Morphologisch-phylogenetische Analyse der Buchlungen rezenter und fossiler Arachnida
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In diesem Projekt wurde eine vergleichende Studie zur Morphologie der Buchlungen der Arachnida an rezenten und fossilen Formen durchgeführt. Einen Schwerpunkt dabei bildeten die Skorpione. Die Strukturen der Buchlungen wurden mit verschiedenen Techniken analysiert, u.a. Histologie, Lichtmikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie, Mikro-Computer-Tomographie sowie softwaregestützte 3D-Rekonstruktion. Ziel des Vorhabens war die Aufklärung der Evolution der Buchlungen und damit die Rekonstruktion des Landganges innerhalb der Chelicerata (Spinnentiere). Alle von uns untersuchten Buchlungen zeigen auch in einer Reihe von Details einen weitgehend übereinstimmenden Bau. Aufgrund dieser Ergebnisse kann plausibel gemacht werden, dass die Buchlungen von Skorpionen, Geißelskorpionen, Geißelspinnen und Webspinnen homolog sind und eine Landanpassung der Stammart der Arachnida darstellen. Das bedeutet weiterhin, dass die Eroberung des Landes einmalig in der Stammlinie der Arachniden erfolgt ist. Die Untersuchung der Buchlungen eines fossilen Vertreters der Arachniden aus der Gruppe der Trigonotarbida mit einer eigens entwickelten Methode der 3D-Rekonstruktion ergab, dass die moderne Form der Buchlungen bereits im unteren Devon, vor ca. 400 Mill Jahren existierte. Die Feinstruktur der Buchlungen innerhalb der Skorpione weist taxonspezifische Eigenheiten auf, die für die Rekonstruktion der phylogenetischen Verwandtschaftsbeziehungen innerhalb der Skorpione hilfreich sein können. Das Studium einer Reihe von Skorpionsfossilien führte zu der generellen Einsicht, dass einige in früheren Untersuchungen dargestellte Strukturen nicht nachweisbar sind und dementsprechend darauf aufbauende Hypothesen zur Evolution der Skorpione teilweise einer Revision bedürfen. Für die Gattung Waeringoscorpio konnte anhand der Beschreibung einer neuen Art und der Neuuntersuchung vorhandener Fossilien die Hypothese einer sekundär aquatischen Lebensweise unter Herausbildung von für Skorpione neuartiger kiemenartiger Anhänge plausibel gemacht werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2006) The book lungs of Scorpiones and Tetrapulmonata (Chelicerata, Arachnida): Evidence for homology and a single terrestrialisation event of a common arachnid ancestor. Zoology 109: 2-13
Scholtz, G. and Kamenz, C.
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(2007) Reinterpreting the morphology of the Jurassic scorpion Liassoscorpionides. Arthropod Structure and Development 36, 245-252
Dunlop, J., Kamenz, C. and Scholtz, G.
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(2008) An atlas of book lung fine structure in the order Scorpiones (Arachnida). Bulletin of the American Museum of Natural History 316: 359 pp., 17 figures, 156 plates, 2 tables
Kamenz, C. and Prendini, L.
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(2008) Microanatomy of Early Devonian book lungs. Biology Letters 4: 212-215
Kamenz, C., Scholtz, G., Kerp, H. and Hass, H.
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(2008) Reinterpretation of the Silurian scorpion Proscorpius osborni (whitfield): integrating data from palaeozoic and recent scorpions. Palaeontology 51: 303–320
Dunlop, J.A., Tetlie, O.E. and Prendini, L.
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(2008) The Lower Devonian scorpion Waeringoscorpio and the respiratory nature of its filamentous structures, with the description of a new species from the Westerwald area (Germany). Paläontologische Zeitschrift 82: 418–436
Poschmann, M., Dunlop, J., Kamenz, C., Scholtz, G.
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(2009) A fossil trigonotarbid arachnid with a ricinuleid-like pedipalpal claw. Zoomorphology 128: 305-313
Dunlop, J., Kamenz, C. and Talarico, G.
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(2009) Heavy metal—A contrasting substance for micro-tomographical visualization of scorpion book lungs. Micron 40: 911-917
Kamenz, C. and Weidemann, G.
