Howdy, BugFans,
Tämä jakso on hiukan tavallista pureskeltavampi – sukellamme syvälle tieteeseen, mutta palaamme takaisin pintaan hetkessä. Ja kyllä, luvassa on tietokilpailu.
Koukut! Yksi suuri ero niiden ja meidän välillä (jalkojen lukumäärän lisäksi) on se, että ne ovat sisältä pehmeitä ja ulkoa kovia ja me olemme päinvastoin. Endo (sisäinen) luurankomme pitää meidät pystyssä ja antaa lihaksillemme kiinnityspaikkoja, mikä puolestaan mahdollistaa meidän liikkumisen. Niiden ulkoinen luuranko (exo) tekee saman. Ötökän rungon seinämä on luuton putki, mutta sen sijaan, että se olisi sisältä sileä kuten tennispallo, sen sisäpuolella on harjanteita ja nystyröitä, jotka vahvistavat sitä ja tarjoavat kiinnityspaikkoja lihaksille. Ulkorunko tarjoaa suojaa saalistajilta, loisilta ja liialliselta veden menetykseltä tai saannilta,
Kuten tavallista, järjestelmä ei ole niin yksinkertainen kuin miltä se ensi silmäyksellä näyttää. Aloitetaan ulkopuolelta ja edetään alaspäin, päällimmäisenä kerroksena on ohut epikutikula, joka on hyönteisen ensimmäinen/viimeinen puolustuslinja ulkoisen veden sisäänpääsyä ja sisäisen veden ulospääsyä vastaan. Epikutikula on vahan peitossa, ja vahaa peittää ”sementtikerros”, joka pitää vahan ehjänä.
Heti epikutikulan alapuolella on prokutikula (joka koostuu ylemmästä eksokutikulaarista ja alemmasta endokutikulaarista). Paksu procuticle sisältää proteiinisäikeitä, jotka on kudottu yhteen sitkeän kitiiniksi kutsutun aineen kanssa (ei kitoni, joka on meressä elävä selkärangaton). Exocuticle-kerros voi olla melko jäykkä (sklerotisoitunut), koska sen proteiinit ovat kovettuneita, kun taas endocuticle-kerros on joustavampi, koska sen proteiinit ovat kovettumattomia (näemme kohta, miksi tämä on tärkeää). Kynsinauhat peittävät hyönteisen ulkopinnan sekä sen ruoansulatuskanavan etu- ja takapäät, ja ne päällystävät myös henkitorven/hengitysjärjestelmän. Hyönteisen väri, sekä pigmenttiväri että rakenteellinen väri (pienet heijastavat levykerrokset, jotka aiheuttavat iridenssiä), on prokutikula-kerroksessa.
Kynsinauhakerrosten alapuolella on epidermis/hypodermis, elävä, solumainen kerros, joka erittää yläpuolella olevaa elotonta kynsinauhaa. Aistikarvat saavat alkunsa tästä kerroksesta ja työntyvät ylös kynsinauhan läpi; karvat välittävät tietoa tyvessään oleville hermoille.
Luuston sisin kerros on ”tyvikalvo”, joka tukee epidermistä ja erottaa ulkoluurangon ruumisontelosta.
Exoskeleton
- Thin, vahamainen epikutikula – (ulkokerros)
- Kitiinipitoinen prokutikula
- jäykkä eksokutikula
- pehmeämpi endokutikula
Kutikula on kitiiniä, ja kitiini (glukoosin johdannainen) on aika mielenkiintoista tavaraa. Se voi olla joustavaa (puhtaassa muodossaan) tai jäykkää (mineralisoituneena kalsiumkarbonaatilla, joka voi olla peräisin vesihyönteistä ympäröivästä vedestä tai maahyönteisen ravinnosta). Selkärangattomat eläimet, kuten tuhatjalkaiset, joiden luuranko on yksinkertaisesti tuhatjalkaisena olemisen aiheuttaman kulumisen vuoksi ”vaativa”, ovat sidoksissa elinympäristöihin, joissa maaperässä on paljon kalsiumia. Hyönteisen kehon lihasten kiinnityskohdat koostuvat kitiinistä, joka on kuusi kertaa vahvempi kuin ihmisen jänteet. Kitiini on läpäisemätön alkoholille, heikoille hapoille ja emäksille sekä ruoansulatusmehuille, mutta se on altis joillekin bakteereille.
Panssaroituja toukkia, anyone? ”Ulkopuolelta kova” on suhteellinen termi. Valppaat ötökkäfanit ovat varmaan miettineet: ”Mutta hetkinen!” – Kaikki hyönteiset eivät ole samanarvoisia. Yöperhonen on paljon rutistettavampi kuin kovakuoriainen.” (No, jos BugFanit ajattelevat niin, BugLady toivoo sen olevan puhtaasti teoreettista). Kävi ilmi, että kaikki kynsinauhat eivät myöskään ole samanarvoisia. Kalsiumkarbonaatti ja muut aineet, jotka sekoittuvat kitiiniin eksokutiklan muodostamiseksi, tekevät siitä jäykemmän; endokutikla on pääosin kitiiniä, ja se on pehmeämpi. Hyönteisen suhteellinen ”pehmeys” riippuu siitä, onko endokutikula vai eksokutikula vallitseva. Pehmeärunkoisilla hyönteisillä tai elämänvaiheilla (kuten toukilla) on suurempi osuus endokutikkelia niiden ulkoluurangossa.
Hyönteisen jalkoja peittää mineralisoitunut (kova) kutikula, mutta sen jalkojen nivelet (ja vartalosegmenttien väliset nivelet) koostuvat kitiinin nahkaisesta muodosta. Hyönteisen vatsasegmenteissä on tyypillisesti yksi kova ”levy” yläreunassa, yksi kummallakin sivulla ja useita alapuolella, ja levyjen välissä oleva joustava kynsinauha sallii laajentumisen – ajattele naaraspuolisen hyttysen ruokailua tai tässä kuvassa olevaa hyvin gravidia kovakuoriaista.
Ongelma on se, että ulkoluuranko ei voi kasvaa suuremmaksi, vaikka se onkin jossain määrin joustava. Kasvaakseen isommaksi hyönteisen on molttauduttava (tai nyljettävä, jos olet britti). Kreikkalaiset kutsuivat sitä ekdysikseksi (ottaa tai riisua) (tästä tulee tyylikäs termi ekdysist).
Moltisoituminen alkaa ”hiljaisella ajalla”, jonka aikana epidermis rakentaa vanhan alle uuden epikutikkelin ja eksokutikkelin, erottaa ulkoisen minänsä (vanhat, ylimmät kynsinauhakerrokset) sisäisestä minästään (uudesta) ja käyttää sitten erityistä moltisointinestettä (entsyymiä) endokutikkelin liuottamiseen. Se imee/ kierrättää tarvittavat mineraalit vanhasta endokutikkelista uuden endokutikkelin rakentamista varten. Hyönteinen irrottaa vanhan kotelon pumppaamalla päänsä ja rintakehänsä täyteen nestettä tai ilmaa tai nostamalla verenpainettaan. ”Iho” halkeaa heikoimmasta kohdastaan, usein rintakehän takaosasta, ja ”uusi” hyönteinen vetäytyy ulos (irronneesta ihosta käytetään nimitystä exuvia; monikko on exuviae). BugLady rakastaa löytää näitä ”tyhjiä hyönteisiä”, jotka ovat täydellisiä silmänsuojia myöten.
Rypistynyt, uusi kynsinauha on tilapäisesti niin pehmeä, että hyönteinen on käytännöllisesti katsoen avuton – veltto ruumis kumijaloilla. Hyönteinen pumppaa ilmaa tai vettä kynsinauhan alle laajentaakseen sitä, ja muutaman tunnin kuluttua kynsinauha kovettuu. Hyönteinen syö, kunnes sen uudesta puvusta tulee liian tiukka (monet hyönteiset aloittavat mineraalien talteenoton syömällä vanhan puvun), ja sitten prosessi alkaa alusta. Useimmat hyönteiset (lukuun ottamatta hopeakaloja ja harjaspäätä) molttaantuvat viidestä seitsemään kertaa, ja vain kypsymättömien vaiheidensa aikana. Aikuisena sulautuminen olisi vaikea toteuttaa vahingoittamatta siipiä (vaikka perhoset onnistuvat siinä viimeisessä sulautumisvaiheessaan). Heti sulamisen jälkeen hyönteiset ovat kalpeita, ja voi kestää muutaman viikon, ennen kuin niiden värit ”asettuvat”. Hiljattain sulaneiden bokseritoukkien väri on lohenvärinen, kunnes ne tummuvat. Useiden molttien aikana epäkypsä hyönteinen voi joskus uudistaa menetettyjä tai vahingoittuneita raajojaan.
Hyönteinen, joka ei kykene onnistuneeseen molttaukseen, on tuomittu tukehtumaan vanhaan ihoonsa (jotkin torjunta-aineet estävät molttauksen kemiallisesti), mutta molttauksen teko on myös vaarallista. Kuvan sudenkorento (jonka päällä istuu suokärpänen) ei ilmeisesti jaksanut kehittyä aikuiseksi. BugLady ei ole varma heinäsirkasta, joka näytti pysähtyneen, kun hän kuvasi sen, mutta oli kadonnut seuraavana päivänä (tai ehkä joku lintu nautti juhlaa). Hopeakalat kannibalisoivat veljiään, jos ne löytävät ne kesken moltin. Erään tutkimuksen mukaan molttien kuolleisuus on 80-90 prosenttia (jos luontoäiti ei keksisi näitä kuolleisuustekijöitä kaikissa vaiheissa, miettikääpä, kuinka paljon hyönteisiä olisi olemassa!)
Vahvempi ulkorunko voi johtaa suurempiin lajeihin, mutta yksi luutumattomuuden haittapuoli on se, että siitä ei vain voi tulla kovin suuri – paitsi jos se tukeutuu veteen (kysykää vaikka jättiläiskalmarilta).
Hyvä uutinen on se, että vaikka et pärjäisikään tietovisassa, voit arvostaa eksuvioiden taikaa, kun löydät niitä.
The BugLady