on olemassa kolme pääasiallista tapaa, joilla hyönteiset voivat lisätä kuivaustoleranssiaan: lisäämällä niiden koko kehon vesipitoisuutta, vähentämällä kehon veden häviämisnopeutta ja sietämällä suurempaa osaa kokonaisvedenhukasta kehosta. Elossaoloaika määritetään alkuperäisen vesipitoisuuden perusteella, ja se voidaan laskea jakamalla veden häviämistoleranssi (veden enimmäismäärä, joka voidaan poistaa ilman kuolemaa) veden häviämisnopeudella.
lisääntyvä vesistösisältö
hyönteiset, joiden alkuperäinen vesipitoisuus on suurempi, selviytyvät kuivissa olosuhteissa paremmin kuin hyönteiset, joiden alkuperäinen vesipitoisuus on pienempi. Suuremmat määrät kehon sisäistä vettä pidentää aikaa, joka tarvitaan poistamaan tarvittava määrä vettä tappaa organismin. Tapa, jolla kehon vesipitoisuutta nostetaan, voi vaihdella lajista riippuen.
glykogeenin kertyminen hyönteisten toukkavaiheen aikana on yhdistetty kehon vesipitoisuuden nousuun, ja se on todennäköisesti metabolisen veden lähde kuivissa olosuhteissa. Glykogeeni, glukoosipolysakkaridi, toimii oksidatiivisena energianlähteenä fysiologisen stressin aikana. Koska se sitoutuu irtoveteen jopa viisi kertaa painonsa verran, hyönteisillä, joiden elimistön glykogeenipitoisuus on suurempi, on myös enemmän sisäistä vettä. Yleensä kuivauskestävyyteen valituilla hyönteisillä on myös pidemmät toukkavaiheet kuin kuivaukselle herkillä. Tämä kehitysajan pidentyminen on todennäköisesti reaktio ympäristöön, jolloin toukat saavat enemmän aikaa glykogeenin kertymiseen ja siten enemmän vettä ennen eklosionia.
toinen mahdollinen lähde, joka voi lisätä hyönteisten alkuruumiin veden määrää, on hemolymfin tilavuus. Hyönteinen vastaa verta, hemolymfi on nestettä löytyy hemocoel, ja on suurin allas solunulkoisen veden sisällä hyönteisen kehon. Hedelmäkärpäsessä Drosophila melanogasterissa kuivauskestävyyteen valitut kärpäset tuottivat myös suurempia määriä hemolymfiä. Suurempi hemolymfimäärä liittyy hiilihydraattien, erityisesti trehaloosin, lisääntymiseen, joka on yleinen sokeri monissa kasveissa ja eläimissä, joilla on korkea kuivauskestävyys. Drosophila melanogaster-kärpäsissä, jotka on valittu kuivausresistenssiin, on 300%: n lisäys hemolymph-määrässä verrattuna kontrollikärpäsiin, mikä korreloi trehaloosipitoisuuksien vastaavaan kasvuun. Kuivuuden aikana solut kuivuvat ja vetävät hemolymph-varastoja täydentääkseen solunsisäistä vettä; siksi hyönteiset, joilla on suurempi määrä tätä nestettä, ovat vähemmän alttiita kuivumiselle.
hyönteiset voivat myös lisätä kehon vesipitoisuutta yksinkertaisesti ruokkimalla useammin. Koska sokeri imeytyy hitaasti hemolymfiin jokaisella aterialla, hyönteisen sokerilähteen nauttimistiheyden lisääminen lisää myös sen kuivumissietokykyä. Lisäksi sato voi toimia paitsi ruoan varastoimiseksi ennen ruuansulatusta myös lisävarastona vedelle ja sokerille.
veden häviämisnopeuden vähentäminen
toinen dehydraation aiheuttama kuolemanriski on vähentää veden häviämisnopeutta. Kolme pääasiallista tapaa, joiden kautta hyönteiset voivat menettää vettä, ovat 1) kehon pinta (integument), 2) trakeae (hengitys) ja 3) erittyminen eli kuona-aineet. Tärkeä piirre maakotkien vesihävikin vähentämisessä toimettomuuden aikana on epiphragm.
IntegumentEdit
hyönteisten tukiranka eli tukiranka toimii läpäisemättömänä, kuivumiselta suojaavana kerroksena. Se koostuu ulommasta epikutiikasta, jonka alapuolella on prokutiikki, joka itsessään voidaan edelleen jakaa ekso-ja endokutiikiksi. Endokutiikki antaa hyönteiselle sitkeyttä ja joustavuutta ja kova eksokutiini suojaa haavoittuvia ruumiinosia. Ulompi kutikulaarinen kerros (epicuticle) on kuitenkin lipoproteiinien, rasvahappojen ja vahamolekyylien muodostama proteiini-polyfenolikompleksi, ja se on hyönteisen ensisijainen puolustus vedenhukkaa vastaan. Monet hyönteislajit erittävät vahakerroksensa päälle ylimääräisen sementtikerroksen, joka todennäköisesti suojaa vahamolekyylien hankautumiselta tai poistumiselta. Tämä kerros koostuu lipideistä ja proteiineista, joita polyfenoliset yhdisteet pitävät koossa, ja sitä erittävät ihorauhaset.
yleensä hyönteisten veden häviämisnopeus on maltillisissa lämpötiloissa pieni. Kun lajikohtainen kriittinen lämpötila (Tc) on saavutettu, kun lämpötilat jatkavat nousuaan, tapahtuu nopea vedenhukka. ”Lipidien sulamismallia” käytetään selittämään tätä äkillistä veden häviämisnopeuden kasvua. Lipidien sulamismallissa todetaan, että lisääntynyt kutikulaarinen vesihäviö liittyy suoraan pintalipidien sulamiseen. Jo kuivempiin ympäristöihin sopeutuneilla hyönteisillä on korkeampi Tc; toisin sanoen niiden kutikulaariset ominaisuudet muuttuvat ja lipidirakenteet sulavat korkeammassa kriittisessä lämpötilassa.
joillakin hyönteisillä kutikulaarisen veden häviämisnopeutta säätelee jossain määrin neuroendokriininen järjestelmä. Välittömästi pään poistamisen jälkeen mestatut torakat lisäävät huomattavasti hikoilua kynsinauhojen läpi, mikä johtaa vakavaan nestehukkaan. Aivohormonien ruiskuttaminen juuri erotettuihin kehoihin vähentää voimakkaasti cuticular-vesihävikkiä.
Trakeaeedit
yleensä kuiviin ympäristöihin sopeutuneilla hyönteisillä on myös läpäisemätön kutikulaarinen kalvo, joka estää veden häviämisen. Siksi suurin osa ilmakehään menetetystä vedestä tapahtuu ilmalla täytettyjen henkitorvien kautta. Veden häviämisen vähentämiseksi monilla hyönteisillä on henkitorvissaan ulommat suojukset, jotka sulkeutuvat, kun avohengitys on tarpeetonta ja estävät veden karkaamisen. Hyönteisillä, joilla on suurempi riski veden menetykseen, on haasteena joko hapen loppuminen tai kuivuminen, mikä johtaa siihen, että henkitorven tilavuus kasvaa adaptiivisesti, jotta ne saisivat enemmän happea.
eritteet
ruokinnan jälkeen useimmilla hyönteisillä on riittävästi vettä elimistönsä nesteyttämiseen, ja loput erittyvät. Erittyvän veden määrä vaihtelee kuitenkin lajeittain ja riippuu ympäristön suhteellisesta kosteudesta ja kuivuudesta. Esimerkiksi tsetsekärpäset, jotka pysyvät korkeassa ilmankosteudessa ja siten kuivissa olosuhteissa, erittävät ulostetta, jonka vesipitoisuus on noin 75%, kun taas tsetsekärpäset, joiden suhteellinen kosteus on alhainen ja siten kuiva, erittävät ulostetta, jonka vesipitoisuus on vain 35%. Tämä sopeutuminen auttaa minimoimaan veden menetyksen epäsuotuisissa olosuhteissa ja lisäämään selviytymismahdollisuuksia.
suuremman vedenhäviön sietäminen
useimmat hyönteiset sietävät 30-50%: n hävikkiä ruumiin vedestä, mutta kuiviin ympäristöihin sopeutuneet hyönteiset sietävät 40-60%: n hävikkiä ruumiin vedestä. Kehon alkuperäisellä koolla on myös suuri merkitys siinä, kuinka paljon veden menetystä voidaan sietää, ja yleensä suuremmat hyönteiset voivat sietää suuremman osan kehon veden menetyksestä kuin pienemmät hyönteiset. Esimerkiksi naaraskuoriainen Alphitobius diaperinus on koirasvastinettaan kookkaampi ja kestää siten 4% enemmän veden menetystä. On oletettu, että suuremmat hyönteiset ovat lisänneet rasvavarastoja, mikä estää kuivumista ja kuivumista.