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Cet insecte construit son propre climatiseur

Publicado em 09 setembro 2020

La mousse produite par les nymphes de Mahanarva fimbriolata (également connues sous le nom de punaises des racines) a aidé à créer un microhabitat thermique constant malgré les fluctuations de température de l’environnement.

On peut souvent voir de minuscules boules de mousse près des racines des plantes dans les plantations de canne à sucre au Brésil en été. La mousse protège les nymphes de la punaise réticulée Mahanarva fimbriolata, un ravageur majeur des cultures et des pâturages dans toute la néotropique.

Des chercheurs du Collège d’agriculture Luiz de Queiroz de l’Université de São Paulo (ESALQ-USP), en collaboration avec des collègues de l’Institut de physique São Carlos (IFSC-USP), ont découvert que Mahanarva fimbriolata produisait la mousse pour se protéger de la température. les fluctuations de l’environnement externe.

La température à l’intérieur de la boule de mousse est similaire à celle du sol et idéale pour le développement de l’insecte, car elle reste constante pendant la journée, même si le soleil chauffe le sol.

« La théorie selon laquelle la mousse produite par la cruche sert à la thermorégulation (maintien d’une température corporelle optimale) existe depuis les années 1950, mais n’a jamais été prouvée jusqu’à présent. Nous avons obtenu des preuves par analyse directe », a déclaré José Maurício Simões Bento, co-auteur de l’étude.

Les chercheurs avaient déjà observé une forte augmentation du nombre de puces dans les plantations de canne à sucre dans l’État de São Paulo après l’interdiction de brûler la canne à sucre avant la récolte en 2016. Les nymphes dans leur mousse apparaissent généralement autour des racines entre les mois d’été de novembre et de mars, lorsque l’humidité atmosphérique est faible et que le sol est humide en raison de la saison des pluies.

Pour déterminer si la mousse confère effectivement une protection thermique pendant cette étape cruciale du développement de l’insecte avant qu’elle n’atteigne le stade adulte, les chercheurs ont mené des expériences sur le terrain, surveillant la température à l’intérieur et à l’extérieur de la mousse de canne à sucre. Région de Piracicaba dans l’État de São Paulo par une chaude journée d’été où les températures ont considérablement fluctué.

Leur analyse a montré que, alors que les températures extérieures variaient de 24, 4 degrés C à 29, 2 degrés C, la température à l’intérieur de la mousse demeurait constante tout au long de la journée à environ 25 degrés Celsius, idéale pour la nymphe et la température typique du sol.

« Nous avons confirmé que la mousse fournit une protection thermique aux insectes à ce stade de leur développement », a déclaré Mateus Tonelli, Ph.D. étudiant en entomologie à l’ESALQ-USP et un autre co-auteur de l’étude.

Mécanisme de thermorégulation

Pour évaluer la résistance thermique de la mousse à des températures supérieures à celles observées sur le terrain, la recherche appuyée par le FAPESP comprenait une expérience de laboratoire dans laquelle des nymphes de crachat recouvertes de mousse étaient placées dans une chambre de croissance végétale chauffée entre 32 et 33 degrés C

L’analyse a montré que lorsque la température dans la chambre de croissance était de 32 degrés C, la température à l’intérieur de la mousse était d’environ 2 degrés C inférieure, dans la gamme de 30 degrés C et que la structure de la mousse restait intacte.

« Nous avons observé que la mousse agit comme un mécanisme thermorégulateur, en maintenant la température autour de la nymphe au-dessous de 32 degrés C, la température qui est mortelle pour l’insecte. En somme, la mousse est une sorte de microhabitat dans lequel la température est plus basse que cela à l’extérieur et reste constante indépendamment des fluctuations de température externes « , a déclaré Tonelli.

Les chercheurs ont également analysé la composition chimique de la mousse pour identifier les composés liés à la production et à la stabilité des bulles.

Ils ont trouvé des quantités importantes d’acide palmitique et d’acide stéarique, ainsi que de protéines et de glucides. Ces substances agissent comme des tensioactifs qui stabilisent la mousse en réduisant la tension superficielle et en modulant la taille et la distribution des bulles en fonction de la viscosité et de l’élasticité. Les interactions entre les glucides et les protéines créent un film stable qui rigidifie et stabilise la mousse autour de l’insecte.

« La composition chimique de la mousse, qui confère aux bulles une architecture rigide, a été mal comprise jusqu’à présent », a déclaré Bento.

La mousse comprend un liquide provenant de la sève de canne à sucre sur laquelle les nymphes se nourrissent et qui est mélangé à de l’air, de l’acide palmitique et de l’acide stéarique ainsi qu’à des protéines et des glucides qui réduisent la tension superficielle et interfaciale pour former des émulsions.

Pour produire la mousse, la nymphe à crachat utilise son appareil buccal pour percer les racines de la plante de canne à sucre jusqu’au xylème, le tissu qui transporte la sève et aspire le liquide. Une partie de ce liquide se mélange à d’autres substances présentes dans les tubules malpighiens de l’insecte, son principal organe excréteur.

Les nymphes produisent de la mousse en aspirant de l’air dans la cavité ventrale de l’abdomen. Cet air est mélangé aux molécules de surfactant et au fluide dans les tubules malpighiens, formant des bulles dans la partie terminale de l’abdomen.

« Les études phylogénétiques ont montré que la cruche a évolué il y a 200 millions d’années à partir de la cigale qui, au stade de la nymphe, construit un tunnel souterrain permettant de vivre pendant des années dans des conditions thermiques favorables. La mousse produite par la nymphe du crachat peut servir d’extension du sol à l’insecte, a déclaré Bento.

« Contrairement aux pattes de la cigale, les pattes avant de la nymphe ne sont pas assez solides pour s’enfouir dans le sol afin de maintenir une température constante. La nymphe du crachat a une cuticule délicate et sans la protection de la mousse, elle serait vulnérable facteurs environnementaux, tels que des températures élevées et une faible humidité. «

Selon Bento, la connaissance des propriétés physiques et chimiques de la mousse peut être utilisée pour lutter contre le ravageur en développant des composés qui empêchent la formation de bulles par la nymphe du crachat.

« Actuellement, il n’y a pas de composés disponibles dans le commerce capables d’éliminer la mousse », a-t-il déclaré.

Une autre possibilité est la mise au point d’isolateurs thermiques inspirés de la mousse.

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