Anatomía de la Mariposa: Alas

Alas de las mariposas, una de las estructuras más sorprendentes de la naturaleza

Las alas de las mariposas, son el mejor ingenio de la naturaleza dentro del reino animal. Antes es pertinente hablar acerca la anatomía de la mariposa.

Las mariposas son insectos que pertenecen al orden de los lepidópteros. Estas están compouestas de una cabeza, un tórax y un abdomen. El tórax está dividido en tres partes y en cada parte, contiene un par de patas. Las alas anteriores  se hallan en el mesotorax y las alas posteriores las tienen fijadas en el anillo meta tórax, el cual está encargado de mover las alas y por esta razón, es importante que tengas buena fuerza muscular. Todas estas características hacen muy llamativas a las alas.

Las alas de las mariposas son unas estructuras sorprendentes, diseñadas a la perfección, cuyas funciones son mucho más que solo volar.

¿Cómo se forman las alas de las mariposas? Todo un ejemplo de paciencia

Al momento en el que la mariposa está lista para salir de la crisálida ,esta revienta la estructura quitinosa de la misma para empezar una nueva etapa. Cuando logra salir de la crisálida, las alas de las mariposas se encuentran arrugadas, húmedas y son de un tamaño menor a su cuerpo. De manera que la mariposa se coloca colgada hacia abajo y bombea sangre hacia las alas para que estas adquieran el tamaño ideal. Luego debe esperar que se sequen para poder emprender su vuelo, ya que si estas maravillosas estructuras se rompen no se pueden reparar.

¿Cómo se encuentran estructuradas las alas de las mariposas?

Las alas de las mariposas están compuestas por dos capas de membranas, que se alimentan por una serie de venas tubulares. Estás venas también intervienen en el proceso de de respiración. Cada mariposa tiene un diseño determinado, que le permite diferenciarse del resto de la población de mariposas. Pues, las venas de estas sirven para determinar taxonómicamente las especies.

Las alas de estos insectos están recubiertas por una serie de pequeñas escamas y diminutos pelos en toda su extensión. El nombre lepidóptero proviene del griego y significa lepido= escamas y ptero=alas; lo que nos da como conclusión de ser esta una de las características más importante de las mariposas.

Esta estructura sobre las alas les ofrece a las mariposas una apariencia aterciopelada y aunque no se pueda presenciar a simple vista, las escamas pueden ser rectangulares u ovaladas en forma de gotas. Cada una de estas escamas tiene una medida entre 70 y 250 micras y  están compuestas de quitina (sustancia formada por glúcidos nitrogenados) que les aporta cierta rigidez. Las escamas del ala de las mariposas además de fortalecer la estructura del ala, tiene la capacidad de mejorar el vuelo de estos insectos.

Escamas con funciones diversas

Las escamas tienen una células que al momento de su formación, adquieren las propiedades físico- químicas que le permiten su coloración. En el proceso del desarrollo, estas células tienen la capacidad de sintetizar y depositar pigmentos de manera específica en cada región del ala, o pueden cambiar su forma creando pequeñas estructuras al cambiar el esqueleto interno de las proteínas. Esto es lo que da inicio a la creación de nano estructuras que son repetitivas, y que le confieren propiedades ópticas que intervienen en procesos como la comunicación en los animales ya adultos. Cada lado de las alas de las mariposas posee un diseño diferente.

Alas de todos los colores, para la guerra y el amor

Los colores hermosos y llamativos de las alas de las mariposas poseen distintas funciones. Pero no todas poseen las mismas, algunas especies se caracterizan por tener colores semejantes a los colores de la naturaleza, para así fusionarse con el hábitat que las rodea. Hay otras, que, por el contrario, poseen alas de colores brillantes, para darle una advertencia a sus depredadores, haciéndoles pensar que presentan un sabor desagradable. Otras mariposas, por el contrario, juegan con sus colores y les hacen creer a sus depredadores que presentan un tamaño mayor al real, o como algunos ejemplares que poseen especies de manchas oculares que las hacen parecer animales como los búhos, ahuyentando así a sus depredadores.  Otra de las funciones del color de las alas, es la atracción de parejas, que son cautivadas por algunos patrones.

En algunas especies las escamas están relacionadas con glándulas odoríferas, con la que se liberan feromonas sexuales y dependiendo de su disposición en el ala de la mariposa puede dibujar distintos patrones que como se mencionó anteriormente, son útiles en el cortejo.

Alas para Oír

Exsiten algunas especies de mariposas que utilizan sus alas como órganos auditivos, estas presentan un saco en la parte inferior del ala, tiene una forma de embudo y se encuentra recubierto de una fina membrana, este saco vibra cuando se presenta un sonido de alta frecuencia, y envía un mensaje al cerebro de la mariposa.

Una de las funciones más importante de las alas de las mariposas es que la disposición de sus escamas interviene directamente con la absorción de calor. En los lepidópteros primitivos, las escamas presentan una estructura maciza, pero en la mayoría de las especies son huecas, razón por la que se cree que han sido desarrolladas como especie de aislantes térmicos en los insectos que tienen actividad nocturna. Mientras que, en los que mantienen actividad diurna, las escamas ayudan a concentrar o reflejar la radiación solar, lo que les permite a las mariposas, elevar o disminuir la temperatura corporal de acuerdo a sus necesidades. Recordemos que las mariposas son animales de sangre fría y sin la temperatura adecuada no pueden alzar el vuelo.

Biomimética: copiando a las alas de las mariposas

Las mariposas tienen la capacidad de almacenar energía solar con sus alas, por eso se han vuelto objetivo de estudio para muchos científicos, que tratan de innovar a diario en el campo tecnológico.

Científico de Estados Unidos y China, desarrollan proyectos basándose en los diferentes diseños de las alas de las mariposas para avanzar en el desarrollo de la tecnología solar.

Tongxiang Fan, científico de la Universidad de Jiao Tong de Shanghai en China, presentó un prototipo en la American Chemical Society de San Diego (EE.UU.) en los que se resumen años de observación de dos especies de mariposas de color negro, las cuales absorben la mayor cantidad de luz solar.

Paneles solares de última generación

Estos científicos se dieron cuenta al observar las alas al microscopio, que estas están compuestas por distintas capaz de escamas con orificios pequeños en cada una de ellas. Cada una de estas capaz tiene la capacidad de conservar una parte de calor como especie de compuertas que se van cerrando.

El prototipo que presentaron, reproduce la estructura del ala de las mariposas, con células solares, y fue utilizado para sintetizar energía solar dando como resultado, la producción del doble de la energía que un catalizador tradicional.

Por otro lado, en la universidad de Yale, descubrieron que, en la punta de las escamas del ala de las mariposas, se encuentran unas nanoestructuras de cristal que reciben el nombre de gyroids que está hecho de quitina y que influyen en el color, además de esparcir la luz de manera selectiva. Con los resultados de estas investigaciones se pretende avanzar en la creación de paneles solares.

A su vez, los equipos de investigadores de las Universidades de Pensilvania (EE.UU.) y la universidad autónoma de Madrid, desarrollan un programa para reproducir estructuras biológicas que ya ha conseguido construir difusores ópticos para paneles solares inspirados en las alas de las mariposas.

Estas son algunas de las tecnologías que se desarrollan a partir de la estructura de las alas de las mariposas. Los estudios siguen en marcha ya que las características de las alas de las mariposas son impresionantes, sin duda, una de las estructuras más sorprendentes de la naturaleza. Ya ves que una mariposa es mucho más que colores bonitos, y aún tiene mucho que enseñarnos.

Alas superpuestas

Todas las mariposas y polillas (excepto las polillas PlumA) tienen 2 pares de alas superpuestas, cada una compuesta de una membrana doble muy fina con rigidez suministrada por una red de venas tubulares que irradian desde la base de las alas. El patrón de vetas es diferente para cada género de mariposa, y es uno de los principales criterios utilizados por los taxonomistas al clasificar las mariposas.

Escamas

Las membranas de las alas son transparentes, pero están cubiertas parcial o totalmente en una capa similar al polvo de diminutas escamas de colores. Cada escama se compone de una placa plana que surge de una sola celda en la superficie del ala.

Las escamas varían considerablemente en forma, algunas son rectangulares, mientras que otras tienen forma de gotas de lágrimas o penachos. Una escala individual puede medir aproximadamente 50 micras de ancho (1/20 de un milímetro) y tener 100 micras de largo, aunque muchas son similares a pelos, y son mucho más largas.

Puede haber hasta 600 escamas individuales por milímetro cuadrado de la superficie del ala, aunque en ciertos géneros como Acraea, Aporia y Parnassius la densidad es considerablemente menor, lo que les da a las alas una apariencia translúcida. En algunos géneros tropicales como Ithomia, Lamproptera y Cithaerias  las escalas están ausentes en áreas grandes de las alas, lo que resulta en una transparencia casi completa.

3 tipos de Escamas de las alas de las Mariposas

Hay 3 tipos básicos de escama: escamas pigmentarias, escamas estructurales y androconia.

1- Las escamas pigmentarias son en su mayoría planas. Su color, es el resultado de la presencia de melaninas, pterinas y otros pigmentos químicos. La mayoría de los cuales son tomados de las plantas de alimentos para larvas y pasados ??a las mariposas adultas. Los pigmentos representan los colores básicos que se encuentran en las alas de mariposa: negro, rojo y amarillo. La yuxtaposición de las distintas escamas de colores y la cantidad de pigmento que contienen pueden crear la ilusión de colores adicionales como naranja, crema y verde.

En algunas especies, como la punta Anaranjada, las cardaminas de Anthocharis, las marcas verdes moteadas en la parte inferior son, una ilusión causada por tener una mezcla finamente equilibrada de escamas amarillas y negras. Las variaciones sutiles en la pigmentación y la densidad de la escamas pueden crear ilusiones como la textura o el sombreado, que ayudan a dar a las alas de algunas mariposas una apariencia tridimensional.

Las escamas pigmentarias también se conocen como «escamas de tierra» ya que efectivamente forman una capa de color más baja y un patrón en las alas de una mariposa. Las escamas están dispuestas en filas ordenadas como las tejas en un techo. Cada fila consta de «escamas de cobertura» pigmentadas y estructurales alternas. Estos últimos son más grandes que las escamas pigmentarias. Se superponen y son semitransparentes, por lo que los colores de las escamas pigmentarias se pueden ver a través de ellos.

2 – Escamas estructurales. Los tonos ardientes de Lycaena Coppers, el amarillo dorado de Troides Birdwings, los verdes metálicos resplandecientes de Caria Metalmarks y los azules deslumbrantes de las mariposas Morpho  sudamericanas se producen por los patrones de refracción, difracción e interferencia de la luz cuando atraviesa las escamas estructurales semitransparentes.

En el caso de la luz de difracción se divide en bandas más claras o más oscuras después de pasar a través de una red de burbujas o rendijas microscópicas dentro de las escamas. Por otro lado, la refracción es donde la luz se divide en sus colores del arco iris como resultado de pasar a través de crestas prismáticas en la superficie de la escama. Los patrones de interferencia son el resultado de la luz que pasa a través de capas claras de densidad variable, y que se refleja hacia atrás de tal forma que los colores cambian según el ángulo de visión. Ejemplos de este color iridiscente se encuentran en muchas mariposas, pero son particularmente llamativas, como en la Doxocopa neotropical, donde una banda de color puede cambiar de azul eléctrico a turquesa vívida.

Casi todas las mariposas y polillas tienen una mezcla de escamas pigmentarias y estructurales. En combinación, estos pueden producir cualquier color, desde oro metálico hasta naranja fluorescente, verde iridiscente, azul zafiro o cualquier otro color visto en las alas de mariposa. Incluso pueden mostrar colores más allá del espectro visible: la mayoría de las mariposas, además de los colores y patrones visibles para humanos y pájaros, también tienen un patrón ultravioleta «oculto» que solo puede ser detectado por otras mariposas.

3 – La Androconia se encuentra principalmente en las mariposas masculinas. Por lo general, existen como rayas oscuras ligeramente elevadas o parches en las alas anteriores, y a menudo tienen una apariencia harinosa. En la base de la androconia hay pequeños sacos que contienen fragancias (feromonas). El aroma se disemina a través de pequeños pelos o plumas en los bordes de las escamas, y se usa para atraer a las hembras a copular.

La androconia masculina también puede tomar la forma de penachos (por ejemplo, en las alas posteriores de Morpho y Charaxes, o puede encontrarse en pliegues androconiales como los que se encuentran en las alas posteriores de Papilionidae o en el pliegue costal de Pyrginae). En Danaini e Ithomiini aparecen como «lápices de pelo». Estos pueden tomar la forma de órganos extrusibles en la punta del abdomen, o pueden aparecer como «pelos» largos en las alas posteriores. En algunas especies, por ejemplo, Lycorea, el órgano abdominal se cepilla contra la androconia en las alas posteriores para recolectar feromonas. Estas se diseminan más tarde expandiendo los penachos en presencia de las hembras.

La androconia también puede aparecer como «hematíes» en la apertura genital de las mariposas hembra Battus, Parides, Troides, Ornithoptera y Heliconius, y en ciertas familias de polillas, por ejemplo, Saturniidae, Lasiocampidae y Lymantridae.

El parche diagonal oscuro en las alas delanteras del Gran patrón macho ilustrado arriba está compuesto por cientos de escamas androconiales. Estas difunden feromonas que pueden ser detectadas por las hembras durante el cortejo. A medida que el macho envejece, la fuerza de sus feromonas disminuye, por lo tanto, al analizar la fuerza de las feromonas, una hembra puede evaluar la edad y la virilidad de un compañero potencial.

Polilla pluma

Las Polillas pluma de las familias Pterophorinae y Alucitidae no tienen membranas de alas. En cambio, sus alas anteriores y posteriores consisten cada una en venas rígidas bordeadas con docenas de escamas largas y delgadas que dan lugar al nombre común de «polillas de pluma». Hay 186 especies de Alucitidae en el mundo, muchas de las cuales solo se han descubierto en los últimos 20 años. El nombre de la polilla representada a continuación, Alucita hexadactyla se traduce como «20 dedos», pero es un nombre inapropiado ya que, Alucitidae en realidad tiene 24 penachos de pluma.

Las Pterophorinae son similares anatómicamente, pero se distinguen por sus largas patas traseras espoleadas y la extraña postura de descanso en la que las alas se enrollan y mantienen en un ángulo de 90° con respecto al cuerpo.

Todas las polillas y mariposas tienen dos pares de alas, dos alas traseras y dos alas delanteras. Pequeñas estructuras fijan las alas al tórax y los músculos unidos a estas estructuras mueven las alas. La mariposa también puede mover sus alas cambiando la forma de su tórax. Las venas de las alas, tubos con paredes engrosadas, contienen la tráquea, los nervios y el espacio para que la hemolinfa se mueva. Las venas dan a las alas estructura, fuerza y soporte. El abdomen se compone de once segmentos, los dos o tres últimos de los cuales están unidos. En las mariposas macho Monarch se puede ver un par de cierres en el extremo del abdomen. Estos apéndices agarran a la hembra durante el apareamiento.