Fühler: Sinnesorgan der Insekten

Fühler werden auch Antennen genannt. Sie sind Sinnesorgane, die sich nicht nur bei Insekten, sondern bei vielen Gliederfüßern (Krebstiere und Tausendfüßer) auf dem Kopf befinden. Bei Insekten setzen sie am zweiten Kopfsegment an. Lediglich Spinnentiere besitzen keine Fühler.

Der Name „Gliederfüßer“ leitet sich von den Beinen der Gruppe her, die sich in verschiedene Segmente einteilen lassen. Entwicklungsgeschichtlich gesehen haben sich auch die Mundwerkzeuge und Fühler der Gliederfüße aus Gliedmaßen entwickelt, was auch den ähnlichen Aufbau von Beinen und Fühlern erklärt.

Aufbau und Länge der Insektenfühler

Die zwei ersten Glieder eines Insektenfühlers sind speziell geformt. Das unterste Segment nennt sich Scapus und ist in der Regel größer als die folgenden. Das zweite Segment ist der oft kugelförmige Pedicellus, der für die Bewegung der Fühler verantwortlich ist. Darauf folgen mehrere Segmente, die sich meist in Aufbau und Aussehen recht ähnlich sind. Zusammengefasst nennt man diese Segmente Geißel.

Die Länge der Fühler hängt von der Länge und Anzahl dieser Geißelglieder ab, welche sich stark von Art zu Art unterscheiden. Manche Arten besitzen nur ein einziges Geißelglied, andere bis zu 150. Aber hier gibt es auch Regelmäßigkeiten, so weisen die meisten Käfer elf Geißelglieder auf. Dennoch kommt es auch innerhalb der Käfer zu Längenunterschieden der gesamten Fühler. So tragen manche Bockkäfer Fühler, die ihre eigene Körperlänge übertreffen.

In Folge eines Sexualdimorphismus kann es auch zu unterschiedlich ausgeprägten Fühlern zwischen den Geschlechtern ein und derselben Art kommen. Dies ist beispielsweise bei vielen Schmetterlingen der Fall.

Die Länge der Fühler und insbesondere die Anzahl der Geißelglieder sind ein wichtiges Indiz, um bei der Artbestimmung verschiedene Insektenarten voneinander abzugrenzen.

Anatomie und Bewegung

Muskeln bewegen sowohl Scapus als auch Pedicellus, was die Fühler in der Regel ringsum beweglich macht. In der Geißel befinden sich keine Muskeln mehr, weswegen sie nicht aktiv bewegt werden können, sondern nur passiv über Bewegung zwischen Scapus und Pedicellus. Allerdings füllen Blutgefäße die Fühler bis hinauf in die Geißel mit Hämolymphe. Durch Flüssigkeitsdruck lassen sich auch die Geißelglieder untereinander geringfügig bewegen. Da jedes Glied zu den benachbarten ein Gelenk besitzt, kommt somit insgesamt eine hohe Beweglichkeit der Fühler zustande.

Wie der restliche Körper des Insekts, sind auch die Fühler mit Cuticula, also mit Fasern aus Chitin, überzogen. Diese ist an den Fühlern aber dünner als am Körper, um die hohe Beweglichkeit zu bewahren.

Die beiden ursprünglichen Insektengruppen Collembola (Springschwänze) und Diplura (Doppelschwänze) besitzen mit Ausnahme des Endglieds in jedem Fühlerglied einen Muskel, der es mit dem nächsten verbindet. Dadurch lassen sich diese Antennen auch freier bewegen.

Sinnesleistungen der Insektenfühler

Die Fühler dienen den Insekten in erster Linie als Tast- und Riechorgan. Den Antennen sitzen mikroskopisch kleine Sinneshaare auf, die Sensillen genannt werden. Sensillen sind in erster Linie Chemorezeptoren. Aus der Luft nehmen sie Gerüche auf und dienen der Erkundung von Tieren, Pflanzen oder Nahrungsquellen, die sich in der Ferne befinden. In manchen Fällen werden die Fühler auch als Geschmackssinn genutzt. Dabei haben die Sensillen direkten Kontakt zu dem zu untersuchenden Objekt.

Die zweite wichtige Struktur im Fühler ist das Johnstonsche Organ, das im Pedicellus sitzt. Dieses misst mittels mechanischem Prinzip die Lageveränderung der Geißel in Relation zur Fühlerbasis. Je nach Lebensraum des Insektes und Situation misst das Johnstonsche Organ damit eine Reihe an Eindrücken. So werden Strömungen in Luft und im Wasser, sowie im Flug wahrgenommen. Die Fühler können dadurch Geschwindigkeiten messen und Schallwellen wahrnehmen. Echte Gehörorgane finden sich nämlich nur bei sehr wenigen Insekten. Über die Zugkraft, die das Gewicht der Geißel ausübt, kann das Johnstonsche Organ sogar die Schwerkraft wahrnehmen.

Darüber hinaus gibt es noch spezielle Sensillen, die für andere Sinneseindrücke verantwortlich sind. Manche dienen als Mechanorezeptoren, andere können Feuchtigkeit oder Temperatur wahrnehmen. Nicht jedes Insekt verfügt über alle möglichen Sensillen. Dies ist stark vom Lebensraum der jeweiligen Art abhängig. Auch sind die verschiedenen Sensillenarten nicht immer gleichmäßig über den gesamten Fühler verteilt. Bei den Tagfaltern beispielsweise sind die Geruchssensoren vermehrt an den Keulen an den Fühlerenden zu finden.

Große Vielfalt an Fühlerformen

In einer so großen und diversen Tiergruppe wie den Insekten finden sich natürlich auch jede Menge unterschiedlicher Fühlerformen. Diese entstanden vor allem, um der jeweiligen Art einen evolutiven Vorteil in ihrem entsprechenden Lebensraum zu ermöglichen.

Bei setiformen (borstenförmig) bis filiformen (fadenförmig) Fühlern sind die Antennengeißeln lang und dünn. Dies ist vor allem bei Schaben und Laufkäfern der Fall. Moniliforme Fühler haben Einschnürungen an Basis und Spitze jedes Glieds, was ihnen auch den deutschen Namen „perlschnurartig“ eingebracht hat. Solche Fühler findet man bei Blattkäfern.

Ein stylater (pfriemenförmig) Fühler, wie er bei Zikaden zu finden ist, hat stark ausgeprägte Grundglieder, dafür aber nur eine kurze Fühlergeißel. Gekniete bzw. geniculate Fühler besitzen einen deutlichen Knick nach der Scapus. Man findet diesen Fühlertyp vor allem bei Rüsselkäfern, aber auch bei Hautflüglern wie Ameisen oder Bienen. Manche Insekten, wie die meisten Tagfalter und Borkenkäfer, besitzen ein verdicktes Ende an ihren Fühlern. Man nennt diese Form clavat oder gekeult.

Es gibt aber auch eine Reihe von Fühlertypen, die mittels Fortsätze eine Oberflächenvergrößerung und damit eine noch bessere Aufnahme der Sinneseindrücke bewirken. Dazu gehören gekämmte (pektinate) und gesägte (serrate) Fühler, wie sie zum Beispiel bei Schnellkäfern zu finden sind. Besonders beeindruckend sind vor allem zwei Fühlertypen: Die blätterförmigen (lamellaten) der Blatthornkäfer (z.B. Maikäfer oder Rosenkäfer), die eine richtige Blätterkeule am Fühlerende bilden, und die gefiederten bzw. plumosen Fühler vieler Nachtfalterarten. Diese haben deutlich sichtbare Fortsätze auf beiden Seiten der Geißel

Spezialisierte aristate Fühler finden sich bei Fliegen. Diese verfügen über eine kurze Flügelborste, während die meisten Geißelglieder zurückgebildet sind. Die Fühler der Fliegen sind daher so kurz, dass sie mit freiem Auge kaum wahrzunehmen sind.

Anatomischer Vergleich mit anderen Tiergruppen

Ähnlich wie Springschwänze und Doppelschwänze verfügen auch die Tausendfüßer über sogenannte Gliederantennen, bei denen jedes Fühlerglied einzeln bewegt werden kann.

Krebstiere haben auch Gliederantennen, aber davon sogar zwei Paar. Die vorderen Antennen werden auch als Antennulae bezeichnet und bestehen aus zwei bis drei Geißeln. Das hintere Paar (Antenna genannt) ist das auffälligere, da es bei vielen Krebstieren, wie z.B. Langusten, die Länge des Körpers übertreffen kann. Aber auch hier gibt es Spezialisierungen, so haben Bärkrebse ihre Antenna zu einer Schaufel umgebildet.

Spinnentiere sind die einzigen Gliederfüßer, die über keine Fühler verfügen. Dafür tragen sie mit ihren Kieferklauen (Cheliceren) andere spezialisierte Gliedmaßen im Kopfbereich.

Auch die Kopftentakel der Schnecken werden häufig als Fühler bezeichnet. Da diese aber weder in Form noch Funktion mit jenen der Insekten homolog sind, ist ein Vergleich hinfällig.