Ce este exoscheletul insectelor?
Exoscheletul insectelor este scheletul extern care susține și protejează corpul oricărei și tuturor artropodelor. Este considerat o caracteristică definitorie a phylum-ului Arthropoda. La unele Crustacee, exoscheletul este numit „carapace”, acesta fiind doar un alt termen pentru exoschelet.
Diferite părți ale exoscheletului, close up
O insectă care își mută exoscheletul
Funcțiile exoscheletului insectelor
Cel mai simplu mod de a ne gândi la exoscheletul insectelor este în termeni de oase și piele ale vertebratelor. Exoscheletul servește ca o combinație a tuturor lucrurilor pe care oasele și pielea le fac pentru vertebrate. Prin urmare, unele dintre funcțiile de bază sunt următoarele:
- Să fie o structură fizică
- Protecție împotriva vătămărilor fizice
- Un loc de fixare pentru mușchi
- Servește ca o interfață între insectă și mediul înconjurător
- Servește de locul de intrare senzorială
- Ajută la menținerea echilibrului hidric (stratul de ceară)
- Ajută la prevenirea pătrunderii microbilor și substanțelor chimice dăunătoare
- Ajută la menținerea unui echilibru ionic
Nota: Uneori puteți auzi pe cineva referindu-se la exoschelet ca fiind tegument, iar cei doi termeni înseamnă mai mult sau mai puțin același lucru. Din punct de vedere tehnic, termenul „tegument” se referă la epidermă, sau la stratul viu al exoscheletului, iar termenul „cuticulă” se referă la stratul neviu al exoscheletului. Cu toate acestea, uneori, în scrierile mai puțin academice sau tehnice, tegumentul și exoscheletul sunt folosite în mod interschimbabil.
Părți ale exoscheletului
Există diferite părți care alcătuiesc exoscheletul, după cum se poate vedea în imaginea Integrumentul insectei de mai sus. Practic, exoscheletul este alcătuit dintr-un strat viu, numit epidermă, și un strat neviu, numit cuticulă, iar aceste părți au, de asemenea, structuri foarte proprii.
În primul rând, aveți epicuticula, care este chiar partea superioară a exoscheletului (prezentată ca o linie neagră groasă în partea de sus a diagramei). Epicuticul este stratul cel mai exterior al exoscheletului, este foarte subțire, dar este format din mai multe straturi diferite. De obicei, în epicuticulă există 4 straturi, dar detaliile straturilor variază în funcție de diferitele grupuri de insecte și nu este întotdeauna cazul. Apoi, există cuticula chitinoasă, care este formată din exocuticulă și endocuticulă. Aceste părți sunt foarte groase și chitinoase (adică rezistente, protectoare și semitransparente). Aceste părți ale exoscheletului au o funcție structurală, ele ajută exoscheletul să-și păstreze forma. Aceste două părți luate împreună sunt denumite de obicei cuticulă. Cuticula este compusă atât din chitină, cât și din proteine, 20-50% fiind chitină, iar restul fiind proteine. În cele din urmă, există partea vie a exoscheletului, care este epiderma și membrana bazală (lamina bazală). Această parte a exoscheletului secretă cuticula, care îmbătrânește și se ridică din ce în ce mai aproape de partea superioară (trecând prin endocuticulă și exocuticulă) până când face parte din epicuticulă, sau „carapacea” exterioară și întărită a insectei. Mutarea carapacei are loc atunci când noua cuticulă împinge vechea cuticulă din drum. Epiderma are un singur strat celular și include celule specializate, cum ar fi celulele glandelor și celulele senzoriale. Membrana bazală (lamina bazală) care stă la baza epidermei (de unde și numele) servește drept sită moleculară, ceea ce înseamnă că lamina bazală controlează ce materiale sunt absorbite de epidermă și, prin urmare, ce materiale intră în crearea cuticulei.
Epicuticulă
Să vorbim puțin mai mult despre straturile care alcătuiesc epicuticulă
După cum am mai spus, există patru straturi majore ale epicuticulei.
- Stratul de ciment – servește la protejarea stratului de ceară
- Stratul de ceară – servește ca impermeabilizare pentru insectă
- Epicuticulă exterioară – servește ca loc de atașare a mușchilor,și ca protecție pentru cuticula nee împotriva enzimelor și poate contribui, de asemenea, la modelul de suprafață.
- Epicuticulă interioară-poate servi ca rezervor de enzime
Stratul de ciment poate fi absent la multe insecte, dar în general este acolo pentru a proteja stratul de ceară al epicuticulei. Stratul de ceară al epicuticlei ajută insecta să nu-și piardă toată apa prin evaporare. Din cauza dimensiunilor lor mici, insectele sunt foarte vulnerabile la deshidratare.
Pe lângă faptul că este un loc de atașare a mușchilor și poate contribuie la modelarea suprafeței, epicuticula exterioară poate, de asemenea, să asigure limita de întindere la mutare, adică cât de mare poate deveni insecta după mutare.
Entomologii nu sunt foarte siguri ce să facă cu stratul interior de epicuticulă, iar unii cred că nici măcar nu există, ci mai degrabă este o prelungire a epicuticulei exterioare. Dacă există, și este un strat separat de cel al epicuticulei exterioare, funcția sa este probabil un rezervor de enzime. Din cauza confuziei cu epicuticulele din straturile intern și extern, acestea sunt uneori denumite împreună doar „cuticulină”.
Cuticula chitinoasă
Capacele cuticulei chitinoase sunt derivate din procuticulă. Cuticula insectelor este așezată inițial ca un singur material, numit procuticulă, iar ulterior se diferențiază în exocuticulă și endocuticulă, iar diferențierea derivă din faptul dacă și cum straturile sunt sau nu tăbăcite și stabilizate. Toate aceste straturi sunt alcătuite din chitină și proteine.
Exocuticula
Exocuticula este tăbăcită (sclerotizată, întunecată) și funcționează pentru toate proprietățile fizice, dure. Este responsabilă pentru:
- Duritate și culoare
- Ajunsul mușchilor
- Rigiditate
- Protecție fizică
Endocuticulul
Edocuticulul nu este, de obicei, tăbăcit (sclerotizat, întunecat), iar funcția sa principală este de a servi ca flexibilitate la rigiditatea exocuticulului. În caz contrar, insecta ar fi complet întărită și nu s-ar putea mișca. Endocuticulul este, de obicei, transparent sau incolor și membranos.
Mesocuticulul
Există un strat între exocuticulă și endocuticulă, numit mezocuticulă. Nu se cunosc prea multe despre acest strat și despre importanța sa.