Termoregularea insectelor este capacitatea insectelor de a menține temperatura corpului în anumite limite, chiar dacă temperatura exterioară este foarte diferită.
Insectele sunt privite în mod tradițional ca organisme poikiloterme (a căror temperatură corporală variază și depinde de temperatura ambiantă), spre deosebire de organismele cu sânge cald (care mențin o temperatură stabilă a corpului, indiferent de influențele externe). Cu toate acestea, termenul „termoreglare” este folosit în prezent pentru a descrie capacitatea insectelor de a menține o temperatură stabilă (peste sau sub temperatura ambiantă) în cel puțin o parte a corpului lor, prin mijloace fiziologice sau comportamentale [1] .
În timp ce multe insecte sunt ectoterme (animale a căror sursă de căldură este mediul), alte insecte pot fi endoterme (animale care pot produce în mod independent căldură în corpul lor prin procese biochimice). Insectele endoterme sunt descrise mai corect drept heteroterme deoarece nu sunt în întregime endoterme. Când se produce căldură, diferite părți ale corpului ale insectelor pot avea temperaturi diferite, de exemplu, moliile produc căldură în piept pentru zbor, dar abdomenul lor nu se încălzește semnificativ [2] .
Zborul este un mod de transport foarte consumator de energie, care necesită un nivel ridicat de metabolism. Pentru a zbura, un animal trebuie să aibă mușchi capabili să genereze putere mecanică mare, care, la rândul său, din cauza ineficienței proceselor biochimice, duce la producerea unor cantități mari de căldură [3] . Astfel, insecta se încălzește în zbor, ceea ce este acceptabil atâta timp cât temperatura rămâne sub o anumită valoare. Cu toate acestea, dacă insecta este expusă la o sursă externă de căldură (cum ar fi lumina soarelui) sau temperatura ambientală este ridicată, are nevoie de capacitatea de a-și regla temperatura pentru a rămâne în zona de confort.
Insecta poate pierde căldură prin simplu schimb de căldură cu mediul, la viteze mai mari fluxul de căldură va crește. Cu toate acestea, o creștere a vitezei de zbor duce la o creștere, nu la o scădere a temperaturii [4] . Motivul constă probabil în faptul că mușchii lucrează mai mult, iar acest lucru determină o creștere a generării de căldură în zona pieptului insectei.
Primele dovezi ale termoreglării insectelor în zbor au fost obținute în cursul unor experimente care au arătat că la fluturii superiori, îndepărtarea căldurii are loc datorită mișcării hemolimfei de la torace la abdomen [5] . Inima fluturilor pompează hemolimfa prin mijlocul pieptului, ceea ce favorizează schimbul de căldură și transformă abdomenul într-un emițător de căldură, ceea ce permite insectei să mențină o temperatură stabilă a pieptului la diferite temperaturi ambientale. Astfel, se credea că termoreglarea se realizează numai prin reglarea pierderilor de căldură înainte de a se obține dovezi pentru reglarea producției de căldură la albine. [6] Apoi s-a sugerat că constanta temperaturii la albine și, probabil, la multe alte insecte heterotermale, este obținută în primul rând prin schimbarea producției de căldură. Dacă insectele sunt capabile să regleze temperatura sânilor prin reglarea producției de căldură sau doar prin modificarea pierderii de căldură este încă o chestiune de dezbatere.
Unele insecte mari au învățat să se încălzească înainte de a zbura, astfel încât un proces atât de consumator de energie precum zborul este posibil. [7] Mușchii insectelor lucrează „inactiv”, producând o cantitate mare de căldură, atingând astfel un interval de temperatură în care mușchii lucrează cel mai eficient. Mușchii de zbor consumă o cantitate mare de energie chimică, dar doar o fracțiune foarte mică din aceasta este utilizată în muncă mecanică utilă (mișcarea aripilor). [8] Restul acestei energii chimice este transformată în căldură, rezultând o temperatură a corpului cu mult peste temperatura ambiantă.
Faptul că mușchii de zbor funcționează cel mai bine la temperaturi ridicate pune probleme pentru decolarea la temperatură scăzută, deoarece mușchii în repaus au o temperatură ambientală care nu este optimă pentru performanța lor. Prin urmare, insectele heterotermale s-au adaptat să folosească căldura generată de mușchii lor de zbor pentru a-și ridica temperatura pieptului înainte de zbor. Atât mușchii care trag aripile în jos, cât și mușchii care trag aripile în sus sunt implicați în încălzirea înainte de zbor, dar într-un mod ușor diferit decât în zbor. În timpul zborului, aceștia funcționează ca antagoniști pentru a menține mișcarea aripilor necesară pentru a asigura zborul stabil. Totuși, în timpul încălzirii, acești mușchi se contractă simultan (sau, la unele insecte, aproape simultan) [9] pentru a menține aripile (sau abia) în mișcare și pentru a produce cât mai multă căldură.
Interesant este că încălzirea înainte de zbor a fluturilor masculi din specia Helicoverpa zea , așa cum se arată, depinde de informațiile olfactive primite. [10] [11] [12] La fel ca multe alte molii, masculii acestei specii reacționează la feromonii emiși de femele zburând către femelă și încercând să se împerecheze cu ea. În timpul încălzirii mușchilor de zbor în prezența feromonilor în aer, masculii produc mai multă căldură pentru a decola mai devreme și a depăși alți masculi care ar putea simți și feromonii.
Producerea temperaturilor ridicate, așa cum este descrisă mai sus, se numește „termoreglare fiziologică” deoarece căldura este generată de procesele fiziologice din interiorul insectei. O altă metodă descrisă de termoreglare se numește „termoreglare comportamentală”, în care temperatura corpului este reglată de comportamentul special al insectei, cum ar fi, de exemplu, a se relaxa la soare. Fluturii sunt un bun exemplu de astfel de insecte, își iau căldura aproape exclusiv de la soare. [13]
Unii gândaci care mănâncă bălegar au viteza crescută de rulare și viteza de rulare a bilelor de bălegar atunci când temperatura sânului lor crește. [14] Pentru acești gândaci, gunoiul de grajd este o resursă valoroasă, care le permite să găsească o pereche și să-și hrănească larvele. Găsirea gunoiului de grajd cât mai curând posibil este importantă, astfel încât gândacul să poată rostogoli mingea cât mai repede posibil și să o ducă într-un loc îndepărtat pentru înmormântare. Gândacii detectează mai întâi bălegarul cu simțul mirosului și zboară rapid spre miros. Imediat după aterizare, temperatura corpului lor este ridicată datorită faptului că se încălzesc în zbor, ceea ce le permite să se rostogolească și să miște bilele mai repede. Cu cât mingea rezultată este mai mare, cu atât sunt mai mari șansele lor de a găsi o pereche. Cu toate acestea, după ceva timp, bug-ul de aterizare se răcește și îi devine mai dificil să mărească dimensiunea mingii, precum și să o miște. Astfel, există un compromis între rostogolirea unei mingi mari care garantează împerecherea, dar este mai greu de mișcat, și o minge mai mică care poate să nu atragă o femelă, dar poate fi dusă în siguranță pentru înmormântare. În plus, alți gândaci care au sosit mai târziu și, ca urmare, sunt mai calde, pot încerca să ia bilele de la gândacii care s-au răcit deja și, după cum se arată, au de obicei succes în acest sens. [cincisprezece]
Un alt exemplu interesant de termoreglare este utilizarea căldurii generate pentru protecție. Albinele de ceara ( Apis cerana japonica ) sunt pradate de viespi, de obicei asteptandu-le la intrarea in stup. Deși vespele sunt mult mai mari decât albinele, albinele iau în număr. Ei pot supraviețui la temperaturi de peste 46 ° C, în timp ce viespii nu. Prin urmare, albinele pot ucide hornetul înfășurându-se în jurul lui din toate părțile și apoi ridicându-și temperatura corpului. [16]
Tantarii malariei trebuie sa isi regleze temperatura corpului de fiecare data cand iau sange de la animale cu sange cald. În timpul aspirației, ei secretă o picătură de lichid, constând din urina și sângele victimei, pe care o lasă atașată de anus. Picătura se evaporă, eliminând excesul de căldură. Acest mecanism de răcire permite țânțarului să evite stresul asociat cu o creștere bruscă a temperaturii. [17]