Insectes per tot arreu, per què?

Avui dimecres, 21 d’octubre, Marta Goula, professora de la Facultat de Biologia (UB), per a explicar-nos perquè trobem insectes per a tot arreu.

Abans d’entrar en matèria, m’agradaria destacar que Marta Goula va ser la ponent que va rebre de ple la pandèmia, el seu cafè va ser el primer en ser ajornat. Però no hem parat fins a programar-lo de nou, finalment, set mesos més tard. I, quan semblava que tot anava prou bé, dos dies abans del cafè van dir-nos que en cap cas no es podia fer presencial. Marta ha tornat a ajustar la sessió. Ha mostrat una gran capacitat d’adaptació! Com els insectes, diu ella!

Volíem que ens respongués perquè hi ha un ampli ventall d’organismes que anomenem insectes, que sovint trobem al nostre voltant tant en ambients naturals com humanitzats, fins i tot els urbans. Quines són les raons d’aquest èxit, que es palesen en què els insectes són aproximadament el setanta-cinc per cent de les espècies animals conegudes a la biosfera?

Quants insectes hi ha?
Marta ens explica que trobem insectes per tot arreu, per una sèrie de característiques anatòmiques i biològiques. Quina base biològica té, aquesta afirmació?

Doncs, si mirem la distribució percentual dels animals per fílums, les grans formes en què s’organitzen els éssers vius i que agrupa els que comparteixen un pla d’organització comuna, de seguida veiem que els artròpodes destaquen en abundància, i amb diferència.

El nombre d’espècies d’artròpodes, invertebrats amb apèndix articulats, correspon a un 83.65% de les espècies conegudes. Mentre que els cordats, el grup a què pertanyem nosaltres i que inclou tots els vertebrats, només som un 3,31% de la fauna.

Dins dels artròpodes, gairebé el 9% d’ells són quelicerats (inclouen aranyes, escorpins i afins), el 4.34% són crustacis (ocupen sobre tot les aigües dolces i marines), el 1,53% són miriàpodes (inclouen escolopendres i milpeus), i el 85% són hexàpodes, tenen sis potes i inclouen els insectes. Això fa que el 75% de les espècies animals siguin insectes.

Hexàpode
Quelicerat
Crustacis
Miriàpode

Actualment, els insectes es classifiquen en vint-i-vuit ordres, grups d’espècies amb una organització similar. Entre els més nombrosos (37,25%) hi ha els coleòpters, escarabats i marietes. Per això el genetista britànic Haldane va dir que de déu no sabia gran cosa, només que tenia un amor desmesurat pels escarabats. Conformen l’ordre més gran del regne animal i gairebé de tots els regnes en què es classifiquen els eucariotes. Altres ordres d’insectes són els lepidòpters (arnes i papallones), dípters (mosques i mosquits), himenòpters (abelles i formigues), hemípters (xinxes de camp, pugons…) i així fins als vint-i-vuit existents.

Els insectes viuen a tots els hàbitats, terrestres i aquàtics, a aigües dolces i marines; si bé a les nostres latituds, només viuen en les dolces. Se’ls pot trobar a zones rurals i urbanes. I també associats a altres animals, com a paràsits.

Però, com és que hi ha tants insectes i adaptats a tants hàbitats?
Doncs perquè algunes característiques dels insectes els fan molt adaptables i altament competitius en el medi on viuen.

  • La seva talla petita: la majoria nesuren de 5 a 20 mm (però els marges de variació van d’entre 0,25 a 125 mm).
  • L’estructura corporal
    • cutícula protectora,
    • segmentació del cos,
    • apèndix articulats altament adaptables.
  • La capacitat sensorial.
  • L’estratègia oportunista.
  • La capacitat locomotora: bàsicament el vol.
Anem a veure-ho per parts.

La talla petita
La talla petita els permet ocupar nínxols inaccessibles a altres organismes, al mateix temps que els permet de passar més desapercebuts per als seus depredadors, que no els troben fàcilment. Una talla petita també vol dir que sobreviuen en poc espai i requereixen poc aliment. I, per damunt, una talla petita permet tenir un desenvolupament ràpid i, en conseqüència, cicles vitals curts, de manera que en un any hi pot haver moltes generacions.

Moltes generacions són el substrat principal de l’evolució. Perquè ofereixen molta variabilitat sobre la que pot actuar la selecció natural, de manera que es poden adaptar amb molta més rapidesa que altres grups animals.

Cutícula estriada de cap de formiga

L’estructura corporal
Els insectes estan envoltats per una cutícula, un tegument derivat de l’epidermis, que creix de dins a fora, està composat per tres capes i on s’hi desenvolupen estructures com ara sedes (mal anomenades “pèls”). Químicament la cutícula està formada per quitina i algunes proteïnes que li proporcionen flexibilitat a la part interna (endocutícula), rigidesa a la part intermèdia (exocutícula) i impermeabilitat a la capa superficial (epicutícula).

El cos de l’artròpode, doncs, queda ben protegit per una armadura que els fa d’esquelet extern, que s’introdueix també endins i forma un esquelet intern (endoesquelet) que dóna punts de fixació a la musculatura. Però no és completament rígid; està estructurat en plaques articulades per cutícula flexible que els eviten de ser massa encarcarats i els proporciona una certa flexibilitat.

Exúvia

El creixement només el poden fer si canvien de carcassa. L’exúvia és l’exoesquelet abandonat per un artròpode després de la muda. Comprèn les parts exteriors de la cutícula, ja que la part més interna és digerida i reaprofitada pel propi l’animal.

Musculatura dels insectes

La musculatura dels artròpodes és estriada i està agrupada en feixos. N’hi ha de disposats de longitudinalment de cap a cua; tant a la part ventral, com a la dorsal. N’hi ha de dorsoventrals, que van del dors al ventre. I també hi ha feixos musculars associats als apèndixs; que són estructures en parella presents a cada segment de l’animal.

Altres invertebrats no tenen feixos musculars sinó capes musculars contínues, i aquesta disposició no els permet tanta precisió en els moviments. Així que els feixos musculars són una característica que confereix un salt evolutiu notable, front les capes de musculatura contínua. Un altre èxit evolutiu dels artòpodes i, en conseqüència, dels insectes.

Regions d'un insecte: cap, tòrax i abdomen

El cos dels insectes està dividit en segments o metàmers; és a dir, repeticions d’elements en principi equivalents. En els insectes primitius, els segments eren repetits, i a cadascun s’hi trobava un parell de potes, un parell de gònades, un parell d’espiracles respiratoris, un parell d’elements d’excreció… Era un mòdul repetit longitudinalment de dalt a baix. Però l’evolució ha dut que en els insectes només puguem distingir els segments en la regió de l’abdomen.

En efecte, a les altres dues parts en què s’organitza el cos d’un insecte, el cap i el tòrax, els segments s’han reorganitzat. Els sis segments cefàlics són impossibles de distingir, perquè s’ha format una càpsula cefàlica compacta. Els tres segments toràcics es poden distingir millor, perquè posseeixen els tres parells de potes.

Cada regió corporal s’associa a una funció: en el cap resideixen el cervell, els òrgans sensorials i la boca; el tòrax és la regió motora, i l’abdomen, la regió on hi ha les vísceres, les gònades i la major part dels sistemes digestiu i respiratori. Aquesta integració en tres seccions (o “tagmes“) és molt eficient i molt versàtil perquè permet una àmplia gamma d’especialitzacions.

En cada segment s’hi pot desenvolupar un parell d’apèndixs articulats. En el cap es mantenen antenes i peces bucals; en el tòrax, els apèndixs motors, i, en l’abdomen, només es troben restes a la part final de l’abdomen, a la regió reproductora, amb funció de còpula en el mascle i de posta, en la femella.

 
Peces bucals dels insectes

Especialment en els apèndixs de la boca, trobem una enorme especialització. El patró mastegador principal es pot transformar en libador, xuclador, picador… Les antenes també es diferencien. Com també ho fan les potes del tòrax, que poden ser excavadores, caminadores o diversificar-se en altres formes de locomoció. Aquest ventall de possibilitats anatòmiques ofereix una diversitat d’especialitzacions.

La capacitat sensorial
Els insectes responen a tres tipus d’estímul. Són sensibles a la llum, gràcies als fotoreceptors. Als estímuls químics -és a dir, al gust-olfacte- gràcies a quimioceptors. I a canvis mecànics, oïda-tacte, gràcies a mecanoceptors. Anem a pams.

Dragonfly_eye_3811
Ull compost d'un odonat

Els enormes ulls compostos formen imatges acurades que els permeten de veure amb força detall. I uns altres fotoceptors situats en el centre del cap i sobre els dos grans ulls, els ocel·les, són ulls simples que perceben intensitat i qualitat de la llum.

Seda mecanoceptora d'un artròpode

El sentit del tacte i l’oïda el perceben a través de modificacions del tegument, els mecanoceptors. Són petites estructures associades o no a pèls, que detecten si algú s’acosta o si hi ha un corrent d’aigua o d’aire. Un vibració fa moure el pèl, que trasllada la informació a la neurona o al nervi corresponent. De mecanoceptors n’hi ha arreu del cos de l’animal.

També perceben sons a través de membranes situades a les potes, que actuen com una mena de timpà sensible a les vibracions. La capacitat auditiva pot residir en altres llocs del cos, segons el grup d’insectes.

Antenes d'insectes

La comunicació química intraespecífica és molt important. Es transmet per feromones, molècules volàtils específiques. Quan és època de reproducció, la femella n’emet i el mascle les detecta als quimioceptors de les antenes. En el seu vol intercepta la ploma de la feromona i les diferències de concentració l’orienten per a trobar la femella.

Aquesta emissió de feromones a l’aire és aprofitat per altres espècies, que són capaces de detectar-les i localitzar així el parasitoide o el depredador, per exemple. La percepció química pot residir també en les peces bucals, l’extrem de les potes, la regió genital o anal, etc. Els insectes fitòfags poden trobar la seva planta nutrícia per les substàncies volàtils (“olors”) que aquesta emet. 


També perceben la temperatura, de manera que s’instal·len en la que resulta òptima a cada espècie.

Aquesta diversitat de recursos anatòmics i fisiològics ens permet copsar la versatilitat dels insectes, capaços de discernir molts tipus d’estímul i amb franges d’intensitat molt fines. I comprenem com els permeten de reconèixer la variada oferta de medis.

L’estratègia oportunista
Els cicles reproductius ràpids dels insectes i els diferents recursos de la seva anatomia i fisiologia els permeten d’adaptar-se als diferents medis. De manera que, quan les condicions ambientals són favorables i els sistemes sensorials els avisen que hi ha suficient aliment, la temperatura és adequada, el fotoperíode s’allarga i anticipa que s’acosta el bon temps, els insectes són capaços de generar molta descendència ràpidament per aprofitar l’oportunitat que els ofereix l’entorn.

Colònia de pugons

Una gran quantitat de descendència ofereix una variabilitat genètica, que permetrà la supervivència d’alguns individus, en el cas que les condicions del medi canviïn.

La capacitat de vol
Una altra característica dels insectes, exclusiva entre els invertebrats i molt eficient, és la seva capacitat de vol, que només es troba també en dos grups de vertebrats, ocells i ratpenats.

Els insectes poden volar amb tanta precisió, perquè la musculatura del segment associada a la base de les ales, es complementa amb l’ús dels músculs longitudinals i dorsoventrals, que es contrauen i relaxen alternativament. L’ala puja i baixa gràcies a la mobilitat de les zones més flexibles que uneixen les parts dorsals i ventrals de l’exoesquelet.

Les ales se’ls formen per un estirament extern de la cutícula en l’angle dorsolateral de cada segment. L’estirament arrossega musculatura, nervis i  venes. Les ales noves són carnoses i toves, i prenen la seva forma gràcies a la irrigació per l’hemolimfa. Després del desplegament, l’animal ha de romandre en repòs per a que l’ala s’assequi bé i prengui la seva consistència membranosa, amb tràquees, nervis o venes primes. Quan les ales es recullen, es pleguen sempre per les mateixes línies.

Ales d'una marieta

Molts insectes, com ara les marietes, tenen un parell anterior d’ales endurides, els èlitres, que protegeixen les delicades ales membranoses posteriors. Els èlitres poden presentar ornamentacions, o bé es poden soldar sobre la part dorsal de tòrax i abdomen; aleshores, l’escarabat deixa de ser volador per a moure’s exclusivament per terra.

Altres insectes presenten altres variacions en les ales, com és el cas de les xinxes de camp, els saltamartins o mosquits i mosques, als qui els balancins els fan d’òrgans d’equilibri i els permeten de dirigir el vol amb molta precisió.

Escata d'ala de papallona al microscopi d'escandellatge

Tot un altre desplegament fan les ales de les papallones, completament recobertes de escates. De fet, lepidòpter vol dir “ales amb escates”. Les escates protegeixen del fred i de vegades s’associen a estructures glandulars.

Així, tan per la talla petita, com per l’estructura corporal, com per la capacitat sensorial i de vol, i per la seva estratègia oportunista, els insectes tenien totes les eines per ocupar el nínxol que es va obrir al cretaci, fa seixanta milions d’anys.

Abans del cretaci en els vegetals predominaven falgueres i gimnospermes, plantes com les coníferes. I, de sobte, amb el cretaci, van aparèixer les angiospermes, plantes amb flor, que es van diversificar en moltes espècies.

Les angiospermes eren a l’abast de tots els éssers vius del planeta, però no tots tenien la capacitat de desplaçar-s’hi volant. Així, la confluència d’una oferta alimentària sense explotar -com eren les plantes amb flor- i els seus possibles consumidors -els insectes que volaven- els va permetre una capacitat insospitada per explotar el nou hàbitat. L’enorme diversitat d’insectes que es va generar va coincidir amb l’enorme diversitat de les plantes amb flor.

Després de l’explicació aclaridora, comença el torn de preguntes sobre insectes

Els primers insectes eren molt més grans. Els enormes hexàpodes del cretaci no tenien un vol com els actuals, sinó que planejaven; s’enfilaven a un arbre i es deixaven caure. Anatòmicament, només tenien la musculatura associada a la base de l’ala, no unida a la cara interna del tegument. I després es van miniaturitzar.

Els insectes no arriben a un estat de senescència com nosaltres, no envelleixen. Viuen poc, fins i tot les grans pregadéus només viuen una temporada. Si emmalalteixen és perquè adquireixen patògens, virus, bacteris o fongs. Són patògens molt documentats, que també es fa servir per controlar les plagues. Si desapareix alguna espècie d’insecte és més aviat per pèrdua d’hàbitat. Si desapareix un ocell insectívor, es podria donar durant un cert temps un pic demogràfic de l’espècie d’insecte que menjava, però es regularà per l’esgotament o reducció del seu propi aliment al cap d’un temps.

Nosaltres sí que eliminem els insectes amb pesticides. La primera en denunciar-ne la desaparició per l’aplicació de DDT va ser Rachel Carson en el seu llibre “Primavera silenciosa“. Alguns insectes tenen la capacitat de ser resistents als plaguicides; de manera que, com en una cursa d’armaments, cada cop n’hem de fer servir més. Són capaços de desenvolupar resistència perquè els insectes fitòfags tenen maquinàries metabòliques destinades a neutralitzar la toxicitat d’alguns vegetals, que poden aprofitar per sobreviure als productes tòxics d’origen humà.

Quan a un habitatge hi ha una infestació per insectes val la pena anar fer servir insecticides bioracionals, que interfereixen la síntesi del tegument, de manera que la cutícula no es desenvolupa bé; un insecte sense cutícula és un insecte mort. Perquè la musculatura també s’insereix en l’esquelet extern. Per tant, cal comprar l’esquer alimentari amb l’insecticida bioracional per a que s’enduen al niu, de manera que la descendència neix amb defectes de cutícula; l’efecte antiplaga és més lent, però més eficient.

Les plagues de vegetals poden ser propiciades perquè l’estrès hídric associat al canvi climàtic els debilita. D’una altra banda, els boscos de pins -respecte a la processionària- han ocupats extensions més àmplies de la que els pertocaria. La successió en la Mediterrània duria a la substitució de pins per roures i alzines. De manera que hi ha moltes raons per les quals les plagues poden prosperar en boscos alterats per la gestió humana. Cal tenir en compte també, que una fase de la processionària és sota terra; i que mai no emergeixen totes, una reserva es manté al subsol, per si de cas els arbres no estan bé.

L’èxit dels insectes també es degut que tenen una vida simplificada, atès que no tenen una despesa energètica important per mantenir la seva temperatura constant. La seva reproducció també és més simple que la dels rèptils o les aus, que també ocupen el medi terrestre, però fan ous més complexos i més protegits. La quitina dóna consistència als ous dels insectes, de manera que en la major part dels casos els progenitors no en tenen cura.

Entre els insectes, la cura parental només la fan poques espècies especialitzades en recursos que són escassos i discontinus en el temps, com és el cas d’uns coleòpters que s’alimenten de cadàvers de vertebrats. Els detonants de l’aparició de la cura parental són diversos, un comportament present en força ordre d’insectes.

D’una altra banda, els insectes van aparèixer en el moment oportú. Quan van aparèixer altres animals, com els vertebrats, els insectes ja s’havien fet els amos del medi terrestre.

Quant al medi aquàtic, els insectes són més abundosos a l’aigua dolça. També es poden trobar al mar, fins i tot lluny de la costa; però són escassos. Els grans conqueridors de les aigües marines són els crustacis, evolutivament molt pròxims.

Els insectes com a grup són generalistes, per això han conquerit tants espais. Però, mirant les espècies, n’hi ha més d’especialistes que de generalistes, o potser cinquanta-cinquanta. Però és difícil la descripció d'”especialistes”, perquè en una mateixa planta n’hi ha que viuen a les fulles, a la part alta del tronc, o a la base.

Insectes paràsits d’humans no n’hi ha gaires, polls, puces i xinxes són els principals També alguns dípters en fase larvària. N’hi ha que són vectors de patògens, com els mosquits; ara bé, potser només un 0,5% (estima totalment arbitrària) davant d’un milió d’espècies ens són perjudicials. La resta, pol·linitzen, descomponen la matèria, fan desaparèixer cadàvers d’animals i plantes, regulen plagues… el percentatge que ens causa benefici és enormement gran. Si és que hem de classificar els insectes entre perjudicials i beneficiosos per als humans, un concepte completament antropocèntric. El paper evolutiu dels paràsits acaba essent el de controlar poblacions afeblint els individus.

Acabarem menjant insectes? És una idea fantàstica, perquè tenen una proteïna molt rica, dietèticament parlant; tant o més que la carn de vedella o de xai, i sense els perjudicis del colesterol. Segons la FAO hi ha entorn mil cinc-centes espècies d’insectes que es mengen per tradició cultural, no per imposició. Nosaltres mengem crustacis i en xuclem el cap; cosa que esgarrifa a altres cultures. Si se’n menja algun directament, el truc és no mirar-lo, per evitar l’impacte visual. Les erugues del morrut de les palmeres, un enorme escarabat exòtic invasor, per exemple, són molt apreciades pel seu sabor dolç i el seu elevat valor nutritiu per persones del continent africà que ja comptem amb els insectes dins de la seva dieta. 

Com és que et vas dedicar a l’entomologia, Marta? Segurament els estius a pagès van tenir-hi alguna influència. L’entorn que se m’oferia era una font d’observació de plantes i animals.

Quan vaig fer la carrera vaig tenir clar que volia fer zoologia, sense cap grup preferent. Durant els estudis, vaig veure que els insectes eren un bon sector d’especialització, ja que són un grup molt diversificat. No es pot dir que sigui una entomòloga des del bressol, però en l’exercici professional m’ha agradat estudiar-los i treballar-hi. Gràcies, Marta!

Algunes publicacions i recomanacions de Marta Goula:

Ecologistes en Acció i l’Associació Espanyola d’Entomologia presenten la campanya Sense insectes no hi ha vida. Acte de presentació (21/10/2020).

EFE. Los insectos son esenciales para la vida. La Vanguardia (21/10/2020)

Altra informació pròpia: