Original paper

Functional Morphology of the Head Movability and Arrestment of Aeshna cyanea and some other Dragonflies (Insecta: Odonata)

[Untersuchungen zur funktionellen Anatomie der Kopf-Beweglichkeit und -Klemmung bei Aeshna dyanea und weiteren Libellen (Insecta: Odonata)]

Pfau, H K

Entomologia Generalis Volume 33 Number 4 (2012), p. 217 - 234

12 references

published: May 21, 2012

DOI: 10.1127/entom.gen/33/2012/217

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Abstract

The functional morphology of the neck sclerites and muscles, which are responsible for head movability and arrestment, is described. The musculature is divided (unsharp) in muscles for headmovements and muscles for head-arrestment and disengagement. A new mechanism of the cervicalia is described: the cervicalia-1/-3 constitute, together with the propleural suspension, a kinematic system with 5 links and 5 joints, which is activated by two pairs of antagonistic muscles. The muscles determine (on both sides) the distance between a pad of the cervical sclerite 2 and the head (which is articulated frontally to the cervicalia-1) by an alteration of both the lateral and longitudinal distances. The head-suspension of dragonflies represents a serious mechanical weak point [Mittelstaedt 1950 Gorb 1998]. Since the head is continuously adjustable nearer or farer to the pads of the cervicalia-2, a gradual adaptation to risks of injury is possible. By strong contraction of the arrester-muscles an elastic bending property of the cervicalia-1 is utilized. The tangential approach and differently strong hooking of microtrichia fields effect a variable frictional damping of passive deflections of the head. Pressure-spring and tension-spring properties, mainly of the proximal bending zone of the cervicalia-1, also serve to protect the vulnerable head-joint. – The evolution of the punctiform head-articulation of the Odonata is reconstructed. Based on the different relative size of the cervical sclerites, the efficiency of different head-arrester systems is evaluated. Epallage fatime, Epiophlebia superstes and the Anisoptera indicate an improved effectiveness of the head-arrester functions, which is possibly correlated to enhanced flight capabilities and increased risks of head-joint damage.

Kurzfassung

Die funktionelle Anatomie der Halssklerite und Muskeln für Bewegung und Arretierung des Kopfes wird beschrieben. Die Muskulatur wird (unscharf) in Muskeln für Kopfbewegungen und Muskeln für Kopf-‚Festzurrung‘ und -‚Freihängung‘ [Mittelstaedt 1950] unterteilt. Ein neuer Mechanismus der Cervicalia wird beschrieben: die Zervikalsklerite 1–3 bilden zusammen mit ihrer propleuralen Aufhängung ein 5-teiliges kinematisches System mit 5 Gelenken, das durch 2 Paare antagonistischer Muskeln betätigt wird. Die Muskeln bestimmen (auf beiden Seiten) die Distanz zwischen einem lateralen, kissenartigen Vorsprung des Cervicale-2 und dem (an den Cervicale-1 vorn beweglich aufgehängten) Kopf durch gleichzeitige Veränderung des seitlichen und longitudinalen Abstandes. Die Kopfaufhängung ist als ein ernster mechanischer Schwachpunkt der Libellen anzusehen [Mittelstaedt 1950, GORB 1998]. Durch die Einstellbarkeit des Abstandes zwischen Cervicale-2 und Caput kann Verletzungsrisiken graduell begegnet werden.

Keywords

EpallageEpiophlebiacervix musculatureefficiencyevolutionmechanics