PHYLUM ARTHROPODA

ASPECTOS MORFOLOGICOS Y BIOLOGICOS

Dra. Viviane Jerez  Rodríguez

Depto. Zoología

 

Los primeros registros de artrópodos datan del periodo Cámbrico (580 m.a) en rocas sedimentarias de origen marino.

• Burgess Shale (Columbia Britanica) es rico en artrópodos del Cámbrico.

 

Los Trilobites fueron un grupo dominante en el Paleozoico. Los primeros arácnidos terrestres  datan del Silúrico y los insectos aparecen en el periodo Devónico  (385 m.a).

 

Evolutivamente los artrópodos constituyen el grupo más exitoso  del Reino Animal y a la vez el más diverso. La diversidad  total se estima entre 5-10 millones de especies  pero solo en los bosques tropicales podría alcanzar  a 8  millones.  El 95% de esta diversidad corresponde a formas terrestres (Quelicerados y Unirramios) y el 40% a coleópteros

 

Habitats:      

ü       Tierra +

ü       Aguas continentales

ü       Mar

ü       Aéreo

 

Habitat

q      Ambientes marinos y aguas continentales, (bentónicos. plantónicos, nectónicos), húmeros y aguas termales, salinas, polares, etc.

q        Desde los trópicos hasta los polos: suelo, bosques, desiertos.

q        Roles tróficos: Detritívoros, filtradores de materia orgánica en suspensión. Consumidores primarios, consumidores secundarios.

q        Relaciones simbióticas: Foresis, Comensalismo, Mutualismo y Parasitismo en  plantas y animales.    

 

Historia evolutiva

Los artrópodos evolucionaron en ambientes marinos a partir de organismos ancestrales con cuerpo dividido en segmentos provistos de apendices. La gran mayoría de los artrópodos actuales se han especializado a una existencia netamente terrestre. Así que la modalidad de existencia en ambientes acuáticos se considera como una novedad evolutiva para los grupos que la presentan.

Ej:

• Trilobites del Paleozoico, con apéndices birrameados y branquias (marinos).

 

• Arthropleura; Miriápodo del Carbonífero. Son los artrópodos terrestres de mayor tamaño conocido (aprox. 2 mts).Apéndices birrameados.

 

Quelicerados en el Paleozoico:

Eurypteridos y Cuerpo con un cefalotorax y abdomen segmentado. Talla ente 50 - 100 cm. (marinos). Xiphosuridos (actuales).

Insectos alados aparecen en el Carbonífero: Odonatos y Cucarachas de gran envergadura.

Ej:

Meganeura sp: Libelula gigante

Chironomidae del Terciario (Cenozoico): zancudo fósil

 

Características generales del Super Phylum

1. Metámeros modificados en regiones corporales: especialización

2. Exoesqueleto quitinoso sometido a mudas (ecdisis) durante el crecimiento o cambio de estado. Provee soporte muscular y protección y se modifica para formar estructuras sensoriales (sensillas)

3. Apéndices pares especializados en distintas funciones

4. Sistema Nervioso  Ventral. Sistema Circulatorio abierto

5. Celoma reducido a cavidades que rodean órganos

6. Ciclos de vida generalmente con metamorfosis

 

Estructura Corporal: Metámeros o Tagmas

 

Crustacea

Cefalotórax	Pereión	Pleón
Anténulas	Pereiópodos	Pleópodos
Antenas
Mandíbulas
Maxilas
Maxilípedos

 

Quelicerados

Prosoma (Cefalotórax)

Opistosoma (Abdomen)

 

Hexapoda (Insectos)

Cabeza	Tórax	Abdomen
Sensorial y captura alimento	Locomoción	Gónadas
Antenas (1par)	Alas (2 pares)	Digestión
Mandibulas (1par)	Patas (3 pares)	Excreción
Maxilas (1par)

 

Características del exoesqueleto

Composición de la cutícula: quitina y  proteinas  eventualmente sales de calcio (carbonatos y fosfatos) y sílice.

Función: Servir de soporte a la musculatura (apodemas); reduce la pérdida de agua y protección del ambiente.

 

Para permitir el movimiento, el exoesqueleto se estructura en placas rígidas (tergitos) unidas entre ellas por membranas articulares (artros: articulación)

 

La presencia de la cuticula causa la perdida de cilios vibrátiles en la epidermis.

 

Quitina: Es el segundo polímero natural más abundante después de la celulosa. Altamente insoluble en agua y en solventes orgánicos debido a los enlaces de hidrógeno que presenta la molécula. Acetilglucosa amina

 

La quitina se vuelve soluble en ácidos minerales y cuando pierde el acetilo del grupo acetilamino, se convierte en quitosana.

 

Aplicaciones: usada como agente floculante para tratamiento de aguas, como agente para curar heridas,  espesante y estabilizador en alimentos y medicamentos

 

Proyecto FONDEF (U de C): 

Utilización de dos especies de crustáceos (camarón nylon y langostino rojo) como materia prima para la obtención de quitina y a partir de ella quitosana.

Objetivo: aplicación como biocida, para el control biológico sistemático de plagas (insecticida, nemacida y fungicida)

Especies:

Heterocarpus reedi

Pleuroncodes monodon

 

Estructura de la cutícula:

Formación acelular  e inerte segregada por una  epidermis monoestratificada (hipodermis)

 

Epicutícula: externa e impermeable formada de proteínas y cera.

Exocuticula: quitina y proteínas (artropodina) endurecidas  que le confiere al exoesqueleto dureza y resistencia.

Endocutícula: descansa sobre la hipodermis constituida por una mezcla de quitina y proteínas.

 

El esqueleto externo está compuesto  por una sucesión de segmentos, los tagmas o metámeros.

Un metámero esta formado por:

v      Una placa dorsal → Tergito

v       Una placa ventral → Esternito

v       Dos placas laterales intercaladas entre las dos anteriores → Pleuritos

v       Cada pleurito se conecta a un apéndice birrameado o unirrameado.

 

Funciones del exoesqueleto

·     Protección Mecánica: Protección eficaz contra traumatismos

·     Protección Química: La impermeabilización de la cutícula por la cera  evita la perdida de agua

·     Esquelética y Locomoción: La cutícula proporciona sólidas superficies de inserción a la musculatura (Soporte) permitiendo un mejor movimiento de los apéndices  y desplazamiento.

 

Caracteristicas de la cutícula

• Ornamentaciones: Espinas, Tubérculos, Mamelones, Crestas, Escamas, etc.

• Organos sensoriales: Mecano y quimioreceptores: Pelos, Setas y Sensillas (organos liriformes, tricobotrios)

• Colores: Producidos por difracción de la luz entre las capas de la cutícula o bien por Pigmentos (biocromos): Carotenoides y Melaninas (protección luz ultravioleta)

 

Crecimiento

Los artrópodos han desarrollado la ecdisis o muda periódica del exoesqueleto y está sometida a control hormonal.

La muda permite  el crecimiento entre estados y también permite cambios de estado y estadios según los diferentes tipos de ciclos de vida

 

La exocutícula + epicutícula constituyen la exuvia

 

Apéndices

La función primaria es la locomoción y alimentación.

 

El patrón básico de un apéndice artropodiano comprende tres partes: Protopodito, (simpodito o coxito), Endopodito (Telopodito) y Exopodito

 

Se distinguen dos tipos básicos:

Ø       Apéndices birrámeos formados por un endopodito (locomoción) y un exopodito unido a filamentos de función branquial, natatoria o ambos. Característico de los Trilobites  y Crustáceos.

Ø       Apéndices unirrámeos  formado solo por el endopodito.   Característico en Quelicerados y Unirramia

 

El apéndice birrameado se presenta en el primer estadio larvario de Crustaceos. Sin embargo el exopodito  puede faltar en algunas de las patas en el estado adulto.

 

Tagmatización y  Especialización de apéndices

-          Locomotora: caminar, salto, (fémur y musculatura desarrollado); natación, (aplastamiento de segmentos de la pata).

Ej: Copepoda calanoideos: Antenas de función  suspensívora en la columna de agua

 

-          Fijación: En especies parásitas con patas transformadas en ganchos.

-           Glándulas de la seda (Hileras) en arañas; Pedipalpos en Pseudoscorpions

 

Nutrición: Piezas bucales masticadoras y/o  succionadoras. Filtración de agua (cirros de Cirripedios). Apéndices asociados a glándulas de veneno (Quelíceros de arañas; aguijón de avispas y abejas).

 

Reproducción: apéndices copuladores  (pedipalpos en arañas; pleópodos en crustáceos decápodos ).

Ovipositores: Taladro en insectos himenópteros.

Protección: cámara incubatriz (Oostegitos en Isópodos)

 

Reproducción

v      Ciclos de vida altamente variables y complejos en los diferentes phyla.

v      La mayoría son estrategas r: > fertilidad, > mortalidad

v      Ovíparos, ovovivíparos y vivíparos. Algunos con cuidado parental

v      Sexos separados y Fecundación interna o indirecta (Arácnidos) por medio de un espermatóforo depositado por un apéndice especializado en las vías genitales de la hembra: pleópodos, gonopodos, pedipalpos, etc.

 

También se dan casos de hermafroditismo: (Crustáceos Balanidos) y partenogénesis (abejas y cladóceros)

 

Ontogenia

Cambios morfologicos externos; Anamorfosis y Metamorfosis

 

1. Anamorfosis: La larva que eclosiona del huevo tiene menos segmentos abdominales que el adulto.

Ø      Trilobita: sobre la base de analogías con  crustáceos se supone que poseían estados ninfales

Ø      Crustacea: La mayoría con larva nauplius

Ø      Chelicerata: Merostomados con dos tipos de larvas, una trilobítica (por su semejanza con algunos trilobites) sin espina caudal, y una con espina caudal).

Ej:

     Pygnogonidos: larva con tres pares de patas, y posteriormente una ninfa con cuatro pares de patas.

 

2. Epimorfosis (Metamorfosis): el individuo que eclosiona del huevo tiene la misma cantidad de segmentos abdominales que el adulto.

Ø      Phylum Chelicerata: sólo Arachnida

Ø      Phylum Unirramia: Hexapoda,  excepto Protura

Ø      Myriapoda: Chilopoda

 

Respiración

La respiración puede  ser realizada por medio de:

 

Difusión a través de la cutícula: en artrópodos muy pequeños y con tegumento poco esclerotizado.

Branquias: representado por expansiones de los apéndices.

Tráqueas y traqueolas: sistema de tubos ramificados que llegan hasta las mismas células. En Onicóforos y Hexápodos. Insectos acuáticos con traqueobranquias.

Pulmones en libro o filotráqueas en arácnidos: estructuras  multilaminares  presentes en el abdomen  de arácnidos.

 

Sistema Digestivo

Estructura: Intestino anterior (estomodeo) relacionado a glándulas salivales (insectos)

-          Intestino medio o mesenteron

-          Intestino posterior o proctodeo

 

Boca: situada en la parte inferior de la cabeza esta rodeada de apéndices modificados para masticar, succionar, filtrar, etc.

 

Excreción

a) Glándulas coxales: se ubican cerca de las coxas. Los productos excretados, son absorbidos de la hemolinfa por las células y pasan a un largo túbulo contorneado que se abre al exterior  por un poro excretor.

 

b) Tubos de Malpighi: túbulos aislados, que se originan en el mesenteron (intestino medio). Toman los productos de excreción de la hemolinfa y los acumulan como cristales de guanina eliminandolos por el proctodeo (intestino posterior)

 

c) Glándulas antenarias: en Crustáceos y algunos arácnidos (Solífugos)

 

Los residuos nitrogenados (ácido úrico) se almacenan a veces en células especializadas del tejido adiposo.

 

Sistema Circulatorio

Compuesto por un vaso dorsal que funciona como un corazón. Presenta pequeñas cámaras contráctiles que se comunican con la cavidad pericárdica o hemocele por medio de ostíolos, por los cuales ingresa al corazón la hemolinfa.

La hemolinfa es llevada hacia la región cefálica por medio de contracciones musculares y luego circula hacia la parte posterior del organismo.

 

Función de la hemolinfa: medio de transporte para nutrientes, hormonas y desechos nitrogenados.

 

Sistema Nervioso

Similar a Anélidos pero con tendencia a la cefalización mediante la fusión de muchos ganglios en un ganglio cerebral. Organos sensoriales desarrollados

 

q      Visión: Ojos simples (ocelos) o compuestos (Ommatidios

q      Olfación: antenas

q      Gusto: Palpos maxilares y labiales

q      Sonido: Órganos situados sobre las patas ( grillos, saltamontes), o abdomen (grillos).

q      Tacto: Mecanoreceptores

→     Percepción de Movimientos de aire:

Ø     cercos en insectos

Ø     pelos táctiles, frecuentes en la superficie del cuerpo de arácnidos

Ø     pelos sensoriales (tricobotrio) que pueden identificar vibraciones transmitidas por el      aire a modo de un radar.

Ø     Sensores de calor, tacto, presión (propioceptores)

 

Órganos especializados en secreción de hormonas:  

Glándulas endocrinas: cuerpos alares; glándula de la muda