砂漠イソ脚 Hemilepistus reaumuri (Milne-Edwards, 1840) のテルガイト・キューティクルの機能的適応

Functional adaptations in the tergite cuticle of the desert isopod Hemilepistus reaumuri (Milne-Edwards, 1840).

• Franziska Ernst
• Helge-Otto Fabritius
• Erika Griesshaber
• Christian Reisecker
• Frank Neues
• Matthias Epple
• Wolfgang W Schmahl
• Sabine Hild
• Andreas Ziegler

抄録

埋没性砂漠イソ脚Hemilepistus reaumuriのキューティクルは，その極限的な生息環境で生き残るために，湿った環境や中層の環境に生息するイソ脚とは異なる特性を必要としている。特に、前距骨は、巣穴の入り口を守るために高い機械的負荷と温度にさらされている。そこで我々は，テルギットのキューティクルの構造，組成，カルサイト質，局所的な力学的性質を，特に大きな前部キューティクルの塊に着目して調べ，前部テルギットと後部テルギットの違いを明らかにした。意外なことに，外套膜の構造と厚さは中生種のイソ脚類と類似している。前距骨は後距骨に比べて内皮が厚く，局所的な剛性が高い。外皮に加えて遠位の内皮にもカルサイトが含まれていることから，外皮中のカルサイトの分布は特異である。角閃石は遠位に密で高度に共配向した結晶体からなり、近位には不規則に分布した、互いに方向がずれた角閃石結晶体が続いている。管状突起の先端のカルカイト層は管状突起の斜面に比べて厚く、その結晶子は互いに方向性を異にしている。キューティクルの遠位領域では、局所的な硬さと硬さの急な低下が観察され、これは鉱物化の程度の変化ではなく、ACC/カルサイト比の連続的な増加によって引き起こされた可能性が高い。また，他のイソ脚類との比較から，H. reaumuriではACC/カルサイト比がはるかに低く，イソ脚類の地上性の程度とキューティクルのマグネシウム含有量との間に相関関係があることが明らかになった。

To survive in its extreme habitat, the cuticle of the burrowing desert isopod Hemilepistus reaumuri requires properties distinct from isopods living in moist or mesic habitats. In particular, the anterior tergites are exposed to high mechanical loads and temperatures when individuals guard the entrance of their burrow. We have, therefore, investigated the architecture, composition, calcite texture and local mechanical properties of the tergite cuticle, with particular emphasis on large anterior cuticle tubercles and differences between the anterior and posterior tergite. Unexpectedly, structure and thickness of the epicuticle resemble those in mesic isopod species. The anterior tergite has a thicker endocuticle and a higher local stiffness than the posterior tergite. Calcite distribution in the cuticle is unusual, because in addition to the exocuticle the endocuticle distally also contains calcite. The calcite consists of a distal layer of dense and highly co-oriented crystal-units, followed proximally by irregularly distributed and, with respect to each other, misoriented calcite crystallites. The calcite layer at the tip of the tubercle is thicker relative to the tubercle slopes, and its crystallites are more misoriented to each other. A steep decrease of local stiffness and hardness is observed within a distal region of the cuticle, likely caused by a successive increase in the ACC/calcite ratio rather than changes in the degree of mineralisation. Comparison of the results with other isopods reveals a much lower ACC/calcite ratio in H. reaumuri and a correlation between the degree of terrestriality of isopod species and the magnesium content of the cuticle.

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