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Ammonia tolerance in the slender lungfish (Protopterus dolloi): the importance of environmental acidification

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Protopterus dolloi Boulenger, 1900 is an obligate air-breather and exhibits ammoniotely (88% ammonia-N excretion, 12% urea-N excretion) under normal aquatic conditions, but tolerates 7 days of exposure to 30 mmol·L–1 NH4Cl, a treatment fatal to most other fish. Internal N accumulation is minimal and the subsequent washout of ammonia-N and urea-N after return to control conditions is negligible, indicating that N excretion continues and (or) that N metabolism is markedly depressed. Exposure to 30 mmol·L–1 NH4Cl in a closed system without aeration results in depressed urea-N excretion. The lungfish greatly acidifies the external water, a volume 25-fold greater than its own volume. The extent of this acidification increases with time. After several days, the external pH falls from about 7.0 to below 5.0 over a 24-h period, thereby markedly reducing the concentration of NH3 (the form that diffuses across biological membranes). CO2 excretion is partially responsible for this acidification, because vigorous water aeration reduces but does not eliminate the acidification, and urea-N excretion increases moderately. However, a substantial excretion of titratable acid (non-CO2 acidity) also occurs. One exceptional lungfish was able to maintain its aerated environment at a stable pH of 3.7. Environmental acidification may be a less costly strategy for avoiding toxicity than detoxifying ammonia by increasing urea production.

Protopterus dolloi Boulenger, 1900 a une respiration aérienne obligée et il est ammoniotélique (88 % de l'excrétion en azote ammoniacal, 12 % en azote urique) dans les conditions aquatiques normales; il tolère, cependant, une exposition de sept jours à 30 mmol·L–1 de NH4Cl, un traitement fatal à la plupart des autres poissons. L'accumulation azotée interne est minimale et le lessivage d'azote ammoniacal et d'azote urique après le retour aux conditions témoins est négligeable, ce qui indique que l'excrétion azotée continue et (ou) que le métabolisme de l'azote est fortement réduit. Une exposition à 30 mmol·L–1 de NH4Cl en système fermé sans aération cause une réduction de l'excrétion d'azote urique; de plus, le protoptère acidifie fortement l'eau environnante, un volume 25 fois supérieur à son propre volume. L'importance de cette acidification augmente en fonction du temps. Après plusieurs jours, le pH externe baisse d'environ 7,0 à moins de 5,0 en 24 h, réduisant ainsi de façon marquée les concentrations de NH3 (la forme perméable dans les membranes biologiques). L'excrétion de CO2 est partiellement responsable, parce qu'une agitation vigoureuse de l'eau réduit, mais n'élimine pas, l'acidification et que l'excrétion d'azote urique augmente modérément. Il se produit aussi une importante excrétion d'acide titrable (non dû au CO2). Un protoptère exceptionnel a réussi à maintenir son environnement aéré à un pH stable de 3,7. L'acidification du milieu peut être une stratégie moins coûteuse pour éviter la toxicité que la détoxification de l'ammoniaque par une production accrue d'urée.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: April 1, 2005

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