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Grundwissen Biologie Klasse 7

 

Unterrichtseinheit Insekten

 

Inhalt:

Was ein Siebtklässler sich vor einer Arbeit durchlesen sollte.

  • Körperbau der Insekten am Beispiel der Biene
  • Außenskelett der Insekten
  • Flügelbewegung der Insekten
  • Innere Organe der Biene
  • Das Insektenauge
  • Die Bienensprache - der Bienentanz

 

Insekten

Körperbau der Insekten am Beispiel der Biene

Rechts siehst du ein Bild von einer Biene, genauer einer Bienen-Arbeiterin. Vor lauter Körperbehaarung kann man allerdings die einzelnen Teile des Körpers schlecht voneinander abgrenzen. Deshalb findest du darunter auch eine Zeichnung, an der du die einzelnen Teile sehen kannst.

 
Insekten haben ein Außenskelett

Wenn du schon einmal einen Käfer angefasst hast, konntest du feststellen, dass der Insektenkörper nicht so weich ist wie der Körper der Säugetiere, sondern hart. Insekten besitzen eine Art Ritterrüstung aus dem Baustoff Chitin. Die Muskeln und die anderen Weichteile sind so durch den Chitinpanzer geschützt. Die harten Chitinröhren sind durch bewegliche Gelenkhäute verbunden. Dafür haben sie keine Knochen im Inneren.
Der Chitinpanzer wirkt gleichzeitig als Skelett. Er bildet ein Außenskelett.

Vergleiche die Bewegungen bei einem Insekt mit Außenskelett und dem menschlichen Arm mit knöchernem Innenskelett. (Auf die unterschiedliche Geschwindigkeit kommt es nicht an.)

Chitin-Außenskelett

knöchernes Außenskelett

Aufgabe / Lösung

Welches Muskel ist der Beuger beim knöchernen Armskelett?
Beim Armskelett ist der linke Muskel der Beuger.

 

Welcher Muskel ist der Beuger beim Chitin-Außenskelett?
Beim Außenskelett ist der rechte Muskel der Beuger.

 

Welcher Muskel ist der Strecker beim knöchernen Armskelett und beim Chitin-Außenskelett?Welcher Muskel ist der Strecker beim knöchernen Armskelett und beim Chitin-Außenskelett?
Beim Armskelett ist der rechte Muskel der Strecker, beim Außenskelett ist dagegen der linke Muskel der Strecker.

 

Die Flügelbewegung der Insekten

Bei den Insekten greifen die Muskeln nicht wie bei den Vögeln und Fledermäusen direkt am Flügelskelett an. Die häutigen Flügel der Insekten werden, wie du in der Animation links sehen kannst, indirekt bewegt.

Kontrahieren sich die von unten nach oben verlaufenden indirekten Flugmuskeln, wird der 'Brustdeckel' nach unten gezogen, drückt innen auf die Flügelenden und bewirkt dadurch ein Anheben der Flügel. Gleichzeitig wird die Brust in Längsrichtung leicht gedehnt. Kontrahieren sich die Längsmuskeln, wird die Brust in Längsrichtung wieder etwas verkürzt und dadurch der Brustdeckel wieder nach oben gedrückt. Damit gehen die Flügel außen nach unten.

 
Innere Organe der Biene

 
Das Insektenauge

Betrachtest du die Augen einer Biene mit einer sehr starken Lupe oder unter dem Mikroskop, so sieht die Augenoberfläche aus wie etwas das Bild mit den gleich großen Sechsecken.

Insgesamt ist das Auge gewölbt und sieht aus wie eine verzerrte Halbkugel.

Links siehst du die Zeichnung von einem Querschnitt eines Insektenauges. Das Insektenauge ist aus vielen sich nach unter verjüngenden Einzelaugen zusammengesetzt und heißt Komplexauge. Die Anzahl der Einzelaugen, aus denen ein Komplexauge aufgebaut ist, kann von Tierart zu Tierart sehr stark schwanken. Bienenarbeiterinnen haben ungefähr 5000 Einzelaugen, eine Stubenfliege 3200 und große Libellen bis zu 28 000. Der Ohrwurm besitzt dagegen nur 270 Einzelaugen.

 

Aufgabe / Lösung

Warum nennt man ein Bienenauge Komplexauge?
Das Bienenauge ist aus vielen Einzelaugen aufgebaut.

 

Wozu dienen die Pigmentzellen?
Die Pigmentzellen verhindern, dass Licht von der Seite zum Sehstab gelangt. Ohne die Pigmentzellen würden die Sehzellen auch von seitlichem Licht erregt werden und das Bild wäre nicht mehr scharf.
Was ist der Sehstab?
Der Sehstab wird in der Mitte des Einzelauges von den Sehzellen gemeinsam gebildet. Zum Sehstab wird das Licht über Linse und Kristallkörper geleitet.

 

Welche Aufgabe hat der Kristallkegel?
Er leitet die Lichtstrahlen zum Sehstab.
Wovon hängt die Schärfe eines Bildes beim Insektenauge ab?
Die Schärfe eines Bildes beim Insektenauge hängt von der Anzahl der Einzelaugen ab.
Je mehr Einzelaugen ein Komplexauge besitzt, desto besser ist die Auflösung und damit die Schärfe des Bildes.

 
Die Bienensprache – der Bienentanz

Kann man eine Bienenarbeiterin beobachten, die von einem Sammelflug zurückkommt, so sieht man, wie sie sich im Stock an den senkrecht hängenden Waben fortbewegt und von Zeit zu Zeit den anderen Bienen eine Kostprobe ihres Sammelerfolgs aus dem Honigmagen übergibt. Das ganze sieht aus wie ein Tanz, bei dem die Biene "hüft schwingend" mit Hinterleibsausschlägen jeweils in eine bestimmte Richtung tanzt und dann in einem Bogen zum Ausgangspunkt des Tanzes zurückkehrt und erneut zu schwänzeln beginnt. Die anderen Bienen begleiten diese Biene bei ihrem Tanz, halten Körperkontakt, machen die Schwänzelbewegungen mit und tanzen so in gleicher Richtung mit gleichem Rhythmus.
Der Bienenforscher Karl von Frisch hat herausgefunden, dass auf diese Art und Weise die Sammelbienen ihren Artgenossen mitteilen, wo sie erfolgreich gerade welchen Nektar oder Pollen gesammelt haben, damit sich auch diese an der Sammelaktion beteiligen können.

Mitteilung über die...

Himmelsrichtung der Futterquelle Bienen können den Winkel zwischen Sonne und Futterquelle (mit dem Bienenstock als Scheitel) feststellen. Durch einen bestimmten Tanz wissen die anderen Bienen, in welche Richtung sie such müssen.
Entfernung der Futterquelle
  • Weniger als 100 m
    Die Bienen tanzen den Rundtanz. Die anderen Sammelbienen suchen dann im Umkreis von 100 m nach der Futterquelle, die sie von der Kostprobe aus dem Honigmagen kennen.
  • Mehr als 100 m
    Ist die Futterquelle wenig mehr als 100 m entfernt, tanzen sie einen ganz heftigen Schwänzeltanz mit einer hohen Frequenz an Hinterleibsausschlägen.  Ist die Nahrungsquelle sehr weit entfernt, tanzen sie einen langsamen Schwänzeltanz mit einer niedrigen Frequenz an Hinterleibsausschlägen. Sie tanzen so, als ob sie von dem langen Flug müde wären.

Schwänzeltanz

Rundtanz

Aufgabe / Lösung

Wie sehen die Bienen eigentlich, in welche Richtung eine heimgekehrte Sammelbiene tanzt?
Da es im Bienenstock stockdunkel ist, können die Bienen gar nichts sehen. Die Art des Tanzes und die Richtung fühlen sie, indem sie die Tanzbewegungen der Tänzerinnen in engem Körperkontakt mit ausführen.

 

Wie können Bienen im Bienenstock, wo es doch stockdunkel ist, erkennen, wo oben ist?
Sie können nicht sehen, wo oben ist. Durch die Schwerkraft wissen sie aber wo unten ist. Und unten liegt oben gegenüber.
Welches Problem ergibt sich, wenn eine Biene erst einige Zeit (z.B. eine halbe Stunde) nach dem Erfahren der Richtung der Futterquelle (durch den Schwänzeltanz) zum Sammeln aufbricht?
Wenn sie erst einige Zeit, nachdem sie beim Schwänzeltanz mitgetanzt hat und dabei die Richtung der Futterquelle erfahren hat, aufbricht, ist die Sonne bereits ein Stück weiter gewandert und der Winkel zwischen Nahrungsquelle und Sonnenstand stimmt nicht mehr.

 

Wie könnte dieses oben geschilderte Problem gelöst werden?
Die Bienen müssen in der Lage sein, die vergangene Zeit in den zu fliegenden Winkel einzubeziehen und in einem 'korrigierten' Winkel zur Futterquelle zu fliegen.


     
 

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