Mundwerkzeuge der Insekten

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42 02165 Mundwerkzeuge der Insekten
Mundwerkzeuge der Insekten
Arbeitsvideo/ 4 Kurzfilme
FWU Schule und Unterricht
VHS 42 02165
18 min, Farbe
Sachgebiet
Biologie
Zoologie • Allgemeine Zoologie, Gestalt und Bau • Angewandte (Systematische) Zoologie,
Wirbeltiere(lose), Gliedertiere(füßer)
Adressaten
Allgemeinbildende Schule (ab Schuljahr 7)
Sekundarbereich 1, Hauptschule, Realschule, Gymnasium, lntegrierte Gesamtschule (ab
Schuljahr 7), Sekundarbereich II
Lernziele
Kenntnis des Grundbauplans der Mundwerkzeuge von Insekten; Verständnis für die
Zusammenhänge zwischen Bau und Funktion der Mundwerkzeuge; ausgehend vom kauendbeißenden Grundtyp die verschiedenen Abwandlungen der Mundwerkzeuge kennen lernen.
Kurzinhalt
Die Insekten gehören zu einem der ältesten Tierstämme, den Gliedertieren. Entsprechend
lange Zeiträume standen ihnen zur Eroberung aller Lebensräume und damit auch der
unterschiedlichsten Nahrungsquellen zur Verfügung. So vielfältig wie ihre Nahrung sind auch
die Mundwerkzeuge der Insekten: beißende, leckende, stechend-saugende Mundwerkzeuge
sind die bekanntesten, die die Evolution hervorgebracht hat. Das Arbeitsvideo zeigt in Realund Trickaufnahmen Entwicklung, Bau und Funktion verschiedener Mundwerkzeuge
einheimischer Insektenarten.
1. Wanderheuschrecke und Sandlaufkäfer
2. Honigbiene
3. Schmetterling und Bremse
4. Stechmücke
5,0 min
4,0 min
4,5 min
4,0 min
Schlagwörter
Insekten, Mundwerkzeug, Wanderheuschrecke, Sandlaufkäfer, Honigbiene, Schmetterling,
Bremse, Stechmücke
© FWU Institut für Film und Bild
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42 02165 Mundwerkzeuge der Insekten
Kurzbeschreibung
Wanderheuschrecke: Aufbau und Arbeitsweise der kauend-beißenden Mundwerkzeuge in
Lebendaufnahmen und im Zeichentrick. Kaubewegung der Oberkiefer, Zerkleinerung der
Nahrung, Funktion von Unterkiefer und Unterlippe. Sandlaufkäfer: Überwältigen und Fressen
der Beute mit den gezähnten, sichelförmigen Oberkiefern. Honigbiene als Beispiel für
leckend-saugende Mundwerkzeuge. Aufsaugen von Honigwasser, Auflecken des Restes mit der
Zunge. Einklappen des Rüssels in die Ruhestellen. Erklärung des Aufbaus und der Funktion der
Mundteile im Zeichentrick und mit Hilfe eines Querschnittes durch den Rüssel.
Tagschmetterling und Bremse als weitere Beispiele für leckend saugende
Nahrungsaufnahme. Schmetterling: Ausrollen des Rüssels, Ertasten des Nektars in der
Blütenröhre, Aufsaugen mit den Muskeln der Pharynx-„Saugpumpe ". Bremse: Umgreifen eines
Zuckerstückchens mit den Lippenpolstern (= Labellen), Auflösen des Zuckers mit Speichel und
Aufsaugen im Zeichentrick. Stechmücke: Unterschied von Pflanzensaft saugenden
Männchen und Blutsaugenden Weibchen. Darstellung der stechend-saugenden Mundteile im
Zeichentrick. Einbohren der Stechborsten in die Haut und Blutaufnahme in Lebendaufnahme und
im Zeichentrick.
Zum Inhalt
Inhaltsverzeichnis und Zeitangaben
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4
min/sec
Ende FWU-Sigel
00:00
Wanderheuschrecke und Sandlaufkäfer 00:18
Honigbiene
05:05
Schmetterling und Bremse
08:53
Stechmücke
13:19
Zählwerkstand
Bei Kassetten im Schularchiv können die Zählwerksangaben des verwendeten Recorders
eingetragen werden.
Zu den Filmen
1. Wanderheuschrecke und Sandlaufkäfer
(Kauend-beißende Mundwerkzeuge)
Der französische Zoologe de Savigny stellte 1816 in seinen „Memoires sur les animaux sans
vertebres" fest, dass sich die nach Bau und Funktion so unterschiedlichen Mundwerkzeuge
der Insekten auf einen gemeinsamen Grundtyp zurückführen lassen, den kauendbeißenden. Stets sind drei primär paarige extremitätenhomologe und zwei unpaare
Mundteile vorhanden. Die paarigen Mundwerkzeuge werden von vorne nach hinten als
Oberkiefer (= Mandibeln), Unterkiefer (= Maxillen) und Unterlippe (= Labium) bezeichnet.
Unpaar sind Oberlippe (= Labrum) und Innenlippe (= Hypopharynx). Bau und Funktion
kauend-beißender Mundwerkzeuge werden am Beispiel der Wanderheuschrecke erklärt. Da
die paarigen Mundteile außen an der Kopfkapsel ansetzen, entsteht vor der Mundöffnung ein
Präoralraum, der vorne von der Oberlippe und dem Kopfschild (= Clypeus) abgeschlossen
wird. Seitlich wird der Mundvorraum von den Ober- und Unterkiefern begrenzt. Den hinteren
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Abschluss bildet die Unterlippe, deren basale Teile in der Mitte miteinander verschmolzen
sind. In der Mitte bildet der häutige Mundvorraumboden die zungenartig bewegliche
Innenlippe (= Hypopharynx), die zwischen Ober- und Unterkiefer herabhängt und den
Präoralraum unterteilt. Vor dem Hypopharynx liegt die Mundhöhle (= Cibarium), dahinter die
Speicheltasche (=Salivarium). Am Grunde der Mundhöhle befindet sich die Mundöffnung; in
die Speicheltasche mündet der gemeinsame Ausführgang der Speicheldrüsen ein. Der
Oberkiefer ist ungegliedert und über zwei Gelenke - jeweils mit Gelenkkopf und Gelenkpfanne
- mit der Kopfkapsel verbunden. Da die Gelenke an der Vorder- und Hinterseite des
Oberkiefers liegen, wird seine Bewegungsmöglichkeit auf eine Ebene eingeschränkt.
Zwischen den Gelenken setzen über Sehnen antagonistische Muskeln an, innen stark
ausgebildete Adduktoren und außen schwächere Abduktoren, die das Schließen und Öffnen
der Oberkiefer besorgen.
Reich gegliedert sind die Unterkiefer. Ihr proximales Grundglied (= Cardo) besitzt nur eine
Gelenkverbindung mit der Kopfkapsel. Das distale Grundglied (= Stipes) trägt seitlich einen
fünfgliedrigen Unterkiefertaster (= Palpus maxillaris). Er ist mit Haarsendillen besetzt, die
zur chemischen und mechanischen Prüfung der Nahrung dienen. Am Ende des Stipes
inseriert innen die Innenlade (= Lacinia) und aussen die Aussenlade (= Galea). Die
Innenlade ist am Ende und auf ihrer Innenseite mit spitzen Haken und Dornen besetzt und
unterstützt die Oberkiefer beim Ergreifen der Nahrung. Außerdem kann sie die Nahrung
festhalten, wenn sich die Oberkiefer beim Kauen öffnen. Eine weitere wichtige Funktion der
Unterkiefer besteht darin, die abgebissenen Nahrungsteile mit Hilfe des Hypopharynx zum
Mund zu befördern.
Die Unterlippe verhindert, dass beim Fressen Nahrung hinten zwischen den
Mundwerkzeugen herausfällt. Die basalen Teile der Unterlippe verwachsen während der
Embryonalentwicklung zu einer unpaaren Platte. Davon abgesehen entspricht die
Gliederung der Unterlippe genau der der Unterkiefer: Zwei Basalglieder (= Postmentum und
Praementum), Unterlippentaster (=Palpus labialis), Innen- und Aussenlade (=Glossa und
Paraglossa). Unterkiefer und Unterlippe stellen damit ein schönes Beispiel für seriale
Homologie dar, also für homologe Strukturen, die von verschiedenen Körpersegmenten
gebildet werden.
2. Honigbiene
(Leckend-saugende Mundwerkzeuge)
Leckend-saugende Mundwerkzeuge sind bei Hautflüglern, Schmetterlingen und Fliegen
unabhängig voneinander entstanden. Übergänge von kauend-leckender zu leckendsaugender Nahrungsaufnahme zeigen die Hautflügler. Unterkiefer und Unterlippe der
Hautflügler sind durch Gelenkhäute miteinander zum sog. Labiomaxillarkomplex verbunden,
der zur Aufnahme flüssiger Nahrung dient. Die Mandibeln der Honigbiene werden beim
Pollenernten, Pollenfressen und als Modellierwerkzeuge beim Bauen der Waben verwendet.
Unterkiefer und Unterlippe sind zu einem Leck-Saugrüssel umgestaltet. Den zentralen Teil
des Rüssels bilden die Innenladen der Unterlippe (= Glossae). Sie sind median zu einer
langen Zunge verwachsen und enden an der Spitze in einem Löffelchen. Die Ränder der
Zunge legen sich hinten zu einer Rinne zusammen, dem Speichelrohr. Mit Hilfe der
Außenladen der Unterlippe (= Paraglossae), die die Zunge an ihrer Basis seitlich umgreifen,
kann Speichel in diese Rinne geleitet werden. Er fließt zum Löffelchen an der Zungenspitze,
wo er zum Auflösen von Zucker dienen kann. Außen um die Zunge herum befindet sich das
Nahrungsrohr. Es entsteht, indem sich die verlängerten und abgeflachten Außenladen der
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Unterkiefer (= Galeae) vorn und seitlich, und die abgeplatteten Basalglieder der Lippentaster
hinten um die Zunge herumlegen.
Bei reichlichem Nahrungsangebot bleibt die Zunge passiv. Die Rüsselröhre wird wie ein
Strohhalm in die Flüssigkeit getaucht. Als Saugpumpe dienen Muskeln, die die Mundhöhle
und den Pharynx erweitern. Für einen luftdichten Anschluss der Rüsselröhre an die
Mundhöhle sorgen die häutigen, lappenförmigen Innenladen der Unterkiefer (= Laciniae),
die beim Saugen dicht an die Hinterwand der Oberlippe (= Epipharynx) gepresst werden.
Bei spärlichem Nahrungsangebot kann die Zunge ziemlich weit aus dem Rüsselrohr
herausgestreckt werden. Sie besteht aus häutig miteinander verbundenen Querspangen,
die dicht mit unechten Haaren (= Trichomen) bedeckt sind. Durch leckende Bewegungen mit
der Zunge können kleinste Flüssigkeitsmengen wie von einem Schwamm zwischen den
Härchen festgehalten werden. Zum Aufsaugen der Flüssigkeit wird die Zunge ganz in das
Rüsselrohr zurückgezogen. In Ruhe kann der Rüssel doppelt gefaltet unter den Kopf
eingeklappt werden.
3. Schmetterling und Bremse
(Leckende und leckend-saugende Mundwerkzeuge)
Bei den Kleinschmetterlingen gibt es Übergänge zwischen pollenfressenden Formen mit
kauenden Mundwerkzeugen und solchen Formen, die mit einem (kurzen) Saugrüssel
Nektar aufnehmen. Durch Aufstellung einer morphologischen Reihe kann man feststellen,
dass der Saugrüssel der Schmetterlinge aus den verlängerten Außenladen der Unterkiefer
(= Galeae) besteht. Die übrigen Mundteile sind bei den Tagschmetterlingen bis auf die
dreigliedrigen Unterlippentaster in die Kopfkapsel eingeschmolzen oder weitgehend
reduziert. Gleich nach dem Schlüpfen aus der Puppe, solange die Kutikula noch weich ist,
legen sich die Galeae zum Rüsselrohr zusammen. In Ruhe ist der Rüssel, der aus steifen
Skleritspangen und membranösen Zwischenringen besteht, unter dem Kopf uhrfederartig
eingerollt. Beim Strecken des Rüssels wird der Hämolymphdruck im Lumen der Galeae
erhöht und der Rüssel durch Muskeln, die schräg durch das Galealumen ziehen, abgeflacht.
Das Einrollen erfolgt passiv durch die Eigenelastizität des Rüsselskeletts. Bei sehr vielen
Fliegen sind die Mundwerkzeuge leckend-saugend ausgebildet. Der stempelförmige Rüssel
ist zum größten Teil weichhäutig und besteht überwiegend aus der Unterlippe und ihren
Tastern (= Labellen). ln einer frontalen Rinne der Unterlippe liegt die Oberlippe, deren
Ränder nach hinten eingerollt, aber nicht vollständig geschlossen sind. Das Nahrungsrohr in
der Oberlippe entsteht dadurch, dass sich bei Fliegen der im Querschnitt sichelförmige
Hypopharynx an die Hinterwand der Oberlippe anlegt. Bei Bremsen-Weibchen übernimmt
diese Funktion eine der messerförmig abgeflachten Mandibeln. Der Hypopharynx enthält wie
bei allen Dipteren (= Zweiflügler) das Speichelrohr. Von den Unterkiefern sind äußerlich nur
die eingliedrigen Unterkiefertaster zu erkennen. Nahrungs- und Speichelrohr münden distal
zwischen den beiden Unterkiefertastern (= Labellen). Die Labellen bilden weichhäutige
Polster, die auf ihrer Unterseite eingekerbte Rinnen (= Pseudotracheen) tragen, die zur
Oberlippenspitze hin zusammenlaufen. Die Wandung dieser zu etwa 3/4 geschlossenen
Rinnen ist durch Einlagerung von Kutikularringen versteift. Die Pseudotracheen - die nichts
mit der Atmung zu tun haben - dienen dazu, den aus dem Hypopharynx austretenden
Speichel auf der von den Labellen umfassten oder betupften Nahrung zu verteilen. Diese, z.
B. Zucker, wird durch den Speichel aufgelöst. Der mit den Nährstoffen gemischte Speichel
wird dann durch die Oberlippe in den Pharynx gesaugt. Bei den im Film gezeigten Bremsen
saugen nur die Männchen ausschließlich Pflanzensäfte. Die Weibchen saugen zusätzlich
Blut, um eiweißreiche Nahrung für die Eiproduktion zu erhalten. Die Labellen sind bei den
Bremsen verlängert und bilden den größeren, distalen Teil der Rüsselscheide.
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4. Stechmücke
(Stechend-saugende Mundwerkzeuge)
Auch bei den Stechmücken saugen nur die Weibchen Blut. Sie besitzen stechend-saugende
Mundwerkzeuge. Die Unterlippe ist weichhäutig. Sie dient als Stechborstenscheide und wird
nicht mit eingestochen. Sie trägt distal eingliedrige Unterlippentaster, die auch hier als
Labellen bezeichnet werden. Die Labellen sind mit Sinnesorganen versehen, die die
Einstichstelle prüfen. Verlängert und zu Stechborsten umgebildet sind die Oberkiefer, die
Innenladen der Unterkiefer, die Oberlippe und der Hypopharynx. Die dickste Stechborste ist
die Oberlippe. Sie ist nach hinten zu einem geschlossenen Nahrungsrohr
zusammengebogen. Ein Kanal im Hypopharynx bildet das Speichelrohr. Die Grundglieder
der Unterkiefer sind nicht verlängert. Am zweiten Grundglied, dem Stipes, setzen die
viergliedrigen Unterkiefertaster an. Beim Einstich werden die an der Spitze gezähnten
Lacinien durch Protraktormuskeln in die Haut getrieben. Dadurch wird der Rüssel in der Haut
fixiert. Wenn sich nun die Retraktormmuskeln der Lacinien kontrahieren, wird der Kopf an
die Einstichstelle herangezogen und die übrigen Stechborsten senken sich in die Haut ein.
Da rechte und linke Lacinia alternierend arbeiten, dringen die Stechborsten stetig in die Haut
ein. Der in die Wunde gepumpte Speichel verhindert die Blutgerinnung.
Literatur
Barth, F. G. (1982) : Biologie einer Begegnung. Die Partnerschaft der Insekten und Blumen.
- DVA, Stuttgart.
Kaestner, A. (1972, 1973): Lehrbuch der speziellen Zoologie Bd. 1/3 A und B Insecta. Fischer, Stuttgart.
Seifert, G. (1995): Entomologisches Praktikum. 3. Aufl. Thieme, Stuttgart, New York. (mit
Abbildungen aller im Film dargestellten Mundwerkzeuge)
Hinweis:
Bei den Filmen der Videokassette handelt es sich um bearbeitete Fassungen der S-8-mmStumm-filme 36 00742-36 00745
Weitere Medien
32 02346/42 00242 Die Honigbiene. 16-mm-Film/VHS 18 min, f
32 03782/42 01731 Stechmücken. 16-mm-Film/VHS 19 min, f
42 01172 Blütenbestäubung durch Insekten, Arbeitsvideo/4 Kurzfilme 17 min, f
32 02984 Die Stubenfliege. 16-mm-Film 16 min, f
42 02048 Die Stubenfliege. Arbeitsvideo/4 Kurzfilme 17 min, f
Produktion
FWU Institut für Film und Bild, 1997
Kamera
Georg Schimanski
Trick
Wolf Schwan
Begleitkarte und Fachberatung
Prof. Dr. Konrad Schmidt
© FWU Institut für Film und Bild
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Bildnachweis
Hans Pletschinger, Holzkirchen
Redaktion
Cornelie Berner
Verleih durch Landes-, Kreis- und Stadtbildstellen
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