Exoscheletul insectelor
 Reveniți la elementul principal |
Insights: Insecte |
| Anatomie |
| Cap · piept · abdomen |
| Antene · Piese bucale |
| Exoschelet · endoschelet |
| Aparate |
| Nervos · Digestiv Respirator · Excretor Secretor · Circulator Reproducător |
| Biologie |
| Dezvoltare post-embrionară |
Exoscheletul insectelor este un aparat care îndeplinește în același timp funcțiile sistemelor tegumentale și ale scheletului vertebratelor . Acest aparat este prezent, mai general, în toate artropodele . Ca toate sistemele de căptușeală, prin urmare, prezidează funcții de protecție, secreție și excreție și, ca toate sistemele de susținere, oferă sprijin organelor și un atac asupra sistemului muscular .
Structura histologică
Structura de bază a exoscheletului este cea a oricărui sistem tegumental complex. De la interior la exterior, constă, de fapt, din următoarele trei straturi:
- un țesut conjunctiv, numit membrana bazală ;
- un țesut epitelial , numit epiderma ;
- un țesut inert, numit cuticula .
Aceste elemente structurale sunt asociate cu elemente glandulare și senzoriale
Membrana bazală este un țesut format din fibre de colagen , care leagă aparatul integumental de cavitatea internă a corpului. Se crede că este produs de celulele epidermei [1] .
Epiderma este un epiteliu simplu, adică format dintr-un singur strat de celule. Reprezintă componenta „vie” a exoscheletului și prezidează în principal construcția cuticulei. Deoarece această funcție se referă în special la insecta în curs de dezvoltare, celulele epidermei sunt active în mod special în stadiile juvenile, deoarece acestea trebuie să genereze noua cuticulă în apropierea mamei . Aceste celule apar cubice sau cilindrice în etapele juvenile și aplatizate la insecta adultă.
Cuticula este un țesut format din organizarea structurală complexă a compușilor organici macromoleculari care împreună trebuie să confere rigiditate, elasticitate și inertitate chimică exoscheletului. Este lipsit de elemente celulare, deci poate fi definit ca un țesut inert, chiar dacă straturile cele mai interioare sunt pătrunse de fibre nervoase. Complexitatea funcțională a cuticulei se datorează diferențierii mai multor straturi în care se schimbă atât compoziția chimică, cât și organizarea structurală. Stratificarea vede succesiunea a două straturi:
- epicuticula , cea mai exterioară;
- procuticola , mai internă.
Procuticul diferă la rândul său în două straturi, dintre care cel extern, mai rar, se numește exocuticulă , în timp ce cel intern, mai des, se numește endocuticulă .
Epicuticula, cu cel mult câteva unități de microni grosime, îndeplinește în principal funcții de izolare și protecție a corpului de mediul extern. Prin urmare, principalele sale proprietăți constau în inertitatea chimică și impermeabilitatea. Din punct de vedere chimic, este de natură cero-lipoproteină-tanică. Cearele sunt localizate în stratul cel mai exterior, în timp ce lipoproteinele sunt localizate în interior. Acestea din urmă formează un complex macromolecular numit cuticolină care, într-un al doilea timp, se transformă în sclerotină , care capătă calități de duritate și plasticitate prin condensarea moleculelor proteice prin intermediul compușilor chinonici ( tanizare ).
Exocuticula, mai groasă decât epicuticula, îndeplinește funcții pur mecanice, deoarece oferă exoscheletului rigiditatea sa particulară. Structura biochimică este formată din fibrile de chitină cufundate într-o matrice lipoproteică tanică, asemănătoare sclerotinei epicuticulei. În general, această structură dobândește calități de rezistență mecanică și flexibilitate, conferite de chitină, și rigiditate, conferite de matricea de lipoproteine tanice.
Endocuticula reprezintă cel mai gros strat al întregii cuticule și este constituită în esență din fibrile de chitină organizate în structuri lamelare multistratificate și cufundate într-o matrice lipoproteică neatanată. Această structură conferă exoscheletului o elasticitate considerabilă. Deosebit de importantă este prezența unei anumite proteine elastice, resilina , care are proprietăți mecanice excepționale. Resilina ar fi localizată în cantități semnificative tocmai în regiunile corpului afectate de o activitate musculară intensă, în special în picioarele săritoare și în scleritele axilare .
Grosimea procuticulei este pătrunsă de terminațiile nervoase și de canalele excretoare ale glandelor integumentale și, în cele din urmă, de canaliculi subțiri, numiți canale poroase . Secrețiile celulelor epidermice trec prin canalele porilor, care, în timpul nămolului, se depun, generând noua cuticulă sub cea veche.
Continuitatea acestei stratificări este întreruptă la intersecția unora dintre elementele morfologice care formează structura externă a exoscheletului (procese celulare, tricomi).
Elemente morfologice
Elementele morfologice care formează exoscheletul insectelor sunt scleritele , procesele și tricomii , termen cu care sunt indicați generic părul , firele de păr și solzii .
Cuticula insectelor nu are o grosime uniformă pe tot corpul, dar există zone cu rezistență mai mică care conferă complexului de exoschelet flexibilitatea necesară care permite mișcările corpului. Aceste zone de rezistență mai mică se caracterizează printr-o consistență membrană, datorită grosimii reduse a cuticulei și, în special, a exocuticulei și sunt identificate cu membranele și suturile intersegmentale .
Membranele intersegmentale leagă segmentele individuale care formează corpul insectelor între ele și, prin urmare, constau din sistemul integumental la articulații. Suturile, pe de altă parte, sunt linii de rezistență mai mică care împart exoscheletul fiecărui segment în zone practic rigide, numite sclerite . În timp ce membranele intersegmentare permit mișcări reciproce mai mult sau mai puțin mari între diferitele părți pe care le conectează, liniile de sutură sunt responsabile pentru elasticitatea și flexibilitatea exoscheletului unui singur segment ca întreg. Exoscheletul unei insecte apare deci ca un întreg ca un set de plăci rigide, dar elastice, conectate între ele prin linii sau benzi de o mai mare flexibilitate. Extern, scleritele sunt identificate cu zonele în care sunt împărțite diferitele regiuni morfologice ale corpului.
Procesele sunt de două tipuri, celulare și necelulare. Procesele celulare sunt proeminențe ale tegumentului, mai mult sau mai puțin dezvoltate, care mențin aceeași structură ca exoscheletul; cu alte cuvinte, structura lor histologică o rezumă pe cea a scleritei din care este generată. Procesele non-celulare sunt în schimb proliferări ale cuticulei. Procesele pot lua diferite forme care împreună constituie sculpturile exoscheletului, reprezentate de creste, spini, condili. Ele pot avea diverse funcții, cum ar fi constituirea punctelor de articulare ( condilii ) sau participarea la fenomenul mimicii .
Părul, firele de păr și solzii sunt anexe de origine unicelulară, produse de celulele trichogene situate în epidermă. Diferența dintre fire de păr și peri constă în mărime și rigiditate, mai accentuată în păr; solzii, pe de altă parte, sunt fire turtite. Prezența ramificațiilor sau a formelor particulare conferă acestor structuri integumentale o variabilitate morfologică extremă. Funcțiile senzoriale ( tricoid sensilli ) sunt adesea asociate cu aceste formațiuni deoarece sunt conectate la terminațiile nervoase.
Elementele morfologice ale exoscheletului (forma și dezvoltarea scleritelor; distribuția, numărul, aspectul și pigmentarea proceselor, firelor de păr, părului, solzilor) sunt de o importanță fundamentală pentru determinarea taxonomică pe bază morfologică. Prin urmare, entomologii au acordat o mare importanță acestor structuri, dincolo de importanța lor intrinsecă ca element morfo-anatomic. Cu toate acestea, ar trebui specificat faptul că în multe grupuri sistematice, substanțial uniforme, determinarea taxonomică pe bază morfologică este posibilă doar la o examinare microscopică.
Mut
Cel mai important proces fiziologic asociat cu exoscheletul este, fără îndoială, muta . Rigiditatea substanțială a exoscheletului împiedică de fapt o creștere liniară continuă: o insectă în curs de dezvoltare nu își schimbă dimensiunea decât în timpul năpârlirii: năpârlirea este fenomenul prin care o insectă elaborează o nouă cuticulă abandonând-o pe cea veche; între o năpârlă și următoarea insectă crește în greutate, dar nu în dimensiune, în timp ce în corespondență cu năpasta are loc o creștere bruscă a dimensiunii corpului.
La baza năpârlirii se află controlul de către un hormon , numit ecdizon sau hormon al năpârlirii , produs de glandele situate în protorax (glandele protoracice ventrale). Ecdysone stimulează activitatea celulelor epidermice prin inducerea năpârlirii. Procesul se desfășoară într-o succesiune treptată a mai multor faze, dintre care doar ultima este evidențiată în exterior. Reperele sunt următoarele:
- desprinderea vechii cuticule;
- emisia lichidului exuvial , format din enzime litice care dizolvă treptat o mare parte a vechii cuticule;
- refacerea substanțelor produse prin „digestia” vechii cuticule care va fi transportată și depusă de-a lungul canalelor porilor pentru a forma noua cuticula;
- lacerarea vechii cuticule și abandon.
În timpul acestui proces, lichidul exuvial joacă un rol fundamental în „reciclarea” componentelor vechii cuticule. În practică, endocuticula este aproape complet reabsorbită, deoarece lichidul exuvial nu afectează epicuticula și exocuticula. Odată ce construcția noii cuticule a fost finalizată, insecta, cu ajutorul mișcărilor musculare și umflarea corpului, provoacă lacerarea a ceea ce rămâne din vechea cuticulă, în corespondență cu suturile. Rămâne un strat relativ subțire al vechii cuticule, numit exuvia .
În timpul năpârlirii, noua cuticulă rămâne moale. Ulterior, oxidarea substanțelor polifenolice are loc odată cu formarea chinonelor , care sunt responsabile de tanificare și, prin urmare, de întărirea straturilor exterioare ale noii cuticule.
Notă
- ^ Servadei, Zangheri, Masutti. Op. Cit. , p. 11.
Bibliografie
- Guido Grandi. Instituții de entomologie generală . Bologna, Calderini, 1966. ISBN 8870190846 .
- Antonio Servadei; Sergio Zangheri; Luigi Masutti. Entomologie generală și aplicată . Padova, CEDAM, 1972.
- Ermenegildo Tremblay. Entomologie aplicată . Volumul I. ed. A III-a. Napoli, Liguori Editore, 1985. ISBN 88-207-0681-4 .
- Aldo Pollini. Manual de entomologie aplicată . Bologna, Edagricole, 2002. ISBN 8850639546 .