Sistema digestivo

 Mariquita (Chilocorus cacti)

Un insecto usa su sistema digestivo para extraer nutrientes y otras sustancias de los alimentos que consume. La mayor parte de este alimento se ingiere en forma de macromoléculas y otras sustancias complejas (como proteínas, polisacáridos, grasas, ácidos nucleicos, etc.) que deben descomponerse mediante reacciones catabólicas en moléculas más pequeñas (es decir, aminoácidos, azúcares simples, etc.). Antes de ser utilizado por las células del cuerpo para obtener energía, crecimiento o reproducción. 

Todos los insectos tienen un sistema digestivo completo. Esto significa que el procesamiento de alimentos ocurre dentro de un recinto en forma de tubo, el canal alimentario , que corre a lo largo del cuerpo desde la boca hasta el ano. 

En la mayoría de los insectos, el tubo digestivo se subdivide en tres regiones funcionales: 

• intestino anterior ( estomodeo )

La boca de un insecto , ubicada en el centro de la base de las piezas bucales, es una válvula muscular (esfínter) que marca el "frente" del intestino anterior. La comida en la cavidad bucal es succionada a través de la boca y hacia la faringe por la acción de los músculos cibarianos . Estos músculos se encuentran entre la cápsula de la cabeza y la pared anterior de la faringe.

Los alimentos permanecen en el cultivo hasta que se pueden procesar a través de las secciones restantes del tubo digestivo. 

La válvula estomodeal , un músculo esfínter ubicado justo detrás del proventrículo, regula el flujo de alimentos desde el estomodeo hasta el mesenterón.

• intestino medio ( mesenterón ) 

El intestino medio comienza justo después de la válvula estomodal.  Estas estructuras, los ciegos gástricos , proporcionan un área de superficie adicional para la secreción de enzimas o la absorción de agua (y otras sustancias) del tubo digestivo. El resto del intestino medio se llama ventrículo ; es el sitio principal para la digestión enzimática de los alimentos y la absorción de nutrientes.

El extremo posterior del intestino medio está marcado por otro músculo esfínter, la válvula pilórica . Regula el flujo de material desde el mesenterón hacia el proctodeo.

• e intestino posterior ( proctodeo ).

La válvula pilórica sirve como punto de origen para decenas a cientos de túbulos de Malpighi . Estas estructuras largas, parecidas a espaguetis, se extienden por la mayor parte de la cavidad abdominal donde sirven como órganos excretores, eliminando los desechos nitrogenados (principalmente iones de amonio, NH ₄ ⁺ ) de la hemolinfa. El NH ₄ ⁺ tóxico se convierte rápidamente en urea y luego en ácido úrico mediante una serie de reacciones químicas dentro de los túbulos de Malpighi.

Hábitos Alimenticios 🐞

La mayoría son carnívoras (masticadores) ya que tienen una alimentación basada en organismos minúsculos de cuerpo blando, como insectos con escama, piojos harinosos, mosquitas blancas, pulgones, ácaros, huevos de otros insectos, larvas u orugas, e incluso algunas son caníbales; sin embargo, a veces pueden llegar a consumir polen o néctar de ciertas plantas si no encuentran alguna presa cerca.

Puede consumir aproximadamente entre trescientos y quinientos pulgones durante su desarrollo, aunque esta cantidad puede variar dependiendo del tamaño del pulgón, de modo que puede llegar a comerse a más de mil. Una sola puede consumir entre mil y ocho mil insectos en toda su vida.

Aspecto nutricional  🐞

Su colorido y sus puntos sirven para mantener alejados a los depredadores. Pueden segregar un fluido por las articulaciones de las patas de sabor muy desagradable. Su colorido puede servir de recordatorio para los animales que han tratado de comer mariquitas antes, parece decir “mi sabor es asqueroso”. Si una mariquita se siente amenazada puede hacerse la muerta y segregar esta desagradable sustancia para protegerse.

Referencias

• North Carolina State University. (2015)  Digestive System.NC STATE. Agriculture and Life Sciences. Recuperado de: https://genent.cals.ncsu.edu/bug-bytes/digestive-system/
• Sánchez, D., Báez, A., & Vázquez, M. (2010). Las catarinas, guardianas de huertos y jardines. La ciencia y el hombre, XXIII(2a). https://www.uv.mx/cienciahombre/revistae/vol23num2/articulos/catarinas/
• Hattingh, V. & M. J. Samways. 1994. Physiological and Behavioral Characteristics of Chilocorus spp. (Coleoptera: Coccinellidae) in the Laboratory Relative to Effectiveness in the Field as Biocontrol Agents. Journal of Economic Entomology, 87(1): 31-38. 

Sistema respiratorio

Mariquita (Chilocorus cacti)

Todos los insectos son organismos aeróbicos: deben obtener oxígeno (O2) de su entorno para poder sobrevivir. Utilizan las mismas reacciones metabólicas que otros animales (glucólisis, ciclo de Kreb y sistema de transporte de electrones) para convertir nutrientes (por ejemplo, azúcares) en la energía de enlace químico del ATP. Durante el paso final de este proceso, los átomos de oxígeno reaccionan con los iones de hidrógeno para producir agua, liberando energía que se captura en un enlace fosfato de ATP.

El sistema respiratorio de los insectos es una red compleja de tubos (denominada sistema traqueal) que suministra aire que contiene oxígeno a todas las células del cuerpo.

Los espiráculos

OLGA KARINA

Los espiráculos son las aberturas del sistema traqueal presentes en la superficie corporal del insecto. Suelen situarse en las pleuras, es decir, en las placas laterales. Además, los espiráculos se dan en pares simétricos, por lo que de cada par, cada uno se localiza a un lado del cuerpo.

 

Las tráqueas.

GUSTAVO

El grueso del sistema traqueal está formado por tráqueas. Las tráqueas son el conjunto de tubos ramificados que conectan los espiráculos con las traqueolas. Además, las tráqueas se unen horizontalmente con las provenientes de otros espiráculos, con lo que conforman una auténtica red de conductos.

Las tráqueas están compuestas por una única capa de células epiteliales planas revestida por cutícula. La cutícula es una continuación de la que constituye el exoesqueleto del organismo; por ello, está formada por una endocutícula y por una epicutícula.

Las traqueolas.

PEDRO

A medida que se ramifican, las tráqueas van disminuyendo su diámetro. Cuando el diámetro es menor que 1 μm , dejamos de hablar de tráqueas y comenzamos a hablar de traqueolas. Además de por el diámetro, clásicamente las tráqueas se distinguían de las traqueolas por otra serie de rasgos. Una de las supuestas diferencias era que mientras que las tráqueas poseerían una matriz de quitina y proteínas (la cutícula), las traqueolas carecerían de ella. Otra, que mientras que la cutícula de las tráqueas sufriría ecdisis, dicho proceso no tendría lugar en las traqueolas. Por último, una tercera diferencia que se postuló es que, a diferencia de las tráqueas, las traqueolas no tendrían tenidios.

Las traqueolas son las partes del sistema traqueal que mantienen contacto con las células de los tejidos a los que abastecen. Por ello, la superficie de las traqueolas suele situarse en contacto directo con la superficie de las células, cuya membrana plasmática puede llegar a hundir pero nunca atraviesa.

Los sacos aéreos.

Los sacos aéreos son fragmentos de tráquea dilatados y, normalmente, sin tenidios. En los casos en los que presentan tenidios estos están reducidos o son irregulares.

  

REFERENCIAS

• North Carolina State University. (2015) Respiratory System.NC STATE. Agriculture and Life Sciences. Recuperado de: https://genent.cals.ncsu.edu/bug-bytes/respiratory-system/
• Schilman, P. E. (2007). La respiración de los artrópodos con tráqueas. Ciencia Hoy, 17(100), 22-26.
• Gefaell, Juan & Marcos, Lois & Varela Rouco, Nair. (2016). Respiración en insectos.

Artículos consultados

Olga karina Alcudia Hernández

Insects breathe discontinuously to avoid oxygen toxicity

Los insectos respiran de forma discontinua para evitar la toxicidad por oxígeno.

Los órganos respiratorios de los insectos terrestres consisten en tubos traqueales con válvulas espiraculares externas que controlan el intercambio de gases. A pesar de su tasa metabólica relativamente alta, muchos insectos tienen patrones de intercambio de gases muy discontinuos, que incluyen períodos prolongados en los que los espiráculos están completamente cerrados. Explicaciones de este comportamiento:

• primero, que este patrón sirve para reducir la pérdida de agua respiratoria,
• y segundo, que el patrón puede haber evolucionado inicialmente en insectos subterráneos como una forma de lidiar con condiciones hipóxicas o hipercápnicas. 

Dentro de este articulo se propone una tercera explicación posible basada en la idea de que el oxígeno es necesario para el metabolismo oxidativo pero también actúa como una sustancia química tóxica que puede causar daño oxidativo de los tejidos incluso a concentraciones relativamente bajas. A presiones parciales fisiológicamente normales de CO ₂ , la velocidad de difusión de CO ₂ fuera del sistema respiratorio de los insectos es más lenta que la velocidad de entrada de O ₂ ; esto conduce a una acumulación de CO ₂ intratraqueal . Por lo tanto, los espiráculos deben abrirse a intervalos para librar al insecto del CO ₂ acumulado , un proceso que expone los tejidos a niveles peligrosamente altos de O ₂. Sugerimos que el patrón cíclico de espiráculos abiertos y cerrados observado en insectos en reposo es una consecuencia necesaria de la necesidad de eliminar el CO ₂ acumulado del sistema respiratorio , seguida de la necesidad de reducir la toxicidad del oxígeno.

Pedro Javier Pérez Silvàn 

Mecanismos de respiración en coleópteros acuáticos.

Los insectos tienen un sistema respiratorio lleno de gas, lo que representa un desafío para aquellos que se han vuelto acuáticos de manera secundaria. Los coleópteros buceadores usan burbujas en la superficie de sus cuerpos para suministrar O₂ para sus inmersiones y obtienen O₂   pasivamente del agua. También pueden utilizar el oxígeno disuelto en el agua por medio de difusión cutánea o respiración branquial (similar a la respiración en peces), y otras viven dentro de las hojas, tallos y raíces de plantas acuáticas o semiacuáticas y toman el oxígeno directamente de las células aerenquimatosas de sus plantas hospederas. Las branquias de gas son burbujas con una superficie expuesta al agua a través de la cual el O₂ puede difundirse, extendiendo así la inmersión. Hay dos tipos de branquias gaseosas: compresibles e incompresibles (plastrones). Las branquias de gas comprimible requieren reposición en la superficie como resultado tanto del consumo de O₂ por parte del insecto como de la pérdida de N₂ y CO₂ de la burbuja al agua. Sin embargo, los plastrones pueden mantenerse indefinidamente debido a estructuras que evitan el colapso de la interfaz burbuja-agua. 

Gustavo Córdova Chapuz

“Conocimientos recientes sobre los efectos subletales de los plaguicidas en la fisiología respiratoria de los insectos”

“Una revisión de la toxicidad de imidacloprid en coccinélidos”

 Los trabajos hablan sobre la determinación de los efectos sub letales de los plaguicidas y bio-plaglicidas en los insectos y en este caso sobre los coccinélidos que es un tema desafiante debido al uso desmedido de estos, aunque se creía que no afectaba a depredadores específicos si se han obtenido resultados contradictorios, por lo tanto Los efectos subletales pueden manifestarse a través de cambios en la actividad motora, el comportamiento o, en el caso de los insectos sociales, la capacidad de aprendizaje, ya que estos siguen siendo el resultado de cambios fisiológicos; Dado que los procesos autónomos como la respiración aseguran el correcto funcionamiento de cualquier organismo. Esta revisión informa una variedad de efectos de los pesticidas en los patrones respiratorios de los insectos, por lo tanto, se reflejaban disminuciones a la tasa metabólica.

La práctica agrícola con uso intensivo de la tierra y uso extensivo de plaguicidas influye en el medio ambiente al dañar la fauna beneficiosa en este caso los coccinélidos entre otros insectos ajenos a un tipo de plaga dañina.

En términos generales los efectos en los coccinélidos al estar en contacto con los pesticidas es la baja respiración debido a las toxinas usada en los pesticidas, esta a su vez produce una disminución del rendimiento del organismo, incluyendo la perdida de agua. si bien el organismo no muere ya que en el estudio se dice que los coccinélidos son menos sensibles a los plaguicidas (dependiendo el tipo de sustancia) si hay un daño posterior al bajar su rendimiento que desencadena la disminución en fecundidad, longevidad, reproducción y estado larvario. 

REFERENCIAS

• Hetz, S., Bradley, T. Insects breathe discontinuously to avoid oxygen toxicity. Nature 433, 516–519 (2005). https://doi.org/10.1038/nature03106.
• Jones, K. K., Cooper, S. J., & Seymour, R. S. (2019). Cutaneous respiration by diving beetles from underground aquifers of Western Australia (Coleoptera: Dytiscidae). Journal of Experimental Biology, 222(7). 
• Karise R, Mänd M. (2015) Conocimientos recientes sobre los efectos subletales de los pesticidas en la fisiología respiratoria de los insectos. Fisiología de insectos de acceso abierto. 2015; 5: 31-39https://doi.org/10.2147/OAIP.S68870

 

Sistema circulatorio

 Mariquita (Chilocorus cacti)

Es responsable del movimiento de nutrientes, sales, hormonas y desechos metabólicos por todo el cuerpo del insecto. Además, desempeña varias funciones críticas en la defensa: 

• sella las heridas mediante una reacción de coagulación
• encapsula y destruye parásitos internos u otros invasores y, en 
• algunas especies, produce (o secuestra) compuestos desagradables que brindan cierto grado de protección contra depredadores.

Las propiedades hidráulicas (líquidas) de la sangre también son importantes. La presión hidrostática generada internamente por la contracción muscular se utiliza para facilitar la eclosión, la muda, la expansión del cuerpo y las alas después de la muda, los movimientos físicos (especialmente en larvas de cuerpo blando), la reproducción (por ejemplo, inseminación y oviposición) y la evaginación de ciertos tipos de glándulas exocrinas.

El aparato circulatorio de los insectos es abierto, lo que quiere decir que no hay tubos o canales que sirvan para distribuir la hemolinfa por todo el cuerpo.

Un vaso dorsal es el componente estructural principal del sistema circulatorio de un insecto. Este tubo recorre longitudinalmente el tórax y el abdomen, a lo largo del interior de la pared dorsal del cuerpo. En la mayoría de los insectos, es una estructura frágil y membranosa que acumula hemolinfa en el abdomen y la conduce hacia la cabeza.

En el abdomen, el vaso dorsal se llama corazón. Se divide por segmentos en cámaras que están separadas por válvulas (ostia) para asegurar el flujo unidireccional de hemolinfa. Un par de músculos alares se unen lateralmente a las paredes de cada cámara. Las contracciones peristálticas de estos músculos fuerzan a la hemolinfa hacia adelante de una cámara a otra. Durante cada fase diastólica (relajación), los ostios se abren para permitir la entrada de hemolinfa desde la cavidad corporal. La tasa de contracción del corazón varía considerablemente de una especie a otra, por lo general en el rango de 30 a 200 latidos por minuto. La tasa tiende a disminuir a medida que desciende la temperatura ambiente y aumenta a medida que aumenta la temperatura (o el nivel de actividad del insecto).

Frente al corazón, el vaso dorsal carece de válvulas o musculatura. Es un tubo simple (llamado aorta ) que continúa hacia la cabeza y se vacía cerca del cerebro. La hemolinfa baña los órganos y músculos de la cabeza a medida que emerge de la aorta y luego se filtra al azar sobre el tubo digestivo y a través del cuerpo hasta que llega al abdomen y vuelve a entrar al corazón.

Para facilitar la circulación de la hemolinfa, la cavidad corporal está dividida en tres compartimentos (llamados senos sanguíneos) por dos láminas delgadas de músculo y / o membrana conocidas como diafragmas dorsal y ventral. El diafragma dorsal está formado por músculos alares del corazón y estructuras relacionadas; que separa el seno pericárdico desde el seno perivisceral . El diafragma ventral suele cubrir el cordón nervioso; que separa el seno perivisceral desde el seno perineural.

 Células sanguíneas

Alrededor del 90% de la hemolinfa de los insectos es plasma : un líquido acuoso, generalmente transparente, pero a veces de color verdoso o amarillento. En comparación con la sangre de vertebrados, contiene concentraciones relativamente altas de aminoácidos, proteínas, azúcares e iones inorgánicos. Los insectos que pasan el invierno a menudo secuestran suficiente ribulosa, trehalosa o glicerol en el plasma para evitar que se congele durante los inviernos más fríos. 

El 10% restante del volumen de hemolinfa está formado por varios tipos de células (conocidas colectivamente como hemocitos); participan en la reacción de coagulación, fagocitosis y / o encapsulación de cuerpos extraños. La densidad de los hemocitos de insectos puede fluctuar de menos de 25.000 a más de 100.000 por milímetro cúbico, pero esto es significativamente menor que los 5 millones de glóbulos rojos, 300.000 plaquetas y 7.000 glóbulos blancos que se encuentran en el mismo volumen de sangre humana.

La hemolinfa puede llegar a las patas, antenas y alas del insecto por medio de diferentes vías o estructuras que permiten el desplazamiento de este fluido.

REFERENCIAS

• Cabezas, F. (1996) Introducción a la entomología. Trillas
• North Carolina State University. (2015) Circulatory System. NC STATE. Agriculture and Life Sciences. Recuperado de: https://genent.cals.ncsu.edu/bug-bytes/circulatory-system/
• Jiménez Martínez, E. (2009). Entomología.