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Produktbild: Insektenflug

Insektenflug Konstrucktionsmorphologie, Biomechanik, Flugverhalten

79,99 €

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Beschreibung

Produktdetails

Einband

Taschenbuch

Erscheinungsdatum

01.09.2012

Verlag

Springer Berlin

Seitenzahl

482

Maße (L/B/H)

23,5/15,5/2,7 cm

Gewicht

750 g

Auflage

Softcover reprint of the original 1st edition 2003

Sprache

Deutsch

ISBN

978-3-642-62422-3

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Einband

Taschenbuch

Erscheinungsdatum

01.09.2012

Verlag

Springer Berlin

Seitenzahl

482

Maße (L/B/H)

23,5/15,5/2,7 cm

Gewicht

750 g

Auflage

Softcover reprint of the original 1st edition 2003

Sprache

Deutsch

ISBN

978-3-642-62422-3

Herstelleradresse

Springer-Verlag GmbH
Tiergartenstr. 17
69121 Heidelberg
DE

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  • Produktbild: Insektenflug
  • 1 Zu diesem Buch.- 1.1 Das „Rätsel des Insektenflugs“.- 1.2 Arbeitsbericht und allgemeine Aussage.- 1.3 Pfade durch den Urwald der Fragestellungen: Wie sich unsere Forschungsansätze entwickelt haben.- 1.3.1 Die Schlüsselarbeit.- 1.3.2 Beginn.- 1.3.3 Bearbeitung des Fachgebiets in München.- 1.3.4 Aufspaltung des Forschungsgebiets in Saarbrücken.- 1.3.5 Flugentomologische Freilandarbeit.- 1.3.6 Technische Biologie und Bionik.- 1.3.7 Querbeziehungen der Arbeitsrichtungen.- 1.3.8 Danksagungen.- Literatur.- 2 Historisches.- 2.1 Bis zur Mitte des 19. Jahrhunderts.- 2.2 Zweite Hälfte 19. Jahrhundert bis zum 1. Weltkrieg.- 2.2.1 J. Künckel d’ Herculais.- 2.2.2 J.É. Marey.- 2.2.3 R. v Lendenfeld und W. Ritter.- 2.3 Zeit zwischen den Weltkriegen und Nachkriegszeit.- 2.3.1 R.E. Snodgrass, E.G. Boettiger, E. Furshpan.- 2.3.2 F. Mihályi, A. Magnan.- 2.3.3 F.S.J. Hollick, R. Faust.- 2.3.4 Eigene Ansätze.- Literatur.- 3 Konstruktionsmorphologie.- 3.1 Thoraxmotor und Flügelantrieb.- 3.1.1 Klassische Darstellungen.- 3.1.2 Primäre Segmentierung.- 3.1.3 Thorax.- 3.1.4 Flügel: Prinzipbau.- 3.1.5 Flügelankopplung.- 3.1.6 Ungeflügeltes und geflügeltes Segment.- 3.2 Prinzipbau des Flügelgelenks.- 3.2.1 Gelenksklerite und Tergalhebel.- 3.2.2 Pleuraler Flügelgelenkkopf und Skleritenbewegung.- 3.3 Fallstudien zur Kette Muskelmotor ? Flügelgelenk ? Flügelschlag.- 3.3.1 Fallstudie: Funktionsmorphologie des Flügelgelenks von Calliphora (Wisser 1984).- 3.3.1.1 Form und Lage der drei Pteralia (Sklerite) und des hinteren Gelenkfortsatzes.- 3.3.1.2 Bau des pleuralen Flügelgelenks und seine dorsale Anbindung.- 3.3.2 Fallstudie: Funktionelle Anatomie der Flugmuskulatur von Calliphora (Wisser 1984).- 3.3.2.1 Indirekte Flugmuskeln.- 3.3.2.2 Verspannmuskeln.- 3.3.2.3 Direkte Flug-bzw. Steuermuskeln.- 3.3.3 Fallstudie: Gelenkmechanisches und muskelmotorisches Zusammenspiel beim Flügelschlag von Calliphora (Wisser 1984).- 3.3.3.1 Der Flügelabschlag.- 3.3.3.2 Der Flügelaufschlag.- 3.3.3.3 Einstellung der Schlagamplitude.- 3.3.3.4 Horizontale Vor- und Rückwärtsbewegung des Flügels.- 3.3.3.5 Einstellung der mittleren Flügelschlagbahn.- 3.3.3.6 Einstellung des geometrischen Anstellwinkels.- 3.3.3.7 Steuerung der drei Schaltgänge der „Gangschaltung“.- 3.3.3.8 Bewegungsanalyse der Thoraxspalten.- 3.3.4 Fallstudie: Funktionsanalyse und Modellierung des Flügelantriebs bei Apis (Nachtigall, Wisser, Eisinger 1998).- 3.3.4.1 Abschlag.- 3.3.4.2 Aufschlag.- 3.3.4.3 Ein Prinzipmodell.- 3.3.4.4 Ein Flügelgelenk-Funktionsmodell.- 3.4 Flügel — multifaktorielle mechanische Systeme.- 3.4.1 Morphologische Vielfalt und Kräftetypen.- 3.4.2 Mechanische Parameter und Problemkreise.- 3.4.3 Anlage und Entfaltung.- 3.4.4 Leichtigkeit und Massenverteilung.- 3.4.5 Festigkeit und Abbiegbarkeit.- 3.4.6 Aussteifung und Faltbarkeit.- 3.4.7 Fallstudie: Mechanische Eigentümlichkeiten der Flügelkutikula bei Aeshna (Kreuz 2001).- Literatur.- 4 Flügelbewegung.- 4.1 Muskeln und Flügelantrieb.- 4.1.1 Synchrone und asynchrone Flugmuskeln.- 4.1.2 Muskelfeinbau.- 4.1.3 Molekulare Mechanismen der Muskelkontraktion.- 4.1.4 Elementare Kraftentwicklung und Verkürzung.- 4.1.5 Steuerung der Kontraktionsstärke über die Aktionspotentialfrequenz.- 4.1.6 Besonderheiten von Insekten-Flugmuskeln.- 4.2 Flügelkinematik.- 4.2.1 Fallstudie: Flügelbewegung von Phormia (Nachtigall 1966).- 4.2.1.1 Flügelbewegung über eine Schlagperiode.- 4.2.1.2 Geometrische Grobabstraktion eines Flügels.- 4.2.1.3 Projektionen der Flügelbahn.- 4.2.1.4 Bahn im tier- und raumfesten System.- 4.2.1.5 Schlag- und Drehschwingung.- 4.2.2 Fallstudie: Flügelbahn-Projektion bei Drosophila (Zanker 1987).- 4.2.3 Fallstudie: Redundanzfreie Beschreibung der Flügelkinematik über Euler-Winkel bei Locusta (Zarnack 1972).- Literatur.- 5 Luftkrafterzeugung.- 5.1 Aerodynamik: Grundlagen und Kenngrößen.- 5.1.1 Die Reynoldszahl Re; Re-bedingte Effekte und ihre kennzeichnenden Größen.- 5.1.2 Stationäre Luftkraftkomponenten; ihre Beiwerte und Darstellung.- 5.1.3 Instationäre Effekte; kinematische Voraussetzungen und aerodynamische Besonderheiten.- 5.1.4 Wirbel und Impulstransport.- 5.1.4.1 Grundlegendes.- 5.1.4.2 Einfache Ringwirbel.- 5.1.4.3 Zur Wirbelstruktur und „vorticity“.- 5.2 Stationäre Luftkräfte und ihre Effekte.- 5.2.1 Stationäre Luftkräfte an Rümpfen fliegender Insekten.- 5.2.1.1 Der Widerstandsbeiwert cw und seine Randbedingungen.- 5.2.1.2 cw-Werte bei kleinen Reynoldszahlen und die Problematik einer „strömungsschnittigen“ Profilierung.- 5.2.1.3 Weitere Möglichkeiten der cw-Reduktion von Insektenrümpfen.- 5.2.1.4 Funktionsmorphologische Flügeleigentümlichkeiten von strömungsmechanischer Bedeutung.- 5.2.2 Stationäre Luftkräfte an Flügeln und Flügelpolaren.- 5.2.3 Flügelanströmung.- 5.2.4 Reduktion des Energieverlusts.- 5.2.5 Stationäre Luftkraftkomponenten.- 5.3 Instationäre Luftkräfte und ihre Effekte.- 5.3.1 Stationäre versus instationäre Effekte: Die kennzeichnende Größe „Reduzierte Frequenz“.- 5.3.2 Fallstudie:„Clap and fling“ und Vorderkantenwirbel bei Encarsia und bei Manduca (Weis-Fogh 1973; Ellington et al. 1996).- 5.3.3 Fallstudie: Messungen am Flügelmodell von Drosophila (Dickinson, Lehmann, Sane 1999).- 5.3.4 Bionik:„Entomopteren“.- 5.3.5 Effekte von Flügelverformungen.- 5.3.5.1 Ursachen für Verformungen.- 5.3.5.2 Flügelwölbung.- 5.3.5.3 Schwingungen des Flügels „in sich“.- 5.3.5.4 Flügelprofilierung.- 5.3.5.5 Flügelabbiegungen durch Luftkräfte im normalen Flugbereich.- 5.3.5.6 Flügelabbiegungen durch exzessive Luftkräfte und durch Anstoßen.- 5.3.5.7 Selbsteinstellung von resilinhaltigen Insektenflügeln im Vergleich mit den Handschwingen von Vögeln.- 5.4 Wirbel, Wirbelstraßen und zugeordnete Reaktionskräfte.- 5.4.1 Ein Gedankenversuch: Nur Vortriebsentstehung.- 5.4.2 Weiterführung des Gedankenversuchs: Vortriebsentstehung und periodische Schwingungen.- 5.4.3 Gebundene Wirbel; Zirkulation.- 5.4.4 Freie Wirbel; Ringwirbel.- 5.4.5 Weiterführung des Gedankenversuchs: Zirkulation, Ringwirbel und verknickt-leiterartige Wirbelstraße.- 5.4.5.1 Einzelphasen einer vollständigen Schlagperiode.- 5.4.5.2 Resultate und Diskussion.- 5.4.6 Drei Sichtweisen zur Schubentstehung.- 5.4.7 Wirbelringbildung durch Schlagflügel.- 5.4.8 Modifikationen der Wirbelstraße für zusätzliche Hubentstehung.- 5.4.8.1 Registrierungen im Rauchkanal.- 5.4.8.2 Denkmöglichkeit für zusätzliche Hubentstehung.- 5.4.8.3 Vorstellungen zur Wirbelstraße hinter einer horizontal-geradlinig fliegenden Schmeißfliege.- 5.5 Wirbelfelder und Übergang vom Schwirrflug zum Streckenflug.- 5.5.1 Zum Wirbelfeld unter einem schwirrfliegenden Insekt.- 5.5.2 Übergang vom Schwirrflug zum Streckenflug.- 5.5.3 Zum Wirbelfeld hinter einem horizontal fliegenden Insekt.- 5.5.4 Fallstudie: Wirbel und Entstehung einer Wirbelstraße hinter dem Flügelpaar von Thymelicus (Brodsky, Ivanov 1984).- Literatur.- 6 Spezielle Flugformen.- 6.1 Steigflug.- 6.2 Schwirrflug.- 6.2.1 „Syrphiden„- und „Calliphoriden“-Schwirrflug.- 6.2.2 Flügelbewegungen beim Schwirrflug.- 6.2.3 Flugtöne beim Schwirren und Sitzen.- 6.2.4 Flügelschwingungen und -verformungen „in sich“.- 6.2.5 Jetstrom unter einer Syrphiden.- 6.3 Schnellflug.- 6.3.1 Fortschrittsgrad und schnellstmöglicher Flug.- 6.3.2 Propeller und Fortschrittsgrad.- 6.3.3 Schlagflügel und Fortschrittsgrad.- 6.4 Fallstudie: Schiebeflug bei Calliphora (Nachtigall 1979).- 6.5 Einige flugmechanische Aspekte bei unterschiedlichen Insektenordnungen.- 6.5.1 Fallstudie: Libellen (Wakeling, Ellington 1997).- 6.5.2 Fallstudie: Käfer (Schneider 1975).- 6.5.3 Wanzen.- 6.5.4 Thripse.- 6.6 Fächeln und Sterzeln.- 6.6.1 Klassische Registrierungen.- 6.6.2 Fallstudie: Fächeln der Honigbiene (Junge 2002).- 6.6.2.1 Fächelverhalten im natürlichen Umfeld.- 6.6.2.2 Geschwindigkeitsverteilung im „Propellerstrom” und Rechnungen nach der Propellertheorie.- 6.6.2.3 Flügelbewegung.- 6.6.2.4 Kinematische Basisdaten.- 6.6.2.5 Vorgehensweise für messungs- und rechnungsbasierte Vergleiche.- 6.6.2.6 Stationäre Flügelpolaren.- 6.6.2.7 Zur Bestimmung der Schubkraft und ihres Beiwerts.- 6.6.2.8 Vergleich gemessener Hub- und Schubkomponenten zum Körpergewicht.- 6.6.2.9 Vergleich gemessener Hub- und Schubkomponenten mit quasistationär berechneten.- 6.6.2.10 Zylinderprojektion sukzessiver Flügelstellungen und Abwicklung.- 6.6.2.11 Instationäre Berechnung von Geschwindigkeitsfeld und Wirbelformierung bei sukzessiven Flügelschlagstellungen.- 6.6.2.12 Vergleich der Größen quasistationärer und instationärer Schubbeiwerte über eine Flügelschlagperiode.- 6.6.2.13 Bionische Aspekte.- Literatur.- 7 Flugsteuerung.- 7.1 Für ein Fluginsekt grundlegende geometrische und stationär-aerodynamische Kenngrößen.- 7.2 Steuerung durch Ruder, Klappen und Schwerpunktsverlagerungen.- 7.3 Fallstudie: Steuerung durch kompensatorische Schlagbahnverstellungen bei Drosophila (Zanker 1987).- 7.3.1 Kompensation von Translationseffekten.- 7.3.2 Kompensation von Rotationseffekten.- 7.3.3 Lagestabilisierung und Steuerung im Raum.- 7.4 Steuerung durch phasische Flügelverstellungen.- 7.5 Fallstudie: Steuerung durch Flügelprofil-Veränderungen bei Locusta (Pfau 1977).- 7.6 Steuerung über Frequenzänderungen der Aktionspotentiale in den Flugmuskeln.- 7.7 Fallstudie: Steuerung über Phasenverschiebung der Aktionspotentiale in den Flugmuskeln von Locusta (Möhl, Zarnack 1977).- 7.8 Steuerungsaspekte beim Kurvenflug.- 7.9 Zusammenstoßen und Ausweichen.- Literatur.- 8 Energetik und Größenbeziehungen.- 8.1 Betriebsstoffe, Energiedichte.- 8.2 Temperatur, Thermoregulation.- 8.2.1 Aufheizvorgänge.- 8.2.2 Atmungsphysiologische Aspekte.- 8.3 Stoffwechselleistung.- 8.3.1 Kenngrößen.- 8.3.2 Aufgliederung.- 8.3.3 Flugleistung als Funktion der Fluggeschwindigkeit.- 8.3.4 Fallstudie: Langzeitflüge und Temperatureffekte bei der Honigbiene (Feller, Nachtigall 1989).- 8.3.5 Fallstudie: Langzeitflüge und Stoffwechseleffekte bei der Honigbiene (Nachtigall et al. 1989).- 8.4 Größeneffekte.- 8.4.1 Größe und Thermoregulation.- 8.4.2 Größe und Stoffwechselleistung.- 8.4.3 Größe und Wirkungsgrad.- 8.4.4 Leistungsgewichte und Transportkosten.- Literatur.- 9 Flugverhalten.- 9.1 Start und Landung.- 9.1.1 Anwerfen des Flugmotors und Start.- 9.1.2 Absprung zum Flug.- 9.1.3 Wegstart aus dem Schwirrflug.- 9.1.4 Abschalten des Muskelmotors und Landung.- 9.1.5 Landung an senkrechten Flächen.- 9.1.6 Landung an der Zimmerdecke.- 9.2 Streckenflug und Wanderzüge.- 9.2.1 Fluggeschwindigkeit.- 9.2.1.1 Vergleichswerte aus der Literatur.- 9.2.1.2 Suchflüge subalpiner Dipteren.- 9.2.1.3 Streckenflüge von Hornissen.- 9.2.1.4 Streckenflug von Honigbienen.- 9.2.1.5 Vergleich mit einer Zeitungsente aus den 20er Jahren.- 9.2.2 Flughöhe.- 9.2.3 Flügelschlagfrequenz.- 9.2.4 Flugstrecke und -dauer.- 9.2.5 Wanderzüge.- 9.2.5.1 Eintagsfliegen.- 9.2.5.2 Libellen.- 9.2.5.3 Käfer.- 9.2.5.4 Schmetterlinge.- 9.2.5.5 Heuschrecken.- 9.2.6 Energetische Aspekte.- 9.2.7 Flüge gegen den Wind.- 9.2.7.1 Nutzung der Windgrenzschicht.- 9.2.7.2 Finden von Pheromonquellen.- 9.3 Flugverhalten bei unterschiedlichen Flugzuständen.- 9.3.1 Steigflug.- 9.3.2 Gleit- und Segelflug.- 9.3.3 Schwirrflug.- 9.3.4 Tanzflug.- 9.3.5 Erratischer Flug, Zirkulationsflug.- 9.3.6 Einstellung unterschiedlicher Variablen-Kombinationen.- 9.3.7 Anflug zur Landung.- 9.3.8 Fächeln.- 9.4 Lastflüge.- 9.4.1 Pollentransport.- 9.4.2 Materialtransport.- 9.4.3 Beutetransport.- 9.5 Sonstige Flüge.- 9.5.1 Paarungsflüge.- 9.5.1.7 Werbeflüge.- 9.5.1.8 Flüge in Kopula.- 9.5.2 Suchflüge.- 9.5.3 Ernteflüge.- 9.5.4 Beutefang im Flug.- 9.5.5 Angriffsflüge.- 9.5.6 Spiralflüge vor Lichtquellen.- Literatur.- 10 Evolution des Flugvermögens.- 10.1 Grundgedanken.- 10.2 Von welcher morphologischen Basis ausgehend haben sich Flügelvorläufer entwickelt?.- 10.2.1 Die Prototergalia-Theorie.- 10.2.2 Die Paranotalia-Theorie.- 10.2.3 Weitere theoretische Ansätze.- 10.3 Mögliche Formen, Bewegungsweisen und Funktionen früher seitlicher Thoraxanhänge.- 10.4 Vorstellungen über die Weiterevolution über „Proto-Flügel“ zu funktionellen Luftkrafterzeugern.- 10.4.1 Möglichkeiten einer „scharniergelenkigen“ Beschränkung auf eine Schlagkomponente.- 10.4.2 Weiterentwicklung durch eine dazukommende Drehkomponente.- 10.5 Wie flogen die Riesenlibellen des Karbon?.- Literatur.- 11 Anhänge.- 11.1 Anhang 1: Zuordnungsgrafiken für zwei speziell betreute Teilgebiete aus der Arbeitsgruppe Nachtigall zum Themenkreis „Insektenflug“.- 11.1.1 „Prinzipien der Flugsteuerung bei Heuschrecken“ Betreut von B. Möhl (teils mit W. Zarnack, H.-K. Pfau u.a.).- 11.1.2 „Der Insektenflügel als ultraleichte Tragwerkkonstruktion“ Betreut von A. Kesel.- 11.2 Anhang 2: Publikationen der Arbeitsgruppe Nachtigall zum Themenkreis „Insektenflug“.- Namensverzeichnis.- Insektennamen.