Organismen müssen die Temperatur und den pH-Wert ihre Körperflüssigkeiten konstant halten während die Konzentration bestimmter gelöster Stoffe beibehalten wird, um ihre Lebensfunktionen aufrechtzuhalten. Die Osmoregulation ist der Prozess, der die Menge der gelösten Stoffe und des Wassers ausgleicht.
Osmose ist die Neigung des Wassers, sich von Lösungen mit niedrigeren Ionenkonzentrationen (Osmolaritäten) zu höheren Ionenkonzentrationen zu bewegen. Osmose entsteht als Reaktion auf die Unterschiede in den molekularen Konzentrationen von Lösungen, die durch eine semipermeable Membran getrennt sind.
Durch diese Membranen getrennte Körperflüssigkeiten enthalten Wasser, Nicht-Elektrolyte und gelöste Elektrolyte, das sind Stoffe die sich in Wasser in Ionen auflösen. Sowohl Elektrolyte als auch Nicht-Elektrolyte beeinflussen das osmotische Gleichgewicht. Da jedoch der wichtigere Faktor für die Osmose die Anzahl der gelösten Stoffe und nicht die Größe ist, ist der Beitrag der Elektrolyte bedeutender.
Im Gegensatz zu Wasser können Elektrolyte nicht passiv durch Membranen diffundieren, sondern sind auf die erleichterte Diffusion und den aktiven Transport angewiesen. Bei der erleichterten Diffusion bewegen Protein-Kanäle die gelösten Stoffe durch die Membranen. Umgekehrt wird Energie verwendet, um Ionen entgegen des Konzentrationsgradienten beim aktiven Transport zu bewegen.
Wenn Tiere Nahrung zu sich nehmen, wird nicht verwertbares Material aus dem Körper ausgeschieden. Die Ausscheidungssysteme in der Natur beinhalten Mittelwege in der Energie- und der Wassereinsparung.
Stickstoff gehört zu den wichtigsten Abfallstoffen des Körpers. Überschüssiger Stickstoff bildet Ammoniak, das toxisch ist und daher abgesondert werden muss. Einige Tiere scheiden Ammoniak direkt aus, während andere es zunächst in Harnstoff oder Harnsäure umwandeln, die weniger giftig sind. Die Umwandlung von Ammoniak erfordert mehr Energie als die direkte Ausscheidung, spart aber mehr Wasser.
Transport-Epithelien vermitteln oft Osmoregulation und Ausscheidung. Diese spezialisierten Zellen bewegen gelöste Stoffe und sind in den Ausscheidungsorganen des gesamten Tierreichs zu finden. Man findet sie in den Malpighischen Gefäßen der Insekten, in den Kiemen der Fische bis hin zu den Nieren von Wirbeltieren.
Die Transportepithelien, die in röhrenförmigen Netzwerken mit großer Oberfläche organisiert sind, helfen bei der Regulierung des Wasserhaushalt und der Abfallbeseitigung. Einige Seevögel haben zum Beispiel Nasendrüsen, die Salz aus dem Blut entfernen und es aus den Nasenlöchern ausscheiden, so dass sie Meerwasser aufnehmen können.
