istnieją trzy główne sposoby, w jakie owady mogą zwiększyć swoją tolerancję na osuszanie: zwiększając całkowitą zawartość wody w organizmie; zmniejszając szybkość utraty wody w organizmie; i TOLERUJĄC większą część całkowitej utraty wody z organizmu. Czas przeżycia zależy od początkowej zawartości wody i można go obliczyć, dzieląc tolerancję strat wody (maksymalną ilość wody, którą można usunąć bez śmierci) przez współczynnik strat wody.
zwiększenie zawartości wody w organizmieedytuj
owady o wyższej początkowej zawartości wody w organizmie mają lepsze wskaźniki przeżycia podczas suchych warunków niż owady o niższej początkowej zawartości wody w organizmie. Większe ilości wody wewnętrznej organizmu wydłużają czas potrzebny do usunięcia ilości wody potrzebnej do zabicia organizmu. Sposób zwiększania zawartości wody w organizmie może się różnić w zależności od gatunku.
akumulacja glikogenu w stadium larwalnym owadów jest związana ze zwiększoną zawartością wody w organizmie i jest prawdopodobnie źródłem wody metabolicznej w suchych warunkach. Glikogen, polisacharyd glukozy, działa jako źródło energii oksydacyjnej w czasach stresu fizjologicznego. Ponieważ wiąże się do pięciokrotności swojej wagi w wodzie masowej, owady o zwiększonym poziomie glikogenu ciała mają również większe ilości wody wewnętrznej. Ogólnie rzecz biorąc, owady wyselekcjonowane pod kątem odporności na osuszanie również wykazują dłuższe stadia larwalne niż te wrażliwe na osuszanie. Ten wzrost czasu rozwoju jest prawdopodobnie odpowiedzią na środowisko, umożliwiając larwom więcej czasu na gromadzenie glikogenu, a tym samym więcej wody przed eklozją.
innym możliwym źródłem przyczyniającym się do wyższych poziomów początkowej wody w organizmie owadów jest objętość hemolimfy. Owad równoważny krwi, hemolymph jest płynem znajdującym się w hemocoelu i jest największą pulą wody pozakomórkowej w ciele owada. U muszki owocowej Drosophila melanogaster muchy wyselekcjonowane pod kątem odporności na wysuszanie również dawały większe ilości hemolimfy. Wyższa objętość hemolimfu jest związana ze wzrostem węglowodanów, w szczególności trehalozy, cukru pospolitego występującego w wielu roślinach i zwierzętach o wysokiej odporności na wysuszanie. Muchy Drosophila melanogaster wybrane pod kątem odporności na wysuszanie wykazują 300% wzrost objętości hemolimfy w porównaniu do much kontrolnych, korelując z podobnym wzrostem poziomu trehalozy. W okresach suchości komórki odwadniają się i pobierają hemolimfy w celu uzupełnienia wody wewnątrzkomórkowej; w związku z tym owady o wyższym poziomie tego płynu są mniej podatne na wysuszenie.
owady mogą również zwiększać zawartość wody w organizmie, po prostu częściej karmiąc. Ponieważ cukier jest powoli wchłaniany do hemolimfy przy każdym posiłku, zwiększając częstotliwość, z jaką owad spożywa źródło cukru, zwiększa również jego tolerancję na wysuszanie. Ponadto uprawa może również działać nie tylko w celu przechowywania żywności przed trawieniem, ale także w celu zapewnienia dodatkowego zbiornika na wodę i cukier.
zmniejszanie tempa utraty wody
inną strategią stosowaną w celu zmniejszenia ryzyka śmierci przez odwodnienie jest zmniejszenie tempa utraty wody. Trzy główne sposoby, przez które owady mogą tracić wodę to (1) Powierzchnia ciała (powłoka); (2) tracheae (oddychanie); i (3) wydalanie lub produkty odpadowe. Ważną cechą w zmniejszaniu strat wody w ślimakach lądowych podczas bezczynności jest epifragma.
IntegumentEdit
egzoszkielet lub powłoka owadów działa jako nieprzepuszczalna, chroniąca przed wysuszeniem warstwa. Składa się z zewnętrznego epikukułu, podpartego procutykiem, który sam może być dalej podzielony na egzo – i endokutykuł. Endokutyk zapewnia owadowi wytrzymałość i elastyczność, a twardy egzokutyk służy do ochrony wrażliwych części ciała. Jednak zewnętrzna warstwa naskórka (epikutykuł) jest kompleksem białkowo-polifenolowym złożonym z lipoprotein, kwasów tłuszczowych i cząsteczek woskowych i jest podstawową ochroną owadów przed utratą wody. Wiele rzędów owadów wydziela dodatkową warstwę cementu na warstwie wosku, co może chronić przed ścieraniem lub usuwaniem cząsteczek woskowych. Warstwa ta składa się z lipidów i białek utrzymywanych razem przez związki polifenolowe i jest wydzielana przez gruczoły skórne.
ogólnie rzecz biorąc, tempo utraty wody u owadów jest niskie w umiarkowanych temperaturach. Po osiągnięciu właściwej dla danego gatunku temperatury krytycznej (TC), wraz ze wzrostem temperatury, następuje gwałtowna utrata wody. „Model topnienia lipidów” jest używany do wyjaśnienia tego nagłego wzrostu szybkości utraty wody. Model topnienia lipidów stwierdza, że zwiększona utrata wody naskórkowej jest bezpośrednio związana z topieniem lipidów powierzchniowych. Owady już przystosowane do bardziej suchych środowisk mają wyższy Tc; oznacza to, że ich właściwości skórne zmieniają się, a struktury lipidowe topią się w wyższej temperaturze krytycznej.
u niektórych owadów tempo utraty wody naskórkowej jest w pewnym stopniu kontrolowane przez układ neuroendokrynny. Bezpośrednio po usunięciu głowy, dekapitowane karaluchy wykazują duży wzrost transpiracji naskórka, co prowadzi do poważnego odwodnienia. Wstrzyknięcie hormonów mózgowych do świeżo oddzielonych ciał powoduje gwałtowne zmniejszenie utraty wody naskórkowej.
tchawica
ogólnie owady przystosowane do suchych środowisk mają również nieprzepuszczalną błonę skórną, która zapobiega utracie wody. W związku z tym większość wody traconej do atmosfery następuje przez wypełnione powietrzem tracheae. Aby zmniejszyć utratę wody, wiele owadów ma zewnętrzne powłoki do tracheae lub spirale, które zamykają się, gdy otwarte oddychanie jest niepotrzebne i zapobiegają ucieczce wody. Owady narażone na większe ryzyko utraty wody borykają się z problemem zubożenia dopływu tlenu lub wysuszenia, co prowadzi do adaptacyjnego wzrostu objętości tchawicy w celu otrzymania większej ilości tlenu.
Wydalenieedytuj
po karmieniu większość owadów zatrzymuje wystarczającą ilość wody, aby całkowicie nawodnić swoje ciała, wydalając resztę. Jednak ilość wydalanej wody różni się w zależności od gatunku i zależy od wilgotności Względnej i suchości środowiska. Na przykład muchy tse utrzymywane przy wysokiej wilgotności Względnej, a więc w warunkach suchych, wydalają fekalia z około 75% zawartością wody, podczas gdy muchy tse utrzymywane przy niskiej wilgotności Względnej, a zatem w warunkach suchych, wydalają fekalia z tylko 35% zawartością wody. Adaptacja ta pomaga zminimalizować utratę wody w niekorzystnych warunkach i zwiększyć szanse na przeżycie.
tolerowanie większych strat wodyedytuj
większość owadów toleruje utratę wody w organizmie o 30-50%, jednak owady przystosowane do suchych środowisk tolerują utratę wody w organizmie o 40-60%. Początkowy rozmiar ciała odgrywa również dużą rolę w tym, jak duża utrata wody może być tolerowana, i, ogólnie rzecz biorąc, większe owady mogą tolerować większy procent utraty wody w organizmie niż mniejsze owady. Na przykład żeński chrząszcz Alphitobius diaperinus jest większy od swojego męskiego odpowiednika i może tolerować 4% większą utratę wody. Przypuszcza się, że większe owady mają zwiększone rezerwy lipidowe, zapobiegając odwodnieniu i wysuszeniu.