The evolution of the female postabdomen and genitalia in mecopterid insects (Insecta : Mecopterida)

Hünefeld, Frank

The female postabdomen and the internal parts of the genital system of 15 mecopterid taxa were investigated in detail. The taxon sampling was strongly focused on presumably basal representatives within the orders. A total of 102 structural characters of the female postabdomen and 8 characters related to the habits of oviposition were defined and coded, and analyzed cladistically together with 106 characters from other character systems and developmental stages. An evolutionary interpretation of the female postabdomen and genitalia is presented, based on the results of the cladistic analysis. The following major clades are clearly confirmed by the cladistic analysis: Mecopterida, Amphiesmenoptera, Trichoptera, Lepidoptera, Antliophora and Diptera. The monophyly of Mecoptera is ambiguous. Apomorphic states resulting from the major evolutionary steps are the following. Mecopterida: a tapering postabdomen with telescopic retractability, loss of the segmentation of the genital appendages and oviposition into soft substrates (moist soil, rotten plant materials, bryophyte masses). Amphiesmenoptera: total median fusion of the genital appendages of segment VIII and loss of the appendages of segment IX and an associated muscle, fusion of segments IX – XI to a terminal unit, neoformation of two pairs of apophyses (on segment VIII and the terminal unit) and extrusion of the involved segments by muscle force, fusion of the posterior parts of the genital chamber and the rectum (cloaca); presence of a spermathecal process, a spermathecal gland and a bursa copulatrix; and oviposition into crevices. Antliophora: neo-formation of a transverse muscle spanning between the genital appendages of segment VIII. Nannochoristidae are probably closest to the ancestral conditions of Mecopterida.

Das weibliche Postabdomen und die inneren Abschnitte des Genitalsystems von 15 Vertretern der mecopteriden Insekten wurden einer detaillierten Untersuchung unterzogen. Bei der Auswahl der Taxa wurden innerhalb der einzelnen Insektenordnungen basal abzweigende Vertreter besonders berücksichtigt. Es wurden 102 Strukturmerkmale des weiblichen Postabdomen und 8 im Zusammenhang mit den Eiablagegewohnheiten stehende Merkmale definiert und zusammen mit 106 Merkmalen anderer Körperabschnitte und Entwicklungsstadien in einer Datenmatrix codiert. Eine auf den Ergebnissen einer kladistischen Analyse dieses Datensatzes basierende evolutionäre Interpretation für das weibliche Postabdomen wird präsentiert. Die Monophylie folgender Gruppen konnte durch die Analyse bestätigt werden: Mecopterida, Amphiesmenoptera, Trichoptera, Lepidoptera, Antliophora und Diptera. Zweifel bleiben bestehen an der Monophylie der Mecoptera. Autapomorphien, welche sich aus den wichtigsten evolutiven Schritten ergeben, sind im Folgenden aufgeführt. Mecopterida: teleskopartig ineinander stülpbare terminale Segmente, unsegmentierte Genitalanhänge und Eiablage in weiche Substrate (feuchte Böden, verrottende Pflanzenreste, Moospolster). Amphiesmenoptera: Genitalanhänge von Segment VIII zu einer soliden Platte verschmolzen, Verlust der Genitalanhänge von Segment IX, Verschmelzung der Segmente IX – XI zu einer terminalen Einheit, Ausbildung innerer Apophysen und Ausstülpung der terminalen Segmente durch Muskelkraft, Ausbildung einer Kloake, Processus spermathecae, Spermathecaldrüse, Bursa copulatrix, Eiablage in Spalträume. Antliophora: Neubildung eines Transversalmuskels, welcher zwischen den Genitalanhängen von Segment VIII aufgespannt ist. Die Nannochoristidae stehen dem Grundmuster der mecopteriden Insekten wahrscheinlich am nächsten.

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Hünefeld, Frank: The evolution of the female postabdomen and genitalia in mecopterid insects (Insecta. Mecopterida). 2009.

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