Lehrerinformation zum Schmetterlingshaus - Biosphäre Potsdam

Lehrerinformation zum Schmetterlingshaus
Seit dem 01.05.2009 befindet sich in der Biosphäre ein ca. 60m² großes Schmetterlingshaus.
Hier können verschiedene tropische Falter in verschiedensten Entwicklungsphasen betrachtet
werden.
An Hand der lebenden Tiere sowie verschiedener Schautafeln, können je nach Altersstufe
wissenswerte Inhalte vermittelt werden. Die nachfolgenden Erläuterungen, sollen darüber
informieren, welche Inhalte durch Schüler selbst recherchiert werden können und welche
durch den Lehrer bzw. durch die Betreuer des Schmetterlingshauses vermittelt werden sollten.
Allgemeines und Systematik
Schmetterlinge (Lepidoptera) gehören zu der Klasse der Insekten. Sie bilden nach den Käfern
die zweitgrößte Ordnung unter den Insekten. Momentan sind ca. 180.000 Arten bekannt und
es werden pro Jahr noch bis zu 700 neue Arten beschrieben. In Deutschland gibt es ca. 3.700
Arten.
Der grundlegende Körperbau der ausgewachsenen Tiere (Imagies) ist durch die Dreiteilung in
Kopf (Caput), Brust(Thorax) und Hinterleib(Abdomen) mit allen andern Insekten gleich.
Namensgeber (Schuppenflügler/Lepidoptera) sind die mit dachziegelartigen Schuppen
besetzten 4 Flügel. Die Mundwerkzeuge sind beim erwachsenen Tier zu einem Saugrüssel
umgewandelt.
Die Größe der Schmetterlinge variiert von 1,5 mm bis 30 cm Flügelspannweite. Sie sind auf
allen Kontinenten, außer der Antarktis, verbreitet. Schmetterlinge gelten als besondere
Bioindikatoren, da viele Schmetterlinge Nahrungsspezialisten sind bzw. bei der Vermehrung
auf bestimmte klimatische Abläufe angewiesen sind.
Wie alt werden Schmetterlinge?
Manche Schmetterlinge werden mehrere Wochen, manche nur ein paar Tage alt. Je älter ein
Schmetterling ist, desto zerfledderter sehen die Flügelränder aus (die mit ausgefransten
Flügelrändern sind sozusagen die Omas und Opas). Die meisten unserer tropischen Falter
leben ca. 2-3 Wochen. Der heimische Zitronenfalter kann sehr alt werden, etwa ein Jahr.
Der Atlasfalter hingegen lebt nur ca. 4 Tage.
Tagfalter und Nachtfalter:
Lepidoptera sind die Schuppenflügler, also Tag- und Nachtfalter. Lepidopterologen sind die
Schmetterlingskundler.
Tagfalter oder Schmetterlinge sind meistens auf der Flügeloberseite bunt. Nachtfalter oder
Motten sind eher grau-braun gefärbt. Tagfalter sitzen in Ruhe meistens mit geschlossenen
Flügeln, Nachtfalter mit geöffneten Flügeln. Tagfalter haben Keulenfühler oder spitze Fühler,
Nachtfalter besitzen fächerartige Ausläufer wie Kämme. Zu den Nachtfaltern gehört z. B. der
Atlasfalter.

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Insekten und die Anzahl der Beine:
Die Schmetterlinge gehören zu den Insekten, daher haben die Schmetterlinge 6 Beine.
Edelfalter wie die Passionsfalter haben 4 echte Beine + 2 Beine umgewandelt zu Putzpfoten,
welche man nur bei näherem Hinsehen erkennt.
Falter können mit den Beinen schmecken. Das ist wichtig, um die richtige Pflanze für die
Eiablage zu finden. Oft sieht man sie an den Futtertischen mit den Füßen im Nektar.
Komplexauge/ Rüssel/ Fühler:
Mit den Fühlern können Schmetterlinge riechen. Sie können sogar wenige einzelne Moleküle
wahrnehmen, z. B. bei der Partnersuche.
Facetten – oder Komplexaugen: Falter sind kurzsichtig, sie können nur bis zu 6 Meter scharf
sehen. Wer kurzsichtig ist, braucht eine gute „Nase“.
Der Rüssel ist oft 3 – 4 cm lang, kann aber auch wesentlich länger sein (bis zu 30 cm beim
Taubenschwänzchen). Zur Nektaraufnahme wird er ausgerollt, bei Ruhe und im Flug bleibt
er eingerollt. Beim Schlupf ist der Rüssel zuerst noch zweiteilig und wird noch vor dem ersten
Flug dauerhaft zusammengelegt.
Im Schmetterlingshaus sind mehrere Prismenbrillen ausgestellt, die ein wenig verdeutlichen
sollen, wie unterschiedlich die Wahrnehmung der Insekten gegenüber unserer ist. Rüssel und
Fühler werden an den Schautafeln näher beschrieben.
Der Lebenszyklus:
Reihenfolge:
1 - Ei, 2 - Raupe, 3 - Puppe, 4 - Falter, Ei- ….
Eier und Raupen können meistens gut an den Zitruspflanzen, Passionspflanzen oder an den
Bananenstauden gezeigt werden. Die Stadien sind durch Schilder mit der Nummerierung von
1-4 ausgewiesen.
Wie viele Eier legen Schmetterlinge?
Die Anzahl der Eier ist abhängig von der Art, es können mehrere tausend sein, oft sind es
aber mehrere hundert. Nur etwa 1 % schafft es bis zum erwachsenen Stadium.
Raupen
Die „Aufgabe“ der Raupe ist fressen, fressen und fressen. Bei größeren Raupen können die
Mandibeln (Fresswerkzeuge) gezeigt werden. Der Schmetterling selbst kann nicht mehr
wachsen. Die Raupenhaut wächst nicht mit, daher muss sich die Raupe häuten. Das macht sie
je nach Art 5-6-mal. Ihre Gestalt kann sich nach der Häutung ändern, ein verlorenes Bein
kann dabei ersetzt werden. Es gibt auch farbliche Unterschiede, ein Beispiel sind die

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Kleidervarianten der Limettenschwalbenschwanz-Raupe. Zuerst zeigt sie die typische
„Vogelkotmimese“ bei der Vogelkot nachgeahmt wird. Später, als größere Raupe, ist sie oben
grün und unten braun, um sich im Geäst zu verstecken. Bei Berührung zeigen sie das
Osmaterium, ihre „Nackengabel“, welches ein extrem stinkendes Sekret absondert!
Raupen haben in allen Stadien sechs Beine wie alle Insekten. Die anderen 4 Beinpaare sind
Hautausstülpungen, keine echten Beine. Pflanzen wehren sich gegen Raupen. Die
Passionsblumen bilden Nektar für Ameisen, welche wiederum die Pflanze verteidigen.
Aristolochia lässt die Stellen mit Eibefall absterben, um den Raupen die Lebensgrundlage zu
entziehen. Raupen haben oft stachelige Körperanhänge oder sind behaart. Behaarte Raupen
nicht anfassen, da allergische Reaktionen ausgelöst werden könnten!
Puppen
Die Raupe verpuppt sich nach der letzten Häutung. Hierfür spinnt sie einen Seidenpfropf, um
sich an ihrem Hinterleib aufzuhängen. Es gibt Sturzpuppen und Gürtelpuppen. Die
Sturzpuppe hängt kopfüber, Gürtelpuppen hängen waagerecht - aufrecht, mit einem
Seidenfaden als „Gürtel“ fixiert.
Die Puppen werden von uns am Seidenpfropf aufgehängt. Mit der Nadel kann man diesen
durchstechen, ohne der Puppe zu schaden.
Auch die Puppen sind durch braune oder grüne Farben entsprechend getarnt.
Manche Puppen glitzern jedoch wie Edelsteine, damit Vögel sie nicht erkennen.
Schlupf
Direkt nach dem Schlüpfen muss der Schmetterling erst einmal seine Notdurft verrichten
(Meconium), denn in der Puppe haben sich viele Stoffwechselprodukte angesammelt. Unter
den Puppentafeln werden sich rote Lachen ausbilden, an denen man dies zeigen kann.
Kokons
Schmetterlinge machen Puppen, keinen Kokon, nur Nachtfalter können Kokons bauen. Dieser
Kokon dient als zusätzlicher Schutz und besteht aus gesponnenen Seidenfäden, manchmal
werden auch Laubblätter mit eingewoben. Im Kokon befindet sich auch die letzte
Raupenhaut. Der Faden für den Kokon ist ein paar hundert Meter lang, bei manchen auch 3 –
4 km (Maulbeerseidenspinner - Seidenraupe). Manche Kokons haben Reusen, so dass der
Falter herausklettern kann, aber kein Feind an die Puppe herankommt.
Nachtfalter können sich einen Kokon bauen, Tagfalter tun dies jedoch nicht. Kindern kann
dieses „falsche Geheimnis“ bei der Raupe Nimmersatt erklärt werden, als Schmetterling baut
sie angeblich einen Kokon, richtig wäre natürlich eine Puppe, denn sie ist ja kein Nachtfalter.
Schlupf
Die Puppe platzt an vorgegebenen Nähten auf und der Schmetterling kriecht heraus.
Am Anfang sind die Flügel klein zusammengefaltet. Durch die Adern wird Hämolymphe
(Körperflüssigkeit mit „Blutfunktion“) hineingepumpt, danach müssen die Flügel 2 - 3
Stunden aushärten.

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Schmetterlinge schlüpfen meist morgens, damit sie nicht durch Feinde gestört werden.
Hinweis: Im Schmetterlingshaus befindet sich eine Puppenwand. Hier sind Puppen und
Kokons der Schmetterlinge angehangen, um optimale Bedingungen für den Schlupf zu
gewährleisten. Beobachtet werden kann hier:
- der Unterschied zwischen Kokon und Puppe,
- Mimese der Puppen,
- das Schlüpfen der erwachsenen Tiere,
- entfalten und trocknen der Flügel.
Nahrung / Nektar
Die Falter nehmen Nektar der Blüten auf. Zusätzlich bieten wir Ihnen Nektar (Zucker,Honig,
Salz, Vitamin C und Wasser in einer bestimmten Mischung) und Früchte an den Futtertischen
an. Die Blüten sind aufgemalt, damit die Schmetterlinge sie als Nahrungsquelle wahrnehmen
können.
Manche mögen nur faules Obst, die Bananenfalter gehen gerne an vergorene Bananen bis sie
„betrunken“ sind.
Die Raupen sitzen meistens an anderen Pflanzen, den Fraßpflanzen. Die Nektarpflanzen,
welche die Falter nachher zur Nektaraufnahme aufsuchen, sind oft ganz andere Pflanzen. Die
Fraßpflanzen sind häufig viel spezifischer als die Nektarpflanzen.
Mimikry und Mimese bzw. Tarnung und Warnung
Es gibt viele Tiere, die Schmetterlinge, Puppen und Raupen fressen wollen. Zum Schutz
haben Schmetterlinge verschiedene Methoden entwickelt.
1. Mimese: Schmetterlinge imitieren andere Tiere, Pflanzen oder leblose Gegenstände
täuschend echt, so dass sie nicht als Beute wahrgenommen werden. Sie verschmelzen
durch ihr Muster mit dem Untergrund, oder lösen sich optisch auf. So getarnte
Schmetterlinge sehen aus wie ein Laubblatt, Raupen wie ein Stück Ast. Auch die
Puppen sind meist grün oder braun, oder schillern, damit sie nicht erkannt werden.
2. Mimikry: Giftige, wehrhafte oder ungenießbare Tiere werden nachgeahmt.
Große Scheinaugen auf den Flügeln verschrecken die Vögel.
Knallige Farben erinnern die Vögel an ihr letztes „ungenießbares Mahl“ und sie verschmähen
die Beute.
Schautafeln im Schmetterlingshaus:
Zur Information über die häufigsten Arten und der Besonderheiten der Lepidoptera sind an
der rechten Wand Schautafeln angebracht. Nachfolgend werden die wichtigsten erläutert.
Die Schautafeln auf der linken Seite beziehen sich auf den Lebenszyklus und der Darstellung
der Imagos mit den dazugehörigen Puppen.

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Die rechten Schautafeln beziehen sich auf morphologische Besonderheiten, die in Forschung
und technischer Anwendung von Interesse sind. Diese Tafeln sind im Titel mit dem Vermerk
„Bionik“ gekennzeichnet.
Schautafel: Lebenszyklus

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Auf dieser Schautafel wird der Entwicklungszyklus
der Schmetterlinge zusammengefasst.
Alle 4 Stadien sind einzeln, bildlich und mit einem
kurzen Erklärungstext dargestellt.
Die Besonderheit der Metamorphose (vollständige
Umwandlung) wird hier erkennbar.
Die Unterschiede zwischen den Tag- und
Nachtfaltern wird durch das Stadium der Puppe und
des Kokons erläutert.

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Schautafel: Sinnesorgane
An dieser Schautafel werden die 3 wichtigsten Sinne
der Schmetterlinge beschrieben.
Die als Sennsillen bezeichneten Organe
unterscheiden sich nach Geruchsrezeptoren,
Geschmacksrezeptoren und Mechanorezeptoren.
Die verschiedenen Reize werden an
unterschiedlichen Körperteilen wahrgenommen:
Duftstoffe – Fühler
Geschmack – untere Beinenden (Tarsen) und Rüssel
Luftbewegungen – Flügel
Anwendungsbereiche: Sensorik

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Schautafel: Rüssel
Der Rüssel sind die umgewandelten
Mundwerkzeuge der Schmetterling.
Besonderheiten:
- Auf Grund der Größe des Rüssels muss er in
der Ruhephase zusammengerollt werden.
- Bei dem Schlupf des Falters werden die noch
geteilten 2 Rüsselteile miteinander verhakt.
Weiterhin wird auf die besonderen mechanischen
Anforderungen eingegangen, sowie die
Funktionsweise des Nahrungstransportes.
Anwendungsbereiche: technische Röhren und
Schläuche ( z.B. Endoskope)

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Schautafel: Strukturfarben I

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Auf dieser Tafel werden die unterschiedlichen
Farbeffekte dargestellt.
Einerseits können die Schmetterlinge ihre Farbe
mittels Pigmente darstellen, andererseits kann die
Färbung auch durch optische „Tricks“ erreicht
werden. Interferenz und Brechung spielen hierbei die
maßgebliche Rolle.
Beispiel für physikalische Experimente bezüglich
der Verstärkung und Auslöschung bestimmter
Wellenlängen wären die „Newtonschen Ringe“.

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Schautafel: Strukturfarben II
Auf dieser Schautafel ist die Oberflächenstruktur der
Flügel zu erkennen.
Die dachziegelartigen Schuppen ermöglichen je nach
Pigmentierung oder unterschiedlichster
Strukturfarben eine beeindruckende Farbvariation
und Vielfalt.
Weiterhin wird der Effekt der Mischfarben erläutert.
Anwendungsbereiche Strukturfarben I und II:
Effektfarben, pigmentfreie (alterungsbeständige)
Farboberflächen, Solaranlagen, Bildschirme usw.

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Schautafel: Flügel
Hier wird der grundlegende Unterschied zum
Aerodynamischen Fluch der Vögel bzw. Flugzeug
usw. erklärt.
Das komplett andersartige Flugsystem wird erst
durch die gleichmäßige Verwirbelung der Luft auf
der Flügeloberseite erreicht.
Anwendungsbereiche: Optimierung
aerodynamischer Prozesse