23.6:
Osmoregulation der Insekten
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Osmoregulation der Insekten
Die Malpighischen Gefäße 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 Gefäße sind normalerweise paarweise angeordnet und haben eine gefaltete Struktur, die ihre Oberfläche vergrößert.
Sie erstrecken sich vom Verdauungstrakt, normalerweise dem Bereich zwischen Mitteldarm und Enddarm, bis in die Hämolymphe. Diese ist eine Mischung aus Blut und Körperflüssigkeit, die bei Insekten und anderen Arthropoden sowie den meisten Mollusken vorkommt.
Im Gegensatz zu anderen Ausscheidungssystemen fehlt den Ausscheidungsprozessen der Malpighischen Gefäße ein Filtrationsschritt. Stoffwechselabfälle, wie z.B. Harnsäure, diffundieren aus der Hämolymphe in die Gefäße.
Die Gefäße sind mit einer Schicht von Transportepithelien ausgestattet, welche Pumpen enthalten. Sie transportieren aktiv Ionen wie Natrium (Na+) und Kalium (K+) von der Hämolymphe in das Innere der Gefäße. Man bezeichnet dieses Innere als Lumen. Die Osmose erlaubt dem Wasser, den Ionen passiv in die Gefäße zu folgen.
Aus dem Lumen der Gefäße wandern Wasser, Ionen und Abfallstoffe vom Darm zum Rektum. Kleine, herausragende Mikrovilli, die das Innere der Gefäße auskleiden, tragen dazu bei, die Kopplung der gelösten Stoffe und des Wasser zu maximieren und die Harnsäurekristalle durch die Gefäße zu leiten.
Im Rektum pumpen spezialisierte Drüsen viele Ionen zurück in die Hämolymphe. Durch 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 dem Tier, in trockenen Umgebungen wie Wüsten effektiv Wasser einzusparen.
Die Anzahl der Malpighischen Gefäße variiert je nach Art, Entwicklungsstadium und sogar Individuen. Zum Beispiel haben Arbeiterameisen der Arten Crematogaster lineolata und Myrmicina americana etwa 5 Malpighischen Gefäße, während Wüstenheuschrecken (Schistocerca gregaria) etwa 250 haben!
Suggested Reading
Igarashi, Peter. 2005. “Overview: Nonmammalian Organisms for Studies of Kidney Development and Disease.” Journal of the American Society of Nephrology 16 (2): 296–98. [Source]
Odonnell, M. J. 2009. “Too Much of a Good Thing: How Insects Cope with Excess Ions or Toxins in the Diet.” Journal of Experimental Biology 212 (3): 363–72. [Source]
Piermarini, Peter, Carlos Esquivel, and Jerod Denton. 2017. “Malpighian Tubules as Novel Targets for Mosquito Control.” International Journal of Environmental Research and Public Health 14 (2): 111. [Source]