Insekten

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Nervensystem und Sinnesorgane

Das Nervensystem der Insekten enthält zwei zentrale Nervenstränge, die entlang der Körperunterseite vom Kopf bis in den Hinterleib verlaufen. Die Stränge sind im Normalfall pro Körpersegment mit einem Paar Ganglien oder Nervenknoten versehen (weshalb man von einem Strickleiternervensystem spricht). Das Gehirn liegt direkt oberhalb der Speiseröhre und besteht aus drei Ganglien, die zu einem großen Ganglion verschmolzen sind. Die Sinnesorgane der Insekten sind teilweise komplex (z. B. Tympanalorgane) und äußerst empfindlich; das Gehör etwa ist oft präzise auf die Frequenz der Laute des anderen Geschlechts abgestimmt. Neben den klassischen fünf Sinnen der höheren Tiere gibt es auch ungewöhnliche Orientierungsleistungen wie den magnetischen Sinn der Honigbiene und der Termiten sowie die Fähigkeit vieler Arten, Ultraviolettstrahlung und polarisiertes Licht wahrzunehmen. Manche Singzikaden können Töne im Ultraschallbereich hören. Schaben und viele Grillen tragen an ihren Schwanzborsten (Cerci) Härchen mit Tastsinneszellen, die minimale Luftdruckunterschiede registrieren können; dies ermöglicht ihnen die Flucht vor Fressfeinden, deren Atmung sie spüren können.

Es gibt zwei Typen von Insektenaugen: Komplex- oder Facettenaugen und Punktaugen. Jedes der beiden Komplexaugen, die gewöhnlich direkt hinter den Fühlern sitzen, besteht aus bis zu 30 000 lichtempfindlichen Kegeln, den so genannten Ommatidien; sie sind unter einer Linse gruppiert, die aus sechseckigen, prismenförmigen Facetten besteht. Je mehr Ommatidien ein Komplexauge hat, desto besser nimmt es schnelle Bewegungen wahr; je weniger Ommatidien (und je größer somit in Relation die einzelne Linse), desto lichtempfindlicher ist es. Daher haben gewandte Flieger wie beispielsweise Libellen große, an Ommatidien besonders reiche Komplexaugen, während nachtaktive oder verborgen lebende Insekten oft Augen mit nur wenigen Einzellinsen haben. Manche Arten besitzen nur einfache Punktaugen (Ocellen), die bei vielen anderen zusätzlich auftreten (meist liegen sie zu dritt zwischen den Komplexaugen). Punktaugen dienen der Wahrnehmung von näheren Objekten und Schwankungen der Lichtintensität. Jedes Punktauge besteht aus einer einfachen Linse über einer Reihe lichtempfindlicher Nervenzellen, die alle über einen einzigen Nerv mit dem Gehirn in Verbindung stehen. Die meisten Insekten, besonders Blüten besuchende Formen, können verschiedene Farben unterscheiden. Eine Reihe von Arten ist blind.

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Metamorphose

Ein Charakteristikum der Entwicklung von Insekten von der Geburt bis zur Reife ist die Metamorphose, die Verwandlung über eine oder mehrere Formen zum Erwachsenenstadium. Das Wachstum ist von Häutungen begleitet, bei denen der starre Chitinpanzer aufplatzt, sobald er zu eng wird. Man unterscheidet zwei Formen der Metamorphose. Bei einer unvollständigen Verwandlung (Hemimetabolie) kommt das Insekt in relativ ausgereifter Form zur Welt, diese so genannte Nymphe ähnelt der geschlechtsreifen Form, besitzt aber noch keine oder nur teilweise ausgebildete Flügel und keinen Fortpflanzungsapparat. Die Nymphe verwandelt sich direkt (ohne Puppenstadium) weiter; jedes nachfolgende Stadium ähnelt mehr der Erwachsenenform, die man als Imago bezeichnet. Manche Nymphen zeigen eigene Anpassungen, die bei den Imagines nicht vorkommen: Wasserlebende Nymphen etwa haben als Atmungsorgane oft so genannte Tracheenkiemen am Hinterleib, die räuberischen Libellenlarven tragen zum Beuteerwerb ausklappbare Fangmasken am Unterkiefer.

Bei einer vollständigen Verwandlung (Holometabolie) schlüpft aus dem Insektenei eine Larve, die sich meist deutlich von den Adulten (erwachsenen Tieren) unterscheidet; oft ist beispielsweise noch keine Gliederung des Körpers in drei Teile erkennbar, und einige sind beinlos (Maden). Diese Larvalphase dient fast ausschließlich der Ernährung und dem Wachstum, während bis zu neun Häutungen stattfinden können; typische Beispiele sind die Raupen von Schmetterlingen. Hat die Larve in etwa die Größe des ausgewachsenen Insekts erreicht, so verwandelt sie sich in eine Puppe (Chrysalis), ein unbewegliches Ruhestadium, bei dem das Tier oft in einen Kokon eingeschlossen ist und keine weitere Nahrung zu sich nimmt. Aus der Puppe geht schließlich die Imago hervor, die vor allem der Verbreitung und Fortpflanzung dient. Bei manchen Käfern, Fliegen und parasitischen Hautflüglern macht die Larve eine oder mehrere Umwandlungen durch (in der Regel, um sich an Veränderungen im Nahrungsangebot anzupassen), bevor sie sich verpuppt; dies nennt man Hypermetabolie.

Die Lebensweisen von Larven und Imagines derselben Art unterscheiden sich oft deutlich, besonders hinsichtlich der Ernährung. In vielen Fällen sind die Mundwerkzeuge verschieden: Schmetterlingsraupen etwa nagen Pflanzenblätter ab, während die erwachsenen Tiere dank ihres Saugrüssels und ihrer Flugfähigkeit in kurzer Zeit den Nektar zahlloser Blüten aufnehmen können. Wasserlebende Stechmückenlarven sind Filtrierer, während die erwachsenen Tiere als Parasiten Blut (Weibchen) bzw. Pflanzensäfte (Männchen) saugen. Auch Larven leben oft parasitisch oder als Parasitoide (die ihren Wirt umbringen), während sich die Adulten vegetarisch ernähren. Die Bedeutung dieses Phänomens liegt darin, dass Elterntiere und Nachkommen unterschiedliche ökologische Nischen bilden und oft Konkurrenz vermeiden, so dass beide in größerer Zahl im selben Habitat existieren können.

Die meisten Insekten verbringen den Großteil ihres Lebens als Larve. Extrem sind in dieser Hinsicht die Eintagsfliegen, die einige Wochen bis vier Jahre als Nymphen in Fließgewässern leben. Nach der letzten Verwandlung zur Imago leben die meisten nur noch wenige Stunden oder gar Minuten, während der Paarung und Eiablage stattfinden. Die amerikanischen Siebzehnjahreszikaden (siehe Singzikaden) verbringen 13 bis 17 Jahre als Larven im Boden. Meist im Mai des letzten Jahres kommen die in Gruppen lebenden Insekten gemeinsam heraus, häuten sich ein letztes Mal und paaren sich; nach der Eiablage der Weibchen lebt keines der Tiere länger als bis Anfang Juli. In trockenem Holz bohrende Bockkäfer und Prachtkäfer sollen vereinzelt sogar 50 Jahre als Larve verbracht haben. Die gewöhnliche Stubenfliege kann hingegen innerhalb von zehn Tagen die Geschlechtsreife erreichen, und die Generationszeit mancher Blattläuse beträgt nicht einmal eine Woche. Die Generationszeit kann bei vielen Insekten aufgrund einer Unterbrechung der Ei- oder Larvalentwicklung, die man als Diapause bezeichnet und die vor allem im Winter oder zu Trockenzeiten eingelegt wird, verlängert sein. Eine Diapause tritt auch bei einigen Imagines auf, z. B. bei Schmetterlingen.

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Fortpflanzung

Die überwiegende Zahl der Insekten ist getrenntgeschlechtig, aber es gibt auch Zwitter. Die Paarung findet bei den meisten Arten nur einmal statt, woraufhin die Weibchen den Samen der Männchen in der Spermatheka im Hinterleib bis zum Lebensende aufbewahren. Neben der sexuellen Vermehrung kommen verschiedene Formen der Parthenogenese (Jungfernzeugung) vor. Einige Gallwespen und Blattwespen pflanzen sich ausschließlich auf diese Weise fort. Blattläuse zeigen einen Generationswechsel, bei dem sexuelle Vermehrung sich mit Parthenogenese – oft mehrere Generationen lang – abwechselt; man bezeichnet dies als Heterogonie. Bei der Honigbiene und anderen Staaten bildenden Insekten produziert das als Königin bezeichnete, fortpflanzungsfähige Weibchen im Verlauf mehrerer Jahre Tausende von Eiern, die von den Männchen (bei der Honigbiene Drohnen genannt) befruchtet wurden und sich zu Weibchen (Arbeiterinnen) entwickeln. Aus unbefruchteten Eiern entstehen Männchen. Bei einigen Nachtfaltern können aus unbefruchteten Eiern beide Geschlechter hervorgehen. Manche Fliegen vermehren sich gelegentlich durch Paedogenese, bei der sexuell unreife Larven oder Puppen Eier produzieren. Die Imagines vieler Arten sterben bald nach der Paarung; Weibchen leben meist länger, weil sie noch die Eiablage vollziehen müssen.

Die meisten Insekten legen ihre Eier ab, und die Jungen schlüpfen außerhalb des elterlichen Körpers. Einige Insekten sind lebend gebärend oder ovovivipar, z. B. Blattläuse, Napfschildläuse und eine Reihe von Schaben; bei Tsetsefliegen und manchen Lausfliegen erfolgt die Verpuppung der Larve bei der Geburt. Auch die Eiablagegewohnheiten verschiedener Arten weichen voneinander ab: Zahlreiche Insekten legen einzelne Eier oder Eiklumpen an jenen Pflanzen ab, von denen sich die Larven ernähren. Eine Reihe von Insekten legt ihre Eier in die Gewebe der Futterpflanze, wodurch an den Blättern oder Stängeln der Pflanzen Schwellungen oder Gallen entstehen. Manche Insekten, z. B. Schlupfwespen, betreiben Brutparasitismus. Bei parasitischen Arten aus der Familie der Erzwespen zeigt sich das Phänomen der Polyembryonie, bei der sich aus einem einzelnen Ei bis 2 000 Embryonen entwickeln.

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Soziale Insekten

Die sozialen oder Staaten bildenden Insekten leben im Gegensatz zur Mehrzahl der Arten in organisierten Gruppen. Sie umfassen Ameisen, Termiten, etwa 800 Wespenarten sowie 500 Bienenarten (auch Hummeln). Im charakteristischen Fall wird eine derartige Insektengesellschaft von einem oder zwei Muttertieren und einer großen Zahl von Nachkommen gebildet. Die einzelnen Mitglieder einer Kolonie sind in Kasten aufgeteilt, von denen jede eine bestimmte Funktion hinsichtlich Ernährung, Schutz und Fortpflanzung erfüllt; die Individuen verschiedener Kasten weisen auffallend unterschiedliche körperliche Merkmale auf. Viele haben ein gutes Erinnerungsvermögen und sind zu einer ausgeprägten Kommunikation untereinander in der Lage, die vor allem mittels verschiedener Pheromone abläuft. Ein solcher „Superorganismus” ist hinsichtlich seiner Flexibilität und Anpassungsfähigkeit an verschiedene Umweltbedingungen unter den Wirbellosen nahezu konkurrenzlos.

Wanderheuschrecken haben nicht die ausgeprägte Organisation und Kommunikation von Staaten bildenden Insekten, kommen aber gelegentlich während einer Massenvermehrung zu Schwärmen von über einer Milliarde Einzeltieren zusammen (hochgerechnet nach Schätzungen der Individuenanzahl in einem Kubikmeter). Wie ein Beobachter im Mittleren Westen der USA Ende des 19. Jahrhunderts berichtete, können sich solche gigantischen Ansammlungen während ihrer Wanderungen über ein Gebiet von mehr als 300 000 Quadratkilometern erstrecken (sowie über einen Kilometer in die Höhe) und sind in der Lage, die gesamte nährstoffreiche Vegetation eines Gebiets innerhalb weniger Stunden aufzufressen.

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Lockmittel von Insekten

Lockmittel sind all jene sichtbaren, hörbaren und chemischen Mittel, mit denen Insektenweibchen Männchen anlocken und umgekehrt. Manche Insekten wie Leuchtkäfer oder Schmetterlinge locken Geschlechtspartner optisch an; Grillen, Heuschrecken und Zikaden verwenden hierzu Laute. Bei vielen Insektenarten setzen die Weibchen Pheromone frei, mit denen sie die Männchen anlocken. Amerikanische Schaben können bereits einen Duft wahrnehmen, wenn nur 500 bis 1 000 Moleküle pro Milliliter Luft vorhanden sind. Weibliche Nachtfalter der Familien Pfauenspinner und Glucken können Männchen ihrer Art aus mehreren Kilometern Entfernung anlocken; in einem Versuch lockte eine eingesperrte weibliche Gemeine Kiefernbuschhorn-Blattwespe mehr als 11 000 Männchen an. Bei der Insektenbekämpfung macht man sich dies zunutze: Man gewinnt den Lockstoff (in der Regel für jede Insektenart eine andere chemische Substanz) von den Weibchen, oder er wird synthetisiert, sofern seine Struktur bekannt ist. Man verwendet diesen chemischen Stoff dann, um Männchen der entsprechenden Art anzulocken und mit einem Insektizid in Kontakt zu bringen oder in eine Falle fliegen zu lassen, aus der sie nicht entkommen können.