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
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Lokomotion
• Laufen
• Kriechen
• Krabbeln
• Springen
• Schwimmen
• Fliegen
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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
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Krabbeln
Abdominalextremitäten
Larvale abdominale Beine
Lepidopterenraupen
Peristaltik
Wurmartiges Kriechen, Hautmuskelschlauch
Beinlose Maden (Diptera, Hymenoptera)
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Schwimmbeine: Gleichsinnige Ruderbewegungen
Schwimmen
Ruderschlag
Vorzug
• Dytiscus (Gelbrandkäfer)
• Gyrinus (Taumelkäfer)
NICHT KLAUSURRELEVANT: ZUR INFO!
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Schnitt durch ein Flügelgelenk
• Pterale 2 bildet Pfanne und passt in das
• Fulcrum der Pleuralleiste
• primäres Flügelgelenk
Fliegen
Flügel
Thorax
Tergit
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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….
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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“
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Wie pflanzen sich Insekten fort?
Kopulae
• im Flug
Paarungsrad der Odonata
Paarungsflug der Bienenkönigin
• auf festem Substrat (meisten Insekten)
• im Wasser (Wasserwanzen, Wasserkäfer)
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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!
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Die männlichen Geschlechtsorgane
Hoden
• paarig
• Hodenfollikel: Spermatogenese
meist multifollikulär: >100 Follikel
• Samenleiter (Vasa deferentia)
• Samenblase (Vesicula seminalis)
• Ductus ejaculatorius (unpaar)
• Komplexer Kopulationsapparat
Dett
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Entwicklung
• Hemimetabole Entwicklung
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Entwicklung
• Holometabole Entwicklung
• Metamorphose
• Wie werden die
verschiedenen
Häutungen induziert
und gesteuert?
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• Juvenilhormon: Corpora allata
• Ecdyson: Prothorakaldrüse
Holometabole Entwicklung: hormonelle Steuerung
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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
Holometabole Entwicklung: hormonelle Steuerung
Ecdyson
JH
Manduca sexta - Tabakschwärmer
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Pete
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NICHT KLAUSURRELEVANT: FOLIE NICHT IN VS GEZEIGT!
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Gehirn und zentrales
Nervensystem
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Grundbauplan des Zentralnervensystem
Prof. Kössl: Anneliden
Strickleiter-Nervensysteme von Annelida und Insekten
ursprünglich fortgeschritten
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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
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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
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Das Zentralnervensystem der Insekten
ZNS der Heuschrecke
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Das Gehirn der Biene
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viele Einzelaugen („Sehen mit vielen Augen“)
sehr viele Linsen („Facetten“)
sehr große Sehfelder („Rundumsicht“)
regionale Spezialisierungen (Polarisationsmuster)
ultraviolettes Licht, Polarisationsmuster
Sehen: Insekten haben Komplexaugen
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Warum haben wir kein Komplexauge und Fliegen kein Linsenauge?
Kuno Kirschfeld
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Aufbau von Komplexaugen
Das Einzelauge: ein Ommatidium
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Strahlengang im Appositions- und Superpositionsauge
Historische Wandtafel, HU-Berlin
NICHT KLAUSURRELEVANT: FOLIE NICHT IN VS GEZEIGT!
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Komplexaugen: ein gerastetes Bild mit geringerer Auflösung.
Mensch
Fliege
Kirschfeld 1983
Wie sehen Fliegen die Welt?
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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!
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Riechen: Sensillen
Bombyx mori
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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