Ci sono tre modi principali in cui gli insetti possono aumentare la loro tolleranza all’essiccazione: aumentando il loro contenuto totale di acqua corporea; riducendo il tasso di perdita di acqua corporea; e tollerando una percentuale maggiore di perdita complessiva di acqua dal corpo. Il tempo di sopravvivenza è determinato dal contenuto idrico iniziale e può essere calcolato dividendo la tolleranza di perdita dell’acqua (la quantità massima di acqua che può essere rimossa senza provocare la morte) dal tasso di perdita dell’acqua.
Aumento del contenuto di acqua corporeamodifica
Gli insetti con un contenuto iniziale di acqua corporea più elevato hanno tassi di sopravvivenza migliori durante le condizioni aride rispetto agli insetti con un contenuto iniziale di acqua corporea inferiore. Maggiori quantità di acqua corporea interna allungano il tempo necessario per rimuovere la quantità di acqua necessaria per uccidere l’organismo. Il modo in cui viene aumentato il contenuto di acqua corporea può variare a seconda della specie.
L’accumulo di glicogeno durante lo stadio larvale degli insetti è stato collegato all’aumento del contenuto di acqua corporea ed è probabilmente una fonte di acqua metabolica durante le condizioni asciutte. Il glicogeno, un polisaccaride del glucosio, agisce come fonte di energia ossidativa durante i periodi di stress fisiologico. Poiché lega fino a cinque volte il suo peso in acqua sfusa, gli insetti con livelli aumentati di glicogeno corporeo hanno anche quantità più elevate di acqua interna. In generale, gli insetti selezionati per la resistenza all’essiccamento presentano anche stadi larvali più lunghi di quelli sensibili all’essiccamento. Questo aumento del tempo di sviluppo è probabilmente una risposta all’ambiente, consentendo alle larve più tempo per accumulare glicogeno e quindi più acqua prima dell’eclosione.
Un’altra possibile fonte che contribuisce a livelli più elevati di acqua corporea iniziale negli insetti è il volume emolinfa. L’insetto equivalente al sangue, l’emolinfa è il fluido che si trova all’interno dell’hemocoel ed è la più grande piscina di acqua extracellulare all’interno del corpo dell’insetto. Nella Drosophila melanogaster della mosca della frutta, le mosche selezionate per la resistenza di essiccamento inoltre hanno prodotto gli più alti importi di emolinfa. L’aumento del volume emolinfa è legato ad un aumento dei carboidrati, in particolare del trealosio, uno zucchero comune che si trova in molte piante e animali con elevata resistenza all’essiccazione. Le mosche di Drosophila melanogaster selezionate per la resistenza all’essiccamento mostrano un aumento del 300% del volume emolinfa rispetto alle mosche di controllo, correlato a un simile aumento dei livelli di trealosio. Durante i periodi di aridità, le cellule disidratano e attingono alle riserve di emolinfa per ricostituire l’acqua intracellulare; pertanto, gli insetti con livelli più elevati di questo fluido sono meno inclini all’essiccamento.
Gli insetti possono anche aumentare il contenuto di acqua corporea semplicemente nutrendosi più spesso. Poiché lo zucchero viene lentamente assorbito nell’emolinfa ad ogni pasto, aumentando la frequenza con cui l’insetto ingerisce una fonte di zucchero aumenta anche la sua tolleranza all’essiccazione. Inoltre, il raccolto può anche agire non solo per conservare il cibo prima della digestione, ma per fornire un serbatoio aggiuntivo per acqua e zucchero.
Riduzione del tasso di perdita d’acquamodifica
Un’altra strategia utilizzata per ridurre il rischio di morte per disidratazione è quella di ridurre la velocità con cui l’acqua viene persa. I tre modi principali attraverso i quali gli insetti possono perdere acqua sono (1) la superficie del corpo (tegumento); (2) le trachee (respirazione); e (3) escrezione, o prodotti di scarto. La caratteristica importante nel ridurre la perdita di acqua nelle lumache terrestri durante l’inattività è un epifragm.
IntegumentEdit
L’esoscheletro o tegumento degli insetti agisce come uno strato protettivo impermeabile contro l’essiccamento. È composto da un epicuticolo esterno, sotteso da un procuticolo che può essere ulteriormente diviso in un eso – ed endocuticolo. L’endocuticolo fornisce all’insetto durezza e flessibilità e l’exocuticolo duro serve a proteggere le parti vulnerabili del corpo. Tuttavia, lo strato cuticolare esterno (epicuticle) è un complesso proteina-polifenolo costituito da lipoproteine, acidi grassi e molecole cerose ed è la difesa primaria dell’insetto contro la perdita di acqua. Molti ordini di insetti secernono un ulteriore strato di cemento sopra il loro strato di cera, in grado di proteggere contro l’abrasione o la rimozione di molecole cerose. Questo strato è composto da lipidi e proteine tenuti insieme da composti polifenolici ed è secreto dalle ghiandole dermiche.
In generale, il tasso di perdita di acqua negli insetti è basso a temperature moderate. Una volta raggiunta una temperatura critica specie-specifica (Tc), mentre le temperature continuano ad aumentare, si verifica una rapida perdita di acqua. Il” modello di fusione lipidica ” viene utilizzato per spiegare questo improvviso aumento del tasso di perdita di acqua. Il modello di fusione lipidica afferma che l’aumento della perdita di acqua cuticolare è direttamente correlato alla fusione dei lipidi superficiali. Gli insetti già adattati ad ambienti più aridi hanno un Tc più alto; cioè, le loro proprietà cuticolari cambiano e le strutture lipidiche si sciolgono a una temperatura critica più elevata.
In alcuni insetti, il tasso di perdita di acqua cuticolare è controllato in una certa misura dal sistema neuroendocrino. Immediatamente dopo la rimozione della testa, gli scarafaggi decapitati mostrano un grande aumento della traspirazione attraverso la cuticola, portando a una grave disidratazione. L’iniezione di ormoni cerebrali in corpi appena separati provoca una forte riduzione della perdita di acqua cuticolare.
TracheaeEdit
In generale, gli insetti adattati agli ambienti aridi hanno anche una membrana cuticolare impermeabile che impedisce la perdita di acqua. Pertanto, la maggior parte dell’acqua persa nell’atmosfera avviene attraverso le trachee riempite d’aria. Per aiutare a ridurre la perdita di acqua, molti insetti hanno rivestimenti esterni alle loro trachee, o spiracoli, che si chiudono quando la respirazione aperta non è necessaria e impediscono all’acqua di fuoriuscire. Gli insetti a maggior rischio di perdita di acqua affrontano la sfida di un apporto di ossigeno esaurito o di essiccazione, portando ad un aumento adattivo del volume tracheale per ricevere più ossigeno.
EscretionEdit
Dopo l’alimentazione, la maggior parte degli insetti trattengono abbastanza acqua per idratare completamente il loro corpo, espellendo il resto. Tuttavia, la quantità di acqua escreta differisce tra le specie e dipende dall’umidità relativa e dalla secchezza dell’ambiente. Ad esempio, le mosche Tsetse mantenute ad alta umidità relativa, e quindi in condizioni non aride, espellono la materia fecale con circa il 75% di contenuto d’acqua, mentre le mosche Tsetse mantenute a bassa umidità relativa, e quindi in condizioni asciutte, espellono la materia fecale con solo il 35% di contenuto d’acqua. Questo adattamento aiuta a ridurre al minimo la perdita di acqua in condizioni sfavorevoli e aumentare le possibilità di sopravvivenza.
Tollerando una maggiore perdita d’acquamodifica
La maggior parte degli insetti può tollerare una perdita del 30-50% di acqua corporea; tuttavia, gli insetti adattati agli ambienti asciutti possono tollerare una perdita del 40-60% di acqua corporea. La dimensione corporea iniziale gioca anche un ruolo importante nella quantità di perdita di acqua può essere tollerata e, in generale, gli insetti più grandi possono tollerare una percentuale maggiore di perdita di acqua corporea rispetto agli insetti più piccoli. Il coleottero femmina Alphitobius diaperinus, ad esempio, è più grande della sua controparte maschile e può quindi tollerare il 4% in più di perdita d’acqua. Si ipotizza che gli insetti più grandi abbiano aumentato le riserve lipidiche, prevenendo la disidratazione e l’essiccamento.