23.6: Осморегуляция у насекомых

Мальпигиевы канальцы – это специализированные структуры, обнаруженные в пищеварительной системе многих членистоногих, включая большинство насекомых, которые отвечают за выделение и осморегуляцию. Канальцы обычно расположены парами и имеют извилистую структуру, увеличивающую их площадь поверхности.

Мальпигиевы канальцы выходят из пищеварительного тракта, обычно в области между средней и задней кишками, в гемолимфу – смесь крови и интерстициальной жидкости, обнаруживаемой у насекомых и других членистоногих, а также у большинства моллюсков.

В отличие от других выделительных систем, выделительные процессы мальпигиевых канальцев не имеют стадии фильтрации. Метаболические отходы, такие как мочевая кислота, диффундируют в канальцы из гемолимфы.

Канальцы выстланы слоем транспортного эпителия. Эти специализированные эпителиальные клетки содержат насосы, которые активно транспортируют ионы, такие как натрий (Na ⁺ ) и калий (K ⁺ ), из гемолимфы во внутреннюю часть канальца, называемую просвет. Осмос позволяет воде пассивно направлять ионы в канальцы.

Из просвета канальцев вода, ионы и отходы перемещаются из кишечника в прямую кишку. Крошечные выступающие микроворсинки, выстилающие внутреннюю часть канальцев, помогают максимизировать взаимодействие растворенного вещества и воды и продвижение кристаллов мочевой кислоты через канальцы.

В прямой кишке специализированные железы перекачивают много ионов обратно в гемолимфу. Осмос снова позволяет воде пассивно следовать за ионами обратно в гемолимфу. Оставшиеся азотистые отходы, состоящие в основном из концентрированной мочевой кислоты, могут затем выводиться из прямой кишки в виде пасты или порошка вместе с фекалиями. Эта система рециркуляции воды и ионов позволяет животным эффективно экономить воду в условиях обезвоживания, например в пустынях.

Количество мальпигиевых канальцев варьируется в зависимости от вида, стадии развития и даже от человека. Например, рабочие муравьи видов Crematogaster lineolata и Myrmicina americana имеют около 5 мальпигиевых канальцев, а у пустынной саранчи ( Schistocerca gregaria ) – около 250 !