title: Methodik der 3D-Rekonstruktion von kleinen Insekten am Beispiel der Beinmuskulatur von Dipluren
Creators: name: Hable, Markus
Publisher: name: :none
Year: 2008

description: Die Arbeit gibt einen Überblick über die zurzeit möglichen Methoden zur Gewinnung von 3D-Datensätzen und deren Visualisierung bei morphologischen Untersuchungen von kleinen Tieren. Vor- und Nachteile werden erörtert und es wird gezeigt, dass für die Analyse anatomischer Strukturen von kleinen Insekten nur digitalisierte Semidünnschnittserien und mit Einschränkungen Mikrocomputertomografie-Aufnahmen ausreichende Ergebnisse liefern können. Eine Ausnahme bilden durchsichtige Tiere, bei denen auch mit der Confocal-Laserscanning-Mikroskopie geeignete Datensätze erzeugt werden können. In einem weiteren Abschnitt erfolgt eine eingehende Auseinandersetzung mit dem 3D-Rekonstruktionsprogramm Amira. Neben der Optimierung der Darstellungsmöglich¬keiten der 3D-Daten für die genannten Problemstellungen wurde eine spezielle Anleitung für die Arbeit mit Semidünnschnittserien erarbeitet. Als exemplarisches Beispiel wurde das Skelettmuskelsystem der Dipluren untersucht. Anhand von Semidünnschnittserien wurde das mesothorakale Bein von drei Arten (Campodea augens, Catajapyx aquilonari und Octostigma sinensis) rekonstruiert und die Daten mit denen von Manton (1972, 1977) verglichen. Mantons Beschreibung der Beinmerkmale, die auf Sektionen und funktionellen Schlußfolgerungen basieren, wurden von vielen Autoren als potentielle Synapomorphien der Dipluren gewertet. In der vorliegenden Untersuchung konnten sowohl bei den kutikulären Gelenksstrukturen als auch im Muskelsystem wichtige Unterschiede zu den Arbeiten von Manton festgestellt werden: (i) es existiert nur eine ventrale und keine dorsale Artikulation beim Thorax-Coxa-Gelenk. (ii) nicht ein monocondyles sondern ein dicondyles Trochanter-Femur-Gelenk ist vorhanden. (iii) an Stelle eines femoralen Rotator-Muskel sind vier Muskelsysteme vorhanden von denen keines mit dem Rotator-Muskel homologisiert werden konnte. (iv) ein dritter zusätzlicher Muskelkomplex konnte für das Femur-Tibia-Gelenk nachgewiesen werden. (v) zusätzlich zu dem einzigen von Manton beschriebenen Muskel des Tibia-Tarsus-Gelenks konnte noch ein weiterer Muskel (bzw. zwei zusätzliche Muskeln bei Catajapyx) gefunden werden. (vi) ein von Manton beschriebener Muskel der dem Trochanter entspringt und an der Tarsussehne inseriert, existiert nicht. In Anbetracht dieser Divergenzen zu den Beschreibungen von Manton ist eine phylogenetische Bewertung dieser Merkmalszustände erst nach einer vergleichenden Neuuntersuchung der Beine bei Vertretern von Außengruppen möglich. Beilagen: Eine Video- und drei VRML-Dateien.
description: The first part of the thesis aims to provide an overview on the presently relevant methods for obtaining and visualizing 3D data sets. The comparison of these methods revealed that only semi-thin section series and x-ray microtomography can offer adequate results for the visualisation of anatomical structures in small insects. Only in transparent animals, confocal laser scanning microscopy can be applied as an alternative method. In addition, a profound examination of the 3D reconstruction software Amira is provided including an instruction guide for the 3D visualisation of semi-thin section series. The second part of the thesis describes as an example the muscular system of a mesothoracic leg of the Dipluran. Using semi-thin section data, the leg of three species (Campodea augens, Catajapyx aquilonari, and Octostigma sinensis) was reconstructed and the results compared to available data of Manton (1972, 1977). Manton´s description of leg characters are based on dissections and functional conclusions and were considered as potential synapomorphies of the Diplura. In the present work, several differences to Mantons descriptions were found in the cuticular structures of the joints as well as in the muscular system. The phylogenetic relevance of these these differences can be judged only after a thourough re-investigation of the legs in outgroup taxa.