Diversität der Pflanzen und Tiere: Stamm Arthropoda

ETH Zürich, Frühlingssemster 2013

ETH Zürich, Frühlingssemster 2013


Lena Gisiger
Diese Lernkarten decken die Vielfalt der Arthropoden, insbesondere der Insecta, ab und sind für Universitätsniveau konzipiert. Sie behandeln die Anatomie und Physiologie von Insekten, einschließlich ihrer Mundwerkzeuge, Extremitäten und Fortpflanzungsorgane. Die Karteikarten beleuchten auch die Entwicklung von Larven zu Imagines, die Atmung und das Kreislaufsystem. Diese Lernkarten sind ideal für Biologiestudenten, die sich auf die komplexen Merkmale und Lebenszyklen von Insekten spezialisieren möchten.
Karten
80
Lernende
8
Sprache
Deutsch
Kategorie
Biologie
Stufe
Universität
Erstellt / Aktualisiert
18.03.2013 / 05.01.2020

Cartes-fiches

Merkmale Insecta

  • heteronome Segmentierung, Gliederung in Kopf, Thorax und Abdomen
  • 3 Laufbeinpaare (auf Thorax beschränkt)
  • (meist) geflügelt
  • meist mit Punkt- und Komplexaugen
  • Cuticula mit Wachsschicht! 
  • Stigmen verschliessbar!
  • in allen terrestrischen Lebensräumen

Antennen Insecta

 

Antennen tragen den überwiegenden Teil der Geruchs- und Geschmacksrezeptoren.

Gliederantenne: Alle Glieder mehr oder weniger gleich aufgebaut, tragen Muskeln -> jedes Glied kann einzeln durch Muskeln im vorangehenden Glied bewegt werden.

Geisselantenne: Bestehen aus den 3 Teilen Schaft, Wendeglied und Geissel. Der Schaft enthält die Muskeln, mit denen er die ganze Geissel bewegt. Im Wendeglied befindet sich das Johnstonsche Organ.

Johnstonsches Organ

Bei der Ablenkung der Geissel relativ zum Wendeglied werden die Nervenzellen des Johnstonschen Organ erregt. -> Wahrnehmung von Fluggeschwindigkeit, Schwerkraft etc. durch Ablenkung der Geissel

Einzelauge (Ocelle)

  • Kein Bildsehen
  • Helligkeitsbestimmung
  • Stabilisierung der Fluglage

Komplexauge (Facettenauge)

  • Viele Einzelbilder -> scharfes Bild
  • Rhabdom = Lichtempfindlicher Teil des Ommatidiums

Appositionsauge

  • vor allem bei tagaktiven Insekten
  • Rhabdome erreichen Kristallkörper
  • nur senkrecht einfallendes Licht erreicht die lichtabsorbierenden Bereiche
  • scharfes, klares Bild
  • grosser Lichtverlust

Superpositionsauge

  • lichtstark
  • unscharf
  • aquatisch, dämmerungs- und nachtaktive Insekten
  • Rhabdome erreichen Kristallkörper
  • Hell- bzw. Dunkeladaption

Beissende Mundwerzeuge (Insecta)

 

 Mandibeln zerkleiner Nahrung, Maxillen halten Nahrung fest, Labium verhindert Herunterfallen der Nahrung, Palpen und Labium dienen der taktilen und chemischen Prüfung der Nahrung

 

z.B. Libellen, Heuschrecken und Käfer

Beissend-leckende Mundwerkzeuge (Insecta)

Rüssel dient zur kapillaren Aufsaugung der Flüssigkeit in die starke Behaarung der Zunge. Zunge wird in Rohr zurückgezogen, Flüssigkeit schliesslich vom Rohr in die Mundöffnung.

 

z.B. Hautflügler

Stechend-saugende Mundwerkzeuge 1 (Insecta)

Mandibeln und Maxillen -> spitzigen, feine Borsten -> Anstechung des Pflanzengewebes

Hohlraum zwischen den Maxillen dient der Nahrungsaufsaugung

 

z.B. Wanzen, Zikaden und Pflanzenläuse

Stechend-saugende Mundwerkzeuge 2 (Insecta)

Die Mandibeln und Maxillen (spitzig und mit Zähnen) ritzen die Haut auf. Mit dem Hypopharnyx werden gerinnungshemmende Stoffe in die Wunde injiziert.

 

z.B Mücken

Thorax Insecta

Besteht aus 3 Segmenten, an denen je ein Paar Extremitäten sitzt. Am mittleren und hinteren Thoraxsegment meist ein Flügelpaar

Beine Insecta

siehe Bild

Indirekte Flugmuskeln Insecta

Tergosternalmuskeln: Durch Kontraktion der Msukeln wird die Rückenplatte des Thorax nach unten gezogen und die Flügel gehoben.

Dorsale Längsmuskeln: Kontraktion der Muskeln führt zur Hebung der Rückenplatte des Thorax und somit zur Senkung der Flügel.

Grosse Mehrheit der Insekten bewegt die Flügel auf diese Weise.

Die 4 Flügel können nicht einzeln bewegt werden, es werden immer 2 gleichzeitig bewegt.

Direkte Flugmuskeln Insecta

Muskeln sitzen am Flügel selber, die Flügel können so einzeln bewegt werden.

Libellen besitzen diese Art von Flügeln.

Abdomen Insecta

Besteht im ursprünglichen Zustand aus 11 Segmenten, im Adultstadium ist die Zahl verringert. Es besitzt keine der Fortbewegung dienenden Extremitäten mehr. Die Rückeplatte der einzelnen Segmenten heisst Tergite. Die Bauchplatte heisst Sternite.

Äussere weibliche Geschlechtsorgane Insecta

Rudimente des 8. und 9. Abdominalsegment wurden zur Eilegeröhre (=Ovipostor) umgebildet.

Bei den meisten Insekten aus 3 Paar Valven, die gegeneinander bewegt werden können und so das Ei zur Austrittsöffnung befördern.

Der eigentliche Eikanal befindet sich meist zwischen dem 1. und 2. Valvenpaar.

Giftstachel der Bienen und Wespen

Die Eilegeröhre wurde hier zu eime Giftstachel mit Giftdrüse umgebildet. Das 1. Valvenpaar ritzt die Haut auf, das 2. dient als Unterlage und das 3. Valvenpaar dient als schützende Scheide.

Die Eier werden an der Basis des Giftstachels durch eine sekundär entstandene Öffnung abgegeben.

Integument

siehe Abb.

2 Erscheinungsformen der Cuticula

  • Sklerit: Exocuticula dick -> hart und stabil
  • Membran: Exocuticula dünn oder fehlend -> weich und biegsam

Membran und Sklerit wechseln sich ab -> Bewegung des an sich starren Insektenpanzers.

Häutung Insecta

siehe Abb.

Peritrophische Membran

Abrasionsschutz. Durchlässig für Nährstoffe zu den resorbierenden Zellen, nicht aber für grosse, gefährliche Stoffe. Liegt im Mitteldarm. Bei Insekten mit rein flüssiger Nahrungsaufnahme fehlt diese Membran.

Malpighische Gefässe (MG)

  • stark mit Tracheen besetzt, um die Sauerstoffversorgung der Gefässe sicherzustellen.
  • Der Sauerstoff dient zur Energiegewinnung.
  1. Stickstoffhaltige Abfallprodukte (Harnsäure) sowie Kalium- und Natrium-Ionen werden aktiv unter Energieaufwand aus der Hämolymphe in die MG gepumpt.
  2. Wasser strömt passiv durch Osmose nach und schwemmt Abfallprodukte zum Enddarm.
  3. Die Kalium- und Natrium-Ionen werden aktiv aus dem Enddarm in die MG rückresorbiert, die Harnsäure wird zusammen mit dem Kot ausgeschieden.

Tracheensystem der Insecta

  • Atmungsorgane der Insecta
  • Tracheen = Röhrenförmige Einstülpungen der Epidermis ins Körperinnere
  • Stigma = Öffnung der Trachee zur Aussenwelt
  • Stigmen können mithilfe der kräftigen Muskeln geschlossen und geöffnet werden
  • Reusenapparat = hält Schmutzpartikel fern
  • Tracheen sind durch Taenidien verstärkt zum Schutz vor Kollabierung
  • Tracheolen = feine, dünnwandige Endverzweigungen der Tracheen, dort vollzieht sich der Gasaustausch. Bringen Sauerstoff direkt zu den Mitrochondrien
  • Luftzirkulation in den Tracheen geschieht durch Diffusion, Diffusionsgeschwindigkeit jedoch extrem langsam! -> langsame Sauerstoffversorgung!!

Atmung bei Wasserinsekten: Physikalische Kieme

Luftschicht bleibt in der Behaarung der Insekten hängen. Wenn Sauerstoffmolekül in Stigma eindringt, wird es durch ein Sauerstoffmolekül aus dem Wasser ersetzt.

Atmung bei Wasserinsekten: Schnorchel

Die Luft wird direkt durch röhrenförmige Körperanhänge, an deren Grund die Stigmen liegen, aus der Wasseroberfläche in das Tracheensystem aufgenommen.

Atmung bei Wasserinsekten: Tracheenkiemen

Im Wasser enthaltener Sauerstoff wird direkt in das Tracheensystem aufegenommen. Dies geschieht durch Anhänge an der Abdomenspitze, welche ein dichtes, dünnstes Netz von Tracheen besitzen.

Hämolymphe

  • dient als Zirkulationssystem
  • Transport von Nährstoffen, Abfallprodukten, Hormonen u.a. (kein Sauerstoff!!)
  • Wundverschluss und Fremdkörperabwehr durch Hämocyten
  • Offenes Kreislaufsystem: Hämolymphe zirkuliert frei im Körperinnern
  • Dorsalgefäss (Herz und Aorta) presst die Hämolymphe in Richtung Kopf
  • Ostien sind kleine seitliche Spalten im Herzen, durch welche die Hämolymphe während der Diastole zurück ins Herz gesaugt wird.
  • Ampullen und Diaphragmata unterstützen die Zirkulation der Hämolymphe

Antennenampulle

Kleine, pulsierende Organe, welche Hämolyphe in Antennen und Flügeladern pumpen

Beindiaphragma

Dünne Scheidewände, welche durch unduldierende Bewegungen die Verteilung der Hämolymphe in ale Körperteile sicherstellen. Es besteht ein gerichteter Blutfluss um die Scheidewände.

Hemimetabole Entwicklung

Ei - Larve - Imago

  • Wachstum ohne wesentliche Formveränderung
  • Larven mit äusserlich sichtbaren Flügelscheiden
  • Larven und Imagines mit meist gleichen Lebensräumen und Ernährungsweisen

Holometabole Entwicklung

Ei - Larve - Puppe - Imago

  • mit "inaktivem" Puppestadium (Im Puppenstadium geschehen tiefgreifende Umgestaltungen in der Körperorganisation, einzig die Imaginalscheiben bleiben vorhanden, der Rest des Körpers wird vollständig aufgelöst)
  • Larven und Imagines mit völlig unterschiedlichem Aussehen
  • Larven ohne äusserlich sichtbare Flügelscheiden
  • Larven und Imagines oft mit unterschiedlichen Lebensräumen und Ernährungsweisen

Polypode Larven

3 Paar Thoraxbeine + 2-8 Extremitäten an den Abdominalsegmenten 

Oligopode Larven

3 Paar Brustbeine, keine anderen Extremitäten

Apod-eucephale Larven

Körper ohne Extremitäten

Sklerotisierte Kopfkapsel mit meist beissenden Mundwerkzeugen

Apod-acephale Larven

Körper ohne Extremitäten

Kopfkapsel bis auf Mundwerkzeuge vollständig aufgelöst

Pupa dectica

  • Körperanhänge frei abstehend
  • Mandibeln stark sklerotisiert und beweglich
  • Mundwerkzeuge schwarz

Freie Puppe (Pupa libera)

Körperanhänge abstehend, nicht mit Rumpf verklebt

Tönnchenpuppe (Pupa dipharata coarctata)

Die letzte Larvenhaut ist zu einem Tönnchen ausgehärtet

Mumienpuppe (Pupa obtecta)

Körperanhänge mit dem Rumpf verklebt

Étudier