Insekten. Du kannst sie nicht schlagen. Sie können kaum hoffen, sie einzudämmen. Gelegentlich.
Und das ist auch gut so, denn von der Bestäubung bis zur Müllentsorgung haben Insekten ihre segmentierten Fortsätze in jeden spielenswerten Naturschläger versenkt. Vielleicht haben Sie das Gerede über den Zusammenbruch des Bienenstocks gehört? Wir flippen nicht aus, weil wir Honig lieben (na ja, nicht nur , weil wir Honig lieben). Wir sind besorgt, weil Colony Collapse Disorder die globale Landwirtschaft bedrohen könnte.
Es ist also gut, dass Insekten als Gruppe geborene Überlebenskünstler sind. Nimm die Kakerlake (bitte). Tests haben gezeigt, dass sie Beleidigungen überleben können, die von einer Strahlung auf Hiroshima-Niveau für einen Monat bis zum buchstäblichen Verlust des Kopfes reichen [Quelle: Choi ]. Als mit Zucker versetzte Kakerlaken begannen, gewöhnliche deutsche Kakerlaken in ihr kollektives Verderben zu führen, entwickelten ihre Gehirne eine Abneigung gegen Glukose – in nur wenigen Generationen [Quelle: Wada-Katsumata, Silverman und Schal ].
Aber Kakerlaken sind nur der klassische Fall des Überlebenstalents dieser wirbellosen Klasse. Seit Anbeginn des Lebens an Land waren Insekten die großen Entdecker und Kolonisatoren der Natur. Sie sind anpassungsfähige, wandelbare Pioniere, die sich entwickelt haben, um fast jede terrestrische Nische zu füllen, und sie sind Legion.
Hier sind 10 Eigenschaften, die Insekten gedeihen lassen, wenn andere Tiere es nicht können.
- Es gibt keine Stadt wie Vielfalt
- Äonen der Evolutionsgeschichte
- Boomende Babys und Popping-Populationen
- Sozialversicherung
- Gelenkanhängsel setzen einen Fuß in ihren Mund
- Das Gefühl ist gegenseitig (ism)
- Sie verwandeln sich nie, was sie nicht mochten
- Die verdammten Dinger haben Flügel
- Exoskelette: Knusprige Schalen für klebrige Zentren
- Es ist eine (wirklich) kleine Welt
10: Es gibt keine Stadt wie Vielfalt
Wenn du überleben willst, hilft es, flexibel zu sein. Essen Sie, was verfügbar ist, passen Sie Ihre Körperzyklen an die örtlichen Gegebenheiten an und legen Sie nicht alle Ihre Eier in einen ökologischen Korb. Als Klasse sind Insekten Meister der Flexibilität, sowohl in Bezug auf die genetische Anpassung als auch auf die phänotypische Plastizität – die Art und Weise, wie ein Satz von Genen physische Merkmale hervorbringen kann, die als Reaktion auf verschiedene Umgebungen variieren [Quelle: Whitman und Agrawal ].
Insekten machen fast 73 Prozent aller bekannten Tierarten und fast 85 Prozent der Landtierarten aus. Bisher haben wir rund 900.000 Arten gefunden und benannt, die in 32 Ordnungen unterteilt sind. Experten schätzen, dass die wahre Zahl viel höher liegen könnte, im Bereich von 2-30 Millionen [Quellen: Danforth , Smithsonian ]. Die größere Schätzung ergibt sich teilweise aus der erstaunlichen Vielfalt an Insekten, die in südamerikanischen Waldkronen leben [Quelle: Smithsonian ].
Ihre vielfältigen körperlichen und sozialen Merkmale und ihre bemerkenswerte Anpassungsfähigkeit ermöglichen es Insekten, sich in nahezu jede offene Nische auszubreiten. Es erklärt auch teilweise, warum Insekten Massensterben überleben [Quelle: Yeates ]. Aber selbst so flexible Lebewesen wie Insekten brauchen viel Zeit, um in so viele wundersame Formen zu strahlen.
9: Äonen der Evolutionsgeschichte
Dieselben Faktoren, die Insekten heute dazu bringen, sich in Arten zu verzweigen, haben auch in der fernen Vergangenheit zu großräumigen Veränderungen geführt. Dazu gehören Mutation, natürliche Selektion, Migration , Isolation und genetische Drift , die Tendenz einiger Nachkommen und ihrer Gene, aufgrund zufälliger Kräfte zu überleben, die nicht mit Anpassung zusammenhängen. Der Aufstieg solcher neuen Kladen oder Artengruppen, wie Bienen oder Käfer, erfordert jedoch viel längere Zeitabschnitte der Evolution [Quelle: UC Berkeley ].
Insekten tauchten erstmals vor mindestens 450 bis 500 Millionen Jahren auf. Ihre Vorfahren entwickelten sich aus Krebstieren, und die frühesten Kreaturen, die wir erkennen würden, sahen wahrscheinlich aus wie moderne Silberfischchen ( Lepisma saccharina ). Eine große Artenblüte 100-150 Millionen Jahre später brachte Heuschrecken und Kakerlaken hervor. Insektengruppen wie Fliegen, Wespen und Käfer prägten die Szene vor etwa 200 Millionen Jahren [Quellen: Misof et al. , Yeates ].
Each group represents specializations made possible by large spans of time. Over eons, the clades radiated into species adapted to numerous land and freshwater niches [source: Misof et al.]. This process profited not only from time, but also from the survival value of high fertility rates and large broods in many species.
8: Booming Babies and Popping Populations
Population-wise, we might as well dispense with the idea that we run the planet. A population of 7 billion might sound large to us endoskeletal bipeds, but it's peanuts next to roughly 10 quintillion (10,000,000,000,000,000,000) living insects. The population of the United States measures around 320 million. Some soil studies have found that many insects in a singleacre [source: Smithsonian].
For insects with high mortality rates, fecundity means survival. But bountiful babies offer evolutionary perks as well. Large populations help insects make the most of new niches and prospects. They also help insects develop resistances to whatever bug juice we throw at them. Fitness traits develop through random favorable mutations, and large populations mean large numbers of tickets in the genetic lottery [source: Yeates].
In addition, population pressures push insects to spread out. More geographic isolation and less gene flow from one end of the populace to the other helps to bring about new species. For existing species, large populations help ensure stability by lessening the impact of genetic drift [source: UC Berkeley]. They also face fierce rivalry within their ranks, a problem some insects deal with using a little social engineering [source: Capinera ].
7: Social Security
Evolutionarily speaking, insects pioneered social structures [source: Misof et al.]. Today, the 2 percent of known species that have this trait make up roughly four-fifths of the planet's insect biomass [source: Johnson and Carey]. What's more, taken together, their ecological impact can outclass just about any other animal. South American leafcutter ants, for example, chow down on more plant life than all plant-eating mammals on that continent combined [source: Meyer].
True social, or eusocial, species share four key traits. Their members occupy a shared nest site; team up to raise young; split labor between sterile (or less fecund) workers and reproducers; and live side by side with overlapping generations. Although many insect species have one, two or even three of these traits, only a few have them all. They include all termites, all ants, 600 species of bees (family Apidae) and 700 species of wasps (family Vespidae) [source: Meyer].
Of course, social structures carry risk. Infectious diseases and specialized parasites can wreak more havoc, and members must vie with one another for resources. But weighed against a large, expert and robust workforce for building, food gathering and defense, the rewards of a large social populace become clear.
6: Jointed Appendages Put a Foot in Their Mouths
The jointed limb quite literally defines the phylum to which insects belong. It's right there in the name Arthropoda (from Greek arthros (jointed) and poda (foot)). But in insects, these members form more than just limbs. They are the basis for everything from antennae to mouthparts [sources: Fleury, Wigglesworth].
Insects likely evolved from a critter made up of numerous similar leg-bearing segments, not unlike a simple centipede. Over time, these parts fused to form the familiar head, abdomen and thorax of modern insects, while their connected legs changed to take on roles from sensing to stinging. An insect's head, for example, consists of six primitive segments, the modified legs of which now serve as antennae and specialized mouthparts [sources: Fleury, Wigglesworth].
And we do mean specialized. If you think a shrimp fork is a specific utensil, try mouthparts with cutting edges, or with tubes and grooves that assist both bloodsuckers and nectar-feeders [source: Wigglesworth; Mitchell and Scott].
5: The Feeling Is Mutual(ism)
One all-or-nothing approach to survival is to become essential to something else, to bind your fates so tightly that you live or die as one. In nature, such mutualism can entail risks, but it can also pay dividends by securing food and shelter for insects and their offspring. Mutualism takes many forms, the most extreme of which, coevolution, involves species influencing each other's evolution.
Insects and plants do not have a monopoly on coevolution or mutualism, but genetic research suggests that they have evolved in tandem virtually from the beginning [source: Misof et al.]. This long history has led to numerous hand-in-glove relationships between the two. Acacia ants live in the thorns of acacias and protect them from herbivores, while the trees' leaf tips provide food for the ants. Yucca flowers, for example, have shapes that only allow the yucca moth to pollenate them. After pollenating, females lay egg in the yucca. When they hatch, her caterpillars will eat some of the seeds but leave enough for rodents to disperse [source: Carter].
4: They Never Metamorphosis They Didn't Like
Enduring drastic changes as you grow might sound like a giant hassle — most of us can barely hack puberty — but it offers its share of benefits.
Most insects undergo major changes in their bodies, biochemical makeup and behavior as they mature. Primitive insects go through a partial metamorphosis in which a few body parts, such as sex organs, mature over time. In such species, juveniles and adults bear some resemblance. Advanced insects, conversely, go through a change so complete that they appear at some stages to be different animals. In the larval stage, their bodies are built to chow down and beef up. Later, they assume an inactive transitional form, or pupa, that tears them down and reshapes them into an adult body built for spreading out and making babies [sources: Meyer, Museum Victoria].
Complete metamorphosis means that juveniles face different predators and don't vie with adults for food. It's a useful way to spread the odds. Perhaps that why, although only nine out of 28 orders go through it, they account for 86 percent of all insect species [sources: Meyer, Museum Victoria].
3: The Darned Things Have Wings
Insects developed wings around the same time plants began growing upward — more than 100 million years before the first reptiles flew [sources: Meyer, Yeates]. The closest modern equivalents to these pioneers of flight are mayflies and dragonflies, although ancient dragonflies sported 24- to 28-inch (60- to 70-centimeter) wingspans [source: Yeates]!
Flight helps insects spread into new areas, migrate, escape predators and reach out-of-the-way food sources. Some sportier models of insect come equipped with foldable wings, a handy trait for squeezing into tight spaces like nests or tunnels [source: Danforth].
Insects are the only invertebrates that fly. They're also the only winged animals that did not give up a set of limbs in order to gain wings [sources: Meyer, Yeates]. The speed and agility they display in flight, the heavy loads they can carry, and the strange flight mechanics involved continue to inspire research by physicists and aeronautical engineers [source: Meyer].
When flying, insects use about as much energy (calories per unit of lift) as do birds and bats, but they excel at converting that energy into power. Insects store and release energy with spring-like efficiency because their bodies are both flexible and resilient, thanks in part to their exoskeletons [source: Meyer].
2: Exoskeletons: Crunchy Shells for Gooey Centers
Instead of bones, insect bodies are supported by a skeleton that covers their outsides. This exoskeleton consists chiefly of chitin, a substance that can take forms raging from rubbery to rigid and from supple to steely. It not only protects the insect from damage or drying out, it also houses sensory organs, includes breathing holes called spiracles and, like our skeletons, provides a place for muscles to attach [sources: Encyclopedia Britannica, Meyer].
Exoskeletons also account for insects' notable strength and flexibility. Fixing internal muscles to an outer body wall instead of an inner skeleton boosts mechanical advantage, which partly explains why many insects can heft loads that weigh many times their own body weight. Insect bodies remain flexible thanks to supple tissues at the plate joints, and their internal squishiness lets them squeeze into small spaces to escape predators, seek food or hide from the elements [source: Meyer].
Like most adaptive features, exoskeletons have drawbacks. When an insect grows, its shell stays the same size, so it must shed it in a process called molting. After molting, the insect remains at risk until a new exoskeleton forms [sources: Encyclopedia Britannica]. Exoskeletons also limit how large insects can grow — in time, the need for more muscle outstrips available attachment areas — but that's just as well, because being small has survival value, too.
1: It's a (Really) Small World
Insects push the boundaries of smallness. Midnight movies to the contrary, there's only so large an exoskeleton-based creature can grow — theoretically, around 4-5 ounces (125-150 grams) [source: Meyer]. The largest living insect, the cricket-like New Zealand giant wētā, or wētāpunga, weighs about half that (but still outweighs a mouse or a sparrow!) [sources: NZDoC, The Telegraph[UK]].
One the smaller end of the scale, insects are wonders of miniaturization. Shakespeare's Hamlet spoke figuratively when he said, "I could be bounded in a nutshell, and count myself a king of infinite space." But some ant species establish entire colonies inside of acorns [sources: CISEO; Meyer]. Moreover, the smallest insects, such as the Costa Rican wasp Dichomorpha echmepterygis, can reach sizes smaller than some paramecium (single-celled protozoa) — 0.00055 inch or 0.139 millimeters. The majority of insects fall into the 0.1-1.0 inch (2-20 millimeter) range [source: Meyer].
Winzige Kreaturen genießen mehrere Vorteile. Sie brauchen nur den kleinsten Bissen oder Tropfen, um ihre körperlichen Bedürfnisse zu befriedigen, sich in fast jeder Umgebung vor Raubtieren zu verstecken und Schutz und Schatten zu finden, wo immer sie auch sein mögen. Für sie ist ein Kieselstein ein Felsbrocken und ein winziger Riss eine Spalte. Man könnte sagen, dass die Welt für Insekten unglaublich klein und daher unsagbar groß ist.
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Anmerkung des Autors: 10 Eigenschaften, die Insekten zu Überlebenden machen
Es ist so einfach, sich in dem kleinen, aber riesigen Universum der Insekten zu verirren. Bei so vielen Arten und so unterschiedlichen Anpassungen möchte man einfach weiter und weiter lesen oder sich zusammenschrumpfen und nur für einen Moment erleben, wie ihr großartiges und vielfältiges Universum sein muss.
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Weitere tolle Links
- Center for Insect Science Education Outreach (Universität von Arizona)
- Entomologische Gesellschaft von Amerika
- Institut für Entomologie der Iowa State University
- Entomologische Seite des Smithsonian Museum of Natural History
- Evolution verstehen (Museum für Paläontologie der Universität von Kalifornien)
Quellen
- Capinera, John L. "Enzyklopädie der Entomologie, Band 4." Springer Wissenschafts- und Wirtschaftsmedien. 11. August 2008.
- Carter, J.Stein. "Koevolution und Bestäubung." Clermont College der Universität von Cincinnati. 29. März 2005. (1. Mai 2015) http://biology.clc.uc.edu/courses/bio303/coevolution.htm
- Center for Insect Science Education Outreach. "Ameiseninformationen." Universität von Arizona. 1997. (4. Mai 2015) http://insected.arizona.edu/antinfo.htm
- Choi, Karl. "Fakt oder Fiktion?: Eine Kakerlake kann ohne ihren Kopf leben." Wissenschaftlicher Amerikaner. 15. März 2007. (6. Mai 2015) http://www.scientificamerican.com/article/fact-or-fiction-cockroach-can-live-without-head/
- Danfort, Bryan. "Insektenvielfalt." Abteilung für Entomologie der Cornell University. (4. Mai 2015) https://courses.cit.cornell.edu/ent201/diversity.html
- Danfort, Bryan. "Handout - Insektenbestellungen und die Zeitleiste der Insektenentwicklung." Abteilung für Entomologie der Cornell University. (4. Mai 2015) https://courses.cit.cornell.edu/ent201/content/diversity.pdf
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- Fleury, Bruce E. "Arthropoden." Institut für Ökologie und Evolutionsbiologie der Tulane University. (4. Mai 2015) http://www.tulane.edu/~bfleury/diversity/labguide/arthropod.html
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- Universität von Kalifornien, Berkeley. "Evolution 101. Evolution verstehen." (6. Mai 2015) http://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/evo_01
- Wada-Katsumata, Ayako, Jules Silverman und Coby Schal. "Veränderungen in Geschmacksneuronen unterstützen die Entstehung eines adaptiven Verhaltens bei Kakerlaken." Wissenschaft. Vol. 340, Nr. 6135. Seite 972. 24. Mai 2013. (8. Mai 2015) http://www.sciencemag.org/content/340/6135/972
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- Yeates, David. "Insekten sind die großen Überlebenden der Evolution: Neue Studie." Die Unterhaltung. 6. November 2014. (27. April 2015) http://theconversation.com/insects-are-the-great-survivors-in-evolution-new-study-33786