Skip to main content
SpringerLink
Log in

Die phototaktische Gegenkopplung von Stirnocellen und Facettenaugen in der Phototropotaxis der Heuschrecken und Grillen (Saltatoptera: Locusta migratoria und Gryllus bimaculatus)

The phototactic push-pull-coupling between dorsal ocelli and compound eyes in the phototropotaxis of locusts and crickets (Saltatoptera: Locusta migratoria and Gryllus bimaculatus)

  • Published:
Zeitschrift für vergleichende Physiologie Aims and scope Submit manuscript

Summary

  1. 1.

    The dorsal ocelli of the locust Locusta migratoria and the cricket Gryllus bimaculatus control through photoinhibition the relative strength of the phototactic turning tendency of one type of phototropotaxis, the inversely proportional prophototaxis.

  2. 2.

    In grasshoppers and crickets (Saltatoptera) the afferences from the dorsal ocelli and the complex eyes are combined in the positive and negative phototaxis according to the “principle of phototactic push-pull coupling”: under weak illumination the dorsal ocelli control the phototaxis as synergists and under stronger illumination as antagonists of the complex eyes.

  3. 3.

    In the ocellar system of the cricket Gryllus bimaculatus the lateral ocelli, analogous to the complex eyes, perceive the predominant light direction according to the principle of the phototropotaxis and command corresponding turning movements. The level of illumination of the median ocellus determines wether the tropotactic commands of the lateral ocelli and the complex eyes join synergistically or antagonistically.

  4. 4.

    The principle of the phototactic push-pull coupling stabilizes the prophototaxis against disturbances due to light intensity fluctuations.

Zusammenfassung

  1. 1.

    Bei einem Typ der Phototropotaxis, der umgekehrt proportionalen Prophototaxis (Jander, 1963), kontrollieren die Stirnocellen von Locusta migratoria und Gryllus bimaculatus photoinhibitorisch die Stärke der phototaktischen Dreherregung.

  2. 2.

    Die Afferenzen der Stirnocellen und der Komplexaugen von Springheuschrecken (Saltatoptera) sind bei der positiven und negativen Phototropotaxis nach dem Prinzip der phototaktischen Gegenkopplung miteinander verknüpft: Bei schwacher Beleuchtung greifen die Stirnocellen als Synergisten der Komplexaugen und bei starker als Antagonisten der Komplexaugen in den Regelkreis der Tropotaxis ein.

  3. 3.

    Die Grille Gryllus bimaculatus percipiert mit ihren beiden lateralen Stirnocellen ähnlich wie mit den beiden Komplexaugen nach dem Prinzip der Tropotaxis die vorherrschende Lichtrichtung. Diese tropotaktischen Richtungsmeldungen der Lateralocellen und der Komplexaugen werden bei Verdunkeln des Medianocellus synergistisch und bei seiner Belichtung antagonistisch zusammengeschaltet.

  4. 4.

    Durch das Prinzip der phototaktischen Gegenkopplung wird die Phototropotaxis gegenüber Störungen durch Helligkeitsschwankungen stabilisiert.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this article

Log in via an institution

Price excludes VAT (USA)
Tax calculation will be finalised during checkout.

Instant access to the full article PDF.

Institutional subscriptions

Similar content being viewed by others

Literatur

  • Autrum, H. J., u. N. Metschl: Beziehungen zwischen Lichtreiz und Erregung im Ocellarnerven von Calliphora erythrocephala. Z. Naturforsch. 16b, 384–388 (1961).

    Google Scholar 

  • —: Die Arbeitsweise der Ocellen der Insekten. Z. vergl. Physiol. 47, 256–273 (1963).

    Google Scholar 

  • Bayramoglu-Ergene, S.: Die Funktion der Ocellen bei Anacridium aegypticum. Z. vergl. Physiol. 49, 465–474 (1965).

    Google Scholar 

  • Bozler, E.: Experimentelle Untersuchungen über die Funktion der Stirnaugen der Insekten. Z. vergl. Physiol. 3, 145–182 (1926).

    Google Scholar 

  • Bullock, Th. H., and G. A. Horridge: Structure and function in the nervous systems of invertebrates. II. San Francisco 1965.

  • Burtt, E. T., and W. T. Catton: Electrical responses to visual stimulation in the optic lobes of the locust and certain other insects. J. Physiol. (Lond.) 133, 68–88 (1956).

    Google Scholar 

  • Cassier, P.: Role des ocelles frontaux chez Locusta migratoria migratorioides. Insectes sociaux 9, 213–230 (1962).

    Google Scholar 

  • —: Contribution a l'étude du comportement phototropique du criquet migrateur (Locusta migratoria migratorioides R. et F.). Ann. Sci. natur. Zool. Sér XII, 7, 213–358 (1965).

    Google Scholar 

  • —: Contribution à l'étude des réactions photo-ménotactique du criquet migrateur: Locusta migratorioides (R. et F.). Leur déterminisme sensoriel. Insectes sociaux 12, 365–381 (1965).

    Google Scholar 

  • Chen, S. H., and B. Young: Vision and flight: an experimental studie on the cicada Cryptotympana pustulata. Sinensia 14, 55–60 (1943).

    Google Scholar 

  • Cornwell, P. B.: The function of the ocelli of Calliphora (Diptera) and Locusta (Othoptera). J. exp. Biol. 32, 217–237 (1955).

    Google Scholar 

  • Demoll, R., u. L. Scheuring: Die Bedeutung der Ocellen der Insekten. Zool. Jb., Abt. allg. Zool. u. Physiol. 31, 519–628 (1912).

    Google Scholar 

  • Ducke, H.: Biologische Notizen über einige südamerikanische Hymenopteren. 1. Über die Bedeutung der Ocelli bei den Hymenopteren. Allg. Z. Entomol. 8, 308–269 (1903).

    Google Scholar 

  • Dufay, C.: Contribution à l'étude du phototropisme des Lépidoptères Noctuides. Ann. Sci. natur. Zool. Sér. XII, 6, 281–406 (1964).

    Google Scholar 

  • Götze, G.: Untersuchungen an Hymenopteren über das Vorkommen und die Bedeutung der Stirnaugen. Zool. Jb., Abt. allg. Zool. u. Physiol. 44, 211–268 (1928).

    Google Scholar 

  • Goodman, L. J.: The role of certain optomotor reactions in regulating stability in the rolling plane during flight in the desert locust Schistocerca gregaria. J. exp. Biol. 42, 385–407 (1965).

    Google Scholar 

  • Goustard, M.: Le complexe oculo-ocellaire et le comportement spaciocinétique chez Blatella germanica. C. R. Acad. Sci. (Paris) 242, 1517–1518 (1956).

    Google Scholar 

  • - Réactions phototropique et régulation du comportement chez l'imago mâle du Blatella germanica. Bull. biol. France et Belg., Suppl. 45 (Thèse) (1958).

  • Homann, H.: Zum Problem der Ocellenfunktion der Insekten. Z. vergl. Physiol. 1, 541–578 (1924).

    Google Scholar 

  • Hoyle, G.: Functioning of the insect ocellar nerve. J. exp. Biol. 32, 379–407 (1955).

    Google Scholar 

  • Jander, R.: Die optische Richtungsorientierung der Roten Waldameise (Formicarufa L.). Z. vergl. Physiol. 40, 162–238 (1957).

    Google Scholar 

  • —: Grundleistungen der Licht- und der Schwereorientierung von Insekten. Z. vergl. Physiol. 47, 381–430 (1963).

    Google Scholar 

  • - Die Phylogenie von Orientierungsmechanismen der Arthropoden. Verh. Dtsch. Zool. Ges. Jena 1965, S. 266–306.

  • Kerfoot, W. B.: Correlation between ocellar size and the foraging activities of bees (Hymenoptera; Apoidea). Amer. Naturalist 101, 65–70 (1967).

    Google Scholar 

  • Lienert, G. A.: Verteilungsfreie Methoden in der Biostatistik. Meisenheim 1962.

  • Lindauer, M., u. B. Schricker: Über die Funktion der Ocellen bei den Dämmerungsflügen der Honigbiene. Biol. Zbl. 82, 721–725 (1963).

    Google Scholar 

  • Link, E.: Über die Stirnaugen der Orthopteren. Verh. Dtsch. Zool. Ges. Leipzig 1908, S. 161–167.

  • —: Über die Stirnaugen der hemimetabolen Insekten. Zool. Jb., Abt. Anat. u. Ontog. 27, 281–376 (1909).

    Google Scholar 

  • Marlier, S. R.: Recherches sur les organes photorécepteurs des insectes aptilotes. Ann. Soc. zool. Belg. 72, 204–236 (1941).

    Google Scholar 

  • Médioni, J.: Mise en évidence et évaluation d'un effect de stimulation dû aux ocelles frontaux dans le phototropisme de Drosophila melanogaster Meign. C. R. Soc. Biol. (Paris) 153, 1587–1590 (1959).

    Google Scholar 

  • - Contribution à l'étude psychophysiologique et génétique du phototropisme d'un insecte: Drosophila melanogaster. Thèse Fac. Sci. Strasbourg 1961, No 203.

  • Metschl, N.: Elektrophysiologische Untersuchungen an den Ocellen von Calliphora. Z. vergl. Physiol. 47, 230–255 (1963).

    Google Scholar 

  • Mittelstaedt, H.: Physiologie des Gleichgewichtssinnes bei fliegenden Libellen. Z. vergl. Physiol. 32, 422–463 (1950).

    Google Scholar 

  • Müller, E.: Experimentelle Untersuchungen an Bienen und Ameisen über die Funktionsweise der Stirnocellen. Z. vergl. Physiol. 14, 348–384 (1931).

    Google Scholar 

  • Münchberg, P.: Zum morphologischen Bau und zur funktionellen Bedeutung der Ocellen der Libellen. Beitr. Entomol. 16, 221–249 (1966).

    Google Scholar 

  • Ruck, Ph.: The electrical responses of dorsal ocelli in cockroaches and grasshoppers. J. Insect Physiol. 1, 109–123 (1957).

    Google Scholar 

  • —: A comparison of the electrical responses of compound eyes and dorsal ocelli in four insect species. J. Insect Physiol. 2, 261–274 (1958).

    Google Scholar 

  • —: Electrophysiology of the insect ocellus. II. Mechanism of generation and inhibition of impulses in the ocellar nerve of dragon-flies. J. gen. Physiol. 44, 629–639 (1961).

    Google Scholar 

  • Schremmer, F.: Bemerkungen zur Ocellenfunktion bei Hummeln. Öst. zool. Z. 2, 242–274 (1950).

    Google Scholar 

  • Schricker, B.: Die Orientierung der Honigbiene in der Dämmerung. Zugleich ein Beitrag zur Frage der Ocellenfunktion bei Bienen. Z. vergl. Physiol. 49, 420–458 (1965).

    Google Scholar 

  • Wellington, W. G.: Motor responses evoked by the dorsal ocelli of Sarcophaga aldrichi Parker and the orientation of the fly to plane polarized light. Nature (Lond.) 172, 1177–1179 (1953).

    Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

  1. Zoologisches Institut der Universität Frankfurt a. M, Deutschland

    Rudolf Jander & Charles K. Barry

  2. Department of Oceanography Scipps Building, University of California, 92038, La Jolla, California

    Charles K. Barry

Authors
  1. Rudolf Jander
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  2. Charles K. Barry
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

Additional information

Mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft.

Rights and permissions

Reprints and permissions

About this article

Cite this article

Jander, R., Barry, C.K. Die phototaktische Gegenkopplung von Stirnocellen und Facettenaugen in der Phototropotaxis der Heuschrecken und Grillen (Saltatoptera: Locusta migratoria und Gryllus bimaculatus). Z. Vergl. Physiol. 57, 432–458 (1968). https://doi.org/10.1007/BF00303067

Download citation

  • Received:

  • Issue Date:

  • DOI: https://doi.org/10.1007/BF00303067

Search

Navigation