Fliegen - Institut für Bienenkunde

Struktur und Funktion der Insekten
Prof. Dr. Bernd Grünewald
Institut für Bienenkunde Oberursel
Polytechnische Gesellschaft
FB Biowissenschaften, Goethe-Universität
[email protected]
www.institut-fuer-bienenkunde.de
Lokomotion
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Laufen
Kriechen
Krabbeln
Springen
Schwimmen
Fliegen
Laufen
Koordination der Schreitbewegungen
• Drei Beine gleichzeitig angehoben:
Vorderbein, Hinterbein rechts
Mittelbein links
• Drei Beine bleiben auf dem Boden
Mittelbein rechts
Vorderbein, Hinterbein links
• Koordination durch Thorakalganglien
• Zentraler Mustergenerator
Krabbeln
Abdominalextremitäten
 Larvale abdominale Beine
 Lepidopterenraupen
Peristaltik
 Wurmartiges Kriechen, Hautmuskelschlauch
 Beinlose Maden (Diptera, Hymenoptera)
Schwimmen
• Dytiscus (Gelbrandkäfer)
Ruderschlag
Vorzug
• Gyrinus (Taumelkäfer)
Schwimmbeine: Gleichsinnige Ruderbewegungen
NICHT KLAUSURRELEVANT: ZUR INFO!
Fliegen
Thorax
Flügel
Tergit
Schnitt durch ein Flügelgelenk
• Pterale 2 bildet Pfanne und passt in das
• Fulcrum der Pleuralleiste
• primäres Flügelgelenk
www.sciencedocu.de
Fliegen
Aufsicht auf das Flügelgelenk
• Pterale 2 bildet Pfanne und passt in das
• Fulcrum der Pleuralleiste
• primäres Flügelgelenk
Fliegen
Direkte….
Flügelschlagfrequenz?
Indirekte Flugmuskulatur
20 Hz
50 – 60 Hz (Schnaken)
180 - 300 Hz (Fliegen)
www.sciencedocu.de
Fliegen
Bewegung beim Aufschlag und Abschlag – Vortrieb und Auftrieb
Wie pflanzen sich Insekten fort?
Kopulae
• Getrenntgeschlechtlich, selten Parthenogenese
• Innere Besamung
• Kopulationspfropf (Honigbienen)
• Anlocken
• Balz
• „Hochzeitsgeschenke“
Wie pflanzen sich Insekten fort?
Kopulae
• im Flug
Paarungsrad der Odonata
Paarungsflug der Bienenkönigin
• auf festem Substrat (meisten Insekten)
• im Wasser (Wasserwanzen, Wasserkäfer)
Die inneren weiblichen Geschlechtsorgane
Dettner & Peters 2003
Ovarien
• Abdominalsegmente VI und VII
• Paarig
• bestehen aus:
• Eiröhren = Ovariolen (üblich 4-8,
bei Honigbienen 160, Termiten
2000): Bildung, Reifung Eier
• Eileiter = Ovidukte: Transport Eier
Geschlechtswege (Gonodukte)
• Unpaare Geschlechtsöffnung
• Ductus receptaculi (meist unpaar) und
Receptaculi seminis
• Ovipositor (Legeapparat)
• Drüsen, Sekrete
Die inneren weiblichen Geschlechtsorgane
Dettner & Peters 2003
Ovarien
• Abdominalsegmente VI und VII
• Paarig
• Eiröhren = Ovariolen (üblich 4-8, bei
Honigbienen 160, Termiten 2000)
• Eileiter = Ovidukte
A Wanderheuschrecke
B Homopteren
C Steinfliege
D Lepidoptere
Geschlechtswege (Gonodukte)
• Unpaare Geschlechtsöffnung
• Ductus receptaculi (meist unpaar)
und Receptaculi seminis
• Ovipositor (Legeapparat)
• Drüsen, Sekrete
NICHT KLAUSURRELEVANT: ZUR INFO!
Hoden
• paarig
• Hodenfollikel: Spermatogenese
meist multifollikulär: >100 Follikel
• Samenleiter (Vasa deferentia)
• Samenblase (Vesicula seminalis)
• Ductus ejaculatorius (unpaar)
• Komplexer Kopulationsapparat
Dettner & Peters 2003
Die männlichen Geschlechtsorgane
Entwicklung
• Hemimetabole Entwicklung
Entwicklung
• Holometabole Entwicklung
• Metamorphose
• Wie werden die
verschiedenen
Häutungen induziert
und gesteuert?
Holometabole Entwicklung: hormonelle Steuerung
•
•
Juvenilhormon: Corpora allata
Ecdyson: Prothorakaldrüse
Ecdyson
JH
Manduca sexta - Tabakschwärmer
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•
•
•
Balance zwischen Ecdyson und JH: normale Häutung oder Verpuppung
Larvale Häutung: hoher JH-Titer, geringer Ecdysontiter
Verpuppung: hoher Ecdysontiter geringer JH-Titer
Präpupaler Peak: Einsetzen der Puppenhäutung
NICHT KLAUSURRELEVANT: FOLIE NICHT IN VS GEZEIGT!
Dettner & Peters 2003
Holometabole Entwicklung: hormonelle Steuerung
Gehirn und zentrales
Nervensystem
Grundbauplan des Zentralnervensystem
Strickleiter-Nervensysteme von Annelida
ursprünglich
und Insekten
fortgeschritten
Prof. Kössl: Anneliden
Grundbauplan des Zentralnervensystem
Zentralnervensystem:
• Gehirn (dorsal) und Bauchmark (ventral)
• Ganglienkette (was ist ein Ganglion?)
• Segmentaler Aufbau
• Vom Strickleiternervensystem abgeleitet:
Konnektiv: Verbindung zwischen Ganglien
Kommissur: Verbindung zwischen Hemisphären
Historische Wandtafel der Humboldt
Universität Berlin
Grundbauplan des Zentralnervensystem
Gehirn:
• Oberschlundganglion:
Protocerebrum (1. Segment)
Deutocerebrum (Antennallobus)
Tritocerebrum (Übergang zum USG)
• Unterschlundganglion (Mundwerkzeuge):
Mandibulares, maxillares, labiales Segment
Bauchmark
• Halskonnektiv
• Thorakalganglien (Beine, Flügel: Sensorik & Muskeln):
Proto-, Meso-, Metathorakalganglion
• Abdominalganglien (8-11 Ganglien):
Rumpfmuskulatur, Cerci
Das Zentralnervensystem der Insekten
ZNS der Heuschrecke
Das Gehirn der Biene
Sehen: Insekten haben Komplexaugen

viele Einzelaugen („Sehen mit vielen
Augen“)

sehr viele Linsen („Facetten“)

sehr große Sehfelder („Rundumsicht“)

regionale Spezialisierungen
(Polarisationsmuster)

ultraviolettes Licht,
Polarisationsmuster
Warum haben wir kein Komplexauge und
Fliegen kein Linsenauge?
Kuno Kirschfeld
Aufbau von Komplexaugen
Das Einzelauge: ein
Ommatidium
Strahlengang im Appositions- und
Superpositionsauge
NICHT KLAUSURRELEVANT: FOLIE NICHT IN VS GEZEIGT!
Historische Wandtafel, HU-Berlin
Wie sehen Fliegen die Welt?
Mensch
Komplexaugen: ein gerastetes
Bild mit geringerer Auflösung.
Fliege
NICHT KLAUSURRELEVANT: FOLIE NICHT IN VS GEZEIGT!
Kirschfeld 1983
Zum Glück haben wir keine Komplexaugen!
homogene Verteilung
(Facettenlinsen stark
vergrößert: insgesamt
ca. 1 Million Facetten)
tatsächliche Verteilung
Komplexaugen, deren räumliche Auflösung
und absolute Empfindlichkeit der in der
menschlichen Retina entspricht.
Komplexauge, dessen räumliche
Auflösung der mittleren Auflösung
des menschlichen Auges entspricht.
NICHT KLAUSURRELEVANT: NUR ZUR ILLUSTRATION!
Kirschfeld 1976
Riechen: Sensillen
Bombyx mori
Tobias Pfau
Fragen
• Erläutern Sie die Unterschiede von Appositionsauge und Superpositionsaugen. Bei
welchen Insektengruppen kommen die Augentypen vor?
• Aus welchen Bestandteilen ist das zentrale Nervensystem der Insekten aufgebaut?
Was ist ein Ganglion?
• Was versteht man unter holometaboler Entwicklung?
• Wie ist ein chemorezeptives Sensillum aufgebaut?
• Welche speziellen Anpassungen ermöglichen den Insekten das Landleben?
• Welche Gemeinsamkeiten und Unterschiede weisen Crustaceen und Insekten auf?
Fachbegriffe zum Nachschlagen
• Zentraler Mustergenerator
• Proto-, Deuto-, Tritocerebrum
• Direkte, indirekte Flugsteuerung
• Unterschlundganglion
• Kopulation
• Konnektiv
• Ovariolen
• Kommissur
• Ovidukt
• Thorakal-, Abdominalganglion
• Ovipositor
• Ommatidium, Rhabdom, Cornea
• Receptaculum seminis
• Appositions-, Superpositionsauge
• Vasa deferntia, Vesicula seminalis
• Retina
• Ductus ejaculatoris
• Tympanalorgan
• Hemimetabolie, Holometabolie
• Sensillum
• Ecdyson, Juvenilhormon