există trei moduri principale prin care insectele își pot crește toleranța la deshidratare: prin creșterea conținutului total de apă din corp; prin reducerea ratei pierderii de apă din corp; și prin tolerarea unei proporții mai mari din pierderea totală de apă din organism. Timpul de supraviețuire este determinat de conținutul inițial de apă și poate fi calculat prin împărțirea toleranței la pierderea apei (cantitatea maximă de apă care poate fi îndepărtată fără a duce la deces) la rata pierderilor de apă.
creșterea conținutului de apă din corpedit
insectele cu un conținut inițial de apă din corp mai mare au rate de supraviețuire mai bune în condiții aride decât insectele cu un conținut inițial de apă din corp mai mic. Cantități mai mari de apă internă a corpului prelungesc timpul necesar pentru a elimina cantitatea de apă necesară pentru a ucide organismul. Modul în care conținutul de apă din corp este crescut poate diferi în funcție de specie.
acumularea de glicogen în timpul stadiului larvelor insectelor a fost legată de creșterea conținutului de apă din organism și este probabil o sursă de apă metabolică în condiții uscate. Glicogenul, o polizaharidă de glucoză, acționează ca o sursă de energie oxidativă în perioadele de stres fiziologic. Deoarece se leagă de până la cinci ori greutatea sa în apă în vrac, insectele cu niveluri crescute de glicogen corporal au, de asemenea, cantități mai mari de apă internă. În general, insectele selectate pentru rezistența la deshidratare prezintă, de asemenea, stadii larvare mai lungi decât cele sensibile la deshidratare. Această creștere a timpului de dezvoltare este probabil un răspuns la mediu, permițând larvelor mai mult timp să acumuleze glicogen și, prin urmare, mai multă apă înainte de ecloziune.
o altă sursă posibilă care contribuie la niveluri mai ridicate de apă corporală inițială la insecte este volumul hemolimf. Insectă echivalentă cu sângele, hemolimfa este fluidul găsit în hemocoel și este cel mai mare bazin de apă extracelulară din corpul insectelor. În Drosophila melanogaster, muștele selectate pentru rezistența la deshidratare au dat, de asemenea, cantități mai mari de hemolimf. Volumul mai mare de hemolimf este legat de o creștere a carbohidraților, în special a trehalozei, un zahăr obișnuit găsit în multe plante și animale cu rezistență ridicată la deshidratare. Muștele Drosophila melanogaster selectate pentru rezistența la deshidratare arată o creștere cu 300% a volumului hemolimf comparativ cu muștele de control, corelându-se cu o creștere similară a nivelurilor de trehaloză. În perioadele de ariditate, celulele se deshidratează și se bazează pe depozitele de hemolimfe pentru a umple apa intracelulară; prin urmare, insectele cu niveluri mai ridicate ale acestui fluid sunt mai puțin predispuse la deshidratare.
insectele pot crește, de asemenea, conținutul de apă din organism prin simpla hrănire mai des. Deoarece zahărul este absorbit lent în hemolimfă la fiecare masă, creșterea frecvenței la care insecta ingerează o sursă de zahăr crește, de asemenea, toleranța la deshidratare. În plus, cultura poate acționa, de asemenea, nu numai pentru a stoca alimente înainte de digestie, ci și pentru a oferi un rezervor suplimentar pentru apă și zahăr.
reducerea ratei de pierdere a apei
o altă strategie utilizată pentru a reduce riscul de deces prin deshidratare este reducerea ratei la care se pierde apa. Cele trei moduri principale prin care insectele pot pierde apa sunt (1) suprafața corpului (integument); (2) trahee (respirație); și (3) excreția sau produsele reziduale. Caracteristica importantă în reducerea pierderilor de apă la melcii de pământ în timpul inactivității este o epifragmă.
IntegumentEdit
exoscheletul sau integumentul insectelor acționează ca un strat impermeabil, protector împotriva deshidratării. Este compus dintr – o epicuticulă exterioară, subliniată de o procuticulă care în sine poate fi împărțită în continuare într-o exo-și endocuticulă. Endocuticula oferă insectei tenacitate și flexibilitate, iar exocuticula dură servește la protejarea părților vulnerabile ale corpului. Cu toate acestea, stratul cuticular exterior (epicuticula) este un complex proteic-polifenol format din lipoproteine, acizi grași și molecule ceroase și este apărarea primară a insectelor împotriva pierderii de apă. Multe ordine de insecte secretă un strat suplimentar de ciment peste stratul lor de ceară, care ar putea proteja împotriva abraziunii sau îndepărtării moleculelor ceroase. Acest strat este compus din lipide și proteine ținute împreună de compuși polifenolici și este secretat de glandele dermice.
în general, rata pierderii de apă la insecte este scăzută la temperaturi moderate. Odată ce se atinge o temperatură critică specifică speciei (Tc), pe măsură ce temperaturile continuă să crească, apare o pierdere rapidă de apă. „Modelul de topire a lipidelor” este folosit pentru a explica această creștere bruscă a ratei pierderii de apă. Modelul de topire a lipidelor afirmă că pierderea crescută de apă cuticulară este direct legată de topirea lipidelor de suprafață. Insectele deja adaptate la medii mai aride au un Tc mai mare; adică, proprietățile lor cuticulare se schimbă și structurile lipidice se topesc la o temperatură critică mai mare.
la unele insecte, rata pierderii cuticulare a apei este controlată într-o oarecare măsură de sistemul neuroendocrin. Imediat după îndepărtarea capului, gândacii decapitați prezintă o creștere mare a transpirației pe cuticulă, ducând la deshidratare severă. Injectarea hormonilor creierului în corpuri proaspăt separate are ca rezultat o reducere bruscă a pierderii cuticulare de apă.
Traheeedit
în general, insectele adaptate mediilor aride au, de asemenea, o membrană cuticulară impermeabilă care previne pierderea apei. Prin urmare, majoritatea apei pierdute în atmosferă are loc prin traheele umplute cu aer. Pentru a ajuta la reducerea pierderilor de apă, multe insecte au învelișuri exterioare la trahee sau spiracole, care se închid atunci când respirația deschisă nu este necesară și împiedică scurgerea apei. Insectele cu un risc mai mare de pierdere a apei se confruntă cu provocarea fie a unui aport de oxigen epuizat, fie a deshidratării, ceea ce duce la o creștere adaptivă a volumului traheal pentru a primi mai mult oxigen.
Excrețieedit
în urma hrănirii, majoritatea insectelor rețin suficientă apă pentru a-și hidrata complet corpul, excretând restul. Cu toate acestea, cantitatea de apă excretată diferă între specii și depinde de umiditatea relativă și uscăciunea mediului. De exemplu, muștele Tsetse menținute la o umiditate relativă ridicată și, prin urmare, în condiții nearide, excretă materii fecale cu aproximativ 75% conținut de apă, în timp ce muștele Tsetse menținute la o umiditate relativă scăzută și, prin urmare, condiții uscate, excretă materii fecale cu doar 35% conținut de apă. Această adaptare ajută la minimizarea pierderilor de apă în condiții nefavorabile și la creșterea șanselor de supraviețuire.
Tolerarea unei pierderi mai mari de apă
majoritatea insectelor pot tolera o pierdere de 30-50% a apei din corp; cu toate acestea, insectele adaptate mediilor uscate pot tolera o pierdere de 40-60% a apei din corp. Dimensiunea inițială a corpului joacă, de asemenea, un rol important în cât de multă pierdere de apă poate fi tolerată și, în general, insectele mai mari pot tolera un procent mai mare de pierdere de apă din corp decât insectele mai mici. Gândacul feminin Alphitobius diaperinus, de exemplu, este mai mare decât omologul său masculin și poate tolera astfel cu 4% mai multe pierderi de apă. Se presupune că insectele mai mari au crescut rezervele de lipide, prevenind deshidratarea și deshidratarea.