Els insectes senten a través de les antenes

Els insectes perceben el seu entorn a través de diferents òrgans; entre ells, les antenes. N’hi ha de diferents formes i mides, i cada grup en presenta uns determinats models (alguns amb formes realment sorprenents). Us convidem a conèixer el seu origen, funcions i diversitat a través d’aquest article.

L’origen de les antenes

Les antenes són apèndixs parells amb funció sensorial situats a la part anterior del cos dels artròpodes. A excepció dels quelicerats (aranyes, escorpins …) i dels proturs (grup dins dels hexàpodes no-insectes), tots els artròpodes, ja siguin crustacis, hexàpodes (diplurs, col·lèmbols i insectes), miriàpodes (centpeus, milpeus) i els extints trilòbits, presenten antenes en la seva fase adulta.

En els crustacis, les antenes apareixen en els dos primers segments del cap: un primer parell, conegudes com antenes primàries o antènules, i un segon parell més llargues conegudes com antenes secundàries o simplement antenes. En general, les antenes secundàries són birràmies (es divideixen en dues branques principals), encara que alguns grups de crustacis han patit modificacions i les tenen unirràmies (una sola branca) o reduïdes.

Tipus d’antenes en els crustacis. Imatge extreta de Wikipedia (link).

En canvi, la resta d’artròpodes tan sols presenta un parell d’antenes unirràmies. Els hexàpodes (com els insectes), els quals estarien emparentats amb els crustacis formant el grup dels pancrustacis segons recolzen diversos estudis moleculars, només haurien conservat el parell secundari d’antenes propi dels crustacis.

Segons alguns autors, les antenes són veritables apèndixs; és a dir, es formarien durant el desenvolupament embrionari a partir d’un segment corporal d’igual manera que les potes. Tanmateix, aquest segment situat al cap hauria evolucionat fins a quedar reduït i desplaçat, essent ara indetectable. A més a més, i d’igual forma que les potes, les antenes també poden regenerar-se.

Com senten els insectes a través de les antenes?

Què vol dir exactament aquest títol?

Microscòpicament parlant, les antenes estan cobertes de petits pèls anomenats sensil·les, les quals no tenen res a veure amb els pèl que cobreixen el cos dels mamífers atès que es componen de quitina (i no de queratina) d’igual manera que la resta del cos de l’insecte.

Imatge de dalt: antena sota microscopi electrònic. Imatge de baix: detall dels diferents tipus de sensil·les. Ambdues imatges extretes de cronodon.com.

Malgrat que a primer cop d’ull puguin semblar idèntiques, existeixen diferents tipus de sensil·les: les quimioreceptores presenten un canal al seu interior a través del qual capten molècules que es troben en suspensió (olor, gust, i fins i tot feromones), mentre que les mecanoreceptores són retràctils i s’enfonsen davant qualsevol contacte o fregament (xocar amb un obstacle, vent, etc.) o en canviar de posició respecte al terra (en aquest cas, reben el nom de propioceptors).

És a dir, els insectes assaboreixen, oloren, senten el tacte i es comuniquen en part a través de les antenes, fet que els permet obtenir informació sobre fonts d’aliment, potencials parelles (feromones), enemics, substàncies perilloses (per exemple, una planta tòxica), llocs on niar o rutes migratòries (com en el cas de la papallona monarca, la qual obté molta informació sobre la ruta a seguir a través de les antenes). Altres òrgans, com les potes, els palps i fins i tot de vegades l’ovopositor (òrgan per dipositar els ous), també contenen cèl·lules sensorials.

A l’interior i a la base d’aquestes sensilas, hi ha neurones sensorials que connecten amb el cervell; concretament, amb una part coneguda com deutocervell. En el cas de les sensil·les quimioreceptores, les molècules s’uneixen a uns receptors específics que envien senyals nerviosos a través d’aquestes neurones al centre cerebral encarregat de processar aquesta informació: el lòbul antenal. Aquest lòbul seria similar al bulb olfactori dels vertebrats.

Tipus d’antenes en els hexàpodes

A excepció dels proturs, que no presenten antenes, els diplurs, els col·lèmbols i els insectes (hexàpodes) tenen diferents tipus d’antenes. Aquestes es divideixen en dos grups:

• Antenes de tipus segmentat: col·lèmbols i diplurs. Cada segment de l’antena presenta un joc muscular que el mou de forma independent.
• Antenes de tipus anellat o flagel·lat: insectes. Únicament el primer segment situat a la base en unió amb el cap (l’escap) presenta musculatura pròpia, de manera que el moviment de tota l’antena depèn completament d’aquesta peça.

Parts de les antenes dels insectes

Els tres elements bàsics que formen les antenes dels insectes són:

Antena d’una vespa inquilina del gènere Synergus (Hymenoptera). Imatge de Irene Lobato.

1) Escap: segment basal que s’articula amb el cap i l’únic amb musculatura pròpia. L’espai al cap on s’articula l’escap rep el nom de torulus.

2) Pedicel: segon segment antenal després de l’escap. Aquest segment és de vital importància en els insectes atès que en el seu interior es localitza l’òrgan de Johnston, un conjunt de cèl·lules sensorials. Aquest òrgan és absent en els hexàpodes no-insectes (col·lèmbols, diplurs).

3) Flagel: conjunt de la resta de segments que formen l’antena, i que individualment reben el nom de flagelòmers. Aquests flagelòmers estan connectats per membranes que permeten el seu moviment tot i no tenir musculatura pròpia.

Mil i una formes d’antenes!

A partir d’aquest patró base (escap + pedicel + flagel), cada grup d’insectes ha desenvolupat una o més formes d’antenes en funció de la seva forma de vida:

• Aristades

Antenes molt reduïdes en forma de sac i una aresta plomosa que neix del seu segment terminal.

Exemple: model molt estès entre les mosques (Diptera).

Esquerra: imatge de M. A. Broussard, CC 4.0; dreta: imatge d’una mosca de la família Sarcophagidae de JJ Harrison, CC 1.0.

• Aserrades

Cada segment presenta un lateral angulós o punxegut que dóna a l’antena un aspecte de serra.

Exemple: alguns escarabats (Coleoptera).

Esquerra: imatge de M. A. Broussard, CC 4.0; dreta: imatge d’un escarabat de la família Chrysomelidae de John Flannery, CC 2.0.

• Capitades

Les antenes capitades s’eixamplen abruptament en el seu extrem.

Exemple: papallones (Lepidoptera), alguns escarabats (Coleoptera).

Esquerra: imatge de M. A. Broussard, CC 4.0; centre: imatge d’un escarabat de l’espècie Platysoma moluccanum de Udo Schmidt, CC 2.0; esquerra: papallona, domini públic.

• Claviformes

A diferència de les anteriors, les antenes claviformes es fan progressivament més gruixudes en el seu extrem.

Exemple: arnes (Lepidoptera), escarabats enterradors (coleòpters carronyers de la família Silphidae).

Esquerra: imatge de M. A. Broussard, CC 4.0; esquerra: escarabat de l’espècie Thanatophilus sinuatus (Silphidae) de Wim Rubers, CC 3.0.

• Estilades

Similar a les antenes filiformes (veure més a baix), però amb la diferència que els segments terminals s’estrenyen sobtadament en forma de fil, el qual pot alhora tenir setes (pèls) o no.

Exemple: mosques braquíceres (Diptera).

Esquerra: imatge de M. A. Broussard, CC 4.0; dreta: imatge d’un dípter braquícer de la família Asilidae de Opoterser, CC 3.0.

• Filiformes

És la forma més simple d’antenes: allargades, primes i amb segments de mida i forma pràcticament idèntiques.

Exemple: paneroles (Blattodea), llagostes i grills (Orthoptera), escarabats longicornes (Cerambycidae, Coleoptera), xinxes (Heteroptera).

Esquerra: imatge de M. A. Broussard, CC 4.0; dreta: panerola de l’espècie Periplaneta americana de Gary Alpert, CC 3.0.

• Flabelades

D’aspecte similar a les antenes pectinades i a les lamelades (veure més endavant), però amb la diferència que les projeccions laterals dels segments són molt més fines i aplanades, amb un aspecte similar a un ventall de paper, i ocupen tota l’antena (no només els últims segments com en les lamelades). Els mascles presenten aquest tipus d’antenes per augmentar la superfície que capta feromones.

Exemple: escarabats (Coleoptera), vespes (Hymenoptera) i arnes (Lepidoptera).

Mascle de coleòpter del gènere Rhipicera. Imatge de Jean and Fred, CC 2.0.

• Geniculades

Presenten una articulació, fet que dóna a l’antena un aspecte de genoll. El primer segment antenal (escap) sol estar abans de l’articulació, després de la qual vindrien la resta de segments que, en aquest cas, reben en conjunt el nom de funicle.

Exemple: algunes abelles i vespes, molt marcat en parasitoides (Hymenoptera), escarabats curculiònids (Curculionidae, Coleoptera).

Esquerra: imatge de M. A. Broussard, CC 4.0; dreta: imatge d’una vespa parasitoide de l’espècie Trissolcus mitsukurii, domini públic.

• Lamelades

Els segments terminals s’allarguen cap a un dels laterals formant unes projeccions aplanades que encaixen les unes amb les altres, el que dóna a aquestes antenes un aspecte de ventall.

Exemple: escarabats de la família Scarabaeidae (Coleoptera).

Esquerra: imatge de M. A. Broussard, CC 4.0; imatge d’un coleòpter de la família Scarabeidae, domini públic.

• Moniliformes

A diferència de les antenes filiformes, els segments antenals són més o menys rodons i de mida similar, el que dóna a l’antena un aspecte de collaret de perles.

Exemple: tèrmits (Isoptera), alguns escarabats (Coleoptera).

Esquerra: imatge de M. A. Broussard, CC 4.0; dreta: imatge d’un tèrmit de Sanjay Acharya, CC 4.0.

• Pectinades

Els segments són allargats en un lateral, fet que dóna a l’antena un aspecte de pinta.

Exemple: sínfits (Hymenoptera), vespes parasitoides (Hymenoptera), alguns escarabats (Coleoptera).

Esquerra: imatge de M. A. Broussard, CC 4.0; dreta: imatgen d’un coleòpter de la família Lycidae de John Flannery, CC 2.0.

• Plomoses

Com el seu nom indica, aquestes antenes semblen plomes, doncs els segments presenten ramificacions fines. En augmentar la superfície antenal, augmenta la capacitat per detectar molècules en suspensió, com és el cas de les feromones.

Exemple: mascles de mosquit (Diptera) i d’arna (Lepidoptera).

Esquerra: imatge de M. A. Broussard, CC 4.0; dreta: mascle d’arna del gènere Polyphemus de Megan McCarty, CC 3.0.

• Setiformes

Aquestes antenes tenen forma de setes, sent allargades i més estretes cap al seu extrem. Similars a les filiformes, però més fines.

Exemple: efemeròpters (Ephemeroptera), espiadimonis i cavallets del diable (Odonata).

Esquerra: imatge de M. A. Broussard, CC 4.0; dreta: imatge d’un espiadimoni, domini públic.

Pots llegir més sobre elles en aquest i aquest enllaç, o veure la galeria de fotografies d’antenes de John Flannery.

Imatge de portada de Jean and Fred, CC 2.0.

.         .         .

Si coneixes més tipus d’antenes o alguna curiositat sobre les seves funcions, no dubtis a deixar un comentari!

Com es comuniquen els insectes?

Com saben les formigues quins camins han de seguir? Quins sistemes fan servir els mascles i les femelles d’algunes espècies d’arnes localitzades a quilòmetres de distància per reunir-se? Els insectes, com els humans, han desenvolupat nombrosos llenguatges i sistemes de comunicació al llarg de l’evolució.

Vols saber com i per a què es comuniquen els insectes a través dels sentits? Segueix llegint!

El llenguatge dels insectes

La comunicació es defineix com un intercanvi d’informació entre dos o més individus: els que emeten el missatge (emissors) i els que reben, processen i interpreten aquest missatge (receptors). Mentre que en l’ésser humà la comunicació passa per un llarg procés d’aprenentatge, en els insectes es tracta generalment d’un fenomen innat: cada individu neix amb un vocabulari distintiu que comparteix només amb els membres de la seva pròpia espècie.

D’altra banda, estem molt acostumats que la comunicació sigui un procés obvi (l’emissor dóna el “Bon dia” i el receptor li contesta amb un “Igualment”); en els insectes, així com en molts altres animals, la comunicació pot tenir lloc de manera que no sigui fàcil apreciar quan té lloc l’intercanvi d’informació.

Per tant, en aquest cas seria més correcte dir que la comunicació és una acció o condició d’una part de l’organisme que altera el comportament d’un altre organisme. Què vol dir això? Que l’insecte emissor envia un senyal a la resta d’organismes duent a terme alguna acció (p.ex. senyal acústic) o bé mitjançant el desenvolupament d’algun tret físic que informi d’alguna cosa a la resta d’individus (p.ex. coloració de les ales), amb la finalitat d’induir alguna resposta o canvi en els receptors que beneficiï a una o ambdues parts.

Per què es comuniquen els insectes?

Els insectes es comuniquen tant entre organismes de la mateixa espècie (comunicació intraespecífica) com directa o indirectament amb organismes d’altres espècies (comunicació interespecífica) per diversos motius:

• Un dels principals motius és la reproducció: cerca de parella, festeig, etc.
• Per identificar membres de la mateixa espècie i advertir de la pròpia presència a altres organismes (de la mateixa espècie o no).
• Per indicar la localització de fonts de recursos: menjar, llocs de nidificació, etc.
• Com a senyal d’alarma davant possibles perills.
• Per defensar el territori.
• Com a sistema de camuflatge o mimetisme (Vols saber més sobre el mimetisme animal? Fes click aquí!).

El llenguatge a través dels sentits

Els insectes utilitzen pràcticament tots els sentits per comunicar-se entre ells. Al llarg d’aquest apartat, analitzarem un a un els diferents sistemes de comunicació que els insectes desenvolupen mitjançant els sentits, així com alguns dels exemples més cridaners.

Comunicació tàctil: “tacte”

La comunicació tàctil equivaldria al sentit del tacte en els vertebrats. Encara que el sistema nerviós dels insectes no està tan desenvolupat, la comunicació tàctil es basa en el mateix principi: hi ha d’haver algun tipus de contacte físic entre l’emissor i el receptor del missatge (ja sigui de manera directa o indirecta).

• “Tandem running”: Seguim al líder!

Des de fa ja molts anys que sabem que les formigues caminen en fila gràcies al fet que algunes deixen rere seu un rastre químic que la resta d’individus segueix per no perdre’s. Però, a part d’emetre senyals químics, algunes estableixen contacte físic amb la que camina immediatament per davant d’elles per poder seguir el camí. A més, els científics van descobrir que les formigues que van per davant ensenyen a les que van just al darrere que han de seguir-les mitjançant un contacte antenal previ. Alhora, si la que va per davant deixa de notar el contacte de les antenes de la formiga que la segueix, es girarà per guiar-la de nou.

Passos del “tandem running” en les formigues (els quals s’han observat també en algunes espècies de tèrmits). Font de la imatge: veure link.

En aquest vídeo del canal de Stephen Pratt podem veure com dues formigues duen a terme aquest contacte en tàndem:

• Abelles ballarines
  

L’abella de la mel (Apis mellifera) realitza balls per indicar als altres membres de la colònia on hi ha nèctar (direcció i distància) i si aquest és de bona qualitat. Aquests balls es realitzen a l’interior del rusc, pel que tenen lloc en completa foscor. I us preguntareu: per què ballen si ningú pot veure-les? Perquè la vista és indiferent en aquest cas per transmetre la informació: allò que detecten la resta de membres no són els moviments en sí, sinó les vibracions que l’abella ballarina transmet en moure’s dins del rusc.

Mira com ballen les abelles de la mel en aquest vídeo del canal de Ilse Knatz Ortabasi!:

Comunicació química: “olfacte i gust”

La comunicació química és, probablement, la forma més estesa de comunicació entre els insectes. En aquest tipus de comunicació, l’emissor llança substàncies químiques al medi que són detectades per altres organismes. Es produeixen substàncies químiques de molts tipus diferents i amb objectius molt variats: feromones (per buscar parella), al·leloquímics (com a senyals d’alarma, sistema defensiu, repel·lents …), etc.

I com les detecten? Mitjançant receptors més o menys especialitzats localitzats en les antenes, les potes, etc. (Poden “assaborir i olorar” amb moltes parts del seu cos!).

• L’amor et dóna ales…i feromones!

Les femelles d’algunes espècies d’arnes emeten feromones que poden ser detectades fins i tot per mascles situats a quilòmetres de distància. Aquest és el cas de les femelles del petit paó de nit (Saturnia pavonia), les quals atreuen als mascles situats a distàncies de fins a 16km.

Mascle (adalt) i femella (abaix) de Saturnia pavonia. Imatge de Stephen Dalton ©.

• La teva olor et delata!
  

La comunicació pot donar-se entre organismes de la mateixa o de diferents espècies. Euclytia flava, un parasitoide de les xinxes (aprèn més sobre parasitoides aquí), detecta els seus hostes per la seva “olor”: més concretament, per les substàncies químiques que aquests emeten (aquest tipus de substàncies emeses que beneficien al receptor però no a l’emissor es coneixen com a kairomones).

Espècimen de Euclytia flava (Copyright © 2013 Christopher Adam).

Comunicació auditiva: “l’oïda”

Els insectes emeten sons molt variats amb diferent freqüència, amplitud i periodicitat, i cada espècie presenta uns patrons molt ben definits. De fet, únicament mitjançant el registre de sons i la seva posterior anàlisi, podríem arribar a identificar l’espècie que l’ha emès.

Mentre que l’ésser humà és capaç de detectar sons en un rang de 20-20.000Hz, els insectes poden emetre i detectar sons per sobre d’aquest rang (alguns saltamartins produeixen sons ultrasònics per sobre dels 80.000Hz).

• La música de l’estiu
  

Les cigales són sorprenents per molts motius: passen més de 17 anys en estadi de nimfa sota terra fins que emergeixen en la seva forma adulta i, a més, emeten un gran ventall de cants diferents a l’alba i al capvespre durant els mesos d’estiu. Aquests sons són emesos per un aparell estridulatori situat a l’abdomen i són captats per l’organisme receptor mitjançant uns òrgans auditius situats a les potes o al tòrax.

Escolta com canta una cigala en aquest vídeo del canal de Youtube Dangerous insects planet . Veus com vibra el seu abdomen?

Algunes cigales són capaces d’emetre sons que excedeixen els 120 decibels (s’aproximen al llindar de dolor de l’oïda humana!). Algunes espècies petites, en canvi, emeten sons a freqüències tan elevades que no poden ser detectades pels humans, però que resulten doloroses per a altres animals.

Els sons de les cigales tenen diversos objectius, tot i que els fan servir sobretot per buscar parella i delimitar el seu territori.

• “Sóc tot antenes”

Diversos estudis avalen que els mascles de diverses espècies de mosquits presenten una major sensibilitat en les seves antenes davant les vibracions emeses per la batuda de les ales de les femelles que són transmeses per l’aire.

Imatge de microscòpia electrònica de rastreig en la qual s’aprecien els pèls de les antenes d’un mascle de mosquit; aquests pèls augmenten la sensibilitat a les vibracions (Aquesta imatge ha estat presa amb EVO® MA10; imatge de ZEISS Microscopy, CC).

Comunicació visual: “vista”

La comunicació visual en els insectes es dóna, bàsicament, per mitjà de dos sistemes: el desenvolupament de patrons de coloració i l’emissió de llum (bioluminescència).

Cada espècie presenta uns patrons de color concrets, fet que pot ser útil per reconèixer els conspecífics; però també per atraure una parella o bé per alertar a un altre organisme de la seva perillositat (mimetisme aposemàtic; veure més aquí) o espantar possibles depredadors. D’altra banda, també hi ha espècies que emeten senyals lumíniques per atraure altres congèneres (cas típic de les cuques de llum o escarabats de la família dels lampírids).

• Ulls…o taques?

Caligo Memnon, amb les seves taques que recorden als ulls d’un mussol i les quals els serveixen per espantar els depredadors (Imatge d’Edwin Dalorzo, CC).

• Llums nocturnes

Les cuques de llum són el cas més típic de comunicació mitjançant senyals bioluminescents, però hi ha més insectes capaços d’emetre llum:

L’escarabat clic (Pyrophorus Noctilucus) presenta dos petits òrgans bioluminescents a la part posterior del cap. La llum augmenta en intensitat quan se senten amenaçats (Font de la imatge: firefly.org).

Les larves o femelles adultes larviformes del gènere d’escarabat Phrixothrix emeten dos tipus de llum: verda i vermella (aquesta última mitjançant uns òrgans situats al cap). La llum vermella és emesa quan l’animal és amenaçat o resulta ferit, probablement per alertar a la resta de la presència de depredadors (font de la imatge: firefly.org).

.            .            .

Com veieu, els insectes es comuniquen de moltes maneres diferents. T’animes a descobrir com es comuniquen els insectes que viuen a prop teu?

Referències

• Gopfert M.C; Briegel H; Robert D. (1999). Mosquito Hearing: Sound-Induced Antennal Vibrations in Male and Female Aedes Aegypti. The Journal of Experimental Biology. 202: 2727-2738.
• J.R. Aldrich, A. Zhang (2002). Kairomone strains of Euclytia flava (Townsend), a parasitoid of stink bugs. Journal of Chemical Ecology, Volume 28, Issue 8, pp 1565-1582.
• Nigel R. Franks, Tom Richardson (2006). Teaching in tandem-running ants. Nature 439, 153.
• Insectos: la mejor guía de bichos. Parragon Books Ltd.
• Hometrainingtools.com: insect communications
• www.cals.ncsu.edu/course/ent425/tutorial/Communication/
• Firefly.org

Imatge de portada per Radim Shreider © (National Geographic Photo Contest 2012).