Животные впадают в спячку, замедляя свой метаболизм, чтобы потреблять меньше энергии в сезонные периоды нехватки пищи и экстремальных холода. Некоторые животные, в том числе сверчки и многие другие беспозвоночные, действительно идут дальше, впадая в состояние полного покоя. В процессе, называемом диапаузой, каждая клетка в теле сверчка прекращает рост, и сверчок переходит в состояние приостановки жизнедеятельности. Полностью отключив собственные биологические процессы, животные в состоянии диапаузы могут выжить в условиях сильного холода без еды и воды, а некоторые даже выживают, будучи замороженными.
Влияние окружающей среды
Диапауза вызвана изменениями окружающей среды, которые предшествуют зиме. С наступлением лета и приближением осени более короткие периоды светового дня вызывают физиологические изменения, которые подготавливают животное к диапаузе. Более низкие температуры также могут вызвать эти изменения. Неоправданно высокие температуры могут задерживать или предотвращать диапаузу у некоторых видов, поэтому нередко сверчки остаются активными в подвале всю зиму. Изобилие и качество доступной пищи имеют тенденцию к снижению по мере приближения зимы, что дает дополнительные сигналы для активации диапаузы у сверчков.
Продолжительность жизни и этапы жизни
Многие насекомые с однолетним жизненным циклом имеют обязательный период диапаузы и переходят в состояние покоя на соответствующей стадии жизни независимо от температуры или доступного дневного света. Самая распространенная стадия перезимовки сверчков - яичная стадия. Восемьдесят процентов сверчков зимуют в виде яиц, в то время как только около 15 процентов зимуют в виде нимф, а небольшая горстка видов входит в диапаузу во взрослом возрасте.
Сверчки с двухлетним жизненным циклом отличаются тем, что они входят в диапаузу на двух разных стадиях. Какие две стадии входят в состояние покоя, варьируется у разных видов сверчков. Например, сверчки на Британских островах зимуют во время фаз яйца и нимфы, тогда как виды на севере Японии зимуют сначала в виде нимфы, а затем во взрослой форме до размножения.
Гормональная и химическая помощь
Физиологические изменения, вызванные сигналами окружающей среды, регулируются гормональной активностью. Железы внутренней секреции насекомых выделяют гормоны, такие как экдизон и ювенильный гормон, которые регулируют рост и линьку насекомых. Производство и прекращение этих секреций помогает определить, когда и на какой стадии развития сверчок входит в диапаузу. Этот эндокринный контроль диапаузы зависит от вида.
Некоторые насекомые выживают при отрицательных температурах биохимическим путем, то есть создают собственный антифриз. Устойчивость к замораживанию или предотвращение замораживания возможно с помощью молекул криопротектора. Сахара, такие как трегалоза, и аминокислоты, такие как пролин, в тканях насекомого и гемолимфа (кровь) защищают насекомое от замерзания. Хотя в этой области необходимы дополнительные исследования, сверчки действительно демонстрируют способность переносить замораживание в присутствии этих биохимических веществ.
Эволюция диапаузы
Сверчкам трудно выжить, если периоды их покоя не совпадают с наступлением зимы, так что это естественно. отбор препятствует радикальному отклонению и поощряет смену поколений, чьи ритмы соответствуют среда. В умеренном климате, где продолжительность и суровость сезонов сильно различаются в разных широтах, видообразование происходит в зависимости от того, когда и как долго сверчки подвержены влиянию сезонных изменений. Сопоставимые популяции сверчков в более теплом тропическом климате не проявляют этой тенденции к видообразованию, поскольку нет зимы, которая могла бы вызвать расхождение в ритмах развития.
Идеальные условия
Неустойчивые температуры могут помешать сверчку в период покоя. Внезапная, но кратковременная оттепель может разбудить спящих сверчков, но они вряд ли переживут повторное замораживание. В то время как некоторые виды выживают в замороженном состоянии и весной выходят из диапаузы невредимыми, другим легче выживать, если они бездействуют в защищенной микро-среде обитания. Период покоя, проведенный под землей или внутри бревен, может обеспечить защиту от колебаний температуры и гарантировать, что диапауза продолжится до весны.