Anatomía y Fisiología de Insectos

Abdomen

El abdomen es la tercera región del cuerpo de los insectos, caracterizada por su segmentación típica, estructura simple y la ausencia general de apéndices locomotores. Es una región altamente especializada que contiene las principales vísceras y donde ocurren los movimientos respiratorios.

Cada segmento abdominal se denomina urómero, formado por una placa tergal (dorsal) y una placa esternal (ventral), separadas por la membrana pleural, que proporciona movilidad y flexibilidad.

Características de los Segmentos Abdominales

• Segmentos pre-genitales o viscerales: urómeros I a VI (hembras), I a VIII (machos).
• Segmentos genitales: urómeros VIII a IX (hembras), IX (machos).
• Segmentos post-genitales: X a XI urómeros principalmente.

Apéndices Abdominales

Durante el desarrollo embrionario, los insectos presentan apéndices abdominales que generalmente desaparecen con la eclosión de la larva o ninfa, pero en algunos casos persisten y se transforman en estructuras funcionales.

El filamento mediano y los cercos se denominan filamentos caudales.

Además, las larvas y ninfas de insectos acuáticos presentan branquias.

Apéndices Abdominales en Adultos

• Estilos abdominales (Apterygotas): Participan en la locomoción y soporte del abdomen.
• Cercos (Apterygotas): Filamentos caudales laterales.
• Cercos (“cercii”) (Pterygota): Apéndices abdominales pares insertados en las partes latero dorsales del 11º urómero, con función sensorial, prensora (tijeretas) o auxiliar en la cópula. Ej.: Thysanura, Blattodea, Dermaptera.
• Estilos (“styli”) (Pterygota): Dos, ventro laterales del 11º urómero, con función sensorial, solo en machos de Mantodea, Blattodea, etc.
• Sinfúnculos o cornículos (Pterygota): Apéndices dorsales encontrados en los pulgones, que liberan feromonas de alarma.

Tipos de Abdomen

Se clasifican según la conexión del abdomen con el tórax:

• Sésil o adherente: El abdomen se une al tórax en toda su extensión. Ej. cucarachas, langostas, escarabajos.
• Libre: Constricción poco pronunciada en la unión del abdomen con el tórax. Ej. moscas, abejas, mariposas.
• Pedunculado: Unión a través de una constricción pronunciada que forma un pedúnculo o peciolo. Ej. hormigas y avispas.

Tegumento

El tegumento es de origen ectodérmico y se describe como un elipsoide hueco y continuo, modificado por invaginaciones y evaginaciones complejas.

Funciones del Tegumento

• Protección física, química y biológica.
• Evitar la pérdida excesiva de agua.
• Sustentación de músculos y órganos.
• Punto de conexión para piernas, alas y otros apéndices.

Estructura General del Tegumento

1. Membrana basal: Capa de polisacáridos secretada por hemocitos, que separa la epidermis del hemocele.
2. Epidermis: Capa simple de células poligonales epiteliales secretoras, con células especializadas. Responsable de la formación de la cutícula.
3. Cutícula: Material secretado por las células epidérmicas que se solidifica para formar el exoesqueleto.

Componentes de la Epidermis

• Glándulas dérmicas: Producen la capa de cemento de la epicutícula.
• Enocitos: Producen una lipoproteína que forma la capa más interna de la epicutícula.
• Tricógenos: Responsables del sentido táctil y audición.

Divisiones de la Cutícula

• Epicutícula (cutícula no quitinosa): Capa de cuticulina, capa de polifenoles y capa de ceras. Funciona como barrera a la pérdida de agua.
• Procutícula (cutícula quitinosa): Debajo de la epicutícula, compuesta por exocutícula y endocutícula, ambas con quitina.

Los canales de poro son prolongaciones citoplasmáticas de las células epidérmicas que transportan sustancias para la formación de las capas de polifenoles y ceras de la epicutícula.

Ecdise

La ecdise es el fenómeno de cambio de tegumento en artrópodos (muda), controlado hormonalmente. Implica la producción de una nueva cutícula y la pérdida de la vieja. El cambio de forma durante la ecdise se conoce como metamorfosis.

Aparato Respiratorio

La respiración en insectos se realiza mediante un sistema traqueal diferenciado. El aire penetra y se elimina a través de este sistema o, en parte, por el tegumento.

Sistema Traqueal

De origen ectodérmico, consta de:

• Espiráculos: Aberturas por donde entra el aire oxigenado.
• Tráqueas y traqueólas: Conductos de aire.
• Sacos aéreos: Depósitos de aire.

Espiráculos

Permiten el intercambio respiratorio y son el lugar más importante de pérdida de agua. Se localizan en las pleuras del tórax y abdomen.

Un espiráculo funcional incluye:

• Peritrema: Esclerito anular que lo circunda.
• Atrio o vestíbulo: Donde llega la apertura de la tráquea.
• Aparato de oclusión: Músculos asociados con partes cuticulares que impiden la pérdida excesiva de agua.

El número máximo de espiráculos es de 10 pares: 2 torácicos y 8 abdominales.

Clasificación de los Sistemas Respiratorios

1. Holopnéustico: 10 pares funcionales. Ej. langostas.
2. Hemipnéustico: Uno o más pares no funcionales.
3. Apnéustico: Sin espiráculos funcionales, respiración por difusión a través del cuerpo. Ej. formas acuáticas.
4. Hipopnéustico: Uno o más pares de espiráculos desaparecen completamente.

Subtipos de Hemipnéustico

• Peripnéustico: Espiráculos protorácicos y abdominales abiertos, metatorácicos cerrados. Ej. orugas.
• Anfipnéustico: Espiráculos torácicos y abdominales posteriores abiertos. Ej. larvas de Díptera.
• Propnéustico: Solo espiráculos protorácicos abiertos. Ej. pupas de pernilones.
• Metapnéustico: Solo el último par abdominal abierto. Ej. larvas de Culicidae.

Tráqueas

Tubos elásticos con una cubierta interna de cutícula llamada endotráquea o íntima, que presenta engrosamientos (tenidia) para mantener la tráquea distendida. Una capa epitelial, la ectotráquea, se coloca sobre la endotráquea y la tenidia.

Las tráqueas disminuyen de diámetro y llegan a la célula terminal, de donde parten las traqueólas.

En muchos insectos, las tráqueas se dilatan para formar sacos aéreos, que aumentan el volumen de aire oxigenado durante los movimientos respiratorios.

Ventilación

Proceso por el cual el aire es llevado y circulado en el sistema traqueal.

• Ventilación directa: Circulación del aire en las tráqueas (aspiración, compresión y expiración).
• Ventilación indirecta: En las traqueólas, el oxígeno se disuelve en el fluido traqueolar.

El gas carbónico se elimina por difusión a través del tegumento.

Sistema Glandular

Del metabolismo resultan secreciones producidas por glándulas.

Tipos de Estructuras Secretoras

• Glándulas exocrinas: Descargan sus secreciones en la parte externa del cuerpo.
• Glándulas endocrinas: Difunden sus productos en la hemolinfa.

Glándulas Exocrinas

Unicelulares o agregados de células epiteliales secretoras especializadas. Se hallan ligadas por una túnica de tejido conjuntivo y revestidas por una capa cuticular.

Principales Glándulas Exocrinas

• Glándulas de veneno
• Glándulas adhesivas
• Glándulas de cera
• Glándulas de laca
• Glándulas de espuma
• Glándulas dérmicas
• Glándulas cefálicas (mandibulares, maxilares, labiales)
• Glándulas repelentes
• Glándulas atractivas (feromonas sexuales, de agregación, marcadores de senderos, de alarma)

Glándulas Endocrinas

Productoras de hormonas que se lanzan en la sangre. Las principales son las glándulas retro cerebrales (cuerpos cardiacos y alados), las glándulas protorácicas, ventrales y neurossecretoras.

Reproducción

Tipos de Reproducción en Insectos

• Oviviparidad: Las hembras depositan huevos que dan nacimiento a larvas o ninfas.
• Viviparidad: El desarrollo embrionario se completa dentro del cuerpo de la hembra, que deposita larvas o ninfas.
• Partenogénesis: Los óvulos se desarrollan completamente sin haber sido fecundados.
• Pedogénesis: Los insectos inmaduros poseen ovarios funcionales cuyos óvulos se desarrollan partenogenéticamente.
• Neotenia: Retención de caracteres inmaduros en la etapa adulta.
• Poliembrionía: Producción de dos o más embriones a partir de un solo huevo.
• Hermafroditismo: Los dos sexos se hallan presentes en el mismo individuo.

Tipos de Viviparidad

• Ovoviviparidad
• Viviparidad adenotrófica
• Viviparidad en el hemocele
• Viviparidad pseudoplacentaria

Tipos de Partenogénesis

• Telítoca
• Arrenótoca
• Anfítoca
• Apomítica
• Automítica
• Reduccional

Desarrollo

El desarrollo de un insecto implica crecimiento en tamaño y cambio en la forma.

Fases del Desarrollo

1. Desarrollo embrionario (fase del huevo): Desde la fecundación hasta la eclosión de la larva o ninfa.
2. Desarrollo post-embrionario: Desde la eclosión hasta la emergencia del adulto.

Metamorfosis

Durante el desarrollo post-embrionario, la forma general del cuerpo puede cambiar poco (ametabólicos) o sufrir metamorfosis (metabólicos).

Tipos de Metamorfosis

• Ametabolia: No hay cambio de forma. Ej. Thysanura.
• Hemimetabolia: Metamorfosis parcial (incompleta), sin fase de pupa. Ej. langostas, cucarachas, chinches.
• Holometabolia: Metamorfosis completa, con fases de huevo, larva, pupa y adulto. Ej. escarabajos, mariposas, moscas.
• Hipermetabolia: Pasan por varios tipos de larvas antes de pupar.
• Hipometabolia: Última fase de ninfa inmóvil, similar a una pupa. Ej. cigarras.

Huevo

Diferentes en apariencia y forma. Son colocados separados o en masas. El número varía con la especie. Normalmente son colocados cerca del lugar de alimentación.

Larva

Se caracteriza por ser una fase de intenso crecimiento.

Tipos de Larva

• Vermiforme
• Eruciforme
• Limaciforme
• Curculioniforme
• Carabiforme
• Escarabeiforme
• Campodeiforme
• Elateriforme
• Buprestiforme
• Cerambiciforme

Pupa

Fase post-embrionaria caracterizada por aparente dormancia. Las pupas respiran intensamente y son sensibles a lesiones.

Tipos de Pupa

• Libre o exharada
• Obtecta
• Coarctada

Control de la Metamorfosis

La forma del nuevo estadio se determina en el tiempo de retracción de la epidermis (apólisis). El instar es la duración de una retracción a la siguiente. La vieja cutícula descartada se denomina exúvia.

El control de la metamorfosis y la ecdise es hormonal.

Hormonas Involucradas

• Hormona protorácico-trópico
• Ecdisteróides
• Hormona de la eclosión
• Hormona juvenil
• Bursicón

Conceptos Clave

• Características del abdomen: segmentación típica, simplicidad de estructura, ausencia general de apéndices locomotores, contiene las principales visceras, región donde ocurren los movimientos respiratorios y es una región altamente especializada.
• Capas del tegumento o exoesqueleto: membrana basal, epidermis y cutícula.
• Divisiones o estructura del canal alimentar o tubo digestivo: estomodeu, proctodeu y mesentero.
• El aparato respiratorio de insectos está formado por el sistema traqueal la que a su vez está compuesta por: espiráculos, conductos de aire, tráqueas y traqueólas.
• Fenómeno de cambio de tegumento de los artrópodos: ECDISE. Tipo de pupa de la orden coleóptera: LIBRE o EXHARADA.
• Tipo de metamorfosis de la orden blattodea: HEMIMETABOLIA. Tipo de larva que precisa correr tras sus presas se denomina: CAMPODEIFORME. Las moscas presentan larvas del tipo: VERMIFORME. Orden en la que el aparato digestivo es atrofiado en la fase adulta, no se alimentan y viven solo para reproducir: TYSANOPTERA. Tipo de metamorfosis característico por presentar ninfas inmóviles en la última fase: HIPOMETABOLIA.
• Cuando la hembra deposita huevos que contiene embriones con avanzado estado de desarrollo y mismo larvas recién eclodidas: OVOVIVIPARIDAD.
• Cuando los óvulos se desarrollan completamente sin nunca haber sido fecundados: PARTENOGENESIS.
• Cuando los insectos Inmaduros poseen ovarios funcionales y cuyos óvulos se desarrollan sin haber sido fecundados: PEDOGENESIS.
• Tipos de reproducción donde cada insecto tiene los dos sexos se denomina HERMAFRODITISMO y cuyo ejemplo es COCHINILLA (Icerya purchasi).
• Dos tipos de hormona: ECDISTERÓIDES (son esteroides con actividad promotora de la ecdise, que son producidos por las glándulas protorácicas) y DE LA ECLOSIÓN (es un polipéptido con agrupamiento ácido producido por las células neurossecretoras del cerebro y almacenado en el cuerpo cardiaco).