Generelle Methodik für Experimente zur
Bewegungsphysiologie des Insektenflugs.
Bauplan des Insektenthorax

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Heuschrecken-Flug im Windkanal: Für Flug-Demonstrationen wird eine nicht beschädigte, lebende Heuschrek- ke bauchseitig (ventral) auf einem Ständer befestigt und in einen Windkanal mit offener Meßstrecke gestellt (Abb. 1). Wenn das Tier nicht von selbst zu fliegen beginnt, kann den Flug  normalerweise durch Aktivierung des Tarsenreflexes initiieren: Man hält eine Hand unter das Tier und läßt es links und rechts jeweils die Beine einer Körperseite auf dem Zeige- und Mittel- finger ruhen. Dann zieht man ruckartig die Hand nach unten weg: Normalerweise beginnt das Tier zu fliegen. (Für wissen- schaftliche Experimente wird die Heuschrecke grundsätzlich auf eine ggbfls. mehrkomponentige aerodynamische Waage ge- setzt, s. wissenschaftliche Geräte).

Die Flügelbewegungen haben eine Grundfrequenz von ca. 20 Hz. Das ist zu schnell für eine Beobachtung mit dem Auge. Des- halb beleuchtet man das im verdunkelten Raum fliegende Tier mit einer Blitzlichtquelle, deren Blitzfrequenz gleich der Flügel- schlagfrequenz oder wenig davon verschieden ist (sog. stroboskopische Beleuchtung). So werden die sich bewegenden Flügel angenähert immer in derselben Stellung beleuchtet: der Beobachter sieht die Flügel scheinbar stillstehend. Mit einer Blitzfre- quenz, die ein wenig niedriger als die Flügelschlagfrequenz ist, kann man die normalen Bewegungsabläufe mit den Formände- rungen sichtbar machen. Sie sind bei Vorder- und Hinterflügeln sehr verschieden. Ist die Blitzfrequenz größer als die Schlag- frequenz, so sieht man den Bewegungsablauf rückwärts. Bei wissenschaftlichen Untersuchungen benutzt man die sogenannte Spulenmethode (s.u.).  
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Abb. 1 (oben links) Prinzip eines Windkanals für Untersuchungen des Heuschreckenflugs. Abb. 2 (oben rechts) Heuschrecke mit jeweils 2 Spulen auf den Vorderflügeln. Das Tier ist auf einem Rollmomenten-Meßgerät befestigt. Beim Experiment wird es samt Tier in das Innere des Zylinders geschoben. Auf dem Zylinder äußeren sind 3 Paar Feldspulen befestigt, die ein hochfrequentes Magnetfeld erzeugen, das zyklisch über die 3 Raumrichtungen wechselt. Das Zylinderinnere trägt ein einfaches Weiß-Schwarz- Muster, das einen Horizont simuliert. Wenn der Zylinder um seine Achse oszillierend gedreht wird, senkt sich der künstliche Ho- rizont abwechseln nach rechts und nach links. Das iniiert Rollmanöver des Tiers, indem es die 3-dimensionalen Bewegungsmu-  ster der vier Flügel gesetzmäßig ändert.
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Abb. 3a Kurz nach Aufschlagbeginn           Abb. 3b Beginn des Abschlags

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Abb. 4
Bahnen von Flügelspit- zenvektor und Norma- lenvektor auf der Ein- heitskugel um das Ge- lenk des linken Vorder- flügels. Die auf dem Flü- gel senkrecht stehende Spule definiert den Flü- gelspitzen-Vektor (grün) und die flach auf dem Flügel liegende den Nor- malen-Vektor (rot).
Auf jeden Vorderflügel sind zwei sehr kleine Sondenspulen ge- klebt, die jeweils ca. 90° zueinander stehen (Abb. 3a, Einsatz- bild). Mit Hilfe der Sondenspulen und einem äußeren, zyklisch über die 3 Raum-Achsen oszillierenden elektromagnetischen Feld kann man die Flügelbewegungen 3-dimensional in Echtzeit registrieren. Eine Sondenspule hat ca. 90 Windungen (Durch- messer: 1 mm) aus einem gelackten Kupferdraht (Durchmesser: 30 Mikrometer). Jede Sondenspule wird mittels der Wärme einer Glühlampe 'ge- backen': Durch die Wärme wird der Lack weich und verklebt die einzelnen Windungen zu einer formstabilen Spule. Die 30 cm langen Spulenenden werden sorgfältig verdrillt und an einen Stecker gelötet, mit dessen Hilfe jede Spule mit einem eigenen Verstärker verbunden wird. (s. a. Literaturliste: W. Zarnack (1978))

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Abb. 5 (links) Bauplan eines geflügelten Insekts

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Abb. 6a Medianschnitt des Flügelthorax (Pterothorax). Links
ist der Kopf zu denken: Man schaut von innen nach außen. Es
sind vor allem die Hebermuskeln (M 83, M 84 usw.) sichtbar.
Die großen dorsalen Längsmuskel (M81 und M112, indirekte
Flügelsenker
) sind Abschlagsmuskeln. Die Einschnitte darin
sollen die dorsalen Ansatzstellen der Muskeln M 83, M 84 usw. sichtbar machen. (Skalierung s.  Abb. 6b)
Abb. 6b Medianschnitt des Pterothorax (Ansicht wie in Abb.
6a): Die Muskeln M83, M84 usw. sowie M 81 und M112 sind
teilweise wegpräpariert, damit die direkten Flügelsenker (M97,
M98, M99 usw.) sichtbar werden.
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