Howdy, BugFans,
Deze aflevering is wat kauwbaarder dan gewoonlijk- we duiken diep de wetenschap in, maar we komen zo weer boven water. En ja, er zal een quiz zijn.
Bugs! Een groot verschil tussen hen en ons (naast het aantal poten) is dat zij zacht zijn van binnen en hard van buiten en wij zijn het tegenovergestelde. Ons endo (inwendig) skelet houdt ons overeind en geeft onze spieren een plaats om zich vast te hechten, waardoor wij op onze beurt kunnen bewegen. Hun exo (uitwendig) skelet doet hetzelfde. De lichaamswand van een wants is een buis zonder botten, maar in plaats van glad aan de binnenkant te zijn zoals bij een tennisbal, heeft de binnenkant ribbels en noppen die hem steviger maken en aanhechtingsplaatsen voor de spieren bieden. Het exoskelet biedt bescherming tegen roofdieren, parasieten en overmatig waterverlies of -aanwas,
Zoals gewoonlijk is het systeem niet zo eenvoudig als het op het eerste gezicht lijkt. Beginnend aan de buitenkant en naar beneden werkend, is de toplaag de dunne epicuticula, de eerste/laatste verdedigingslinie van het insect tegen binnenkomend water van buiten en buitenkomend water van binnen. De epicuticula is bedekt met was, en de was met een “cementlaag” die de was intact houdt.
Net onder de epicuticula bevindt zich de procuticula (die bestaat uit een bovenste exocuticula en een onderste endocuticula). De dikke procuticula bevat eiwitstrengen die samengeweven zijn met een taai materiaal dat chitine heet (niet chiton, dat een ongewerveld zeedier is). De exocuticula laag kan vrij stijf zijn (sclerotized) omdat de proteïnen gehard zijn, terwijl de endocuticula laag flexibeler is omdat de proteïnen niet gehard zijn (we zullen zo zien waarom dat belangrijk is). De cuticula bedekt de buitenkant van het insect, plus de voor- en achtereinden van het spijsverteringskanaal, en het bekleedt ook het tracheale/ademhalingssysteem. De kleur van een insect, zowel gepigmenteerde kleur en structurele kleur (de lagen van kleine, reflecterende platen die iriscentie veroorzaken) wordt gevonden in de procuticula laag.
Onder de cuticula-lagen bevindt zich de epidermis/hypodermis, een levende, cellulaire laag die de niet-levende cuticula afscheidt die erboven ligt. Zintuigharen ontspringen in deze laag en steken door de cuticula naar boven; de haren geven informatie aan zenuwen aan hun basis.
De binnenste laag van het endoskelet is het “keldermembraan”, dat de opperhuid ondersteunt en het exoskelet scheidt van de lichaamsholte.
Exoskelet
- Dun, wasachtige epicuticula – (buitenlaag)
- Chitonachtige procuticula
- rigide exocuticula
- zachte endocuticula
Cuticula is gemaakt van chitine, en chitine (een derivaat van glucose) is vrij interessant spul. Het kan flexibel zijn (in zijn pure vorm) of stijf (gemineraliseerd met calciumcarbonaat, dat afkomstig kan zijn uit het water dat een aquatisch insect omringt of uit het voedsel van een terrestrisch insect). Ongewervelde dieren zoals miljoenpoten, waarvan het exoskelet “zeer onderhoudsgevoelig” is door de slijtage van het gewone miljoenpoot-zijn, zijn gebonden aan habitats met veel calcium in de bodem. De spieraanhechtingen in het lichaam van een kever zijn gemaakt van een rekbare vorm van chitine die zes keer sterker is dan menselijke pezen. Chitine is ongevoelig voor alcohol, zwakke zuren en basen, en spijsverteringssappen, maar is wel gevoelig voor bepaalde bacteriële inwerking.
Gepantserde rupsen, iemand? “Hard aan de buitenkant” is een relatief begrip. Alerte BugFans hebben waarschijnlijk gedacht: “Maar wacht! Niet alle insecten zijn gelijk geschapen. Een mot is veel pletbaarder dan een kever” (Nou, als BugFans dat denken, hoopt de BugLady dat het puur theoretisch is). Het blijkt dat ook niet alle schubben gelijk zijn. Het calciumcarbonaat en andere stoffen die met chitine vermengd zijn om de exocuticula te vormen, maken deze stijver; de endocuticula bestaat voornamelijk uit chitine, en is dus zachter. De relatieve “zachtheid” van een insect hangt af van het feit of de endocuticula of de exocuticula overheersen. Zachtgebouwde insecten of levensstadia (zoals larven) hebben een hoger percentage endocuticula in hun exoskelet.
De poten van het insect zijn bedekt met gemineraliseerde (harde) cuticula, maar de pootgewrichten (en de gewrichten tussen de lichaamssegmenten) zijn gemaakt van de leerachtige vorm van chitine. De buiksegmenten van een insect hebben meestal één harde “plaat” aan de bovenkant, één aan elke kant, en verscheidene aan de onderkant, en flexibele cuticula tussen de platen maken uitzetting mogelijk-denk aan een vrouwelijke mug die zich voedt of de zeer gravide kever die hier wordt afgebeeld.
Het probleem is dat een exoskelet, ook al is het enigszins flexibel, niet groter kan worden. Om groter te worden, moet een insect vervellen (of vervellen, als je Brits bent). De Grieken noemden het ecdysis (nemen of afstropen) (vandaar de stijlvolle term ecdysist).
De vervelling begint met een “stille tijd”, waarin de opperhuid een nieuwe epicuticula en exocuticula onder de oude bouwt, zijn buitenste zelf (de oude, bovenste schubbenlaag) scheidt van zijn binnenste zelf (de nieuwe), en dan een speciale vervellingsvloeistof (enzyme) gebruikt om zijn endocuticula op te lossen. Het absorbeert/recycleert de nodige mineralen uit de oude schubbenlaag om ze te gebruiken bij de opbouw van de nieuwe. Het insect werpt de oude cuticula af door zijn kop en borststuk met vloeistof of lucht op te pompen of door zijn bloeddruk te verhogen. De “huid” splijt op de zwakste plek, vaak achteraan het borststuk, en de “nieuwe” wants trekt zichzelf naar buiten (een afgeworpen huid wordt een exuvia genoemd; het meervoud is exuviae). De BugLady houdt ervan deze “lege insecten” te vinden – compleet tot aan hun oogbedekking toe.
De gerimpelde, nieuwe cuticula is, tijdelijk, zo zacht dat het insect vrijwel hulpeloos is – een slap lichaam op rubberen poten. Het insect pompt lucht of water onder de cuticula om het uit te zetten, en na een paar uur, verhardt de cuticula. Het insect eet tot zijn nieuwe pak te strak wordt (en om mineralen terug te winnen, beginnen veel insecten met het eten van het oude pak), en dan begint het proces opnieuw. De meeste insecten (behalve zilvervisjes en borstelstaarten) vervellen vijf tot zeven keer, en alleen tijdens hun onrijpe stadia. Als volwassen insect vervellen is moeilijk te doen zonder de vleugels te beschadigen (al lukt het meivliegen wel tijdens hun laatste vervelling). Onmiddellijk na de vervelling zijn de insecten bleek, en het kan een paar weken duren voor hun kleuren “gezet” zijn. Pas vervelde buxuswantsen zijn zalmkleurig tot ze donkerder worden. In een reeks vervellingen kan een onvolwassen insect soms verloren of beschadigde ledematen regenereren.
Een insect dat niet succesvol kan vervellen is gedoemd te stikken in zijn oude huid (sommige pesticiden verhinderen chemisch het vervellen), maar het vervellen zelf is ook gevaarlijk. De libel die hier is afgebeeld (met een moerasvlieg erop) had blijkbaar niet genoeg kracht om als volwassen insect uit de eitjes te komen. De BugLady is niet zeker van de sprinkhaan, die leek te zijn vastgelopen toen ze hem fotografeerde, maar de volgende dag verdwenen was (of misschien heeft een vogel ervan gesmuld). Zilvervisjes kannibaliseren hun broeders als ze die ontdekken tijdens de vervelling. In een studie wordt de vervellingssterfte op 80% tot 90% geschat (als Moeder Natuur niet in alle stadia met deze sterftefactoren op de proppen kwam, bedenk dan eens hoeveel insecten er zouden zijn!)
Hoewel een sterker exoskelet kan resulteren in een grotere soort, is een nadeel van beenloosheid dat je gewoon niet erg groot kunt worden-tenzij je door water wordt ondersteund (vraag het maar aan de reuzeninktvis).
Het goede nieuws is dat zelfs als je de quiz niet hebt gehaald, je de magie van exuviae kunt waarderen als je ze vindt.
The BugLady