La termorregulación de los insectos es la capacidad de los insectos para mantener la temperatura corporal dentro de ciertos límites, incluso si la temperatura externa es muy diferente.
Tradicionalmente, los insectos se consideran organismos poiquilotérmicos (cuya temperatura corporal varía y depende de la temperatura ambiente), a diferencia de los organismos de sangre caliente (que mantienen una temperatura corporal central estable, independientemente de las influencias externas). Sin embargo, el término "termorregulación" se usa actualmente para describir la capacidad de los insectos para mantener una temperatura estable (por encima o por debajo de la temperatura ambiente) en al menos una parte de su cuerpo, por medios fisiológicos o conductuales [1] .
Mientras que muchos insectos son ectotermos (animales cuya fuente de calor es el medio ambiente), otros insectos pueden ser endotermos (animales que pueden producir calor de forma independiente dentro de sus cuerpos a través de procesos bioquímicos). Los insectos endotérmicos se describen más correctamente como heterotermos porque no son completamente endotérmicos. Cuando se produce calor, las diferentes partes del cuerpo de los insectos pueden tener diferentes temperaturas, por ejemplo, las polillas producen calor en el pecho para volar, pero su abdomen no se calienta significativamente [2] .
El vuelo es un modo de transporte muy intensivo en energía que requiere un alto nivel de metabolismo. Para volar, un animal necesita tener músculos capaces de generar una alta potencia mecánica, lo que, a su vez, debido a la ineficiencia de los procesos bioquímicos, conduce a la producción de grandes cantidades de calor [3] . Así, el insecto se calienta durante el vuelo, lo que es aceptable siempre que la temperatura se mantenga por debajo de un cierto valor. Sin embargo, si el insecto está expuesto a una fuente externa de calor (como la luz solar) o la temperatura ambiente es alta, necesita la capacidad de regular su temperatura para mantenerse dentro de su zona de confort.
El insecto puede perder calor a través de un simple intercambio de calor con el medio ambiente, a velocidades más altas la salida de calor aumentará. Sin embargo, un aumento en la velocidad de vuelo conduce a un aumento, no a una disminución de la temperatura [4] . La razón probablemente radica en el hecho de que los músculos trabajan más y esto provoca un aumento en la generación de calor en el área del pecho del insecto.
La primera evidencia de la termorregulación de insectos en vuelo se obtuvo en el curso de experimentos que demostraron que en mariposas superiores, la eliminación de calor ocurre debido al movimiento de la hemolinfa desde el tórax hacia el abdomen [5] . El corazón de las mariposas bombea hemolinfa por la mitad del tórax, lo que favorece el intercambio de calor y convierte el abdomen en un emisor de calor, lo que permite al insecto mantener estable la temperatura del tórax a diferentes temperaturas ambientales. Por lo tanto, se creía que la termorregulación se lograba solo mediante la regulación de la pérdida de calor antes de que se obtuviera evidencia de la regulación de la producción de calor en las abejas. [6] Entonces se sugirió que la constancia de la temperatura en las abejas, y probablemente en muchos otros insectos heterotérmicos, se logra principalmente cambiando la producción de calor. Si los insectos son capaces de regular la temperatura de los senos regulando la producción de calor o solo cambiando la pérdida de calor, es todavía un tema de debate.
Algunos insectos grandes han aprendido a calentarse antes de volar, por lo que es posible un proceso tan intensivo en energía como el vuelo. [7] Los músculos de los insectos funcionan "inactivos", produciendo una gran cantidad de calor, alcanzando así un rango de temperatura en el que los músculos funcionan de manera más eficiente. Los músculos de vuelo consumen una gran cantidad de energía química, pero solo una fracción muy pequeña se destina a un trabajo mecánico útil (movimiento de las alas). [8] El resto de esta energía química se convierte en calor, lo que da como resultado una temperatura corporal muy por encima de la temperatura ambiente.
El hecho de que los músculos de vuelo funcionen mejor a altas temperaturas plantea problemas para el despegue a bajas temperaturas, ya que los músculos en reposo tienen una temperatura ambiente que no es la óptima para su rendimiento. Por lo tanto, los insectos heterotérmicos se han adaptado para usar el calor generado por sus músculos de vuelo para elevar la temperatura de su pecho antes del vuelo. Tanto los músculos que tiran de las alas hacia abajo como los músculos que tiran de las alas hacia arriba están involucrados en el calentamiento previo al vuelo, pero de una manera ligeramente diferente que durante el vuelo. Durante el vuelo, funcionan como antagonistas para mantener el movimiento de las alas necesario para garantizar un vuelo estable. Sin embargo, durante el calentamiento, estos músculos se contraen simultáneamente (o, en algunos insectos, casi simultáneamente) [9] para mantener las alas (o apenas) en movimiento y producir tanto calor como sea posible.
Curiosamente, el calentamiento previo al vuelo de las mariposas macho de la especie Helicoverpa zea , como se muestra, depende de la información olfativa recibida. [10] [11] [12] Como muchas otras polillas, los machos de esta especie reaccionan a las feromonas emitidas por las hembras volando hacia la hembra e intentando aparearse con ella. Durante el calentamiento de los músculos de vuelo en presencia de feromonas en el aire, los machos producen más calor para despegar antes y dejar atrás a otros machos que también podrían sentir las feromonas.
La producción de temperaturas elevadas como se describe anteriormente se denomina "termorregulación fisiológica" porque el calor es generado por procesos fisiológicos dentro del insecto. Otro método descrito de termorregulación se denomina "termorregulación conductual", en el que la temperatura corporal se regula mediante un comportamiento especial del insecto, como, por ejemplo, tomar el sol. Las mariposas son un buen ejemplo de tales insectos, obtienen su calor casi exclusivamente del sol. [13]
Algunos escarabajos comedores de estiércol han aumentado la velocidad de rodar y la velocidad de rodadura de las bolas de estiércol cuando aumenta la temperatura de su pecho. [14] Para estos escarabajos, el estiércol es un recurso valioso que les permite encontrar pareja y alimentar a sus larvas. Es importante encontrar el estiércol lo antes posible para que el escarabajo pueda enrollar la bola lo más rápido posible y llevarla a un lugar remoto para enterrarla. Los escarabajos primero detectan el estiércol con su sentido del olfato y rápidamente vuelan hacia el olor. Inmediatamente después de aterrizar, su temperatura corporal es alta debido a que se calientan en vuelo, lo que les permite rodar y mover las bolas más rápido. Cuanto más grande sea la bola resultante, mayores serán sus posibilidades de encontrar un par. Sin embargo, después de un tiempo, el error de aterrizaje se enfría y se vuelve más difícil para él aumentar el tamaño de la pelota y moverla. Por lo tanto, existe un equilibrio entre hacer rodar una bola grande que garantiza el apareamiento pero es más difícil de mover, y una bola más pequeña que puede no atraer a una hembra pero que puede llevarse con seguridad para enterrarla. Además, otros escarabajos que llegaron más tarde y, como resultado, están más calientes, pueden intentar quitarle las bolas a los escarabajos que ya se han enfriado y, como se muestra, suelen tener éxito en esto. [quince]
Otro ejemplo interesante de termorregulación es el uso del calor generado para la protección. Las abejas de cera ( Apis cerana japonica ) son presa de los avispones, que generalmente los esperan en la entrada de la colmena. Aunque el avispón es mucho más grande que las abejas, las abejas se alimentan en gran número. Pueden sobrevivir a temperaturas superiores a 46°C mientras que el avispón no puede. Por lo tanto, las abejas pueden matar al avispón envolviéndolo por todos lados y luego elevando la temperatura de su cuerpo. [dieciséis]
Los mosquitos de la malaria tienen que regular su temperatura corporal cada vez que extraen sangre de animales de sangre caliente. Durante la succión segregan una gota de líquido, formada por la orina y la sangre de la víctima, que dejan adherida al ano. La gota se evapora, llevándose el exceso de calor. Este mecanismo de enfriamiento permite que el mosquito evite el estrés asociado con un aumento brusco de la temperatura. [17]