Struktur und Funktion der Insekten

Ernährung und Verdauung

• Darmgliederung: detaillierte Aufteilung bei Insekten, am Beispiel der Grille:

  • Mund: Eingang für Nahrung

  • Oesophagus: erster Teil der Speiseröhre, Transport der Nahrung

  • Kropf: Cuticula, dient als Nahrungsspeicher (z. B. Honigblase)

  • Proventrikulus: muskulös, wichtig für Zerkleinerung und Reuse, enthält einen Schließmuskel zum Mitteldarm

  • Caecus: zuständig für Sekretion und beherbergt Symbionten

  • Mitteldarm: Hauptort der Nahrungsaufnahme, Sekretion von Verdauungsenzymen und Adsorption von Nährstoffen

  • Pylorus: Ventil zum Hinterdarm

  • Malpighische Gefäße: wichtig für Exkretion und Osmoregulation

  • Hinterdarm: muskulös, bezieht sich auf Wasserresorption

  • Rektum: Endabschnitt des Verdauungstraktes

  • After: Auslegung des Körpers

  • Fettkörper: auch bekannt als „Leber der Insekten“, besteht aus Trophocyten in einem zellulären Netzwerk, nahe am Darm

Hämolymphsystem

• Dettner und Peters (2010): Beschreibung des offenen Kreislaufsystems:

  • Hauptkomponenten:

  • Dorsalgefäß: bildet das Herz

  • Mixocoel: Verschmelzung von Coelom und primärer Leibeshöhle, wodurch Blut und interstitielle Flüssigkeit zur Hämolymphe kombiniert werden.

  • Inhalt der Hämolymphe:

  • Plasma + Hämocyten

  • Transport von Stoffen (Nährstoffen, Metaboliten, Abbauprodukten)

  • Signalstoffe wie Hormone und Transmitter

  • Immunabwehr, Wundverschluss

  • Turgor bei Larven

  • Thermoregulation

Osmoregulation und Exkretion

• Malpighische Gefäße:

  • blindgeschlossene Darmventrikel

  • Mündung in die Pylorusregion

  • Anzahl variiert zwischen 2 und 200

  • Länge von 2 bis >100 mm; Durchmesser zwischen 30 – 100 µm

  • Einschichtiges Epithel

  • Funktionen: Sekretion / Exkretion ins Lumen, Primärharn, Wasserentzug im Darm

Atmung

• Insekten sind primär landlebende Tiere

  • Kein Gasaustausch über die Cuticula

  • Tracheen:

  • Weitverzweigtes Röhrensystem; kutikuläre Röhren

  • Querkommissuren zwischen Hemisphären

Funktionen der Tracheen und Kiemen

• Ontogenese: ektodermale hohle Einstülpungen der Epidermis

  • Seitliche Mündungen = Stigmata; verstärkt durch Taenidien zur Steifigkeit

  • Große innere Oberfläche für effektiven Gasaustausch

  • Tracheolen: feinste Endverzweigungen

Fortpflanzung

• Fortpflanzung von Insekten:

  • Paarungsarten:

  • Im Flug: z. B. Paarungsrad der Odonata

  • Auf festem Substrat (häufigste Art)

  • Im Wasser (z. B. Wasserwanzen, Wasserkäfer)

  • Getrenntgeschlechtlich mit seltener Parthenogenese

  • Innere Besamung:

  • Kopulationspfropf bei Honigbienen

  • Anlocken und Balzverhalten

  • „Hochzeitsgeschenke“

Weibliche Geschlechtsorgane

• Ovarien:

  • Abdominalsegmente VI und VII, paarig

  • Besteht aus Eiröhren (Ovariolen): verbreitet 4-8, bei Honigbienen 160, Termiten 2000

  • Eileiter (Ovidukte) zum Transport der Eier

  • Unpaare Geschlechtsöffnung mit Ductus receptaculi und Receptaculi seminis

  • Ovipositor (Legeapparat) mit Drüsen, Sekreten

Männliche Geschlechtsorgane

• Hoden:

  • Paarig, mit Hodenfollikeln

  • Spermatogenese, meist multifollikulär (>100 Follikel)

  • Samenleiter (Vasa deferentia) und Samenblase (Vesicula seminalis)

  • Ductus ejaculatorius (unpaar)

  • Komplexer Kopulationsapparat

Entwicklung von Insekten

• Hemimetabole Entwicklung: Nymphenstadien bis zum adulten Zustand

• Holometabole Entwicklung: Metamorphose beschrieben, z. B. bei Schmetterlingen:

  • Ei (Ovum) -> Raupe (Larve) -> Puppe (Chrysalis) -> adulter Schmetterling (Imago)

Nervensystem der Insekten

• Grundbauplan:

  • Strickleiter-Nervensystem, evolutionär entwickeltes System

  • Aufbau:

  • Gehirn (dorsal) und Bauchmark (ventral)

  • Ganglienkette (Ganglion = Ansammlung von Nervenzellen), segmentaler Aufbau

  • Verbindungen:

  • Konnektiv: Verbindung zwischen Ganglien

  • Kommissuren: Verbindung zwischen den Hemisphären

• Gehirnregionen:

  • Oberschlundganglion unterteilt in Protocerebrum (1. Segment), Deutocerebrum (Antennallobus), Tritocerebrum (Übergang zum USG)

  • Unterschlundganglion für Mundwerkzeuge

  • Thorakalganglien (Pro-, Meso-, Metathorakal) und Abdominalganglien (A6+7, A8-10)

  • Wichtig für Sensorik, Muskeln, Geschlechtsorgane

Auge der Insekten

• Komplexaugen:

  • Zusammensetzung von vielen Einzelaugen (Ommatidien)

  • Sehen mit vielen Linsen, große Sehfelder und Spezialisierungen für Polarisationsmuster

  • Empfindlichkeit gegenüber ultraviolettem Licht

• Sehen bei Fliegen:

  • Komplexaugen zeigen ein rasterartiges Bild mit geringerer Auflösung

Hören

• Tympanalorgane:

  • Vordere Tibiae in Grillen und Laubheuschrecken

  • Extrem dünne Cuticulamembran mit vergrößerten Tracheen als Resonanzkammern

  • Starrer Tympanumrahmen sorgt für Schwingungsisolation

Fragen

• Wodurch wird eine larvalen Häutung ausgelöst?

• Welche Hormone sind an den Häutungen von Insekten beteiligt?

• Was versteht man unter holometaboler Entwicklung?

• Skizzieren Sie die inneren weiblichen Geschlechtsorgane der Insekten.

• Erläutern Sie die Unterschiede zwischen Appositions- und Superpositionsaugen.

• Welche Bestandteile bilden das zentrale Nervensystem der Insekten?

• Was ist ein Ganglion?

• Durch welche Strukturen sind die Ganglien der Hemisphären verbunden?

• Was sind Konnektive?

Fachbegriffe

• Kopulation

• Ovariolen

• Ovidukt

• Ovipositor

• Receptaculum seminis

• Vasa deferentia und Vesicula seminalis

• Ductus ejaculatorius

• Hemimetabolie und Holometabolie

• Ecdyson und Juvenilhormon

• Corpora cardiac und allata

• Prothorxdrüse

• Metamorphose

• Zentraler Mustergenerator

• Ganglion

• Proto-, Deuto-, und Tritocerebrum

• Unterschlundganglion

• Konnektiv und Kommissur

• Ommatidium, Rhabdom, Cornea

• Appositions- und Superpositionsauge

• Retina

• Tympanalorgan

• Sensillum

Holometabole Entwicklung: hormonelle Steuerung

• Hormonverteilung:

  • Kopf, Lobus opticus, Ocellen, etc.

  • Juvenilhormon und Ecdyson spielen zentrale Rollen in der Entwicklung und Häutung