Ten post jest pierwszym w krótkiej serii blogów o nazwie “Know your Insect”. Obrazy i opisy są autorstwa studentów Entomologii zapisanych na seminarium o tej samej nazwie.

By: Flor Edith Acevedo

Żuchwy lub szczęki owadów to silnie sklerotyzowane struktury, które pełnią wiele funkcji, w tym żerowanie i obronę. W mrówki, żuchwy są również wykorzystywane jako narzędzia do wykonywania czynności, takich jak cięcie liści, kopanie, przenoszenie i opieki nad potomstwem. Jeszcze innym interesującym aspektem żuchwy owadów jest to, że mogą one odgrywać ważną rolę w sukcesie godowym, samce chrząszczy jelonka rogacza (Coleoptera: Lucanidae) rosną duże żuchwy, które wydają się przyciągać więcej samic (Gotoh et al. 2011).

Żuchwy owadów składają się głównie z chityny i białek; sąsiednie łańcuchy chityny są usieciowane przez wiązania wodorowe, tworząc mikrofibryle chityny. Na właściwości fizyczne żuchwy owadów wpływa grubość kutykuli, układ włókien chitynowych, zawartość białka i osadzanie metali (Klowden 2008).

Niektóre owady zwiększają twardość swoich żuchw poprzez wprowadzanie metali takich jak cynk, mangan, miedź i wapń. Metale te znajdują się głównie w krawędziach tnących żuchwy, aby zwiększyć twardość i zmniejszyć zużycie ścierne (Cribb et al. 2008; Schofield et al. 2002).

Nie wszystkie owady gromadzą te same minerały w swoich żuchwach. Skład mineralny wydaje się być związany z grupą taksonomiczną, do której należy dany owad. Na przykład akumulacja Zn jest szeroko rozpowszechniona w larwach lepidoptera. Występuje on również u termitów, mrówek, pasikoników i niektórych chrząszczy. Wapń z kolei występuje głównie u Diptera (Cribb et al. 2008; Schofield et al. 2002; Hillerton et al. 1984; Cribb et al. 2005).

Zawartość Zn jest silnie skorelowana z twardością żuchwy u termitów, mrówek i robaka morskiego Nereis virens (Cribb et al. 2008; Schofield et al. 2002; Broomell et al. 2006). Mineralizacja nie jest jednak jedynym sposobem na zwiększenie twardości żuchwy. Niektóre chrząszcze, mają żuchwy twardsze niż stal nierdzewna, ale nie posiadają minerałów. Lepsze zrozumienie fizycznej i chemicznej struktury kutikuli owadów byłoby bardzo interesujące w badaniach nad materiałami (Cribb et al. 2010).

Innym ważnym aspektem związanym z biomechaniką żerowania owadów, jest dołączona muskulatura żuchwy. Razem żuchwa i mięśnie wpływają na siłę, szybkość i precyzję ruchu żuchwy (Clissold 2007).

.

Moje badania koncentrują się na badaniu mechanizmów adaptacyjnych wykorzystywanych przez owadzie roślinożerne do żerowania na poszczególnych roślinach. Podczas żerowania roślinożercy muszą naruszyć ściany komórkowe roślin, aby uzyskać dostęp do składników pokarmowych. To zaburzenie jest zwykle najpierw fizyczne, a następnie chemiczne, dlatego struktura liści może hamować początkowe pozyskiwanie składników odżywczych. Na przykład, rośliny o wysokiej zawartości ligniny będą trudniejsze do zniszczenia. Nagromadzenie celulozy, ligniny, krzemu i trichomów stanowi barierę dla uszkodzeń mechanicznych i służy jako mechaniczna obrona roślin poprzez zmniejszenie strawności i powodowanie zużycia żuchwy owadów.

Aby owady mogły żerować i rozwijać się na roślinach o twardych liściach, muszą dostosować swoją fizjologię, morfologię i rozwój. Larwy Lepidoptera (gąsienice) są w stanie zwiększyć rozmiar swojej kapsuły głowowej, gdy żerują na twardych tkankach roślinnych (Bernays 1991). Większe kapsuły głowowe mogą pomieścić większe mięśnie żuchwy; zwiększając w ten sposób siłę potrzebną do żerowania na twardych liściach.