Untersuchungen zur Evolution, Morphologie und Ontogenese des Flügelgelenkapparates der Pterygota (Insecta)
Final Report Abstract
Die geflügelten Insekten (Pterygota) stellen nahezu zwei Drittel der bekannten Arten der heutigen Fauna. Damit sind sie die bei weitem artenreichste Tiergruppe. Ein besonders wichtiger Faktor für diesen enormen evolutiven Erfolg ist die Fähigkeit zu fliegen. Dennoch ist über die Herkunft der Flügel und den ursprünglichen Aufbau des Flugapparates bei der Stammart der Pterygota - das Grundmuster - nur sehr wenig bekannt. Besonders das Grundmuster des funktionell sehr wichtigen Flügelgelenks ist noch nicht zufriedenstellend aufgeklärt. Auf der Basis umfassender morphologischer Untersuchungen der Eintagsfliegen (Ephemeroptera), die häufig als die ursprünglichsten rezenten Fluginsekten angese-hen werden, der Steinfliegen (Plecoptera), als morphologisch ursprüngliche Vertreter der höheren Fluginsekten (Neoptera) und der Libellen (Odonata) sollte in diesem Projekt das Grundmuster des Flugapparates der Pterygota rekonstruiert werden, um eine gut begründete Basis für ein besseres Verständnis der Evolution der Pterygota und ihrer phylogenetischen Beziehungen zu schaffen. Mittels Freihandpräparation, Rasterelektronenmikroskopie, Mikro-Röntgen-Computertomographie (μCT) und Serienschnitten wurde die Thoraxmorphologie von insgesamt 57 Arten (Ephemeroptera, Plecoptera, Odonata, Embioptera, Mantophasmatodea) untersucht. Auf der Basis der Untersuchungsergebnisse war es möglich eine Hypothese zu den Homologieverhältnissen der Skelettelemente der Flügelbasen von Ephemeroptera und Neoptera aufzustellen. Wir konnten zeigen, dass entgegen der gängigen vorhe-rigen Hypothesen alle Elemente der Flügelbasis der Neoptera auch in der Flügelba-sis der Ephemeroptera sowie der Odonata vorhanden sind. Zusammen mit Merkma-len der am Flug beteiligten Muskulatur des Thorax lässt sich daraus ableiten, dass die Ephemeroptera nicht, wie vielfach angenommen, über eine besonders ursprüngliche, d.h. dem Grundmuster der Pterygota nahestehende Version des Flugapparates verfügen. Vielmehr sind sie in dieser Hinsicht, ähnlich wie die Odonata, in hohem Maße spezialisiert. Daraus folgt auch, dass der Flugapparat der Neoptera in fast allen Aspekten als besonders ursprünglich angesehen werden muss. Möglicherweise stellen die Plecoptera ein sehr gutes rezentes Modell für das Grundmuster der Pterygota dar. Insbesondere die Flügelbasis mit ihren drei zentralen Skleriten und der am ersten und am dritten Axillarsklerit ansetzenden Muskulatur war bei der Stammart der Pterygota wahrscheinlich sehr ähnlich ausgebildet und möglicherweise war es diesen Tieren auch möglich, ihre Flügel flach über dem Hinterleib zusammenzulegen.
