Dinámica de vuelo de la mariposa Nymphalidae Anartia amathea en la Universidad Nacional de Colombia sede Orinoquía

Dinámica de vuelo de la mariposa Nymphalidae Anartia amathea en la Universidad Nacional de Colombia sede Orinoquía

Karen Vanessa Pérez        Maikel A.C. Mena Universidad Nacional de Colombia sede Orinoquía, Arauca, Arauca, Colombia.[pic 3]

Resumen

El orden Lepidóptera es el segundo taxón más abundante de la Orinoquía colombiana, después de los coleópteros, y el más estudiando en Colombia. Aún en el siglo XXI hay aspectos de los insectos que la comunidad científica no documenta con profundidad, uno de ellos es el comportamiento que rige su vuelo directo o indirecto. En el presente estudio se documenta la dinámica de vuelo de la mariposa Lepidoptera: Nymphalidae Anartia amathea del municipio de Arauca y su relación con la variable fisiológica que posee. El muestreo se llevó a cabo a 10 km de la cabecera municipal de Arauca, usando una red entomológica jama estándar para su recolección directa. Los estimadores paramétricos fílmicos y fisiológicos, hallados en la literatura, que se tomaron en cuenta indicaron que este insecto puede aletear 8 veces por segundo debido al vuelo indirecto y rápido que modifica su forma en el segundo segmento de su cuerpo, conocido como tórax. Este trabajo es una aproximación al comportamiento de vuelo de esta especie y a su vez está relacionado con la aplicación de algunos ámbitos de la matemática tales como las funciones, la geometría, el plano cartesiano, la razón de cambio en relación con su frecuencia y velocidad angular.

Palabras clave: Lepidópteros; Fisiología; Entomología; Vuelo; Análisis; Comportamiento.

Abstract

The insect order Lepidoptera is the second most abundant taxon in the Colombian Orinoquía, after the beetles, and the most studied in Colombia. Even in the 21st century, there are aspects insects that the scientific community does not document specific, such as the behaviour flight direct or indirect in the insects. In the present study, we documented the flight dynamics of the butterfly Lepidoptera: Nymphalidae Anartia amathea of the municipality of Arauca and their relation with the physiological variable. We sampled near the town of Arauca (10 km), using a sweep net for direct collection. This butterfly can flapping 8 times per second due the indirect flight and fast that modifies the thorax by the filmic and physiologic parametric. This study is one approximation to the behaviour flight in this specie and it is related applied maths as shown by the functions, the geometry, Cartesian plane, the rate of change to it is frequency and angular velocity.

Key words: Lepidoptera; Physiology; Entomology; Flight; Analysis; Behaviour.

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Introducción

Conocer qué especies habitan en los diversos ecosistemas ha sido objeto de investigación para los científicos de todos los países. Al oriente de Colombia está ubicada la región de la Orinoquía que alberga 1159 especies de mariposas conocidas hasta el momento (Quintero, Andrade, & Selvaraj, 2018). Actualmente los investigadores colombianos centran sus actividades científicas en documentar la riqueza de la biosfera del país (Agudelo, Gómez, & Pérez, 2018). En algunos países extranjeros se analiza el mecanismo del vuelo de los insectos, especialmente el de las mariposas, para la elaboración de micro vehículos (MAV, por sus siglas en ingles) (Gans, Chakravarthy, & Albertani). En el presente trabajo

recolecta información de primera mano para analizar la dinámica de vuelo en la mariposa Lepidoptera: Nymphalidae Anartia amathea y consecutivamente se le relaciona con las matemáticas aplicadas a la biología, en este caso se emplean las funciones para conocer el comportamiento de su vuelo mediante funciones a través de los parámetros fílmicos y fisiológicos, la geometría aplicada para ilustrar el espécimen con el que se trabajó, el plano cartesiano para determinar su trayectoria de vuelo en relación con la razón de cambio entre su frecuencia y la velocidad angular que se produjo en el estudio de cinco especímenes recolectados.

Marco teórico

Del griego lepis que significa escama, los lepidópteros poseen unas diminutas láminas superpuestas en las alas posteriores y anteriores que provocan su coloración, son insectos de metamorfosis holometábola.

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Ilustración 1 Melara, F. (2003) Introducción a la entomología.

El cuerpo de los insectos está dividido en tres segmentos que son: la cabeza los insectos contiene la mayoría de órganos sensoriales. El tacto y el oído suelen estar ubicados en las antenas. Poseen un par de ojos compuestos, normalmente tienen dos o tres ocelos, por último está su aparato bucal que varía de acuerdo a los hábitos alimenticios que pueden llegar a ser chupadores, masticadores y lamedores (Hurtado, Velez, Salazar, Shaio, & Rodriguez, 1995). El tórax se divide en tres partes: protórax, mesotórax y metatórax. De estas dos últimas se desprenden las alas anteriores y posteriores, respectivamente. Tiene un par de patas por cada segmento, tres pares en total (Hurtado, et al., 1995). Por último está el abdomen que contiene el aparato digestivo, el aparato reproductor, el aparato respiratorio y el sistema nervioso (Borror, A., Triplehorn, & N.F, 1989).

La terminología ampliamente utilizada para la aplicación de nombres en la venación de los insectos es el sistema Comstock (Comstock-Need-Ham).

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Ilustración 2 Venación de las alas con base en el sistema de Comstock-Needham.

El vuelo de los insectos varía de acuerdo al tamaño y la envergadura de sus alas, existen dos formas de vuelo que son: el vuelo directo y el vuelo indirecto.

El vuelo directo es realizado por la infraclase Paleoptera, insecto que no puede plegar las alas sobre el abdomen, consiste en el movimiento de un solo músculo en cada ala posterior y anterior del insecto. La base de cada ala posee un par de músculos que potencian su primer impulso, tal como lo muestra la ilustración 3, esto también ocurre con otro par de músculos que están posicionados encima de las alas. Este tipo de vuelo alterna cada ala, hacia arriba y hacia abajo, las contracciones musculas que se presentan determinan esta forma de vuelo (Chapman, 1998).

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Ilustración 3 Lorenzo, A. & Menéndez, J.L. Los insectos: locomoción.

El vuelo indirecto es realizado por la infraclase Neoptera, insecto que puede abrir sus alas por encima del abdomen, debido a que sus músculos pueden transformar la forma del tórax, en este caso entra en movimiento el tergo que genera una reacción inmediata sobra la base de sus alas, produciendo que desciendan para luego provocar que los músculos horizontales, ubicados en el tórax, hace que el tergo se eleve, esto se puede ver tal como lo muestra la ilustración 4. En resumen, si el tórax se contrae las alas suben y si este se expande las alas bajan (Chapman, 1998).

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Ilustración 4 Lorenzo, et al., Los insectos: Locomoción.

Planteamiento de la pregunta de investigación

¿Cómo influye la fisiología de la Anartia amathea recolectada en la Universidad Nacional de Colombia sede Orinoquía en la dinámica de vuelo de la especie?

Métodos

Área de estudio. El área de estudio está ubicada a 10 km de la cabecera municipal de Arauca, en la Universidad Nacional de Colombia sede Orinoquía. El campus posee 50 hectáreas de las cuales 1,5 corresponden a edificios rodeados por la sabana inundable. El clima de Arauca suele ser cálido, la altitud es de 128 m, presenta una temperatura media anual de 30°C, con una humedad relativa promedio de 80% en la época lluviosa y de 65% en temporada seca. La precipitación media anual se acerca a los 2.200 mm, presenta un periodo de lluvias de ocho meses comprendidos desde finales de abril hasta principios de noviembre, cuando cae el 95% de la lluvia del año y un periodo seco de cuatro meses desde diciembre hasta marzo (Rippstein, Escobar, & Motta, 2001).

Muestreo e identificación de los especímenes. El muestreo para la recolección directa de lepidópteros se llevó a cabo utilizando una red entomológica jama estándar desde las 14:00 del 28 de octubre de 2019 hasta las 17:00 del mismo día. Se recorrió una parte del sendero ecológico, uno de los estacionamientos vehiculares del campus, la granja experimental El Cairo y las edificaciones de la Universidad Nacional de Colombia sede Orinoquía en búsqueda de estos insectos. Todos los especímenes capturados fueron depositados en una jaula entomológica donde se realizó el respectivo análisis. La identificación fue realizada por un biólogo encargado y los resultados fueron comprobados a través del sitio web: Butterflies of America.

Especie seleccionada. Tabla 1 Taxonomía

Parámetros de filmación. En la práctica de campo se grabó con una cámara Canon PowerShot Sx50 HS de 120 fps a 240 fps. Los parámetros en relación a lo que se filmó fueron los siguientes: frecuencia del aleteo f (Hz), velocidad angular ω (rad/s), la estimación visual está dada mediante un análisis de observación directa donde se establecieron las siguientes abreviaciones: VR (vuelo rápido), VL (vuelo lento) y R (reposo).

Parámetros morfológicos. Los siguientes datos son valores teóricos que fueron determinados por Aiello & Lamas: Masa total m (g), longitud del cuerpo l (mm) y longitud del ala r (mm2).

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