Untersuchungen an synthetischem Hydroxylapatit im Hinblick auf den Knochenstoffwechsel von Calcium,Strontium, Barium und Radium

Zusammenfassung Das System Hydroxylapatitkristallite in einer geeigneten Lösung stellt in gewisser Hinsicht einin vitro-Analogon für den Knochenstoffwechsel der Erdalkalien dar. Es wird über Versuche berichtet, Unterschiede im Verhalten von Ca, Sr, Ba und Ra in synthetischem Hydroxylapatit festzustellen. Dazu wurden die Diskriminierungsfaktoren von Ca gegen Sr, Ba und Ra bei der Herstellung der Kristallite gemessen. Weiterhin wurde der Austausch der Erdalkalien zwischen vorgefertigten Kristalliten und einer geeigneten Lösung über eine Zeitdauer von 1000 h verfolgt. Die Diskriminierungsfaktoren nehmen mit zunehmender Ionengröße in der Reihenfolge Sr, Ba, Ra zu. Während Sr, Ca-Ionen auch im Inneren der Kristallite ersetzen kann, sind Ba und Ra fast ausschließlich auf die Oberfläche beschränkt. Für die Diskriminierung des Gesamtknochens muß angenommen werden, daß zusätzliche Prozesse eine Rolle spielen.

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Studies on synthetic hydroxyapatite crystals with regard to metabolism of calcium, strontium, barium and radium, in boneI. The discrimination against calcium

Summary The system hydroxyapatite crystals in a proper solution, in a way, represents anin vitro analogue to metabolism of alkaline earths in bone. Experiments are described to find differencies in the behaviour of Ca, Sr, Ba and Ra to synthetic hydroxyapatite crystals. Synthesizing the crystals the discrimination ratios of Ca to Sr, Ba and Ra were measured. Furthermore the exchange of alkaline earths between preformed crystals and a proper solution was studied over a period of 1000 h. The discrimination ratios grow larger with increasing ionic radius in the order Sr, Ba, Ra. While Sr can replace Ca ions also in the interior of the crystals, Ba and Ra are limited to crystal surface. With respect to the discrimination of bone it must be concluded that further processes participate.

     

Diffusion von45Ca,85Sr und32P in Hydroxylapatit

Zusammenfassung Es wurde der Transport von⁴⁵Ca,⁸⁵Sr und³²P in polykristallinen Sinterkörpern von synthetischem Hydroxylapatit im Temperaturbereich 1000 bis 1400 °C untersucht. Nach sorgfältiger Berücksichtigung von Korngrenzen-Diffusionseffekten ergaben sich für die Diffusion von⁴⁵Ca und⁸⁵Sr gleiche Werte für die Aktivierungsenthalpien und Frequenzfaktoren, und zwar beipH₂O<30 Torr:Q=3,50 ± 0,02 eV;D ₀=41 ± 5 cm²s^–1 und beipH₂O=230 Torr:Q=3,55 ± 0,02 eV;D ₀=20 ± 3 cm²s^–1 Die Abhängigkeit des Kationen-Diffusionskoeffizienten vom Wasserdampfpartialdruck ist vermutlich dadurch bedingt, daß im untersuchten Temperaturbereich feste Lösungen von Hydroxylapatit und Oxyapatit entstehen und Leerstellen im OH^–-Teilgitter den Kationentransport beschleunigen. Der³²P-Transport wurde nur bei 1360 °C undpH₂O < 30 Torr gemessen. Der Diffusionskoeffizient ist um einen Faktor 400 ± 50 kleiner als der entsprechende Diffusionskoeffizient der Kationen.Die Ergebnisse der Diffusionsuntersuchungen werden in Verbindung mit einer einfachen Modellvorstellung zum Retentionsmechanismus der Erdalkalien im Skelett diskutiert.

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Diffusion of⁴⁵Ca,⁸⁵Sr, and³²P in hydroxyapatite

Summary The transport of⁴⁵Ca,⁸⁵Sr, and³²P in polycrystalline sinter pellets of synthetic hydroxyapatite has been investigated in the temperature range 1000 to 1400 °C. After subtraction of activity transports by grain boundary diffusion processes, equal values of activation enthalpy and frequency factor were found for the lattice diffusion of⁴⁵Ca and⁸⁵Sr: atpH₂O<30 Torr:Q=3,50 ± 0,02 eV,D ₀=41 ± 5 cm²s^–1 and atpH₂O=230 Torr:Q=3,55 ± 0,02 eV,D ₀=20 ± 3 cm²s^–.The dependence of the cation diffusion coefficient on the partial vapour pressure is probably caused by formation of solid solutions of hydroxyapatite and oxyapatite where vacancies of the OH^– sublattice accelerate the cation transport. The diffusion of³²P was investigated only atT=1360 °C andpH₂O<30 Torr. The value obtained is smaller by a factor of 400 ± 50 then the cation diffusion coefficient.The results of the diffusion experiments are discussed in the light of a simple model for the retention mechanism of the alkaline earth metals in the skeleton.

     

Ökologische Untersuchungen anPleurobrachia pileus

Zusammenfassung 1. Die Populationsdynamik der tentaculaten CtenophorePleurobrachia pileus Fabr. 1780 wurde in den Jahren 1966 bis 1968 bei Helgoland untersucht.2. Die in der hydrographisch komplizierten Deutschen Bucht ablaufende Populationsdynamik konnte durch die punktförmige Probennahme und die sie ergänzenden Messungen nur annäherungsweise erfaßt werden.3. Der Jahresgang vonP. pileus zeichnet sich im Untersuchungsgebiet aus durch einen in allen Untersuchungsjahren übereinstimmenden Abundanzanstieg unter Zunahme junger Individuen von März bis Mai. Im Juni wurden die höchsten Abundanzwerte ermittelt; der Rückgang der Population erfolgt anschließend sehr schnell bis zum völligen Fehlen vonP. pileus in den Planktonfängen vor Helgoland.4. In den Jahren 1966 und 1968, alsPleurobrachia pileus eine Abundanz von etwa 10 Individuen pro m³ erreichte, fehlte sie im Spätsommer völlig. 1967, als ihre maximale Abundanz 1–2 Individuen pro m³ betrug, war sie im Spätsommer und Herbst regelmäßig bis häufig im Plankton vertreten.5. Der mittlere Körperdurchmesser der gefangenenP. pileus ist im Winter größer als im Sommer. Gegen Ende des Winters zeigen einzelne Individuen Reduktionserscheinungen an den Lokomotionsorganen.6. Die Tiefenverteilung vonP. pileus zeigt ganzjährig eine Präferenz der bodennahen Wasserschichten, die durch Seegangseinwirkungen anscheinend gefördert wird.7. Die Massenentwicklung vonP. pileus im Frühjahr folgt der Frühjahrsblüte des Phytoplanktons und dem daran gebundenen Auftreten von Copepoden und Evertebratenlarven.8. Der Populationsrückgang wird maßgeblich durchBeroe gracilis verursacht. Deren Population ist somit für die Populationsdynamik vonP. pileus der einflußreichste biotische Faktor.9. DaBeroe gracilis Nahrungsspezialist ist, bilden beide Arten ein Regelsystem, das bei hoher Abundanz vonP. pileus wirksam wird.10.Bolinopsis infundibulum undBeroe cucumis, die synchron im gleichen Gebiet als ökologisches Regelsystem verwandter Struktur vertreten sind, haben nur einen geringen direkten Einfluß auf die Populationsdynamik vonPleurobrachia pileus undBeroe gracilis.11. Die Konsequenzen der Abhängigkeit des Auftretens vonBeroe gracilis vonP. pileus werden diskutiert.

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Ecological investigtions onPleurobrachia pileus. 1. Field studies

The tentaculate ctenophorePleurobrachia pileus Fabr. belongs to the most abundant holoplanktonic zooplankters of the German Bight (North Sea). Its population dynamics have been studied from May 1966 to August 1968. Samples were taken mainly near the island Helgoland; hence the survey on population dynamics, which depend upon the complicated hydrographical conditions of the German Bight, is quite limited. Plankton samples were taken either as surface hauls in turbulent water, or as Hensen vertical hauls or horizontal hauls with the Knüppelnetz. In all three years the annual cycle ofP. pileus reveals a characteristic population increase from March to the end of May, followed by a steep population decrease. Maximum abundances varied from about 20 individuals per m³ to about 1 individual per m³. The population increase corresponds to the spring plankton bloom. The decrease is mainly due to the influence ofBeroe gracilis, whose population dynamics were also studied, as well as those ofBolinopsis infundibulum andBeroe cucumis. IfP. pileus andB. gracilis were abundant in spring,P. pileus could not be found during the subsequent summer, but reappeared in autumn and winter. In 1967, whenP. pileus andB. gracilis were less abundant, representatives could be caught throughout the following months. The population dynamics ofPleurobrachia pileus andBeroe gracilis, as well as ofBolinopsis infundibulum andBeroe cucumis, provide examples of ecological feedback systems.

     

Trennung der effekte von transmutation und strahlung nach einbau von radionukliden in die DNS

Summary Among the various methods for studying the relative effects of transmutation and radiation of incorporated nuclides, simulation of beta radiation by external gamma exposure is of practical importance.Self-irradiation and mutual irradiation of the labeled cells cannot be neglected in any case. Furthermore, additional hypothetical and experimental problems may arise from using either external beta radiation or different isotopes of an element.By means of external gamma irradiation on the other hand, this being equivalent to the internal beta radiation from a microdosimetrical point of view, the radiation effect of the nuclide alone can be observed without any modification of other experimental parameters. To determine such equivalent gamma radiation for labeled cell nuclei ofVicia faba roots, the authors applied the Monte Carlo Method to the beta spectra of³²P,³H,¹⁴C and¹³¹J, to the energy-dependent LET and to different cell diameters. The existence of secondary particle equilibrium inside the nuclei during gamma exposure was assumed. For certain radionuclides and cell sizes it is possible to calculate gamma spectra which induce energy spectra in the nuclei similar to those caused by the beta particles originating in the nuclear DNA.

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Trennung der effekte von transmutation und strahlung nach einbau von radionukliden in die DNS

Zusammenfassung Unter den verschiedenen Methoden zur Untersuchung der relativen Wirkung von Transmutation und Strahlung inkorporierter Nuklide kommt der Simulation der Betastrahlung durch eine externe Gammastrahlung praktische Bedeutung zu. Nicht immer kann man nämlich davon ausgehen, daß die Selbstbestrahlung der zu untersuchenden Objekte vernachlässigt werden kann. Auch bringt sowohl die Verwendung einer äußeren Betastrahlung als die verschiedener Isotope desselben Elements häufig zusätzliche prinzipielle und experimentelle Probleme mit sich. Hingegen kann durch eine der Betastrahlung äquivalente Gammastrahlung der Strahleneffekt des Nuklids allein ohne Veränderung der Kultur- und Inkorporationsbedingungen untersucht werden. Allerdings ist es keineswegs einfach, diese äquivalente Gammastrahlung auf rein theoretischem Wege zu ermitteln. Immerhin können mit Hilfe des skizzierten Verfahrens zumindest in einigen Fällen Gammaspektren berechnet werden, die im Innern des Zellkerns vonVicia faba, Energieabsorptionsspektren erzeugen, die denen von im Zellkern emittierten Betateilchen ähnlich sind.Unter Berücksichtigung des in der Diskussion Gesagten läßt sich das Verfahren sicherlich verbessern. Auch fßr andere Objekte und Objektverteilungen dürften sich dann äußere Strahlenquellen ermitteln lassen, mit denen der relative Anteil von Transmutation und Strahlung an der Gesamtwirkung des radioaktiven Zerfalls untersucht werden kann.

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Eingegangen am 26. August 1974     

The frequency response of the action of light on the membrane potential ofNitella

Summary Cells ofNitella flexilis were illuminated with light of sinusoidally modulated intensity at frequencies between 0.1 and 64 cycles/min and the frequency response of the changes of the membrane potential caused by light were measured. A band-pass characteristic was found which is known from similar investigations inAcetabularia. The slope of the frequency response was of the 1/f²-type. This slope and the band-pass characteristic lead to the conclusion that three poles and one zero are comprised in the network function of the action of light on the membrane potential. It is discussed which models regarding the mechanism of the action of light on the membrane potential account for the frequency response measured.

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Zusammenfassung Der Frequenzgang der Lichtwirkung auf das Membranpotential vonNitella.Internodienzellen der AlgeNitella flexilis wurden mit sinusförmig moduliertem Licht im Frequenzbereich von 0,1 bis 64 Schwingungen/min beleuchtet und der Frequenzgang der durch das Licht verursachten Änderungen der Membranspannung gemessen. Es trat eine Bandpaßcharakteristik auf, die jedoch nicht im Deteil untersucht wurde, da sie schon von Messungen anAcetabularia bekannt ist. Das Interesse lag auf der hochfrequenten Flanke. Es wurde gefunden, daß die Asymptote mit 1/f² abfällt. Aus der Bandpaßcharakteristik und der Flankensteilheit ist zu entnehmen, daß die Netzwerkfunktion der Lichtwirkung auf das Membranpotential im untersuchten Frequenzbereich 3 Polstellen und eine Nullstelle enthält. Es wird diskutiert, welche Schlüsse daraus über den Mechanismus der Lichtwirkung zu ziehen sind.

     

Über den Feinbau verdickter (nacré) Wände und der Plastiden in den Siebröhren vonAnnona undMyristica

Zusammenfassung Die verdickten (nacré) inneren Wände der Siebröhren von Annonaceen, vonMyristica, Illicium undKadsura geben mit spezifischen Farbstoffen eine positive Cellulosereaktion. Untersuchungen über ihre Feinstruktur zeigen, daß sie sich aus bevorzugt parallel verlaufenden Fibrillen (Durchmesser 100–200 Å) zusammensetzen. Die Paralleltextur ist wahrscheinlich für den Perlmutterglanz der Wände mitverantwortlich. Die Wandverdickungen entstehen bereits in sehr jungen plasmareichen Siebröhren und engen das Siebröhrenlumen im Laufe ihrer Differenzierung bis auf weniger als die Hälfte des Ausgangswertes ein. - Die Siebröhren-Plastiden von Annonaceen undMyristica enthalten einen Proteineinschluß, z. T. zusätzlich auch Stärkekörner.

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On the fine structure of nacreous walls and of plastids in the sieve tubes ofAnnona andMyristica

Summary Wall thickenings (nacreous walls) in sieve tubes ofAnnonaceae, ofMyristica, Illicium, andKadsura give positive reactions with dyes staining cellulose walls. In electron microscopic investigations their composition of 100–200 Å wide fibrils can be depicted. The predominant parallel arrangement of the fibrils is suggested to be one of the conditions for the pearly luster of the wall thickenings. The formation of nacreous walls is initiated in young sieve tubes; finally the wall thickenings may occlude more than half of their cross-sectional area.—Sieve-tube plastids fromAnnonaceae andMyristica contain protein inclusions and often supplementary starch grains.

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Meinem Lehrer, Herrn Prof. Dr.Walter Schumacher, in Dankbarkeit zum 70. Geburtstag.     

The seasonality of zooplanktivorous fish in an African reservoir (Gebel Aulia Reservoir,White Nile,Sudan)

The fish fauna of Gebel Aulia reservoir (White Nile) consists of 52 species withAlestes baremoze Joannis andBrycinus nurse Rüppell dominating in numbers and biomass. The seasonality and condition ofA. baremoze, A. dentex (L.) andB. nurse are described in relation to various limnological factors in the reservoir, close to the dam. The zooplankton assemblage is small-sized, consists mainly of small Cladocera and shows striking seasonality. The hydrological regime, temperature and the grazing effect of fish are the major factors influencing its development.The three species belong to a eurytopic but basically riverine fish guild. They show a seasonal cycle of abundance with high numbers at periods of water storage (October–April) and low numbers during riverine conditions. This seasonal pattern of occurrence, the size structure of the population and the maturity indices give strong evidence that no resident population is present at the study site, but upstream migrations of the immature fish occur at low water level (May–September). Return migrations of juvenile fish into the area at the dam proper take place from October until April.

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Zusammenfassung In der Fischfauna des Gebel Aulia Stausees am Weißen Nil im Sudan dominieren Arten der Gatung Alestes. Die quantitative Bedeutung und das jahreszeitliche Auftreten vonA. baremoze Joannis,A. dentex Cuvier andB. nurse Rüppell wurde im Zusammenhang mit dem saisonalen Zyklus der hydrologischen und limnologischen Bedingungen untersucht. Die Häufigkeit der Fische im Staubereich ist in der Stauphase (Oktober–April) hoch und in den Monaten, in denen kein Rückstau erfolgt (Mai–September), gering.Das saisonale Muster des Auftretens, die größenstruktur der Fischpopulation and die Maturitätsfaktoren im eigentlichen Staubereich keine seßhafte Population vorhanden ist. Die Fische unternehmen kurz vor der Geschlechtsreife anadrome Wanderungen, die Jungfische wandern katadrom.

     

Factors affecting survival of test bacteria in sea water: marine bacteria,test bacteria and solid surfaces

Summary 1. The antibacterial activity of raw sea water varied considerably during incubation of successive inocula ofEscherichia coli, Staphylococcus aureus, andSerratia marinorubra. In most cases inactivation of second inocula was stronger than that of first ones. However, withS. aureus, contradictory results were obtained also.2. The bactericidal effect of filter-sterilized sea water was strengthened by inactivated cells ofEscherichia coli andStaphylococcus aureus. Contradictory findings were obtained from autoclaved sea water.3. Inactivation of test bacteria was greatly influenced by solid surfaces. In most cases, the kill ofEscherichia coli andStaphylococcus aureus in raw and sterile-filtered sea water was stronger at increased surface/volume ratios than under standard conditions. More rapid inactivation of these test strains in sterile-filtered, than in raw, sea water occurred more often at enlarged ratios of solid surface per unit volume. The survival ofSerratia marinorubra was positively affected by solid surfaces.4. It is concluded that changes in nutritive conditions occurring during the experiments are more important in regard to antibacterial activity of sea water than production of harmful matter by marine bacteria.

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Faktoren, welche das Überleben von Testbakterien in Meerwasser beeinflussen: Meeresbakterien, Testbakterien und feste Oberflächen

Kurzfassung Der Einfluß der vorstehend genannten Faktoren wurde auf die Überlebensfähigkeit vonEscherichia coli, Staphylococcus aureus undSerratia marinorubra in Meerwasser untersucht. Aktivitäten mariner Bakterien führten nicht generell zu verstärkter antibakterieller Wirkung rohen Meerwassers. Häufig waren sie für das Überleben vonE. coli undS. aureus förderlich. Inaktivierte Zellen vonE. coli undS. aureus erhöhten die bakterizide Wirkung rohen und filtersterilisierten Meerwassers gegenüber sekundär inokulierten, gleichartigen Testbakterien, während sie die inaktivierende Potenz autoklavierten Meerwassers verminderten. Durch erhöhtes Angebot an Glasoberfläche/Volumeneinheit, welches die adsorptive Anreicherung organischer Substanzen verstärkt, wurde die Inaktivation vonE. coli undS. aureus meistens beschleunigt, während sich diejenige vonS. marinorubra um so stärker verminderte, je größer das Verhältnis Oberfläche/Volumen war. Raschere Abtötung vonE. coli undS. aureus in Sterilfiltraten als in rohem Meerwasser trat bei erhöhtem Oberfläche/Volumen-Verhältnis häufiger auf als unter Standardbedingungen. Aus den Ergebnissen wird geschlossen, daß die während der Versuche eintretenden Veränderungen des Nährstoffangebotes, hervorgerufen durch Nährstoffverbrauch sowie durch Lysis inaktivierter Testbakterien, bezüglich der bakteriziden Wirkung von Meerwasser generell von größerer Bedeutung sind als bakterizide Stoffwechselprodukte mariner Bakterien.

     

Cytochemische Lokalisation von Kalzium im Mantelepithel von Lymnaea stagnalis (Gastropoda)

Zusammenfassung Mit Oxalat wurde im äußeren Mantelepithel von Lymnaea stagnalis Kalzium gefällt und das Präzipitat im Elektronenmikroskop untersucht. Durch Kontroll- und Lösungsversuche wurde die Spezifität der Methode verdeutlicht.Im Drüsenpolster war äußerst wenig, im Manteldachepithel viel Niederschlag. Letzteres scheint demnach den Hauptanteil des Ca auszuscheiden.Kalziumoxalatkristalle fanden sich außerhalb der Zellen nur im extrapallealen Raum, nicht jedoch in den Interzellularen. Das Kalzium wird durch die Zellen transportiert; es tritt dort sowohl frei im Zellplasma, als auch in Vesikeln auf.

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Cytochemical localization of calcium in the mantle epithelium of Lymnaea stagnalis

Summary Calcium was precipitated by the oxalate method and crystals were localized by electron microscopy in the outer mantle epithelium of Lymnaea stagnalis. The specificy of the method was demonstrated by controls and solubility tests.The supramarginal ridge contained extremely little precipitate in contrast to the epithelium of the mantle roof. Therefore it seems that this represents the major site of calcium secretion.Outside the cells crystals of calcium oxalate were found only in the extrapalleal space, not in the intercellular gaps. Calcium is transported through the cells, where it appears free in the cytoplasm as well as enclosed in vesicles.

     

Untersuchung der im Vergleich zur Kalium-Anreicherung bevorzugten Anreicherung von Cäsium 137 im Säugetierorganismus

Zusammenfassung Es werden Untersuchungen zur Kalium-, Rubidium- und Cäsium- Anreicherung am perfundierten Meerschweinchenherzen durchgeführt. Unter Verwendung der Radionuklide⁴²K,⁸⁶Rb und¹³⁷Cs werden mit Hilfe einer Meßeinrichtung Alkaliionenflüsse zwischen Perfusionslösung und Herzmuskelzelle bestimmt. Es wird die Mehrdeutigkeit der Versuchsergebnisse diskutiert und einexperimentum crucis vorgeschlagen, das entscheiden soll, ob das Ruhepotential als Diffusionsoder als Grenzflächenpotential angesehen werden muß. Im Hinblick auf die unterschiedliche Kalium- und Cäsium-137-Anreicherung im Säugetierorganismus zeigen die Versuche, daß sich Cäsium gegenüber der Muskelzelle qualitativ wie Kalium verhält und daß Cäsium im Herzmuskel nicht bevorzugt angereichert wird.

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On the preferred accumulation of cesium 137 in mammalian organism in comparison with the accumulation of potassiumI. Accumulation of potassium, rubidium and cesium in the perfused guinea-pig heart

Summary Experiments concerning the accumulation of potassium, rubidium and cesium in the perfused guinea-pig heart were performed. Using the radionuclides⁴²K,⁸⁶Rb,¹³⁷Cs and a scintillation counter, the alkali ion fluxes between the perfusion solution and the heart muscle cells are evaluated. The ambiguity of the results is discussed and anexperimentum crucis is proposed which shall decide wether the resting potential has the character of a diffusion or of a phase-boundary potential. As to the different accumulations of potassium and cesium in mammalian organism, our experiments demonstrate that the transport mechanism into the cell is similar for potassium and cesium and that cesium is not accumulated at a higher degree than potassium in the heart muscle cell.

     

Subtidal algal colonization following the removal ofEchinus

Summary 1. On the seaward face of Port Erin breakwater large algae do not occur on the lowest three metres. Here the density ofEchinus esculentus is high.2. Over a three year period allEchinus were removed from a 10 m wide strip at about monthly intervals. The total number of individuals removed approached 3000.3. One year after initial clearance the mean density ofLaminaria hyperborea sporelings on the strip was 22.7/m² and 5.1/m² to one side of it. By the winter these had almost disappeared outside the strip and in the succeeding years second and third year plants were found only on the strip or close to its edge. Other algae were similarly affected.4. It is concluded that the lower limit ofL. hyperborea is determined at least in part by the grazing pressure ofEchinus and that the urchins exercise some control over the numbers of other algae.

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Algenkolonisation im untergetauchten Gezeitenbereich nach Entfernung vonEchinus

Kurzfassung An der Sesseite des Port Erin Wellenbrecherdammes kommen keine größeren Algen im Bereich der unteren 3 m vor. Hier herrscht eine große Besiedlungsdichte des SeeigelsEchinus esculentus (3,6 Individuen pro m²). Über eine Zeitspanne von 3 Jahren wurden nun sämtlicheE. esculentus von einem 10 m breiten und 12 m langen Felsstreifen allmonatlich entfernt; insgesamt wurden dabei etwa 3000 Individuen abgesammelt. Ein Jahr nach Beginn des Absammelns betrug die mittlere Siedlungsdichte der jungenLaminaria hyperborea auf dem von Seeigeln freigehaltenen Felsstreifen 22,7/m². In den folgenden Jahren wurden zwei- und dreijährigeL. hyperborea nur auf diesem Felsstreifen oder in der Nähe seiner Begrenzungen gefunden. Andere Algenarten reagierten in ähnlicher Weise. Aus den Befunden wird gefolgert, daß die untere Verbreitungsgrenze vonL. hyperborea zumindest zum Teil durch Seeigelfraß bestimmt wird, und daßE. esculentus die Siedlungsdichte der anderen Algenarten beeinflußt.

     

Studies on the influence of plankton on antibacterial activity of sea water

Summary 1. Antibacterial activity of sea water againstEscherichia coli, Staphylococcus aureus andSerratia marinorubra, as influenced by enrichment with filter sludge or viable plankton as well as by removal of plankton, was investigated. Inactivation ofS. aureus only was sometimes increased by the enrichments employed.2. During several experiments, inactivation of the 3 test strains was considerably decreased by enrichment with dead or living particulate matter. Most striking effects of this kind were observed at times of greatly increased bactericidal capacity of untreated sea water.3. Sometimes, the inactivation ofEscherichia coli andStaphylococcus aureus in sterile filtrates, prepared from the different types of raw sea water used, was the same as or even stronger than in corresponding samples of raw sea water.4. From the present findings, it is concluded that bactericidal products of planktonic algae in regard to antibacterial activity of sea water are less important than available nutrients.

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Untersuchungen über den Einfluß von Plankton auf die antibakterielle Aktivität von Meerwasser

Kurzfassung MitEscherichia coli, Staphylococcus aureus undSerratia marinorubra wurde der Einfluß erhöhten und verminderten Planktongehaltes auf die bakterizide Wirkung von Meerwasser geprüft.S. aureus war der einzige Teststamm, dessen Inaktivation in mit Plankton angereichertem Meerwasser während einiger Experimente deutlich rascher erfolgte als in unbehandelten Parallelproben. Andererseits war dessen Inaktivation in Meerwasser mit stark reduziertem Planktongehalt während derselben Experimente nicht oder kaum geringer als in unbehandeltem Meerwasser. In anderen Versuchen wurde bei diesem Organismus wie auch bei den zwei anderen Teststämmen beobachtet, daß die bakterizide Wirkung von rohem Meerwasser durch Anreicherung mit Plankton entweder nicht signifikant verändert oder aber beträchtlich vermindert wurde. Der für das Überleben der Testbakterien förderliche Einfluß des Planktons war jeweils dann am stärksten, wenn die antibakterielle Aktivität unbehandelten Meerwassers extrem hoch war. Aus den vorliegenden Ergebnissen wird geschlossen, daß mit der Anreicherung von Plankton keine Vermehrung wirksamer bakterizider Substanz, wohl aber eine Erhöhung der Nährstoffkonzentration im jeweiligen Ansatz verbunden war. Auf der Grundlage kürzlich veröffentlichter Befunde über den Einfluß organischer Nährstoffe auf die antibakterielle Aktivität von Meerwasser werden die dargestellten Ergebnisse diskutiert.

     

A diver-operated quantitative bottom sampler for sand macrofaunas

Summary 1. A new bottom sampler for macrofauna is described which is easily operated by a diver.2. The airlift pump principle is employed firstly to sink a sampling cylinder into the seabed and secondly to operate a suction pipe which is used to excavate sand and animals from within the cylinder.3. The sampler covers an area of 0.1 m² and penetrates to a depth of 60 cm. It is particularly suitable for quantitative studies of deeper burrowing fauna (e. g.Ensis spp. andLutraria spp.).4. The sampler is designed for use in sandy sediments and for studies on the distribution of faunas within small areas where line transects or grids of samples are required.

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Ein vom Taucher betätigtes Gerät zur quantitativen Entnahme der Makrofauna auf Sandböden

Kurzfassung Zur Entnahme quantitativer Proben der Makrofauna aus festem Sandboden gibt es nur zwei Geräte, die beide sehr schwer sind und einer kräftigen Winde auf einem großen Schiff bedürfen: (a) der Knudsengreifer (0,1 m² Fläche, 30 cm Einstichtiefe, 150 kg) und (b) der Kastengreifer von Reineck (20×30 cm Fläche, 40 cm Einstichtiefe, 750 kg). Für Untersuchungen über die Verteilung benthischer Makrofauna innerhalb kleiner Gebiete war jedoch ein Gerät zur Entnahme von Bodenproben erwünscht, das von einem Taucher gezielt eingesetzt werden kann. Eine Sammeltiefe von mehr als 30 beziehungsweise 40 cm war erforderlich, um den Fang der tiefer grabenden Arten, beispielsweise der MuschelLutraria, zu gewährleisten. Das neue Gerät wurde zweiteilig entworfen. Der eine Teil besteht aus einem offenen Stahlzylinder, der eine Länge von 60 cm und eine Grundfläche von 0,1 m² aufweist. Er wird zunächst mit Handkraft senkrecht in den Boden hineingepreßt, damit er vom Sand gut abgedichtet wird. Das obere Ende wird anschließend mit einem Deckel verschlossen, und das Wasser, das sich im Zylinder oberhalb des Sedimentes befindet, wird durch eine Pumpe abgesogen. Der hydrostatische Druck auf den Deckel preßt den Zylinder in den Sand. Wenn der Zylinder völlig in das Sediment versenkt ist, wird der Deckel entfernt und der vom Zylinder umfaßte Sand durch den zweiten Teil des Gerätes ausgesaugt. Dieser besteht aus einer langen Kunststoffröhre von etwa 8 bis 10 cm Durchmesser. Sie wird in senkrechter Stellung völlig unter Wasser gehalten. Wird Luft unter Druck in das untere Ende eingeleitet, so funktioniert die Röhre als eine Lufthebepumpe. Ein speziell gebautes Sieb ist am oberen Ende des Steigrohres befestigt. Der Taucher führt das untere Ende dieser Saugpumpe in den Zylinder und saugt dessen Inhalt in das Sieb hinein. Die Druckluft für die Betätigung des Instrumentes wird von einem Kompressor oder aus Druckluftflaschen (4–5 m³) geliefert. Das beschriebene Gerät ist leicht und kann deshalb mühelos vom Taucher bedient werden. Es kann von Kleinbooten aus eingesetzt werden und benötigt keine Winde.

     

Sulfate-Reducing Bacteria Release Barium and Radium from Naturally Occurring Radioactive Material in Oil-Field Barite

Scale and sludge deposits formed during oil production can contain elevated levels of Ra, often coprecipitated with barium sulfate (barite). The potential for sulfate-reducing bacteria to release ²²⁶Ra and Ba (a Ra analog) from oil-field barite was evaluated. The concentration of dissolved Ba increased when samples containing pipe scale, tank sludge, or oil-field brine pond sediment were incubated with sulfate-reducing bacteria Desulfovibrio sp., Str LZK1, isolated from an oil-field brine pond. However, Ba release was not stoichiometric with sulfide production in oil-field samples, and &lt; 0.1% of the Ba was released. Potential for the release of ²²⁶Ra was demonstrated, and the ²²⁶Ra release associated with sulfate-reducing activity was predictable from the amount of Ba released. As with Ba, only a fraction of the ²²⁶Ra expected from the amount of sulfide produced was released, and most of the Ra remained associated with the solid material.     

The genetics of host selection and its bearing on sympatric speciation in Procecidochares (Diptera: Tephritidae)

The genetics of host selection, in terms of oviposition behavior, was investigated in two species of monophagous gall-forming flies. The existence of a single major allele difference in the genetic basis of host selection was established by a series of hybrid crosses between these flies. The complimentary role of conditioning was also investigated. The appaently simple genetic change required to produce a change in host selection suggests a mechanism of sympatric speciation applicable to these insects.

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Zusammenfassung Das Problem der sympatrischen Artbildung bei phytophagen Insekten konzentriert sich auf den Mechanismus, durch welchen solche Tiere im Verlauf ihrer Evolution von einem Wirt zu einem anderen überzugehen vermögen. Gewöhnung (conditioning) ist eine der Methoden, mittels welcher solche Verschiebungen auftreten können, doch wird sie im allgemeinen nicht für genügend wirksam angesehen, um die zur Artbildung nötige Isolation zu erzeugen. Genmutationen, die solche Übergänge zu anderen Wirten bewirken könnten, sind bisher nur wenig verstanden.Die vorliegende Untersuchung benutzt die Kreuzung eines Paares sympatrischer Geschwisterarten, um die natürliche genetische Variabilität im Wirtswahlverhalten der beiden Arten aufzudecken. Ein einzelner Genort, der in der einen Art ein Allel und in der zweiten Art ein anderes trägt, wird postuliert.Diese Allele befähigen die Insektenarten, welche sie besitzen, ihre Wirte zum Zwecke der Eiablage zu finden. Außerdem scheinen diese Allele die Insekten in die Lage zu versetzen, sich an den Wirt anzupassen, auf welchem sie sich entwickelten. Mit anderen Worten, P. australis trägt das Allel p¹, das sie befähight, irgendeinen Reiz, vielleicht eine bestimmte chemische Verbindung, an ihrer Wirtspflanze, Heterotheca, wahrzunehmen. Spezies A trägt ein zweites Allel, p², welches sie befähigt, einen andersartigen Reiz, vielleicht eine zweite Verbindung, an ihrer Wirtspflanze, Machaeranthera, wahrzunehmen. Die heterozygoten Hybriden p¹p² können dann beide Wirtspflanzen erkennen. Zusätzlich können sie aber auf den Wirt eingestellt (conditioned) werden, an dem sie aufwuchsen. Eine Bestätigung dafür scheint zu sein, daß beispielsweise p²p²-Fliegen, die an Heterotheca aufwuchsen, diese Pflanzen nicht als Wirt erkennen, daher nicht an sie angepaßt werden können und daher ihre Eier vorzugsweise an Machaeranthera ablegen. Aus diesen Beobachtungen wird ein. Modell für die sympatrische Entstehung dieses Artenpaares abgeleitet.

     

Der Einfluß der Kulturbedingungen auf den Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid(phosphat)-Gehalt in Zellen von Rhodospirillum rubrum

Zusammenfassung In Zellen von R. rubrum war das Verhältnis von oxydiertem zu reduziertem NAD(P) vom Sauerstoffpartialdruck im Medium, der Lichtintensität und der Nährbodenzusammensetzung abhängig. In ruhenden Kulturen unter aeroben Bedingungen im Licht oder im Dunkeln und anaerob bei hoher Lichtintensität, wenn der ATP-Pool in den Zellen groß ist, beobachtete man einen relativ hohen Wert für das Verhältnis von NAD(P)⁺/NAD(P)H. Unter Kulturbedingungen, bei denen der ATP-Gewinn der Zellen gering ist (anaerob Schwachlicht oder anaerob Dunkel), sank das Verhältnis von NAD(P)⁺/NAD(P)H ab. Die niedrigsten Werte für das Verhältnis von NAD(P)⁺/NAD(P)H wurden dementsprechend in anaerober Dunkelkultur, die höchsten in aerober Lichtkultur gefunden.Anaerob im Dunkeln war der NAD(P)H-Spiegel auch vom Substrat abhängig: mit Fructose oder ohne Substrat beobachtete man einen sehr großen NAD(P)H-Pool in den Zellen; nach Zugabe von Acetat, Succinat, Pyruvat oder Malat sank der Spiegel der reduzierten Coenzyme ab.In wachsenden Kulturen (außer anaerob im Dunkeln) nahm die relative Konzentration von NAD⁺ und der NADP⁺-Pool im Vergleich zu ruhenden Zellen stark zu (3-5fach).Änderungen im Verhältnis von NAD⁺/NADH und von NADP⁺/NADPH waren aber nicht unter allen Kulturbedingungen direkt korreliert.Es wird diskutiert, wieweit das Adenylatsystem und das NAD(P)-System einen regulativen Einfluß auf die Bacteriochlorophyll-Synthese und die Morphogenese bei Athiorhodaceae haben.

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The influence of culture conditions on the NAD(P) content of Rhodospirillum rubrum cells

Summary In cells of R. rubrum the ratio of oxidized to reduced NAD(P) depended on the oxygen pressure in the medium, the light intensity, and the composition of the medium. The ratio of NAD(P)⁺/NAD(P)H was high under conditions when the ATP-pool in the cell is large, viz. in resting cultures either kept aerobically in the light or in the dark or kept anaerobically in strong light. The quotient NAD(P)⁺/NAD(P)H decreased under conditions of reduced ATP-synthesis in the cells (anaerobic in dimlight or in the dark). Consequently, the lowest NAD(P)⁺/NAD(P)H value was observed in anaerobic dark cultures, the highest in aerobic light cultures.Under anaerobic conditions in the dark, the NAD(P)H level depended also on the substrate: with fructose or without any substrate, a large NAD(P)H pool was observed; the level of reduced coenzymes decreased upon addition of acetate, succinate, pyruvate, or malate.In growing cultures (except under anaerobic conditions in the dark) the relative concentration of NAD⁺ and the NADP⁺ pool showed a considerable increase (3 to 5 fold), as compared with resting cells. However, the changes in the proportions of NAD⁺/NADH and NADP⁺/NADPH were not directly correlated under all culture conditions.The regulative influence of the adenylate and the NAD(P) systems on the synthesis of bacteriochlorophyll and morphogenesis in Athiorhodaceae is discussed.

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Abkürzungen BChl Bacteriochlorophyll a - NAD(P) NAD-Nucleotide=reduziertes und oxydiertes Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid und Nicotinamid-Adenin-Dinucleotidphosphat Herrn Prof. Dr. H. Engel zum 70. Geburtstag gewidmet.     

Zur Anatomie des Holzes vonMicrocycas calocoma (Miq.) A. DC. unter besonderer Berücksichtigung der Faserelemente

Zusammenfassung Microcycas calocoma läßt sich vonCycas circinalis undC. revoluta holzanatomisch gut abgrenzen. Die anatomischen Eigenschaften des Holzes vonMicrocycas können in drei Gruppen eingeteilt werden: (1) in Merkmale, die in allen Stammteilen etwa gleich sind, (2) in Merkmale, die in den verschiedenen Stammteilen unterschiedlich ausgebildet sein können, jedoch keine Beziehungen zur Lage im Stamm zeigen und (3) in Merkmale, die sich in Abhängigkeit von ihrer Lage im Stamm gesetzmßig verändern. Es konnte nachgewiesen werden, daß sich die Fasertracheiden vonMicrocycas calocoma durch lokales Spitzenwachstum nachträglich verlängern. Die Fasertracheiden kennzeichnen durch ihre mittlere Länge, durch die Größe der relativen nachträglichen Längenzunahme und durch den Quotienten aus absoluter und relativer Längenzunahme die primitive Holzstruktur dieser Pflanze.

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Summary The wood ofMicrocycas calocoma can be distinguished very well from that ofCycas circinalis andC. revoluta. The anatomical characteristics ofMicrocycas wood may be divided into three groups: (i) features being more or less equal in all parts of the stem; (ii) features wich may be developed in variable manner but without any definite relation to the position into the stem tissue; (iii) features which show a regular variation in relation to the position of tissue within the stem. Additional fibre elongation by local tip growth could be proved for fibre tracheids ofMicrocycas. By average length, relative amount of additional elongation and the quotient from absolute and relative elongation the fibre tracheids ofMicrocycas characterize the primitive wood structure of this plant.

     

Behaviour of the male mediterranean flour moth, Ephestia kuehniella, following attraction to a source of female sex pheromone

Filter paper treated with an extract of virgin female Ephestia kuehniella was held in a stream of air, and its characteristics as a source of sex pheromone were inferred from a series of bioassays of the air stream. Air swept upwards through the entire cross section of an olfactometer chamber which held male E. kuehniella and filter paper treated with female extract was placed under the chamber to provide sex pheromone from a defined area on the floor (the target). Time-response curves were plotted for a range of quantities of female extract at the target. Males flew to the target but often left and returned. The number of males on the target at any instant therefore represented a dynamic equilibrium between their rates of arrival and departure.

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Zusammenfassung Filtrierpapier, das mit einem Extrakt weiblicher Mehlmotten behandelt war, wurde so in einen Luftstrom gebracht, daß seine Eigenschaften als Geschlechtspheromonquelle in einer Reihe von biologischen Experimenten in strömender Luft ermittelt werden konnten. Die Luft wurde durch den gesamten Querschnitt der Olfaktometerkammer, welche die Männchen enthielt, aufwärts geleitet, unter der das Filtrierpapier so angebracht war, daß am Boden eine Fläche definierter Größe als Geschlechtspheromonquelle entstand. Für eine Reihe verschiedener Weibchenextrakt-Konzentrationen auf der Lockfläche wurden Zeitreaktionskurven aufgestellt. Die Männchen flogen das Ziel an, verließen es oft wieder und kehrten dann wieder zurück. Die Anzahl der in jedem einzelnen Augenblick auf der Lockfläche anwesenden Männchen stellt daher ein dynamisches Gleichgewicht ihrer Anflug- und Abflugraten dar.

     

Die wechselnde Sichtbarkeit des Pyrenoids und die Zoosporen vonChrysochaete britannica

Zusammenfassung Das zweiteilige Pyrenoid der ChrysocapsaleChrysochaete britannica tritt im Leben deutlich, mangelhaft oder gar nicht hervor, was offenbar auf Veränderungen in den Lichtbrechungsverhältnissen der Zellkomponenten beruht, die außer von unbekannten Faktoren auch von der Temperatur beeinflußt werden. Nach Fixierung oder Färbung läßt es sich regelmäßig nachweisen.In den Zoosporen liegt der an sich länglich plattenförmige, an den Rändern umgeschlagene Chromatophor und damit das Pyrenoid seitlich; der tiefere hintere und der seichtere vordere Einschnitt des Chromatophors verläuft parallel zur Längsachse der Zelle. Das Stigma befindet sich in der Regel im Isthmus, am Rand des vorderen Einschnitts.

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Summary The pyrenoid ofChrysochaete britannica is conspicuous or badly or even not at all visible in the living state. It can be demonstrated regularly after fixing or staining.In the zoospores the chromatophore is situated at the side. It has the form of a band with inturned edges and with an anterior shallow and a posterior deep incision. The stigma as a rule is located within the isthmus at the edge of the anterior incision.

     

The control of radioactive pollution in a north sea oyster fishery

Summary 1. The radiological situation in the Blackwater estuary is reviewed.2. Some data are produced to contrast the behaviour of particulate and soluble nuclides in this estuarine environment and it is demonstrated that⁶⁵Zn,⁶⁰Co and⁵⁵Fe probably reach the oysters on fine silt particles.3. The conclusion of the pre-operational assessment is confirmed, that oysters are the critical material and⁶⁵Zn is the critical radionuclide.4. At present, oysters are the only material in which measurable concentrations of activity exist throughout the estuary.5. The maximum dose-rates experienced by exceptional oyster consumers are less than 0.2% of the I.C.R.P. permissible Dose Limits for members of the public.6. A system is developed to relate oyster contamination, and consequently discharge rate of radioactivity, to any distance from the power station outfall.

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Die Kontrolle radioaktiver Verunreinigung in einer Austernfischerei der Nordsee

Kurzfassung Im Ästuar des Flusses Blackwater wird eine kommerzielle Austernfischerei betrieben. In die Flußmündung werden in niedrigen Konzentrationen radioaktive Abwässer von der Bradwell Nuclear Power Station geleitet. Die Situation bezüglich der radioaktiven Verunreinigung des Flusses wird dargestellt und das Überwachungssystem des Ministry of Agriculture, Fisheries and Food beschrieben, wobei darauf hingewiesen wird, daß die Stärke der Radioaktivität auf einer kommerziell genutzten Austernbank ausreichend gut kontrolliert werden kann. Das kritische Radionuklid ist⁶⁵Zn, das im Austernfleisch enthalten ist. Anhand der Werte der spezifischen Aktivität von⁶⁵Zn,⁶⁰Co,⁵⁵Fe und¹³⁷Cs von Austern, die in unmittelbarer Nähe des Abwassereinflusses lebten, wird gezeigt, daß im ungünstigsten Falle der Austernkonsument 0,2% der von der I.C.R.P. zugelassenen Menge aufnimmt.