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Untersuchungen zur Funktionsmorphologie und Evolution des Flugapparates der Schmeißfliege Calliphora erythrocephala (Diptera: Calliphoridae)

[Functional Morphology and Evolution of the Flight Apparatus of the Blow Fly Calliphora erythrocephala (Diptera: Calliphoridae)]

Pfau, H. K

Entomologia Generalis Volume 32 Number 1 (2009), p. 49 - 76

17 references

published: Mar 1, 2009

DOI: 10.1127/entom.gen/32/2009/49

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Kurzfassung

Der übergeordnete Flügelschlag-Antrieb der Schmeißfliege Calliphora erythrocephala Meigen 1826 (Schlag-Grundmechanismus = kinematischer Klettenmechanismus + Klickmechanismus) und die untergeordneten Stellsysteme (für die Einstellung der Schlagbahn und Anstellung des Flügels) beeinflussen sich wechselseitig in komplizierter Weise. Die sog. ‚Gangschaltung‘ [Pfau 1973] – die als Mechanismus zur Pronationsverstärkung am oberen Schlagwendepunkt interpretiert wird – befindet sich dabei im ‚Schnittpunkt‘ mehrerer Teilsysteme. – Dem ‚parascutalen‘ Klickmechanismus [Boettiger & Furshpan 1952] ist eine zweite Bistabilität überlagert, die sich als ein ‚symmetrischer Mechanismus der kinematischen Kette des Synthorax abspielt. – Die Drehbewegungen des Flügels um die Längsachse (Pronation, Supination) haben unterschiedliche Ursachen: Eine ‚automatische‘ Flügelschlag-gekoppelte (und Amplituden-korrelierte) Drehung wird vom Parascutum aus bewirkt und führt zu einer stärkeren (Abschlag) bzw geringeren (Aufschlag) Schrägstellung einer Drehachse, die durch die Gelenke zwischen Pterale 1 und Parascutum und Pterale 1 und Skutellarhebel verläuft; beim Abschlag wird der Flügel dadurch als Ganzes supiniert, beim Aufschlag proniert. Da der ‚paraskutale‘ Klickmechanismus überlagert ist, findet in jeder Schlagphase zunächst eine Verlangsamung und dann eine Beschleunigung dieser Flügeldrehung statt. Den ‚automatischen‘ Längsachsenbewegungen sind (1) eine vom Vorziehgrad des Flügels abhängige pronatorische (Abschlag) bzw supinatorische (Aufschlag) Drehbewegung und (2) eine vom Pterale-4 und Pterale-3 ausgehende ‚Schlag-unabhängige‘, durch tonische Muskeln eingestellte Flügelverwindung überlagert. – Erste Hypothesen zur Evolution, die sich vor allem auf die ‚Gangschaltung‘ konzentrieren, werden vorgestellt.

Abstract

The basic drive mechanism of the wingstroke of the blowfly (kinematic chain and click mechanism) and the subordinate mechanisms – for stroke-plane adjustment (via backward-forward folding of the wing) and for pronation-supination adjustment – influence one another in complicated way. The so-called "gear-change mechanism" [Pfau 1973], which is interpreted as a device for pronation- amplification at the upper turning-point of the wingstroke, is situated at the "point of intersection" of several mechanical subunits of the flight apparatus.The parascutal click mechanism [Oettiger, B & Furshpan 1952] is superimposed by a second bistable mechanism; since this includes the whole kinematic chain of the synthorax it is apostrophized as ‚symmetrical‘. – There are different mechanisms of rotation of the wing about its longitudinal axis: An ‚automatic‘ pronation and supination (which is wingstroke-coupled and correlated with the strokeamplitude) is caused by the movement of the parascutum; it leads to supination during downstroke and pronation during upstroke, rotating the wing as a whole by changing the steepness of an axis, which runs through the axillary 1-parascutum and axillary 1-scutellar lever joints. The superimposed parascutal click mechanism is expected to decelerate and accelerate these wing rotations in each stroke phase. Further pronation-supination mechanisms are superimposed: (1) correlated with the degree of wing-folding or unfolding respectively, the wing is rotated about its longitudinal axis to a greater or lesser extent; (2) several tonic muscles of the axillary 4 and 3 are able to produce and adjust a supinatory twisting of the wing, which is to far extent independent of the stroke. – Hypotheses are presented concerning the evolution of the mechanisms of the flight apparatus, especially the ‚gear-change mechanism.

Keywords

Calliphora erythrocephala Meigen 1826GangschaltungKinematischer KettenmechanismusKlickmechanismusPronationSupination