Co je to exoskelet hmyzu?
Exoskelet hmyzu je vnější kostra, která podpírá a chrání tělo všech členovců. Je považován za určující znak fylu Arthropoda. U některých korýšů se exoskelet nazývá „krunýř“, to je jen jiný termín pro exoskelet.
Různé části exoskeletu, zblízka
Hmyz líná svůj exoskelet
Funkce exoskeletu hmyzu
Nejjednodušší způsob, jak si představit exoskelet hmyzu, je z hlediska kostí a kůže obratlovců. Exoskelet slouží jako kombinace všech věcí, které pro obratlovce dělají kosti a kůže. Některé ze základních funkcí jsou tedy následující:
- Je fyzickou strukturou
- Ochranou před fyzickým poškozením
- Místem pro uchycení svalů
- Slouží jako rozhraní mezi hmyzem a prostředím
- Slouží jako místo smyslového vstupu
- Pomáhá udržovat vodní rovnováhu (vosková vrstva)
- Pomáhá zabraňovat pronikání škodlivých mikrobů a chemických látek
- Pomáhá udržovat iontovou rovnováhu
Pozn: Někdy můžete slyšet, že někdo označuje exoskelet jako integument, přičemž oba termíny znamenají víceméně totéž. Technicky termín „integument“ označuje epidermis neboli živou vrstvu exoskeletu a termín „kutikula“ označuje neživou vrstvu exoskeletu. Někdy se však v méně akademických nebo odborných textech používají pojmy integument a exoskeleton zaměnitelně.
Části exoskeletu
Exoskelet se skládá z různých částí, jak je vidět na obrázku Integument hmyzu výše. V podstatě se exoskelet skládá z živé vrstvy, která se nazývá epidermis, a neživé vrstvy, která se nazývá kutikula, a tyto části mají také vlastní struktury.
Nejprve máte epikutikulu, což je samotná horní část exoskeletu (na obrázku je znázorněna jako tlustá černá čára nahoře). Epikutikula je nejsvrchnější vrstva exoskeletu, je velmi tenká, ale skládá se z mnoha různých vrstev. Uvnitř epikutikuly jsou obvykle 4 vrstvy, ale detaily jednotlivých vrstev se u různých skupin hmyzu liší a není tomu tak vždy. Dále existuje chitinová kutikula, která se skládá z exokutikula a endokutikula. Tyto části jsou velmi silné a chitinové (což znamená houževnaté, ochranné a poloprůhledné). Tyto části exoskeletu plní strukturální funkci, pomáhají exoskeletu udržet jeho tvar. Tyto dvě části dohromady se obvykle označují jako kutikula. Kutikula se skládá z chitinu a bílkovin, přičemž 20-50 % tvoří chitin a zbytek bílkoviny. Nakonec je zde živá část exoskeletu, kterou tvoří epidermis a bazální membrána (bazální lamina). Tato část exoskeletu vylučuje kutikulu, která stárne a stoupá stále blíže k vrcholu (prochází endokutikulou a exokutikulou), až se stane součástí epikutikuly neboli vnějšího ztvrdlého „krunýře“ hmyzu. Lícování skořápky probíhá tak, že nová kutikula vytlačí starou. Epidermis má jednu buněčnou vrstvu a zahrnuje specializované buňky, jako jsou žlázové buňky a smyslové buňky. Bazální membrána (Basal lamina), která je podkladem epidermis (odtud název), slouží jako molekulární síto, což znamená, že bazální lamina má kontrolu nad tím, jaké materiály jsou epidermis absorbovány, a tedy jaké materiály jdou do tvorby kutikuly.
Epikukula
Povíme si něco více o vrstvách, které tvoří epikutikulu
Jak jsem již řekl, existují čtyři hlavní vrstvy epikutikuly.
- Cementová vrstva-slouží k ochraně voskové vrstvy
- Vosková vrstva-slouží jako vodotěsná ochrana hmyzu
- Vnější epikutikula-slouží jako místo pro uchycení svaloviny,a jako ochrana nee kutikuly před enzymy a může také přispívat k povrchové kresbě.
- Vnitřní epikutikula-může sloužit jako zásobárna enzymů
Cementová vrstva může u mnoha druhů hmyzu chybět, ale obecně slouží k ochraně voskové vrstvy epikutikuly. Vosková vrstva epikutikuly pomáhá zabránit tomu, aby hmyz ztratil veškerou vodu odpařováním. Vzhledem ke své malé velikosti je hmyz velmi náchylný k dehydrataci.
Současně s tím, že je místem pro uchycení svalů a možná přispívá k povrchovému vzorování, může vnější epikutikula také zajišťovat hranici protažení při pelichání, tedy to, jak velký může hmyz po pelichání být.
Entomologové si opravdu nejsou jisti, co si mají myslet o vnitřní epikutikulární vrstvě, a někteří se domnívají, že tam ani není, ale že je spíše prodloužením vnější epikutikuly. Pokud tam je a je to vrstva oddělená od vnější epikutikuly, její funkcí je pravděpodobně zásobárna enzymů. Kvůli záměně s vnitřní a vnější vrstvou epikutikuly se někdy označují pouze společně jako „kutikulina“.
Chitinová kutikula
Vrstvy chitinové kutikuly jsou odvozeny od prokutikuly. Kutikula hmyzu se zpočátku ukládá jako jeden materiál, který se nazývá prokutikula, a následně se diferencuje na exokutikulu a endokutikulu, přičemž diferenciace se odvíjí od toho, zda a jak jsou vrstvy opálené a stabilizované. Všechny tyto vrstvy se skládají z chitinu a bílkovin.
Exokutikula
Exokutikula je opálená (sklerotizovaná, ztmavlá) a funguje pro všechny fyzikální, tvrdé vlastnosti. Je zodpovědná za:
- Tvrdost a barvu
- Upevnění svalů
- Tvrdost
- Fyzickou ochranu
Endokutikula
Endokutikula obvykle není opálená (sklerotizovaná, ztmavlá) a její hlavní funkcí je sloužit jako pružnost k tuhosti exokutikula. Jinak by byl hmyz zcela ztuhlý a nemohl by se pohybovat. Endokutikula je obvykle čirá nebo bezbarvá a blanitá.
Mezokutikula
Mezi exokutikulou a endokutikulou je vrstva, která se nazývá mezokutikula. O této vrstvě a jejím významu není mnoho známo.