LABORATORIO N° 6 REINO ANIMALIA, INFRAREINO ECDYSOZOA: INFRAREINO ECDYSOZOA: PHYLUM ARTHROPODA 1. INTRODUCCIÓN El phylum Arthropoda (Gr. arthron, unión; podos, pie) es el grupo de organismos animales con mayor número de especies, ya que comprende más de las tres cuartas partes de las especies animales conocidas; siendo aproximadamente 1.100.000 las especies descritas. Entre sus representantes se pueden mencionar: arañas, ácaros, garrapatas, jaibas, picorocos, chanchitos de tierra, ciempiés, milpiés, moscas, pulgas, piojos, abejas, termitas, escarabajos, entre otros. Los artrópodos habitan todo tipo de ambientes acuáticos y terrestres e incluso han podido colonizar el ambiente aéreo. Se caracterizan por tener el cuerpo segmentado y los somitos o segmentos se encuentran agrupados o fusionados constituyendo tagmas o regiones corporales: cabeza y tronco; cefalotórax y abdomen; o bien cabeza, tórax y abdomen. Uno de los rasgos más distintivos de los artrópodos es poseer apéndices articulados, siendo generalmente un par de apéndices por segmento o somito cuando están presentes. Estos apéndices, que pueden ser unirrámeos o birrámeos, pueden cumplir funciones relacionadas con alimentación, reproducción, locomoción, entre otras. Externamente, el cuerpo de los artrópodos está cubierto por un exoesqueleto o cutícula secretado por la epidermis y compuesta por proteínas, lípidos y principalmente quitina. Esta cutícula es mudada o cambiada durante parte o todo el ciclo de vida del organismo, fenómeno llamado ecdisis. Los artrópodos poseen un sistema digestivo completo. Las estructuras de intercambio gaseoso pueden corresponder a: pulmones en libro, branquias o tráqueas. El sistema circulatorio es abierto; el corazón posee sus paredes perforadas (ostíolos) y está situado dorsalmente en un hemocele pericárdico con sangre oxigenada. Las estructuras excretoras pueden corresponder a glándulas antenales, glándulas maxilares, glándulas coxales o túbulos de Malpighi. Las dos últimas son características de artrópodos terrestres. Los artrópodos poseen ganglios cerebroides y un cordón nervioso ganglionar de posición ventral y diversos órganos de los sentidos (ojos simples, ojos compuestos, sensilas, etc.). Los artrópodos en su mayoría son gonocóricos, con fecundación interna y desarrollo directo o indirecto . 2. TAXONOMÍA En los últimos años ha existido un debate muy vigoroso sobre las relaciones filogenéticas dentro del grupo de los artrópodos (figura 1). En estos días, la hipótesis que más evidencias acumula en su favor es la separación de cuatro diferentes grupos dentro de los artrópodos actuales (no extintos) los que pueden asimilarse a cuatro diferentes subphylum: Crustacea (jaibas, camarones, langostas, picorocos, chanchitos de tierra, etc.) Hexapoda (todos los insectos: moscas, abejas, termitas, baratas, chinches, pulgas, piojos, escarabajos, mariposas, matapiojos, etc.) Chelicerata (arañas, escorpiones, ácaros, garrapatas, cangrejos cacerolas, etc.) Myriapoda (ciempiés, milpiés y formas afines)
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Figura 1. Principales hipótesis sobre las relaciones de los grupos de artrópodos: (A) propuesta clásica del grupo “Mandibulata” ( Arthropoda = Mandibulata+Chelicerata), en la cual los tres grupos que poseen mandíbulas formadas por los segundos apéndices post orales (Hexapoda, Myriapoda, Crustacea) se diferenfcian de los Chelicerata; (B) Atelocerata versus Schizoramia: clados con apéndices de una rama versus de dos ramas; (C) Pancrustacea+Myriapoda dentro de Mandibulata: esto es, en los Mandibulata, Hexapoda se agrupa con crustáceos en vez de juntarse con myriápodos; (D) “Chelicerata+ Myriapoda” versus “Crustacea+Hexapoda” (Tomado de Mallat et al., 2004; véase además Halanych 2004; Kjer 2004; Giribet et., 2005). Subphylum Crustacea: En su mayoría, viven en ambientes acuáticos y se caracterizan por presentar tres tagmas corporales: cabeza, tórax y abdomen. En muchos de ellos, la cabeza y el tórax se encuentran cubierto por un caparazón constituyendo un cefalotórax. En la cabeza se distinguen: dos pares de antenas, un par de mandíbulas y dos pares de maxilas. En el tórax y abdomen, los apéndices son variables en número y función según el grupo de crustáceos. Los apéndices son en general de tipo birrámeos. Subphylum Hexapoda: Es el grupo de mayor riqueza con más de 700 mil especies. La clase Insecta es la clase más diversa dentro del reino animal; siendo el orden Coleoptera el grupo de insectos más diverso, concentrando más del 40 % de todas las especies descritas. Los insectos, en su mayoría son artrópodos de vida terrestre y muchos de ellos han colonizado el ambiente aéreo. Poseen el cuerpo dividido en tres tagmas: cabeza, tórax y abdomen. En la cabeza se distinguen un par de antenas, un par de mandíbulas y uno o dos pares de maxilas. El tórax está conformado por tres segmentos (protórax, mesotórax y metatórax). Cada uno de estos segmentos se caracteriza por presentar un par de apéndices o patas locomotoras. Las alas, cuando están presentes, se localizan en el segundo y tercer segmento toráxico. Una estimación bastante aproximada propone que en Chile habría unas 12 mil especies de insectos, de las cuales más de 3.700 pertenecerían al orden Coleoptera (Saball et al 2008).
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Subphylum Chelicerata: En su mayoría habitan en ambientes terrestres. Se caracterizan por presentar el cuerpo dividido en dos tagmas: prosoma (cefalotórax) y opistosoma (abdomen); en algunos, ambos tagmas se fusionan en una entidad única llamada idiosoma (ej. ácaros y garrapatas). En general, presentan seis pares de apéndices que se ubican en el prosoma. Estos apéndices son generalmente unirrámeos y corresponden a: un par de quelíceros, un par de pedipalpos y cuatro pares de patas locomotoras. Carecen de antenas y mandíbulas. Subphylum Myriapoda: En su mayoría son artrópodos de vida terrestre que están ampliamente distribuidos en las zonas templadas y tropicales del mundo. Miden entre 2 y 30 cm. Su cuerpo está formado por dos tagmas: cabeza y tronco. En la cabeza, presentan un par de antenas, un par de mandíbula y uno o dos pares de maxilas. En el tronco, que está formado por múltiples segmentos, presentan al menos un par de apéndices por cada segmento. 3. ACTIVIDAD PRÁCTICA 3.1 Subphylum Crustacea Observación de un ejemplar macho y hembra de jaiba mora (Clase Malacostraca, Orden Decapoda) (Figura 2) a) En ambos ejemplares, diferencie cefalotórax y abdomen. En el cefalotórax, distinga los siguientes pares de apéndices: dos pares de antenas, un par de mandíbulas, dos pares de maxilas, tres pares de maxilípedos (apéndices toráxicos modificados como apéndices bucales) y cinco pares de patas locomotoras o pereiópodos. En el abdomen, diferencie los pleópodos. Qué función cumplen los pleópodos en los machos y en las hembras? b) En el extremo terminal del abdomen, distinga el telson y el ano. c) En uno de los apéndices locomotores identifique: membranas articulares y artejos. Entre éstos últimos reconozca la coxa. d) Elabore esquema(s) de sólo uno de los ejemplares (macho o hembra), rotulando las estructuras antes observadas. e) Luego, ubique el poro genital en el ejemplar hembra (esterno del tercer segmento cefalotoráxico) y en el ejemplar macho (coxa del quinto par de pereiópodos). f) Luego, elabore un cuadro comparativo de las diferencias entre el ejemplar macho y hembra en cuanto a: tamaño del abdomen, número de pleópodos y ubicación del poro genital. 3.2 Subphylum Hexapoda Observación de un ejemplar de saltamontes (Orden Orthoptera) o escarabajo (Orden Coleoptera) (Figuras 3 o 4, respectivamente) a) Observe el ejemplar y distinga cabeza, tórax y abdomen. En la cabeza, diferencie los siguientes pares de apéndices: un par de antenas y tres pares de apéndices bucales (dos pares de maxilas y un par de mandíbulas). En el tórax, desde anterior a posterior, distinga protórax, mesotórax y metatórax. En cada uno de estos segmentos diferencie un par de apéndices locomotores. Elabore esquemas. b) Observe y caracterice las alas. ¿En qué segmento del tórax se ubican éstas?
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3.3 Subphylum Chelicerata Observación de un ejemplar de escorpión (Clase Arachnida, Orden Scorpiones) (Figura 5). a) En el escorpión distinga prosoma (cefalotórax) y opistosoma (abdomen). En el prosoma reconozca los siguientes apéndices: un par de quelíceros, un par de pedipalpos y cuatro pares de patas locomotoras. En el opistosoma, diferencie el preabdomen (7 segmentos), postabdomen (5 segmentos) y las siguientes estructuras: peines, telson y aguijón. Averigüe la principal función de los peines y aguijón. b) Elabore esquemas de sus observaciones. 3.4 Subphylum Myriapoda Observe con lupa un ejemplar de ciempiés (Clase Chilopoda) (Figura 6) o un ejemplar de milpiés (Clase Diplopoda) (Figura 7). a) En el ejemplar de ciempiés distinga cabeza y tronco. En la cabeza, distinga un par de antenas y apéndices bucales; en el tronco, reconozca las forcípulas y patas locomotoras. ¿Cuántas patas locomotoras existen por segmento? Esquematice sus observaciones. b) En el ejemplar de milpiés distinga cabeza y tronco. En la cabeza distinga, un par de antenas y apéndices bucales; en el tronco, reconozca las patas locomotoras. ¿Cuántas patas locomotoras existen por segmento? Esquematice sus observaciones. 3.5 Observación de diversidad de grupos dentro del Subphylum Hexapoda, empleando una clave taxonómica. Utilizando la clave, determine el orden al cual pertenecen los ejemplares observados. CLAVE TAXONÓMICA PARA ALGUNOS ÓRDENES DE HEXAPODOS 1a Sin alas, con apéndices bucales picadores y suctores . .………………............................. 2 1b Con alas….……………………….……………………... ............ …………………...………. 3 2a Cuerpo comprimido lateralmente y apéndices locomotores adaptados para saltar ..………………………………………………………………...………… Orden Siphonaptera 2b Cuer po deprimido dorsoventralmente……………………………....….. Orden Phthiraptera 3a Con dos pares de alas de desigual desarrollo; primer par de alas desarrolladas y membranosas; segundo par de alas reducidas a órganos de equilibrio (halterios) ………………………………………………………………..……………..…….. Orden Diptera 3b Con dos pares de alas de igual o similar desarrollo ……….………………………..…..…..4 4a Alas anteriores de diferente textura que las posteriores………………….…………………5 4b Alas anteriores y posteriores de igual textura que la s posteriores……………….………...6 5a Alas anteriores gruesas y coriáceas (tegminas), las alas posteriores membranosas y plegadas en forma de abanico ……………………….……………………Orden Orthoptera
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5b Alas anteriores completamente endurecidas (élitros), las alas posteriores membranosas y nunca plegadas en forma de abanico ………………………………………………….……….…………... .............Orden Coleoptera 6a Alas anteriores y posteriores membranosas……… .…….……….….Orden Hymenoptera 6b Alas anteriores y posteriores escamosas………………..… .….………Orden Lepidoptera 4
ACTIVIDAD COMPLEMENTARIA
4.1 Diga qué tipo de grupo filogenético es Mandibulata. Justifique su respuesta. 4.2 Elabore un cuadro comparativo entre hexápodos, crustáceos, arácnidos y miriápodos respecto de: tagmas que presentan, nombre y nº de apéndices que poseen en cada tagma, tipo de apéndices (unirrámeos o birrámeos), estructuras de intercambio gaseoso, estructuras excretoras y tipo de desarrollo. 4.3 Describa los siguientes tipos de alas: membranosas, tegminas, halterios, élitros, hemiélitros y escamosas.
Figura 2 Anatomía externa (vista ventral) de una “jaiba”.
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Figura 3 Morfología de un insecto en vista lateral (orden Orthoptera).
Figura 4 Anatomía externa de un insecto típico, miembro del orden Coleoptera. - 53 -
Figura 5 Esquema de la anatomía externa de un escorpión (orden Scorpiones).
Figura 6 Esquema de la anatomía externa de un ciempiés.
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Figura 7 Esquema de la anatomía externa de un milpiés.
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