Die Temperaturabhängigkeit der Embryogenese und der embryonalen Diapause von Ephemerella ignita (Poda) (Insecta,Ephemeroptera)

Summary The effect of temperature on the duration of embryogenesis, especially on the embryonic diapause of Ephemerella ignita, was investigated in the natural environment and in laboratory experiments. Morphogenesis is blocked by diapause in developmental stage 10 (embryo nearly fully developed, pigmented eye anlagen, no dorsal closure). Diapause is terminated within 12 months only at comparatively low temperatures (from 1° C to the range of 13.3 to 16.0° C). Comparatively high temperatures (7.2 and 13.3° C) in the days preceding developmental stage 10 cause an extension of diapause. Stage 4 (polar germ anlage) is less sensitive than later stages to the diapause terminating effects of low temperatures.Postdiapause development to hatching takes place at temperatures 4.9 to 24.1° C. The developmental time is shortest at temperatures between 19.2 and 24.1° C. The calculated lower temperature limit for development is 3.9° C.Diapause is obligatory with only few exceptions. In field studies egg hibernation was found in nearly all cases. There is a discussion on the importance of these findings for the explanation of the varying developmental cycles of Ephemerella ignita described by different authors.

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Die Temperaturabhängigkeit der Embryogenese und der embryonalen Diapause von Ephemerella ignita (Poda) (Insecta, Ephemeroptera)

Zusammenfassung Die Temperaturabhängigkeit der Embryogenese, insbesondere der embryonalen Diapause von Ephemerella ignita wurde im Freiland und experimentell im Laboratorium untersucht.Die Diapause tritt im Entwicklungsstadium 10 (fast vollständig entwickelter Embryo mit pigmentierten Augenanlagen, jedoch ohne Rückenschluß) als Morphogeneseblockierung ein und kann nur bei relativ niedrigen Temperaturen (ca. +1 bis 13<16° C) innerhalb 12 Monaten beendet werden. Die Diapausedauer steigt mit der Temperatur. Die Diapauseintensität kann mit Annäherung an das Entwicklungsstadium 10 durch relativ hohe Temperaturen (7,2°, 13,3° C) verstärkt werden, die Sensibilität für die Diapause beendigende Wirkung der niedrigen Temperaturen ist im Entwicklungsstadium 4 noch geringer als später. Postdiapauseentwicklung bis zum Schlüpfen der Larven findet zwischen 4,9 und 24,1°C statt. Das Temperaturoptimum liegt zwischen 19,2 und 24,1° C. Die theoretische untere Grenztemperatur ist +3,9° C.Die Diapause war in fast allen Fällen obligat, die Freilanduntersuchungen ergaben allgemein Eiüberwinterung. Die Bedeutung dieser Ergebnisse für die Erklärung der von verschiedenen Autoren beschriebenen unterschiedlichen Entwicklungszyklen von Ephemerella ignita wird diskutiert.

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Herrn Dr. H.-H. Bergmann danke ich für die kritische Durchsicht des Manuskripts.     

Temperature effects on the development and multiple generations in the alkali bee, Nomia melanderi cockerell

The range for development of post-diapausing prepupae of the alkali bee lies between 17 and 35°. Peak developmental temperature is approximately 29°. Although temperatures above 33° are outside of the favorable range of development and induce an obligatory aestivation, they are effective in causing a very rapid diapause breakage. Prepupae held at 35° for 110 days underwent no development, yet when removed to 29° they pupated in half of the time required by the controls at that temperature. Voltinism in the alkali bee is temperature dependent, and apparently the physiological system that triggers diapause is not activated unless the developing larvae or prepupae are subjected to temperatures below 27°. Males continue to emerge throughout the season, but a small percentage of the male population appears before any females to effect the phenomenon of proterandry.

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Zusammenfassung Der förderliche Bereich für die Postdiapause-Entwicklung der Präpuppen der Alkali-Biene liegt zwischen 17 und 35°. Die Optimaltemperatur beträgt annäherungsweise 29°. Obwohl Temperaturen über 33° außerhalb des förderlichen Entwicklungsbereichs liegen und eine obligatorische Ästivation induzieren, verursachen sie doch einen sehr raschen Bruch der Diapause. Präpuppen, die 110 Tage bei 35° gehalten wurden, entwickelten sich nicht weiter; nach 29° zurückgebracht, verpuppten sie sich jedoch in der Hälfte der Zeit, welche von den Kontrolltieren bei dieser Temperatur benötigt wirde. Mehrfach-Generationen der Alkali-Biene sind temperaturbedingt, und offensichtlich wird das physiologische System, welches Diapause auslöst, nur dann in Gang gesetzt, wenn die Larven oder Präpuppen Temperaturen unter 27° ausgesetzt werden. Männchen schlüpfen während der gesamten Brutsaison, doch erscheint ein kleiner Teil der männlichen Population vor den Weibchen und bewirkt so das Phänomen der Proterandrie.

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Technical Paper No. 1847, Oregon Agricultural Experiment Station, supported by National Science Foundation Grant No. G 15609.     

Die wirkung von hyperthermie auf DNA-reparaturvorgänge

Summary The time-course of DNA repair after irradiation was measured in HeLa cells at various temperatures. Unscheduled DNA synthesis was estimated by incorporation of³H-thymidine in presence of hydroxyurea. To dedect the ligase reaction, the number of single strand breaks (SSB) was determined by centrifugation in alcaline sucrose as well as by hydroxylapatite chromatography after partial denaturation. In addition, the temperature dependence of DNA polymerase and DNase reaction in cell-free systems were measured. These data were compared with the reduction of colony-forming ability of the cells caused by irradiation and following repair at various temperatures. All steps of repair proceed faster at 41–43° than at 37° but cells are most resistant to irradiation at 37°. We therefore assume that the DNA repair process at 42° is faster but more error prone than at 37°.

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Die wirkung von hyperthermie auf DNA-reparaturvorgänge

Zusammenfassung In HeLa Zellen wurde der zeitliche Ablauf des DNA Reparaturvorganges nach-Bestrahlung bei verschiedenen Temperaturen gemessen. Die unprogrammierte DNA-Synthese wurde durch Einbau von³H-Thymidin in Gegenwart von Hydroxyharnstoff bestimmt. Für die Erfassung des Ligase Schrittes wurde die Anzahl der DNA-Einstrangbrüche (SSB) durch Zentrifugation im alkalischen Saccharosegradienten sowie durch Hydroxylapatit-Chromatographie nach partieller Denaturierung bestimmt. Weiters wurde die Temperaturabhängigkeit der DNA-Polymerase- und der DNase-Reaktion im zellfreien System gemessen. Diese Daten wurden mit der Verminderung der Fähigkeit zur Kolonie-Bildung der Zellen durch-Bestrahlung und anschließender Reparatur bei verschiedenen Temperaturen verglichen. Es zeigte sich, daß alle Schritte des Reparaturvorganges bei 41–43° schneller ablaufen als bei 37°, die Zellen jedoch bei 37° die größte Strahlenresistenz zeigen. Wir nehmen daher an, daß der Reparaturvorgang bei 42° zwar schneller aber ungenauer abläuft.

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Eingegangen am 7. Dezember 1978     

Energy expenditure during embryonic development under constant versus variable temperatures Oncopeltus fasciatus (Dallas)

During embryonic development the rates of oxygen consumption and weight loss rise gradually. Total O₂ consumption, like total weight losses previously reported, rises at lower incubation temperatures, and at minimal incubation temperatures is nearly double that at an optimal temperature. The Q₁₀ for oxygen consumption rises from 3.0 at the start of development to 3.7 and then drops to 3.25 shortly before hatching. After hatching the rate of O₂ consumption rises 50% and the Q₁₀ drops to about 2.Eggs transferred from a minimal (15°) to an optimal (25°) temperature show a transitory overshoot in rate of O₂ consumption. Following such transfers, O₂ consumption rates are the same as for eggs being incubated under the same but constant temperatures.Calculations show that there is an unexpectedly large retardation of development at near minimal temperatures. Even a short daily exposure to a favorable temperature ameliorates the retarding and debilitating effects of incubation at minimal temperatures. As a result less O₂ is consumed and less weight lost than at corresponding constant temperatures. The significance of these data is discussed.

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Zusammenfassung Während der Embryonalentwicklung verläuft der Sauerstoffverbrauch streng gekoppelt mit der Gewichtsabnahme; beide steigern sich mit der Entwicklung allmählich. Wie die früher beschriebene Gewichtsabnahme, so nimmt auch der Gesamtsauerstoffverbrauch bei niederen Temperaturen zu und ist bei minimalen Inkubationstemperaturen fast doppelt so groß wie bei optimaler Inkubationstemperatur. Der Q₁₀ für den Sauerstoffverbrauch steigt von 3,0 bei Beginn der Entwicklung auf 3,7 und fällt dann auf ungefähr 3,25 kurz vor dem Schlüpfen. Nach dem Schlüpfen, wenn die Muskelaktivität eine größere Rolle spielt, steigt der O₂-Verbrauch auf etwa 50%, aber der Q₁₀ fällt auf etwa 2.Wenn die Eier von einer minimalen in eine optimale Temperatur übertragen werden, ergibt sich ein vorübergehender Überschuß in der O₂ Verbrauchsrate. Solchen Übertragungen (von 15° nach 25° und zurück) folgend, gleichen die Sauerstoff-Verbrauchsraten denen von Eiern, die konstant unter diesen Temperaturen gehalten wurden.Die verwirrende Frage, warum der Gesamtsauerstoffverbrauch und der Gesamtgewichtsverlust geringer sind, wenn die Eier bei minimaler Mitteltemperatur abwechselnd in hoher und niederer Temperatur gehalten werden, im Gegensatz zu konstanten Inkubationstemperaturen, wird auf Grund von Berechnungen interpretiert, die zeigen, daß in der Nähe minimaler Temperaturen eine unerwartet große Entwicklungsverzögerung eintritt. Es scheint, daß sogar ein kurzer täglicher Aufenthalt in einer günstigen Temperatur die verzögernden und abschwächenden Wirkungen minimaler Inkubationstemperaturen verbessert. Wahrscheinlich erfordem gewisse Stoffwechselprozesse Temperaturen von 20° oder mehr, aber die Entwicklung selbst kann bei beträchtlich niedrigeren Temperaturen vorwärtsschreiten; die Natur einer solcherart möglichen biochemischen Insuffizienz bleibt zu klären.Es scheint klar, daß die bei der Berechnung von mittleren Temperaturen und Tages-Grad-Anhäufungen angenommene Linearität nicht zutrifft, wenn sie auf die gekrümmten Wachstumskurven der Insekten angewandt werden.

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Paper No. 4808, Scientific Journal Series, Minnesota Agricultural Experiment Station, St. Paul 1, Minnesota.     

Die Genauigkeit der Ortung eines Wellenzentrums durch den RückenschwimmerNotonecta glauca L.

Summary The accuracy of orientation towards the source of concentric surface waves of 20 Hz or 60 Hz was measured in the back swimmerNotonecta glauca L. for varying angles of incidence a of the stimulus. The average absolute deviation of the insect's long axis from the goal after the first orienting turn increased from 2 ° at = 0 ° to 18 ° at = 180 °. The results are discussed with reference to the mechanisms involved in the localization of wave sources.

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Mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft (Ma 374/2; Ma 374/4 und 741,29).     

Über Vorzugstemperatur und Wasserhaushalt von Oncopeltus fasciatus Dall. (Heteroptera: Lygaeidae)

Zusammenfassung Die Temperaturpräferenz von Oncopeltus fasciatus Dall. wurde untersucht. Die Verteilung in einem Temperaturgradienten erfolgte über einen breiten Temperaturbereich von 12,5–35°C, der als Vorzugstemperaturbereich für Oncopeltus definiert werden kann. Innerhalb seiner Grenzen variiert die Vorzugstemperatur (V.T.) je nach physiologischem Zustand des Versuchstieres. Nach 48stündigem Wassermangel wählen die Wanzen 15–17,5°C als V.T. Bei Temperaturen unterhalb von 30°C bildet Oncopeltus fasciatus aufgrund ihres subsozialen Verhaltens Aggregationen, oberhalb von 30°C dagegen erfolgt keine Gruppenbildung. Die relative Luftfeuchtigkeit besitzt im Bereich von 35–100% keine Bedeutung für die Lebensdauer. Auch in Kombination mit Wassermangel zeigt sie keinen Effekt. Die aktive Wasseraufnahme jedoch dürfte eine dominierende Bedeutung für das Überleben der samensaugenden Wanze Oncopeltus fasciatus haben.

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On the Preferred Temperature and water economy of Oncopeltus fasciatus Dall. (Heteroptera: Lygaeidae)

Summary The Preferred Temperature of Oncopeltus fasciatus has been investigated. In a temperature gradient the bugs disperse within a broad range from 12,5 to 35°C (=Range of Preferred Temperature). Within this special range each individual selects its own smaller Preferred Temperature (P.T.), depending on its physiological condition. After water deficiency for 48 hrs. the bugs choose a P.T. of a range between 15–17,5°C. At temperatures below 30°C Oncopeltus fasciatus forms aggregations because the bug exhibits a subsocial behaviour. At temperatures above 30°C no aggregation is formed. At a range between 35–100% the Relative Humidity (R.H.) has no meaning for the duration of life, also in combination with water deficiency. But the active uptake of water seems to be the dominant factor for the survival of the seed-sucking bug Oncopeltus fasciatus.

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Durchgeführt mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft im Rahmen einer Herrn Prof. Kloft gewährten Sachbeihilfe.     

Synchronous cell divisions in Anacystis nidulans Richter

Summary The blue-green alga, Anacystis nidulans was successfully synchronized in continuous light (15,000 lux) by a 14 hr cycle, consisting of 8 hrs at 26°C, and 6 hrs at 32°C, coupled with periodic dilution of the algal suspension to a constant cell number at the end of each cycle. The alga continues to grow at the lower temperature, and a division burst begins 2 hrs after transfer to the higher temperature.

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Zusammenfassung Die Cyanophycee Anacystis nidulans wurde in Dauerlicht von 15 000 Lux vollständig synchronisiert. Die Cyclen bestehen aus 8 Std bei 26° C und 6 Std bei 32° C, an ihrem Ende wurde jeweils mit frischer Nährlösung auf die Ausgangszellzahl von 3·10⁷ Zellen/ml verdünnt. Bei beiden Temperaturen kann sich die Alge vermehren, unter den synchronisierenden Bedingungen des Temperaturwechsels beginnt der Teilungsschub (Verdopplung der Zellzahl) bei 32° C nach 2 Std.

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Pringsheim (1968) renamed this alga as Lauterbornia nidulans.     

Zur filtrationsleistung von Dreissena,Sphaerium und Pisidium (Eulamellibranchiata)

Zusammenfassung Mit einer indirekten Methode (Messung der Konzentrations-abnahme einer kolloidalen Graphitlösung) wurden die Filtrationsraten von 4 Kleinmuschelarten (Dreissena polymorpha, Sphaerium corneum, Pisidium amnicum und Pisidium casertanum) bei hoher (14°, 15° bzw. 20°C) und bei niedriger (5° bzw. 6°C) Temperatur bestimmt. Die Unterschiede der Filtrationsraten beim Vergleich der Werte hoher mit denen niedriger Temperatur sind bei allen Größenklassen weitgehend signifikant. Die Filtrationsleistung großer Individuen ist stärker temperaturabhängig als die kleiner. Die Filtrationsraten ml/g Lebendgewicht und Stunde der jeweils größten Tiere der untersuchten Arten lassen eine Abhängigkeit von der Mobilität erkennen: Das im Vergleich zu den beiden übrigen Arten ziemlich mobile P. amnicum zeigt die niedrigsten, die vollsessile Dreissena die höchsten Werte. Die Bedeutung der Kleinmuscheln für die Selbstreinigung der Gewässer wird an einigen Beispielen näherungsweise berechneter Filtrationskapazitäten pro m² Bodengrund aufgezeigt.

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Summary The filtration rates of four species of eulamellibranchs (Dreissena polymorpha, Sphaerium corneum, Pisidium amnicum and Pisidium casertanum) are measured at high (14°, 15° respectively 20°C) and low (5° respectively 6°C) temperatures by an indirect method. The differences of filtration rates at high and low temperatures are significant in all classes of size. The filtration efficiency of large individuals is more dependent on temperature than that of small ones. The filtration rate ml/g live weight and hour of the largest animals of the species tested depend on mobility: P. amnicum, which is rather mobile compared with the other species, shows the lowest, the completely sessile Dreissena the highest values. The importance of small bivalves for the self-cleaning of waters is shown by some examples of filtration capacities per m² of bottom approximately calculated.

     

Bedeutung der Larvenstadien für die Fortpflanzungsrhythmik der Laufkäfer Broscus laevigatus Dej. und Orthomus atlanticus Fairm. (Col., Carab.) aus Nordafrika

Zusammenfassung Die Larven der nordafrikanischen Wintertiere Broscus laevigatus Dej. und Orthomus atlanticus Fairm. leben bei 30° C unter 75,5% rel. Luftfeuchtigkeit nur relativ kurze Zeit. Besonders empfindlich gegen Austrocknung ist das 1. Larvenstadium von O. atlanticus. Es lebt nicht länger als das entsprechende Larvenstadium der mitteleuropäischen Art Pterostichus angustatus Dft.Untersuchungen, die bei 20° C und 76% rel. Luftfeuchtigkeit mit dem 1. Larvenstadium von B. laevigatus, O. atlanticus und P. angustatus durchgeführt wurden, zeigten, daß das 1. Larvenstadium von B. laevigatus an diese Bedingungen gut angepaßt ist und 121,7 h im Durchschnitt gegenüber 19,6 h bei 30° C überlebt. Dies wird als Anpassung an die kürzeren Trockenperioden gedeutet, die zu Beginn der Regenzeit noch auftreten. Das 1. Larvenstadium von O. atlanticus stirbt bereits nach 4,5 h. Es lebt damit nur wenig länger als das 1. Larvenstadium von P. angustatus (4,0 h). B. laevigatus und O. atlanticus besitzen eine niedrige Entwicklungstemperatur, die mit der durchschnittlichen Wintertemperatur von 14° C in der Cyrenaika (Libyen, Nordafrika) übereinstimmt.Empfindlichkeit gegen Trockenheit und gestörte Entwicklung bei hohen Temperaturen verhindern die Fortpflanzung von B. laevigatus und O. atlanticus im nordafrikanischen Sommer. Die Fortpflanzung von O. atlanticus wird hauptsächlich durch die Empfindlichkeit des 1. Larvenstadiums gegen Austrocknung auf den Winter beschränkt. Hohen Temperaturen gegenüber sind seine Entwicklungsstadien toleranter als die von B. laevigatus. B. laevigatus wird vor allem durch die geringe Toleranz seiner Larvenstadien gegenüber hohen Temperaturen zur Winterfortpflanzung gezwungen.Einwirkung niedriger Temperaturen (14° C) auf die ersten Larvenstadien verkürzt die Entwicklung des 3. Larvenstadiums unter 20°C bei beiden Arten und setzt bei O. atlanticus die Mortalität stark herab. In dieser Entwicklungsbeschleunigung durch Einwirkung niedriger Temperaturen läßt sich die Larvaldiapause der Herbsttiere aus den gemäßigten Breiten in abgeschwächter Form wiedererkennen.

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Summary The larvae of the North African winter breeders Broscus laevigatus and Orthomus atlanticus survive a temperature of 30° C and a relative atmospheric humidity of 75% only briefly. The first larval instar of O. atlanticus is particularly sensitive to dehydration. It does not live longer than the corresponding larval instar of the Central European species Pterostichus angustatus Dft.Examinations at a temperature of 20° C and a relative atmospheric humidity of 75% proved that the first larval instar of Br. laevigatus is well adapted to these conditions and on average remains alive for 121.7 hours, as against 19.6 hours at a temperature of 30° C. This is regarded as adaptability to the short periods of drought which still occur at the beginning of the rainy season. In their first stage the larvae of O. atlanticus die after as little as 4.5 hours.The two species develop at a low temperature which corresponds to the average winter temperature in the Cyrenaika (Libya, North Africa). Susceptibility to drought at high temperatures and the absence of the low temperatures they need for their development prevent Br. laevigatus and O. atlanticus from breeding during the North African summer.As the larvae of O. atlanticus in their first stage of development are susceptible to dehydration, reproduction in this species is mainly limited to the winter. Its different stages of development withstand high temperatures better than those of B. laevigatus. On account to the poor adaptability of its larval stages to high temperatures B. laevigatus is forced to propagate during the winter. Low temperatures (14° C) during the first larval instars accelerate the development of the third instar of the two species at a temperature of 20° C and reduce the mortality rate of O. atlanticus considerably. The accelerated development caused by low temperatures reflects in a somewhat lesser degree the larval diapause of the autumn breeders that live in the temperature zones.

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Herrn Dr. E. Gersdorf möchte ich an dieser Stelle für die Beschaffung der Elterntiere meiner O. atlanticus-Zucht und Herrn Prof. Dr. H. Schweiger für die Bestimmung dieser Art herzlich danken. Die Untersuchungen wurden von der Deutschen Forschungsgemeinschaft unterstützt.     

Einfluß von Röntgenstrahlen auf den RNS-Stoffwechsel in Ehrlich-Ascites-Tumorzellen

Zusammenfassung Der Nukleinsäurestoffwechsel von Ehrlich-Ascites-Tumorzellen wurdein vitro nach Bestrahlung untersucht. Dabei zeigte sich — wie auch bei Untersuchungen anderer Autoren — daß die Gesamt-RNS-Synthese durch Röntgenstrahlen kaum beeinflußt wird. In weiteren Experimenten wurde die Kern-RNS nach der Methode von Georgiev u. Mantieva extrahiert, wobei zwei Fraktionen unterschiedlicher Basenzusammensetzung gewonnen werden konnten. Vorherige Bestrahlung der Zellen bewirkte in einem Dosisbereich von 1000 bis 1500 R eine Hemmung des H³-Uridin-Einbaues in die 65°C-Fraktion, während die 50°C-Fraktion vergleichsweise nur geringe Veränderungen aufwies. Untersuchungen zur Beeinflussung bereits synthetisierter RNS durch die Bestrahlung (Chase-Experimente) ergaben keinen beschleunigten Abbau bei den von uns benutzten Dosen und Methoden.

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Summary The metabolism of RNA in irradiated Ehrlich ascites tumor cells was studiedin vitro. It was found — as have earlier investigators too — that the total RNA synthesis in mammalian cells is hardly affected by irradiation. In further experiments cell nuclei were prepared and two RNA fractions with different base composition were isolated according to the method of Georgiev and Mantieva (thermic fractionation). Thereby it was observed that the H³-uridine incorporation into the 65°C fraction decreased at the dose range of 1000 to 1500 R, whereas the 50°C fraction showed no marked changes in RNA synthesis. Experiments on the effect of irradiation on newly synthesized RNA (chase-experiments) produced no observable degradation of RNA under our experimental conditions.

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Herrn Prof. Dr. J. Kühnau zum 70. Geburtstag gewidmet.

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Diese Arbeit wurde mit Unterstiitzung der Deutsehen Forsehungsgemeinsehaft durehgeffihrt.Frau I. Schwenke danken wir ffir gewissenhafte technische Assistenz.     

Temperature requirements of a house-dust mite Dermatophagoides pteronyssinus compared with the climate in different habitats of houses

Laboratory test show an optimal development of a house-dust allergen generating mite, Dermatophagoides pteronyssinus (Trouessart) at a temperature of 25° C; after 8 weeks at a temperature of 30° the number of mites is 40% of the number at 25°, at 20° only 15%. In the Dutch climate only in summer is relative humidity in houses high enough to allow rapid population growth, but the average temperature on floors in summer is usually below 20°. In occupied beds and upholstered chairs temperatures increase in a short time to optimal levels for mite breeding, and relative humidity increases by 5–8%. It is to be expected that in summer beds and chairs are suitable breeding places in a temperate climate.

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Zusammenfassung Laborexperimente ergaben eine optimale Entwicklung der Hausstaub-Allergie erzeugenden Milbe Dermatophagoides pteronyssinus bei 25°. Nach 8 Wochen beträgt bei 30° die Anzahl der Milben nur 40% der bei 25° erzielten; bei 20° nur 15%. Im holländischen Klima ist die rel. LF in den Häusern nur im Sommer hoch genug, um eine Milbenpopulation schnell wachsen zu lassen, doch liegt die durchschnittliche Temperatur auf dem Fuboden im Sommer gewöhnlich unter 20°. In Gegenwart von Betten und gepolsterten Stühlen steigt die Temperatur in kurzer Zeit bis zu einer optimalen Höhe und die rel. LF um 5–8%. Man darf annehmen, da in einem gemäigten Klima im Sommer Bette und Stühle geeignete Milbenbrutstätten sind.

     

The effect of salinity and temperature on survival and metamorphosis of megalops of the blue crabCallinectes sapidus

Summary 1. Megalops of the blue crab,Callinectes sapidus Rathbun, reared from hatching through all zoeal stages at 25° C, 30 p. p. m., were maintained in 23 combinations of salinity and temperature until metamorphosis to determine the effect of salinity and temperature and the combined effect of salinity and temperature on survival and rate of development.2. Survival of the megalops stage was similar at temperatures of 20°, 25°, and 30° C with the exception of the larvae maintained at 5 and 10 p. p. m. At 15° C, survival never exceed 50 percent.3. In the lower salinities (5 and 10 p. p. m.) survival decreased with a decrease in temperature.4. The most pronounced effect of temperature in delaying the time of metamorphosis was observed in megalops maintained at 15° C. As the salinity increased from 20 to 40 p. p. m., the duration of the megalops stage was further extended at 150° C. This effect was not observed at other salinity-temperature combinations.5. Statistical analysis of factorical design was used to predict the mortality and duration of the megalops stage which might be expected under a greater number of salinity-temperature combinations than are feasible to observe in the laboratory. The results of the analysis and their possible significance are discussed.6. The hypothesis is presented that survival and duration of the megalops ofC. sapidus in the natural environment are directly associated with the time of hatching, the time at which the megalops stage is reached in relation to seasonal changes in water temperatures, and the salinity of the water in which the final zoeal molt occurs. The delay of metamorphosis in waters of high salinity and low temperature may have contributed to the distribution of this species in the estuaries along a major portion of the Atlantic and Gulf Coasts of the United States.

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Die Wirkung von Salinität und Temperatur auf das Überleben und die Metamorphose der Megalopalarven der Blauen KrabbeCallinectes sapidus

Kurzfassung Larven der Blauen Krabbe (Callinectes sapidus Rathbun) wurden bei 25° C und 30 S (= p. p. m.) gezüchtet, bis das Megalopalarvenstadium erreicht war. Die Megalopalarven wurden sodann in 6 verschiedenen Salzgehalten und 4 verschiedenen Temperaturen gehalten, um die Wirkung von Salzgehalt und Temperatur sowie von deren Kombinationen auf Überlebensrate, Entwicklung und Metamorphose festzustellen. Bei 20°, 25° und 30° C überlebten über 70 % der Megalopalarven in Medien von 10 bis 40 S. Bei 15° C betrug die Überlebensrate 10 bis 50 % in Salzgehalten von 20 bis 40 . Die Megalopalarven metamorphosierten nicht bei 15° C und 10 sowie bei 20° C und 5 . Die Dauer des Megalopastadiums schwankte von 5 Tagen bei 30° C bis zu 67 Tagen bei 15° C. Die Temperatur beeinflußte die Lebensdauer der Megalopalarven stärker als der Salzgehalt. Bei 20° und 30° C wurde die Dauer des Megalopastadiums durch veränderte Salinitätsbedingungen nicht beeinflußt. Bei 15° C bewirkte eine Erhöhung des Salzgehalts jedoch eine Verzögerung der Metamorphose des ersten Krabbenstadiums. Durch statistische Analysen sind die Wirkungen von Salzgehalt und Temperatur auf Sterblichkeit und Entwicklungsrate der Megalopalarven für eine größere Anzahl von Umweltsbedingungen, als sie im Laboratorium geprüft werden konnten, ermittelt worden, so daß die Überlebensrate der Megalopalarven innerhalb eines großen Temperatur- und Salzgehaltsbereiches mit großer Wahrscheinlichkeit vorausgesagt werden kann. Es ist anzunehmen, daß durch die zeitliche Verlängerung des Megalopastadiums und die hohe Überlebensrate in Gewässern mit niedriger Temperatur und hohem Salzgehalt ein Transport der Megalopalarven durch Meeresströmungen über weite Entfernungen ermöglicht wird. Diese Annahme würde unter anderem die Verbreitung dieser Gattung über einen großen Teil der Gewässer entlang der atlantischen Küste sowie im Golf von Mexiko erklären.

     

Die Atmung beim KolibriAmazilia fimbriata während des Schwirrfluges bei verschiedenen Umgebungstemperaturen

Zusammenfassung An schwirrenden Kolibris (Amazilia fimbriata fluviatilis, mittleres Gewicht 5,7 g) wurden O₂-Verbrauch, CO₂-Produktion, Atemfrequenz, respiratorische Wasserabgabe und Flügelschlagfrequenz gemessen. Die Versuche wurden bei Temperaturen von 0–35 ° C durchgeführt.Der O₂-Verbrauch im Plug bei Temperaturen über 20 ° C beträgt 4,1 ml O₂/min= 43 ml O₂/g·h, was das 14fache des Basalstoffwechsels ist. Bei Erniedrigung der Umgebungstemperatur nimmt der O₂-Verbrauch kontinuierlich um etwa 6% je 10 ° C zu (Abb. 3). Es wird beim Schwirrflug eine weitgehende Substitution der thermoregulatorisch notwendigen Wärmeproduktion durch die bei der Kontraktion der Flugmuskeln entstehende Wärmemenge angenommen.Es wurde die Atemfrequenz mit rund 280/min bestimmt, das Atemzugvolumen mit 0,63 ml (BTS), die Ventilation mit 0,18 l/min (BTS) und die Sauerstoffausnutzung mit 2,2% errechnet.Die respiratorische Wärmeabgabe beträgt bei Temperaturen bis 20 ° C weniger als 20% der Wärmeproduktion, bei 35 ° C wurde das Maximum von 40% gemessen (Abb. 6). Bei trockener Luft macht die respiratorische Wasserabgabe 2,9–4,6% (0–20 ° C) bzw. rund 11% (bei 35 ° C) des Körpergewichtes pro Stunde aus. Bei 0 ° C gleichen sich Wasserproduktion durch Stoffwechselvorgänge und respiratorische Abgabe, bei allen anderen Temperaturen überwiegt die Abgabe: bei 35 ° C beträgt der Netto verlast 350% der Produktion.

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Respiration in the hummingbirdAmazilia fimbriata during hovering at different ambient temperatures

Summary In hovering hummingbirds (Amazilia fimbriata fluviatilis, mean weight 5.7 g) oxygen consumption, CO₂ production, breathing frequency, respiratory water loss and wing frequency were measured at various environmental temperatures from 0 to 35 ° C.The oxygen consumption above 20 ° C reached 4.1 ml/min = 43 ml/g·hr, and was 14 times the calculated basal rate. Oxygen consumption increased about 6% for a 10 ° C fall in environmental temperature (Fig. 3). During flight the thermoregulatory heat production at low temperatures was largely substituted by the heat that is produced by contraction of the wing muscles.The respiratory frequency was estimated to be 280/min, the tidal volume 0.63 ml (BTS), the ventilation 0.18 1/min (BTS) and the oxygen utilization as 2.2%.The respiratory heat loss at temperatures of 20 ° C and below was less than 20% of the heat production, while at 35 ° C a maximum loss of 40% was reached (Fig. 6). In dry air at 0–20° C the water loss measured 2.9 to 4.5% of body weight per hour while at 35 ° C the loss was 11%. At 0 ° C the respiratory water loss and metabolic water production were equal, but at all other temperatures the loss exceeded production (at 35 ° C the loss exceeded production by 350%).

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Herrn Prof. Dr. Jürgen Aschoff zum 60. Geburtstag gewidmet.

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N.R.C.C. Nr. 12844.     

Maximal aerobic performance of deer mice in combined cold and exercise challenges

In nature, animals frequently need to deal with several physiological challenges simultaneously. We examined thermoregulatory performance (body temperature stability) and maximal oxygen consumption of deer mice (Peromyscus maniculatus) during intense exercise at room temperature, acute cold exposure, and exercise during cold exposure. Results with exercise and cold exposure alone were consistent with previous studies: there was little difference between maximal metabolism elicited by exercise alone or cold exposure alone in warm-acclimated mice; after cold acclimation (9 weeks at 5 °C), maximal exercise metabolism did not change but maximum thermogenic capacity increased by >60%. Warm acclimated animals did not increase maximal oxygen consumption when exercise was combined with moderate cold (0 °C) and had decreased maximal oxygen consumption when exercise was combined with severe cold (–16 °C). Combined cold and exercise also decreased thermoregulatory performance and exercise endurance time. Cold acclimation improved thermoregulatory performance in combined cold and exercise, and there was also a slight increase in endurance. However, as for warm-acclimated animals, maximal exercise metabolism did not increase at low temperatures. We interpret these results as an indication of competition between thermoregulatory and locomotor effectors (brown adipose tissue and skeletal muscle) under the combined challenges of cold exposure and maximal exercise, with priority given to the locomotor function.Abbreviations BAT brown adipose tissue - T _b body temperature - O ₂ rate of oxygen consumption - O ₂ max maximal O₂ in exercise - O ₂ sum maximal O₂ during cold exposure Communicated by G. Heldmaier     

The influence of temperature on host orientation by the alfalfa weevil, Hypera postica

The effect of temperature on the kinetic host orientation movements of mature adult alfalfa weevils, Hypera postica (Gyll.), was determined by mapping the movements of individual weevils in a closed arena in which the host odor source was just out of their reach. A reduced temperature resulted in a general reduction in activity, but an increase in the proportional efficiency of the kinetic orientation mechanism.In a test to determine the temperature range at which movement to the host will occur, mature adult weevils were confined in an arena with a small section of alfalfa stem at temperatures from 2° to 50°. A relatively normal response occurred between 15° and 40°. Below 5° movement to the food was negligible. The peak response in the normal range occurred about 20°–25°. A test of the mortality caused at 50° was conducted. The difference between published lethal temperatures and the results of this test are explained on the basis of insect age and maturity.

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Zusammenfassung Die Wirkung der Temperatur auf kinetische Orientierungsbewegungen des Luzernekäfers, Hypera postica, zum Wirt wurde durch Aufzeichnung der Bewegungen einzelner Käfer in einer geschlossenen Arena bestimmt, in welcher die Duftquelle eben außerhalb ihres Bereichs lag. Niedere Temperatur (10°) ergab ein geringeres Aktivitätsniveau sowohl hinsichtlich der durchlaufenen Strecken wie auch der Zahl der Wendungen als 20°. Trotz des herabgesetzten Aktivitätsniveaus war die proportionale kinetische Reaktion auf den Wirtspflanzenduft bei 10° erhöht. Verglichen mit der Aktivität der Käfer bei Abwesenheit der Nahrung, war bei Anwesenheit von Nahrung die durchlaufene Strecke bei 10° um 48.5% geringer, während sie bei 20° um 11,6% niedriger lag. Beim Vorhandensein von Nahrung stieg die Anzahl der Hinwendungen zur Nahrung bei 10° um 125%, bei 20° um 115%. Die Senkung der Temperatur ergab also nicht nur eine Verminderung der Aktivität, sondern auch eine Zunahme der relativen Leistungsfähigkeit des Orientierungsmechanismus.In einem Versuch zur Feststellung des Temperaturbereichs, in welchem Bewegungen zum Wirt hin auftreten, wurden erwachsene Käfer bei Temperaturen zwischen 2° und 50° mit einem kleinen Stück Luzerne in eine kleine Arena gebracht. Zwischen 15° und 40° erfolgte eine relativ normale Reaktion. Unter 5° waren kaum Bewegungen zur Nahrung hin festzustellen. Maximale Reaktionen traten normalerweise zwischen 20° und 25° auf. Die Mortalität bei 50° wurde untersucht. Sie betrug 24 Stunden nach einer 30 Minuten dauernden Exposition (in 50°) bei 15% rel. Luftfeuchtigkeit 8%, bei 50% rel. Luftfeuchtigkeit 16%. Bei einer Expositionszeit von 1 Stunde lagen die entsprechenden Werte bei 64 bzw. 72%. Die Differenz der Mortalitäten der beiden Expositionszeiten war signifikant (P<0,01), die der verschiedenen Luftfeuchtigkeitsgrade nicht. Die Unterschiede zwischen den für die Luzernekäfer bereits beschriebenen Letaltemperaturen (LT₅₀ für eine Exposition von 2 Minuten in 48,8°) und den Ergebnissen des vorliegenden Versuchs werden mit dem Alter und dem Reifegrad der Käfer erklärt.

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This research was supported in part by U.S.D.A. Grant No. 12-14-100-8032(33).

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The senior author was a Polish Exchange Fellow sponsored in part by the United Brethren Church     

Experimentelle untersuchungen zur larvaldiapause des carabiden Pterostichus vulgaris

Zusammenfassung Larven von Pterostichus vulgaris verfallen bei Temperaturen von mehr als etwa 15° am Ende des 2. Larvenstadiums in eine Diapause. Diese wird durch Einwirkung niedriger Temperatur auf das 2. Stadium wenig beeinflußt. Behandlung des 3. Stadiums mit niedriger Temperatur führt dagegen zur Überwindung der Diapause, wobei 6-monatige Behandlung bei +4 bis 5° in nachfolgender Wärme höhere Metamorphoseraten (14–18%) bewirkt als 4-monatige Einwirkung von +6 bis 7° (2–4%). Die höchsten Metamorphoseraten (24–28%) erhält man nach dem Einfluß der natürlichen Winterkälte im Freiland.Die Photoperiode beeinflußt die Entwicklung von P. vulgaris nicht. Bei gleichem Temperatureinfluß zeigten unter Kurztag und Langtag behandelte Versuchstiergruppen die gleiche Mortalität und Metamorphoserate. Es wird vorgeschlagen, den Entwicklungsgang von P. vulgaris als thermisch gesteuerte Parapause in das System der Dormanztypen von Müller einzuordnen.

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Summary At temperatures of more than about 15° larvae of Pterostichus vulgaris entered diapause at the end of the second larval instar. This result was scarcely altered by the influence of low temperature on the second larval instar. Treatment of the third larval instar with low temperature, however, led to a termination of diapause, a treatment of 6 months at +4–5° causing higher rates of metamorphosis in subsequent warmth (14–18%) than a treatment of 4 months at 6–7° (2–4%). The highest rates of metamorphosis (24–28%) were found after the influence of natural winter cold in the open.Photoperiod had no effect on the development of P. vulgaris. Groups of larvae kept at the same temperatures showed equal rates of mortality and metamorphosis under long day and short day.We propose to classify the development of P. vulgaris as a temperature-ruled parapause within Müller's system of types of dormancy.

     

Physiological adaptation ofMytilus edulis to cyclic temperatures

Summary Mytilus edulis adapted to cyclic temperatures by reducing the amplitude of response of oxygen consumption and filtration rate over a period of approximately two weeks, and thereby increasing their independence of temperature within the range of the fluctuating regime. When acclimated to cyclic temperature regimes within the range from 6 to 20°C, the metabolic and feeding rates, measured at different temperatures in the cycle, were not significantly different from the adapted response to equivalent constant temperatures.Physiological adaptation ofMytilus edulis to different thermal environments was reflected in their metabolic and feeding rate-temperature curves. Animals subjected to marked diel fluctuations in environmental temperature showed an appropriate region of temperature-independence, whereas animals from a population not experiencing large diel temperature fluctuations showed no region of temperature-independence.In a fluctuating thermal environment which extended above the normal environmental maxima, respiratory adaptation occurred at higher temperatures than was possible in a constant thermal environment. The feeding rate was also maintained at higher temperatures in a cyclic regime than was possible under constant thermal conditions. This represented a shortterm extension of the zone of activity in a fluctuating thermal environment. The net result of these physiological responses to high cyclic and constant temperatures has been assessed in terms of scope for growth. Animals acclimated to cyclic temperatures between 21 and 29°C had a higher scope for growth at 29°C and were less severely stressed than those maintained at the constant temperature of 29°C.     

Produktivität und Energiegehalte von Gefä\pflanzen im Adventdalen (Spitzbergen)

Zusammenfassung Im Sommer 1973 wurden im Adventdalen/Spitzbergen (=78°15 N, =17° E bis 15°30 E) pflanzenökologische Untersuchungen gemacht. Im einzelnen wurden während 13 Tagen Temperaturen und Strahlung gemessen. Ferner wurden Pflanzen und Pflanzengesellschaften nach der Erntemethode auf ihre Biomasse und Produktivität untersucht. Der Kaloriengehalt der Pflanzen wurde später im Labor ermittelt.Gegenüber anderen arktischen Gebieten ergaben sich höhere Produktivitätswerte, vor allem für gräser und grasartige Pflanzen. Dies ist zurückzuführen auf die klimatische Sonderstellung des Untersuchungsgebietes.

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Summary In the summer of 1973 in Adventdalen, spitzbergen (=78°15 lat., =17° to 15°30 long.) ecological studies of vascular plants were done. In particular, temperatures and radiation were measured over a 13-day period. In addition, plants and groups of plants were investigated according to the harvest method with respect to their biomasses and productivity. The caloric content of the plants was subsequently determined in the laboratory.In relation to other arctic areas, the area under study yielded higher productivity values, especially for grasses and grasslike plants. This is attributed to the special climatic position of the area.

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Unterstützt durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Über die quantitativen Änderungen der Kotabgabe während der Larvalentwicklung vonCerura vinula L. (Lepidoptera)

Zusammenfassung Während der Larvalentwicklung vonCerura vinula L. ist jedes folgende Stadium länger als das vorhergehende. Mit steigender Temperatur wird die Dauer der Stadien verkürzt. Während der ersten 4 Stadien wurde bei der Temperatur von 18° C von der gefressenen Nahrung mehr verdaut als bei den Temperaturen von 25 und 30° C. Im 5. Larvenstadium war dieser Unterschied nicht so deutlich.Die Kotmenge, die im 5. Larvenstadium in 4stündigem Abstand gemessen wurde, steigt bis zum Maximum s-förmig an. Diese S-Kurve kann in 2 Phasen zerlegt werden: In der 1. Phase nimmt die Steigung zu. In der 2. Phase nimmt sie bis zum Maximum der Kotabgabe stetig ab. Die 1. Phase wurde durch höhere Temperatur verkürzt, die 2 Phase dagegen kaum beeinflußt. Der S-Kurve sind kurzzeitige rhythmische Schwankugen mit unregelmäßigen Periodendauern von 8–16 Std überlagert. Die Analyse zeigt, daß der Tagesgang die Lage ihrer Maxima und Minima beeinflußt. Der Einfluß wird quantitativ als Tendenzkurve dargestellt.

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The quantitative changes of defeacation during the larval development ofCerura vinula L. (Lepidoptera)

Summary During the larval development ofCerura vinula L. consecutive instars are of increasing length. The time requirement for each instar is temperature dependent. They are shorter at higher and longer at lower temperatures.The data of the first larval instars suggest that the leaves were digested at a much higher rate at 18° C than at 25°C and 30° C. The data of the 5. instar do not show this difference as clearly. During the 5. instar maximum of defeacation was reached by an s-shaped curve. This curve may be divided into two different phases: During the first phase there is a steady increase. During the second phase the rise decreases steadily until the maximum of defeacation is reached. The first phase may be shortened by higher temperatures, while the second phase may not be altered. Short cyclic variations with irregular periodic length of 8–16 hours seeme to be superimposed on this s-shaped curve. There is evidence that the position of their maxima and minima are correlated with the day-night cycle. This effect is described quantitatively by the tendency-curve.

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Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.

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Herrn Prof. Dr. G. Birukow zum 60. Geburtstag gewidmet.