Prof. Dr. Bernd Grünewald, Institut für Bienenkunde, FB Biowissenschaften.

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1 Diversität der Organismen: Insekten Prof. Dr. Bernd Grünewald, Institut für Bienenkunde, FB Biowissenschaften

2 Collembola, Diplura und Zygentoma: Die Ursprünge der Insekten Charakteristik der Insekten Stellung der Insekten Überblick über die Insektenordnungen I Die Ursprünge der Insekten Urinsekten

3 Die Bedeutung der Insekten Artenreichste Tiergruppe Ca. 1 Mio belegte Arten Geschätzt: 10 Mio Arten Wirbeltiere: rezent ca Arten Individuenreichste Tiergruppe Nahezu alle Lebensräume (Ausnahmen: Meer, Polargebiete) Seit etwa 380 Mio Jahren

4 Insekten sind wichtige Modellorganismen der biologischen Forschung Genetik Molekularbiologie Duftverarbeitung Entwicklungsbiologie Sinnesphysiologie Neuroanatomie Sozialverhalten Lernen Visuelles System Flug Lokomotion Kommunikation

5 Ökonomische Bedeutung von Insekten Bestäubung Honig Seide Farbstoffe (z. B. Campari: Schildlaus) Krankheiten (z. B. Malaria, Schlafkrankheit) Schädlinge Parasiten (z. B. Flöhe, Läuse) Apis mellifera Bombyx mori Anopheles spec. Leptinotarsa decemlineata

6 Charakteristik der Insekten Dreiteilung des Körpers in die Tagmata Caput (6 Segmente) Thorax (3 Segmente) Abdomen (11 Segmente)

7 Charakteristik der Insekten Ocelli Antenne Komplexauge Maxillle Labrum Mandibel Mandibel Labium Labrum Maxillle Labium Kopf: Segmente verschmolzen Nahrungsaufnahme, Sinnesorgane, Gehirn Mundwerkzeuge (Mandibeln, 1. Maxille, 2. Maxille = Labium) 1 Paar Antennen 2 Komplexaugen 3 Ocellen

8 Charakteristik der Insekten Coxa Femur Trochanter Tibia Tarsus Thorax: Lokomotion 3 Segmente: Pro-, Meso-, Metathorax 2 Paar Flügel (Meso-, Metathorax) 3 Paar Laufbeine 3 Thorakalganglien Praetarsus

9 Charakteristik der Insekten Tergum Cercus Pleurum Sternum Stigma Abdomen: Verdauung, Reproduktion, Verteidigung Ursprünglich 11 Abdominalsegmente Keine Laufbeine (Extremitätenknospen nur als Embryo) Cerci = Extremitäten des 11. AS (Sinnesorgane, Tracheenkiemen) Geschlechtsorgane meist hinter 8. AS (selten hinter 7. AS) Ovipositor: bei Hymenopteren sekundär zum Stachelapparat

10 Verwandtschaftshypothesen der Euarthropoda Chelicerata Crustacea Myriapoda Insecta

11 Verwandtschaftshypothesen der Euarthropoda Antennata-Konzept Verlust 2. Antenne Tetraconata-Konzept Ommatidien, Nervensystem, Molekulare Marker Myriochelata-Konzept Westheide, Rieger 2007

12 Das System der Insekten Westheide, Rieger 2007

13 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

14 Das System der Insekten Fischchen Steinfliegen Libellen Eintagsfliegen Gladiatoren

15 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

16 Das System der Insekten Schaben Ohrwürmer Gespenstschrecken Termiten Gottesanbeterin Tarsenspinner

17 Collembola, Diplura und Zygentoma: Die Ursprünge der Insekten Collembola (ca Arten) Protura (ca. 700 Arten) Diplura (ca. 850 Arten) Archaeognatha (ca. 450 Arten) Zygentoma (ca. 425 Arten)

18 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.

19 Collembola, Protura und Diplura: Entognathe Hexapoda Labrum Mandibel Maxille Labium verwächst mit Kopfkapsel: ventrale Tasche (Synapomorphie) Mundwerkzeuge (Mandibel, 1. Maxille) wandern in eine ventrale Kopftasche Saugen, Anstechen und Zerkleinern von Nahrung

20 Collembola - Springschwänze Bodenbewohner (bis 10 cm Tiefe) Hohe Individuenzahl (1m 2 : < Individuen) Körperlänge 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

21 Collembola - Springschwänze ZNS Darm Herz Furca Gonade Retinaculum Manubrium Dens Mucro Ventraltubus Ventraltubus (Collophor): Haft-, Putz-, Atemorgan, Wasseraufnahme, Osmoregulation; 1. AS; ausstülpbar; Leimsekret Furca und Retinaculum: Springschwanz!

22 Collembola - Springschwänze ald Gary McDona 2008 Kugelspringer, Ptenothrix maculosa saprophag (totes pflanzliches Material), mikrophytophag (Algen, Bakterien, Pilzhyphen) Allesfresser, sehr selten Räuber

23 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. AS) Fluchtreaktion: 35 mm, 5 ms!

24 Collembola - Springschwänze Collembola Poduromorpha Entomobryomorpha Symphypleona Kalaphorura burmeisteri Orchesella cincta Dicyrtomina ornata langgestreckter Körper Arthropleona kugeliger Körper - Symphypleona y

25 Protura - Beintaster Acerentomon spec. Sehr klein ( mm) Kopf fast vollständig mit Mundwerkzeugen ausgefüllt 12 Abdominalsegmente (11 AS + Telson) Farbloser Körper Antennen fehlen (Autapomorphie) Keine Augen Pseudooculi = Chemorezeptoren

26 Protura - Beintaster Lebensraum: humusreiche Böden Moospolster Streu bis 10 cm tief saugen Pilzhyphen aus stechend-saugende Mundwerkzeuge etwa 1000 Individuen pro m 2 Acerentomon giganteum.

27 Protura - Beintaster Eosentomon spec. Acerentomon spec. Acerentulus spec. Sinentomon spec.

28 Diplura - Doppelschwänze Campodea spec. Japyx spec. Körperlänge 4-12 mm, 11 AS Farbloser Körper, fast homonom segmentiert Blind: Augen fehlen vollständig meist mit Cerci: fühlerartig bei Japygidae zangenartig g Teilweise räuberisch: Japygidae ernähren sich hauptsächlich von Collembolen Campodeidae sind omnivor

29 Diplura - Doppelschwänze Japyx solifugans Heterojapyx spec. Campodea spec.

30 Japygidae sind räuberische Dipluren Japyx ergreift eine Campodea Töten der Beute mit Zangen Mit Zange zum Mund, Verzehr!

31 Archaeognatha - Felsenspringer Machilis germanica Ursprünglichste Vertreter t der Ectognatha th weiden Moose, Algen, Flechten, Pilze ab, Detritusfresser Steinige Lebensräume: Spritzwasserzonen der Meeresküsten feuchtes Gestein unter Baumrinden Moospolstern Schuppen auf Körperoberfläche

32 Archaeognatha - Felsenspringer Bauplan eines Archaeognatha Große Komplexaugen, 3 Ocellen Vielgliedrige Geißelantenne Coxalbläschen Coxa der 2. und 3. Beinpaare mit Stylus (unvollständige Beinreste) Styli am AS

33 Das System der Insekten 2. Gelenkhöcker an Mandibeln: Umkonstruktion der Mundwerkzeuge! Westheide, Rieger 2007

34 Zygentoma - Fischchen Lepisma saccherina

35 Zygentoma - Fischchen 425 Arten Lichtscheu, thermophil benötigen hohe Luftfeuchtigkeit (Badezimmer) lange, vielgliedrige Antennen indirekte Spermaübertragung Cuticula-Schuppen Lepisma saccherina

36 Zygentoma - Fischchen Cuticula-Schuppen Sh Lepisma saccherina

37 Zygentoma - Fischchen Zuckerfischchen: Lepisma saccharina Ofenfischchen: Thermobia domestica Synanthrope Arten (Silberfischchen): h Fressen Papier, Baumwolle (Lepisma) Wärmeliebend, fressen Brot, Mehl (Thermobia) Haushalt, Bäckereien können Cellulose verdauen (eigene Cellulase, Cellobiase, keine Symbionten)

38 Zygentoma - Fischchen Thermobia domestica Atelura formicaria Feuchteliebend Abgeplatteter Körper Haushaltsschädlinge Atelura formicaria lebt in Ameisennestern Schwestergruppe der pterygoten Insekten Häufig silbrig i glänzende Schuppen

39 Literatur Tobias Pfau K. Dettner & W. Peters: Lehrbuch h der Entomologie. Spektrum 2. Auflage 2003 A. Kaestner: Lehrbuch der speziellen Zoologie. Band I 5. Teil: Insecta (Hrsg: H.H. H Dathe W. Westheide & R. Rieger: Spezielle Zoologie. Elsevier 2. Auflage 2007 W Jacobs & M Renner: Biologie und Ökologie der W. Jacobs & M. Renner: Biologie und Ökologie der Insekten. Spektrum, 4. Auflage 2007

40 Fragen Durch welche Merkmale unterscheiden sich die Insekten von allen anderen Arthropoden? Was bedeutet entognath? Welche Insektengruppen sind entognath? Welches sind die ursprünglichen Merkmale der entognathen Insekten?