Howdy, BugFans,
Tento díl je trochu drsnější než obvykle – ponoříme se hluboko do vědy, ale za chvíli zase vyplave na povrch. A ano, bude tam kvíz.
Brouci! Jeden velký rozdíl mezi nimi a námi (kromě počtu nohou) je ten, že oni jsou uvnitř měkcí a zvenku tvrdí a my naopak. Naše endo (vnitřní) kostra nás drží a dává našim svalům místa k upnutí, což nám zase umožňuje pohyb. Jejich exo (vnější) kostra dělá totéž. Tělesná stěna brouka je trubice bez kostí, ale místo toho, aby byla uvnitř hladká jako třeba tenisový míček, má uvnitř hřebeny a hrbolky, které ji zpevňují a poskytují místa pro uchycení svalů. Exoskelet poskytuje ochranu před predátory, parazity a nadměrnými ztrátami či přírůstky vody,
Jako obvykle, systém není tak jednoduchý, jak na první pohled vypadá. Začneme-li na vnější straně a budeme postupovat směrem dolů, vrchní vrstvu tvoří tenká epikutikula, první/poslední obranná linie hmyzu proti vniknutí vody zvenčí/vniknutí vody zevnitř. Epikutikula je pokryta voskem a vosk „cementovou vrstvou“, která udržuje vosk neporušený.
Hned pod epikutikulou je prokutikula (která se skládá z horní exokutikuly a dolní endokutikuly). Silná prokutikula obsahuje bílkovinná vlákna protkaná houževnatým materiálem zvaným chitin (nikoli chiton, což je mořský bezobratlý živočich). Vrstva exokutikula může být poměrně tuhá (sklerotizovaná), protože její bílkoviny jsou zpevněné, zatímco vrstva endokutikula je pružnější, protože její bílkoviny jsou nezpevněné (za chvíli uvidíme, proč je to důležité). Kutikula pokrývá vnější část hmyzu, navíc přední a zadní konec jeho trávicího traktu a lemuje také tracheální/dýchací soustavu. Barva hmyzu, a to jak pigmentová, tak strukturální (vrstvy drobných reflexních destiček, které způsobují duhovost), se nachází ve vrstvě prokutikuly.
Pod vrstvami kutikuly se nachází epidermis/hypodermis, živá, buněčná vrstva, která vylučuje neživou kutikulu, jež leží nad ní. V této vrstvě vznikají smyslové chloupky, které se prodírají kutikulou nahoru; chloupky předávají informace nervům na své bázi.
Nejvnitřnější vrstvou endoskeletu je „bazální membrána“, která podpírá epidermis a odděluje exoskelet od tělní dutiny.
Exoskelet
- Tenký, voskovitá epikutikula – (vnější vrstva)
- Chitonová prokutikula
- tuhá exokutikula
- poté endokutikula
Kutikula je tvořena chitinem, a chitin (derivát glukózy) je docela zajímavá látka. Může být pružný (v čisté formě) nebo tuhý (mineralizovaný uhličitanem vápenatým, který může pocházet z vody obklopující vodní hmyz nebo z potravy suchozemského hmyzu). Bezobratlí živočichové, jako jsou mnohonožky, jejichž exoskelet je „náročný na údržbu“ kvůli opotřebení způsobenému pouhým pobytem ve stonožce, jsou vázáni na stanoviště s velkým množstvím vápníku v půdě. Svalové úpony v těle brouka jsou tvořeny pružnou formou chitinu, která je šestkrát pevnější než lidské šlachy. Chitin je odolný vůči alkoholu, slabým kyselinám a zásadám a trávicím šťávám, ale je náchylný k působení některých bakterií.
Pancéřované housenky, někdo? „Tvrdý na povrchu“ je relativní pojem. Bdělí fanoušci brouků si pravděpodobně říkali: „Ale počkat!“ – Ne všechen hmyz je stejný. Můra je mnohem mačkavější než brouk.“ (No, pokud si to BugFans myslí, BugLady doufá, že je to čistě teoretické). Ukazuje se, že ani všechny kutikuly nejsou stejné. Uhličitan vápenatý a další látky, které se mísí s chitinem a tvoří exokutikulu, ji činí pevnější; endokutikula je tvořena převážně chitinem, a je tedy měkčí. Relativní „měkkost“ hmyzu závisí na tom, zda převažuje endokutikula nebo exokutikula. Měkkotělesný hmyz nebo jeho vývojová stádia (např. larvy) mají v exoskeletu vyšší procento endokutikule.
Nohy hmyzu jsou pokryty mineralizovanou (tvrdou) kutikulou, ale klouby nohou (a klouby mezi jednotlivými segmenty těla) jsou tvořeny kožovitou formou chitinu. Břišní segmenty hmyzu mají obvykle jednu tvrdou „destičku“ nahoře, jednu na každé straně a několik na spodní straně a pružná kutikula mezi destičkami umožňuje roztažení – vzpomeňte si na samičku komára při krmení nebo na velmi gravidního brouka na obrázku.
Problém je v tom, že exoskelet, i když je poněkud pružný, se nemůže zvětšovat. Aby se hmyz zvětšil, musí se vylíhnout (nebo moult, pokud jste Britové). Řekové tomu říkali ekdyse (svléknout nebo svléknout) (odtud nóbl výraz ekdyseista).
Polévání začíná „klidovým obdobím“, během něhož epidermis vytváří pod starou epikutikulou novou epikutikulu a exokutikulu, odděluje své vnější já (staré, svrchní vrstvy kutikuly) od svého vnitřního já (nové) a poté pomocí speciální tekutiny (enzymu) rozpouští svou endokutikulu. Ze staré endokutikuly znovu absorbuje/recykluje potřebné minerály, které použije při stavbě nové endokutikuly. Hmyz se zbavuje staré kutikuly napumpováním hlavy a hrudníku tekutinou nebo vzduchem nebo zvýšením krevního tlaku. „Kůže“ se rozštěpí v nejslabším místě, často podél zadní části hrudníku, a „nový“ brouk se vytáhne ven (svléknutá kůže se nazývá exuvia; množné číslo je exuviae). BugLady ráda nachází tento „prázdný hmyz“ – kompletní až po oční kryt.
Zvrásněná nová kutikula je dočasně tak měkká, že je hmyz prakticky bezmocný – ochablé tělo na gumových nohách. Hmyz pumpuje pod kutikulu vzduch nebo vodu, aby ji rozšířil, a po několika hodinách kutikula ztvrdne. Brouk žere, dokud mu nový oblek není příliš těsný (a aby získal zpět minerály, začíná mnoho druhů hmyzu žrát starý oblek), a pak proces začíná znovu. Většina hmyzu (s výjimkou stříbřitých rybek a štětinatců) se převléká pětkrát až sedmkrát, a to pouze během svých nedospělých stadií. Pelichání v dospělosti by bylo obtížné provést bez poškození křídel (ačkoli majky to při svém posledním pelichání zvládnou). Bezprostředně po líhnutí je hmyz bledý a může trvat několik týdnů, než se jeho barvy „ustálí“. Nově vylíhlí brouci mají lososovou barvu, dokud neztmavnou. Nedospělý hmyz může někdy během několika svlékání zregenerovat ztracené nebo poškozené končetiny.
Hmyz, který se nedokáže úspěšně vylíhnout, je odsouzen k udušení ve staré kůži (některé pesticidy chemicky brání vylíhnutí), ale nebezpečný je i samotný akt vylíhnutí. Vážka na obrázku (na které sedí moucha bahenní) zřejmě neměla dost sil, aby se vylíhla jako dospělec. BugLady si není jistá kobylkou, která se zdála být zastavená, když ji fotografovala, ale druhý den byla pryč (nebo si na ní možná nějaký pták pochutnal). Stříbronožky kanibalizují své bratry, pokud je objeví uprostřed dospívání. Podle jedné studie dosahuje úmrtnost při pelichání 80 až 90 % (kdyby matka příroda nevymyslela tyto faktory úmrtnosti ve všech fázích hry, pomyslete, kolik by bylo hmyzu!)
Ačkoli silnější exoskelet může vést k většímu druhu, jednou z nevýhod bezkostnatosti je, že prostě nemůžete být moc velcí – pokud vás nepodporuje voda (zeptejte se chobotnice obrovské).
Dobrá zpráva je, že i když jste v kvízu neuspěli, můžete ocenit kouzlo exuvií, když je najdete.
The BugLady
.