Böceklerde Savunma Mekanizmaları

Böcek türlerinin hepsi kuşlar, sürüngenler, amfibiler, memeliler, etçil bitkiler ve diğer eklembacaklılar dahil olmak üzere çok çeşitli yırtıcı hayvanlar tarafından saldırıya uğrarlar. Doğmuş bireylerin büyük çoğunluğu (% 80-99.99) üreme çağına kadar hayatta kalamamaktadır ve bu ölüm oranının belki% 50'si yırtıcı hayvanlara atfedilmektedir. Böcekler, sürmekte olan bu kaçış savaşının üstesinden gelmek için çok çeşitli savunma mekanizmaları geliştirdiler. Bu adaptasyonların tek kısıtlaması, zaman ve enerji açısından maliyetlerinin organizmaya sağladıkları faydayı aşmamasıdır. Bir özellik, dengeyi faydalı hale getirdikçe, seçilimin özelliğe göre hareket etmesi ve onu sonraki nesillere aktarması olasılığı da artar. Bunun tersi de geçerlidir; çok maliyetli olan savunmaların devredilme şansı çok az olacaktır. Zaman testine dayanan savunmalara örnek olarak saklanma, kaçarak veya koşarak kaçma ve savaşmak için yere sıkıca tutunmanın yanı sıra avlanmayı önlemeye yardımcı olan kimyasallar ve sosyal yapılar üretme sayılabilir.

Evrimin böcek savunmasında oynadığı rolün en iyi bilinen modern örneklerinden biri, melanizm ile biberli güve (Biston betularia) arasındaki bağlantıdır. İngiltere'de geçtiğimiz iki yüzyılda biberli güve evrimi gerçekleşti, daha koyu morflar, avlanma riskini azaltmak için daha açık morflara göre daha yaygın hale geldi. Ancak bunun altında yatan mekanizma halen tartışılmaktadır.

Saklanma

Gizlenen böcekler; bastonlar (Phasmatodea takımı), birçok katidid türü (Tettigoniidae familyası) ve güveler (Lepidoptera takımı), özelleşmiş kriptik morfolojiye evrilmiş böceklerden sadece birkaçıdır. Bu adaptasyon, genel arka plana veya yenmeyen bir nesneye benzerlik nedeniyle çevrelerinde saklanmalarına izin verir. Bir böcek, çevrede yapraklar ve dallar gibi bir yırtıcıyı ilgilendirmeyen yenmez veya önemsiz bir nesneye benzediğinde, bunun bir krips formu olan mimesis sergilediği söylenir. Böcekler ayrıca farklı kamuflaj yöntemleri de kullanırlar. Bunlar, tek tip renkli bir arka plana benzemenin yanı sıra altta açık ve yukarıda karanlık veya ters gölgeli olmayı içerir. Ek olarak, kamuflaj, kişiyi arka planda daha iyi birleştirmek için dış hatları bozan desenler veya benzersiz morfolojilerle sonuçlandığında etkilidir.

Maliyet ve fayda perspektifi

Kelebekler (Lepidoptera takımı), savunmayla ilişkili maliyetler ve faydalar arasındaki dengeleme hareketinin iyi bir örneğidir. Kalkış için kelebeklerin göğüs sıcaklığının 36–40 ° C olması gerekir. Bu enerji hem kaslardan hem de vücuttan veya kanatlardan güneş radyasyonunun alınmasıyla dışarıdan elde edilir. Bu ışıkta bakıldığında, yırtıcılardan kaçmak için şifreli renklendirme, benzerleri çekmek veya yırtıcıları uyarmak için işaretler (aposematizm) ve yeterli güneş ışınımını emecek renk yokluğu, hayatta kalmada anahtar rol oynar. Kelebek ancak bu üç durum dengede olduğunda uygunluğunu en üst düzeye çıkarır.

Taklitçilik

Taklitçilik, bir türün doğal düşmanlar tarafından tanınan diğerine benzediğini tanımlayan ve onu avcılara karşı koruma sağlayan bir savunma şeklidir. Taklitçiler arasındaki benzerlik, ortak ataları göstermez. Taklitçilik, ancak ve ancak avcılar tatsız türleri yemekten öğrenebilirlerse işe yarar. Bir model türü, bu türün bir taklidini ve seçici bir ajan olarak hareket eden yırtıcı bir gözlemciyi içeren üç parçalı bir sistemdir. Öğrenme başarılı olacaksa, tüm modeller, taklitçiler ve avcıların bir arada var olması gerekir, bu da ancak coğrafi yakınlık bağlamında uygulanabilir bir kavramdır.

Davranışsal Tepkiler

Avlanmadan kaçışa yönelik davranışsal tepkiler, alt tabakaya girmeyi ve yalnızca günün bir bölümünde aktif olmayı içerir. Dahası, böcekler ölü taklidi yapabilir, bu da thanatosis adı verilen bir yanıttır. Hayvanlar arasında özellikle böcekler bunu sık sık yapar. Parlak renkler, şifreli renklerin altında da parlayabilir. Av, bir yırtıcı tarafından keşfedildikten sonra bu işaretlerden yararlandığında ürkütücü bir görüntü meydana gelir. Genellikle göz lekeleri içeren çarpıcı renk deseninin, düşmanın hızla geri çekilmesini çağrıştırması amaçlanmıştır. Daha iyi biçimlendirilmiş göz lekeleri, daha iyi caydırıcılık sağlar.

Mekanik Savunmalar

Böceklerin mekanik savunmaları geliştirmek için milyonlarca yılı vardı. Belki de en bariz olanı kütiküldür. Ana rolü destek ve kas bağlanmasında yatsa da, proteinler ve kitinin çapraz bağlanmasıyla yoğun bir şekilde sertleştiğinde veya sklerotize edildiğinde, kütikül ilk savunma hattı görevi görür. Ek fiziksel savunmalar arasında tibia ve femurdaki modifiye mandibulalar, boynuzlar ve dikenler bulunur. Bu dikenler ana yırtıcı rol üstlendiklerinde ise saldırgan olarak adlandırılırlar. Bazı böcekler benzersiz bir şekilde avcılara ilgi çekici olmayan veya yenilmez görünen inzivalar yaratır. Bu, karınlarını yaprak, dal ve taş gibi malzemelerin bir karışımı ile kaplayan caddisfly larvalarında (Trichoptera takımı) görülen durumdur.

Ototomi

Ototomi veya uzantıların atılması da avcıların dikkatini dağıtmak için kullanılır. Ve ava kaçma şansı verir. Bu oldukça maliyetli mekanizma, düzenli olarak çubuk böceklerde (Phasmatodea siparişi) uygulanmaktadır. Burada maliyet, kalıplama sırasında bacakların% 20'sinin kaybedilebilmesi olasılığı ile vurgulanmaktadır. Harvestmen (Opiliones takımı) da avcılara karşı ilk savunma hattı olarak ototomiyi kullanır.

Kimyasal Savunmalar

Feromonların aksine allomonlar, üreticinin yararına alıcıya zarar verir. Bu gruplandırma, çok sayıda böceğin kullandığı kimyasal cephaneliği kapsar. Kimyasal silahlara sahip böcekler, varlıklarını genellikle aposematizm yoluyla bilinir hale getirir. Aposematizm, tatsız türler tarafından avcılara toksik bir tehlike oluşturduklarına dair bir uyarı olarak kullanılır. Ek olarak, bu böcekler nispeten büyük, uzun ömürlü, aktif ve sıklıkla toplu olma eğilimindedir. Gerçekte, uzun ömürlülük görünürlüğü artırdığı için, uzun ömürlü böcekler kısa ömürlü olanlara göre kimyasal olarak daha fazla savunulmaktadır. Bununla birlikte, eklembacaklı ve böcek aleminde kimyasal savunmalar oldukça eşitsiz bir şekilde dağılmıştır. Kimyasal silahların varlığı ve yokluğunda, takımlar ve aileler arasında aileler arasında bile büyük farklılıklar vardır. Dahası, savunma bileşiklerinin içsel mi yoksa dışsal olarak mı elde edildiği konusunda böcekler arasında çeşitlilik vardır. Birçok kimyasal bileşik, böcek larvalarının ana besin kaynağından elde edilir.

Örnekler

Suikastçı böcekler

Suikastçı böceği Platymeris rhadamanthus (Reduviidae), irkildiğinde, potansiyel tehditlere karşı 30 cm'ye kadar zehir tükürme yeteneğine sahiptir. Bu böceğin tükürüğü, yoğun lokal ağrı, vazodilatasyon ve ödeme neden olduğu bilinen büyük miktarlarda proteaz, hyaluronidaz ve fosfolipaz içeren en az altı protein içerir.

Hamam Böcekleri

Birçok hamamböceği türünün (Blattodea takımı) arka kısımlarında mukus benzeri yapışkan salgıları vardır. Omurgalılara karşı o kadar etkili olmasa da, bu salgılar omurgasız yırtıcı hayvanların ağızlarını tıkayarak hamamböceğinin kaçma şansını artırır.

Termitler

Termit askerlerinin çoğu, fontanellar tabancası adı verilen, düşmanları dolamaya yarayan lastik benzeri ve yapışkan bir kimyasal karışım salgılar ve genellikle özelleşmiş çenelerle birleştirilir. Nazut termit türlerinde (Nasutitermitinae alt familyasında bulunan) çeneler gerilemiştir. Bu, sıvı tutkal fışkırtabilen uzun, şırıngalı bir nazusa yol açar. Bu madde ön bez rezervuarından salındığında ve kuruduğunda yapışkan hale gelir ve saldırganları hareketsiz hale getirebilir. Örümcekler, karıncalar ve kırkayaklar gibi diğer eklembacaklılara karşı oldukça etkilidir. Apicotermitinae'deki askersiz veya askerlerin nadir olduğu termit türleri arasında ağız salgılarının yerini genellikle abdominal açılma alır. Bu termitler karın kaslarını kasılır, bu da karın duvarının kırılmasına ve bağırsak içeriğinin dışarı atılmasına neden olur. Karın ayrılması karıncaları öldürmede oldukça etkili olduğu için, salınan zararlı kimyasal madde muhtemelen termitin içinde bulunur.

Karıncalar

Zehir, birçok karıncanın (Formicidae familyası) tercih edilen savunmasıdır. Evrimsel olarak bir sokma aparatına dönüştürülmüş bir ovipositorden enjekte edilir. Bu karıncalar, histamin içerebilen karmaşık bir zehir karışımı salgılar. Formicinae alt ailesinde, iğne kaybolmuştur ve bunun yerine zehir bezi tercih edilen sıvıyı, formik asidi zorla dışarı atmaktadır. Bazı marangoz karıncaların (cins Camponotus) vücutları boyunca uzanan çene bezleri de vardır. Bunlar mekanik olarak tahriş olduklarında, karınca patlayarak intihar eder, dışarıya yapışkan, dolaşan bir madde döker.

Aynı zamanda bir iğneye sahip olmayan Dolichoderinae alt familyası, farklı bir savunma tipine sahiptir. Bu grubun anal bez salgıları havada hızla polimerize olur ve avcıları hareketsiz hale getirir.

Refleks kanamada ise, böcekler savunma manevrası olarak kanlarını, hemolimfleri veya ekzokrin salgıları ve kan karışımını atarlar. Daha önce de belirtildiği gibi, boşaltılan kan, böcek kaynağı içinde veya böceğin tükettiği bitkilerden harici olarak üretilen toksinleri içerebilir. Refleksif kanama vücudun belirli bölgelerinde meydana gelir; örneğin, Coccinellidae (uğur böceği) ve Meloidae böcek aileleri diz eklemlerinden kanar.

Yaprak böcekleri

Yaprak böcekleri, avcılardan korunmaları için bir dizi kimyasal üretir. Chrysomelina (Chrysomelinae) alt grubu durumunda, tüm canlı aşamalar, kısmen 3-nitropropanoik asit esterlerini (3-NPA, beta-nitropropionik asit) içeren izoksazolin-5-on türevi glukozitlerin oluşumu ile korunur. İkinci bileşik geri dönüşümsüz bir süksinat dehidrojenaz inhibitörüdür. Dolayısıyla, 3-NPA, trikarboksilik asit döngüsünü inhibe eder. Bu inhibisyon, Huntington hastalığının neden olduğu semptomlara benzer semptomlarla nörodejenerasyona yol açar. Yaprak böcekleri yüksek konsantrasyonlarda 3-NPA ester ürettikleri için, çok çeşitli avcılara karşı güçlü bir kimyasal savunma açıktır. Chrysomelina yaprak böceklerinin larvaları, böceklerin arkasındaki savunma bezi çiftleri aracılığıyla damlacıkların atılmasına dayanan ikinci bir savunma stratejisi geliştirdi. Bu damlacıklar, mekanik rahatsızlıktan hemen sonra ortaya çıkar ve sekestre edilmiş bitki metabolitlerinden türeyen uçucu bileşikler içerir. Yaprak böceklerinin belirli bir konakçı bitkiye özelleşmesi nedeniyle, larva salgısının bileşimi türe bağlıdır. Örneğin kırmızı kavak yaprak böceği (Chrysomela populi), salisin içeren kavak bitkilerinin yapraklarını tüketir. Bu bileşik böcek tarafından alınır ve daha sonra biyokimyasal olarak benzaldehite çok benzer bir koku olan salisilaldehide dönüştürülür. Salisin ve salisilaldehit varlığı, yaprak böceklerinin potansiyel avcılarını uzaklaştırabilir. Hemolenf toksinleri, Chrysomelina böceği tarafından otojen de novo biyosentezden kaynaklanır. Valin gibi temel amino asitler, Chrysomelina yaprak böceklerinin hemolimf toksinlerinin üretimi için öncü görevi görür. Bu tür temel amino asitlerin bozunması, propanoil-CoA sağlar. Bu bileşik ayrıca propanoik asit ve-alanine dönüştürülür. Β-alanindeki amino grubu daha sonra bir oksim veya nitro-toksin 3-nitropropanoik asit (3-NPA) verecek şekilde oksitlenir. [18] Oksim, a-UDP-glukoz ile izoksazolin-5-on glukozide dönüştürülen izoksazolin-5-on'a siklize edilir. Son aşamada, 3-nitropropanoil-CoA'nın izoksazolin-5-on glukozitin 6´-konumuna transesterifikasyonuyla bir ester oluşturulur. Bu biyosentetik yol, ikincil izoksazolin-5-on ve 3-NPA'dan türetilmiş metabolitlerin yüksek milimolar konsantrasyonlarını verir. 3-NPA ve izoksazolin-5-ondan türeyen serbest 3-NPA ve glukozitler, baklagil bitkilerinin (Fabaceae) birçok cinsinde de bulunur. Örneğin, Criocerinae ve Galerucinae'nin alt familyalarından yaprak böceklerinin larvaları, yırtıcıları püskürtmek için vücutlarında taşıdıkları dışkı yığınları olan dışkı kalkanları kullanır. Fiziksel bir bariyerden daha fazlası olan dışkı siperi, güçlü yırtıcı caydırıcılar olarak hizmet edebilen atılan bitki uçucu maddeleri içerir.

Eşekarısı

Karınca saldırıları, Polistes versicolor da dahil olmak üzere birçok eşek arısı türü için büyük bir yırtıcı baskıyı temsil eder. Bu eşek arıları, VI abdominal sternitte (van de Vecht bezi) bulunan ve esas olarak bir karınca kovucu madde yapmaktan sorumlu olan bir salgı bezine sahiptir. VI abdominal sternitin kenarına yakın saç tutamları karınca kovucuyu depolar ve sürtünme davranışıyla karınca kovucuyu salgılayarak uygular.