Mikro-Röntgen-Computertomograph
Final Report Abstract
Unsere Arbeitsgruppe funktionelle Morphologie und Biomechanik beschäftigt sich mit der physikalischen Interaktion von Organismen in ihrer Umwelt. Dabei liegt ein großer Schwerpunkt unserer Arbeit auf Wechselwirkungen zwischen Oberflächen (z.B. Haftung und Reibung, Verklammerung) und auf der Untersuchung von Bewegungsabläufen. Diesen Prozessen liegen meist spezielle anatomische Anpassungen zu Grunde, z.B. in der Anordnung der Muskulatur zur Steuerung von Bewegungen oder das Vorhandensein spezialisierter Haftstrukturen. Mikro-Röntgen-Computertomographie (Mikro-CT) erlaubt es solche anatomischen Anpassungen detailliert zu untersuchen. Als Ergebnis einer Mikro-CT-Untersuchung erhalten wir direkt eine dreidimensionale Computerdarstellung der untersuchten Objekte, in der auch der innere Aufbau sichtbar ist. Somit konnten wir unter anderem die postembryonale Entwicklung der Extremitäten innerhalb der Spinnentiere (Arachnida) untersuchen und erstmalig zeigen, wie sehr große Beutetiere im Bauchraum von Fröschen (Lissamphibia: Anura) platziert sind. Ausgehend von einer detailierten 3D Darstellung der Kopfkapsel, inklusive der Muskulatur, wurde für amerikanische Schaben Periplaneta americana (Blattodea) die Funktionsweise der kauend-beißenden Mundwerkzeuge in Abhängigkeit von der Muskelfaserlänge während der Bewegung modelliert. Des weiteren haben wir Insekten, die während der Kopulation fixiert wurden untersucht und konnten somit zum Verständnis der Evolution der vielfältigen Paarungsorgane innerhalb der Hexapoda beitragen. Dabei haben wir die Funktionsweise der caudalen Fortsätze am Abdomen männlicher Kleinlibellen (Odonata: Zyogptera) während der Paarung beschrieben und wir konnten für die Bodenläuse (Zoraptera) zeigen, wie zwei verschiedene Begattungsstrukturen während der Paarung zusammenspielen. Die hohe Auflösung des Mikro-CT erlaubt es, Strukturen zu untersuchen, die nur wenige Mikrometer groß sind. Somit konnten wir die Papillen auf der Zungenoberfläche von Fröschen erstmalig dreidimensional darstellen und deren Wirkung auf die Klebeeigenschaften von Froschzungen diskutieren. Neben der Computertomographie, kann das Gerät auch als Röntgenmikroskop verwendet werden. In dem Fall werden zweidimensionale Röntgenprojektionen als digitale Bilddaten gespeichert - dies kann auch zur Untersuchung von langsamen Bewegungen lebender Objekte dienen. Wir haben mit dieser Methode in vivo zeigen können, wie Totenkopfschwärmer (Lepidoptera: Sphingidae) durch den Rüssel Luft in den Pharynx einsaugen, die dann genutzt wird, um bei Gefahr einen Warnlaut zu erzeugen.
Publications
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