Diversidad de tamaños en las Hormigas Ibéricas

Las hormigas que habitan en la Península Ibérica presentan una gran variedad de tamaños, desde especies minúsculas de apenas 1 mm hasta otras de mayor envergadura, llegando hasta los 14 mm o más.

Esta diversidad está influenciada por diversos factores como la adaptación a diferentes nichos ecológicos, la disponibilidad de alimento y las estrategias de supervivencia de cada especie.

La diversidad de tamaños en las hormigas ibéricas contribuye a la riqueza biológica de nuestros ecosistemas y desempeña un papel fundamental en el funcionamiento de los mismos. Cada especie de hormiga tiene un papel ecológico específico y la coexistencia de diferentes tamaños permite una mayor explotación de los recursos disponibles.

En la imagen pueden verse una serie de ejemplares, los más representativos, a escala real, comparados con una moneda de 1 céntimo de euro. Todos los ejemplares pertenecen a la fauna de España.

Titanomyrma: Los Colosos Extintos de las Hormigas

La Titanomyrma gigantea es considerada una de las hormigas más grandes que jamás hayan existido. Las causas de su extinción aún son un misterio. Los fósiles encontrados que datan del periodo Eoceno, hace unos 50 millones de años, revelan que la reina de esta especie podía alcanzar los 6 centímetros de longitud, con una envergadura de alas de hasta 15 centímetros. ¡Imagina una hormiga del tamaño de tu mano!

En la imagen, podemos apreciar la descomunal diferencia de tamaño entre una Titanomyrma y un soldado de Messor barbarus, una de las hormigas más grandes que podemos encontrar hoy en día en la Península Ibérica. La ilustración de Sergio Ibarra y las fotografías de Paco Alarcón nos transportan a un mundo prehistórico donde estos insectos eran los verdaderos gigantes del reino de las hormigas.

 Ácaros en Messor barbarus

Tras examinar en la lupa un ejemplar de M. barbarus, observé unos pequeños puntos blancos por todo el cuerpo que resultaros ser ácaros (fig. 1)

Fig. 1) Obrera major de Messor barbarus mostrando ácaros en el cuerpo

Decidí fotografiar varios especímenes de la cabeza (fig. 2) y en el gastro (fig. 6)

Fig. 2) Cabeza de una obrera major de Messor barbarus con ácaros

Al parecer son ejemplares denominados "hypopi", deutoninfas foréticas de ácaros Astigmata (Acaridida), posiblemente de la familia Acaridae (Fig 3, 4 y 5)

Fig. 3) hypopi en la cabeza de una obrera major de Messor barbarus

Fig. 4) Detalle de hypopi en la cabeza de una obrera major de Messor barbarus

Fig. 5) hypopi en la cabeza de una obrera major de Messor barbarus

Fig. 6) hypopi en el gastro de una obrera major de Messor barbarus

En esta etapa de desarrollo (deutoninfa) los ácaros no se alimentan y utilizan a la hormiga como medio de transporte (foresis) hasta encontrar el lugar idóneo donde proseguir su desarrollo hasta el estadio adulto.

Puede decirse que la relación con la hormiga es de comensalismo, ya que obtiene un beneficio de ésta sin causarle ningún daño.

BIBLIOGRAFÍA:

http://idtools.org/id/mites/beemites/bmites_lifestages.php

 

ANATOMÍA INTERNA DE HORMIGAS

CABEZA

Si no asomamos al interior de la cabeza de una hormiga, podemos observar un conjunto de estructuras formadas por músculos, tendones, masa cerebral y glándulas. (fig. 1 y 2)

Fig. 1) Interior de la cabeza de Messor barbarus

Fig. 2) Detalle de la masa cerebral de Messor barbarus

A pesar de tener los cerebros de las hormigas un tamaño reducido, menor de un milímetro cúbico, las capacidades cognitivas y comportamientos son sorprendentes.

La cápsula cefálica está reforzada interiormente por una estructura esclerotizada (endurecida) en forma de "H" o "X" denominada tentorio.

El tentorio consta de dos brazos alargados (brazos tentoriales) que comienzan en la parte delantera de la cabeza, justo en las fosas anteriores, y se extienden hacia atrás hasta donde la cabeza se une al cuello. Los brazos se fusionan entre sí a la mitad antes de separarse nuevamente, formando un patrón en forma de “H” o “X”  (fig. 3)

Fig. 3) En rojo situación del tentorio en la cabeza de Messor barbarus

El tentorio es el lugar de inserción de algunos de los músculos que mueven las piezas bucales y dilatan la primera sección del tubo digestivo. También juega un papel importante como antagonista de soporte de los poderosos músculos que cierran las mandíbulas de las hormigas: estos enormes músculos se originan en el interior de la nuca y se conectan hacia adelante con la base de las mandíbulas a través de fuertes tendones.

Externamente se pueden observar los lugares donde están ancladas  las ramas del tentorio, denominados fosas tentoriales. El par de fosas tentoriales anteriores siempre se encuentran justo en el margen posterior del clípeo.

En las figuras se muestran el tentorio con sus brazos tentoriales posteriores (btp) y anteriores (bta), las fosas tentoriales (ft) (fig. 4) y un detalle del mismo (fig. 5)

Fig. 4) Tentorio de Messor barbarus. ft - fosa tentorial, btp - brazo tentorial posterior, bta - brazo tentorial anterior

Fig. 5) Detalle del tentorio de Messor barbarus

SISTEMA RESPIRATORIO

Las hormigas no tienen pulmones, sus cuerpos son demasiado pequeños para albergar este tipo de sistema respiratorio. A diferencia de nosotros, las hormigas no usan la boca y la nariz para respirar, de hecho, ni siquiera tienen nariz, sino que tienen una serie de agujeros a lo largo de su cuerpo denominados espiráculos.

Aprovechando la transparencia de ejemplares jóvenes de la hormiga Plagiolepis schmitzii, de tan sólo unos 2mm, voy a mostrar en las siguientes imágenes parte del sistema respiratorio de las hormigas (fig. 6 y 7)

Fig. 6) Ejemplar joven de Plagiolepis schmitzii

Fig. 7) Gastro de Plagiolepis schmitzii mostrando en su interior parte del aparato respiratorio

Las hormigas, respiran a través de un sistema ramificado de tubos denominados tráqueas (tr) y traqueolas (trl) (fig. 8)

Los troncos traqueales principales (tt) se conectan al exterior mediante aberturas emparejadas denominadas espiráculos (es) a través de los que inhalan aire y expulsan dióxido de carbono (fig. 8)

Los espiráculos están ubicados lateralmente a lo largo del tórax y el abdomen. El flujo de aire está regulado por pequeños músculos que operan una o dos válvulas en forma de aleta dentro de cada espiráculo, que se contraen para cerrar el espiráculo o se relajan para abrirlo.

De los troncos traqueales, salen unos pequeños tubos con terminaciones ciegas denominadas traqueolas (trl) . Estos suministran aire que es intercambiado por los tejidos (fig. 8)

En algunas zonas, las delgadas paredes de las tráqueas se dilatan formando sacos de aire (sa) , que sirven para aumentar el volumen de aire desplazado durante los movimientos respiratorios.

Fig. 8) Partes del aparato respiratorio. sa - sacos de aire, tt - tronco traqueal, tr - tráquea, es - espiráculo, trl - traqueola

REFERENCIAS:

Adrian Richter, Roberto A. Keller, Felix Baumgarten Rosumek, Evan P. Economo, Francisco Hita Garcia, Rolf G. Beutel.
The cephalic anatomy of workers of the ant species Wasmannia affinis (Formicidae, Hymenoptera, Insecta) and its evolutionary implications.

http://blog-rkp.kellerperez.com/2009/06/homology-weekly-tentorial-pits/#more-1208

https://en.wikipedia.org/wiki/Respiratory_system_of_insects

https://meadowia.com/do-ants-have-lungs/

https://www.britannica.com/animal/insect/Circulatory-system

La fórmula palpal

Es una fórmula de gran interés taxonómico.

La fórmula palpal (PF) es una forma estandarizada de indicar el número de segmentos en los palpos labial y maxilar.  El primer número es el número de segmentos del palpo maxilar, el segundo, el número de segmentos del palpo labial;  así, PF 6,4 indica que el palpo maxilar tiene seis segmentos y el labial cuatro, como puede verse en las imágenes.

Fig. 1) Cabeza y palpo maxilar de una obrera de Cataglyphis hispanica

Fig. 2)  Fórmula palpal (PF) en una obrera de Cataglyphis hispanica

 La visión en las hormigas

Debido a la gran variedad en las hormigas, con miles de especies diferentes conocidas por la ciencia, hay muchas posibilidades de visión, desde hormigas ciegas que viven en el interior de la tierra, hasta hormigas dotadas de una buena visión. La mayoría posee órganos dedicados a este fin: los ojos.

Ejemplares de Leptanilla sp. y Camponotus barbaricus

A diferencia de otros animales, pueden tener hasta dos tipos de ojos, los que denominamos “ojos compuestos” y los “ojos simples u ocelos”.

Los ojos compuestos, como su nombre indica, están formados por multitud de unidades individuales, pequeños ojos denominados “omatidios” compuestos por unas pocas células, dotados cada uno de su propio cristalino y córnea que reciben los rayos de luz. Cada omatidio conforma un punto de información, cuya unión a través de una fibra nerviosa forma una especie de imagen.

Ejemplar de Cataglyphis velox

Los ojos simples u ocelos son mucho más sencillos, perciben niveles de luz y polarización desde la parte superior; probablemente les sirva para orientarse incluso de noche o avanzar sobre vegetación densa.

Ejemplar de Cataglyphis velox

De todas formas, la visión en estos seres es inferior a la de otros animales como los mamíferos o las aves.

Los machos tienen los ojos por lo general más desarrollados, incluso mejores que los de las obreras de la misma especie. Parece que dentro de la misma especie, unas hormigas ven mejor que otras.

Macho de Camponotus sp.

Hay que destacar que la mayoría de la relación de las hormigas con el medio, se realiza por sistemas químicos y sensoriales. Podéis ver esto en artículos del blog dedicado a esto; Antenas: unos receptores fantásticos y La comunicación en las hormigas.

REFERENCIAS:

https://ocularis.es/la-vision-en-los-animales-iv-los-ojos-compuestos/

https://www.quora.com/Do-ants-have-eyes

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5755482/

Identificación de especies mediante fotografía
Calculadoras de apilado

A la hora de identificar especies, lo común es utilizar la lupa binocular. Sin embargo podemos utilizar la fotografía para conseguirlo en muchos de los casos.

Al necesitar imágenes muy precisas no bastarán las técnicas de fotografía macro convencional. La utilización de estas técnicas conllevan cerrar bastante el diafragma para obtener imágenes con una gran profundidad de campo (sujeto enfocado de principio a fin) que hace que la difracción en las laminillas del mismo cause estragos en la definición de la imagen.

Mediante la técnica fotográfica de “Apilado de imágenes (Focus stacking)” seremos capaces de obtener fotografías con un gran nivel de detalles y con una enorme profundidad de campo. Este tipo de fotografía es conocido como “Macro Extremo”, por las ampliaciones que podemos conseguir.

Esta técnica consiste en disparar gran cantidad de fotos (muchas veces más de 100) con distintos puntos de enfoque, obteniendo "filetes" de imagen nítida que se unen mediante programas especiales conformando la imagen definitiva totalmente enfocada.

A través del fantástico mundo del "Macro extremo", podemos observar detalles que escapan completamente a primera vista, e incluso a la lupa binocular convencional; detalles que son absolutamente necesarios a veces para la identificación de géneros y especies.

La identificación de especies es mucho más compleja aunque, en muchos casos, mediante estas técnicas,  se hace posible al poder realizar mediciones muy exactas sobre los sujetos, necesarias para una correcta identificación, si bien en otros casos serán necesarios estudios genéticos o mediciones biométricas a tal nivel que se escapan de este campo.

Aquí tenemos un inconveniente, y es que el sujeto debe permanecer inmóvil mientras dura la sesión fotográfica y para ello es necesario que esté muerto o anestesiado. Por esta razón, yo sólo recojo las muestras estrictamente necesarias para el estudio, pudiendo utilizar animales previamente muertos, no demasiado difícil en el caso de las hormigas, por ejemplo ahogados en charcos y piscinas.

Para poner en práctica esta técnica utilizo lo que llamamos raíl de enfoque electrónico (aunque también puede ser un raíl micrométrico manual). Consta de un motor que mueve la cámara con sus accesorios en un raíl hacia adelante y atrás disparándola cada cierta distancia.

Para calcular el número de fotos y la ampliación obtenida según los accesorios que coloquemos (tubos de extensión, fuelles etc.) he programado dos calculadoras y su manual para dispositivos con sistema android.

En caso de que queráis utilizar las aplicaciones, podéis obtenerlas gratuitamente del siguiente enlace:

Apicalc

Se incluye un manual donde se detalla el funcionamiento de cada una de las calculadoras.

Los siguientes ejemplos muestran las posibilidades de esta técnica:

Identificación de Camponotus herculeanus

Identificación de Cataglyphis velox

Cómo medir una imagen

En muchas ocasiones, sobre todo si deseamos publicar un trabajo, precisaremos realizar medidas en las imágenes de forma fiable y exacta e incluir barras o escalas de medida en la misma.

Para ello tendremos que tomar una fotografía de un micrómetro objetivo en las mismas condiciones que se tomó nuestra imagen y contar cuantos pixeles representan 1 mm. Conociendo este número de pixeles podemos crear la barra o regla de escala que más nos interese.

El micrómetro objetivo es un portaobjetos que tiene grabado una escala de 1 mm. Presenta un círculo central con 100 divisiones equidistantes, cada una con un valor de 0,01 mm.

Para contar los píxeles podemos por ejemplo utilizar la herramienta "regla" del conocido Photoshop o el programa gratuito ImageJ disponible en la red.

La siguientes imagenes son ejemplos de utilización de barra de escala

 El aseo de las hormigas. Espolones

Al final de la tibia del primer par de patas, las hormigas tienen un espolón pectiniforme o peine. En el borde presentan muchas púas fuertes y elásticas que utiliza conjuntamente con otra serie de púas más cortas dispuestas en hilera en la base del metatarso, también conocida como contrapeine, para limpiarse las antenas y otros órganos. Las púas del peine son huecas y segregan un lubricante que utilizan para unir los granos de polvo, polen y tierra, con lo que le es más fácil removerlos.

En este caso se trata de un ejemplar de Camponotus piceus

Las antenas de las hormigas: unos receptores fantásticos

Las antenas de los insectos y en concreto de las hormigas están repletas de estructuras sensoriales (fig. 1) llamadas sensilias, que utilizan para detectar señales químicas y mecánicas, cambios en temperatura, humedad, niveles de CO2 y también al parecer para la comunicación auditiva. En estas estructuras se encuentran neuronas sensoriales que actúan como receptores de las señales.

Se sabe muy poco sobre la variación en número, tamaño y estructura de las sensilias en la familia Formicidae.

Las más importantes son: (vease fig. 2):

• Sensilias tricoideas y tricoideas curvadas (T y TC): parece que responden a una amplia gama de compuestos orgánicos.
• Sensilias basicónicas: (B) son gruesas perpendiculares a la superficie de la antena y emparejadas con las sensilias caéticas. Se consideran sensilias olfativas.
• Sensilias caéticas: (C) son rectas y probablemente sean receptores quimiosensoriales y mecanosensoriales capaces de detectar vibraciones o de contacto.

Las siguientes son sensilias internas que se observan como poros cuticulares sobre la superficie de la antena (P):

• Sensilias ampuláceas: probablemente sean receptores de temperatura, humedad o dióxido de carbono.
• Sensilias coelocónicas: la función de estas puede ser olfativa.
  
  

Dispositivo para montar hormigas en triángulos

Cuando queremos hacer una publicación, debemos fotografiar los ejemplares de una forma determinada.

Para ello debemos realizar los montajes en triángulos de cartulina.

El montaje es complicado, sobre todo si los ejemplares son muy pequeños, caso de Tetramorium, Temnothorax etc, porque cualquier variación en el pulso arruina todo nuestro trabajo.

He diseñado un dispositivo, elaborado con piezas 3D que simplifica mucho el trabajo, ya que nos permite acercar el triángulo con mucha precisión, exento de los movimientos debidos al pulso.

Los ficheros pueden obtenerse en Montador de triangulos

Este dispositivo cuenta con un sistema que baja por la acción de un tornillo hasta la altura adecuada para el correcto pegado.

El ejemplar se coloca con las patas hacia arriba, separando las patas media y trasera. En medio se coloca la punta del triángulo con la mini gotita de pegamento (yo utilizo cola blanca infantil)

Una vez seco el pegamento, se invierte el alfiler y la hormiga queda montada. Se deja secar un poco y con mucho cuidado se recolocan patas y antenas para obtener una buena vista.

Las imágenes anteriores han sido tomadas con telefono móvil


La imagen final

 La glándula metapleural

La glándula metapleural es un órgano exclusivo de las hormigas.

Es una glándula grande con una “bulla” externa y un orificio pequeño, que se abre en cada lado del metatórax en sus esquinas inferiores posteriores.

Su función principal es producir sustancias antibióticas y fungicidas que inhiben la proliferación de diferentes tipos de patógenos 

Detalle de la glándula metapleural de una reina de Messor barbarus

Fosas antenales

Las fosas antenales son las cavidades donde se articulan las antenas.

En la base del escapo (primer segmento de la antena) se encuentra una estructura esférica llamada bulbo condilar que gira entorno a un esclerito circular llamado torulus, de forma que conjuntamente forman como una perfecta rótula que permite el movimiento de las antenas. El bulbo condilar se une al escapo mediante un cuello corto, curvo o recto.

Detalle de una fosa antenal de la hormiga Cataglyphis velox

La locomoción en las hormigas

En los extremos de las patas, las hormigas poseen unos órganos especializados para poder moverse y trepar.

Estos órganos incluyen garras con uñas para la locomoción ágil y un sorprendente órgano como una almohadilla flexible, llamada arolio (arolium) que le permite trepar incluso por superficies lisas. Cuando la hormiga planta su pata, aplica una fuerza que hace que el arolio se expanda, succionando al igual que una ventosa y quedando adherida a la superficie. Esa fuerza es menor cuando lleva menos peso, lo que la hace caminar con más rapidez.

Detalle de las garras (gar) y la arolia (aro) de una obrera de Messor barbarus

 El espiráculo propodeal

Las hormigas respiran mediante un sistema traqueal.

Los espiráculos son unas aberturas laterales, pequeñas, redondas u ovaladas, a través de la cual entra aire a las tráqueas.

En estas imágenes, puede observarse el espiráculo propodeal ovalado de Cataglyphis velox.

 Mandíbulas trampa (Jaw traps)

Determinados géneros de la familia formicidae poseen unas mandíbulas altamente especializadas denominadas “mandíbulas trampa” (fig. 1)

Las utilizan principalmente para la captura de presas, aunque en algunas especies tienen un papel defensivo, pudiendo incluso saltar con ellas. Normalmente las mandíbulas se mantienen abiertas llegando incluso hasta los 180º y se accionan al contacto de la presa con unos pelos sensoriales que se extienden hacia adelante desde el margen anterior de la cabeza (fig. 2)

En la Península Ibérica podemos encontrar a las hormigas del género Anochetus que son capaces de cerrar sus mandíbulas a una gran velocidad cuando los pelos sensoriales entran en contacto con una presa. El cierre de la mandíbula trampa dura menos de 2,5 ms. El reflejo está controlado por grandes neuronas sensoriales y motoras (fig. 3)

Existen varios géneros de hormigas que poseen este tipo de mandíbulas:

Formicinae: Myrmoteras

Myrmicinae: Acanthognathus, Daceton, Epopostruma, Microdaceton, Orectognathus, Strumigenys

Ponerinae: Anochetus, Odontomachus

En la Península Ibérica sólo están citados los géneros Strumigenys y Anochetus, identificado en otra publicación. 

Fotografías de ejemplares cedidos por Javi Arcos y Víctor Escribano

La comunicación en las hormigas

De todos es conocido que las hormigas son insectos de una gran cooperación social. En ellas ocurre un fenómeno difícil de creer: Las hormigas “hablan entre ellas”

Los sonidos emitidos por las hormigas se conocen con el nombre de estridulaciones. Hay cuatro subfamilias que según Markl (1973) y Hölldobler & Wilson (1990), poseen y emplean los órganos estriduladores: Ponerinae, Pseudomyrmecinae, Myrmicinae y Nothomyrmeciinae.

Estos sonidos son producidos por un órgano estridulador, localizado en la subfamilia Myrmicinae al final del pospeciolo y al comienzo del gastro (fig. 1)

Localización del órgano estridulador de un ejemplar de Messor barbarus.

El órgano consiste en un plectrum o rascador y un pars stridens o peine (fig. 2)

El plectrum roza contra el pars stridens mediante movimientos del gastro y se producen vibraciones de bajo nivel acústico que la mayoría de las veces no puede ser escuchado por el ser humano o sus depredadores, característico de cada especie y casta. Algo parecido al sonido que producimos en la botella de anís como instrumento tradicional.

En esta especie, el plectrum está formado por un engrosamiento del borde postero-inferior del tercer terguito abdominal. El pars stridens está constituido por un área que ocupa la región mediana del preterguito del cuarto segmento abdominal. En esta zona, los relieves tegumentarios adoptan la estructura de finas costillas paralelas, ofreciendo un aspecto estriado muy regular (fig. 3)

La forma de comunicación se realiza por la detección de las vibraciones del suelo producidas por estos órganos a través de sus patas, mediante el denominado órgano subgenual.

Pueden diferenciar las vibraciones producidas por los miembros de su colonia de otras como las producidas por sus depredadores. Se podría decir que tienen su propia “voz”.