Insektenbein

mini|290px|Unterseite eines männlichen Cicindela campestris

Adulte Insekten haben 6 Beine. Alle 3 Thoraxsegmente tragen jeweils ein Beinpaar. Am Prothorax befinden sich die Vorderbeine, am Mesothorax die Mittelbeine und am Metathorax die Hinterbeine.

Bau 130px|200px|Bild 1: Schema der GliederungBild 2: Mittel- und Hinterbein von Procerus

Jedes Bein besteht aus 5 Gliedern (Bild 1). Sie heißen:

Α   Hüfte (lat. Coxa, Plural: Coxae oder eingedeutscht auch Coxen) B   Schenkelring (Trochanter, zu griech. trochós = Scheibe, Rad; antéres = vorn befindlich) C   Schenkel (lat. Femur, Plural: Femora) D   Schiene (lat. Tibia, Plural: Tibiae oder eingedeutscht auch Tibien) E   Fuß (Tarsus, griech. tarsos = Fußsohle, Plural: Tarsi oder eingedeutscht auch Tarsen) Der Fuß besteht gewöhnlich aus 5 Fußgliedern (Tarsomeren) (im Bild e1…e5) und einem Endstück. Das erste Fußglied (e1) heißt auch Fersenglied (Metatarsus). Das letzte Fußglied (e5) heißt auch Krallenglied (es wird auch die Bezeichnung Klauenglied verwendet). Am Endstück (Prätarsus) befinden sich Krallen und Haftpolster, die dem Anhaften an glatten Oberflächen dienen.

Um ein Glied einem Beinpaar zuzuordnen, wird vor dessen Bezeichnung das Präfix desjenigen Thoraxsegments gesetzt, dem das Beinpaar entspringt.

Glied (allgemein) am Vorderbein am Mittelbein am Hinterbein Coxa ProcoxaMesocoxaMetacoxa TrochanterProtrochanterMesotrochanterMetatrochanter FemurProfemurMesofemurMetafemurTibiaProtibiaMesotibiaMetatibia TarsusProtarsusMesotarsusMetatarsus Bei den Larvenstadien ist der Bau des Beines manchmal sehr ähnlich, aber normalerweise einfacher, die Beine können hier auch völlig fehlen. Insektenlarven haben niemals mehr als ein Tarsenglied.

Bemerkungen zu den Beingliedern 210px|Bild 3: Punktierte Zartschrecke95px|100px|Bild 4a: Große BirkenblattwespeBild 4b: Vorder-schiene von Ditomus

mini|220px|Bild 5: Vordertarsus von Callidium violaceum T   Schiene (Tibia) K   Krallen 1   Tarsenglied 1 2   Tarsenglied 2

Zu den Tarsengliedern 3 bis 5 siehe Ausschnitt oben: Tarsenglied 3 – rot umrandet Tarsenglied 4 – gelb Tarsenglied 5 – grün

Die Hüfte bildet die Verbindung zu dem Körperabschnitt, der als Brust bezeichnet wird. Sie ist in einer Hüfthöhle eingelenkt. Diese wird bei Käfern geschlossen genannt, wenn auf der Bauchseite seitwärts von ihr noch ein Sklerit anschließt (die Hüfte also ringförmig eingeschlossen ist), ansonsten offen. Die Hüfte kann relativ groß oder klein, rund, zylindrisch, konisch (wie die Mittelhüfte in Bild 2), gerade, gekrümmt oder flächig ausgebildet sein (wie die Hinterhüfte in Bild 2) und z. B. als Schenkeldecke dienen. Sie kann kaum sichtbar im Körper verborgen sein oder, wie die Mittelhüfte bei der Birkenblattwespe in Bild 4a oder bei den Fangbeinen der Stabwanze (Bild 18), wie ein „zusätzliches Beinglied“ aus dem Körper herausragen.

Der Hüftring ist gewöhnlich ein schmaler Ring, der sehr klein sein oder auch ganz fehlen kann. In Bild 2 schmiegt sich der Hüftring des mittleren Beines eng an den Schenkel an und ist viel kleiner als der Hüftring des Hinterbeines, der wie ein eiförmiges Geschwulst vom Hinterschenkel nach hinten absteht. Er bildet bei vielen Insekten ein Gelenk, das Drehungen ermöglicht. Scharniergelenke sind zwischen Hüfte und Schenkelring und zwischen Schenkel und Schiene ausgebildet. Schenkelring und Schenkel schließen in der Regel mit einer Naht (Sutur), aber ohne Gelenk aneinander an.

Der Schenkel und insbesondere die Schiene tragen häufig Zähne oder Dornen.

Bei der Unterordnung der Langfühlerschrecken liegt in der Schiene ein Hörorgan (Tympanalorgan). In Bild 3 ist im oberen Abschnitt der Vorderschiene der Punktierten Zartschrecke (Leptophyes punctatissima) das Trommelfell als fahlweißes Oval erkennbar. Auf dem Schenkel oder der Schiene oder auch auf dem Körper gibt es skulpturierte sogenannte Schrillleisten aus Chitin, mit denen das Insekt Töne erzeugen kann, wenn es diese gegeneinander reibt.

Bei einigen Käfern kann man eine sogenannte Putzscharte (Bild 4b) finden. Sie besteht aus einer kleinen runden Einbuchtung auf der Innenseite der Schiene, die mit einem beweglichen Dorn verschlossen werden kann. Sie ist von einer Reihe kurzer und starrer Haare umgeben. Diese dienen als Bürste oder Kamm für die Reinigung der Fühler. Wenn der Käfer seine Fühler säubern will, nähert er sein Vorderbein so dem Kopf, dass der Fühler in die Einbuchtung der Schiene gleitet. Dann schließt der Dorn die Öffnung, und wenn das Tier das Bein wieder vom Kopf entfernt, streift der Fühler die „Bürste“ entlang. Auch bei der Biene gibt es eine Putzscharte, diese liegt jedoch auf dem 1. Fußglied.

Die Fußglieder können untereinander etwa die gleiche Größe und Form besitzen, wie z. B. bei dem Hintertarsus der auf Bild 7 gezeigten Käfer. Sie können jedoch auch sehr unterschiedlich ausgebildet sein, dies lässt sich unten bei den Bienen erkennen. Die Laufkäfer, die, wie schon der Name sagt, über ein gutes Laufvermögen verfügen, haben 5 große Tarsenglieder. Die Tarsenglieder können aber auch sehr klein sein, ein kleines kann sich in den Anhängen eines großen „verstecken“ (Bild 5) oder es können auch weniger als 5 Tarsenglieder vorhanden sein. Bei den Käfern hat die Anzahl der Tarsenglieder taxonomische Bedeutung. Die Tarsenformel 5-4-4 bedeutet, dass die Vorderbeine je 5 Tarsenglieder, die übrigen Beine nur 4 Tarsenglieder besitzen.

Am Anhang des letzten Tarsenglieds, dem Prätarsus, sitzen gewöhnlich eine oder zwei Krallen, sehr selten können auch beide reduziert sein. Es können auch weitere Anhänge vorhanden sein, die auf der Internetseite der Faunistik abgebildet sind. Der Prätarsus realisiert die Verbindung zum Untergrund und hat eine sichere Haftung zu garantieren. Deren Effektivität wird bei der Beobachtung einer Fliege an der Fensterscheibe oder der Decke deutlich. Sie besitzt zwischen den Krallen Haftläppchen (Haftballen), die von feinen Drüsenhärchen dauernd feucht gehalten werden. Solche Hafteinrichtungen sind bei verschiedenen Insektenordnungen vielfältig ausgebildet, sie können einfach oder paarig sein, an den Krallen oder zwischen ihnen sitzen, gelegentlich auch an den Tarsengliedern selbst (z. B. bei Rüsselkäfern und Blattkäfern). Darüber hinaus bildet der Prätarsus aber auch eine sensorische Verbindung zur Außenwelt des Insekts. So befinden sich auf der Unterseite des Prätarsus auch Sensillen mit Funktion des Geschmacksinns.

In den Bauchringen der Brust (Sterniten) können Vertiefungen angelegt sein, die formgenau zu den Schenkeln, Schienen oder ganzen Beinen passen. So kann das Insekt diese Teile zum Schutz eng an den Körper anlegen, wie z. B. beim Marienkäfer.

Bewegung der Beine

100px|200px|Bild 6: SchemaBild 7: Gelenk vom Heimchen Das Bein ist Teil des Außenskeletts. Die Elemente, die dem Bein Festigkeit geben und an denen die Muskeln ansetzen, sind keine Knochen im Innern des Beines, sondern durch die harte Hülle des Beines, die im Wesentlichen aus Chitin und Proteinen besteht, gegeben. Die einzelnen Glieder des Beines sind durch weichere Gelenkhäute (Bild 7) verbunden. Die Muskulatur setzt direkt oder indirekt über Sehnen von innen am Außenskelett an.

Die Gelenke als Teil des Exoskeletts liegen offen, sodass sie Umwelteinflüssen ausgesetzt sind und nicht auf einem leicht verdunstenden Flüssigkeitsfilm (Synovia) gegeneinander gleiten können. Exemplarisch am Großen Schwarzkäfer (Zophobas morio) wurden Aufbau und Funktionsweise der unverkapselten Insektengelenke untersucht. Rasterelektronenmikroskopisch zeigen die Berührungsoberflächen, dass sie dicht von Poren überzogen sind, die nur einen μm (ein tausendstel Millimeter) tief sind. Diese wasserabweisende Oberflächenarchitektur mit Selbstreinigungsfähigkeit ist bekannt als Lotoseffekt. Außerdem produziert die Oberfläche wachsartige proteinhaltige Substanzen als Schmiermittel, welche die Reibungskräfte ähnlich wie durch eine PTFE- Beschichtung minimiert.Konstantin Nadein, Alexander Kovalev, Jan Thøgersen, Tobias Weidner, Stanislav Gorb: Insects use lubricants to minimize friction and wear in leg joints. In: Proceedings of the Royal Society B, Biological Sciences, Band 288, Nr. 1954, Juli 2021, (PDF).

Im Bild 6 sind die wichtigsten Muskeln abgebildet. Die Muskeln, die durch ihre Anspannung das Beugen der Beinglieder zueinander bewirken, sind mit Y bezeichnet. Ihre Gegenspieler (Antagonisten), die bei ihrer Verkürzung die Streckung bewirken, sind mit X gekennzeichnet. Zwischen Schenkel und Schiene sind nur Beugen und Strecken möglich, der Schenkelring erlaubt auch ein Drehen. Der entsprechende Muskel ist in Bild 2 mit Z gekennzeichnet. Die Bewegung der Hüfte ist in den einzelnen Insektenordnungen unterschiedlich. Im Tarsus gibt es keine Muskulatur. Die Muskeln, die die Krallen bewegen, sitzen im Schenkel (Bild 2, Y') und in der Schiene und bewegen die Krallen über eine lange Sehne, die den ganzen Tarsus durchläuft.

Die Beine können bewegliche Dornen besitzen, die dazu ebenfalls mit Muskulatur verbunden sind.

Die Insekten besitzen keine Blutgefäße in den Beinen. Die Nährstoffe, die zum Betrieb der Muskeln notwendig sind, werden mit der sogenannten Hämolymphe antransportiert. Mit der Hämolymphe, die frei in den Körperhohlräumen zirkuliert, werden auch die Abfallprodukte der Muskelarbeit abtransportiert. Die Muskeltätigkeit wird von den entsprechenden Ganglien in Vorder-, Mittel- und Hinterbrust aus gesteuert.Heinz Freude, Karl Wilhelm Harde, Gustav A. Lohse (Hrsg.): Die Käfer Mitteleuropas. Band 9: Cerambycidae, Chrysomelidae. Goecke & Evers, Krefeld 1966.Edmund Reitter: Fauna Germanica. Die Käfer des Deutschen Reiches (= Schriften des Deutschen Lehrervereins für Naturkunde. 22, ). Band 1. Lutz, Stuttgart 1908.

Beintypen 150px|Bild 8: Kopflaus

Nach spezialisierten Arten der Fortbewegung unterscheidet man zunächst Laufbein, Sprungbein und Schwimmbein. Bei den weiteren Typen Fangbein, Grabbein und Sammelbein ist das Bein jeweils für eine andere Funktion ausgestaltet. Es muss aber betont werden, dass jedes Bein mehrere Aufgaben wahrnimmt und über den „Hauptzweck“ hinausgehend spezialisiert sein kann.

Die Typisierung wird daher nur teilweise der Fülle der Beinformen gerecht. Ein Beispiel dafür sind die Beine der Läuse (Bild 8), die auf das Festklammern an den Haaren spezialisiert sind. Bei ihnen bildet die starke Klaue des Prätarsus mit einem Fortsatz der Schiene eine Zange. Weiter gibt es einige Käferarten (Pogonostoma), die so auf das Klettern auf Bäumen spezialisiert sind, dass sie sich auf dem Erdboden nicht mehr fortbewegen können.Bernhard Klausnitzer: Wunderwelt der Käfer. Herder, Freiburg (Breisgau) u. a. 1982, ISBN 3-451-19630-1. Bei Libellen sind die Beine stark bedornt und dienen zum Beutefang, sie werden selten bis nie zum Laufen verwendet. Einige Gespenstschrecken-Arten, wie etwa die Malaiische Riesengespenstschrecke nutzen ihre bedornten Hinterbeine zur Abwehr von Feinden. Zu diesem Zweck werden die Schienen der Hinterbeine schnell gegen die Schenkel geschlagen, was durch die Dornen insbesondere der Schienen eine sehr effektive Verteidigung darstellt.

Laufbein 130px| 135px| 150px| 130px|Bild 9: Mittelbeine zweier SandlaufkäferBild 10: Kleiner KohlweißlingBild 11: Schnake   Natürlich ist die ursprüngliche Aufgabe des Beines, die Fortbewegung des Insekts zu ermöglichen. Hierfür entwickelte sich das Laufbein, wie es beispielsweise bei Käfern, insbesondere bei Laufkäfern (Carabidae) zu finden ist (Bild 2). Beim Laufen stemmen sich die bedornten Enden der Schienen in den Boden, während die abgeflachten Fußglieder auf dem Untergrund aufliegen. Einige Käfer, insbesondere die Sandlaufkäfer (Cicindelinae), können sehr schnell laufen. Sie haben lange und schlanke Beine.

Wenn Käfer flugfreudig sind, müssen die Beine leicht gebaut sein. In Bild 9 sind die Beine zweier verschiedener Sandlaufkäferarten abgebildet, oben eine weniger flugfreudige, unten eine sehr flugfreudige Art.