23.8: Osmoregulation in Insects
23.8: Böceklerde Osmoregülasyon
Malpighian tubules are specialized structures found in the digestive systems of many arthropods, including most insects, that handle excretion and osmoregulation. The tubules are typically arranged in pairs and have a convoluted structure that increases their surface area.
Malpighian tubules extend from the digestive tract, typically the area between the midgut and hindgut, into the hemolymph—a mixture of blood and interstitial fluid found in insects and other arthropods, as well as most mollusks.
Unlike other excretory systems, the excretory processes of Malpighian tubules lack a filtration step. Metabolic wastes, like uric acid, diffuse into the tubules from the hemolymph.
The tubules are lined with a layer of transport epithelia. These specialized epithelial cells contain pumps that actively transport ions, like sodium (Na+) and potassium (K+), from the hemolymph into the interior of the tubule, called the lumen. Osmosis allows water to follow ions into the tubules passively.
From the tubule lumen, water, ions, and waste travel from the intestine to the rectum. Tiny, protruding microvilli lining the inside of the tubules help maximize solute-water coupling and the propulsion of uric acid crystals through the tubules.
In the rectum, specialized glands pump many of the ions back into the hemolymph. Osmosis again allows water to follow ions back into the hemolymph passively. The remaining nitrogenous waste, consisting mainly of concentrated uric acid, can then be excreted from the rectum as a paste or powder, along with feces. This system of recycling water and ions effectively allows the animal to conserve water in dehydrating environments such as deserts.
The number of Malpighian tubules varies across species, developmental stages, and even individuals. For example, worker ants of the Crematogaster lineolata and Myrmicina americana species have about 5 Malpighian tubules, while desert locusts (Schistocerca gregaria) have about 250!
Malpighian tübülleri, atılım ve ozmoregülasyon işleyen çoğu böcek de dahil olmak üzere birçok eklembacaklının sindirim sistemlerinde bulunan özel yapılardır. Tübüller genellikle çiftler halinde düzenlenir ve yüzey alanını artıran kıvrımlı bir yapıya sahiptir.
Malpighian tubülleri sindirim sisteminden uzanır, genellikle midgut ve hindgut arasındaki alan, hemolenf içine- kan ve interstisyel sıvı karışımı böcekler ve diğer eklembacaklılar bulunan, yanı sıra en yumuşakçalar.
Diğer boşaltım sistemlerinin aksine, Malpighian tübüllerinin boşaltım süreçleri bir filtrasyon adımından yoksundur. Metabolik atıklar, ürik asit gibi, hemolenf gelen tübüller içine yayılır.
Borular bir taşıma epitel tabakası ile kaplıdır. Bu özel epitel hücreleri aktif olarak iyonları taşıyan pompalar içerir, sodyum gibi (Na+) ve potasyum (K+), tübül iç içine hemolenf, lümen denir. Osmoz, suyun iyonları pasif olarak tübüllere kadar takip etmesini sağlar.
Tübül lümen, su, iyonlar ve atık bağırsaktan rektuma gider. Tübüllerin içini kaplayan küçük, çıkıntılı mikrovilli, solute su kaplinini ve ürik asit kristallerinin tübüller aracılığıyla itme sini en üst düzeye çıkarmaya yardımcı olur.
Rektumda, özel bezleri geri hemolenf içine iyonların çoğu pompa. Ozmoz yine suyun iyonları pasif olarak hemolenfe geri takip etmesini sağlar. Kalan azotlu atık, ağırlıklı olarak konsantre ürik asit oluşan, daha sonra dışkı ile birlikte, bir hamur veya toz olarak rektum dan atılabilir. Su ve iyonların geri dönüşüm bu sistem etkili çöller gibi dehydrating ortamlarda su tasarrufu hayvan sağlar.
Malpighian tübüllerinin sayısı türler, gelişim aşamaları ve hatta bireyler arasında değişir. Örneğin, Crematogaster lineolata ve Myrmicina americana türlerinin işçi karıncalar yaklaşık 5 Malpighian tübülvar, çöl çekirgeler ise(Schistocerca gregaria) yaklaşık 250 var!