Respirar bajo el agua: insectos
Daniel Reynoso-Velasco y Rodolfo Novelo-Gutiérrez
Hablar de insectos no es cualquier cosa, es el grupo de seres vivos más exitoso del planeta. El grupo cuenta con un poco más de un millón de especies descritas y se calcula que podrían existir hasta cuatro millones aún por descubrir. Para darnos una mejor idea del tamaño del grupo, se conocen cerca de 250,000 especies de plantas, 70,000 de hongos y 250,000 de animales (sin incluir a los insectos).
Parte del éxito de los insectos se debe a su extraordinaria capacidad de habitar distintos lugares y hacerlos su hogar, tanto en tierra firme como en el medio acuático (la gran mayoría en cuerpos de agua dulce). Los insectos acuáticos habitan una gran diversidad de cuerpos de agua, los cuales incluyen: charcas temporales, lagos, ríos (también los subterráneos), zonas intermareales, entre muchos otros.
Al menos 14 grupos de insectos presentan especies de vida acuática. Entre ellos se encuentran las libélulas y caballitos del diablo, moscas de mayo, moscas de las piedras, chinches acuáticas, escarabajos acuáticos y otros. En algunos de ellos solo las formas juveniles (conocidas como larvas, ninfas o náyades) están asociadas al agua y los adultos son terrestres, mientras que otros, tanto juveniles como adultos, son de vida acuática. Al igual que nosotros los humanos, los insectos necesitan respirar oxígeno para sobrevivir. Su sistema respiratorio es distinto al nuestro; ellos carecen de pulmones pero el oxígeno entra al cuerpo del insecto a través de pequeños orificios llamados espiráculos, de ahí pasa a una serie de tubos ramificados llamados tráqueas y traqueolas, las cuales se encargan de difundir el oxígeno hasta los tejidos y células que lo necesitan.
En esencia, existen dos tipos de sistema traqueal en los insectos acuáticos, el abierto y el cerrado. En el abierto los espiráculos están en constante contacto con el aire y la fuente de oxígeno puede ser estacionaria o móvil. La fuente estacionaria está representada por el aire en la atmósfera o el aire atrapado en los tejidos de plantas acuáticas. Los insectos que utilizan esta fuente estacionaria presentan modificaciones en su cuerpo que les permiten permanecer bajo el agua y a la vez obtener oxígeno. Por ejemplo, las larvas de los mosquitos (Familia Culicidae) presentan en la parte posterior del cuerpo una estructura alargada llamada sifón. Este sifón, al igual que el "snorkel" de un buzo, le permite al insecto tomar aire de la superficie mientras se encuentra sumergido (Fig. 1), por eso es que siempre los vemos por debajo de la superficie del agua, cerca de la fuente de oxígeno. Las chinches gigantes o “cucarachones de agua” (Familia
Belostomatidae) (Fig. 2) presentan unas estructuras en forma de correa al final del abdomen. Estas correas están cubiertas por pelillos (sedas), que al estar en contacto con el aire en la atmósfera, ayudan a canalizarlo hasta los espiráculos en el abdomen del insecto sumergido. Las larvas de algunas especies de escarabajos (Familia Chrysomelidae) presentan estructuras en forma de garras al final del abdomen, estas son utilizadas para perforar el tallo de plantas sumergidas y tener acceso al aire atrapado en los tejidos vegetales (aerénquima).
Cuando la fuente de oxígeno es móvil, el insecto la toma y se desplaza con ella a voluntad. Varias especies de escarabajos nadan hacia la superficie, donde la punta del abdomen entra en contacto con la atmósfera para capturar una burbuja de aire. Una fina capa de sedas cubiertas con grasa que repelen el agua se encarga de mantener la burbuja adosada al abdomen del insecto o bajo sus alas (Fig. 3). Esta burbuja funciona como el tanque de oxígeno de los buzos, los insectos pueden nadar con ella por un determinado tiempo, después del cual deben acercarse nuevamente a la superficie para reabastecer la burbuja.
En el sistema traqueal cerrado los espiráculos no están en contacto directo con el aire, ya que los insectos no necesitan el oxígeno de la atmósfera. En insectos pequeños sin estructuras especializadas para la respiración, esta se lleva a cabo a través de la piel (cutícula). La cutícula en estos insectos es tan delgada que el oxígeno disuelto en el agua se difunde hacia el interior de su cuerpo. Los insectos con este tipo de respiración no son muy activos, pues el volumen de oxígeno que obtienen es bajo. Otros insectos presentan estructuras especializadas llamadas branquias, las cuales les ayudan a obtener el oxígeno del agua. Las branquias son prolongaciones membranosas de la cutícula que incrementan la superficie del cuerpo del insecto, permitiéndole obtener un mayor volumen de oxígeno. Las branquias pueden ser filamentos simples o ramificados (Fig. 4), tener forma de dedo o presentar una apariencia laminar. En algunos casos extremos, forman una cesta o redecilla dentro del intestino posterior del insecto, como ocurre con algunas larvas de libélulas. Los insectos con branquias son muy activos.
Como hemos visto, los insectos de vida acuática presentan varias adaptaciones que les han permitido colonizar y ser exitosos en este ambiente. Es importante señalar que los insectos son parte fundamental de las redes alimentarias de los sistemas acuáticos, pues por un lado se encargan de reciclar la materia orgánica y por otro actúan como depredadores y presas de otras especies. También son utilizados para evaluar la calidad del agua y la heterogeneidad del ambiente, pues ciertas especies son sensibles a la presencia de contaminantes y a la alteración de su entorno.
Pies de figuras
Fig 1. (slide principal) Larvas de mosquito (Familia Culicidae) suspendidas de la superficie del agua obteniendo el oxígeno del aire. La larva de color rojo está depredando a una larva más pequeña. Autora Anita Schiller (tomada de internet).
Fig 2. Adulto de chinche acuática gigante de la Familia Belostomatidae (flecha indicando las correas respiratorias). Autor: Daniel Reynoso-Velasco.
Fig 3. Escarabajo acuático portando una burbuja de aire como reservorio de oxígeno. Autor: G.L. Goforth (tomada de internet).
Fig 4. Larva de insecto acuático del orden Megaloptera (Familia Corydalidae) con branquias que se proyectan a los lados del abdomen. Autor: Daniel Reynoso-Velasco.
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