Одной из необычных особенностей насекомых, да и членистоногих вообще, является жесткий внешний покров. Стенки туловища, или кожные покровы, прочные на большей части тела, и состоят из ряда пластин, называемых склеритами. Пластины на верхней (спинной) поверхности называются тергами или тергитами. Пластины на нижней (вентральной) стороне называются стернами или стернитами. Боковые (латеральные) пластины называются плеврами или плевритами. Такие жесткие элементы обеспечивают определенную степень защиты, однако они могут работать против насекомых, ограничивая их в движении.
Склериты связаны между собой участками кожного покрова, где отсутствует слой, называемый экзотикулой, что снижает жесткость оболочки и позволяет ей оставаться гибкой. Эти мягкие, гибкие области обычно называются межсегментными мембранами. Внешняя часть оболочки секретируется клетками эпидермиса, самой внутренней живой частью кожного покрова. Неживая внешняя часть оболочки называется кутикулой. Основными областями кутикулы являются тонкие восковые частицы снаружи и толстая, жесткая внутренняя область, которая называется прокутикула. Она делится на два слоя: внешняя часть называется экзокутикулой, а внутренняя - эндокутикулой. Эти два слоя внешне немного отличаются, но их химический состав примерно одинаков, состоящий в основном из различных белков и полисахарида под названием хитин. Одним из важных белков является резилин, это резиноподобный материал, обеспечивающий эластичность. Кутикула покрыта тонким восковым слоем, который обеспечивает гидроизоляцию. Внешняя оболочка отделена от внутренних органов насекомого мембраной, называемой базальной мембраной.
Функций у внешней оболочки несколько, но, пожалуй, наиболее важной является её роль в качестве скелета для насекомого, который обеспечивает поддержку мышц и органов. Поэтому оболочку часто называют экзоскелетом. Правда, скелет этот необычен, потому что он внешний, в отличие от внутреннего скелета у млекопитающих, но не сильно отличается от внешнего скелета омаров, крабов и креветок. Экзоскелет иногда имеет складки, называемые аподемами, и эти внутренние гребни служат для укрепления внешней оболочки, а также могут служить точками крепления для мышц. Эти складки обычно отмечаются снаружи узкими линейными углублениями, называемыми сутурами. Иногда сутуры также отмечают границы пластин, разделяя, таким образом, области покрова. В дополнение к поддержке организма, оболочка обеспечивает защиту от травм и снижает потерю влаги. Экзоскелет неоднороден, так как некоторые области на нем различаются. Есть утолщенные участки, а есть тонкие, где расположены сенсорные структуры или поровые каналы, через которые выделяются секреции из эпидермальных клеток. Кроме того, экзоскелет придает животному цвет. Он обычно имеет различные жесткие, заостренные отростки, под названием шипы и единичные подвижные под названием шпоры.
Линька
Проблема, связанная с наличием достаточно жесткой внешней оболочки, заключается в ограничении роста насекомого. Небольшое увеличение животного возможно за счет эластичности межсегментных мембран. Однако для значительного увеличения в размере оно должно сбросить свою старую кутикулу (неживую часть оболочки) и отрастить новое, большее по размеру покрытие для тела. Чтобы достичь этого насекомые производят новый, крупный, но мягкий экзоскелет под старой жесткой оболочкой, затем сбрасывают старую кутикулу и расширяются, чтобы растянуть новую оболочку до нужного размера. Этот процесс регулируется гормонами, в частности экдизоном.
Эпителиальные клетки продуцируют кутикулу, поэтому эта область оболочки является центральной для всего процесса линьки. Первый важный шаг в линьке называется аполизом, который заключается в отделении эпидермиса от старой кутикулы. Пространство, которое образуется между эпидермисом и старой кутикулой во время аполиза, называется экзувиальным пространством - местом, в которое эпидермальные клетки выделяют линьковую жидкость. После аполиза эпидермальные клетки начинают секретировать новую кутикулу. Сначала отрастает внешний слой эпикутикулы, затем образуется внутренняя эпикутикула. За этим следует секреция прокутикулы. Таким образом, новая кутикула образуется, начиная с наружных слоев и отрастая внутрь. В тоже время активируется линьковая жидкость, которая растворяет старую эндокутикулу. До 90% кутикулы расщепляется ферментами протеазы и хитиназы и перерабатывается для создания новой прокутикулы. После того, как все слои образовались, насекомое вырабатывает слой воска, который выделяется через поровые каналы на поверхность новой эпикутикулы. Он защищает насекомое от высыхания. Наконец, оно сбрасывает свою старую кутикулу, называемую экзувией, в процессе, называемом экдизом. Экдиз - сложный процесс, так как насекомому нелегко освободится от своего старого покрытия. Часто оно закрепляет старую оболочку на ветке и выползает наружу, используя гравитацию, чтобы помочь себе выбраться. Однако для начала нужно расколоть старую кутикулу в таком месте, чтобы насекомое могло покинуть оболочку, часто это место находится в области головы.
Сразу после линьки тело насекомого белое, бледное и мягкое, такое насекомое называют тенеральным. Наконец, оно должно увеличить размер своего тела, пока новая кутикула сохнет и затвердевает, так как после завершения затвердевания оболочки, рост возможен только после следующего процесса линьки. Поэтому насекомые заглатывают большое количество воздуха или воды и расширяют свое тело до максимального размера. Медленно кутикула насекомого затвердевает и темнеет за счет химического процесса, называемого склеротизацией, при котором белки соединяются, и образуется новый жесткий экзоскелет. После такого физического расширения и склеротизации у насекомого появляется возможность немного подрасти, прежде чем ему снова понадобится линька.
