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Biologie als Grundlage der Systematik von Insekten

Erst vor etwa 12 Jahren begann ich mit der systematischen Bestimmung von fotografierten Insekten. Als Laie merkt man bald, dass man sich mit der Systematik und der Biologie der fotografierten Insekten befassen muss, wenn man die gefundenen Tierarten einigermassen sicher ihren Familien zuordnen möchte. Als Laie stösst man aber schnell auch seine Grenzen, es ist nahezu unmöglich bei allen Insektenfamilien sichere Artbestimmungen durchzuführen. In der Schweiz wurden bis heute etwa 90‘000 verschiedene Insektenarten, unterteilt in viele Familien, Arten und Unterarten, beschrieben. Die Systematik beruht auf der Anatomie und der Entwicklung von Insekten und ist noch nicht vollständig abgeschlossen. Der Körperbau mit einem Kopf mit 2 Facettenaugen (Komplexaugen) und artspezifisch zusätzlichen Punktaugen (Ocellen) und komplizierten Mundwerkzeugen, einer Brust mit 2 oder 4 Flügeln und 6 Beinen und einem grossen Hinterleib ist bei allen Insekten etwa vergleichbar. Natürlich gibt es auch hier Ausnahmen, wie beispielsweise bei der Schmetterlingsfamilie der Edelfalter (z.B. Admiral und Kleiner Fuchs), diese Insekten haben nur 4 voll ausgebildete Beine! In der vorliegenden Homepage möchte ich mich vorwiegend mit der Biodiversität eines begrenzten Gebietes Voregg Hägglingen und Umgebung befassen. Ich werde nur etwas auf die Systematik der Tiere eingehen und nur stellenweise besondere biologische Eigenschaften einzelner Insekten oder anderer Gliedertiere erwähnen. Ferner werde ich auch die übrigen „höheren“ gefundenen Tiere (Amphibien, Reptilien, Vögel und Säuger), welche ich in unserem Garten fotografieren konnte, bildlich kurz vorstellen. Den Fokus lege ich auf dieser Homepage aber auf den Stamm der Gliedertiere. Auf weiterführende biologische Informationen zu allen Arten verzichte ich meistens, diese findet man heute schnell in Büchern oder im Internet. Auch bei der genauen Artenbestimmung verweise ich auf diverse sehr gute Internetforen, welche von Spezialisten unterhalten werden. Mir geht es vor allem darum, die reiche Biodiversität vor unserer Haustüre darzustellen. Wenn man die Natur schützen möchte, muss man sie zuerst kennen lernen!

Systematik

Die Insekten gehören in der Zoologie zum Stamm der Gliedertiere. In unserem Garten leben sehr unterschiedliche Gliedertiere. Neben der grössten und häufigsten Klasse der Insekten, findet man auch noch Tiere aus den Klassen der Tausend- und Hundertfüsser, Spinnen, Asseln, Springschwänzen und Bärtierchen. Grundsätzlich kann man die Insektenarten anatomisch in flügellose und beflügelte Insekten oder anhand ihrer Entwicklung als hemimetabole oder holometabole Insekten einteilen. Die hemimetabolen Insekten durchlaufen keine vollständige Metamorphose, d.h. die Insektenlarven ähneln bereits stark ihren adult Stadien, häuten sich mehrfach und machen schliesslich keine Verpuppung durch. Zu diesen Insekten gehören bekannte Insektenordnungen, wie Libellen, Eintagsfliegen, Heuschrecken, Ohrwürmer und Wanzen. Zu den holometabolen Insekten gehören bekannte Ordnungen, wie Schmetterlinge, Fliegen, Käfer und Hautflügler (Bienen und Wespen). Diese Insekten durchlaufen eine vollständige Metamorphose d.h. die Larven (Maden, Raupen) verpuppen sich nach mehreren Häutungen und schlüpfen schliesslich nach einer Ruhephase (Verpuppung) als adulte Insekten mit völlig verändertem Aussehen aus ihren Puppenhüllen (Beispiel: Made - Puppe - Fliege).

Die Artbestimmung eines Insektes kann durch die grosse Anzahl von Arten, Familien und Ordnungen und den vielen Variationen öfters eine Herausforderung werden.

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Biologische und anatomische Besonderheiten von Insekten

 

Insekten bilden die artenreichste Tierklasse in der zoologischen Systematik. Als Gliedertiere gehören sie zum Unterstamm der Hexapoda (6-beinig). Erste Insekten traten bereits vor etwa 380 Mio Jahren auf, seit dieser Zeit haben sie sich ausserordentlich erfolgreich an viele Lebensräumen auf allen Kontinenten angepasst. Viele Insekten verbringen eine deutlich längere Zeit als Larven, Zikaden können gar bis zu 17 Jahre im Larvenstadium im Boden leben, Maikäfer immerhin noch deren 3-4 Jahre. Adulte Insekten scheinen dagegen oft sehr kurzlebig, z.B. geschlechtsreife Eintagsfliegen sterben schon wenige Stunden oder Tage nach der Begattung oder der Eiablage. Man findet Insekten in Gewässern oder in der Wüste genauso, wie im Hochgebirge auf Gletschern oder in tropischen Regenwäldern. Insekten können als Spezialisten alle biologischen Stoffe als Futter verwerten. Einige fressen nur Pflanzenbestandteile (z.B. Heuschrecken), andere nehmen nur tierische Nahrung zu sich, als Jäger (z.B. Wespen) oder sie leben von Kot oder Kadavern (z.B. Fliegen). Einige lästige Mücken brauchen „nur“ frisches Blut zum Leben. In fast allen Ökosystemen spielen Insekten eine wichtige Rolle, Bienen sind für viele Pflanzen als Bestäuber für die Fruchtentwicklung eminent wichtig. Nur im Meer sind Insekten rar, dort haben sich andere Gliedertiere, wie Krebstiere, erfolgreicher verbreitet. Insekten sind für viele Tiere auch die Nahrungsgrundlage, sie stehen oft am Anfang von Nahrungsketten. 

Insektenaugen

Insekten haben im adult Stadium sehr komplexe Sehsinnes-organe, auf ihren Köpfen findet man mehrere unterschiedliche Augen. Die bekanntesten sind die Facettenauge ( = Komplex-augen), welche artsspezifisch aus mehreren Hundert bis Zehntausend Einzelaugen (Ommatiden) bestehen. Die Augen von Ohrwürmern (Dermaptera) bestehen aus nur 270 solchen Ommatiden, Fliegen- und Bienenaugen aus 3000-5000 Ommatiden und bei Libellen findet man bis zu 30'000 Ommatiden pro Facettenauge.

Daneben haben Insekten artspezifisch auf der Stirn oft auch noch 3 einfache Punktaugen (Ocellen). Im Larvenstadium fehlen Sehsinnesorgane öfters oder sie sind noch sehr dürftig als Punktaugen entwickelt, welche nur hell-dunkel wahrnehmen.

Rechts habe ich ein Facettenauge einer grossen Pferdebremse fotografiert, diese Augen sind aus etwa 3000-4000 Ommatiden zusammengesetzt. Gut sichtbar sind auch die komplexen stechend saugenden Mundwerkzeuge und die als Taster genannten Palpen. Insekten haben mit ihren Augen ein anderes Lichtabsorptionsmaximum als viele andere Tiere. Sie vermögen gut UV-Licht zu sehen, für uns Menschen unscheinbare Blüten sind dadurch öfters attraktiv für Insekten. Sie sehen auch blau, grün und gelb, den roten Spektralbereich sehen sie aber nicht. Rote Insekten sind also für andere Insekten schlechter sichtbar, rot kann dadurch auch eine Art der Tarnung sein! Nektar saugende Insekten bevorzugen entsprechend violette, blaue bis gelbe Blüten! 

Turbanaugen

Bei männlichen Eintagsfliegen findet man am Kopf über den seitlichen angeordneten Facettenaugen über der Stirn 2 zusätzliche sehr grosse Punktaugen, sie werden als Turbanaugen bezeichnet. Man nimmt an, dass diese Augen im Flug vor der Paarung das erkennen der Weibchen erleichtert.

Die gutsichtbaren 3 Punktaugen (Ocellen) auf der Stirn zwischen den beiden Facettenauge findet man bei allen Hautflüglern. Man nimmt an, dass sie besonders im Flug hilfreich sind.

Insektenflügel Anatomie

Insektenflügel

Sowohl bei den hemimetabolen als auch holometabolen Insekten findet man 2- und 4-flügelige Insektenarten. Alle Dipteren habe stets nur 2 Flügel, Wanzen, Libellen, Käfer und Hautflügler haben 4 Flügel.  Die systematische Einteilung kann also nicht über die Anzahl der Flügel erfolgen. Die Flügel werden erst im Laufe der Entwicklung gebildet. Einige Insekten, wie z.B. Ameisen oder Blattläuse haben nur kurz während der Paarungszeit Flügel und werfen sie ab, sobald sie sesshaft werden. Insbesondere einige weibliche Insekten haben über habt nie Flügel, wie z.B. bei einigen Nachtfalter- oder Käferarten (Leuchtkäfer).

Libellenflügel von einer Prachtlibelle:

Gut sichtbar sind die starke netzartige Äderung und die leuchtende blaue Farbe. Nach dem Schlupf aus der Larvenhülle breiten sich die Flügel aus, indem sich die Adern mit einer härtenden Flüssig-keit füllen. Libellen breiten in Ruhe typischerweise ihre 4 Flügel flach aus!

Eine frisch geschlüpfte Fliege, ist noch fast farblos mit übergrossem Kopf und kleinen noch nicht ganz entfalteten Flügeln. Viele frisch geschlüpften Insekten sonnen sich zuerst, dabei härtet die zuerst noch weiche Chitinhülle aus und färbt sich nach dem Schlupf aus der Puppe noch um in die artspezifischen Farben. Gleichzeitig entfalten sich ihre Flügel, indem viel Körperflüssigkeit (Hämolymphe) in die Flügeladern fliesst. Der Kopf erscheint bei frischgeschlüpften Insekten auch meist etwas gross, sie öffnen damit die harte Chitinhülle der Puppe.

Frisch geschlüpfte Fliege

Im folgenden werden biologische und anatomische Besonderheiten von Insekten kurz aufgelistet:

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  1. Viele Insektenarten durchlaufen eine vollständige Metamorphose, d.h. die Umwandlung vom Larvenstadium, über ein Ruhestadium (Puppenstadium) zum adulten Insekt (Imago), diese Entwicklung wird als holometabol bezeichnet. Die Larven dieser Insekten sehen ganz anders aus als ihre Imagos. Oft sind die Larven deutlich grösser als ihre sich daraus entwickelten Imagos. Alle Käfer, Schmetterlinge, Mücken und Fliegen, Hautflügler und Netzflügler gehören in diese Gruppe.

  2. Alle anderen Insektenordnungen, wie Heuschrecken, Libellen, Wanzen, Tier- und Pflanzenläuse gehören in die Gruppe der hemimetabolen Insekten. Diese Entwicklungen durchlaufen keine Verpuppung. Die Larven häuten sich mehrmals und sehen bereits den adulten Insekten sehr ähnlich. 

  3. Fortpflanzung: Neben Eier legenden, gibt es auch lebend gebärende Insekten (z.B. Blattläuse).

  4. Flügel: Insekten sind mit Ausnahmen mit zwei oder vier Flügeln ausgestattet und oft exzellente Flieger. Die Flügelform, Beschaffenheit und Äderung hilft bei vielen Insekten auch zur Artbestimmung. So sind die 4 Flügel bei Hautflüglern nur wenig geädert und oft eher farblos. Bei Dipteren (Fliegen und Mücken) sind stets nur 2 Flügel ausgebildet, die Flügel sind oft nur durchscheinend und schwach geadert. Alle Dipteren haben noch zusätzlich 2 Schwingkölbchen (siehe unter Mücken), welche als 2 weitere nicht entwickelte Flügel interpretiert werden können. Netzflügler haben eine sehr starke Flügeläderung (Netz-artig). Bei Libellen sind die 4 grossen, geaderten Flügel nur gelegentlich durch Flügelmahle gefärbt. Bei den Schmetterlingen sind alle 4 Flügel beschuppt (Schuppenflügler), man unterscheidet die deckenden Vorderflügel von den meist etwas grösseren Hinterflügeln. Bei Käfern sind die Vorderflügel durch viel Chitin zu gut schützenden meist farbigen Deckflügeln umgebildet, für ihren Flug brauchen die Käfer aber ihre darunter versteckten, häutigen, meist farblosen, geäderten viel grösseren eigentlichen Flugflügel.

  5. Bei Schmetterlingen findet man auch die farbigsten Flügelmerkmale, aller Insekten. (siehe auch auf der Homepage: adimeyer1.wixsite.com/schmetterlinge). Einige Insektenarten haben nur zeitweise Flügel, bei Ameisen haben die Männchen und die Königinnen nur am Hochzeitstag Flügel, nach der Begattung werden die Flügel abgeworfen. Bei Leuchtkäfern und Schneckenhauskäfern oder einigen Nachtfaltern, (z.B. Frostspanner und Schlehen-Bürstenspinner) sind nur die Männchen flugfähig, die Weibchen haben überhaupt keine Flügel mehr. Auch die für viele lästigen Blattläuse können je nach Jahreszeit und Futterangebot beflügelte Imagos entwickeln. Sobald Blattläuse eine sichere Nahrungsquelle gefunden haben, werfen sie ihre Flügel ab. Unter den Schmetterlingen gibt es Arten, welche als Wanderfalter grosse Distanzen überwinden können, in Europa überqueren z.B. die Admiral, Distelfalter und Gammafalter regelmässig die Alpen.

  6. Augen: Es gibt Insekten mit einfachen Punktaugen, viele haben aber auch komplexe Facettenaugen, welche aus bis zu 30’000 Einzelaugen (bei Libellen) bestehen. Hautflügler haben zusätzlich noch drei kleine Augen auf der Stirn, sogenannte Ocellen. Das für Insekten sichtbare Lichtspektrum hat ihr Maximum bei dem für uns unsichtbaren UV-Licht. Insekten sehen auch violett, blau, grün und gelb, die Farbe rot sehen sie nicht. Nektar saugende Insekten bevorzugen deshalb auch violette, blau und gelbe Blüten. Rote Insekten können sich zumindest gegen andere Insekten mit ihrer Farbe etwas tarnen, sie werden schlechter von insektenfressenden anderen Insekten, wie z.B. Wespen, entdeckt.

  7. Beine: Alle adulten Insekten haben 6 Beine! Larven haben jedoch oft viele zusätzliche Bauchbeine, bei Schmetterlingsraupen sind es bis zu 10, bei Blattwespen über 10 zusätzliche Beine. Bei allen Edelfaltern (z.B. Admiral) sind aber nur 4 Beine voll entwickelt, die zwei vordersten Beine sind nur kleine Stummel und dienen als „Putzpfoten“ anderen Zwecken. Die Funktionen der Beine sind auch unterschiedlich, bei Heuschrecken dienen sie als beeindruckende Sprungbeine, Bei Schmetterlingen dienen sie als Landehilfen, bei Laufkäfern zur schnellen Fortbewegung, Teichäufer laufen damit auf dem Wasser! Viele Insektenbeine sind mit Borsten oder spitzen Haken besetzt, diese helfen bei der Fortbewegung auf Pflanzen, bei der Paarung oder dienen als Frassschutz vor Feinden. Die "Insektenfüsse" sind ebenfalls sehr komplex mehrgliedrig und mit Haken besetzt, damit können sich Insekten auch gut an Pflanzen, Steinen, vertikalen Wänden oder Fensterscheiben sicher festhalten! Die Koordination der 6 Beine ist auch bemerkenswert, Raubinsekten halten sich beispielsweise mit nur einem Bein hängend an einer Pflanze, halten mit mehreren Beine ihre Opfer und führen sie zu ihren Mundwerkzeugen (siehe Hornisse, Bild unten).

  8. Der Geruchssinn von Insekten ist hoch entwickelt. An den Antennen der Insekten, welche je nach Ordnung und Familie unterschiedlich lang sind und aus Gliedern bestehen, sind duftempfindliche Riechhaare vorhanden. Bei Dipteren, wie z.B. bei Fliegenarten sind die Antennen am Kopf sehr kurz und haben nur 3 Glieder. Bei Heuschrecken , Wespen, Bienen und Schmetterlingen können die Antennen aber sehr lang sein, teilweise sogar länger als der ganze Körper! An den Antennen befinden sich Riechhaare mit empfindlichen Sensillen, welche mindestens 3 Rezeptorneuronen, bei Bienen und Heuschrecken bis 50 duftempfindliche Rezeptorneuronen besitzen. Diese Rezeptorneurone können Duftstoffe von Futterquellen aber auch Pheromone (körpereigene Geruchshormone) über grosse Distanzen wahrnehmen und so die Insekten zu diesen Duftquellen leiten oder anlocken. Bekannt sind z.B. die Fliegen, welche  dem Geruch von Kadavern oder Kot nicht widerstehen können. Pheromone spielen bei allen Insekten eine wichtige Rolle bei der Partnersuche. Schmetterling Männchen haben dazu oft grosse Duftschuppenflecken auf den Vorderflügeln. Einige blutsaugende Insekten, wie z.B. die kleinen Schmetterlingsmücken oder auch Bartmücken, scheiden nach dem Stich Aggregationspheromone ab und locken damit auch andere Artgenossen an.

  9. Auch der Geschmackssinn ist hoch entwickelt und befindet sich z.B. bei den Fliegen in den Fusssohlen ihrer Beine. Fliegen können so für sie „gutes Futter“ ertasten.

  10. Wachstum: Ein adultes Insekt wächst nach der Verpuppung nicht mehr, ihr starres Aussenskelett aus Chitin verunmöglicht ein weiteres Wachstum. Ausgeprägt ist dies bei den Käfern, welche einen eigentlichen Chitinpanzer entwickeln. Larven sind i.d.R. weichhäutiger und wachsen mit jeder Häutung etwas. Adulte Insekten haben in der Regel auch nur noch ein Ziel: Partnersuche und Fortpflanzung, was oft in kurzer Zeit erreicht wird.

  11. Lebensformen: Die meisten Insektenarten leben solitär, d.h. die Weibchen kümmern sich nach der Begattung mehr oder weniger alleine um ihre Brut. Bei der artenreichsten Insektenordnung den Hautflüglern (Ameisen, Bienen und Wespen) bilden einige Arten zur Fortpflanzung und Brutpflege riesige Insektenstaaten mit bis zu knapp einer Million Tieren (bei Ameisen!) mit strikter Aufgabenteilung. Nur die Königinnen, legen Eier, die Arbeiterinnen übernehmen die ganze Brutpflege, Nahrungsbeschaffung und den Schutz des Volkes (Soldaten).

  12. Morphologie: Viele Insektenarten haben ausserordentliche Farbmuster, diese Muster dienen sowohl der Partnersuche, der Tarnung als auch der Abschreckung. Einige Insekten imitieren zu ihrem Schutz die Musterungen von räuberischen Wespen, was als Mimikry bezeichnet wird. Viele harmlose Schwebfliegenarten beherrschen dies mit einer bemerkenswerten Perfektion.

  13. Zirpen: Besonders Männchen von Grillen, Zikaden und Heuschrecken erzeugen mit ihren Flügeln oder Beinen gut hörbare Töne zur Partnersuche. Dieses sommerliche Zirpen kann auch für das menschliche Ohr beeindruckende Ausmasse erreichen. Mücken hingegen erzeugen mit ihren Flügeln zur Partnersuche für uns nicht hörbare hochfrequente Töne mit ihren Flügeln.

  14. Eine Besonderheit in der Kommunikation bei der Partnersuche bieten die selten gewordenen Leuchtkäfer, welche nachts mittels chemischer Prozesse (Luziferin) kaltes fluoreszierendes Licht erzeugen.

  15. Parasiten: Viele Insektenarten leben parasitoid, d.h. sie leben auf Kosten von anderen Tieren oder Pflanzen. Viele Wildbienen (z.B. Blutbienen) legen ihre Eier in fremde Bienennester, dort wird ihre heranwachsende Brut von den anderen Bienen gefüttert, sie werden daher auch als Kuckucksbienen bezeichnet. Schlupfwespen und einige Käferarten, legen ihre Eier in Larven, welche dann allmählich bei lebendigem Leib aufgefressen werden. Beispielsweise der hübsche Bienenwolf - Käfer parasitiert in Bienennestern, ihre Larven leben von Bienenlarven. Tierläuse und Mücken sind lästige Blutsauger. Bemerkenswert sind auch die vielen kleinen Gallmücken- und Gallwespenarten, welche ihre Eier in Pflanzen stechen, worauf die Pflanzen eigenartige artspezifische Wucherungen, auch Gallen genannt, produzieren. In diesen Gallen entwickeln sich die Larven.

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Oben rechts: Beinanatomie einer Heuschrecke, oben rechts: Festhaltetechnik bei einer Hornisse, mit dem letzten Beinpaar hält sie sich fest, während sie mit den anderen 4 Beinen ihr Opfer hält.

Links: Deck- und Flugflügel einer Wanze.

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