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Was schwimmt denn da im Gartenteich? Larvenhaut (Häutungshemd/Exuvie) einer Großlibelle unter dem Mikroskop

Das LM Fotomikroskop und die automatisierte Focus Stacking-Technik über den PC oder Mac - eine leistungsfähigere Alternative zum klassischen Stereomikroskop (Greenough-Design)

An unseren Gartenteich kommen viele Großlibellen, die räuberisch leben und sich von kleinen Insekten ernähren, die sie im Flug fangen. Die Libelleneier werden von den Weibchen entweder im Flug über dem Wasser abgeworfen, in Wasserpflanzen gebohrt oder am Uferbereich abgelegt. Die Larven leben im Wasser und durchlaufen eine Metamorphose, bis sie eine ausgewachsene Libelle sind. Viele Arten durchlaufen zehn oder mehr Häutungen, bis es - je nach Art nach Wochen bis Jahren - zur Emergenz, also dem Schlupfvorgang der Libelle kommt. Die nach einer solchen Häutung übrig gebliebenen Exuvien eignen sich hervorragend als Fotoobjekt.

Bei solch anspruchsvollen Objekten kommen klassische Mikroskope oftmals an ihre Grenzen. Durch die Präparatgröße von etwa 40 mm und die Schichthöhe von etwa 2-4 mm lässt sich das Präparat in vielen klassischen Auflichtmikroskopen gar nicht positionieren da unter den Mikroskopobjektiven zu wenig Platz vorhanden ist. 

Normale Stereomikroskope haben zwar genügend Arbeitsabstand, auch für große Präparate. Aufgrund des doppelten, versetzten Strahlengangs und des großen Arbeitsabstands fehlt jedoch oftmals das nötige Auflösungsvermögen der Objektive, um kleinste Details hochqualitativ abzubilden. Klassische Stereomikroskope (Greenough-Design) wurden für die visuelle Betrachtung durch die Okulare entwickelt. Durch den Versatz des Strahlengangs wird im Gehirn wird ein plastischer Eindruck generiert. Beim Fotografieren über einen der beiden Strahlengänge (rechter oder linker Strahlengang) ist die Fotoqualität meist enttäuschend!

Um eine Top-Tiefenschärfe zu erzeugen, ist der Einsatz der modernen Fokusstacking-Technik (Fokusreihe / Focus Bracketing)  notwendig. Hierbei wird ein Bildstapel von etwa 20-50 Fotos in unterschiedlichen Fokusebenen aufgenommen und mit einer speziellen Software zu einem perfekten Einzelfoto weiterverarbeitet. Um das zu realisieren, ist ein motorisiertes Stativ (Z -Achse) notwendig. Viele Mikroskope und Stereomikroskope im unteren und mittleren Preissegment lassen sich nur schwer im Nachhinein motorisieren.

LM Fotomikroskope und LM Makroskope besitzen hochauflösende Objektive und sind speziell auf die digitale Fotografie im professionellen Bereich entwickelt worden. Leistungsfähige Digitalkameras mit großen Sensoren (Fullframe, APS-C oder M43) können direkt und ohne weiteres Zubehör montiert werden. Durch den zentrischen Strahlengang lässt sich höchste Bildqualität erzielen. Unsere Geräte sind schon für die einfache Montage einer Motoreinheit (Z-Achse) vorbereitet.

Durch seinen modularen Aufbau ist das  LM Fotomikroskop bzw. Makroskop sehr flexibel an individuelle Wünsche anpassbar, auch Komponenten anderer Hersteller und vorhandenes Equipment könne weiter genutzt werden. Die unterschiedlichen Module, wie Stative, Tubusmodule, Objektiv, Filterrad, Filterlade und Zubehörteile, sind auch separat erhältlich.

Mithilfe der passenden Software lassen sich sowohl die Kamera als auch das Stativ komplett vom Computer aus steuern. So kann man automatisch und in präzisen Schritten auch einen großen Bildstapel von über 100 Einzelfotos aufnehmen. Nach der Aufnahmeserie kann mit einem Klick der Bildstapel automatisch zu einem perfekten Foto weiterverarbeitet werden.

Mit der Verwendung der Focus Stacking-Technik lässt sich eine unglaubliche Tiefenschärfe in Kombination mit einer hohen Detailauflösung kombinieren. Das zeigen wir im folgenden Anwendungsbeispiel: 

Die nahezu transparente Larvenhaut offenbart interessante Strukturen, die wir mit unserem LM Fotomikroskop sichtbar gemacht haben. In einer mit etwa 2-3 mm Wasser gefüllten Petrischale haben wir das Präparat gelagert; durch ein geschicktes Beleuchten kommen die anatomischen Strukturen, die mit freiem Auge verborgen bleiben, zum Vorschein. Mithilfe des Dunkelfeldverfahrens erreicht man einen eindrucksvollen, plastischen Eindruck. Für eine hohe Tiefenschärfe haben wir die Focus Stacking Technik eingesetzt, also einen Bildstapel mit ungefähr 40 Fotos erstellt und mit der Helicon Focus Software weiterverarbeitet. Zudem haben wir das Polarisationsverfahren eingesetzt, um eine schönere Farbgestaltung zu erzielen und um Wasserreflexe zu vermeiden. Als Kamera dient die spiegellose Systemkamera Nikon Z7, die mit einem hochwertigen Vollformatsensor ausgestattet ist. Mit 45 Megapixel steht genügend Sensorauflösung zur Verfügung, um auch bei schwachen Übersichtsvergrößerungen kleinste Details darzustellen.

Im Bild unten ist ein Spezifikum der Libellenlarve, nämlich die sogenannte Fangmaske zu sehen. Sie dient zur Ergreifung von Beutetieren und wird aus der verlängerten Unterlippe gebildet. Zum Beutefang schnellt diese Konstruktion, die in Ruhestellung unter Kopf und Brust geklappt liegt, mit hoher Geschwindigkeit ach vorne. Gut zu sehen sind die paarigen Fanghaken (Labialpalpen), die die Beute festhalten.

Fototechnik: Stack aus 40 Einzelaufnahmen mit dem LM Fotomikroskop, Vergrößerung 50x, Polarisationsverfahren, Stackshot Schlitten, Helicon Focus, Nikon Z7

Anzeige der Aufnahme in höherer Auflösung

Unten ein Detail der Fangmaske, deren Fanghaken mit dem spitz zulaufenden Zahn gut erkennbar ist, diesmal in 100facher Vergrößerung.

Fototechnik: Stack aus 40 Einzelaufnahmen mit dem LM Photomikroskop, Vergrößerung 100x, Dunkelfeld, Stackshot Schlitten, Helicon Focus, Nikon Z7

Anzeige der Aufnahme in höherer Auflösung

Wie die fertige Libelle hat auch die Larve bereits Facettenaugen, die jedoch deutlich kleiner ausfallen als die der Imago. Diese Augen setzen sich aus Einzelaugen zusammen, deren Anzahl sich nach jeder Häutung erhöht.  Sogar an unserer Exuvie sind sie sichtbar, wie das unten abgebildete Foto zeigt. 

Fototechnik: Stack aus 40 Einzelaufnahmen mit dem LM Fotomikroskop, Vergrößerung 100x, Polarisationsverfahren, Stackshot Schlitten, Helicon Focus, Nikon Z7.

Im nächsten Foto ist eine Seite der drei dornigen Beinpaare zu sehen, die zum Fangen und Halten der Beute, jedoch vor allem zum Festhalten an der Larvenhaut während der Metamorphose dient. 

Fototechnik: Stack aus 40 Einzelaufnahmen mit dem LM Photomikroskop, Vergrößerung 40x / Polarisationsverfahren, Stackshot Schlitten, Helicon Focus, Nikon Z7

Wir haben das Präparat einmal gewendet, nun sieht man hier die Übergänge vom Thorax zu zwei von drei Beinen auf einer Seite.

Fototechnik: Stack von 40 Einzelaufnahmen mit dem LM Photomikroskop,Vergrößerung 100x, Dunkelfeld, Stackshot Schlitten, Helicon Focus, Nikon Z7.

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