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Propiedades Materiales y Mecánicas Comparativas entre las Partes Bucales de las Cícaras: La Cutícula Mejorada con Elementos Inorgánicos Facilita la Perforación a Través de Tallos Leñosos para la Alimentación

Autores: Reiter, Kristen E.; Perkovich, Cynthia; Smith, Katelynne N.; Feng, Jiansheng; Kritsky, Gene; Lehnert, Matthew S.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Propiedades Materiales y Mecánicas Comparativas entre las Partes Bucales de las Cícaras: La Cutícula Mejorada con Elementos Inorgánicos Facilita la Perforación a Través de Tallos Leñosos para la Alimentación


Categoría

Ciencias Naturales y Subdisciplinas

Subcategoría

Biología

Palabras clave

Cigarras
Partes bucales
Elementos inorgánicos
Nanoindentación
Dureza
Módulo elástico

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 14

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Las cigarras adultas perforan tallos leñosos con sus partes bucales para alimentarse de xilema, lo que sugiere la presencia de adaptaciones cuticulares que podrían aumentar la dureza y el módulo elástico. Probamos las siguientes hipótesis: (a) la cutícula de las partes bucales incluye elementos inorgánicos, que aumentan las propiedades mecánicas; (b) estos elementos son abundantes en estructuras y regiones específicas de las partes bucales responsables de perforar la madera; (c) hay correlaciones entre elementos, que podrían proporcionar información sobre patrones de colocalización de elementos. Utilizamos microscopía electrónica de barrido (SEM) y espectroscopia de rayos X por dispersión de energía (EDS) para investigar la morfología de las partes bucales y cuantificar la composición elemental de la cutícula entre cuatro especies de cigarras, incluidas las cigarras periódicas (sp.). Se utilizó nanoindentación para cuantificar la dureza y el módulo elástico de las mandíbulas. Encontramos 12 elementos inorgánicos, incluyendo manganeso y zinc colocalizados en las regiones distales de la mandíbula, la estructura más responsable de perforar la madera; la nanoindentación determinó que estas regiones también eran significativamente más duras y tenían un módulo elástico más alto que otras regiones. La abundancia de manganeso y zinc se relaciona con un aumento de la dureza y rigidez, como en la cutícula de otros invertebrados; sin embargo, este es uno de los primeros informes de metales cuticulares entre insectos con partes bucales perforadoras-suctoras (>100,000 especies descritas). La presente investigación proporciona información sobre el mecanismo de alimentación de las cigarras, un componente importante pero poco estudiado de sus rasgos vitales.

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