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Stanislav Gorb:

Functional morphology of the head-arrester system in Odonata

1998. IV, 132 pages, 92 figures, 9 tables, 23x30cm, 620 g
Language: English

(Zoologica, Heft 148)

ISBN 978-3-510-55035-7, paperback, price: 74.00 €

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Keywords

zoology morphology Odonata Arthropoda head-arrester system

Contents

Synopsis top ↑

Attachment organs of the Arthropoda are diverse in both structure and function. One such organ system may serve the fixation of structures of the body, an example of which is the head-arrester system which only occurs in adult dragonflies (Odonata).

The design of the head-prothorax transition in adult Odonata does not have analogues in the Insecta. The area, which connects the head with the neck, is very small, compared to the size of the head. It is virtually a single point, providing high head mobility in the roll, pitch and yaw planes. The disadvantage of such a design is the weak mechanical strength of this ''joint''. The arrester has the function to stabilize the head. Arrester system involves organs of two body segments: the head and the neck. It consists of a skeleton-muscle apparatus that sets the arrester parts in motion. The parts comprise formations covered with complicated microstructures - fields of microtrichia on the rear surface of head (MFH) and postcervical sclerites of the neck (SPC). The arrester immobilises the head during feeding or when the dragonfly is in tandem flight. Thus it may serve as an adaptation to save the head from violent mechanical disturbance and to stabilise gaze in the variety of behavioural situations.

Gorb''s work summarizes results of his morphological, physiological and ultrastructural studies on the head-arrester system in Odonata, and gives an overview on diverse attachment systems occurring in arthropods. It shows the evolutionary trend of the arrester in the order Odonata by using scanning electron microscopy and measurements of arrester structures in representatives of 26 odonate families. The arrester design occurring in the Epiophlebiidae, Gomphidae, Neopetaliidae, Petaluridae, and Chlorogomphinae is suggested to be the basic one. Two convergent pathways of head-arrester evolution among Zygoptera and Anisoptera are proposed. This work includes 23 plates and 25 photoplates of SEM pictures to give a thorough impression of the design of the arrester system in different odonate taxa. Arrester function is discussed on the basis of the morphology of skeleton-muscle system, cuticle microsculpture, histochemical data, the location of the sensory organs.

Bespr: Beiträge zur Entomologie (1999), 49(2), 388 top ↑

Haltesysteme, wie die Saugfüße der Lepidopterenlarven, die Kopplungsmechanismen der Lepidopterenflügel, die Fangmaske der Odonatenlarven oder die Sammelkörbchen der Bienen sind bei Arthropoden keine Seltenheit. Autapomorph dagegen ist der Kopf-Prothorax-Fixierungsmechanisrnus zur Stabilisierung des Kopfes der Libellen beim Fressen oder im Tandemflug. Er besteht aus 4 Komponenten: dem Muskelapparat im Thorax, mikrostrukturierten Feldern auf der Kopfhinter- und der Thoraxvorderseite, sekretarischen Zellen und sensorischen Organen. Zunächst gibt der Autor einen Überblick über bekannte Fixierungssysteme bei Arthropoden und ordnet sie unter Nennung zahlreicher Beispiele in 6 fundamentale Klassen ein: Haken (hooks), Schlüssel-Schloss-System (lock), Hebel (lever), Klammer (clamp), Saugnapf (sucker) und reibungsverstärkende Oberflächen (frictional surfaces). Mit den Methoden der modernen Mikroskopie, der 3D Computermodellierung und physiologischen Experimenten werden Struktur und Funktion des Fixierungsorgans des Libellenkopfes aufgeklärt und umfassend dokumentiert. Die Fixierung beruht demnach auf reibungsverstärkenden Oberflächen, kombiniert mit klebenden Sekreten. In einem anschließenden Kapitel zur vergleichenden Morphologie werden 230 Arten aus 26 Familien der Libellen betrachtet. Schließlich wird der Versuch unternommen, die Evolution der Familien anhand spezifischer Merkmale des Fixierungsorgans zu rekonstruieren. E. Groll Beiträge zur Entomologie, Berlin 49 (1999) 2., S. 388