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Insekten Insecta

Insekten
Mittleres Risiko Physische Gefahr Nützling

Classification taxonomique

Reich Tiere (Animalia)
Stamm Gliederfüßer (Arthropoda)
Klasse Insekten (Insecta)
Art Insecta
Wissenschaftlicher Name: Insecta
Akzeptierter Name
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Einleitung

Die Insekten (*Insecta*) bilden eine Klasse der Gliederfüßer (Arthropoda) und stellen mit über einer Million beschriebener Spezies die artenreichste Gruppe im Tierreich dar.[1][2] Sie zeichnen sich durch ein chitinhaltiges Exoskelett, einen in Kopf, Thorax und Abdomen dreigeteilten Körper sowie drei Beinpaare aus, weshalb sie taxonomisch dem Unterstamm der Sechsfüßer (Hexapoda) zugeordnet werden.[3][2] Ökologisch nehmen sie Schlüsselrollen als Bestäuber von Blütenpflanzen und Destruenten ein, treten jedoch auch als Vektoren für Krankheiten oder landwirtschaftliche Schädlinge auf.[2][4] Ihre evolutionäre Entwicklung lässt sich fossil bis in das Devon vor rund 400 Millionen Jahren zurückverfolgen.[2]

Name & Einordnung

Die wissenschaftliche Klasse *Insecta* wurde systematisch durch Carl Linnaeus in der 10. Auflage seiner *Systema Naturae* im Jahr 1758 begründet, wobei er damals noch andere Arthropoden wie Spinnentiere und Krebstiere in diese Gruppe einschloss. Der Name leitet sich vom lateinischen *insectum* (eingeschnitten, eingekerbt) ab, was auf die deutlich segmentierte Körperstruktur dieser Tiere verweist.[2] Dieser Begriff stellt eine Lehnübersetzung des griechischen Wortes *entomon* dar und fand bereits in klassischen Texten wie der *Naturalis historia* von Plinius dem Älteren um 77 n. Chr. Verwendung. Im deutschsprachigen Raum ist die Bezeichnung „Insekten“ gebräuchlich.[2] Im Englischen wird historisch oft der Begriff „bug“ verwendet, der im späten 16. Jahrhundert von mittelenglisch *bugge* (Geist, Kobold) abgeleitet wurde und ursprünglich kleine, furchteinflößende Kreaturen bezeichnete. Die wissenschaftliche Benennung folgt der binären Nomenklatur, die jedem Organismus einen eindeutigen Namen aus Gattung und Art-Epitheton zuweist, wie etwa *Apis mellifera* für die Westliche Honigbiene. Diese Regeln werden durch den *International Code of Zoological Nomenclature* (ICZN) überwacht, der seit 1895 für Stabilität in der zoologischen Namensgebung sorgt. Phylogenetisch werden Insekten heute dem Unterstamm Hexapoda zugeordnet und gehören zur Klade Pancrustacea. Frühere Hypothesen einer engen Verwandtschaft zu Tausendfüßern (Myriapoda) wurden durch molekulare Analysen widerlegt, die stattdessen eine Schwestergruppenbeziehung zu den Xenocarida (Krebstieren) belegen.[2]

Aussehen & Bestimmungsmerkmale

Die Klasse *Insecta* zeichnet sich durch einen dreigeteilten Körperbau aus, der in die Tagmata Kopf, Thorax und Abdomen gegliedert und von einem chitinhaltigen Exoskelett umschlossen ist.[3] Der Kopf ist eine verhärtete Kapsel, die ein einzelnes Antennenpaar sowie meist zwei Facettenaugen trägt, welche aus zahlreichen Ommatidien bestehen und oft durch einfache Ocellen ergänzt werden.[1] Die Antennenform variiert stark je nach sensorischer Funktion, von fadenförmig bei Laufkäfern bis hin zu gekeulten Formen bei Schmetterlingen. Auch die Mundwerkzeuge sind charakteristisch an die Ernährungsweise angepasst, etwa als beißend-kauende Mandibeln bei Heuschrecken oder stechend-saugende Stilette bei Blattläusen. Der Thorax besteht aus drei Segmenten (Pro-, Meso- und Metathorax), an denen jeweils ein Paar gegliederter Beine ansetzt, die in Coxa, Trochanter, Femur, Tibia und Tarsus unterteilt sind. Diese Extremitäten weisen oft funktionale Anpassungen auf, wie Sprungbeine mit elastischen Resilin-Polstern bei Flöhen oder mit Hafthaaren besetzte Tarsen zum Klettern. Adulte Tiere besitzen meist zwei Flügelpaare am Meso- und Metathorax, deren chitinisierte Aderung ein wichtiges Bestimmungsmerkmal darstellt. Bei Ordnungen wie den *Lepidoptera* sind die Flügel mit Schuppen bedeckt, die irisierende Farben oder komplexe Muster wie Augenflecken bilden können. Das Abdomen umfasst typischerweise elf Segmente und kann sensorische Cerci oder bei Weibchen einen spezialisierten Ovipositor zur Eiablage aufweisen.[3] Larven holometaboler Arten unterscheiden sich morphologisch stark von den Adulten, erscheinen oft wurmartig und besitzen keine Flügelanlagen. Aquatische Larven, wie die der *Odonata*, verfügen über spezifische Atmungsorgane wie interne Kiemenkammern oder Hydrofuge-Haare zur Nutzung von Sauerstoff unter Wasser. Im Gegensatz dazu ähneln die Nymphen hemimetaboler Insekten bereits den Adulttieren, sind jedoch flügellos und sexuell unreif. Das Puppenstadium ist durch eine Ruhephase gekennzeichnet, in der eine umfassende Gewebeumstrukturierung stattfindet, oft geschützt in einem Kokon oder einer Chrysalis.[1] Zur Abgrenzung von anderen Arthropoden wie Spinnentieren oder Krebstieren dient primär die konstante Anzahl von drei Beinpaaren sowie die klare Dreiteilung des Körpers.[3]

Bedeutung, Schäden & Prävention

Insekten nehmen eine ambivalente ökologische und ökonomische Stellung ein, indem sie einerseits als Bestäuber einen jährlichen Wert von 235 bis 577 Milliarden US-Dollar für die globale Landwirtschaft generieren, andererseits jedoch massive Ernteverluste verursachen. Zu den verheerendsten Schädlingen zählen Wanderheuschrecken, die in Schwärmen bis zu 69 % der Ernten in betroffenen Regionen vernichten können, sowie Vorratsschädlinge wie Kornkäfer (*Sitophilus* spp.), die weltweit etwa 10 % der Getreideproduktion zerstören. Invasive Arten wie der Asiatische Eschenprachtkäfer (*Agrilus planipennis*) verursachen zudem enorme forstwirtschaftliche Schäden, indem ihre Larven das Phloemgewebe zerstören und Millionen von Bäumen zum Absterben bringen. Medizinisch fungieren Insekten als Vektoren für schwere Krankheiten; so übertrugen *Anopheles*-Mücken im Jahr 2023 Malaria-Parasiten, die weltweit zu 597.000 Todesfällen führten.[4] Auch Zecken wie *Ixodes scapularis* stellen als Überträger von *Borrelia burgdorferi* (Lyme-Borreliose) ein signifikantes Gesundheitsrisiko dar.[2] Im Bereich der biologischen Schädlingsbekämpfung werden Nützlinge wie *Trichogramma*-Schlupfwespen gezielt eingesetzt, um die Eier von Schadschmetterlingen zu parasitieren, was den Befall in Kulturen wie Mais um bis zu 90 % reduzieren kann.[1] Darüber hinaus liefern Insekten wirtschaftlich relevante Rohstoffe wie Seide (*Bombyx mori*), Schellack (*Kerria lacca*) und den Farbstoff Karmin (*Dactylopius coccus*). Zur chemischen Bekämpfung werden häufig Insektizide eingesetzt, wobei Wirkstoffe wie Neonicotinoide aufgrund ihrer negativen Auswirkungen auf die Orientierung und Reproduktion von Nicht-Zielorganismen wie Bienen in der Kritik stehen.[2] Neuere Ansätze im Resistenzmanagement zielen darauf ab, insektizidresistente Vektoren chemisch zu kontrollieren und gleichzeitig die Übertragung von Pflanzenviren zu unterbinden. Biotechnologische Innovationen nutzen RNA-Interferenz (RNAi), um essentielle Gene wie Prp8 oder die RNA-Polymerase I1 in Käfern (*Coleoptera*) spezifisch zu hemmen, ohne konventionelle Gifte einzusetzen.[3] In der Vektorkontrolle werden zudem genetische Methoden wie Gene Drives erforscht, um beispielsweise bei *Anopheles gambiae* weibliche Sterilität zu induzieren und so Malaria einzudämmen.[5] Integrierte Strategien verbinden diese Maßnahmen mit Habitatmanagement, wie der Förderung von Seidenpflanzenbeständen zur Erhaltung des Monarchfalters (*Danaus plexippus*).[2]

Biologie & Lebenszyklus

Die Fortpflanzung der *Insecta* erfolgt primär sexuell durch interne Befruchtung, wobei Spermien häufig über Spermatophoren übertragen werden, doch existieren auch Formen der asexuellen Parthenogenese, etwa bei Blattläusen.[2] Das Paarungsverhalten wird oft durch artspezifische Pheromone, visuelle Signale oder akustische Reize wie Stridulation eingeleitet.[1][2] Die Entwicklung verläuft entweder ametabol (ohne Gestaltwandel), hemimetabol (über Nymphenstadien) oder holometabol (über Larve und Puppe), was bei über 80 % der Arten der Fall ist. Bei der holometabolen Entwicklung ermöglicht die Trennung von Larven- und Imaginalstadium eine effiziente Nutzung unterschiedlicher ökologischer Nischen, wobei Larven auf Wachstum und Adulte auf Fortpflanzung spezialisiert sind.[1] Das Wachstum erfolgt durch Häutungen (*Ecdysis*), die durch ein Zusammenspiel von Ecdysteroiden und Juvenilhormonen reguliert werden.[2] Viele Arten überdauern ungünstige Umweltbedingungen in einer Diapause, einem hormonell gesteuerten Entwicklungsstillstand, der oft im Larven- oder Puppenstadium stattfindet.[3] Kältetolerante Spezies wie *Eurosta solidaginis* schützen sich physiologisch durch die Anreicherung von Kryoprotektiva wie Glycerin vor dem Erfrieren bei Temperaturen bis zu -40 °C. Die Generationsdauer und Reproduktionsrate können enorm sein; so sind Weibchen der Deutschen Schabe (*Blattella germanica*) fähig, jährlich über 30.000 Nachkommen hervorzubringen.[3] Die Ernährung ist äußerst divers und reicht von Phytophagie und Prädation bis zur Zersetzung organischen Materials durch Saprophagen.[2] Entsprechend variieren die Mundwerkzeuge von beißend-kauenden Typen bei Heuschrecken bis zu stechend-saugenden Organen bei *Hemiptera*.[3] Symbiosen spielen oft eine Schlüsselrolle; so ermöglichen Bakterien wie *Clostridium termitidis* im Darm von Termiten den Aufschluss von schwer verdaulicher Lignozellulose.[4] Zu den natürlichen Feinden zählen Prädatoren sowie Parasitoide wie *Trichogramma*-Wespen, die ihre Eier in die Eier von Schmetterlingen ablegen.[1] Zur Verteidigung nutzen Insekten Strategien wie Tarnung (Krypsis), Aposematismus (Warnfärbung) oder die Sequestrierung von Pflanzengiften, wie es beim Monarchfalter (*Danaus plexippus*) beobachtet wird.[2]

Vorkommen & Lebensraum

Insekten besiedeln nahezu alle terrestrischen und limnischen Ökosysteme der Erde, von Wüsten und Regenwäldern bis hin zu urbanen Ballungsräumen. Lediglich in der Tiefsee und auf extremen polaren Eiskappen fehlen sie weitgehend, da die dortigen Bedingungen ein dauerhaftes Überleben verhindern.[3] Die weltweit höchste Artendichte und Biodiversität findet sich in tropischen Regenwäldern, wo stabile klimatische Verhältnisse und Ressourcenreichtum die Speziation begünstigen. Über 90 % der bekannten Arten sind an landgebundene Lebensräume gebunden, wobei ihr Exoskelett durch eine wachsartige, hydrophobe Schicht effektiv vor Austrocknung schützt. Diese physiologische Anpassung ermöglicht das Vorkommen in hyperariden Zonen, wie am Beispiel von Schwarzkäfern (*Onymacris plana*) ersichtlich ist, die ihren Wasserverlust durch eine extrem geringe Kutikulapermeabilität minimieren.[2] Süßwasserhabitate, von stehenden Gewässern bis zu schnell fließenden Bächen, werden von diversen Gruppen wie Libellenlarven oder Schwimmkäfern (*Dytiscidae*) genutzt, die spezielle Atmungsorgane wie interne Kiemenkammern oder physikalische Kiemen (Luftblasen) entwickelt haben.[1] In gemäßigten und kalten Breiten überdauern Arten wie der Maiszünsler (*Ostrinia nubilalis*) den Winter in Diapause, während andere durch die Anreicherung von Kryoprotektiva wie Glycerin auch Hochgebirgszonen und polare Randgebiete besiedeln können. Die gefriertolerante Fliege *Eurosta solidaginis* überlebt beispielsweise Temperaturen bis zu -40 °C, indem sie die Eisbildung im extrazellulären Raum zulässt, während intrazelluläre Flüssigkeiten geschützt bleiben.[3] Menschliche Siedlungen dienen zunehmend als Refugien für kulturfolgende Arten; so gedeiht die Deutsche Schabe (*Blattella germanica*) weltweit in beheizten Gebäuden, indem sie warme Mikroklimata in Küchen und Kellern nutzt.[1] Durch den globalen Handel wurden invasive Arten verschleppt, wie der Asiatische Eschenprachtkäfer (*Agrilus planipennis*), der in Nordamerika seit seiner Einschleppung Millionen von Eschen vernichtet hat. Biogeographisch zeigt sich in isolierten Regionen ein ausgeprägter Endemismus; auf Madagaskar sind beispielsweise über 90 % der Ameisenarten einzigartig. In Agrarlandschaften spielen Insekten eine ambivalente Rolle, indem sie einerseits als essentielle Bestäuber für etwa 75 % der Nutzpflanzen fungieren, andererseits aber auch als Schädlinge signifikante Ernteverluste verursachen.[2]

Saisonalität & Aktivität

Die saisonale Aktivität von Insekten wird maßgeblich durch thermische Toleranzen und verfügbare Ressourcen bestimmt, wobei viele Arten spezifische Strategien zur Überbrückung ungünstiger Umweltbedingungen entwickelt haben. Um Winterkälte zu überstehen, treten zahlreiche Spezies in eine Diapause ein, einen hormonell regulierten Entwicklungsstillstand, der den Stoffwechsel drastisch minimiert. Der Maiszünsler (*Ostrinia nubilalis*) überwintert beispielsweise als Larve im fünften Stadium, während gefriertolerante Spezies wie die Goldruten-Gallfliege (*Eurosta solidaginis*) durch die Anreicherung von Glycerin und Frostschutzproteinen Temperaturen bis zu -40 °C überleben.[3] Andere Arten wie der Monarchfalter (*Danaus plexippus*) vermeiden Kältestress durch Migration in südliche Überwinterungsgebiete, wie etwa nach Mexiko.[2] Die Fortpflanzungsdynamik variiert stark; so nutzen Blattläuse zyklische Parthenogenese für eine rasche Populationszunahme unter günstigen Bedingungen, während invasive Schabenarten wie *Blattella germanica* sich ganzjährig in beheizten Strukturen vermehren. Im Tagesverlauf zeigen Insekten differenzierte Rhythmen, wobei Schaben (*Blattodea*) strikt nachtaktiv nach Nahrung suchen und Leuchtkäfer der Gattung *Photinus* ihre Biolumineszenz zur nächtlichen Partnerfindung nutzen.[1][2] Synchronisierte Ereignisse wie der Hochzeitsflug der Honigbiene (*Apis mellifera*) oder die massenhafte Aggregation von Borkenkäfern sind oft an spezifische Umweltreize gekoppelt, um den Fortpflanzungserfolg zu maximieren.[3][1] Entwicklungsstadien besetzen häufig getrennte zeitliche und räumliche Nischen, wobei Larven oft in geschützten oder aquatischen Habitaten wachsen, bevor die Adulten zur Verbreitung emergieren.[2] Das öffentliche Interesse an Insekten korreliert stark mit diesen biologischen Aktivitätsphasen und erreicht in den Sommermonaten Juni und Juli seinen Höhepunkt, während die Suchanfragen im November und Dezember ihre Tiefstwerte verzeichnen.

Vue au microscope 3D : Insekten

Insecta — Vue 3D interactive

ℹ️ Lizenz & Quelle

Model: Leucopholis irrorata | Creator: Thomas Flynn | Source: https://sketchfab.com/3d-models/none-2a20442dca0843409111f0fc6dedb78b | License: CC BY 4.0

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Recherche scientifique et brevets

EP-3825408-A1 Biological Inconnu

Verfahren zur Bekämpfung von Insektenschädlingen mehrerer Arten

Fraunhofer Society Research (2019)

Pertinence: 8/10

Résumé

Die Erfindung betrifft die Hemmung der Histon-Acetyltransferase (HAT) in landwirtschaftlichen Schädlingen. Durch die Aufnahme von Inhibitoren in den Körper der Insekten wird deren Genregulation gestört. Das Patent beschreibt sowohl die Wirkstoffe als auch transgene Pflanzen, die diese Inhibitoren bereitstellen. Dieser Ansatz ermöglicht die Kontrolle verschiedener Insektenarten über einen fundamentalen zellulären Mechanismus.

EP-3628157-A1 Chemical Inconnu

Verfahren zur Bekämpfung insektizidresistenter Insekten und der Virusübertragung auf Pflanzen

Basf SE (2018)

Pertinence: 7/10

Résumé

Hier wird eine Methode vorgestellt, um Insekten zu bekämpfen, die bereits Resistenzen gegen andere Mittel entwickelt haben. Gleichzeitig zielt die Methode darauf ab, die Übertragung von Pflanzenviren durch diese Vektoren zu reduzieren. Die chemischen Verbindungen der Formel I bieten somit einen doppelten Nutzen im Pflanzenschutz. Dies ist besonders relevant für das Resistenzmanagement.

EP-3748003-A1 Biological Inconnu

Zusammensetzungen und Verfahren zur Bekämpfung von Insektenschädlingen

Monsanto Technology Llc (2017)

Pertinence: 7/10

Résumé

Das Patent beschreibt allgemein den Einsatz insektizider Polynukleotide zur Genregulation mittels RNA-Interferenz. Ziel ist es, Pflanzen widerstandsfähiger gegen wirbellose Schädlinge zu machen. Es werden Methoden zur Herstellung transgener Pflanzen und die entsprechenden genetischen Konstrukte erläutert. Der Ansatz ist breit anwendbar zur Modifikation der Genexpression in Schädlingen.

EP-3342780-A1 Biological Inconnu

Pre-mRNA-Prozessierungsfaktor 8 (Prp8) Nukleinsäuremoleküle zur Bekämpfung von Insektenschädlingen

Dow Agrosciences Llc, Fraunhofer Society Research (2016)

Pertinence: 9/10

Résumé

Das Patent beschreibt die Nutzung von RNA-Interferenz (RNAi), um das essentielle Gen Prp8 in Insekten zu hemmen. Durch die Expression spezifischer Nukleinsäuremoleküle in transgenen Pflanzen wird die Proteinbiosynthese der Schädlinge gestört, was zu deren Absterben führt. Die Methode zielt spezifisch auf Käfer (Coleoptera) und andere Schädlinge ab, ohne chemische Insektizide zu verwenden. Dies stellt einen biotechnologischen Ansatz zur Schädlingsbekämpfung im Pflanzenschutz dar.

EP-3067424-A1 Biological Inconnu

RNA-Polymerase I1 Nukleinsäuremoleküle zur Bekämpfung von Insektenschädlingen

Dow Agrosciences Llc, Fraunhofer Society Research (2016)

Pertinence: 9/10

Résumé

Ähnlich wie im vorangegangenen Patent wird hier die RNA-Interferenz-Technologie genutzt, jedoch ist das Zielgen die RNA-Polymerase I1. Die Erfindung umfasst transgene Pflanzen, die doppelsträngige RNA produzieren, um dieses lebenswichtige Enzym in fressenden Insekten, insbesondere Käfern, zu blockieren. Dies führt zu einer effektiven Bekämpfung der Schädlinge auf genetischer Ebene. Die Methode bietet eine spezifische Alternative zu herkömmlichen Pestiziden.

Sources et références

  1. https://entomology.unl.edu/class-insecta/
  2. https://www.si.edu/spotlight/buginfo/bugnos
  3. https://animaldiversity.org/accounts/Insecta/
  4. https://www.who.int/teams/global-malaria-programme/reports/world-malaria-report-2023
  5. https://crisprmedicinenews.com/news/highlight-self-limiting-gene-drive-suppresses-malaria-mosquitoes/