Phylum Arthropoda: caratteristiche, morfologia e sistemi viscerali

Introducción a los Artrópodos

Elena Gutiérrez Velasco Zoología Segundo cuatrimestre 23/24 INTRODUCCIÓN Los artrópodos son protostomados y se encuentran dentro del grupo Ecdysozoa, por tanto, tienen un exoesqueleto de quitina que mudan y setas. Los artrópodos constituyen más de las 3/4 partes de todos los seres vivos, siendo así el filo más extenso del Reino animal (con más de 1.200.000 especies). Son los animales más cercanos a los cycloneuralios. Ocupan una amplia diversidad de ambientes y de nichos biológicos y son uno de los grupos que consiguieron independizarse del medio acuático (debido a la aparición del huevo amniota con una protección resistente y también a la aparición del exoesqueleto que impide la evapotranspiración).

Presentan diversas estrategias de alimentación. Pueden ser fitófagos, depredadores, parásitos hematófagos y detritívoros.

Tienen una gran importancia en todos los niveles de las redes trófica: son consumidores primarios que se alimentan de plancton unicelular; en ambientes terrestres, los artrópodos (especialmente insectos) son la base de la alimentación de numerosos invertebrados y vertebrados insectívoros.

Por último, también son esenciales en la provisión de servicios al ecosistema:

• Los insectos son fundamentales para la polinización de las plantas con flor.
• Los artrópodos depredadores y parasitoides son controladores de plagas de otros artrópodos e invertebrados que afectan a las plantas.
• Los artrópodos asociados al suelo son fundamentales como detritívoros, carroñeros y descomponedores.

Cutícula de Artrópodos

CUTÍCULA 1 TEMA 17: PHYLUM ARTHROPODA. Animals Ctenophora Porifera Placozoa Cnidaria Xenacoelomorpha Parahoxozoa Echinodermata Planulozoa Deuterostomia Cephalochordata Chordata Craniata Chaetognatha Bryozoa - Entoprocta Cycliophora Nephrozoa Annelida Mollusca Trochozoa - Nemertea Brachiopoda Phoronida Spiralia Gastrotricha Platyhelminthes Gnathostomulida - Micrognathozoa Gnathifera Rotifera Orthonectida Dicyemida Priapulida Scalidophora Loricifera Kinorhyncha natoida Nematoda Ecc - Nematomorpha · Tardigrada JE PANARTHROPODA Onychophora Arthropoda Ambulacraria - Hemichordata Urochordata Bilateria PROTOSTOMIA Proto ECDYSOZOA

Características Generales de la Cutícula

CARACTERÍSTICAS GENERALESEl elemento principal que garantiza el éxito evolutivo de estos animales es la aparición de una cutícula esclerotizada que actúa como exoesqueleto. Este cubre la superficie corporal, protege y aísla al animal. Tanto la parte posterior como anterior (boca y ano) del tubo digestivo del animal está recubierto por cutícula, ya que se forman a partir del ectodermo (la parte media surge del mesodermo).

El tegumento está formado por la epidermis, la membrana basal y una cutícula por encima de la epidermis. La cutícula está formada por dos capas principales:

• Epicutícula: capa fina formada por lipoproteínas céreas (es impermeable).
• Procutícula: capa más gruesa formada quitina y por diferentes proteínas entre las que abundan la esclerotina. La procutícula está formada, a su vez, por dos subprocutículas: la exocutícula y la endocutícula.

En la exocutícula, se produce el endurecimiento de la cutícula o esclerotización. En crustáceos y en diplópodos no se produce la esclerotización, sino que se endurecen por calcificación de la endocutícula.

Diferenciaciones Cuticulares

En la capa esclerotizada, aparecen una serie de diferenciaciones cuticulares:

• Membrana articular: reducción de la cutícula externa hasta que desaparece, por lo que quedan zonas bandas, las articulaciones.
• Apodemas: invaginaciones de la pared del cuerpo del animal que pueden ser puntuales (tubulares) o en forma de pliegue (laminares).
• Modificación de estructuras superficiales conectadas con el SN.
  • Setas: proyecciones de la cutícula hacia el exterior que se disponen sobre la superficie cuticular. Cuando son sensoriales reciben el nombre de sensilios.
  • Espina: evaginación de células indiferenciadas cubierta de cutícula.
  • Acantos: son proyecciones unicelulares.
  • Microtriquias y espínulas: son proyecciones subcelulares.

Consecuencias de la Cutícula

La aparición de la cutícula viene ligada a la aparición de otros caracteres:

• Movimiento y flexibilidad:
  • Apéndices segmentarios articulados.
  • Áreas intersegmentarias flexibles.
  • Musculatura organizada en haces asociados a cada segmento.
  • La musculatura se ancla a piezas endoesqueléticas.
• Rigidez y pérdida de la musculatura circular: el celoma pierde su utilidad como esqueleto hidrostático. 2- Crecimiento: no crecen de forma continua, sino que lo hacen por procesos de muda. A este fenómeno se le denomina ecdisis y es un proceso que está regulado por el sistema endocrino, es decir, es un proceso hormonal.

Metamería y Tagmatización

METAMERÍA Y TAGMATIZACIÓN La tagmatización consiste en la fusión o combinación de los segmentos en unidades denominadas tagmas, que se especializan para realizar una función.

• Cada segmento está compuesto por un anillo esclerotizado separado por áreas flexibles. Además, en cada metamero hay un par de apéndices articulados.
• Internamente la segmentación es visible en el sistema nervioso (asociado a cada segmento hay pares de ganglios), muscular, hemal y excretor.

En la mayoría de los artrópodos, los septos internos desaparecen debido a que desarrollaron un exoesqueleto interno, por lo que no necesitan cavidades celomáticas que funcionan como esqueleto hidrostático.

Los segmentos pueden ser iguales (homómeros) o distintos (heterómeros). En la mayoría de los artrópodos se da esta última, que deriva en la tagmatización:

• Tagma cefálico: alimentación, percepción sensorial e integración. Head
• Tagma torácico: locomoción. Thorax Trunk
• Tagma abdominal: relacionado con las funciones viscerales. Abdomen

Ecdisis en Artrópodos

ECDISIS La cutícula condiciona el crecimiento del animal, es por este motivo que, para poder crecer, estos animales necesitan llevar a cabo procesos de ecdisis:

1. La cutícula vieja se separa de la epidermis y comienza a secretarse la nueva epicutícula.
2. Se secreta líquido de muda con enzimas proteolíticas que digieren la procutícula vieja del interior al exterior.
3. Los productos de hidrólisis se reabsorben.
4. Comienza a secretarse progresivamente la nueva procutícula, de las capas más externas a las más internas. Epicuticle Procuticle New epicuticle Molting gel Hypodermis (a) (b) Molting gel New epicuticle and procuticle Hypodermis (c) (d) Shed epicuticle and procuticle
5. El animal fuerza la entrada de aire o agua para aumentar su volumen corporal. Esto Secretory pores for new epicuticle lleva asociado, por un lado, que se expanda (e) (f) la nueva cutícula que todavía es flexible y por otro, provoca la rotura de la cutícula vieja por puntos concretos (estos puntos son característicos de cada especie y se llaman líneas ecdisiales). Los restos que no hayan sido hidrolizados se rompen (exuvia).
6. Tiene lugar la esclerotización y/o depósito de carbonato cálcico.

En el periodo en el que el animal está hinchado, la cutícula se endurece y el animal expulsa el aire o el agua, dejando un espacio en la cutícula nueva que permite que el animal siga creciendo.

Metamorfosis

METAMORFOSIS Los artrópodos tienen la capacidad de transformarse de una forma inmadura (larva) a una madura (adulto) por un proceso de metamorfosis. Con esto evitan la competencia entre ellos por el nicho y el alimento.

Tanto la muda como la metamorfosis están reguladas por el sistema endocrino; ecdisoma y hormona juvenil. Juntas regulan la maduración del animal.

Exoesqueleto Artropodiano

EXOSQUELETO ARTROPODIANO El esqueleto artropodiano o sistema de palancas está formado por el endoesqueleto. Este, a su vez, está constituido por la inserción de músculos a una zona membranosa o a una esclerotizada y por unas formaciones conjuntivo-tendinosas que dan lugar al sistema tendinoso intersegmentario.

En el conjunto de los apodemas, placas y membranas se insertan los músculos. En los sistemas de soporte de la pared muscular de los artrópodos no hay capas musculares, sino que se distribuyen en haces. Toda su musculatura es estriada.

Los apéndices son salientes articulados de un metámero de la zona pleural provisto de musculatura extrínseca e intrínseca. En esa evaginación penetra el mesodermo que dará lugar a la musculatura y a los apéndices.

• Para permitir la articulación de los apéndices, están segmentados, en cuyo extremo terminal se encuentran los podómetros, que tienen musculatura intrínseca (mueve los segmentos entre sí) y extrínseca (mueve el apéndice con respecto al organismo).
• Poseen tambien artejos, los cuales proporcionan flexibilidad al apendice. No tienen musculatura intrínseca, solo musculatura extrínseca.

Morfología Interna de Artrópodos

MORFOLOGÍA INTERNA SISTEMAS DE RELACIÓN

Sistema Nervioso

SISTEMA NERVIOSO Tienen un cerbero con un par de Protocerebro: inerva las estructuras protocerebro oculares cordones nerviosos longitudinales deutocerebro Deutocerebro: antenas (Myriapoda, Hexapoda), anténulas (Crustacea) y tritocerebro quelíceros (Chelicerata) unidos por comisuras entre sí y con un Tritrocerebro: antenas (Crustacea), pedipalpos (Chelicerata) par de ganglios. Cuando mayor sea Masa subesofágica Masa subesofágica: frecuentemente inerva las piezas bucales la tagmatización, mayor fusión entre los ganglios. Debajo del cerebro se encuentra una masa subesofágica que es una estructura sensorial que inerva las estructuras de la boca.

Sistema Endocrino

SISTEMA ENDOCRINO Es una sistema de producción de sustancias que regula la fisiología de procesos como la muda, la metamorfosis, la diferenciación sexual, cambios de coloración, comportamiento sexual y ovoposición. Está diferenciado en 3 componentes:

• Grupos de células neurosecretoras: segregan sustancias en el cerebro.
• Áreas de dispersión: pueden ser difusas o formar órganos neurohemales. Segregan hormonas que se incorporan al hemocele para distribuirse.
• Glándulas endocrinas: segregan hormonas que regulan una función. 5

Sistema Sensorial

SISTEMA SENSORIAL Seta A Alvéolo Cél. tricógena Cél. tórmogena Cél. sensoriala Cuticula Epidermis Al poseer cutícula, su contacto con el exterior es complicado, es por este motivo que se produce a través del sensilio. Esta estructura está formada por una célula sensorial (célula especializada con membrana sensitiva que interpreta y recibe los estímulos) y una serie de células acompañantes.

Sistemas Viscerales

SISTEMAS VISCERALES

Cavidad Hemocélica

CAVIDAD HEMOCÉLICA El hemocele es la cavidad general del cuerpo y sirve para el transporte de productos nitrogenados y para la regulación iónica. Está compartimentalizada mediante un septo pericardico y un septo neural que dan lugar al seno pericardico, seno perivisceral y seno neural.

El celoma en artrópodos está compuesto por vesículas celomáticas, órganos y musculatura apendicular. Tiene comunicación con el exterior mediante los celomiductos. Su función principal consiste en regular tanto hídrica como iónicamente, para realizar la excreción y para la secreción salivar o de fluidos.

Sistema Digestivo

SISTEMA DIGESTIVO Las funciones que realiza son: deglución, almacenamiento, digestión física, digestión química, absorción, compactación de heces y defecación.

El sistema digestivo de los artrópodos está compuesto por 3 secciones:

• Estomodeo y proctodeo: ambos provienen del ectodermo, es decir, son invaginaciones ectodérmicas, por lo que tienen cutícula y están rodeadas por musculatura longitudinal (interna) y circular (externa).
  • El estomodeo es el encargado de la preparación del alimento para su digestión. En él se encuentran las formaciones trituradoras como el molino gástrico (Crustacea) o la molleja (Hexapoda), las bombas suctoras, las zonas de almacenamiento y los filtros.
  • El proctodeo normalmente se modifica en su parte final en una bolsa rectal, que almacena los productos de desecho y absorbe agua. En hexápodos aparecen los tubos de Malpighi, que son unos ciegos en forma de tubo que sirven para eliminar productos de desecho. 6