Warum haben erwachsene Insekten 6 Beine?

Anscheinend hat es in der Insektenwelt einen Vorteil, 6 Beine zu haben. Was ist das für ein Vorteil, wenn überhaupt? Warum sollte ein solcher Vorteil für Insekten bestehen, aber nicht für andere, größere Landtiere?

Was können diese Mittelbeine, was die Vorder- und Hinterbeine nicht können, wenn überhaupt? Sind sie wirklich essenziell oder erzeugen sie nur mehr Muskelkraft?

Es scheint, als würde diese Frage eine perfekte Anpassung voraussetzen. Viele Merkmale moderner Lebensformen sind nicht unbedingt „besser“ als andere mögliche Merkmale, sondern sind das Ergebnis historischer Zufälle und der durch die Entwicklung auferlegten Zwänge. Wären Sie zufrieden mit der Antwort „Der letzte gemeinsame Vorfahre aller Insekten hatte sechs Beine, und das funktionierte gut genug, dass es von den meisten seiner Nachkommen beibehalten wurde“?
Insekten sind nicht die Vorfahren höherer Organismen. Und übrigens Krake ist ein Organismus, der ein Gegenbeispiel sein wird.
@WYSIWYG hmm toller Punkt. Dennoch gibt es einen offensichtlichen Vorteil, 6 Beine als Insekt zu haben, der für uns größere Landlebewesen nicht zu existieren scheint. Ich will wissen, was das ist. Wofür werden diese Mittelbeine verwendet?
@bshane Nein, ich bin mit dieser Antwort nicht zufrieden, aber ich habe den ersten Absatz bearbeitet, um deutlich zu machen, dass es einen offensichtlichen Vorteil gibt. Zumindest möchte ich wissen, was die Mittelbeine von Insekten tun ... und ob es etwas ist, was vierbeinige Lebewesen nicht können.
Dies ist semantisch ein wenig knifflig, da nicht alle Insekten alle ihre „Beine“ als „Beine“ im Sinne von „etwas zum Gehen“ verwenden. Betrachten Sie die greifbaren Vorderbeine von Gottesanbetern – das Tier benutzt sie, um Beute zu fangen, nicht um zu laufen. Sie werden wegen der Homologie „Beine“ genannt, nicht wegen ihrer Funktion. Wenn Ihre Frage also lautet: "Warum haben Insekten sechs Dinge, auf denen sie laufen?" dann ist die Antwort, dass sie es oft nicht tun. In diesem Fall gibt es keinen offensichtlichen Vorteil zu erklären. Wenn Ihre Frage „Warum sechs „Beine“?“ lautet, lautet die Antwort „per Definition von gemeinsamer Abstammung“.
So wie es aussieht, stimme ich @fileunderwater zu - dies ist eine Frage nach evolutionären Vorteilen. Wenn Sie diese Frage jedoch zu den verschiedenen Funktionen stellen, für die Insekten ihre "Beine" einsetzen, dann ist sie kein "Duplikat" dieser Frage mehr. Auch wenn diese Frage als Duplikat geschlossen ist, können Sie sie bearbeiten und wieder öffnen :)
Die Frage ist eigentlich sehr verwandt mit Warum haben Säugetiere nicht mehr als 4 Gliedmaßen?
@bshane Ich bin anderer Meinung, dass dies eine perfekte Anpassung voraussetzt. Vielmehr denke ich, dass wir uns auf eine hohe Erhaltung konzentrieren sollten. Sehr wenige Mitglieder von Insecta haben ein Paar Beine verloren. Warum sollte ein solcher Körperplan hochgradig erhalten bleiben, wenn er so offensichtliche Kosten hat? Sie muss eine weitreichende Anpassungsfähigkeit bieten. Was wäre das genau?

Antworten (2)

Kurze Antwort
Sechs Beine ermöglichen die Fortbewegung, während sie jederzeit ein unterstützendes Stativ haben.

Hintergrund
Es gibt mehrere Millionen Insektenarten, alle auf 6 Beinen. Dies impliziert, dass jede Änderung dieser Nummer sofort ausgewählt wird. Es besteht allgemein Einigkeit darüber, dass Insekten von vielbeinigen Vorfahren , zB Tausendfüßlern, abstammen.

Eine Erklärung ist der Dreifußgang , der sich aus sechs Anhängseln ergibt. Diese vor mehr als 6 Jahrzehnten formulierte Hypothese (Lanham, 1951) begründet, dass eine Verringerung der Anzahl der Beine während der Evolution nicht weiter als 6 ging, da die Fortbewegung eines kleinen Tieres, das in einem starren Exoskelett eingeschlossen ist, mit weniger als nicht effektiv ist 3 Beinpaare. Insekten gehen im Allgemeinen, indem sie die beiden äußeren Beine auf der einen Seite und die Mitte auf der anderen Seite anheben, sie nach vorne schwingen und sie zusammen ablegen. Daher stützen Insekten ihre starren Strukturen jederzeit mit einem Stativ. Stative gehören zu den stabilstenKonfigurationen, und sie wackeln nie (warum um alles in der Welt haben Tische 4 Beine?). Abbildung 1 zeigt eine Darstellung der Fortbewegung von Insekten (Lanham, 1951) .

Insektenstativ zu Fuß
Abb. 1. Die Fortbewegung von Insekten ähnelt einem Doppeldreibein. Insekten haben einen zyklischen Gang, der aus zwei Phasen besteht, der Standphase und der Schwungphase. Die Standphase ist der Krafthub, sie drückt den Körper in Fahrtrichtung nach vorne, während das Bein am Boden bleibt. In dieser Phase werden drei Beine verwendet, indem ein Dreibein mit dem Vorderbein und dem Hinterbein auf der einen Seite des Körpers und dem Mittelbein auf der anderen Seite gebildet wird. Diese Formation ist der Grund dafür, dass dieser Gang als Tripod-Gang bekannt ist. Quelle: Insektenrobotik .

Größere Tiere können es sich leisten, weniger Beine zu haben, da ihr Vestibularsystem mehr Zeit hat, das Gleichgewicht zu halten und den Gang während der Fortbewegung anzupassen. Da Insekten so klein sind, sind ihre Schritte so schnell, dass das Nervensystem möglicherweise nicht schnell genug ist, um mit der Gangkontrolle fertig zu werden. Stattdessen verlassen sich Insekten auf den Stativgang, um ein Ungleichgewicht zu vermeiden, anstatt ihn anzupassen. Darüber hinaus schränkt das Exoskelett kleine Körperbewegungen effektiv ein, um das Gleichgewicht zu kontrollieren. Größere Tiere wie Säugetiere nehmen ständig kleine Anpassungen in ihrem Gang vor, um das Gleichgewicht zu halten. Ein Insekt hat aufgrund seines starren Exoskeletts weniger Möglichkeiten dazu (Lanham, 1951) .

Referenz
- Lanham, Science (1951); 113 (2946): 663

Gute Antwort! Ich werde jetzt ein Bein von allen meinen Tischen absägen, diese süße, süße Stativstabilität!
Diese Antwort ist interessant und informativ, hat aber auch viele Probleme. Erstens: „ Dies impliziert, dass jede Änderung dieser Nummer sofort gegen … ausgewählt wird“ ist völlig ohne Referenz und könnte genauso gut (wahrscheinlich?) auf Entwicklungsbeschränkungen zurückzuführen sein. Insgesamt werden Entwicklungsbeschränkungen sowohl in der Frage als auch in der Antwort vollständig übersehen, und ich bin der Hauptgrund, warum diese Frage als doppelt geschlossen werden sollte . [cnd...]
[...cnd] Mir fallen auch mehrere alternative Erklärungen ein, warum 6 Beine für Insekten nützlich sind, die in dieser Antwort nicht erwähnt werden. Für mich ist diese Antwort eine interessante Hypothese, aber sie liest sich derzeit wie eine evolutionäre Einfach-so-Geschichte . "*[R]Reduktion der Anzahl der Beine während der Evolution ging nicht weiter als 6, weil Fortbewegung ...'" ist eine weitere wirklich starke Aussage, die überhaupt nicht unterstützt wird.
@fileunderwater Alle Informationen stammen aus dem Science Paper, und die Figurenlegende stammt von der verlinkten Robotik-Webseite. Es gibt nichts, was ich mir ausgedacht habe, und nichts wird nicht unterstützt. Wenn etwas in meiner Antwort fehlt, können Sie gerne eine bessere schreiben. Keine Notwendigkeit, eine Frage zu schließen, insbesondere nicht, weil es sich um ein Duplikat einer abstrakten, allgemeinen philosophischen Gemeinschaftsfrage handelt. Wenn Ihnen die Antwort nicht gefällt, reicht -1 aus. Stellen Sie diese Fragen offen, damit andere ihre Ansichten teilen können!
Sie sagen also, dass die beiden Zitate, die ich hervorgehoben habe, durch das Science-Papier gestützt werden (wobei für einen Moment ignoriert wird, dass das Papier aus dem Jahr 1951 stammt, als sich seit dieser Zeit ziemlich viel in der Evolutionsbiologie getan hat)? Stimmt, das sollte deutlicher gemacht werden (direktes Zitat?). Und was die Referenz angeht - meinst du das? Wenn ja, handelt es sich um ein Buch, das 1950 von der Cambridge Univ. Press, und kein Wissenschaftsartikel (es könnte jedoch in Science rezensiert worden sein).
@fileunderwater - Danke für die Ablehnung, aber ich habe darum gebeten, oder? :) Irgendwie habe ich die falsche Seite mit der Referenz verlinkt - netter Fang. Ich habe das richtige (Wissenschaftspapier) eingefügt und einige direkte Verweise in den Text eingefügt. Es ist nicht Open Source, habe es über die Uni-Bibliothek bekommen. Vielen Dank. Ich bin kein Evolutionsbiologe, nur sehr daran interessiert. Stimmen Sie ab, schießen Sie auf interessante Fragen, schließen Sie die besten ab, was auch immer - ich werde mich behaupten 8)
Und zum Schreiben einer "besseren Antwort": 1) Das Problem hier ist, dass das Q spekulativ und extrem breit ist, weshalb es geschlossen werden sollte. Es ist fast unmöglich, eine kurze prägnante Antwort zu schreiben, die tatsächlich versucht, die Frage zu "beantworten". Das ist genau der Grund, warum kurze, schlagkräftige, plausibel klingende, einfache Geschichten (die nicht klar als Hypothese präsentiert werden) problematisch sind. Sie können extrem irreführend sein und als „Wahrheit“ angesehen werden. 2) Ich habe andere Dinge zu tun, aber das macht diese Antwort nicht "besser".
In diesem Artikel heißt es, dass Kakerlaken die Stativbewegung bei niedrigen Geschwindigkeiten (bis zu 1 m/s) verwenden, aber bei höheren Geschwindigkeiten eine zweibeinige/vierbeinige Bewegung annehmen.
@WYSIWYG - Es gibt wahrscheinlich viele Beispiele für Anpassungen bei der Verwendung von Anhängen. Bekannte Beispiele sind die Gottesanbeterin, die die beiden vorderen Gliedmaßen für Jagdzwecke nutzt, und der Mistkäfer, der auf vieren geht und mit den beiden vorderen eine Kugel rollt. Ich habe nie behauptet, dass meine Antwort allumfassend ist oder dass sie die Antwort auf die Frage ist. Es ist eine Antwort. Nicht mehr und nicht weniger.
@ AliceD Ich habe nicht geleugnet. Habe nur einen Punkt hinzugefügt :)

Anscheinend hat es in der Insektenwelt einen Vorteil, 6 Beine zu haben. Was ist das für ein Vorteil, wenn überhaupt? Warum sollte ein solcher Vorteil für Insekten bestehen, aber nicht für andere, größere Landtiere?

„Beine“ ist ein heikler Begriff, bei Insekten. Umgangssprachlich sind sie in der irdischen Welt Dinge, auf denen ein Organismus läuft. Aber die wissenschaftliche Definition von „Beine“ für Insekten beruht auf Homologie: Viele Insekten haben sechs „Beine“, weil sie alle von einem gemeinsamen Vorfahren abstammen, der sechs Beine hatte. Die anatomischen Strukturen, die von diesen Beinen abgeleitet sind, unabhängig davon, ob sie funktionell als Paddel oder als Klauen oder als Nahrungsanhängsel oder ausgeklügelte Partnersignalgeräte verwendet werden, werden alle als "Beine" bezeichnet. All dies als „Beine“ zu bezeichnen, ist aus funktionaler Sicht genauso sinnvoll, wie unsere Arme als „Beine“ zu bezeichnen. Wir tun dies nur, um die Homologie klar zu halten, wenn wir über evolutionäre Beziehungen zwischen Arten sprechen.

Die Vielfalt der Verwendungsmöglichkeiten, für die Insekten ihre Beine einsetzen, macht deutlich, dass es keinen einzigen universellen Vorteil gibt, sechs zu haben - es ist nur so, dass der vollständige Verlust (oder Gewinn) von Gliedmaßen ein schwieriger evolutionärer Prozess ist, so dass es im Laufe der Evolution selten vorkommt. Unabhängig davon haben einige Insektengruppen (zum Beispiel Mitglieder der Coccidae und Diaspididae ) ihre Beine vollständig verloren – eine offensichtliche Anpassung an ihre obligatorische parasitäre Lebensweise.

Was können diese Mittelbeine, was die Vorder- und Hinterbeine nicht können, wenn überhaupt? Sind sie wirklich essenziell oder erzeugen sie nur mehr Muskelkraft? Wenn es so oder so ein Vorteil ist, warum haben größere Lebensformen wie Säugetiere keine 6 Gliedmaßen?

In den Insektengruppen, die sechs Beine zur Fortbewegung verwenden, bietet AliceDs Antwort eine hervorragende Beschreibung, wie alle sechs Beine verwendet werden. Es gibt jedoch wirklich nichts Besonderes, was mit sechs Beinen erreicht werden könnte, was nicht mit einer anderen Anzahl von Beinen erreicht werden könnte: Gottesanbeterinnen bewältigen ihre Fortbewegung perfekt auf nur vier ihrer sechs Beine, und Spinnentiere (keine Insekten, ich weiß - aber mit vielen der gleichen Designherausforderungen wie einem starren Exoskelett) kommen sie auf acht gleich gut zurecht.

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