Struktur und Funktion der Insekten - de.institut-fuer...
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Institut für Bienenkunde Oberursel Polytechnische Gesellschaft
FB Biowissenschaften, Goethe-Universität [email protected]
www.institut-fuer-bienenkunde.de
Struktur und Funktion der Insekten
Prof. Dr. Bernd Grünewald
Lokomotion
• 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)
Schwimmbeine: Gleichsinnige Ruderbewegungen
Schwimmen
Ruderschlag
Vorzug
• Dytiscus (Gelbrandkäfer)
• Gyrinus (Taumelkäfer)
NICHT KLAUSURRELEVANT: ZUR INFO!
Schnitt durch ein Flügelgelenk
• Pterale 2 bildet Pfanne und passt in das
• Fulcrum der Pleuralleiste
• primäres Flügelgelenk
Fliegen
Flügel
Thorax
Tergit
Aufsicht auf das Flügelgelenk
• Pterale 2 bildet Pfanne und passt in das
• Fulcrum der Pleuralleiste
• primäres Flügelgelenk
Fliegen
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Fliegen
Flügelschlagfrequenz? 20 Hz 50 – 60 Hz (Schnaken)
180 - 300 Hz (Fliegen)
Indirekte Flugmuskulatur Direkte….
Fliegen
Bewegung beim Aufschlag und Abschlag – Vortrieb und Auftrieb
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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
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
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Die inneren weiblichen Geschlechtsorgane
Ovarien
• Abdominalsegmente VI und VII
• Paarig
• Eiröhren = Ovariolen (üblich 4-8, bei
Honigbienen 160, Termiten 2000)
• Eileiter = Ovidukte
Geschlechtswege (Gonodukte)
• Unpaare Geschlechtsöffnung
• Ductus receptaculi (meist unpaar)
und Receptaculi seminis
• Ovipositor (Legeapparat)
• Drüsen, Sekrete A Wanderheuschrecke B Homopteren
C Steinfliege D Lepidoptere
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NICHT KLAUSURRELEVANT: ZUR INFO!
Die männlichen Geschlechtsorgane
Hoden
• paarig
• Hodenfollikel: Spermatogenese
meist multifollikulär: >100 Follikel
• Samenleiter (Vasa deferentia)
• Samenblase (Vesicula seminalis)
• Ductus ejaculatorius (unpaar)
• Komplexer Kopulationsapparat
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Entwicklung
• Hemimetabole Entwicklung
Entwicklung
• Holometabole Entwicklung
• Metamorphose
• Wie werden die
verschiedenen
Häutungen induziert
und gesteuert?
• Juvenilhormon: Corpora allata
• Ecdyson: Prothorakaldrüse
Holometabole Entwicklung: hormonelle Steuerung
• 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
Holometabole Entwicklung: hormonelle Steuerung
Ecdyson
JH
Manduca sexta - Tabakschwärmer
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NICHT KLAUSURRELEVANT: FOLIE NICHT IN VS GEZEIGT!
Gehirn und zentrales
Nervensystem
Grundbauplan des Zentralnervensystem
Prof. Kössl: Anneliden
Strickleiter-Nervensysteme von Annelida und Insekten
ursprünglich fortgeschritten
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
viele Einzelaugen („Sehen mit vielen Augen“)
sehr viele Linsen („Facetten“)
sehr große Sehfelder („Rundumsicht“)
regionale Spezialisierungen (Polarisationsmuster)
ultraviolettes Licht, Polarisationsmuster
Sehen: Insekten haben Komplexaugen
Warum haben wir kein Komplexauge und Fliegen kein Linsenauge?
Kuno Kirschfeld
Aufbau von Komplexaugen
Das Einzelauge: ein Ommatidium
Strahlengang im Appositions- und Superpositionsauge
Historische Wandtafel, HU-Berlin
NICHT KLAUSURRELEVANT: FOLIE NICHT IN VS GEZEIGT!
Komplexaugen: ein gerastetes Bild mit geringerer Auflösung.
Mensch
Fliege
Kirschfeld 1983
Wie sehen Fliegen die Welt?
NICHT KLAUSURRELEVANT: FOLIE NICHT IN VS GEZEIGT!
Komplexaugen, deren räumliche Auflösung und absolute Empfindlichkeit der in der menschlichen Retina entspricht.
Komplexauge, dessen räumliche Auflösung der mittleren Auflösung des menschlichen Auges entspricht.
(Facettenlinsen stark
vergrößert: insgesamt
ca. 1 Million Facetten)
Zum Glück haben wir keine Komplexaugen!
Kirschfeld 1976
tatsächliche Verteilung
homogene Verteilung
NICHT KLAUSURRELEVANT: NUR ZUR ILLUSTRATION!
Riechen: Sensillen
Bombyx mori
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? To
bia
s P
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Fachbegriffe zum Nachschlagen
• Zentraler Mustergenerator
• Direkte, indirekte Flugsteuerung
• Kopulation
• Ovariolen
• Ovidukt
• Ovipositor
• Receptaculum seminis
• Vasa deferntia, Vesicula seminalis
• Ductus ejaculatoris
• Hemimetabolie, Holometabolie
• Ecdyson, Juvenilhormon
• Proto-, Deuto-, Tritocerebrum
• Unterschlundganglion
• Konnektiv
• Kommissur
• Thorakal-, Abdominalganglion
• Ommatidium, Rhabdom, Cornea
• Appositions-, Superpositionsauge
• Retina
• Tympanalorgan
• Sensillum