Гемолимфа

Свойства гемолимфы насекомых

Гемолимфа насекомых обычно бесцветная либо окрашена в желтоватый или зеленоватый цвет. Однако у личинок комаров-звонков («мотыля») она имеет ярко-красную окраску. В плазме личинок растворено вещество, близкое по строению к гемоглобину, имеющемуся у высших животных. Просвечивая через прозрачные покровы, гемолимфа придает красный цвет и телу насекомого.

Содержание воды в гемолимфе – 75-90%, в зависимости от стадии жизненного цикла и состояния (активная жизнь, диапауза) насекомого. Ее реакция либо слабокислая (как и у крови животных), либо нейтральная, в пределах рН 6-7. Между тем, осмотическое давление гемолимфы намного выше, чем у крови теплокровных. В качестве осмотически активных соединений выступают различные аминокислоты и прочие вещества преимущественно органического происхождения.

Осмотические свойства гемолимфы особенно сильно выражены у немногочисленных насекомых, населяющих солоноватые и соленые воды. Так, даже при погружении личинки мухи-береговушки в концентрированный раствор соли ее кровь не меняет своих свойств, а из тела не выходит жидкость, чего стоило бы ожидать при таком «купании».

По весу гемолимфа составляет 5-40% от массы тела.

Как известно, кровь животных имеет свойство свертываться – это защищает их от слишком большой кровопотери при ранениях. Среди насекомых не все обладают свертывающейся кровью; их раны, если такие появляются, обычно закрываются «пробками» из плазмоцитов, подоцитов и других специальных клеток гемолимфы.

Состав гемолимфы насекомых

Гемолимфа состоит из двух частей: жидкости (плазмы) и клеточных элементов, представленных гемоцитами.

В плазме растворены органические вещества и неорганические соединения в ионизированной форме: натрий, калий, кальций, магний, хлорит-, фосфат, карбонат-ионы. В сравнении с позвоночными, гемолимфа насекомых содержит больше калия, кальция, фосфора и магния. Например, у растительноядных видов концентрация магния в крови может быть в 50 раз выше, чем у млекопитающих. То же касается калия.

Также в жидкой части крови обнаруживаются питательные вещества, метаболиты (мочевая кислота), гормоны, ферменты и пигментные соединения. В некотором количестве там также находятся растворенный кислород и углекислый газ, пептиды, белки, липиды, аминокислоты.

Остановимся подробнее на питательных веществах гемолимфы. Из углеводов большая часть, примерно, 80%, приходится на трегалозу, состоящую из двух молекул глюкозы. Она образуется в жировом теле, выходит в гемолимфу, а затем расщепляется ферментом трегалазой в органах. При снижении температуры из другого углевода – гликогена – образуется глицерин. Кстати, именно глицерин имеет главное значение при переживании насекомыми морозов: он не дает гемолимфе образовать кристаллы льда, способные повредить ткани. Она превращается в желеобразную субстанцию, и насекомое сохраняет жизнеспособность иногда даже при минусовых температурах (например, наездник Braconcephi выдерживает замораживание до – 17 градусов).

Липиды в гемолимфе насекомого представлены большей частью в виде эфиров глицерина и жирных кислот. Их источник – жировое тело.

Аминокислоты представлены в плазме в достаточно большом количестве и концентрации. Особенно там много глутамина и глутаминовой кислоты, которые играют роль в осморегуляции и используются для построения кутикулы. Многие аминокислоты соединяются друг с другом в плазме и «хранятся» там в виде простых белков – пептидов. В гемолимфе самок насекомых имеется имеется группа белков – вителлогенинов, которые используются при синтезе желтка в яйцах. Белок лизоцим, присутствующий в крови у представителей обоих полов, играет роль в защите организма от бактерий и вирусов.

Содержание в гемолимфе различных соединений и их соотношение может быть показателем его состояния. Например, соотношение между ионами калия и натрия в ней отражает обменные процессы (их интенсивность). Повышение уровня натрия в плазме говорит о том, что насекомое находится под воздействием инсектицидов или готовится к диапаузе.

Клетки «крови» насекомых – гемоциты – как и эритроциты животных, имеют мезодермальное происхождение. Они бывают подвижными и неподвижными, имеют различную форму, представлены с разной «концентрацией». Например, в 1 ммгемолимфы божьей коровки находится около 80 000 клеток. По другим данным, их количество может достигать 100 000. У сверчка их от 15 до 275 тыс. на 1 мм.

Гемоциты разделяются по морфологии и функциям на основные разновидности: амебоциты, хромофильные лейкоциты, фагоциты с гомогенной плазмой, гемоциты с зернистой плазмой. А вообще, среди всех гемоцитов было обнаружено целых 9 видов: прогемоцит, плазмоцит, гранулоцит, эноцит, цистоцит, сферическая клетка, адипогемоцит, подоцит, червеобразная клетка. Частично это клетки разного происхождения, частично – разные «возраста» одного и того же гемопоэтического ростка. Они имеют различный размер, форму и функции.

Обычно гемоциты оседают на стенках сосудов и в циркуляции практически не участвуют, и только перед наступлением очередного этапа превращения или перед линькой начинают перемещаться в кровотоке. Образуются они в специальных гемопоэтических органах. У Сверчков, Мух, Бабочек и Настоящих пилильщиков эти органы находятся в области спинного сосуда.

Функции гемолимфы

Они весьма многообразны.

Питательная функция: транспорт по телу питательных элементов.

Гуморальная регуляция: обеспечение работы эндокринной системы, перенос гормонов и других биологически активных веществ к органам.

Дыхательная функция: транспорт кислорода к клеткам (у некоторых насекомых, гемоциты которых имеют гемоглобин или близкий к нему пигмент). Пример с личинкой Хиронимусов (комаров-звонцов, комаров-дергунов) уже описан выше. Это насекомое в личиночную стадию живет в воде, в болотистой местности, где содержание кислорода минимально. Данный механизм позволяет ему использовать имеющиеся в воде запасы О_2, чтобы выживать в таких условиях. У других кровь дыхательную функцию не выполняет. Хотя есть интересное исключение: у Клопа постельного после питания проглоченные им эритроциты человека могут проникать через стенку кишечника в полость тела, где они без изменений, в состоянии полной жизнеспособности остаются продолжительное время. Правда, они слишком не похожи на гемоциты, чтобы брать на себя их функцию.

Выделительная функция: накопление продуктов обмена веществ, которые затем будут выведены из организма органами выделения.

Механическая функция: создание тургора, внутреннего давления для поддержания формы тела и структуры органов. Это особенно важно для личинок с их мягкой кутикулой, не создающей телу наружного скелета. Кроме этого, даже у насекомых с жесткими покровами при сокращении мышц потоки гемолимфы перенаправляются в определенные части организма, чтобы осуществить ту или иную работу (например, расправить крылья после линьки).

Защитная функция. В гемолимфе растворены гормоны, ферменты и другие вещества, отвечающие за поддержание иммунитета, устойчивость насекомых к пестицидам и т.д. Кроме того, кровь может содержать сильнодействующие яды, которые выделяются наружу при нападении на насекомое. Так, гемолимфа нарывных жуков Meloidae содержит кантаридин, при воздействии которого на кожу человека и теплокровных животных на ней появляется воспаление.

У ряда насекомых, например, саранчи или кузнечиков, наблюдается автогеморрагия: при сокращении особых мышц кровь выплескивается у них наружу для самозащиты. При этом она, по-видимому, смешиваясь с воздухом трахей, иногда образует пену, что увеличивает ее объем. Места выброса крови у Листоедов, Кокцинеллид и других располагаются в области сочленений ног, в зоне прикрепления первой пары крыльев к телу и около рта.

При попадании в кровь насекомых бактерий и паразитов ее клетки окружают инородные образования и приклеиваются к ним, образуя вокруг них капсулы и таким образом защищая насекомое от их вредного действия. Так, когда в тело Капустницы или Лугового мотылька откладывают свои яйца Наездники, их гемоциты выпускают отростки и плотно оплетают яйцо, «замуровывая» его в теле хозяина. Если паразит погибает, насекомое-хозяин получает возможность жить дальше – благодаря клеткам гемолимфы, которые отграничили его тело от паразита.