Gdzie owady znikają zimą?

Jako stworzenia zmiennocieplne owady są szczególnie podatne na mróz w zimie. Aby przetrwać, ten rodzaj form życia rozwinął szeroką gamę adaptacji, aby móc przeżyć te zimne okresy.

Po pierwsze, być może najbardziej znaną taktyką jest prosta migracja, a najbardziej znanym przykładem jest prawdopodobnie motyl, danaid wędrowny. Każdej jesieni, od sierpnia do października, niektóre motyle pakują się i kierują na południe.

Istnieją również bardziej interesujące adaptacje takie jak różne formy hibernacji, unikanie zamarzania i tolerancja zimna.

Biorąc pod uwagę, że wiele owadów zjada liście i inne tego typu rzeczy, których jest niewiele w zimie, alternatywą dla kontynuowania poszukiwań pożywienia jest znalezienie jakiejś formy schronienia, a następnie wejście w diapauzę, która jest mniej więcej spokojnym stanem zatrzymania rozwoju.

To rozwiązuje problem żywieniowy, ale nadal istnieje potencjalnie cały problem mroźnych temperatur. Aby to obejść, na tym etapie owady mogą robić takie rzeczy, jak obniżanie poziomu wody w swoich ciałach, czasami nawet do skrajności, jak Belgica antarctica, która jednocześnie gromadzi cukry w swoich komórkach, aby obniżyć temperaturę zamarzania pozostałej wody i obniża ilości wody w organizmie do stanu niemal całkowitego odwodnienia, dodatkowo zwiększając poziom stężenia cukrów.

W związku z tym okazuje się, że wiele owadów gromadzi zimą krioprotektanty (płyn niezamarzający), często glicerynę. Zasadniczo działa to poprzez coraz większy rozkład glikogenu na glicerol, gdy temperatura spada coraz niżej. Wraz ze wzrostem gromadzenia się tego płynu w komórkach i płynach ustrojowych owadów rośnie ich zdolność do unikania zamarzania.

Owady te mogą również tworzyć w swoich ciałach środowisko, które nie jest idealne do tworzenia się zarodków lodu. Dla tych, którzy nie są tego świadomi, aby lód uformował się w mroźnych temperaturach, potrzebuje miejsca zarodkowania – jakiejś małej cząsteczki, z której się uformuje. Bez tego woda może w rzeczywistości przejść do ujemnych temperatur bez zamarzania.

Korzystając z tego faktu, wiele owadów unikających zamarzania wykształciło procesy, które redukują ilość takich cząsteczek w ich ciałach, takich jak kawałki pokarmu, drobnoustroje, a nawet niektóre białka, które mogłyby służyć jako miejsca zarodkowania. Można to osiągnąć w taki sposób, jak zaprzestanie jedzenia w celu oczyszczenia przewodu pokarmowego, a także pozbycie się lipoprotein w ich odpowiedniku krwi (heamolimfa).

Oczywiście to wszystko działa tylko do pewnych temperatur, więc owady unikające mrozu często również muszą znaleźć schronienie.

Owady, które spędzają zimę przyczepione do gałęzi, takie jak Gnorimoschema gallaesolidaginis, mogą również wykorzystywać naturalne mechanizmy obronne rośliny do tworzenia zimowych igloo: w tym przypadku, gdy owad przyczepia się, roślina wytwarza w obronie narośl, która z kolei otacza stworzenie i pomaga chronić je przed warunkami atmosferycznymi.

Ponadto wiele gatunków zimuje jako jaja lub larwy, albo w chronionych kokonach, pod stosami liści itp., albo po prostu zakopuje się w glebie, aby wykorzystać nieco bardziej umiarkowaną temperaturę gleby. Jest to również znacznie bezpieczniejsze miejsce na zimę dzięki dodatkowej ochronie potencjalnie zamarzniętej ziemi przed głodnymi zwierzętami, takimi jak ptaki.

Oprócz zakopywania się w różnych miejscach w celu ochrony przed żywiołami niektóre owady idą jeszcze dalej. Grupują się razem, aby uzyskać dodatkową ochronę i ciepło, tak jak np. biedronki, które mają tendencję do gromadzenia się i układania jedna na drugiej w chronionym obszarze, takim jak pęknięcia w ścianach budynków lub pod kamieniami itp.

Podobnie owady społeczne, takie jak mrówki i termity, tworzą kolonie głęboko pod ziemią, czasem znacznie poniżej linii mrozu. Tutaj przechowują zapasy jedzenia i zajmują się pracą nad utrzymaniem odpowiedniej temperatury w kolonii.

Być może najbardziej fascynującym przykładem tego rodzaju adaptacji są pszczoły miodne. Do niedawna wielu naukowców uważało, że ule miodne są ogrzewane przez poczwarki w czerwiu i że pszczoły często gromadzą się tam, aby rozgrzać się od poczwarek. Niedawno okazało się, że tak nie jest, gdy odkryto nową specjalizację pszczół miodnych, czyli “pszczoły ogrzewające”. Pszczoły w prawie każdym wieku mogą pełnić tę funkcję albo używając mięśni brzucha, albo odłączając skrzydła od mięśni, co pozwala im energicznie ich używać bez faktycznego poruszania skrzydłami. Może to ogrzać ich ciała do około 44 ° C, czyli około 9 ° C więcej niż wynosi ich normalna temperatura ciała.

Kolejnym odkryciem, które się z tym wiązało, było to, dlaczego królowe pszczół pozostawiają pewne komórki w czerwiu puste. Wcześniej sądzono, że jest to niepożądana cecha królowej, więc poszukiwano królowych, które pozostawiają mniej pustych komórek. W rzeczywistości te puste komórki są niezbędne do prawidłowej pracy ula. Przed odkryciem pszczół ogrzewających wykorzystujących technologię promieniowania ciepła sądzono, że pszczoły pełzające w tych pustych komórkach je czyszczą. W rzeczywistości pszczoły ogrzewające znajdują się tam, aby utrzymać otaczające komórki w odpowiedniej temperaturze.

Wracając do ogrzewania ula zimą, gdy temperatura spada, wszystkie pszczoły zbierają się razem, otaczając królową. W tym czasie pozwalają na obniżenie temperatury ula do około 27 ° C, aby oszczędzać energię. Pszczoły na zewnętrznych częściach gromady, które zwykle są utrzymywane w temperaturze co najmniej około 9 ° C, co jakiś czas zamieniają się miejscami z pszczołami w bardziej zatłoczonych częściach wewnętrznych, tak aby wszystkie pszczoły miały szansę wystarczająco się ogrzać, by przeżyć.

Aby wesprzeć pszczoły ogrzewające w ich pracy, inne pszczoły mają za zadanie od czasu do czasu przynosić im pożywienie, ponieważ ich energia zaczyna się wyczerpywać z powodu ciągłego, energicznego używania mięśni skrzydeł lub brzucha w celu wytworzenia ciepła.

Pomimo ich usilnych wysiłków, rodziny pszczół mogą potencjalnie zostać całkowicie utracone lub stracić większość swoich członków na skutek mroźnej zimy, zwłaszcza jeśli nie zdołają zgromadzić wystarczającej ilości miodu.

Idąc dalej, niektóre owady nie przepadają za wątpliwym luksusem spędzania zimy na świeżym powietrzu i muszą pozostać bardziej aktywne, by przeżyć. Na przykład gatunki takie jak jętki, widelnice i ważki zimują jako nimfy (stadium niedojrzałe, które przypomina stadium dorosłe), i w przeciwieństwie do innych stosunkowo spokojnych kuzynów, nadal jedzą i rosną przez całą zimę.

To prowadzi nas nie tylko do unikania zamarzania, ale także jego tolerancji. Owady te przystosowały się tak, że są w stanie tymczasowo przekształcić się w małe owadzie sople, a następnie rozmrozić i wrócić do normalnego życia. Jak można sobie wyobrazić na podstawie tego, niektóre z tych gatunków są badane pod kątem potencjalnego zastosowania do kriogenicznego zamrażania ludzi bez uszkadzania komórek, tkanek i tym podobnych.

Chociaż istnieje wiele sposobów, w jakie można potencjalnie osiągnąć tolerancję na zamrażanie u danego owada, wiele z nich nie jest w pełni zrozumiałych, w ogólnym przypadku gromadzą one swoje specyficzne chemikalia zapobiegające zamarzaniu często w taki sposób, że same komórki nie zamarzają, ale hemolimfa wokół nich tak. Kiedy tworzy się lód, tworzy się również coś w rodzaju warstwy buforowej, która pomaga zapobiec zamarzaniu reszty.

Co do dokładnego mechanizmu używanego przez ich ciała do dalszego zapobiegania uszkodzeniom błon komórkowych w takich przypadkach zamarzania, nie jest to jeszcze w pełni zrozumiałe, chociaż w wielu przypadkach wydaje się, że owady używają również białek zapobiegających zamarzaniu, aby móc nie tylko kontrolować lokalizację, ale i szybkość zamrażania, pozwalając ich komórkom i tkankom na wolniejsze przystosowanie się do tego procesu.

Jednym z bardziej ekstremalnych tego przykładów jest chrząszcz z rodziny Pythidae, który może nadal powstrzymywać zamarzanie aż do około -54 stopni C, w którym to momencie wokół komórek utworzy się lód, ale nie w nich, pozwalając im przetrwać przez jakiś czas w jeszcze niższych temperaturach.

 

Źródła: Melissa / Today I Found Out

Where Do Bugs Go in the Winter?

Insect overwintering

Where Do Insects Go in the Winter?

How insects survive the long, cold winter

Butterflies in Snow!

Frozen Alive!

Biology of the Monarch Butterfly

Zdjęcia: Pixabay

Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x