Czy owady hibernują?

Napisane i zweryfikowane przez biologa Samuel Sanchez

Ostatnia aktualizacja: 21 grudnia, 2022

Kiedy w europejskich środowiskach pojawiają się niskie temperatury i zimne szczyty (poniżej 0 °C), wielu z nas zastanawia się, co dzieje się z najprostszymi organizmami żywymi na poziomie ewolucyjnym. Łatwo jest wyobrazić sobie niedźwiedzia w jego jaskini lub ptaka skulonego wysoko na gałęzi, aby utrzymać ciepło, ale co z owadami? Czy owady hibernują?

Podczas gdy te bezkręgowce nie osiągają stanu uśpienia tak drastycznego jak hibernacja, mają pewne specyficzne dla grupy techniki przetrwania w najbardziej niesprzyjającym środowisku. Czytaj dalej, bo tutaj opowiemy Ci o tym wszystkim.

Owady i temperatura

Często mówi się, że bezkręgowce są ogólnie zwierzętami ektotermicznymi. Oznacza to, że nie wytwarzają wystarczającej ilości ciepła wewnętrznego na poziomie metabolicznym, aby utrzymać stałą temperaturę, więc wymagają rozgrzania otoczenia. To samo dotyczy do pewnego stopnia ryb, płazów i gadów.

Mimo tego uogólnienia należy zauważyć, że w ostatnich dziesięcioleciach u owadów wykryto wiele epizodów termoregulacji. Na przykład, niektóre chrząszcze gnojowe (Coleoptera) są w stanie zwiększyć prędkość, z jaką pchają kulę gnojową, gdy temperatura ich tułowia wzrasta, aby zachować wewnętrzne ciepło i być bardziej aktywnymi.

Podobnie, kilka gatunków ćmy podczas lotu kieruje część hemolimfy z tułowia do odwłoka, aby rozproszyć nadmiar ciepła nagromadzonego w wyniku ruchu mięśni. Tak więc, obszar brzucha działa jako rodzaj grzejnika, który pozwala owadom uniknąć śmierci z powodu udaru cieplnego.

Te przykłady pokazują nam, że wiele owadów jest zmiennocieplnych, ale inne wykazują również pewną heterotermię, czyli termoregulację w odpowiednim czasie. Tak czy inaczej, są na łasce środowiska, gdy temperatury spadają do niesprzyjających granic.

Niektóre owady są w stanie wytwarzać lub rozpraszać ciepło w określonym czasie, ale nie jest to coś, co utrzymuje się przez cały ich cykl życia.

Czy owady hibernują podczas chłodniejszych pór roku?

Owady jako takie nie zapadają w stan hibernacji, ponieważ proces ten zachodzi tylko u zwierząt endotermicznych lub stałocieplnych (takich jak niedźwiedzie i koty). Zmniejszenie tempa metabolizmu bezkręgowców są znane jako diapauzy, podczas gdy to samo zjawisko w gadów i płazów nazywa się brumacją.

Diapauza to okres letargu lub spoczynku polegający na spontanicznym przerwaniu rozwoju niektórych bezkręgowców, który charakteryzuje się wyraźnym spadkiem aktywności metabolicznej. Jest to typowe dla owadów i pajęczaków, chociaż niektóre mięczaki i skorupiaki również go doświadczają, gdy nadchodzi zimno.

U owadów różne hormony modulują proces diapauzy: najważniejsze są hormon juwenilny (HJ), hormon diapauzy (HD) i hormon protorazykotropowy (HPTT). Ten ostatni związek hormonalny odpowiada za stymulację wydzielania ekdysteroidów, biorących udział w linieniu i wzroście. Diapauza jest spowodowana brakiem syntezy HPTT.

Poza neuroendokrynologią należy zauważyć, że istnieją 2 rodzaje diapauzy:

1. Diapauza obowiązkowa: owady wykazujące tę modalność przechodzą okres diapauzy niezależnie od warunków środowiskowych. Jest to zwykle związane z bezkręgowcami, które produkują jedno pokolenie rocznie.
2. Diapauza fakultatywna: owady, które ją prezentują, obniżają swój metabolizm tylko w obliczu określonych bodźców. Zwykle wiąże się z bezkręgowcami, które prezentują 2 lub więcej pokoleń rocznie.

Diapauza u dorosłych owadów wiąże się również z brakiem hormonu juwenilnego (HJ), natomiast u larw z jego obecnością.

Fazy diapauzy u owadów

Różne czynniki środowiskowe sprzyjają wystąpieniu diapauzy u bezkręgowców. Spadek temperatury jest najbardziej oczywistym czynnikiem, ale sprzyja temu również zmniejszenie światła dziennego (fotoperiod ) i inne zdarzenia. Oto fazy, w których rozwija się proces:

1. Indukcja: indukcja diapauzy następuje w określonym czasie i znajduje się w genach gatunku. Ta faza ma miejsce na długo przed pojawieniem się czynników środowiskowych.
2. Przygotowanie: nie wszystkie owady przechodzą przez tę fazę. W tych czasach bezkręgowce jedzą obficie, aby gromadzić białka, węglowodany i lipidy w swoim ciele.
3. Inicjacja: okres inicjacji jest podyktowany skróconym fotoperiodem, to znaczy mniejszą liczbą godzin światła otoczenia dziennie. Wiąże się to z wieloma zmianami behawioralnymi, takimi jak migracje lub znalezienie bezpiecznych miejsc pobytu na dłuższą metę.
4. Konserwacja: to najdłuższy i najbardziej znany etap całego procesu. Owady mają niską przemianę materii i nie żerują, nie poruszają się ani nie rozmnażają.
5. Terminacja: u owadów z obowiązkową diapauzą, terminacja następuje samoistnie. Z drugiej strony, fakultatywni budzą pewne bodźce (takie jak kontakt z wodą czy podwyższona temperatura).

Czas trwania diapauzy jest zmienny w zależności od gatunku owada i regionu, w którym przebywa. W każdym razie na obszarach o klimacie umiarkowanym proces ten zwykle zbiega się z najzimniejszymi miesiącami zimowymi (październik-listopad-luty-marzec).

Czy wszystkie owady przechodzą diapauzę?

Żaden owad nie zapada w stan hibernacji jako taki, ale nie wszystkie też ulegają diapauzie. Na przykład motyl monarcha (Danaus plexippus), endemiczny dla Ameryki Północnej, jesienią migruje na południe. Inne motyle, które stosują podobne strategie, to sfinks kolibra (Fruczak gołąbek), Rusałka admirał (Vanessa atalanta) i Rusałka osatnik (Vanessa cardui).

Z drugiej strony, niektóre dorosłe owady giną bezpośrednio jesienią i pozostawiają jaja, które rozwijają się, aby wykluć się, gdy temperatura zacznie rosnąć. Doskonałym przykładem tej strategii jest modliszka zwyczajna (Mantis religiosa), gdyż samica gatunku rzadko przekracza rok życia.

Nie wszystkie owady uciekają się do diapauzy. Niektóre migrują, a inne giną, gdy nadchodzi zimna pogoda.

Owady nie hibernują jako takie, chociaż mogą wejść w okres diapauzy, aby zachować integralność, jeśli wymaga tego ich cykl życiowy. Proces ten może być obligatoryjny lub fakultatywny i zależy w pewnym stopniu od warunków środowiskowych, zwłaszcza fotoperiodu.