BIOLOGÍA DE LOS ARTRÓPODOS TEMA 1: Introducción, importancia y diversidad de los artrópodos Tema 1: INTRODUCCIÓN, IMPORTANCIA Y DIVERSIDAD DE LOS ARTRÓPODOS Existen más de un millón de especies de artrópodos conocidos, que suponen el 75% de todos los animales conocidos y el 50% de todos los seres vivos conocidos. Además es un grupo con una enorme diversidad y grandes poblaciones distribuidas por todo tipo de ecosistemas. Los artrópodos se dividen en cuatro grandes grupos: quelicerados, crustáceos, miriápodos y hexápodos. En esta asignatura nos limitaremos a los dos grandes grupos de artrópodos terrestres quelicerados (arañas en particular) y hexápodos. Es un grupo animal con una gran importancia que puede ser: Subjetiva: - Facilidad de mantenimiento En relación con la investigación - Ciclos de vida muy cortos - Reproducción abundante - Menos problemas éticos Objetiva 1. Contribuyen de forma notable al funcionamiento de los sistemas naturales · Los artrópodos sarcrosaprofagos participan de forma activa en el reciclaje de nutrientes: > Contribuyen a degradar la hojarasca que se acumula en el suelo de los bosques. En las hojas de los árboles hay gran cantidad de biomasa que han transformado los árboles cogiendo los nutrientes del suelo, de transformarla e incorporarla de nuevo al suelo se encarga la fauna edáfica. > Degradan la carroña. Los insectos necrófagos se encargan de incorporar este tipo de materiales al suelo bien alimentándose de ellos o enterrándolos. La carroña es un recurso muy abundante pero efímero, las especies especializadas en degradar este tipo de materia han adaptado sus ciclos haciéndolos lo más cortos posibles. Tiene un carácter práctico dentro de la entomología forense. > Los insectos coprófagos degradan las heces. Este recurso es muy abundante en ciertas zonas en las que hay grandes cantidades de herbívoros que generan muchas heces. En estos ambientes los insectos coprófagos han evolucionado conjuntamente aumentando su diversidad y eficiencia. En algunos lugares en los que no existía estos grandes herbívoros y se han introducido por el hombre especies domésticas (ganado), ha generado grandes problemas de acumulación de residuos y empobrecimiento del suelo, ya que los insectos especializados no existen, son pocos o están adaptados a otro tipo de heces. Las heces en el momento en que se secan no son procesables por estos insectos por lo que se acumulan, además los lugares donde se depositan crece pasto que no es consumido por el ganado por lo que además de empobrecer el suelo se pierde superficie efectiva de terreno. Ejem: En Australia paso esto, los ganaderos tenían que invertir grandes cantidades de recursos en abonar los terrenos por lo que se inició un estudio a gran escala para paliar este hecho: Dung Beetle Research Project. Este estudio consistía en la búsqueda de escarabajos coprófagos en diferentes ambientes de todos el mundo que tuvieran similitudes ambientales con los ambientes australianos, con el objetivo de buscar aquellas especies que pudieran ser introducidas. Se comprobó que no interaccionaban con la fauna autóctona y se introdujeron con éxito cierto número de ellos lo que palió el problema en parte, aunque con un gasto considerable de dinero y recursos. · Participación activa en la biología de las plantas. > Dispersión de las semillas Aumentar la diversidad vegetal > Polinización · Parásitos de animales y plantas => interacciones coevolutivas Ejem: Algunos insectos han tomado una forma lo más plana posible en el eje dorsoventral para evitar aplastamiento de grandes animales. No han contribuido a aumentar la diversidad de vertebrados pero los parásitos de los mismos si han podido aumentar y hacerse específicos como por ejemplo los piojos en el hombre. · Contribuyen al funcionamiento de los sistemas naturales porque además forman parte de las cadenas tróficas. Ejem: Existen aves especializadas únicamente en alimentarse de insectos, y también algunos grupos de mamíferos. 2. Relaciones con la especie humana · Perjudicial > Causan y transmiten enfermedades a nosotros y a nuestros recursos económicos => entomología médica y veterinaria 1 BIOLOGÍA DE LOS ARTRÓPODOS TEMA 1: Introducción, importancia y diversidad de los artrópodos > Dañan los cultivos y las masas forestales produciendo plagas. Aunque hay que tener en cuenta que este concepto es únicamente económico pues llamamos plaga a la especie que experimenta una expansión demográfica que nos afecta de alguna forma. En muchas ocasiones la provocamos nosotros mismos aumentando las extensiones de una determinada especie que al ver aumentado su alimento experimenta dicha expansión => entomología agroforestal > Colonizan viviendas, almacenes... (abejas, carcoma...) => entomología urbana · Beneficiosa > Extraer o sintetizar productos químicos. Ejem: Seda, colorante, quitina (que sirve de anticuagulante, desarrollo de plásticos biodegradables...) > Alimento - Indirecto. Alimento de productos creados por los artrópodos: miel, jalea real... - Directo. Mas de 500 sp de artrópodos que se consumen en todo el mundo. Una de las razones de su importancia radica en su diversidad. Todos los años se describen por término medio entre 7 y 10 mil nuevas especies, lo que nos indica que el millón antes indicado está muy lejos de la cifra real ya que la tasa de descubrimiento es muy alta. Varias estimas importantes: - 5-80 millones -> Tradicional. Muy alto el rango. - 20-30 millones -> La más popular actualmente. - 5-10 millones -> La más actual y fruto de una corrección de la anterior. Sin embargo hay que tener en cuenta que de la inmensa mayoría de las especies solo se tiene una simple descripción de uno o pocos individuos e incluso, en ocasiones, solo de un género. La biología de las especies es desconocida en su mayoría. Todo esto comenzó con el conocimiento de las selvas tropicales. Todas las copas de los árboles en estas selvas están a muchos metros de altura y en contacto unas con otras formando lo que llamamos el dosel arbóreo. Casi toda la diversidad en estos ecosistemas se encuentra en estas copas, no en el suelo. Al principio la diversidad solo se miraba en el suelo, cuando los métodos de muestreo fueron avanzando se pudo observar la diversidad del dosel arbóreo: torretas de madera, técnicas de escalada, globos aereoestáticos con canastas de goma (para no dañar), fumigación de árboles concretos. ¿Cómo se llegó a la cifra de 20-30 millones? En 1982 Terry Erwin, estaba realizando su trabajo de tesis que consistía en la estimación del número de especies por hectárea cuadrada en la selva tropical de la Isla Barro Colorado, en medio del Canal de Panamá. Él seleccionó una sola especie de árbol, el Guacimo (Luehea seamanni) y un solo grupo de artrópodos, los coleópteros. Encontró 19 ejemplares de la especie de árbol en la hectárea estudiada, y por fumigación consiguió las muestras para determinar que en esos ejemplares había un total de 1150 especies de coleópteros. Lo interesante de el dato final es que parte de un dato empírico y no de una suposición. A partir de este dato empezó a hacer estimaciones en base a la bibliografía existente: 1. El número de coleópteros totales en el dosel arbóreo del área de estudio = 1150. 2. El número de coleópteros totales y exclusivos de esa especie de árbol de cada grupo funcional en el dosel arbóreo del área de estudio => Herbívoros = 622/136; Depredadores = 296/15; Fungívoros = 69/7; Perforadores = 96/5; Total = 163. 3. El número de coleópteros exclusivos de todas las especies de arboles diferentes en el dosel arbóreo del área de estudio = 11410 sp de coleópteros en 70 sp de árboles. 4. El número de coleópteros exclusivos más los no exclusivos en el dosel arbóreo del área de estudio =12390. 5. El número total de insectos en el dosel arbóreo del área de estudio => el 40% de la diversidad son coleópteros = 30975 sp de insectos. 6. El número total de insectos en todo el área de estudio incluido el suelo => 1/3 de la diversidad de insectos vive en el suelo = 46462. 7. El número total de insectos en todas las selvas tropicales del mundo = 50000. 8. El número total de especies de artrópodos en las selvas tropicales del mundo ≈ 20-30 millones. 2 BIOLOGÍA DE LOS ARTRÓPODOS TEMA 1: Introducción, importancia y diversidad de los artrópodos Grupos tróficos Nº sp de coleópteros totales % sp exclusivas de coleópteros Nº sp de coleópteros exclusivas Herbívoro 682 20 136 Depredadores 296 5 15 Frugívoro Perforadores 69 96 10 5 7 5 Totales 1150 100 163 Factores que han contribuido a la diversidad de los artrópodos 1. Este grupo está constituido por especies de muy pequeño tamaño. Los artrópodos son de pequeño tamaño por: - Crecimiento de los artrópodos: Crecimiento discontinuo por mudas. Hasta que no se desprenden de la cutícula vieja no crecen, debajo está la nueva cutícula no endurecida. En el momento en que se desprenden de la muda vieja no tienen el cuerpo endurecido por lo que son vulnerables. Por eso la evolución ha reducido el número de mudas al mínimo. - Forma de respiración: Con un sistema de respiración traqueal. Red de tubos que conectan el exterior del cuerpo a las vísceras. Ya que el aire entra por difusión, no hay sistemas de dispersión del aire. Si estos animales fueran muy grandes el aire no llegaría a ciertas partes del cuerpo. En el carbonífero la presión de oxígeno en la atmósfera era mucho mayor lo que permitió que el tamaño de algunos artrópodos fuera mucho mayor que actualmente. - Potencial colonizador de hábitat y recursos: Pueden colonizar un mayor número de hábitats y explotan una gran variedad de recursos. Ejem: Una acacia en un desierto, pocas especies de vertebrados que explotan la acacia. En el grupo de los artrópodos pueden existir los que se alimentan de las hojas (en el árbol y las que se caen por la fauna edáfica), frutos, flores, savia, xilófagas (diferentes partes del árbol), parásitos de la propia planta y de cada uno de estos artrópodos, depredadores. 2. Duración muy corta de sus generaciones. Lo normal es una generación al año pero en algunos casos pueden haber casos en los que existan varias. Esto permite más rapidez de adaptación a cambios. Fijación rápida de caracteres. Ejem: La ineficacia de los insecticidas. Estamos utilizando los insecticidas como un mecanismo de selección. El insecticida puede eliminar a gran parte de la población pero algunos pueden ser resistentes (mutaciones), se reproducen los resistentes, por lo que en la siguiente generación habrá mayor número de resistentes, la repetición de inoculación de insecticida entre generaciones hace que se cree una población totalmente resistente al insecticida. 3. Interacciones coevolutivas con plantas y otros animales. Las especies interaccionan entre ellas. - Los fitófagos y las plantas. Una especie se alimenta de la planta, la perjudica, unas plantas (las resistentes) se ven favorecidas por lo que hacen que algunos de los fitófagos también cambien: “carrera de armamentos”. - Parásitos de animales. 4. Enorme sofisticación sensorial y neuromotora. Dentro de los invertebrados disponen de una amplia variedad de órganos sensoriales. Lo que les da muchas ventajas, ya que pueden estar informados de lo que ocurre a su alrededor (alimentación, depredación...), además muchos de estos órganos se utilizan en la localización y cortejo del sexo opuesto: utilizar estos estímulos en la reproducción hace que aumente la tasa de diversificación porque por pequeñas variaciones en ellos pueden impedir la reproducción por no reconocimiento. Ejem: Saltamontes emiten un sonido que sirve para reconocer al macho. 5. Metamorfosis. Larvas y adultos viven en diferentes épocas del año, se alimentan de diferentes recursos, diferentes depredadores, diferentes parásitos. Las diferentes presiones selectivas se multiplican por dos por lo que los cambios que se producen en las poblaciones sean mayores. 6. Alas. Dentro de los grupos animales los que tienen alas son los más diversos. - Aumenta la capacidad de movimiento por lo que aumenta la posible distribución geográfica. Cuando una especie ocupa distribuciones geográficas muy grandes los fenómenos de aislamiento geográfico son más probables, lo que provoca mayor especiación. - Favorece la supervivencia. Mejor localización de alimento, sexo contrario, depredadores... 3
