Chemical Ecology of Lepidoptera

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Chemical Ecology of Lepidoptera
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Mariposas y polillas
Morpho didius Male Dos MHNT.jpg
Clasificación científica
Reino: Animalia
Filo: Arthropoda
Clase: Insecta
Infraclase: Neoptera
Superorden: Endopterygota
Orden: Lepidoptera
Subórdenes

Los lepidópteros (Lepidoptera, del griego «lepis», escama, y «pteron», ala) son un orden de insectos holometábolos, casi siempre voladores, conocidos comúnmente como mariposas; las más conocidas son las mariposas diurnas, pero la mayoría de las especies son nocturnas (polillas, esfinges, pavones, etc.) y pasan muy inadvertidas. Sus larvas se conocen como orugas y se alimentan típicamente de materia vegetal, pudiendo ser plagas importantes para la agricultura.

Este taxón representa el segundo orden con más especies entre los insectos (siendo superado solamente por el orden Coleoptera); de hecho, cuenta con más de 165 000 especies[1] clasificadas en 127 familias y 46 superfamilias.[2] La mariposa diurna más grande que existe es la Ornithoptera alexandrae hembra, que puede llegar a tener 31 cm de envergadura (el macho es un poco más pequeño), vive al sudeste de Nueva Guinea.

Sistemática[editar]

Taxonomía[editar]

Hay unas 127 familias dentro del orden Lepidoptera, pero las opiniones de cuáles son éstas cambian con frecuencia entre los científicos. El tratamiento que se da aquí es el adoptado por la base de datos del Museo de Historia Natural de Londres. Ver Taxonomía del orden lepidoptera.

Durante muchos años, el orden de los lepidópteros fue subdividido en dos subórdenes, los ropalóceros, o mariposas diurnas, y los heteróceros, polillas o mariposas nocturas. La moderna cladística ha demostrado que esta antigua clasificación es artificial y, en la actualidad se admiten los subórdenes Aglossata, Heterobathmiina, Zeugloptera y Glossata. Los tres primeros contienen unas pocas especies, mientras que Glossata incluye el 99% de los lepidópteros actuales.[3]

Filogenia[editar]

Las relaciones filogenéticas de los cuatro subórdenes son las siguientes:[3]

Lepidoptera

Zeugloptera




Aglossata




Heterobathmiina



Glossata





Características[editar]

Anatomía externa de Papilio machaon.: A- ala delantera; B - antena; C - ojo compuesto; D - espiritrompa; E - torax; F - pata; G- abdomen; H - ala posterior; I - «cola»

Las mariposas poseen dos pares de alas membranosas cubiertas de escamas coloreadas, que utilizan en la termorregulación, el cortejo y la señalización. Su aparato bucal es de tipo probóscide (véase Insecto) provisto de una larga trompa que se enrolla en espiral (espiritrompa) que permanece enrollada en estado de reposo y que les sirve para libar el néctar de las flores que polinizan.

El cortejo de los machos es muy variable en las diferentes familias del orden, pero básicamente consiste en exhibiciones y en la producción de feromonas sexuales. Con las maniobras de vuelo los machos cubren a las hembras con el olor de estas feromonas. Tras el apareamiento los machos pueden evitar que la hembra tenga una nueva cópula taponando su genitalia con una secreción pegajosa.

Su desarrollo es holometábolo: del huevo sale una larva u oruga que se transformará en pupa y ésta dará lugar al adulto. La larva, a diferencia del adulto, presenta un aparato bucal de tipo masticador; la mayoría de las larvas son fitófagas. Además, podemos distinguir las larvas de lepidópteros de las de otros insectos porque poseen una serie de 5 falsas patas —las de los himenópteros sínfitos poseen 7 o más— al final del abdomen,[4] lo que en algunos casos conlleva que su forma de caminar sea como la de un acordeón abriéndose y cerrándose alternativamente. Los lepidópteros son insectos terrestres y sólo ocasionalmente algunas larvas son acuáticas.

Coloración[editar]

En el orden Lepidoptera la coloración, especialmente la de las alas, alcanza la máxima especialización. Morfológicamente, la superficie alar está recubierta de escamas cuya superficie posee multitud de aristas longitudinales (separadas a veces a menos de 1 μm, es decir, la milésima parte de un milímetro) que alteran la reflexión de la luz produciendo colores muy llamativos y frecuentemente tornasolados e iridiscentes.[2]

Véase también[editar]

Venación alar[editar]

Terminología de las alas de las mariposas.

Las venas de las alas de las mariposas forman un diseño característico y único según las especies o familias de las que se trate. Conocer este patrón es, en algunos casos, imprescindible para la correcta determinación de una especie concreta de mariposa. Para poder describir con claridad y precisión este diseño se utiliza la siguiente terminología entomológica:[5] [6]

  • Tanto en las alas anteriores como en las posteriores se encuentran las siguientes zonas o áreas: basal, es la más próxima al cuerpo, subdividida a veces en basal y postbasal; submarginal, premarginal o, simplemente, marginal, es la más alejada. Entre ambas se encuentra la zona discal que, a su vez, se divide en discal y postdiscal o postmedial. Finalmente, la zona apical se encuentra en la parte distal y superior de ambas alas.
  • En el perímetro del ala anterior se encuentra el borde de ataque que se denomina costa o borde costal. A continuación, el ápice seguido del margen externo o termen. Inmediatamente después, en las alas anteriores aparece el ángulo dorsal y, en las posteriores, el ángulo anal. Se completa la periferia del ala con el margen interno o dorso.
  • Entre las zonas basal y discal de ambas alas, próxima a la costa, aparece un área alargada, enmarcada por venas y casi siempre cerrada, denominada celda discal, discoidal, discocelular, o, simplemente, celda. En su parte superior se encuentra delimitada por la vena subcostal, por la parte inferior por la vena mediana, y por la postdiscal por las tres venas discoidales. Cuando falta alguna de estas venas, se denomina celda abierta.
  • La venas no son siempre fáciles de observar, a veces es mejor observarlas desde el reverso o emplear técnicas de humidificación con alcohol para que se hagan visibles entre las escamas y pelos androconiales. Las del ala anterior se numeran de la 1 a la 12 (V1, V2,... V12), de abajo a arriba. La vena V1 o submediana, de las más difíciles de apreciar, nace en la base y discurre de forma paralela al dorso. La V2 o mediana arranca hacia la mitad del borde inferior de la celda. La vena V12 o costal nace en la base del ala y discurre paralela a la costa. Las del ala posterior son 8, aunque muchas veces aparecen dos venas anales V1, V1a y V1b. También se numeran de abajo a arriba, siendo la V8 la vena costal. En algunas mariposas pueden faltar venas, tanto de un ala como de la otra, normalmente entre la V6 y la V9. En esos casos se numeran de forma sucesiva, de tal manera que puede haber mariposas en las que la última vena sea la V9.
  • Entre las venas aparecen los llamados espacios que también están numerados. Así, entre el dorso y V1 se encuentra el espacio E1a; entre V1 y V2 aparece E1b; entre V2 y V3 E2; y así sucesivamente hasta llegar a E12 en el ala anterior, y E8 en la posterior, entre la última vena y la costa. Como en el caso de las venas, la numeración siempre es correlativa, pudiendo acabar en E9.

Patrón de formación en el color del ala[editar]

El ala de la mariposa se desarrolla en la larva como una bolsa epidermal (disco imaginal) la cual se invagina en la metamorfosis para formar un ala inmóvil durante el estado de pupa. Las escamas pigmentadas son secretadas en el estadio tardío de la pupa, pero la interacción epidermal de la célula se determina en estadios más tempranos y determina el color de la escama definiendo el patrón en el adulto. Por su parte la mancha ocular es especificada a partir de una una señalización en la región central (French, 1997). Por otro lado se cree que el patrón de coloración se organizan alrededor de un foco hipotético y que éste sirve como fuente de información para la posición y síntesis del pigmento apropiado. El patrón específico aparece por las variaciones en el número de focos en el ala y la variación en la que la información de la posición es interpretada.[7]

En otro estudio se evidenció la existencia de un foco que determina el largo de la mancha ocular en el ala posterior de Precis coenia. Al cauterizar 300 células en el centro de la supuesta mancha ocular en el desarrollo temprano del ala, puede inhibirse completamente el desarrollo de este. Estas mismas células pueden ser trasplantadas a otra región del ala e inducir un pigmento en forma de anillo en el tejido alrededor del injerto. Este estudio demostró que el foco es una entidad fisiológica.[8]

En estudios histológicos en la epidermis del ala se reveló que la formación de la escama siempre ocurre en filas paralelas, próximas al eje del ala. Esta formación celular de las alas parece estar formada por diferenciación in situ y no por migración. Los pigmentos que genera el patrón de coloración en las alas son sintetizadas exclusivamente en las escamas. Este patrón es formado por cuatro colores de melanina diferentes y las enzimas específicas para la síntesis de esta son incorporadas en formas insolubles en la cutícula de las escamas. La síntesis de estos pigmentos comienzan cuando el sustrato de melanización comienza a ser suministrado por el sistema circulatorio[9]

Finalmente se ha encontrado que la expresión de genes homólogos en el patrón de apéndices de Drosophila también están involucrados en el patrón de coloración. El gen angrailed es expresado en la parte posterior y apterous en la superficie dorsal del disco del ala. Por su parte wingless es expresada alrededor de la margen dorso-ventral en el disco del ala. La proteína Wg junto con Decapentaplegic han mostrado tener una función como gradiente de morfógenos en Drosophila controlando la expresión génica y consecuentemente el patrón morfológico en los ejes dorso-vetral y antero-posterior.[10]

Alimentación[editar]

Esfinge colibrí (Macroglossum stellatarum) alimentándose en una flor.

Las orugas se alimentan de la materia vegetal que las rodea: hojas, flores, frutos, tallos, raíces, lo que les da gran importancia agrícola al constituir plagas importantes a cultivos.[11] Algunas especies son capaces de minar (generar túneles) en las superficies de las que se alimentan. Otras, en cambio, aprovechan las manufacturas humanas, o bien productos almacenados (harinas, granos...).

Los adultos, a excepción de los representantes de la familia Micropterigidae (cuya alimentación, derivada de su capacidad masticatoria, abarca a polen, esporas de hongos, etc), se alimentan libando, es decir, absorbiendo néctar u otras sustancias líquidas mediante su aparato bucal lamedor-chupador (espiritrompa). No obstante, existen especies cuyo ciclo vital exige una corta fase de imago: en estos casos, el adulto ni se alimenta, sino que destina todas sus energías a la reproducción.[2]

Ciclo de vida[editar]

Reproducción y desarrollo[editar]

Reproducción en Phengaris nausithous.
Huevecillos.

Las mariposas ponen sus huevos en una planta. Nacen como larvas semejantes a gusanos, llamadas orugas y se alimentan de las hojas de esa planta o tallos tiernos a la vez que crecen rápidamente. Cada especie requiere una o unas pocas especies de plantas para su alimentación, y la extinción de una planta puede arrastrar la de una mariposa.

En un momento de su desarrollo, la oruga se protege en un lugar resguardado y allí se transforma en crisálida. En este estado no se alimenta, y sufre grandes cambios metabólicos y morfológicos, cuyo conjunto es llamado metamorfosis. La mariposa adulta sale rompiendo el esqueleto externo de la crisálida.

Vida adulta[editar]

La mayoría de las mariposas adultas se alimentan libando el néctar de las flores con su espiritrompa, una estructura bucal extensible evolucionada a partir de algunas de las piezas bucales articuladas típicas de los insectos.

Esta "lengua enrollada" es flexible y muy sensible. Puede introducirse dentro de una flor, pero también puede inclinarse abruptamente, de manera que la mariposa puede alimentarse desde diferentes ángulos sin tener que mover, tan siquiera, su esqueleto. Una vez que la mariposa ha terminado de alimentarse, la lengua se retrae enroscándose y encaja exactamente debajo de la cabeza del insecto. Machos y hembras se buscan activamente, usando como guía visual su aleteo característico, y empleando el sentido del olfato. Tras la fecundación, la hembra pone varios cientos o miles de huevos. En algunos casos la vida adulta es breve, no durando más que el tiempo necesario (a veces un solo día) para asegurar la reproducción.

Véase también[editar]

Referencias[editar]

  1. Comunidad Virtual de Entomología - ¿Cuántos insectos existen en la península Ibérica?
  2. a b c de Viedma, M. G., Baragaño, J. R. & Notario, A. 1985. Introducción a la entomología. Ed. Alhambra. ISBN 84-205-1031-9
  3. a b Scoble, M. J. (1995). The Lepidoptera, form, function and diversity. London: The Natural history Museum & Oxford University Press. ISBN 0-19-854952-0
  4. Aguado Martín, L. O. (2007), p. 52
  5. Aguado Martín, L. O. (2007). Capítulo 3 Anatomía del imago, p. 79
  6. Higgins, L. G. y N. D. Riley (1980), p. 15
  7. Otaki, J. M. (1998). "Color-pattern modifications of butterfly wings induced by transfusion and oxyanions." Journal of Insect Phisiology 44(12): 1181-1190.
  8. Nijhout, F. (1980). "Ontogeny of the color pattern on the wings of Precis coenia (Lepidoptera: Nymphalidae)." Developmental Biology 80(2)
  9. Nijhout, F. (1980). "Pattern formation on lepidopteran wings: Determination of an eyespot Developmental Biology." Developmental Biology 80(2): 267-274.
  10. French, V. (1997). "Pattern formation in colour on butterfly wings." Current Opinion in Genetics & Development 7(4): 524-529
  11. Bastidas, Rodolfo y Zavala, Yanet. 1995. Principios de Entomología Agrícola. Ediciones Sol de Barro. ISBN 980-245-006-5

Bibliografía complementaria[editar]

  • Aguado Martín, L. O. (2007). Las mariposas diurnas de Castilla y León (Lepidópteros ropalóceros) Especies, biología, distribución y conservación. I. Valladolid: Junta de Castilla y León. pp. 1041. ISBN 978-84-9718-473-1. 
  • Arnett, R. H. Jr. (2000) Segunda edición. American insects. CRC Press, Boca Ratón, Londres, New York, Washington, D. C. ISBN 0-8493-0212-9
  • Borror, D. J., DeLong, D. M., Triplehorn, C. A.(1976) cuarta edición. An introduction to the study of insects. Holt, Rinehart and Winston. New York, Chicago. ISBN 0-03-088406-3
  • Higgins, L. G. y N. D. Riley (1980). Guía de campo de las mariposas de España y Europa. Barcelona: Omega. pp. 452. ISBN 84-282-0327-X. 

Enlaces externos[editar]

Mariposa libando

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