Von der Larve zum Imagine - Morphologie und Materialzusammensetzung der Mundwerkzeugen von Odonata mit Fokus auf die Biomechanik und Ontogenese

• Antragsteller: Dr. Sebastian Büsse
• Fachliche Zuordnung: Systematik und Morphologie der Tiere
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 264538592

• Erstellungsjahr: 2023

Zusammenfassung der Projektergebnisse

In den abgeschlossenen Projekten wurde die Morphologie, Mechanik und Kinematik der Mundwerkzeuge von Libellenlarven und Imagines untersucht. Diese Prädatoren haben hochspezialisierte Mundwerkzeuge für Beutegreifen und den Fressvorgang. Im ersten Projekt wurde zum Beispiel der einzigartige Fangapparat von Libellenlarven, die sogenannte Fangmaske, analysiert, wobei auch die Bedeutung von Resilin und Energie-Speichermechanismen untersucht wurde. Der kinematische Prozess des Beutefangens und Fressens stand im Fokus. Im zweiten Projekt wurde die Morphologie, Materialzusammensetzung und Biomechanik der Mundwerkzeuge bei erwachsenen Tieren, einschließlich der Ontogenie und Imaginalhäutung, erforscht. Dabei spielte die Materialzusammensetzung der Kutikula eine wichtige Rolle, insbesondere hinsichtlich Dämpfung und Stoßabsorption. Diese Studien trugen nicht nur zum Verständnis der Libellenbiologie bei, sondern bieten auch potenzielle Anwendungen in der bio-inspirierten Robotik. Die Projekte führten zu einem Buchkapitel, zahlreichen wissenschaftlichen Veröffentlichungen und ermöglichten Studenten das Durchführen von Abschlussarbeiten. Die Gesamtheit dieses Projektes lieferte faszinierende Einblicke in die Wechselwirkung von Morphologie, Verhalten, Kinematik und Materialzusammensetzung der Insektenkutikula, die auch für die Bionik von Bedeutung sind.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• The head morphology of Pyrrhosoma nymphula larvae (Odonata: Zygoptera) focusing on functional aspects of the mouthparts. Frontiers in Zoology, 14(1).
  Büsse, Sebastian; Hörnschemeyer, Thomas & Gorb, Stanislav N.
  
• Material composition of the mouthpart cuticle in a damselfly larva (Insecta: Odonata) and its biomechanical significance. Royal Society Open Science, 5(6), 172117.
  Büsse, Sebastian & Gorb, Stanislav N.
  
• Adaptations of dragonfly larvae and their exuviae (Insecta: Odonata), attachment devices and their crucial role during emergence. Journal of Insect Physiology, 117, 103914.
  Büsse, Sebastian; Büscher, Thies H.; Heepe, Lars & Gorb, Stanislav N.
  
• The predatory strike of dragonfly larvae (Insecta: Odonata). International Congress of Odonatology 2019 (ICO19), Austin, TX, USA
  Büsse S.; Köhnsen A. & Gorb S. N.
  
• Illuminating nature’s beauty: modular, scalable and low-cost LED dome illumination system using 3D-printing technology. Scientific Reports, 10(1).
  Bäumler, Fabian; Koehnsen, Alexander; Tramsen, Halvor T.; Gorb, Stanislav N. & Büsse, Sebastian
  
• Step by step and frame by frame – Workflow for efficient motion tracking of high-speed movements in animals. Zoology, 141, 125800.
  Koehnsen, Alexander; Kambach, Jannis & Büsse, Sebastian
  
• The predatory strike of Odonata larvae – A temperature dependent spring actuated system
  Koehnsen A.; Tröger H.-L.; Gorb S. N. & Büsse S.
  
• A controllable dual-catapult system inspired by the biomechanics of the dragonfly larvae’s predatory strike. Science Robotics, 6(50).
  Büsse, Sebastian; Koehnsen, Alexander; Rajabi, Hamed & Gorb, Stanislav N.
  
• Computational fluid dynamics provide evidence for a compensatory suction feeding like effect in the predatory strike of dragonfly larvae
  Koehnsen A.; Brede M.; Gorb S. N. & Büsse S.
  
• The toolkit of a hunter – functional morphology of larval mouthparts in a dragonfly. Journal of Zoology, 315(4), 247-260.
  Büsse, S.; Tröger, H.‐L. & Gorb, S. N.
  
• Functional morphology in Odonata. Dragonflies and Damselflies, 39-56.
  Büsse, Sebastian
  
• Hunting with catapults: the predatory strike of the dragonfly larvae. 3 rd International Workshop for Insect Bio-Inspired Technologies, Edinburgh, UK
  Büsse S.
  
• Morphological adaptations of the mouthparts to the ectoparasitic lifestyle of the biting midge Forcipomyia paludis (Diptera: Ceratopogonidae), specialized in Odonata. Zoomorphology, 141(3-4), 307-314.
  Büsse, Sebastian; Wildermuth, Hansruedi & Gorb, Stanislav N.
  
• Tarsal attachment structures of the biting midge Forcipomyia paludis (Diptera: Ceratopogonidae), a specialized ectoparasite of Odonata imagines. Zoomorphology, 141(3-4), 297-306.
  Gorb, Stanislav N.; Wildermuth, Hansruedi; Kohl, Stefan & Büsse, Sebastian
  
• The mouthparts of the adult dragonfly Anax imperator (Insecta: Odonata), functional morphology and feeding kinematics. Journal of Morphology, 283(9), 1163-1181.
  Josten, Benedikt; Gorb, Stanislav N. & Büsse, Sebastian
  
• A switchable joint in the head of dragonfly larvae (Insecta: Odonata) as key to the multifunctionality of the prehensile labial mask. Journal of Experimental Zoology Part A: Ecological and Integrative Physiology, 339(7), 644-654.
  Koehnsen, Alexander; Gorb, Stanislav N. & Büsse, Sebastian