Arthropodenbein

Insekten und ihre Verwandten sind Hexapoden mit sechs Beinen, die mit jeweils fünf Komponenten mit dem Thorax verbunden sind. In der Reihenfolge vom Körper sind sie die Coxa, Trochanter, Femur, Tibia und Tarsus. Jeder ist ein einzelnes Segment, mit Ausnahme des Tarsus, der aus drei bis sieben Segmenten bestehen kann, die jeweils als Tarsomer bezeichnet werden.

Grundlegende Morphologie der Insektenbeine

Diagramm eines typischen Insektenbeins

Ein repräsentatives Insektenbein, wie das einer Stubenfliege oder Kakerlake, hat die folgenden Teile, in der Reihenfolge von den meisten proximalen zu den meisten distalen:

• coxa
• Trochanter
• Femur
• Tibia
• Tarsus
• pretarsus.

Verbunden mit dem Bein selbst gibt es verschiedene Sklerite um seine Basis. Ihre Funktionen sind gelenkig und haben damit zu tun, wie das Bein am Haupt-Exoskelett des Insekts befestigt wird. Solche Sklerite unterscheiden sich erheblich zwischen nicht verwandten Insekten.

Coxabearbeiten

Zabalius aridus zeigt volle Beinanatomie, einschließlich plantulae unter jedem tarsomere

Die Coxa ist das proximale Segment und die funktionelle Basis des Beins. Es artikuliert mit dem Pleuron und den damit verbundenen Skleriten seines Thoraxsegments, und bei einigen Arten artikuliert es auch mit dem Rand des Sterniten. Die Homologien der verschiedenen Basalsklerite stehen zur Debatte. Einige Behörden schlagen vor, dass sie von einer angestammten Subcoxa abstammen. Bei vielen Arten hat die Coxa zwei Lappen, in denen sie sich mit dem Pleuron artikuliert. Der hintere Lappen ist das Meron, das normalerweise der größere Teil der Coxa ist. Ein Meron ist gut entwickelt in Periplaneta, die Isoptera, Neuroptera und Lepidoptera.

TrochanterEdit

Der Trochanter artikuliert mit der Coxa, ist aber normalerweise starr am Femur befestigt. Bei einigen Insekten kann sein Aussehen verwirrend sein; zum Beispiel hat es zwei Untersegmente in der Odonata. Bei parasitären Hymenopteren hat die Basis des Femurs das Aussehen eines zweiten Trochanters.

Weiblichbearbeiten

Acanthacris ruficornis, Beine saltatorial, Femora mit bipennatalen Muskelansätzen, Stacheln an den Tibiae schmerzhaft wirksam bei einem defensiven Tritt

Bei den meisten Insekten ist der Femur die größte Region des Beines; es ist besonders auffällig bei vielen Insekten mit saltatorialen Beinen, da der typische Sprungmechanismus darin besteht, das Gelenk zwischen Femur und Tibia zu begradigen, und der Femur die notwendige massive bipennate Muskulatur enthält.

Tibiabearbeiten

Die Tibia ist der vierte Abschnitt des typischen Insektenbeins. In der Regel ist die Tibia eines Insekts im Vergleich zum Femur schlank, aber in der Regel mindestens genauso lang und oft länger. In der Nähe des distalen Endes befindet sich im Allgemeinen ein Tibiasporn, oft zwei oder mehr. In der Apocrita trägt die Tibia des Vorderbeins einen großen apikalen Sporn, der über eine halbkreisförmige Lücke im ersten Tarsus-Segment passt. Der Spalt ist mit kammartigen Borsten ausgekleidet, und das Insekt reinigt seine Antennen, indem es sie durchzieht.

Tarsusbearbeiten

Raubfliege (Asilidae), zeigt Tarsomere und Pretarsi mit Huftieren, Pulvilli und Empodien

Der angestammte Tarsus war ein einzelnes Segment und in der erhaltenen Protura, Diplura und bestimmte Insektenlarven Der Tarsus ist auch einsegmentiert. Die meisten modernen Insekten haben Tarsi, die in Untersegmente (Tarsomere) unterteilt sind, normalerweise etwa fünf. Die tatsächliche Anzahl variiert mit dem Taxon, was für diagnostische Zwecke nützlich sein kann. Zum Beispiel haben die Pterogeniidae charakteristisch 5-segmentierte Vorder- und Mitteltarsi, aber 4-segmentierte Hintertarsi, während die Cerylonidae vier Tarsomere auf jedem Tarsus haben.

Das distale Segment des typischen Insektenbeins ist der Pretarsus. In der Collembola, Protura und vielen Insektenlarven ist der Pretarsus eine einzelne Klaue. Auf dem Pretarsus haben die meisten Insekten ein Paar Krallen (Ungues, Singular unguis). Zwischen den Ungues stützt eine mediane Unguitraktorplatte den Pretarsus. Die Platte ist am Apodem des Beugemuskels der Huftiere befestigt. Bei den Neopteren sind die Parepodien ein symmetrisches Paar von Strukturen, die sich von der äußeren (distalen) Oberfläche der Unguitraktorplatte zwischen den Krallen ergeben. Es ist in vielen Hemipteren und fast allen Heteropteren vorhanden. Normalerweise sind die Parepodien borstig (setiform), aber bei einigen Arten sind sie fleischig. Manchmal sind die Parepodien in der Größe reduziert, um fast zu verschwinden. Oberhalb der Unguitraktorplatte dehnt sich der Pretarsus nach vorne in einen Medianlappen, das Arolium, aus.

Webspinner, Embia major, Vorderbein mit vergrößertem Tarsomer, das die Seidenspinnorgane enthält

Webspinners (Embioptera) haben ein vergrößertes basales Tarsomer an jedem der Vorderbeine, das die seidenproduzierenden Drüsen enthält.

Unter ihrem Vorwand haben Mitglieder der Dipteren im Allgemeinen gepaarte Lappen oder Pulvilli, was „kleine Kissen“ bedeutet. Unter jedem Unguis befindet sich ein einzelner Pulvillus. Die Pulvilli haben oft ein Arolium zwischen sich oder sonst eine mittlere Borste oder Empodium, was den Treffpunkt der Pulvilli bedeutet. An der Unterseite der Tarsalsegmente befinden sich häufig pulvillusartige Organe oder Plantelnchen. Die Arolium, Plantulae und Pulvilli sind adhäsive Organe, die es ihren Besitzern ermöglichen, glatte oder steile Oberflächen zu besteigen. Sie alle sind Auswüchse des Exoskeletts und ihre Hohlräume enthalten Blut. Ihre Strukturen sind mit röhrenförmigen Tenenthaaren bedeckt, deren Spitzen durch ein Drüsensekret befeuchtet werden. Die Organe sind so angepasst, dass die Haare eng an einer glatten Oberfläche anliegen, so dass eine Adhäsion durch molekulare Oberflächenkräfte erfolgt.

Variationen in der funktionellen Anatomie von Insektenbeinen

Bruchid mit starker Femora zur Flucht aus hartschaligem Samen

Das typische Brustbein eines erwachsenen Insekts ist eher zum Laufen als zum Graben, Springen, Schwimmen, Räubern oder ähnlichen Aktivitäten geeignet. Die Beine der meisten Kakerlaken sind gute Beispiele. Es gibt jedoch viele spezialisierte Anpassungen, darunter:

• Die Vorderbeine der Gryllotalpidae und einiger Scarabaeidae sind an das Graben in der Erde angepasst.
• Die Vorderbeine der Mantispidae, Mantodea und Phymatinae sind angepasst, um Beute auf eine Weise zu ergreifen und zu halten, während die der Gyrinidae lang und angepasst sind, um Nahrung oder Beute auf eine ganz andere Weise zu greifen.
• Die Vorderbeine einiger Schmetterlinge, wie vieler Nymphalidae, sind so stark reduziert, dass nur noch zwei Paare funktioneller Gehbeine übrig bleiben.
• Bei den meisten Orthopteren sind die Hinterbeine salzatorial; sie haben stark bipinnately bemuskelt femora und gerade, lange tibiae angepasst zu springen und zu einem gewissen Grad Verteidigung durch Treten. Flohkäfer wie Mitglieder der Unterfamilie Halticinae haben auch mächtige Hinterbeine, die es ihnen ermöglichen, spektakulär zu springen.
• Andere Käfer mit spektakulär muskulöser hinterer Femora sind vielleicht gar nicht salzatorial, aber sehr ungeschickt; Zum Beispiel nutzen bestimmte Arten von Bruchinae ihre geschwollenen Hinterbeine, um sich aus den hartschaligen Samen von Pflanzen wie Erythrina herauszudrängen, in denen sie bis zum Erwachsenenalter gewachsen sind.
• Die Beine der Odonata, der Libellen und Damselflies, sind dazu geeignet, Beute zu ergreifen, von der sich die Insekten beim Fliegen oder Stillsitzen auf einer Pflanze ernähren; Sie sind fast unfähig, sie zum Gehen zu benutzen.
• Die Mehrheit der Wasserinsekten benutzt ihre Beine nur zum Schwimmen, obwohl viele Arten von unreifen Insekten auf andere Weise schwimmen, z. B. durch Zappeln, Wellen oder Ausstoßen von Wasser in Strahlen.