Howdy, BugFans,
Det här avsnittet är lite mer tuggigt än vanligt – vi kommer att dyka djupt ner i vetenskapen, men vi kommer att dyka upp till ytan igen på nolltid. Och ja, det blir en frågesport.
Bugs! En stor skillnad mellan dem och oss (förutom benantalet) är att de är mjuka på insidan och hårda på utsidan och vi är tvärtom. Vårt endo (inre) skelett håller oss uppe och ger våra muskler platser att fästa på, vilket i sin tur gör att vi kan röra oss. Deras exo (yttre) skelett gör samma sak. Kroppsväggen hos en insekt är ett benfritt rör, men i stället för att vara slät på insidan som en tennisboll kan vara, har insidan åsar och knoppar som stärker den och ger fästplatser för musklerna. Exoskelettet erbjuder skydd mot rovdjur, parasiter och överdriven vattenförlust eller -ökning,
Som vanligt är systemet inte så enkelt som det ser ut vid första anblicken. Om vi börjar på utsidan och arbetar oss neråt är det översta lagret den tunna epicutikeln, insektens första/sista försvarslinje mot att vatten från utsidan tränger in/vatten från insidan tränger ut. Epikutikeln är täckt av vax och vaxet av ett ”cementskikt” som håller vaxet intakt.
Vidare under epikutikeln finns procutikeln (som består av en övre exocutikel och en nedre endocutikel). Den tjocka procutikeln innehåller proteinsträngar som är sammanvävda med ett segt material som kallas chitin (inte chiton, som är ett ryggradslöst havsdjur). Exocutikelskiktet kan vara ganska styvt (sklerotiserat) eftersom dess proteiner är härdade, medan endocutikelskiktet är mer flexibelt eftersom dess proteiner inte är härdade (vi kommer att se varför det är viktigt om en minut). Kutikulan täcker insektens utsida, plus den främre och bakre änden av dess matsmältningskanal, och den klär även luftstrupen/andningssystemet. En insekts färg, både den pigmenterade färgen och den strukturella färgen (lagren av små, reflekterande plattor som orsakar iriseringen) finns i procuticle-skiktet.
Under nagelbandsskikten finns epidermis/hypodermis, ett levande, cellulärt skikt som utsöndrar den icke levande nagelbandsskiktet som ligger ovanför det. Sensoriska hårstrån har sitt ursprung i detta lager och sticker upp genom kutikulan; hårstråna ger information till nerver vid sin bas.
Det innersta lagret av endoskelettet är ”basalmembranet”, som stöder epidermis och skiljer exoskelettet från kroppshålan.
Exoskelett
- Tunnt, vaxartad epicuticle – (yttre skikt)
- Chitonös procuticle
- styv exocuticle
- svensk endocuticle
Cuticle är gjord av chitin, och kitin (ett derivat av glukos) är ganska intressant. Det kan vara flexibelt (i sin rena form) eller styvt (mineraliserat med kalciumkarbonat, som kan komma från vattnet som omger en vattenlevande insekt eller från en landlevande insekts föda). Ryggradslösa djur som tusenfotingar, vars exoskelett är ”underhållsintensivt” på grund av det slitage som det innebär att vara en tusenfoting, är knutna till livsmiljöer med mycket kalcium i marken. Muskelanslutningarna i en insekts kropp är gjorda av en stretchig form av kitin som är sex gånger starkare än mänskliga senor. Chitin är ogenomträngligt för alkohol, svaga syror och baser samt matsmältningssaft, men är känsligt för viss bakteriell påverkan.
Armerade larver, någon? ”Hård på utsidan” är ett relativt begrepp. Alerta BugFans har förmodligen tänkt: ”Men vänta!” Alla insekter är inte lika. En nattfjäril är mycket mer lätt att krossa än en skalbagge” (om BugFans tänker så hoppas BugLady att det är rent teoretiskt). Det visar sig att alla nagelband inte heller är lika. Kalciumkarbonat och andra ämnen som blandas med kitin för att bilda exokutikeln gör den styvare, medan endokutikeln huvudsakligen består av kitin och är mjukare. En insekts relativa ”mjukhet” beror på om endokutikeln eller exokutikeln dominerar. Insekter med mjuka kroppar eller livsstadier (som larver) har en högre procentandel endocuticle i sina exoskelett.
Insektens ben är täckta av mineraliserad (hård) kutikula, men dess benleder (och lederna mellan kroppssegmenten) är gjorda av den läderartade formen av chitin. En insekts buksegment har vanligtvis en hård ”platta” på ovansidan, en på varje sida och flera på undersidan, och den flexibla kutikeln mellan plattorna gör det möjligt att expandera – tänk på en mygghona som äter eller den mycket gravida skalbaggen på bilden här.
Problemet är att ett exoskelett, även om det är något flexibelt, inte kan växa sig större. För att bli större måste en insekt röra sig (eller moult, om du är brittisk). Grekerna kallade det för ecdysis (att ta eller ta av sig) (därav den klassiska termen ecdysist).
Multning börjar med en ”lugn tid”, under vilken epidermis bygger upp en ny epicuticle och exocuticle under den gamla, separerar sitt yttre jag (de gamla, översta kutikellagren) från sitt inre jag (det nya), och använder sedan en speciell multningsvätska (enzym) för att lösa upp sin endocuticle. Den återupptar/återanvänder nödvändiga mineraler från den gamla endocutikeln för att använda dem i uppbyggnaden av den nya. Insekten avlägsnar den gamla kutikeln genom att pumpa upp huvudet och bröstkorgen med vätska eller luft eller genom att öka blodtrycket. ”Skinnet” spricker på det svagaste stället, ofta längs baksidan av bröstkorgen, och den ”nya” insekten drar ut sig själv (ett avlossat skinn kallas exuvia; plural är exuviae). BugLady älskar att hitta dessa ”tomma insekter” – kompletta ända ner till ögontäckningen.
Den skrynkliga, nya kutikulan är tillfälligtvis så mjuk att insekten är praktiskt taget hjälplös – en slapp kropp på gummiband. Insekten pumpar in luft eller vatten under kutikulan för att utvidga den, och efter några timmar hårdnar kutikulan. Insekten äter tills dess att dess nya dräkt blir för tajt (och för att återfå mineraler börjar många insekter med att äta den gamla dräkten), och sedan börjar processen på nytt. De flesta insekter (utom silverfiskar och borsttrollsländor) byter färg fem till sju gånger, och endast under sina omogna stadier. Det skulle vara svårt att genomföra en skiftning som vuxen insekt utan att skada vingarna (även om majflugor lyckas med det under sin sista skiftning). Omedelbart efter skiftet är insekterna bleka, och det kan ta några veckor innan deras färger ”sätter sig”. Nyligen skötta buxbomsländor är laxfärgade tills de mörknar. Under en rad olika skiftningar kan en omogen insekt ibland återskapa förlorade eller skadade lemmar.
En insekt som inte kan röra sig framgångsrikt är dömd att kvävas i sitt gamla skinn (vissa bekämpningsmedel förhindrar kemiskt ruggning), men ruggningen är också farlig. Den trollslända som är avbildad här (med en sumpfluga som sitter på den) hade tydligen inte tillräckligt med kraft för att komma ut som vuxen. BugLady är inte säker på gräshoppan, som verkade ha stannat upp när hon fotograferade den men som var borta nästa dag (eller så kanske någon fågel njöt av en festmåltid). Silverfiskar kannibaliserar sina bröder om de upptäcker dem mitt i en sköldpaddor. Enligt en studie uppgår dödligheten i samband med moltning till 80-90 % (om Moder Natur inte hade hittat på dessa dödlighetsfaktorer i alla skeden av spelet, tänk hur många insekter det skulle finnas!).
Och även om ett starkare exoskelett kan leda till att arten blir större, så är en nackdel med benlöshet att man helt enkelt inte kan bli särskilt stor – om man inte får stöd av vatten (fråga bara jättebläckfisken).
Den goda nyheten är att även om du inte klarade frågesporten kan du uppskatta magin hos exuviae när du hittar dem.
The BugLady