Formă și funcție

Exoscheletul și muierea

Succesul artropodelor se datorează în mare parte evoluției exoscheletului lor unic, organic, neînsuflețit, organic și articulat (vezi figura), care nu numai că funcționează ca suport, dar asigură și protecție și, împreună cu sistemul muscular, contribuie la o locomoție eficientă. Exoscheletul este alcătuit dintr-un strat exterior subțire de proteine, epicuticul, și un strat interior gros de chitină-proteină, procuticul. La majoritatea artropodelor terestre, cum ar fi insectele și păianjenii, epicuticulul conține ceară care ajută la reducerea pierderilor de apă prin evaporare. Procuticula este formată dintr-o exocuticulă exterioară și o endocuticulă interioară. În exocuticulă există o legătură încrucișată a lanțurilor de chitină-proteine (tăbăcire), care oferă rezistență suplimentară materialului scheletic. Duritatea diferitelor părți ale exoscheletului la diferite artropode este legată de grosimea și gradul de bronzare a exocuticulei. La crustacee, rigiditatea suplimentară se obține prin faptul că exoscheletul este impregnat cu cantități variabile de carbonat de calciu.

Formația unui exoschelet a necesitat rezolvarea simultană a două probleme funcționale în evoluția artropodelor: Dacă animalul este învelit într-un înveliș rigid, cum poate crește și cum se poate deplasa? Problema creșterii este rezolvată la artropode prin mutație sau ecdysis, adică prin pierderea periodică a vechiului exoschelet. Celulele subiacente eliberează enzime care digeră baza vechiului exoschelet (cea mai mare parte a endocuticulei) și apoi secretă un nou exoschelet sub cel vechi. În momentul desprinderii propriu-zise, vechiul schelet se despică de-a lungul unor linii specifice caracteristice grupului, iar animalul se desprinde de vechiul schelet ca de un costum de haine. Vechiul schelet este de obicei abandonat, dar la unele specii este mâncat. Noul exoschelet, care este moale și flexibil, este apoi întins prin presiune sanguină localizată și crescută, sporită de aportul de apă sau aer. Întărirea are loc prin întindere și, mai ales, prin bronzare în câteva ore de la muiere. La crustacee, carbonatul de calciu se depune în noua procuticulă. (Crabii cu carapace moale sunt pur și simplu crabi nou-mutați.) Se poate adăuga endocuticulă suplimentară la exoschelet timp de câteva zile sau săptămâni după muiere.

Molirea se află sub control hormonal și există o lungă fază pregătitoare care precede procesul. Hormonul steroidic ecdysone, secretat de anumiți centri endocrini și care circulă în sânge, este inițiatorul direct al muierii. Cu toate acestea, momentul propriu-zis al unei mutații este reglementat de alți hormoni și, în general, de factori de mediu. Intervalul dintre mutații se numește instar. Din cauza frecvenței mutațiilor, instartele sunt scurte la începutul vieții, dar se prelungesc odată cu înaintarea în vârstă. Unele artropode, cum ar fi majoritatea păianjenilor și insectelor, încetează să mai mute atunci când ajung la maturitatea sexuală; altele, cum ar fi homarii și crabii, mută pe tot parcursul vieții lor. Majoritatea păianjenilor mari din regiunile temperate, de exemplu, mută de aproximativ 10 ori înainte de a ajunge la maturitatea sexuală. Ca urmare a muierii, lungimea și volumul unui artropod prezintă creșteri etapizate pe parcursul vieții, dar creșterea țesutului intern este continuă, ca la alte animale.

Pierderea unui membru este un pericol comun în viața multor artropode. Într-adevăr, unele artropode, cum ar fi crabii, sunt capabile să amputeze un apendice dacă acesta este prins de un prădător. Membrul se regenerează apoi dintr-un mic rudiment, asemănător unui mamelon, format în locul membrului pierdut. Noul membru se dezvoltă sub vechiul exoschelet în timpul perioadei de premoltă și apoi apare atunci când animalul mută.

.