleau gegenüber einer weiten osmotische Spanne des umgebenden Wassers konstant halten
  • Die Osmoregulation wird zeitnah an sich ändernde osmotische Umweltbedingungen angepasst (Akklimatisierung)
  • je ionenärmer ein Wasser ist, desto mehr physiologischen Aufwand muss der Fisch betreiben, um Wasser auszuscheiden und Salze aufzunehmen
  • Fische, die in extrem ionenarmem (weichem) Wasser leben, sind besonders gut darin, Salze aus dem Wasser zu gewinnen und im Körper zurückzubehalten. Daraus ergibt sich in ionenreicherem (härterem) Wasser aber kein Nachteil für sie.

Die Grundprinzipien der Osmoregulation von Süßwasserknochenfischen sind seit den 1930er Jahren durch die Arbeiten von Krogh und anderen bekannt, also auch bereits zum Zeitpunkt, als Dörres seinen Artikel verfasst und veröffentlicht hat. Es gibt zudem keine Daten, welche Dörres Kernthesen untermauern können. Vielmehr sprechen die bekannten Erkenntnisse eine gegenteilige Sprache.
Dieser Artikel hier beantwortet zwar die Frage, ob Weichwasserfische weiches Wasser benötigen oder nicht, nicht endgültig. Er entkräftet aber die wichtigsten der immer wieder vorgetragenen Argumente, mit denen untermauert werden soll, dass Weichwasserfische – also Fischarten, die in ihrem natürlichen Verbreitungsgebiet in weichem Wasser leben – im Aquarium unbedingt in weichem Wasser gehalten werden müssen.

Belegstellen, weiterführende Literatur und externe Links

weiterführende Literatur:

externe Verweise auf Diskussionsfäden in Foren, Blogs und Newsgroups:

Osmose, osmotischer Wert und osmotischer Druck

Wie bei vielen anderen naturwissenschaftlichen Begriffen geistert auch zum Thema Osmose und besonders osmotischer Druck sehr viel Halbwissen durch die aquaristische Ecke des Internet. Viele Aquarianer wiegen sich in der Gewissheit, dass ihre Weltanschauung der Fischhaltung sich sogar wissenschaftlich untermauern lässt. Das erfordert allerdings ein Modell der Zusammenhänge, das in diametralem Widerspruch zu den tatsächlichen Gegebenheinten steht. Diese Artikelserie soll über die tatsächlichen Gegebenheiten und ihre Zusammenhänge rund um das Thema Osmose aufklären. Beginnen möchte ich mit den Grundlagen der Osmose und den damit eng verknüpften Begriffen osmotischer Wert und osmotischer Druck.

Osmose

Osmose ist ein Sonderfall des passiven Transports. Der Prozess der Osmose ist der Konzentrationsausgleich zwischen zwei Lösungen, die durch eine halbdurchlässige, selektiv permeable oder semipermeable Membran getrennt sind. Halbdurchlässig, selektiv permeabel oder semipermeabel bedeutet, dass nur bestimmte Substanzen durch die Membran gelangen können, andere dagegen nicht.

Meist kann nur das Lösemittel, nicht aber die darin gelösten Substanzen durch die Membran passieren. Ein Konzentrationsausgleich zwischen den beiden Lösungen kann also nur durch Diffusion von Lösungsmittel durch die Membran stattfinden. Dabei wandert das Lösemittel von der geringer konzentrierten zur stärker konzentrierten Lösung. Ein wichtiges Beispiel sind das Lösemittel Wasser und wässrige Lösungen von Salzen.

Ist eine Lösung geringer konzentriert als die andere, so ist sie gegenüber dieser hypotonisch (von griechisch hypo- = weniger, unter, niedriger), ist sie höher konzentriert, bezeichnet man sie als hypertonisch (von griechisch hyper- = größer, über, höher) und sind beide gleich stark konzentriert, so sind sie isotonisch (von griechisch iso- = gleich). Bei Systemen, in denen eine der beiden Lösungen zur anderen jeweils hypoton beziehungsweise hyperton ist, liegt zwischen beiden Lösungen also auch ein Konzentrationsgradient oder Konzentrationsgefälle vor, die Konzentration ändert sich von Lösung A zu Lösung B. Die Größe des Konzentrationsgradienten bestimmt Richtung und Größenordnung der Lösemittelbewegung.

So ein System von zwei durch eine semipermeablen Membran getrennten, unterschiedlich konzentrierten Lösungen, ist auch (Aquarien)wasser und die Körperflüssigkeit von Fischen. Das Lösungsmittel ist Wasser. Im Aquarienwasser sind dabei verschiedene Salze (Ionen), in der Körperflüssigkeit (Blut, Lymphe, interstitielle Flüssigkeit) der Fische sind daneben noch Aminosäuren und Saccharide (Zucker) gelöst.

osmotischer Wert

Der osmotische Wert ist die für die Osmose bedeutende Eigenschaft einer Lösung. Der osmotische Wert einer Lösung wird vornehmlich durch die Stoffmengenkonzentration osmotisch wirksamer Teilchen nosm bestimmt. Osmotisch wirksame Teilchen beeinflussen die osmotischen Eigenschaften einer Lösung, sie werden auch Osmolyte genannt. Der osmotische Wert einer Lösung wird in zwei unterschiedlichen Einheiten gemessen und angegeben, Osmolalität und Osmolarität.

Neben den kleinen Ionen anorganischer Salze, Säuren und Laugen tragen auch komplexere Moleküle wie organische Ionen und ungeladene Moleküle wie Amonisäuren und Zucker zum osmostischen Wert einer Lösung bei. Da Salze, Laugen und Säuren im Wasser in Ionen zerfallen, wirken sich auch die einzelnen Ionen auf den osmotischen Wert aus. Aus zehn Teilchen kristallinem Kochsalz (Natriumchlorid) werden beim Auflösen in Wasser zehn Natrium-Ionen und zehn Chlorid-Ionen. Es enststehen 20 osmotisch aktive Teilchen im Wasser.

Osmolarität

Die Osmolarität oder osmotische Konzentration beschreibt die Konzentration osmotisch wirksamer Teilchen pro Volumeneinheit einer Lösung, meist pro Liter. Die Osmolarität einer Lösung wird daher meist als Osmol pro Liter (Osmol/l) angegeben.

Osmolalität

Neben der Osmolarität gibt es noch den sehr ähnlichen Begriff der Osmolalität, welcher ebenfalls die Menge osmotisch aktiver Teilchen beschreibt, allerdings pro Masseneinheit statt Volumeneinheit. Meist wird die Osmolalität in Osmol pro Kilogramm (Osmol/kg) angeben.

osmotischer Druck und osmotische Saugkraft

Der osmotische Druck ist die Kraft, die durch die in einer Lösung gelösten Teilchen gegenüber reinem Lösemittel hinter einer semipermeablen Membran verursacht wird. Es ist die Kraft, die den Prozess der Osmose antreibt. Der osmotische Druck entspricht der Kraft, die aufgewendet werden muss, um den Prozess der Osmose zu stoppen. Der osmotische Druck ensteht macht sich auch als Ausdehnungsdruck durch den Einstrom von Lösemittel (z. B. Wasser) und der damit verbundenen Volumenzunahme in einen von einer Membran umschlossenen Raum (z. B. eine Zelle) bemerkbar.

Eine weitere Möglichkeit, die osmotischen Eigenschaften einer Lösung zu beschreiben, ist die osmotische Saugkraft, auch osmotisches Potential genannt. Sie entspricht dem osmotischen Druck mit negativem Vorzeichen.

Der osmotische Druck ist eine physikalische Größe, eine Kraft. Die Einheit dieser Kraft ist Pascal (Pa). Der osmotische Druck (P oder Pi / Π) ist in erster Näherung vornehmenlich von der Konzentration an osmotisch wirksamen Teilchen (c = n ⁄ V) in der Lösung bestimmt, also dem osmotischen Wert. Der osmotische Druck einer Lösung ist umso höher, je mehr Teilchen darin gelöst sind. Daneben bestimmt auch die Temperatur (K; Kelvin) den osmotischen Druck. Er verhält sich proportional dazu, steigt also mit zunehmender Temperatur und nimmt mit sinkender Temperatur ab. R steht für die allgemeine Gaskonstante (R ≈ 8,31). In verdünnten Lösungen mit Konzentrationen unter 0,1 mol/l oder 1000 mmol/l lässt sich der osmotische Druck mit der folgenden Formel berechnen:

    Π = c × R × K

Bei gleicher Temperatur dominiert daher der osmotische Wert oder die Osmolyt-Konzentration den osmotischen Druck einer Lösung.

Wie beim osmotischen Wert lassen sich Lösungen auch anhand ihres osmotische Drucks beschreiben. Weist eine Lösung enen höheren osmotischen Druck auf als die andere, ist sie gegenüber dieser hyperosmotisch. Die andere Lösung ist also folgerichtig gegenüber ersterer Lösung hypoosmotisch. Ist der osmotische Druck in beiden Lösungen gleich hoch, so sind sie zueinander isoosmotisch.

den osmotischen Druck messen

Einer der ersten, die sich eingehend wissenschaftlich mit dem Phänomen des osmotischen Drucks befassten, war der deutsche Botaniker Wilhelm Pfeffer. Pfeffer benutze für seine Untersuchungen ein nach ihm Pfeffersche Zelle genanntes Gerät, mit dem der osmotische Druck wässriger Lösungen bestimmt wird. Die Pfeffersche Zelle ist also ein Osmometer. Ein Osmometer ist ein Gerät, mit dem der osmotische Druck direkt gemessen wird.

Weitere Verfahren zur Ermittlung des omostischen Drucks sind indirekte Methoden. Hier wird der omotische Wert einer Lösung beispielsweise durch Gefrierpunkterniedrigung oder Siedepunkterhöhung bestimmt und der osmotische Druck berechnet.

Fazit

Die Regulation des inneren Milleaus von Wasser- und Salzhaushalt ist alle Lebewesen überlebensnotwendig. So scheiden Süßwasserfische täglich bis zu etwa einem Drittel ihres Körpergewichts an durch Osmose in ihren Körper eingedrungenem Wasser aus. Diese biologischen Vorgänge werden maßgeblich von den physikalischen Gesetzen der Osmose bestimmt.

Da Osmose nur in einem System aus zwei von einer semipermiablen Membran getrennten Lösungen stattfindet, ist die bloße Betrachtung der osmotischen Eigenschaften einer der beiden Lösungen wenig aufschlussreich und sinnvoll.

Ich hoffe, der Text ist verständlich und hat eure Fragen beantwortet. Wenn ihr Fragen habt oder Anregungen und Kritik loswerden wollt, schreibt mir einen Kommentar im Blog. Im nächsten Artikel werde ich die Grundlagen der Iono- und Osmoregulation bei Fischen erläutern und auf die Bedeutung des Prinzips der Osmose für unsere Aquarienpfleglinge eingehen.

Belegstellen, weiterführende Literatur und externe Links

  1. Moore, W. J. (1983): Grundlagen der physikalischen Chemie. Übersetzt von Wolfgang Paterno. deGruyter, Berlin; New York. ISBN 3-11-009941-1
    1. S. 215 f.

weiterführende Literatur: