Tento příspěvek je prvním z krátké série blogů nazvané “Poznej svůj hmyz”. Autory obrázků a popisů jsou studenti postgraduálního studia entomologie zapsaní do stejnojmenného semináře.

By: Flor Edith Acevedo

Čelisti neboli mandibuly hmyzu jsou silně sklerotizované struktury, které plní řadu funkcí včetně krmení a obrany. U mravenců slouží mandibuly také jako nástroje k činnostem, jako je řezání listů, hrabání, přenášení a péče o mláďata. Dalším zajímavým aspektem hmyzích mandibul je, že mohou hrát důležitou roli při úspěchu při páření, samcům jelenovitých (Coleoptera: Lucanidae) rostou velké mandibuly, které zřejmě přitahují více samic (Gotoh et al. 2011).

Mandibuly hmyzu jsou složeny převážně z chitinu a proteinů; sousední řetězce chitinu jsou zesíťovány vodíkovými vazbami a vytvářejí chitinové mikrofibrily. Fyzikální vlastnosti hmyzích mandibul jsou ovlivněny tloušťkou kutikuly, uspořádáním chitinových vláken, obsahem proteinů a ukládáním kovů (Klowden 2008).

Některý hmyz zvyšuje tvrdost svých mandibul zabudováním kovů, jako je zinek, mangan, měď a vápník. Tyto kovy se nacházejí hlavně v řezných hranách čelistí, aby se zvýšila tvrdost a snížilo abrazivní opotřebení (Cribb et al. 2008; Schofield et al. 2002).

Ne všechen hmyz hromadí v čelistech stejné minerály. Složení minerálů zřejmě souvisí s taxonomickou skupinou, do které konkrétní hmyz patří. Například akumulace Zn je rozšířená u larev lepidopter. Je přítomna také u termitů, mravenců, lučních koníků a některých brouků. Naproti tomu vápník se vyskytuje především u dvoukřídlých (Diptera) (Cribb et al. 2008; Schofield et al. 2002; Hillerton et al. 1984; Cribb et al. 2005).

Obsah Zn vysoce koreluje s tvrdostí čelistí u termitů, mravenců a mořského červa Nereis virens (Cribb et al. 2008; Schofield et al. 2002; Broomell et al. 2006). Mineralizace však není jediným způsobem, jak zvýšit tvrdost čelistí. Někteří brouci mají mandibuly tvrdší než nerezová ocel, a přesto postrádají minerály. Lepší pochopení fyzikální a chemické struktury kutikuly hmyzu by bylo velmi zajímavé pro materiálový výzkum (Cribb et al. 2010).

Dalším důležitým aspektem, který se podílí na biomechanice krmení hmyzu, je připojené svalstvo čelisti. Mandibuly a svaly společně ovlivňují sílu, rychlost a přesnost pohybu mandibul (Clissold 2007).

Můj výzkum se zaměřuje na studium adaptačních mechanismů, které hmyzí býložravci využívají při získávání potravy na konkrétních rostlinách. Během krmení musí býložravci narušit buněčné stěny rostlin, aby získali přístup k živinám. Toto narušení je obvykle nejprve fyzikální a poté chemické; struktura listů proto může bránit prvotnímu získání živin. Například rostliny s vysokým obsahem ligninu se narušují obtížněji. Nahromadění celulózy, ligninu, křemíku a trichomů je bariérou pro mechanické poškození a slouží jako mechanická obrana rostlin tím, že snižuje stravitelnost a způsobuje opotřebení čelistí hmyzu.

Aby se hmyz mohl živit a vyvíjet na rostlinách s tvrdými listy, musí přizpůsobit svou fyziologii, morfologii a vývoj. Larvy motýlů (Lepidoptera) (housenky) jsou schopny zvětšit velikost své hlavové tobolky, když se živí tvrdými rostlinnými pletivy (Bernays 1991). Větší hlavové tobolky mohou obsahovat větší mandibulární svaly; tím se zvyšuje síla potřebná ke krmení tvrdými listy.

.