Ugrás a tartalomhoz

Erdészeti rovartan

Tóth József (2014)

Agroinform Kiadó

1.5. Az izomrendszer

1.5. Az izomrendszer

A rovarok „sikere” az erdei ökoszisztémákban jelentős mértékben gyors reakcióik (= izommozgás) révén nyilvánul meg.

Az izmok mezodermális eredetű, összehúzódó szövetek. Eredetük az embrionális cölómára vezethető vissza. A rovarok külső vázával szoros kapcsolatban álló izomzat a vázizomzat, a béllel és a Malpighi-edénnyel, ivarszervvel összefüggő pedig a zsigeri- vagy viscerális izomzat. Ez utóbbi rostjai szabályosan elrendezett hossz-, vagy gyűrűalakú, illetve hálózatos bevonatot képeznek a bélcsatorna és a belső szervek körül. A vázizomzat az integumentum különböző területeinek elmozdulását szabályozza, miközben a különböző szkleritekhez csatlakozik. Mikroszkópi preparátumokon mindkét típus „harántcsíkolt” fénytörési képet ad. A rovarok és a gerincesek izomszövete közötti lényeges különbség nem a felépítésben, hanem az O2 ellátásban áll. A rovaroknál ezt nem a vér, hanem közvetlenül a tracheák szállítják a sejtekhez. Az izomszövet hierarchikus felépítésű: minden izom különböző számú izomrostból épül fel. A rostokat mioblasztok (myoblast) alkotják. Ez olyan sejtek csoportja, melyek elveszítették sejtjeik elkülönült határát és egységes, sokmagvú plasmódiummá differenciálódtak. A mioblasztok plazmája a szarkoplazma, külső határuk a szarkolemma. Bennük sok glykogénszemcse és különösen nagy mitokondriumok (ún. szarkoszómák) találhatók, melynek magyarázata az izomsejtek fokozott energiaigénye. A tényleges összehúzódó egységek, a miofibrillák helye ugyancsak a szarkoplazma. A harántcsíkolt képet az eredményezi, hogy egy izomrost fibrillái egyazon helyen azonos elemekből épülnek fel és fénytörésük különbözik a mellettük lévő pont elemeitől. Mikroszkóp alatt minden esetben megkülönböztethető egy egyszerűen (izotrop: I), és egy kettősen fénytörő (anizotrop: A) sáv. Ez a mintázat tovább komplikálódik egy, az I-zónában található sűrűbb vonallal (Z-vonal) és az A-zónát megszakító H-zóna által. Egy izomfibrilla összehúzódó egysége egy Z vonaltól a következő Z vonalig tart. A „Z–Z” fibrillaszakasz neve szarkomer és kb. 2,5 µ hosszúságú. Benne egymás fölé rendezve fehérjemolekulák helyezkednek el. Az I-zónában a vékonyabb actin molekulák a Z vonaltól kezdődően fésűszerűen ágaznak ki mindkét irányba. Nem töltik azonban ki teljesen a Z–Z távolságot, hanem egy kis szakaszon hiányoznak, ami az A-sávon belül a H-sávnak felel meg. Az actin molekulák közé a vastagabb myozin molekulák nyúlnak be, melyek hosszúsága megfelel az A-sáv szélességének.

Kép

Az izomszövet „építő eleme” a szarkomer

(Remane 1989)

Az izomrost tényleges összehúzódását – a kontrakciót – általában idegimpulzus váltja ki. Ekkor az actin molekulák becsúsznak a myozin molekulák közé, így végeredményben az izomköteg 50%-kal is megrövidülhet, ha ezt további „trükkök” (járulékos redők, spirálok képzése) segítik. Az izmok nyugalmi hosszának újbóli elérése passzívan, antagonisztikus izmok összehúzódása útján szabályozott. A zsigeri izomzat kontrakcióját hormonális és autonom folyamatok is kiválthatják. Bizonyos vegyületek (pl. noradrenalin) csak a zsigeri izomzat összehúzódását váltják ki, míg a vázizomzat ezekre nem reagál. Ennek kontrakciója csak idegi szabályozás alatt áll. Az idegsejtek és a szarkomerek között az ingerület átadását L-glutamat molekulák közvetítik. A gerincesek izomzatával ellentétben a rovarok izomzatában nem terjed át szarkomerről szarkomerre az izomban keletkezett potenciál, vagyis nem lehetséges, hogy egy izomrost összehúzódását egyetlen pont ingerlése kiváltsa. Az ízeltlábúak izomsejtjei csaknem kivétel nélkül mindig két axonnal (idegsejttel) állnak kapcsolatban, melyekből az egyik a gyors, a másik a lassú izomkontrakciót szabályozza. Az axonok nagyszámú synapszist (ún. véglapocskát) képeznek az izomroston. Ha egy idegimpulzus elér egy véglapocskát, akkor a synapszishólyagból egy L-glutamat molekula válik szabaddá. Ez a szarkolemmán át egy feszültséget vált ki, ami a közeli izomrostok összehúzódását eredményezi. Az izomrostok szinkron mozgásához ezért nagy számú (sűrű) synapszis eloszlásra van szükség a szarkolemmákon. A gyors neuronok ingerlése után „postsynaptikus” feszültség keletkezik, ami a rövid, erős összehúzódást eredményezi.

Ha azonban másodpercenként több mint 20 ingerület éri az izomrostot, akkor tartósan összehúzódás (tetanus) következik be. A „gyors” axonokkal szemben, – melyek teljes reakciót váltanak ki – a „lassú” axonok által kiváltott ingerület szukcesszíven növeli az izomsejtekben a potenciált és az összehúzódás erőssége az ingerületek összegződéseképpen adódik. Ennek a jelenségnek a magyarázata abban rejlik, hogy az ízeltlábúak izomnyalábjai csak kevés izomrostot tartalmaznak, ezért a lassú, pontos mozdulatokat nem tudnák kiváltani a gerincesekhez hasonlóan, ahol ehhez nagyszámú, egyes rostok kontrakciójára van szükség.

A rovarok izomzatára általában jellemző, hogy bár minden izomrosthoz kapcsolódik egy „gyors” axon beidegződése, a „lassú” axonok mégis csak mintegy 40%-át érik el a rostoknak.

Sokat vitatott kérdés a rovarokizomereje. Bár számos rovar képes nagyobb és nehezebb tárgyakat szállítani, mint saját maga, mégis ennek a magyarázata nem az izomerőben rejlik. A megoldást erre a szokatlan (a gerincesek körében szokatlan) teljesítményre az adja, hogy míg az izomerő az izomnyaláb keresztmetszetével, addig a test tömeg a térfogattal arányos. Ennek megfelelően minél kisebb egy test, a relatív izomerő annál nagyobb lesz. Ha egy hangyát felnagyíthatnánk akkorára, mint egy Brachiosaurus (kb. 12 m magas és 50–80 tonnás dinoszaurus), akkor már saját súlya alatt is összeroskadna. Pontosan kifejezve, a tömeg/cm2 (felemelt súly/izomköteg keresztmetszete) alapjában nem különbözik a rovarok és a gerincesek esetében, kb. 3–7 kp/cm2. Kivételt jelentenek pl. a sáskák ugróizmai, amelyek 20 kp/cm2 teljesítményre és 180 m/s2 gyorsulásra is képesek.

Különleges mechanizmus mozgatja a rovarok többségének a szárnyát. A szitakötők kivételével – ahol direkt szárnymozgató izmok szabályozzák a szárnyak mozgását – a többi csoport indirekt, a tor lemezeinek rugalmasságát kihasználó szárnymozgató izmokkal éri el a nagyfrekvenciájú oszcilláló szárnyrezgést. Ez az ún. „klick – mechanizmus” azon alapszik, hogy az izmok összehúzódása során, egy kritikus pontnál hirtelen megszűnik az ellenállás, az izom ellazul, miközben az antagonista izomnyaláb hirtelen összehúzódva kihasználja a torlemezek mechanikus, elasztikus sajátosságait és a gyorsan oszcilláló kontrakciók nyomán magas szárny frekvencia alakul ki. Szúnyogoknál ez az érték kb. 600/sec rezgést is elérhet.