Diversität der Organismen: Insekten
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Diversität der Organismen: Insekten Prof. Dr. Bernd Grünewald, Institut für Bienenkunde, FB Biowissenschaften www.institut-fuer-bienenkunde.de [email protected] Collembola, Diplura und Zygentoma: Die Ursprünge der Insekten • • • • Charakteristik der Insekten Stellung der Insekten Ü Überblick über die Insektenordnungen I Die Ursprünge der Insekten – „Urinsekten“ Die Bedeutung der Insekten • • • • • • Artenreichste Tiergruppe Ca. 1 Mio belegte Arten Geschätzt: 10 Mio Arten Wirbeltiere: rezent ca. 50.000 Arten Individuenreichste Tiergruppe Nahezu alle Lebensräume (Ausnahmen: Meer, Polargebiete) • Seit etwa 380 Mio Jahren Insekten sind wichtige Modellorganismen der biologischen Forschung • Genetik • Molekularbiologie • Sozialverhalten • Lernen • Duftverarbeitung • Entwicklungsbiologie • Visuelles System • Flug • Sinnesphysiologie • Neuroanatomie • Lokomotion • Kommunikation Ökonomische Bedeutung von Insekten • • • • Bestäubung Honig g Seide Farbstoffe (z. B. Campari: Schildlaus) • Krankheiten (z. B. Malaria, Schlafkrankheit) • Schädlinge • Parasiten (z. B. Flöhe, Läuse) Apis mellifera Anopheles spec. Bombyx mori Leptinotarsa decemlineata Charakteristik der Insekten • Dreiteilung des Körpers in die Tagmata Caput (6 Segmente) Th Thorax (3 S Segmente) t ) Abdomen (11 Segmente) Charakteristik der Insekten Ocelli Maxillle Antenne Komplexauge Labrum Mandibel Mandibel Labrum Maxillle Labium Labium Kopf: Segmente verschmolzen Nahrungsaufnahme Sinnesorgane, Nahrungsaufnahme, Sinnesorgane Gehirn • Mundwerkzeuge (Mandibeln, 1. Maxille, 2. Maxille = Labium) • 1 Paar Antennen • 2 Komplexaugen • 3 Ocellen Charakteristik der Insekten Coxa Femur Tibia Trochanter Tarsus Thorax: Lokomotion • 3 Segmente: Pro-, Meso-, Metathorax • 2 Paar Flügel (Meso-, Metathorax) • 3 Paar Laufbeine • 3 Thorakalganglien Praetarsus Charakteristik der Insekten Tergum Cercus Stigma Pleurum Sternum Abdomen: Verdauung, Reproduktion, Verteidigung • Ursprünglich 11 Abdominalsegmente • Keine Laufbeine (Extremitätenknospen nur als Embryo) • Cerci = Extremitäten des 11. AS (Sinnesorgane, Tracheenkiemen) 8. AS (selten hinter 7 7. AS) • Geschlechtsorgane meist hinter 8 • Ovipositor: bei Hymenopteren sekundär zum Stachelapparat Verwandtschaftshypothesen der Euarthropoda Chelicerata Myriapoda Crustacea Insecta Verwandtschaftshypothesen der Euarthropoda Antennata-Konzept Tetraconata-Konzept Verlust 2. Antenne Ommatidien, Nervensystem, Molekulare Marker Myriochelata-Konzept Westheide, Rieger 2007 Das System der Insekten Westheide, Rieger 2007 Das System der Insekten I „Ordnung“ Beispiel 1 Collembola Springschwänze Orchesella 2 Protura Beintaster Acerontomon 3 Diplura Doppelschwänze Compodea 4 Archaeognatha Felsenspringer Machilis 5 Zygentoma Fischchen Lepisma saccharina 6 Ephemeroptera Eintagsfliegen Cloeon 7 Odonata Libellen Anax imperator 8 Plecoptera Steinfliegen Isoperla 9 Notoptera Grillenschaben Grylloblatta campodeiformis 10 Mantophasmotodea Gladiatoren Mantophasma zephyra Kästner I 5: Insecta, 2003 Das System der Insekten Fischchen Libellen Steinfliegen Eintagsfliegen Gladiatoren Das System der Insekten I „Ordnung“ Beispiel 11 Embioptera Tarsenspinner Embia sabulosa 12 Dermaptera Ohrwürmer Forficula auricularia 13 Mantodea Fangschrecken Mantis 14 Blattoptera Schaben Blattella germanica 15 Isoptera Termiten Macrotermes 16 Phasmatodea Gespenstschrecken Phyllium giganteum 17 Saltatoria Heuschrecken Locusta migratoria Kästner I 5: Insecta, 2003 Das System der Insekten Schaben Termiten Ohrwürmer Gottesanbeterin Gespenstschrecken Tarsenspinner Collembola, Diplura und Zygentoma: Die Ursprünge der Insekten • Collembola (ca. 7300 Arten) • Protura (ca. 700 Arten) • Diplura (ca. 850 Arten) • Archaeognatha (ca. 450 Arten) • Zygentoma Z t (ca. ( 425 A Arten) t ) Collembola, Diplura und Zygentoma: Die Ursprünge der Insekten Insecta Entognatha • Collembola • Protura Ectognatha • Archaeognatha • Zygentoma • Diplura • Entognathie möglicherweise zweimal entstanden: Ellipura (Collembola, Protura) und als Schwestergruppe: Diplura. • Stellung umstritten: einige Autoren sehen Entognatha und Insecta als Schwestergruppen innerhalb Hexapoda. Hexapoda Collembola, Protura und Diplura: Entognathe Hexapoda Labrum Mandibel Maxille • Labium verwächst mit Kopfkapsel: ventrale Tasche (Synapomorphie) • Mundwerkzeuge (Mandibel, (Mandibel 1 1. Maxille) wandern in eine ventrale Kopftasche • Saugen, Anstechen und Zerkleinern von Nahrung Collembola - Springschwänze • Bodenbewohner (bis 10 cm Tiefe) • Hohe Individuenzahl (1m2: < 200.000 Individuen) • Körperlänge p g 0,25 – 9 mm, meist 1-2 mm • Detritusfresser (Humusbildung) • weiche, wenig sklerotisierte Kutikula • 6 Abdominalsegmente • Reduzierte Komplexaugen (max. 8 Ommatidien) • Bis zu 6 Ocellen! • Gliederantennen (4 Glieder) mit eigener Muskulatur Collembola - Springschwänze ZNS Darm Herz Furca Manubrium Gonade Retinaculum Ventraltubus • V Ventraltubus t lt b (Collophor): (C ll h ) H Haft-, ft Putz-, P t Atemorgan, At Wasseraufnahme, Osmoregulation; 1. AS; ausstülpbar; Leimsekret • Furca und Retinaculum: Springschwanz! Dens Mucro © 2008 Gary McDona ald Collembola - Springschwänze Kugelspringer, Ptenothrix maculosa • saprophag (totes pflanzliches Material), • mikrophytophag (Algen, Bakterien, Pilzhyphen) • Allesfresser, sehr selten Räuber Der Sprung des Collembolen • Furca: Sprunggabel • Extremitäten des 4. AS gebildet • Kann unter den Rumpf gebogen und zurückgeschnellt werden. • 2 gezähnte Fortsätze • In Ruhe durch Retinaculum festgehalten (3 (3. AS) • Fluchtreaktion: 35 mm, 5 ms! Collembola - Springschwänze Collembola Poduromorpha Entomobryomorpha Kalaphorura burmeisteri langgestreckter Körper – Arthropleona Orchesella cincta Symphypleona Dicyrtomina ornata kugeliger Körper y y Symphypleona Protura - Beintaster Acerentomon spec. • Sehr klein ((0.8 – 2.6 mm)) • Kopf fast vollständig mit Mundwerkzeugen ausgefüllt • 12 Abdominalsegmente (11 AS + Telson) • Farbloser Körper • Antennen fehlen (Autapomorphie) • Keine Augen • Pseudooculi = Chemorezeptoren Protura - Beintaster • Lebensraum: humusreiche Böden Moospolster Streu • bis 10 cm tief • saugen Pilzhyphen aus • stechend-saugende Mundwerkzeuge • etwa 1000 Individuen pro m2 Acerentomon giganteum. Protura - Beintaster Eosentomon spec. spec Acerentomon spec. spec Acerentulus spec. Sinentomon spec. Diplura - Doppelschwänze • Körperlänge 4-12 4 12 mm, 11 AS • Farbloser Körper, fast homonom segmentiert • Blind: Augen fehlen vollständig • meist mit Cerci: fühlerartig pyg zangenartig g g bei Japygidae • Teilweise räuberisch: Japygidae ernähren sich hauptsächlich von Collembolen • Campodeidae sind omnivor Campodea spec. Japyx spec. Diplura - Doppelschwänze Japyx solifugans Heterojapyx spec. Campodea spec. Japygidae sind räuberische Dipluren Japyx ergreift eine Campodea Töten der Beute mit Zangen Mit Zange zum Mund, Verzehr! Archaeognatha - Felsenspringer Machilis germanica • Ursprünglichste U ü li h t V Vertreter t t d der Ectognatha E t th • weiden Moose, Algen, Flechten, Pilze ab, Detritusfresser • Steinige Lebensräume: Spritzwasserzonen der Meeresküsten feuchtes Gestein unter Baumrinden p Moospolstern • Schuppen auf Körperoberfläche http://www.delattinia.de/ Archaeognatha - Felsenspringer • Bauplan eines Archaeognatha • Große Komplexaugen, 3 Ocellen • Vielgliedrige Geißelantenne • Coxalbläschen • Coxa der 2. und 3. Beinpaare mit Stylus (unvollständige Beinreste) • Styli am 2. – 9. AS http://www.delattinia.de/ Das System der Insekten 2. Gelenkhöcker an Mandibeln: Umkonstruktion der Mundwerkzeuge! Westheide, Rieger 2007 Zygentoma - Fischchen Lepisma saccherina Zygentoma - Fischchen • 425 Arten • Lichtscheu, thermophil • benötigen hohe Luftfeuchtigkeit (Badezimmer) • lange, vielgliedrige Antennen • indirekte Spermaübertragung • Cuticula-Schuppen Lepisma saccherina Zygentoma - Fischchen • Cuticula-Schuppen C i l S h Lepisma saccherina Zygentoma - Fischchen Zuckerfischchen: Lepisma saccharina Ofenfischchen: Thermobia domestica • Synanthrope S th A t (Silberfischchen): Arten (Silb fi h h ) • Fressen Papier, Baumwolle (Lepisma) • Wärmeliebend, fressen Brot, Mehl (Thermobia) • Haushalt, Bäckereien • können Cellulose verdauen (eigene Cellulase, Cellobiase, keine Symbionten) y ) Zygentoma - Fischchen Thermobia domestica Atelura formicaria • Feuchteliebend F ht li b d • Abgeplatteter Körper • Haushaltsschädlinge • Atelura formicaria lebt in Ameisennestern • Schwestergruppe der pterygoten Insekten • Häufig Hä fi silbrig ilb i glänzende lä d S Schuppen h Tobias Pfau Literatur • K K. D Dettner tt &W W. P Peters: t L Lehrbuch hb hd der E Entomologie. t l i Spektrum 2. Auflage 2003 • A. Kaestner: Lehrbuch der speziellen Zoologie. Band I – 5. 5 Teil: Insecta (Hrsg: H H.H. H Dathe • W. Westheide & R. Rieger: Spezielle Zoologie. Elsevier 2. Auflage 2007 • W W. Jacobs & M M. Renner: Biologie und Ökologie der Insekten. Spektrum, 4. Auflage 2007 Fragen • D Durch h welche l h M Merkmale k l unterscheiden t h id sich i h di die IInsekten kt von allen anderen Arthropoden? • Was bedeutet entognath? Welche Insektengruppen sind entognath? • Welches sind die ursprünglichen Merkmale der entognathen Insekten?
