Kuruma toleransı - Desiccation tolerance

Kuruma toleransı , bir organizmanın aşırı kuruluğa veya kuraklık benzeri koşullara dayanma veya dayanma yeteneğini ifade eder . Geçici akarsular veya göletler gibi kurak veya periyodik olarak kurak ortamlarda yaşayan bitkiler ve hayvanlar, kuruma zorluğuyla karşı karşıya kalabilir, bu nedenle hayatta kalmayı sağlamak için bu dönemlere dayanacak fizyolojik veya davranışsal adaptasyonlar gereklidir. Özellikle böcekler , ekolojik olarak çok çeşitli nişleri işgal ederler ve bu nedenle kurumayı önlemek için çeşitli stratejiler sergilerler.

Genel olarak, böceklerde kurumaya karşı direnç, kuru koşullarda kütle değişimiyle ölçülür. Kuraklığa maruz kalmadan önceki ve sonraki ölçümler arasındaki genel kütle farkı, solunum suyu kaybı genellikle ihmal edilebilir olarak kabul edildiğinden vücut su kaybına atfedilir.

Kuruma ve bitkiler

Kuruma toleranslı bitkiler arasında Craterostigma plantagineum , Lindernia brevidens ve Ramonda serbica bulunur .

Kuruma duyarlı bitkiler arasında Arabidopsis cinsi, Lindernia subracemosa , Gossypium hirsutum , Triticum aestivum ve Zea mays üyeleri bulunur .

Kuruma direnci türleri

Böceklerin kurumaya karşı toleranslarını artırabilmelerinin üç ana yolu vardır: toplam vücut su içeriğini artırarak; vücuttaki su kaybı oranını azaltarak; ve vücuttaki toplam su kaybının daha büyük bir bölümünü tolere ederek. Hayatta kalma süresi, ilk su içeriğine göre belirlenir ve su kaybı toleransının (ölümle sonuçlanmadan çıkarılabilecek maksimum su miktarı) su kaybı oranına bölünmesiyle hesaplanabilir.

Artan vücut su içeriği

Başlangıçtaki vücut su içeriği daha yüksek olan böcekler, kurak koşullarda daha düşük başlangıç ​​vücut su içeriğine sahip böceklerden daha iyi hayatta kalma oranlarına sahiptir. Daha yüksek miktarlarda vücut içi su, organizmayı öldürmek için gereken su miktarını uzaklaştırmak için gereken süreyi uzatır. Vücut su içeriğinin artırılma şekli türe göre farklılık gösterebilir .

Böceklerin larva aşamasında glikojen birikimi, artan vücut su içeriğiyle ilişkilendirilmiştir ve muhtemelen kuru koşullar sırasında bir metabolik su kaynağıdır. Bir glikoz polisakkariti olan glikojen, fizyolojik stres zamanlarında oksidatif bir enerji kaynağı görevi görür. Toplu suda ağırlığının beş katına kadar bağlandığı için, vücut glikojen seviyeleri yüksek olan böcekler de daha yüksek miktarda iç suya sahiptir. Genel olarak, kurumaya karşı direnç için seçilen böcekler ayrıca kurumaya duyarlı olanlara göre daha uzun larva aşamaları sergiler. Gelişim süresindeki bu artış, muhtemelen çevreye bir tepkidir ve larvaların glikojen biriktirmek için daha fazla zamana ve dolayısıyla eklosyondan önce daha fazla suya izin verir .

Böceklerde başlangıçtaki vücut suyunun daha yüksek seviyelerine katkıda bulunan bir başka olası kaynak hemolenf hacmidir. Kana eşdeğer böcek olan hemolenf, hemokoyelde bulunan sıvıdır ve böcek gövdesindeki en büyük hücre dışı su havuzudur. Meyve sineği Drosophila melanogaster'da , kurumaya direnç için seçilen sinekler ayrıca daha yüksek miktarda hemolimf vermiştir. Daha yüksek hemolimf hacmi, karbonhidratlarda , özellikle de birçok bitki ve hayvanda yüksek kuruma direncine sahip yaygın bir şeker olan trehalozda artışa bağlıdır . Kuruma direnci için seçilen Drosophila melanogaster sinekleri, trehaloz seviyelerinde benzer bir artışla bağlantılı olarak, kontrol sineklerine kıyasla hemolenf hacminde% 300 artış gösterir. Kuraklık dönemlerinde hücreler dehidre olur ve hücre içi suyu yenilemek için hemolimf depolarını çeker; bu nedenle, bu sıvının daha yüksek seviyelerine sahip böcekler kurumaya daha az eğilimlidir.

Böcekler ayrıca daha sık beslenerek vücut su içeriğini artırabilir. Şeker, her öğünde yavaş yavaş hemolimf tarafından emildiği için böceğin bir şeker kaynağını sindirme sıklığını artırmak, kuruma toleransını da artırır. Ayrıca mahsul , sindirimden önce yalnızca yiyecek depolamakla kalmaz, aynı zamanda su ve şeker için ek bir rezervuar sağlar.

Su kaybı oranının azaltılması

Dehidrasyon nedeniyle ölüm riskini azaltmak için kullanılan diğer bir strateji, suyun kaybedilme oranını düşürmektir. Böceklerin su kaybetmesinin üç ana yolu (1) vücut yüzeyi ( bütünlük ); (2) nefes borusu (solunum); ve (3) boşaltım veya atık ürünler. Hareketsizlik sırasında kara salyangozlarında su kaybını azaltmadaki önemli özellik epifragmdir .

Entegrasyon

Dış kabuk böceklerin veya örtü kurumaya karşı geçirgen olmayan bir koruyucu tabaka olarak görev yapar. Bu, bir dış oluşan epicuticle bir Altta, procuticle kendisi de ayrıca bir ekzo- ve endocuticle ayrılabilir olduğu. Endokutikül, böceğe dayanıklılık ve esneklik sağlar ve sert ekzokülik, savunmasız vücut kısımlarını korumaya yarar. Bununla birlikte, dış kütiküler tabaka (epikutikül), lipoproteinler , yağ asitleri ve mumsu moleküllerden oluşan bir protein-polifenol kompleksidir ve böceğin su kaybına karşı birincil savunmasıdır. Birçok böcek siparişi, mum tabakalarının üzerinde, mumsu moleküllerin aşınmasına veya çıkarılmasına karşı koruma sağlamak üzere ek bir çimento tabakası salgılar. Bu katman, polifenolik bileşikler tarafından bir arada tutulan lipit ve proteinlerden oluşur ve dermal bezler tarafından salgılanır .

Genelde böceklerde su kaybı oranı orta sıcaklıklarda düşüktür. Türe özgü kritik sıcaklığa (Tc) ulaşıldığında, sıcaklıklar artmaya devam ettikçe hızlı su kaybı meydana gelir. Su kaybı oranındaki bu ani artışı açıklamak için “ lipit eritme modeli” kullanılır. Lipid eritme modeli, artmış kütiküler su kaybının doğrudan yüzey lipitlerinin erimesi ile ilişkili olduğunu belirtir. Daha kurak ortamlara zaten adapte olmuş böcekler daha yüksek Tc'ye sahiptir; yani kütiküler özellikleri değişir ve lipid yapıları daha yüksek bir kritik sıcaklıkta erir.

Bazı böceklerde kütiküler su kaybı oranı bir dereceye kadar nöroendokrin sistem tarafından kontrol edilir . Başı kaldırıldıktan hemen sonra, başı kesilmiş hamamböcekleri , kütikül boyunca terlemede büyük bir artış sergiler ve bu da şiddetli dehidrasyona yol açar. Beyin hormonlarının yeni ayrılmış bedenlere enjekte edilmesi , kütiküler su kaybında keskin bir azalma ile sonuçlanır.

Trake

Genelde kurak ortamlara adapte olan böceklerde su kaybını önleyen geçirimsiz bir kütiküler membran bulunur. Bu nedenle, atmosfere kaybedilen suyun büyük bir kısmı hava dolu trakealar yoluyla gerçekleşir. Su kaybını azaltmaya yardımcı olmak için birçok böceğin soluk borusu dış kaplamaları veya açık solunum gereksiz olduğunda kapanan ve suyun kaçmasını önleyen spiralleri vardır . Su kaybı riski daha yüksek olan böcekler, oksijen kaynağı ya da kuruma zorluğuyla karşı karşıyadır ve bu da daha fazla oksijen almak için trakeal hacimde adaptif bir artışa yol açar.

Boşaltım

Beslenmeyi takiben, çoğu böcek vücutlarını tamamen sulandırmak için yeterli suyu tutar ve kalanını dışarı atar. Bununla birlikte, atılan su miktarı türler arasında farklılık gösterir ve ortamın bağıl nemine ve kuruluğuna bağlıdır. Örneğin, yüksek bağıl nemde tutulan Tsetse sinekleri ve dolayısıyla kurak olmayan koşullar, yaklaşık% 75 su içeriğiyle dışkı maddesi salgılarken, Tsetse sinekleri düşük bağıl nemde ve dolayısıyla kuru koşullarda, dışkı maddesini yalnızca 35 % su içeriği. Bu adaptasyon, elverişsiz koşullarda su kaybını en aza indirmeye ve hayatta kalma şansını artırmaya yardımcı olur.

Daha fazla su kaybını tolere etmek

Böceklerin çoğu% 30-50 vücut su kaybını tolere edebilir; ancak kuru ortamlara adapte olan böcekler% 40-60 vücut suyu kaybına tahammül edebilir. Başlangıçtaki vücut boyutu, ne kadar su kaybının tolere edilebileceği konusunda da büyük bir rol oynar ve genel olarak daha büyük böcekler, küçük böceklere göre vücut su kaybının daha büyük bir yüzdesini tolere edebilir. Örneğin dişi böcek Alphitobius diaperinus , erkek muadilinden daha büyüktür ve bu nedenle% 4 daha fazla su kaybına tahammül edebilir. Daha büyük böceklerin, dehidrasyonu ve kurumayı önleyen, artan lipid rezervlerine sahip olduğu varsayılmaktadır.

Davranış değişikliği

Kuruma direncini artıran fizyolojik adaptasyonlara ek olarak, böceklerin kurak ortamlara karşı davranışsal tepkileri dehidrasyon potansiyelini önemli ölçüde azaltır. Örneğin Drosophila melanogaster meyve sinekleri, kuru ortamlara yerleştirildiklerinde daha yüksek atmosferik su içeriğine sahip alanlara aktif olarak hareket edeceklerdir. Ayrıca bokböceği besinleri yer altı odalarına gömer, böylece periyodik olarak kuru koşullarda su ve enerji kaynakları sağlar. Vücudun hidrasyonunu sağlamak için beslenme yeri de değiştirilebilir. Bazı tırtıllar tercihen mikro iklimin daha yüksek bağıl neme sahip olduğu yaprakların altından beslenir. Beslenme gibi oldukça zaman alan bir faaliyette, bu böcekler kuruma şanslarını önemli ölçüde azaltır.

Cryptobiosis (Anhidrobiyoz)

Kriptobiyoz , aşırı ve olumsuz çevresel koşullardan kaynaklanan, saptanabilir metabolik aktiviteye sahip olmayan bir organizmanın durumunu ifade eder; anhidrobiyoz, (neredeyse) tüm vücut suyunun kaybından sağ çıkma durumunu ifade eder. Bu durum omurgasızlarda yaygın olarak görülmesine rağmen, yalnızca bir böceğin kriptobiyotik (anhidrobiyotik), Afrika chironomid Polypedilum vanderplanki olduğu bilinmektedir . Vanderplanki Polypedilum uğrar anhidrobiyosis , vücudun tamamen suyu alınmış olduğu bir cryptobiotic durumu. P. vanderplanki larvaları, genellikle tamamen kuruyan kaya havuzlarında yaşar. Cevap olarak, P. vanderplanki larvaları anhidrobiyotik bir duruma girer ve bu sırada vücut ozmolaritesindeki değişiklikler büyük miktarlarda trehaloz üretimini tetikler. Su replasmanı ve vitrifikasyon kapasitesi nedeniyle , trehaloz birikmesi larvaların su kaybından ölmesini önler.

Referanslar

Kaynaklar