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23.8: Osmoregulation bei Insekten
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PROTOKOLLE

23.8: Osmoregulation bei Insekten

Malpighianische Tubuli sind spezialisierte Strukturen, die im Verdauungssystem vieler Arthropoden zu finden sind. Sie sind für die Ausscheidung und Osmoregulation zuständig. Man findet sie sogar in den meisten Insekten. Die Tubuli sind typischerweise paarweise angeordnet und haben eine gefaltete Struktur, die ihre Oberfläche vergrößert.

Sie erstrecken sich vom Verdauungstrakt, typischerweise dem Bereich zwischen Mitteldarm und Hinterdarm, bis in die Hämolymphe. Diese ist eine Mischung aus Blut und interstitieller Flüssigkeit, die bei Insekten und anderen Arthropoden sowie den meisten Mollusken vorkommt.

Im Gegensatz zu anderen Ausscheidungssystemen fehlt den Ausscheidungsprozessen der Malpighia-Tubuli ein Filtrationsschritt. Stoffwechselabfälle, wie z.B. Harnsäure, diffundieren aus der Hämolymphe in die Tubuli.

Die Tubuli sind mit einer Schicht von Transportepithelien ausgestatte, welche Pumpen enthalten. Sie transportieren aktiv Ionen wie Natrium (Na+) und Kalium (K+) aus der Hämolymphe in das Innere der Tubuli. Man bezeichnet dieses Innere als Lumen. Die Osmose erlaubt es dem Wasser, den Ionen passiv in die Tubuli zu folgen.

Aus dem Lumen der Tubuli wandern Wasser, Ionen und Abfallstoffe vom Darm zum Rektum. Kleine, hervorstehende Mikrovilli, die das Innere der Tubuli auskleiden, tragen dazu bei, die Kopplung von gelöstem Wasser und Wasser zu maximieren und die Harnsäurekristalle durch die Tubuli zu treiben.

Im Rektum pumpen spezialisierte Drüsen viele der Ionen zurück in die Hämolymphe. Durch die Osmose kann das Wasser wieder passiv den Ionen in die Hämolymphe folgen. Der verbleibende stickstoffhaltige Abfall, der hauptsächlich aus konzentrierter Harnsäure besteht, kann dann als Paste oder Pulver zusammen mit dem Kot aus dem Rektum ausgeschieden werden. Dieses System des Wasser- und Ionenrecyclings ermöglicht es dem Tier, in dehydrierenden Umgebungen wie Wüsten effektiv Wasser einzusparen.

Die Anzahl der Malpighiakanälchen variiert je nach Art, Entwicklungsstadium und sogar Individuen. Zum Beispiel haben Arbeiterameisen der Arten Crematogaster lineolata und Myrmicina americana etwa 5 Malpighia-Tubuli, während Wüstenheuschrecken (Schistocerca gregaria) etwa 250 haben!


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