Original paper
Zur Funktionsmorphologie des Sprung-Apparates der Springschwänze am Beispiel von Arten der Gattung Tomocerus (Collembola: Tomoceridae)
[Functional Morphology of the Jumping-Apparatus of Species of the Springtail-Genus Tomocerus (Collembola: Tomoceridae)]
Eisenbeis, Gerhard; Ulmer, Signe
Entomologia Generalis Volume 5 Number 1 (1978), p. 35 - 55
23 references
published: Oct 30, 1978
DOI: 10.1127/entom.gen/5/1978/35
ArtNo. ESP146000501003, Price: 29.00 €
Kurzfassung
Die Fähigkeit vieler Collembola, nach einer Schreckzeit von wenigen Millisekunden weite Fluchtsprünge ausführen zu können, beruht auf einem speziellen Sprungorgan, der Sprunggabel oder Furca. Dieser Eigenheit entspricht auch die Benennung «Springschwänze». Bis heute fehlt jedoch eine genaue morphologische Analyse des Sprung-Apparates, vor allem ein Vergleich seiner Flexions- und Extensionsstellung. Zusammenfassungen zur bisherigen morphologischen Bewertung und zur Genese der Furca finden wir bei Pistor (1955), Bretfeld (1963) und Schaller (1970). Neu aufgegriffen wurde das Thema «Sprungmechanismus der Collembola» von Manton (1972) im Rahmen ihrer breit angelegten Untersuchung zur Lokomotorik der Hexapoda. Bezüglich der Frage: «Muskulärer Sprung oder hydraulischer Sprung» entschied sie sich für letzteren Mechanismus und zog weitreichende Folgerungen zur phylogenetischen Eigenständigkeit der Klasse Collembola. Untersuchungen am Muskelsystem des Rumpfes von Species des Genus Tomocerus Nicolet 1842 führten zu neuen Überlegungen hinsichtlich der Bedeutung der Muskulatur (Eisenbeis 1978) für die Sprungfähigkeit der Collembola: Die indirekt und direkt mit dem Sprung-Apparat verbundenen Muskeln sind sehr kräftig und lassen eine aktive Beteiligung am Sprung erwarten. Ferner sollte mittels einfacher Ektomie-Versuche zu beweisen sein, ob ein Druckanstieg der Hämolymphe für die Sprung-Durchführung notwendig, und ob zur Sprung-Auslösung eine vollständige Flexion der Furca Voraussetzung ist. Die Untersuchung versteht sich als Ergänzung zur kinematischen Analyse des Sprungverhaltens durch Th. Bauer, W. Völlenkle und E. Christian mittels hochfrequenter Filmaufnahmen (Bauer & Völlenkle 1976).
Abstract
The jumping apparatus of the Collembola is described by example of three species of the genus Tomocerus Nicolet 1842. The jumping-organ divides into three parts incorporated in the ventrum, so are the basal-parts-1 to-3 (bp-1 to-3) and one movable part with its unpaired manubrium and its paired dentes and mucrones. Especially in objects, where the hairs and scales have been removed, the manubrium shows the traces of an original paired structure. On the caudal side of the manubrium a deep cleft is to be seen that appears as an inner ledge until it ends in the basal-part-3. The basal-part-3 is connected with the manubrium by a strengthening ledge-system. Some measurements of the musculature prove, that there are two antagonistic muscle systems. The morphological investigation has been completed by some ectomy- and bending-experiments. The animals are able to jump as well when their body-cavity has been opened and even when the furca has been ectomized in the middle of their manubrium. Nevertheless the jumping distance then shortens. This refutes the opinion of Manton (1972) who presumes the jump to be entirely hydrostatic in origin, and that there are no extrinsic muscles from the springing organ which are directly propulsive. For this reason both the mechanisms are probable to cooperate. The primary process is the extension by muscular forces, then the hydraulic mechanism will increase the jumping strength which is a fitting possibility for the regulation of the jumping distance by differentiated pressure increasing. The problems of energy storage as well as the possibility of a muscular activity before jump and the process of Tomocerus-jump shown by means of kinematography (Bauer & Völlenkle 1976) is discussed.