Kteří brouci mají křídla?

Elytra jsou zesílené, zhutněné a odolné přední páry křídel u hmyzu některých řádů. Plní především ochrannou funkci. Vytvoření tvrdé a odolné elytry se stalo klíčovým momentem ve vývoji hmyzu a umožnilo řadě skupin ovládnout tak různorodá prostředí, jako je vzduch, dřevo, půda a voda, a osídlit širokou škálu ekologických nik. Elytra některých druhů hmyzu se používá v dekorativním a užitém umění. Studium struktury a mechanických vlastností elytra může být užitečné pro konstruktéry letectví a kompozitních materiálů.

Májový Chruščov se chystá vzlétnout. Jsou patrné tvrdé hnědé elytry a průhledná žilkovaná křídla, která se pod nimi v klidu skrývají.

Klasifikace

Elytry (z řeckého ἔλυτρον; množné číslo: elytra, „víko“) jsou nejhustším a nejtrvanlivějším typem elytry, bez žil. Je vlastní broukům a škvorům (Dermaptera). Elytry mají značnou hmotnost, sníženou pružnost, jsou tvrdé a spíše křehké. Někdy se za pravou elytru považují pouze elytry. Asociace evropských koleopteristů (AEC) vydává vědecký časopis věnovaný broukům pod názvem Elytron;
Tegmen (z latinského tegmen, „závoj“) jsou elytra, které jsou hustší než běžná membránová membránová křídla, ale tenčí a pružnější než elytra. Tegmeni mají žilnatost podobnou zadním křídlům. Je charakteristický pro hmyz z řádu Orthoptera, švábi, paličák, kudlanky aj.
Hemielytra (z řeckého hemi – „semi“ + elytra) jsou elytry, které jsou tuhé pouze v oblasti základny a zbytek jejich roviny má vzhled obyčejného křídla, tedy průhledné a pružné membrány. Hemiptera mají takovou elytru.

Samec škvor pobřežní (Labidura riparia). Elytrae ušáků vypadají jako krátké destičky. Zakrytím křídel si hmyz pomáhá „kleštěmi“ umístěnými na konci břicha

U kobylky zelené si tegmen elytra na rozdíl od elytry zachovávají síť žil viditelnou pouhým okem a křídla se skládají pouze podél

Severoamerická chyba Banasa dimidiata. Každá elytra má vpředu tvrdou část, zatímco zbytek elytry je tenká membrána.

Struktura

Elytra (elytrae a tegmenae) mají zpravidla protáhlý tvar. U brouků mohou být vypouklé nebo ploché, pokryté chlupy (Tropinota brouci, Amphicoma vulpes, nosatci rodu Trichocleonus), ostny (listovky podčeledi Hispinae) a šupiny (nosatky rodu Otiorhynchus). Elytra mají citlivé výběžky (sensilla) napojené na nervové receptory. Sensilla vnímá podráždění z vnějšího prostředí – mechanický dotek, pohyb vzduchu atd.

Elytra roháče (Tropinota hirta) jsou pokryty hustými měkkými chlupy

Elytra a zbytek těla listožravce (Polydrusus) jsou hustě pokryty tyrkysovými šupinami (jsou dobře viditelné při zvětšení fotografie)

Aerodynamický tvar elytra vodních brouků (potápěčů, vodních milovníků atd.) snižuje tělesný odpor při pohybu v hustém prostředí – vodě. Na povrchu jejich elytry je však poměrně dost malých nepravidelností, které zlepšují smáčivost elytry a případně jejich hydrodynamické vlastnosti. Elytra jsou také hojně lubrikovány uhlovodíkovými a esterovými vosky přicházejícími zevnitř přes mikrotubuly.

Velký černý milovník vody

Elytra pokryje vršek těla nebo jej nechá otevřený (u mrchožroutů, brouků). To má určitý význam při páření a kladení vajec. Brouci úzké elytry mají zúžené elytry, mezi nimiž je značná mezera.

Přečtěte si více

Jaký je rozdíl mezi krůtou a krůtou?

U některých kobylek, drabčíků a paličáků jsou elytry značně zkrácené a většina povrchu břicha zůstává otevřená. To umožňuje hmyzu rychle vzlétnout, vyvinout větší rychlost v letu, snížit náklady na energii a zvýšit pohyblivost břicha.

Bezkřídlí brouci mají někdy jen rudimenty elytry (samice z čeledi Blisters) nebo vůbec žádnou elytru (samice některých druhů světlušek, drobní parazitičtí brouci).

Brouk nachový (Meloe violaceus) ztratil křídla a schopnost létat. Malé rudimentární elytra sotva pokrývají základnu břicha

Každá elytra se skládá ze dvou vícevrstvých chitinových desek. Několik horních vrstev je tvrdších a hustších než ty níže. Desky jsou spojeny vertikálními podpěrnými sloupky nebo trubkami. Tam, kde jsou tyto propojky připevněny, jsou na vnější straně elytry viditelné jamky. Propojky zabraňují odlupování vrstev při mechanickém namáhání. Tato strukturální vlastnost elytra může být použita v technologii při navrhování kompozitních materiálů. Mezi rovinami zasahuje do elytry tělní dutina vyplněná hemolymfou, nervy a průdušnicí.

V klidu jsou elytra vzájemně spojeny díky „zámkům“: podél obvodu jedné elytry jsou výstupky, které těsně zapadají do drážek stehů druhé elytry. Další možností „zámků“ jsou proužky chloupků, které fungují jako suchý zip. Mikrovlasy navíc vylučují viskózní látku, která pomáhá udržovat elytry uzavřené. Jemný mechanismus zavírání a otevírání elytry pečlivě studoval ukrajinský entomolog Leonid Frantsevič. Například zjistil, že otevírání a zavírání elytry májového brouka je způsobeno činností prothoraxových svalů. Jejich kontrakce snižuje pronotum a proces na jeho základně otevírá „zámek“, který udržuje elytru uzavřenou.

U bronzových brouků má elytra po stranách štěrbiny, kterými se druhý pár křídel protahuje ven a hmyz vzlétne. Elytra se přitom otevírá jen nepatrně.

Zlatonožka zlatá (Cetonia aurata) v letu. Bronzoví ptáci neotevírají kryty křídel, aby mohli létat.

Vývoj

Elytra se tvoří během individuálního vývoje (ontogeneze) díky koordinované práci komplexu genů. Patří mezi ně i vestigiální gen, který je pravděpodobně přítomen u všech okřídlených hmyzu. Jedna z jeho variant (alela) vg blokuje vývoj normálních křídel, druhá (vg+) takový blok neposkytuje. Prothorax obsahuje tkáň citlivou na působení vg. Možná proto se na tomto hrudním segmentu nevyvíjejí křídla.

I ve stádiu larvy jsou položeny vrstvy speciálních tkání – křídelní disky. Proces tvorby pokračuje v těle kukly. Základy předních křídel dostávají více stavebního materiálu – chitinu, a to jim umožňuje zesílit. Nejprve vypadají základy elytry jako ploché váčky. Když se brouk vynoří z kukly, pod tlakem hemolymfy a vzduchu z průdušnice se váčky narovnají a získají vzhled měkkých bílých plátů. Postupně chitinózní vrstvy tmavnou, nasycují se nerozpustnými sklerotinovými proteiny a získávají potřebnou rigiditu. Nakonec se elytra stane součástí exoskeletu hmyzu.

Klíčovou roli v tom hrají dva proteiny: TcCPR18 a TcCPR27. Ve významném množství se nacházejí také v jiných částech těla, které mají tvrdou kůžičku. Umělá deaktivace těchto proteinů v elytra primordia vede k rozvoji brouků s tenkými, deformovanými elytra. Experimentální blokování několika genů dává podobný výsledek.

Přečtěte si více

Pěstování česneku ze semen doma: pokyny a doporučení.

Předpokládá se, že elytra evolučně pocházejí z tenkého membránového prvního páru křídel, modifikovaného v důsledku dysregulace aktivity některých genů. Zejména je pravděpodobné, že tyto změny vedly k „zapnutí“ genů kódujících výše uvedené dva proteiny, a to zajistilo zpevnění předních křídel. Podrobnosti tohoto procesu, stejně jako průběh dalších evolučních změn v elytře u různých skupin hmyzu, zůstávají nejasné. V každém případě byly elytry primitivních brouků vyhynulého řádu Protocoleoptera mnohem delší než břicho, s jasně viditelnými neparalelními žilkami a tenkými membránovými „okny“ mezi nimi. Následně pokračoval proces tuhnutí a zahuštění elytry.

Kukla jihoafrického brouka Pachnoda sinuata se dvěma krátkými zárodky křídel

Barvení

Barva a kresba elytry jsou součástí celkového zbarvení hmyzu. Je to dáno přítomností pigmentů a určitou strukturou povrchu. Zejména duhový kovový lesk elytry u mnoha brouků je dán speciální nanostrukturou nejsvrchnější tenké vrstvy elytry – epikutikuly. Podkladová exokutikula neovlivňuje barvu elytry. Toto zbarvení je v průběhu času velmi stabilní: zbytky pleistocénního brouka Plateumaris sp. si zachovaly svou barvu i přes 600 000 let.

Elytra a výrůstky na nohách samice tropického brouka Phyllium siccifolium napodobují ohlodaný list na ochranu před nepřáteli. Můžete dokonce vidět listové „žilky“ a „shnilé“ tmavé skvrny

Barvení může nějakým způsobem chránit hmyz, učinit ho neviditelným, varovat nepřátele před nepoživatelností a dát mu podobnost s nepoživatelnými předměty nebo zvířaty. Někteří štítovci mají průhledné vnější okraje svého elytra.

Tvar, barva a další vlastnosti elytry se mohou extrémně lišit i mezi blízce příbuznými druhy. Porovnejte elytru čtyř brouků stejné podčeledi – štítovců (Cassidinae) z čeledi listnatých:

funkce

U brouků je první linií obrany proti environmentálním rizikům elytra na mezothoraxu – tvrdá ochranná přední křídla.

Mechanismus letu hmyzu je takový, že vyžaduje, aby křídla byla tenká a pružná. Z tohoto důvodu se snadno poškodí. Takže hlavní úlohou elytra je chránit křídla v klidu před mechanickým poškozením, jakož i před vlhkostí a znečištěním. Zároveň elytra chrání většinu hrudníku, dýchací otvory na břiše a samotné břicho – nádobu na vnitřní orgány. Za letu hraje elytra podpůrnou roli jako nosná plocha, která pomáhá vytvářet vztlak (podobně jako křídlo letadla). Experimenty a počítačové modelování ukázaly, že zvyšují i vztlak zadních křídel.

Samičky mnoha ploštic z tropické čeledi Belostomatidae kladou vajíčka na samečky a ti se o ně starají až do vylíhnutí larev.

S určitým tvarem, barvou a vzorem (viz níže) pomáhá elytra chránit hmyz před nepřáteli. V četném hmyzu suchých oblastí (například potemníci) jsou elytry srostlé, ale nemají vůbec žádná křídla nebo jsou zbytkové. To chrání tělo před nadměrným odpařováním vlhkosti. Pod takovou elytra se vytváří dutina nasycená vodní párou, která chrání hmyz před přehřátím. Je jasné, že toto přizpůsobení vede ke ztrátě schopnosti létat. Nanostruktury vnějšího povrchu dávají elytrům pouštních brouků hydrofilní vlastnosti – jejich elytry jsou rychleji a vydatněji smáčeny vodou (z deště, mlhy, rosy).

Přečtěte si více

Co je 12V baterie v hybridu?

U obyvatele namibijské pouště, potemníka Stenocara gracilipes, jsou elytra pevně srostlé podél švu, aby se snížila ztráta vlhkosti.

Tegmen mnoha orthoptera (cvrčci, kobylky, kobylky atd.) mají specifické struktury pro vytváření zvuků. Na elytře brouků mnoha rodin jsou oblasti pokryté chlupy zvláštní struktury. Když se elytrae otírají o břicho, vydávají vrzavé zvuky, které pravděpodobně hrají důležitou roli při komunikaci a odpuzování nepřátel.

Dospělí brouci žijící pod kůrou (čeledi Scolytidae, Bostrichidae, Colydiidae, Platypodidae) mají na vrcholu elytry speciální „trakař“, který jim pomáhá čistit chodby pod kůrou od mouky z vrtáků.

Zadní konec elytry kůrovce Ips emarginatus s „trakařem“, kterým brouk vytlačuje směs práškového dřeva a exkrementů

Plavači a jiní vodní brouci, kteří pravidelně stoupají k hladině, odkrývají horní část břicha z vody a mírně zvedají elytru. Mezi nimi a břichem je dutina, která je naplněna čerstvým vzduchem. Poté brouk spustí elytru a oni dutinu hermeticky uzavřou. Brouk se ponoří a nějakou dobu dýchá vzduch uložený pod elytrou.

Pobřežní madagaskarský střevlík Salcedia unifoveata má vysoká žebra s drsným povrchem mezi nimi. Tato struktura jim pomáhá pevně držet souvislou vrstvu částic nečistot. Díky tomu je brouk mezi rostlinnými zbytky a pod kameny, kde žije, nepostřehnutelný

V kultuře a technologii

V Indii v 40.-000. století se kousky elytry zlatých brouků používaly k ozdobení předmětů vyrobených z bavlněných látek, stejně jako malebných miniatur napodobujících smaragdy. Tato technika byla také běžná v Thajsku, Myanmaru a Číně. Japonští řemeslníci již dlouho používají křídlo elytra japonského brouka (Chrysochroa fulgidissima) k ozdobení nábytku, krabic, nádobí, látek, obrazů atd. Ve městě Nara, v pokladnici kláštera Todai-ji, je dýka, jejíž pochva je zdobena lakovanou elytrou tohoto brouka. Další japonský klášter Horyu-ji má starobylou svatyni znázorňující chrám, který jimi byl také vyzdoben. K vytvoření moderní kopie svatyně bylo zapotřebí XNUMX XNUMX elytr. V Japonsku se zlatý brouk nazývá tamamushi (japonsky: 玉虫, „drahokam“). Díky speciální mikrostruktuře zlatozelené elytry závisí jejich barva na úhlu, pod kterým světlo dopadá. Japonci proto vágní a nejednoznačné věci (například prohlášení politiků) přirovnávají k „barvě zlatých semínek“ (tamamushi-iro). Švýcarská hodinářská společnost Angular Momentum & Manu Propria vyrábí náramkové hodinky Timepiece Tamamushi, jejichž celý ciferník je pokryt mozaikou drobných úlomků elytry brouka tamamushiho. Ciferník chráněný sklem se leskne v různých odstínech.

Chrysochroa fulgidissima, jejíž elytra se používají k dekoraci

Elytra a další brouci se používají k výrobě ženských šperků, zdobení oděvů a kroužků na klíče. Například sáček s 10 elytry zavrtalky Sternocera aeguisignata stojí 4–5 dolarů, náušnice z nich stojí 15–25 dolarů.

V roce 1888 ztvárnila anglická divadelní hvězda Ellen Terry roli Lady Macbeth v Shakespearově hře v šatech zdobených jiskřivými smaragdovými broučími křídly. Šaty se následně staly majetkem National Trust. Během dlouhodobého skladování elytry odpadly a pracovníci důvěry je shromáždili. Nakonec na jaře roku 2011 byly šaty restaurovány pomocí elytry z původních šatů a těch, které byly shromážděny jako dary. Asi stovka elytry byla rozbita a kusy byly nalepeny na látku. Celkem bylo na výzdobu použito asi tisíc elytr.

Přečtěte si více

Co dělat se sušenou řepou?

Belgický umělec Jan Fabre, pravnuk slavného francouzského entomologa Jeana-Henriho Fabreho, používá duhovou elytru brouků k vytvoření zářivých kompozic. V roce 2002 vytvořil monumentální mozaiku „Sky of Pleasure“ na stropě jednoho ze sálů královského paláce v Bruselu. V únoru 2014 se konala výstava jeho děl v Kyjevě, v PinchukArtCentre. Kompozice „Flemish Warrior“, skládající se z rytířského brnění a pouzder s broučími křídly, byla prodána v aukci za 17 000 eur.

Jméno „Elitron“ má těžká mechanická křídla navržená k poražení nepřátel v počítačové hře Warframe: Rise of the Warlords a ruské zařízení na rozprašování tvrdých kovů.

Americká společnost Elytron Aircraft LLC (Kalifornie) vyvíjí letoun Elytron, který by měl spojit cenné vlastnosti letadla a vrtulníku. V roce 2014 byl na Oshkosh Air Show vystaven demonstrační koncepční model vozidla.

Novosibirský entomolog Viktor Grebennikov (1927–2001) ve své beletristické knize „Můj svět“ tvrdil, že mikrovzorec vnitřního povrchu elytry blíže nespecifikovaného druhu brouků má antigravitační vlastnosti. Na základě toho podle Grebennikova postavil zásadně nový letoun bez křídel a motoru – gravitoplán – a dokonce na něm létal. Fyzici a další vědci jsou však k této myšlence skeptičtí a nikdo nereprodukoval Grebennikovovy popsané experimenty.