Bedeutung der Chitinoberfläche im Bereich der Windsinneshaare auf dem Kopf der Wanderheuschrecke Locusta migratoria

Abstract

Locusta migratoria hat im oberen Teil des Kopfes windsensitive Sinneshaare, welche der Flugsteuerung dienen. Die Chitinoberfläche weist an dieser Stelle zusätzlich eine eigentümliche raue Struktur auf, die exakt auf den Bereich der Haarfelder beschränkt ist. Es stellt sich die Frage, ob diese Struktur die sensorische Funktion der Sinneshaare unterstützt. Ökologisch-systematische Vergleiche zwischen Heuschreckenarten mit unterschiedlichem Flugvermögen zeigen, dass insbesondere bei flugfähigen Arten ähnlich ausgeprägte Oberflächenstrukturen im Bereich von sensitiven Haaren existieren, was für eine spezielle Funktion dieser Struktur beim Flug spricht. Die aerodynamische Wirkung der Chitinoberfläche wird durch die Temperaturveränderung, die ein erwärmter Luftstrom auf das Chitin bewirkt, gemessen. Demnach fördert die raue Struktur den Temperaturausgleich bei Umströmungen mit ausgeprägten Querturbulenzen. Es ist bekannt, dass die Windhaare die Querturbulenzen der Flügelbewegung rezipieren und so die Flugbewegung stimulieren. Daraus ist zu folgern, dass die Rauigkeit des Chitins die Empfindlichkeit der Windhaare für diese Turbulenzen erhöht. Elektrophysiologische Versuche an einem Interneuron des Windhaarsystems (TCG) unter experimenteller Beeinflussung der Rauigkeit durch Besprühen mit Silikonöl bestätigen diese Vermutung. Die Oberflächenstruktur des Chitins unterstützt danach durch ihre aerodynamische Wirkung die sensorische Funktion der Windsinneshaare.

Locusta migratoria has windsensitive sensory hairs on the upper part of the head, which serve the flight control system. The surface of chitin in this area has also a peculiar rough texture, which is exactly restricted to the area of the hair fields. This raises the question if this type of structure supports the sensory function of the sensory hairs. Ecological-systematic comparisons between grasshopper species with different flightabilities show, that similar distinct surface structures in the area of the sensitive hairs, particularly by flight capable types exists. So this suggests a special function of this structure during flight. The aerodynamic effect on the chitinsurface is tested by means of the heat exchange of the chitin surface with a warm airstream. It is shown that the rough chitinstructure supports the temperature adaptation by unsteady currents with distinct cross turbulences. It is known, that the windhairs receive cross turbulences by the wing movements and thereby stimulate the flight movement. One can conclude, that the roughness of the chitinsurface increases the sensitivity of the windhairs for these cross turbulences. Electrophysiological experiments on an interneuron of the wind-hair-system (TCG), under experimental influence of the roughness by spraying it with silicone oil confirms this assumption. The rough surface structure of the chitin area thereafter supports the sensory function of the wind sensory hairs by means of an aerodynamic effect.