Dieren houden een winterslaap door hun stofwisseling te vertragen om minder energie te verbruiken tijdens seizoensperioden van voedselschaarste en extreem koud weer. Sommige dieren, waaronder krekels en vele andere ongewervelde dieren, gaan zelfs verder door volledige rustperiode in te gaan. In het proces dat diapauze wordt genoemd, stopt elke cel in het lichaam van een krekel met groeien en komt de krekel in een toestand van schijndood. Door hun eigen biologische processen volledig uit te schakelen, kunnen dieren in diapauze extreme kou overleven zonder voedsel of water, en sommigen overleven zelfs bevriezing.
Milieu-invloed
Diapauze wordt veroorzaakt door de veranderingen in het milieu die aan de winter voorafgaan. Naarmate de zomer afneemt en de herfst nadert, veroorzaken de kortere perioden van daglicht fysiologische veranderingen die het dier voorbereiden op de diapauze. Lagere temperaturen kunnen deze veranderingen ook veroorzaken. Ongewoon warme temperaturen kunnen de diapauze bij sommige soorten vertragen of voorkomen. Daarom is het niet ongehoord dat krekels de hele winter actief blijven in een kelder. De overvloed en kwaliteit van het beschikbare voedsel nemen meestal af naarmate de winter nadert, wat verdere signalen geeft voor de activering van de diapauze bij krekels.
Levensduur en levensfasen
Veel insecten met een levenscyclus van één jaar hebben een verplichte diapauze-periode en zullen tijdens de juiste levensfase in hun rusttoestand gaan, ongeacht de temperatuur of het beschikbare daglicht. Het meest voorkomende overwinteringsstadium voor krekels is het eierstadium. Tachtig procent van de krekels overwintert als eieren, terwijl slechts ongeveer 15 procent als nimfen overwintert en een handjevol soorten als volwassenen in diapauze gaan.
Krekels met een levenscyclus van twee jaar verschillen doordat ze in twee verschillende stadia in diapauze gaan. Welke twee stadia in de rusttoestand komen, verschilt per krekelsoort. Bijvoorbeeld, krekels op de Britse eilanden overwinteren tijdens hun ei- en nimffase, terwijl een soort in het noorden van Japan eerst overwintert als nimf en vervolgens als volwassene voordat ze zich voortplanten.
Hormonale en chemische hulp
De fysiologische veranderingen veroorzaakt door omgevingssignalen worden gereguleerd door hormonale activiteit. Endocriene klieren van insecten scheiden hormonen af zoals ecdyson en juveniel hormoon die de groei en vervelling van insecten reguleren. De productie en beëindiging van deze afscheidingen helpt bepalen wanneer en in welk ontwikkelingsstadium de krekel in diapauze gaat. Deze endocriene controle van diapauze verschilt per soort.
Sommige insecten overleven vriestemperaturen door middel van biochemische middelen, dat wil zeggen, ze creëren hun eigen antivries. Bevriezingstolerantie of bevriezingsvermijding is mogelijk met behulp van cryoprotectant-moleculen. Suikers, zoals trehalose, en aminozuren, zoals proline, in het weefsel en de hemolymfe (bloed) van het insect beschermen het insect tegen bevriezing. Hoewel er meer onderzoek nodig is op dit gebied, vertonen krekels het vermogen om bevriezing te verdragen met de aanwezigheid van deze biochemicaliën.
Evolutie van Diapauze
Krekels hebben moeite om te overleven als hun rustperiodes niet overeenkomen met het begin van de winter, zo natuurlijk selectie belemmert radicale afwijking en moedigt opeenvolgende generaties aan wiens ritmes overeenkomen met de milieu. In gematigde klimaten, waar de lengte en de ernst van de seizoenen sterk variëren over een reeks van breedtegraden, vindt soortvorming plaats op grond van wanneer en hoe lang krekels worden beïnvloed door seizoensveranderingen. Vergelijkbare krekelpopulaties in warmere, tropische klimaten vertonen deze neiging tot soortvorming niet, omdat er geen winter is die divergentie in ontwikkelingsritmes veroorzaakt.
Ideale omstandigheden
Onstabiele temperaturen kunnen de rustperiode van een krekel verstoren. Een plotselinge maar korte dooi kan slapende krekels wekken, maar het is onwaarschijnlijk dat ze een nieuwe bevriezing zullen overleven. Terwijl sommige soorten overleven als ze vastgevroren zijn en in de lente ongeschonden uit de diapauze komen, vinden anderen het gemakkelijker om te overleven door te slapen in een beschutte micro-habitat. Een rustperiode die ondergronds of in het hout van stammen wordt doorgebracht, kan een buffer vormen tegen temperatuurschommelingen en ervoor zorgen dat de diapauze doorgaat tot de lente.
