Beiträge zur Kenntnis der primären Wurzelrinde

Zusammenfassung Untersucht wurden das primäre Rindenparenchym und die scheidenbildenden Gewebe solcher Dikotylenwurzeln, die sich verdicken und in den sekundären Bau übergehen.—Das Fehlen einer Wurzelhypodermis wird untersucht. Wenn das auch vielfach bei Xerophyten der Fall ist, so fehlen doch Beziehungen zu anatomischen, systematischen und ökologischen Verhältnissen. Gleiches gilt von den Parenchymhypodermen. Über sie, die Interkutis und die Metadermbildung werden Ergänzungen zu dem bereits Bekannten gegeben.—Das Parenchym der primären Rinde kann durch Vergrößerung oder Teilungen seine Zellen ein erhebliches Wachstum erfahren und dadurch mit einer Verdickung der Wurzel Schritt halten. Es besteht im einfachsten Falle aus einer Zellenschicht, kann aber auch den größten Teil des Wurzeldurchmessers ausfüllen.—Es wird ein Periderm untersucht, das sich unter der Interkutis bildet; seiner Verbreitung wird nachgegangen.—Für denCasparyschen Streifen werden eine neue Reaktion und eine neue Färbung angegeben. In ihm werden Brüche und deren Ausheilung sowie sein Verschwinden aus der Zelle aufgefunden.—Bei Kompositen kommt eine dauernde und wachstumsfähige Primärendodermis vor.—Es werden unvollständig verkorkende Endodermen untersucht; auch diese Endodermen sind zum Teil dauernd wachstumsfähig. Ihre verkorkten Zellen sind regellos verteilt. Ihre Suberinlamellen zeigen infolge von Dehnungen mitunter eine Verdünnung, die bis zu ihrem Zerreißen oder ihrem Verschwinden gehen kann.—Die vollständig verkorkten Endodermen werden bis zu ihrem Absterben verfolgt sowie die Bildung der verschiedenen Abschlußschichten der Wurzel nach dem Eintritte des sekundären Baues. Bei Dikotylen bildet die Endodermis niemals die dauernde Abschlußschicht.—Es wird eine Anordnung der verschiedenen Endodermtypen und eine Gruppierung der verschiedenen Wurzeltypen gegeben.—Die Luftwurzeln vonImpatiens undZea und die Wurzelknöllchen vonRanunculus Ficaria werden als metakutisierte Wurzeln erkannt.—Die anatomischen Ergebnisse führen auf die Frage, welche Leistung dem primären Rindenparenchym zuzusprechen wäre. Es wird versucht, die Annahme zu unterbauen, das Rindenparenchym wirke als Schwellkörper, der der wachsenden Wurzel Raum schafft.(Holthorst bei Bremen.) Mit 24 Textabbildungen.     

Die Struktur der zytoplasmatischen Membran

Zusammenfassung Die Anwendung der eben besprochenen, voneinander völlig verschiedenen Methoden zur Aufklärung der Struktur der zytoplasmatischen Membran führte zu dem Schluß, daß sowohl die Zellmembran selbst als auch die intrazellulären Membranen aller Zellen, seien es Pflanzenzellen, tierische Zellen oder Mikroorganismen, einen einheitlichen Bauplan aufweisen. In Abb. 13 werden in einer schematischen Zeichnung die Beziehungen zwischen den einzelnen Membranabschnitten in der Zelle illustriert. Es ligen heute Hinweise für einen kontinuierlichen Übergang zwischen der äußeren Zellmembran und dem Membransystem des endoplasmatischen Retikulums vor. Es scheint, daß der Zellkern über das kanalartige System des endoplasmatischen Retikulums direkt mit dem Außenmedium in Verbindung stehen kann. Die benutzten Methoden können jedoch — abgesehen von der elektrischen Methode — ihrer Natur nach keine Information über die Funktion der Membran liefern. Es wird die Aufgabe der Zukunft sein, die Erkenntnisse über die filmartige Natur der zytoplasmatischen Membran zusammen mit den Kenntnissen über den Stofftransport in einem umfassenden Modell darzustellen.     

Das Perigon der Liliaceen ist staminaler Herkunft

Zusammenfassung An Hand der einschlägigen Literatur wird ein Überblick über die verschiedenen morphologischen Bewertungen des Liliifloren-Perigons gegeben. Grundsätzlich werden drei (bzw. vier) Deutungen vorgebracht: einmal soll das Perigon einem korollinisch ausgebildeten zweikreisigen Kelche oder einer Hochblatthülle entsprechen, es soll ferner gleich dem Perianth einer Dikotyledonenblüte aus Kelch und Krone bestehen, wobei aber der Kelch in seiner Ausbildung der Krone angeglichen worden ist, und schließlich soll es ein sterilgewordener Abkömmling des Andrözeums sein. Die letzte Deutung wird jedoch in zwei Varianten vorgebracht, da einmal die Perigonblätter nur für dorsale Abgliederungen der ihnen superponierten Staubblätter gehalten werden und zum anderen in ihnen vollwertige kronblattartige Staminodien gesehen werden. Dieser letzten Deutungsvariante, nach der also die Liliifloren-Blüten keinen Kelch, sondern nur ein sekundäres Perianth besitzen, das einer zweikreisigen Korolle gleichwertig ist, schließt sich der Verfasser vollinhaltlich an. Das Beweismaterial für diese Deutung, das von den früheren Autoren nicht gerade reichlich beigebracht worden ist, ist durch seine Untersuchungen an peltaten Liliaceen-Perigonblättern (Dipidax, Ornithoglossum, Melanthium, Zygadenus, Oceanoros, Lloydia, Fritillaria) und an solchen, die als epeltat gewordene Abkömmlinge peltater Blätter anzusehen sind (Anticlea, Toxicoscordion, Veratrum, Kreysigia, Lilium) — der Bau dieser Perigonblätter wird durch Schemata erläutert — in ausreichendem Maße ergänzt und dank der grundsätzlichen Übereinstimmungen im Bauplan, die zwischen den peltaten Perigonblättern und den peltaten Staubblättern bestehen, erst richtig tragfähig gemacht worden.     

Zur Regelung der Stellung des Femur-Tibia-Gelenkes bei der Stabheuschrecke Carausius morosus in der Ruhe und im Lauf

Zusammenfassung Das femorale Chordotonalorgan adaptiert nicht vollständig. — Werden die femoralen Chordotonalorgane einer Körperseite operativ dauernd gespannt, weichen die Tiere auf einer senkrechten Lauffläche in Richtung der intakten Körperseite von der Senkrechten ab. — Der Regelkreis zur Stabilisierung des Femur-Tibia-Gelenkes kann auf unterschiedliche Werte adaptieren. Daraus werden Rückschlüsse auf die einzelnen Glieder des Regelkreises gezogen. — Eine Operationstechnik zur Verlegung des Ansatzes der Receptorsehne des femoralen Chordotonalorganes von der dorsalen auf die ventrale Seite des Femur-Tibia-Gelenkes wird beschrieben. Auf diese Weise operierte Tiere bewegen die Femur-Tibia-Gelenke während des Laufens nur, wenn die Tarsen einen Gegenstand berühren. Sonst bleiben die Beine starr ausgestreckt. Sind die Tiere dagegen in Ruhe, beugen sie das operierte Bein in regelmäßigen Abständen. — Die Untersuchung der Tiere am Laufrad ergibt: Verhindert man das Rückschwingen eines Beines, wird es beim Laufen nicht bewegt. Es erzeugt aber eine Kraft. Diese Kraft ist im intakten Bein größer als bei durchtrennter Receptorsehne und kleiner als bei dauernd gespanntem Chordotonalorgan. — Es wird ein Modell entwickelt, das die Steuerung des Führungsgrößengebers für die Bewegung eines Beines durch die bis jetzt bekannten Afferenzen aus Beinreceptoren abbildet.Mit Unterstützung der Stiftung Volkswagenwerk.     

Über den Feinbau der Knochenmarkskapillaren

Zusammenfassung Nach den hier mitgeteilten Beobachtungen sind die venösen Kapillaren des Knochenmarkes vom Frosch allseitig durch eine dünne cytoplasmatische kernhaltige Membran gegen das Markgewebe abgeschlossen. Eine Kommunikation mit den Interzellularräumen des Retikulums durch konische Übergangsstellen oder präformierte Öffnungen in den Kapillarwänden konnte nicht festgestellt werden. Die Sinuswände zeichnen sich durch die Fähigkeit der Speicherung von Tusche und Trypanblau aus. Ein Grundhäutchen ließ sich an ihnen färberisch nicht nachweisen, doch zeigen die Wandungen der Venensinus — entgegen den Angaben von Tretjakoff (1929) — eine wohlausgebildete Gitterfaserstruktur, die fließend in die argyrophilen Netze des angrenzenden Retikulums übergeht. Die von Jordan u. Baker (1927) aufgestellte Behauptung, daß im Knochenmark des Frosches eine Kommunikation der Sinus mit den Interzellularräumen des Retikulums bestehe, läßt sich nicht aufrecht erhalten und kann auch auf das Knochenmark der Säuger nicht übertragen werden, dessen Sinus sich von denen des Froschmarkes prinzipiell nicht unterscheiden. Die venösen Kapillaren des Säugermarkes gehen aus langen, engen, relativ dickwandigen und kernreichen arteriellen Kapillaren hervor, auf deren Grundhäutchen typische Pericyten (Adventitialzellen) angetroffen werden. Die Einmündung in die weiten dünnwandigen Sinus erfolgt mit trichterartiger Erweiterung und gleichzeitiger Gabelung der Blutbahn. Das System der Venensinus stellt ein reichverzweigtes Wundernetz dar, das an keiner Stelle präformierte Öffnungen oder kontinuierliche Übergänge in das Markretikulum aufweist. Die Ausschwemmung der reifen Erythrocyten aus dem Parenchym in den Kreislauf ist durch periodische Durchbrechungen der histiocytären Wandmembran zu erklären. Die Darstellung eines Grundhäutchens war auch an den Sinus des Säugermarkes nicht möglich. Das Verhalten der Gitterfasern entspricht dem für das Froschmark geschilderten.Zum Schlüsse möchte ich mir erlauben, Herrn Priv.-Doz. Dr. K. Zeiger für die Anregung zu dieser Untersuchung und ihre Unterstützung herzlich zu danken.     

On the contractile mechanism of insect fibrillar flight muscle

Zusammenfassung Als bestimmend für die Dynamik des Langzeitvorganges des Spannungsabfalles im Muskel nach aufgebrachten stufen- und rampenförmigen Längenänderungen ist das Übertragungsverhalten eines s ^k -Elementes mit einer elastischen Komponente ermittelt worden. Vergleichende Betrachtungen über die Veränderung der H-Zonenlänge und des Exponenten k haben zu einer Lokalisierung der Übertragungseigenschaften in der in der Mitte des Sarkomers befindlichen H-Zone geführt. Es wird vorgeschlagen, daß die elastische Rückstellkraft des Muskels in den parallel zur H-Zone befindlichen m-Filamenten generiert wird; diese Strukturen stellen zusätzliche Verbindungen zwischen den Myosinfilamenten in den beiden Halbsarkomeren dar. Aus der Modellierung mit einem Analogrechner folgt, daß das s ^k -Element physikalisch einer Kombination einer stark nichtlinearen Feder mit einem konventionellen Dämpfertopf entspricht. Durch vektorielle Subtraktion des s ^k -Anteiles mit elastischer Komponente von der Ortskurve der Dehnbarkeit des entspannten Insektenflugmuskels ist mit sehr guter Genauigkeit die Übertragungsfunktion von zwei in Serie befindlichen viskoelastischen Elementen des Maxwell-Typs ermittelt worden. Durch die Annahme, daß in einem der drei bereits früher postulierten Maxwell-Elemente, die als konzentriert in den dominanten passiven Strukturen — den Verbindungsfilamenten, den Myosinfilamenten und der H-Zone — angenommen wurden, die Feder in Serie mit dem Dämpfertopf eine stark nichtlineare Kraft-Längen-Charakteristik hat, wird es möglich, die Gültigkeit eines schon früher formulierten Modelles auf Langzeitveränderungen ausdehnen.Die Möglichkeit der Beschreibung von Spannungsabfällen, gemessen für verschiedene andere Muskeln, durch die Übertragungseigenschaften eines s ^k -Gliedes läßt eine Allgemeingültigkeit der am Insektenmuskel erzielten Ergebnisse als wahrscheinlich erscheinen. Die Möglichkeit ist diskutiert, daß die für Dehnungsreceptoren abgeleitete Übertragungsfunktion das im Muskel lokalisierte s ^k -Glied mit einbezieht.     

Über den Blutzucker der Bienen

Zusammenfassung Die Arbeiterin von Apis mellifica hat einen Blutzuckergehalt von durchschnittlich 2%, die Streuung ist sehr groß.Andere Apiden — Bombus, Megachile, Vespa — haben Werte von der gleichen Größenordnung.Die reduzierende Substanz ist ein mit Hefe vergärbarer Zucker. Die Restreduktion ist, wenn vorhanden, sehr klein. Bei Fütterung mit Saccharose tritt kein Rohrzucker ins Blut über, das zuckerhaltige Blut dreht rechts, enthält also vermutlich Glukose, keinesfalls aber Invertzucker.Die Biene kann bei dauernder Fütterung mit 2 normalen Saccharoselösungen und unter biologischen Bedingungen (20° C, 65–90% Luftfeuchtigkeit) ihren Blutzucker außerhalb des Stockes konstant erhalten. Im Hunger büßt sie ihn fast völlig in wenigen Stunden ein.Die Hauptkohlehydratreserven des Bienenkörpers liegen im Stock. Die Höhe des Blutzuckerspiegels der Biene ist abhängig von der verfügbaren Zuckernahrung, er schwankt mit deren Konzentration aber innerhalb der physiologischen Grenzen.Frischgeschlüpfte Bienen haben einen sehr niederen Blutzuckergehalt, im übrigen hat das Alter der Bienen keinen großen Einfluß auf die Höhe des Blutzuckerspiegels.Die Jahreszeit wirkt nicht auf die Höhe des Blutzuckerspiegels der Biene ein.Bienen auf Tracht haben einen besonders hohen Gehalt an Blutzucker, dabei wenig Blut und daher ein geringes Körpergewicht. Eine Trachtbiene mit leerem Honigmagen kann etwa 15 Min. lang fliegen, dann sind ihre verfügbaren Kohlehydratreserven und ihr Blutzucker verbraucht.Bei gefülltem Honigmagen gelingt die Regulation des Blutzuckerspiegels leicht nach Aufnahme von 17–70% igen Saccharoselösungen, die Erschöpfung tritt ein, wenn das Kohlehydrat verbraucht ist.Mit zunehmender Belastung der Bienen zeigt sich ein gesteigerter Zuckerverbrauch.Überbelastete Tiere zeigen geringe Flugintensität.Drohnen haben einen Blutzuckergehalt von etwa 1,2%.Bei der Königin besteht, wie bei der Arbeiterin, eine Beziehung zwischen dem physiologischen Zustand und der Höhe des Blutzuckerspiegels: sie hat bis zur Begattung viel, später wenig Zucker im Blut.     

Beiträge zur Kenntnis der Gitterfasern

Zusammenfassung Die Anwendung der Überjodsäure-Leukofuchsinreaktion nach Hotchkiss-McManus bei verschiedenen menschlichen Organen (Milz, Gaumenmandel, Zirbeldrüse, Hypophyse, Leber und Nebenniere) hat organspezifische Unterschiede in der Darstellbarkeit der argyrophilen Faserstrukturen aufgedeckt. Während in dem lymphoretikulären Gewebe der Milz und Gaumenmandel sowie in dem Parenchym der Zirbeldrüse — mit Ausnahme der Gitterfasern in dem Grundhäutchen der Kapillaren, in dem sie allem Anschein nach durchwegs ungefärbt bleiben — das argyrophile Fasergerüst so gut wie vollständig zur Darstellung gebracht wird, bleibt es in der Hypophyse, Leber und Nebenniere zum weitaus größten Teil ungefärbt.Die Erörterung der Möglichkeiten, welche für die Erklärung dieses verschiedenen Verhaltens der Gitterfasern in Betracht gezogen werden können, läßt es am wahrscheinlichsten erscheinen, daß je nach der Lage, in welche bei dem Zusammenschluß der Polypeptidketten zu den Micellen die reaktionsfähigen Gruppen gelangen, diese ihr Reaktionsvermögen bewahren oder aber infolge einer sog. räumlichen Hinderung einbüßen können, und daß dementsprechend die Reaktion positiv oder negativ ausfällt.Mit der Bauerschen Chromsäure-Leukofuchsinreaktion haben Gitterfasern überhaupt nicht und mit der Silberaminreaktion nach Gomori nur zu einem ganz kleinen Teil zur Darstellung gebracht werden können.     

Die Temperaturregulierung im Bienenvolk

Zusammenfassung Die zu einem Volk gehörenden Bienen bringen in ihrer Gesamtheit eine Reihe von Leistungen auf, durch welche das Volk den Wert einer in sich geschlossenen Einheit dokumentiert. Auf diese Einheit — als Organismus höherer Ordnungsstufe bezogen — stellen diese Gesamtheitsleistungen Regulationen dar, welche den vegetativen Funktionen höherer Organismen an die Seite zu stellen, sind. Hierzu gehört u. a. der geordnete Wärmehaushalt des Bienenvolkes. Nach dieser Richtung haben wir Untersuchungen ausgeführt, im Sinne vergleichend physiologischer Studien, Es geschah dies unter Anwendung von Thermoelementen, welche in großer Zahl in den Mittelwänden der Waben im Stock verteilt worden waren. Die Temperaturmessungen erfolgten zum Teil mittels der Kompensationsmethode, zum Teil durch photographische Registrierung der Galvanometersausschläge. In bezug auf den brutfreien Zustand des Bienenvolkes kamen wir zu folgenden Ergebnissen: Es besteht ein eng begrenzter Wärmemittelpunkt, von welchem aus schon innerhalb des Volkes die Temperatur nach allen Richtungen — besonders steil nach oben — abfällt. Im Bereiche, wo die Bienen sitzen, besteht eine der physikalischen Temperaturschichtung entgegengesetzte Temperaturordnung (Inversion).Die tiefen Temperaturen dicht oberhalb des Wärmezentrums weisen auf eine Stromrichtung der Atmungsluft hin, die von oben nach unten geht. Die Bedeutung der Luftbahn für die Wärmeökonomie und die Kondensation des Verbrennungswassers wird erörtert. Die tiefste Temperaturlage, in welcher inverse Temperaturschichtung noch beobachtet wird, liegt, zwischen 7 und 8°. Es, wird der Schluß gezogen, daß das in Wärmeschutzstellung befindliche Volk durch Temperaturgürtel von unterhalb 7–8° eingegrenzt wird. Damit steht die Erscheinung im Einklang, daß die reinigungsbedürftigen Bienen zu fliegen beginnen, wenn jene Temperaturgrenze von der Außentemperatur über schritten wird.Die höchste Wintertemperatur im Wärmemittelpunkt des ungestörten Volkes wurde im Zusammenhang mit sehr niedriger Außentemperatur gefunden. Der Temperaturunterschied gegen außen betrug dabei 43°. Die Temperatur im Warmemittelpunkt bewegt sich in der Regel von etwas über 20 bis etwas über 30°. Ihr tiefster Stand des Winters betrug 18°.Der zeitliche Temperaturverlauf des Wärmemittelpunktes und seiner nahen Umgebung zeigt bei Außentemperatur von nur wenig über 0° Neigung zu einer typischen etwa 7° umfassenden Tagesschwankung. Die äußeren Schichten der Bienentraube machen diese innerlichen Temperaturbewegungen nicht mit, ebensowenig aber auch die Fluktuationen der Außentemperatur, soweit sich diese unterhalb 7–8° befindet. Die Temperaturregulierung ist demnach unter winterlichen Verhältnissen darauf gerichtet, die Randbienen der variablen Abkühlung entgegen konstant über der Schädlichkeitsschwelle zu halten.Für das brütende Volk wird folgendes festgestellt: Wo Brut liegt, herrschen Temperaturen zwischen 35° und 36°. Für einzelne Punkte bleiben die Tagesschwankungen oft unterhalb der Grenzen von 0,2–0,4 °. Hier erstrebt die Regulierung die Konstanz auf dem Niveau eines Optimum für die Brutentwicklung. Bei Überhitzungsgefahr kann das Brutgebiet künstlich kühl gehalten werden, wobei unter besonderen Verhältnissen nur das Mittel der Wasserverdampfung wirksam sein kann. Während der Fütterungsperiode werden die mit eingetragenem Futter belegten Wabengebiete kräftig erwärmt, offenbar zum Zwecke eines raschen Eindampfens des überschüssigen Wassers und zur Beschleunigung der fermentativen Verarbeitung des Zuckers.     

Ein Beitrag zur Kenntnis der Plasmolyse derOedogonium-Zelle

Zusammenfassung Auf Grund der Ergebnisse dieser Beobachtungen läßt sich behaupten,daß das gesamte Protoplasma, und nicht nur gewisse Schichten für die osmotischen Erscheinungen, so auch für die Semipermeabilität, verantwortlich sein mußdaß optisch manifeste Schichten im Protoplasma neu gebildet werden können und in gewissen Fällen auch neu gebildet werden müssen;daß die optische Manifestation einer Schicht noch keinesfalls auch eine Lokalisation der osmotischen Eigenschaften einer Zelle bedeuten mußdaß die osmotischen Eigenschaften der Protoplasten viel mehr auf den Auswirkungen eines Eiweißfilzes als auf ein System lipoider Mizellen hindeuten;und daß endlich das Plasma der negativen Plasmolyseorte bei denOedogonien verschieden von dem Plasma der anderen Zellteile gebaut sein muß, d. h. diese Plasmolyseorte keinesfalls nur durch eine erhöhte Adhäsion, sondern auch durch eine spezifische Konstruktion der betreffenden Plasmateile bedingt sind.Einen sehr großen Einfluß muß hier (im Plasma der negativen Plasmolyseorte) auch die wahrscheinlich für sehr viele Stoffe — so auch für H₂O — höhere Permeabilität ausüben, da anders die unmittelbare Abrundung der negativen Plasmolyseorte am Anfange der Deplasmolyse nicht erklärlich wäre. Mit dieser Behauptung steht auch die Tatsache einer viel früheren Desorganisation der betreffenden Plasmateile in bester Übereinstimmung, da diese durch ein schnelleres, durch die höhere Permeabilität bedingtes Eindringen der Plasmolytikum-Moleküle tadellos zu erklären ist. Dazu stimmen übrigens auch bestens die Beobachtungen vonTsohermak (1943), die an Hand anderer Untersuchungen beiOedogonien eine intrazelluläre Verschiedenheit in der Permeabilität beobachten konnte.     

Septalspalten im Gynözeum vonKoelreuteria paniculata

Zusammenfassung Das Gynözeum vonKoelreuteria paniculata ist durch den Besitz von Septalspalten im sterilen Fruchtknotenbereich ausgezeichnet.Koelreuteria ist somit — soweit bisher bekannt — neben dem vonVan Tieghem beobachtetenCneorum tricoccum die zweite Dikotyle, deren Gynözeum Septalspalten aufweist. Diese Spalten entstehen ebenso wie die Septalspalten der Monokotylen dadurch, daß sowohl die kongenitale Verwachsung, die gewöhnlich die Flanken der das Gynözeum bildenden Einzelkarpelle verbindet, als auch eine nachträgliche Verwachsung der infolgedessen freien Karpellseiten im wesentlichen unterbleibt. Zum Unterschied von den Spalten der Monokotylen und vonCneorum tricoccum treten aber die Septalspalten vonKoelreuteria im ausgewachsenen Gynözeum nicht wie dort als Hohlräume in Erscheinung, sondern sind durch das papillöse Auswachsen der Epidermiszellen, die den ursprünglichen Spalt begrenzen, von ineinander verzahnten Papillen erfüllt.Diese Papillen sowohl als auch die zwischen ihnen ausgesparten Hohlräume sind erfüllt von einem klebrigen, zähflüssigen Sekret, das nach vorläufiger Überprüfung am ehesten als harzähnliche Substanz anzusprechen ist. Da dieses Sekret aus den im apikalen Griffelende nach außen mündenden Septalspalten herausquillt und die Innenflächen der während der Anthese auseinanderspreizenden Griffeläste überzieht, scheint es sich um ein auffallend tief im Gynözeum entspringendes Narbensekret zu handeln.     

Die Regulation des Luftschöpfens bei Notonecta glauca L.

Zusammenfassung Auf Zunahme des auf dem Wasser lastenden Luftdruckes reagiertNotonecta glauca mit Emporsteigen zur Oberfläche. Die Druckzunahme wirkt indirekt, und zwar dadurch, daß sie eine Volumverringerung des Luftvorrats und somit eine Abnahme des Auftriebs verursacht; diese Abnahme des Auftriebs wird perzipiert und veranlaßt ihrerseits das Emporsteigen zur Oberfläche. Auch das spontane Emporsteigen ist auf die durch den Atmungsprozeß bedingte Volumabnahme des Luftvorrats (und somit auf die Abnahme des Auftriebs) zurückzuführen. — Eine durch Anhängen eines Gewichts bedingte Abnahme des Auftriebs wird vonNotonecta durch Vergrößerung des mitgenommenen Luftvorrats kompensiert. — Bei dem Zustandekommen dieser Reaktionen spielen die Antennen keine Rolle; auch das Gleichgewicht ist bei antennenoperierten Tieren nicht gestört. Die abweichenden VersuchsergebnisseWebers sind wahrscheinlich durch die bei der Abtragung der Antennen leicht eintretende Störung der Luftschicht bedingt. — Inwieweit auch Sauerstoff- und Kohlensäuregehalt des Luftvorrats auf das Emporsteigen von Einfluß sind, wurde nicht weiter untersucht.     

The effect of acclimation and glycerol injection on mortality and pupation in larvae of Ephestia kuehniella after exposures at low temperatures

Larvae of Ephestia kuehniella acclimated at 0° and 6° showed greater ability to survive at –10° or –6° than larvae transferred directly from 20°. Injection of glycerol further increased the survival rate.Acclimation did not affect the ability to pupate after exposure at low temperatures. Regardless of previous acclimation increasing larval mortality rates, however, were always accompanied by reduced ability of surviving larvae to pupate.

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Zusammenfassung Bei 0° und 6° takklimatisierte Larven von Ephestia kuehniella zeigten ein größeres Vermögen, niedrige Temperaturen, –10° und –6°, zu überleben als Larven, die unmittelbar von 20° übertragen wurden. Eine Injektion von Glyzerol hatte eine noch größere Wirkung auf das Überlebensvermögen als die Akklimatisation.Das Verpuppungsvermögen der überlebenden Larven nahm nach verlängerter Expositionszeit bei –10° und –6° ab. Ungefähr dasselbe Verhältnis wurde zwischen Mortalität und Verpuppung gefunden, ohne Beziehung auf frühere Akklimatisierungs- oder Versuchstemperaturen.Es scheint daher, daß nur das Überlebensvermögen und nicht die Verpuppungsfähigkeit von der Akklimatisierungstemperatur beeinflußt wird.

     

Die mikroklimatischen Verhältnisse in der wassernahen Luftschicht

Zusammenfassung Geschildert werden die mikroklimatischen Verhältnisse in der wassernahen Luftschicht einiger niederrheinischer Gewässer und ihr Einfluß auf die dortige Vegetation. Das Verhalten der an Wasserschichten grenzenden atmosphärischen Schichten wird beeinflusst durch die flüssige Unterlage. Das spezielle Windfeld einer Wasseroberfläche sorgt für ihre kräftige Durchmischung — Reibungsaustausc —, die durch große Schwimmpflanzenteppiche behindert werden kann. Störungen des hydrochemischen Gleichgewichtes sind dann die Folge. In allen Gewässern kommt es zu einem lebhaften Massenaustausch, der gleichfalls durch die Vegetation eingeschränkt oder unterbunden werden kann. Die für den Pflanzenwuchs wichtigen Strahlungsverhältnisse im Wasser sind je nach Reinheitsgrad und Vegetationstrübung verschieden.Die niederrheinischen Gewässer unterscheiden sich nach Entstehung, Entwicklung, Größe und mikroklimatischen Verhältnissen. Grundsätzlich wird unterschieden zwischen stehenden und fließenden Gewässern. Bei den stehenden Gewassern — Seen, Teiche, Weiher, Tümpel und Lachen — hängen die Schichtungsverhältnisse von den verschiedenen Tiefen- und Flächenwerten ab und sind sehr unterschiedlich. Dadurch zeigen these Gewässerarten auch keine einheitlichen Temperaturverhältnisse. Die wassernahen Lufttemperaturen werden durch die Temperaturen der Wasseroberfläche bestimmt; allerdings kommt bei Kleinstgewässern auch den advektiven Umgebungseinflüssen einige Bedeutung zu. Der Dampfdruck in der wassernahen Luftschicht ist etwas niedriger als über den Uferbereichen; die Eisbildung geht bei Kleinstgewässern von kleinen, festen Gegenständen der Oberflache aus. Übertemperaturen treten vor allem in stark mit Algen durchsetzten Wasserzonen auf. Verlandungszonen haben gleichfalls höhere Wassertemperaturen als die freie Wasserfläche selbst.In größeren Wasseransammlungen — Seen — tritt im Gegensatz zu den Kleinstgewässern der tägliche Temperaturgang gegenüber dem jährlichen zurück. Infolgedessen wird auch die wassernahe Luft-temperatur durch den jährlichen Temperaturverlauf bestimmt. Temperatur des Oberflächenwassers und der wassernahen Luft differieren naturgemäß voneinander, wobei auch dem Wind — Windschichtung — eine nicht unerhebliche Bedeutung zukommt. Die Temperaturen der Fließgewässer werden merklich bestimmt durch die Temperatur des Quellwassers, die sich erst nach und nach angleicht, d.h. ansteigt. Sie unterliegt wenigstens im Sommer einem deutlichen Tagesgang und steigt, wenn auch nur geringfügig, mit weiterer Entfernung von der Quelle an, wobei die Grund- und Vegetationsverhältnisse im Uferbereich von Wichtigkeit sind. Ein strömendes Gewässer führt die über ihm lagernde wassernahe Luftschicht mit, wenn die Windgeschwindigkeit einen bestimmten Wert nicht überschreitet.Aus vielen Einzelbeobachtungen und Untersuchungen ergab sich, daß Windstärke und-richtung insbesondere bei größeren stehenden Gewässern auf die Dichte und Breite der Uferpflanzengesellschaften einen Einfluß ausüben. Die Strahlung führt zu photischen Reizwirkungen und ermöglicht u.a. die CO₂-Assimilation. Das Lichtklima ist an den einzelnen Standorten stets ein ganz spezielles. Die Vegetation im Wasser wird an den niederrheinischen Gewässern mit Ausnahme der Altwasser kaum beeinträchtigt, da Tiefenwerte von über 300 cm nur ganz selten vorliegen. Auf die Bedeutung des Strahlungsklimas fur die natürliche Selbstreinigung der Gewässer wurde hingewiesen. Strahlungsklima und Temperatur-verhältnisse greifen praktisch ineinander, denn die letzteren werden weitgehend durch die Strahlung bedingt und sind für die gleichen Lebensvorgänge wichtig. Die Luftfeuchtigkeit schließlich ist von besonderer Bedeutung für die Transpiration der Pflanzen.Insgesamt erweist sich das Mikroklima der niederrheinischen Gewässer, induziert durch das hier vorliegende maritime Klima, als außerordentlich günstig für die Vegetation und erklärt den reichen Pflanzenwuchs ebenso wie die an diesen Gewässern beobachtete und besondere Rhythmik der Entwicklungsablaufe während einer Vegetationsperiode.     

Die Photosynthese von Meerespflanzen in ihrer Beziehung Zum Salzgehalt

Zusammenfassung Werden Blattstücke vonPosidonia oceanica oder Thallusteile vonUlva lactuca unter sonst optimalen Assimilationsbedingungen aus Meerwasser in Süßwasser, überführt, so sinkt hier die apparente Assimilation beiPosidonia bis zu Null oder gar zu negativen Werten ab, beiUlva bis zu etwa 23% der Leistung im Meerwasser. Bei Rückführung in Meerwasser wird die Assimilationsrate ebenso schnell wieder erhöht, die Ausgangswerte werden allerdings innerhalb der Versuchszeit — einige 20-min-Perioden — meist nicht in voller Höhe wieder erreicht.Folgt der Wechsel zwischen Meer- und Süßwasser im Wechsel von 20 min, so reagieren die Versuchspflanzen mit der gleichen Präzision wie auf das Aus- und Einschalten einer Lichtquelle.Wird anPosidonia die photosynthetische Rate in verschiedenen Stufen verdünnten Meerwassers (Verdünnung nicht mit dest. Wasser, sondern mit Leitungswasser von bekanntem Bicarbonatgehalt und p_H) bestimmt und in Prozenten der Leistung in Meerwasser ausgedrückt, so ergibt sich die in Abb. 3 dargestellte Kurve. Innerhalb der Versuchszeit scheint jeder Meerwasserkonzentration ein bestimmter Photosynthesewert zugeordnet zu sein, ein Verhalten, das auf das Vorhandensein von Gleichgewichtszuständen hindeutet, die zwischen dem photosynthetischen System und dem Zustand des Außenmediums bestehen.Infolge der überaus raschen Reaktion der Pflanzen auf Änderungen im Außenmedium wird als Arbeitshypothese die Vermutung ausgesprochen, daß an der Änderung der photosynthetischen Rate bei Übertragung in und Rückführung aus Süßwasser in Meerwasser nicht Zustandsveränderungen imZellinneren, sondern Zustände der Membranen verantwortlich sind, welche das Ausmaß der CO₂-Permeation bestimmen und damit einen begrenzenden Faktor der Photosynthese darstellen.Mit 4 Textabbildungen     

Zur Frage der Strukturunterschiede des endoplasmatischen Retikulums nach Osmium-Fixation in Abhängigkeit vom Hydratations grad des Cytoplasmas

Zusammenfassung Elektronenmikroskopische Untersuchungen an Wurzelhaaren ergaben folgende Aussagen über die Strukturerhaltung des Endoplasmatischen Retikulums (ER):Im schwächer hydratisierten Cytoplasma wird das ER nach Osmium-Fixation überwiegend in Form großflächiger Zisternen dargestellt. Im stärker hydratisierten Cytoplasma erscheint es dagegen — unter denselben Fixations- und Präparationsbedingungen — vornehmlich in seiner vesikulären Gestalt.Unabhängig vom Hydratationsgrad des Plasmas — jedenfalls innerhalb der Grenzen, in denen nach Osmium-Fixation die Strukturunterschiede manifest werden — erhält Permanganat als Fixans das ER in seiner großflächigen Ausbildung.Wahrscheinlich liegt dieser Struktur-Dimorphismus in dem Verhältnis der unterschiedlichen osmotischen Werte von intra- zu extrazisternalem Raum begründet.Auf Grund dieser Ergebnisse wird die Ansicht vertreten, daß die Darstellung von zusammenhängenden, großen Zisternen des ER eine größere Abbildungstreue gegenüber den realen plasmatischen Strukturen besitzt als die vesikuläre Form.Die Arbeit wurde durch Mittel der Deutschen Forschungsgemeinschaft unterstützt, wofür gedankt sei.     

Systems analysis of biological receptors

Zusammenfassung Es wurde das Verhalten wichtiger Größen (Muskelspannung, Membranpotential, Impulsfrequenz) des langsam adaptierenden Dehnungsrezeptors des Flußkrebses bei sprungförmiger Änderung der Länge bzw. eines intrazellulär in das Receptorsoma injizierten Stromes untersucht. Zusammen mit Frequenzganganalysen erlaubt die Auswertung dieser Messungen die Aufstellung eines quantitativen Modells für den Dehnungsrezeptor. Dazu erfolgt eine Unterteilung in drei weitgehend rückwirkungsfreie Blöcke (Muskel, Transducer, Encoder), die getrennt analysiert und durch ein geeignetes Modell beschrieben werden. Die Übertragungseigenschaften des Rezeptormuskels zeigen das am stärksten nichtlineare Verhalten. Während im statischen Zustand zwischen Muskellänge, Membranpotential und Impulsfrequenz eine nahezu lineare Beziehung besteht, weist besonders der Encoder bei einer abgegebenen Impulsfrequenz oberhalb 20–25 Hz ein nichtlineares Zeitverhalten auf. Bei Stromeingang besteht zwischen Impulsfrequenz und depolarisierendem Strom im statischen Zustand weitgehend ein logarithmischer Zusammenhang. Das Verhalten des Modells wurde für Längen. und Stromsprünge sowie sinusoidale Aussteuerung simuliert. Es ergab sich eine gute Übereinstimmung mit den Meßwerten.     

Systems analysis of biological receptors

Zusammenfassung Zur Erfassung der Übertragungseigenschaften der Froschmuskelspindel wurden die wichtigsten Systemparameter — Länge und Kraft der intrafusalen Muskelfasern, das Verhalten des Receptorpotentials, und die Impulsdichte — bestimmt. Hierbei wurden rampen- und sinusförmige Längen- bzw. Kraftänderungen auf den Muskel aufgebracht und die Veränderungen im Receptorpotential und der Impulsantwort analysiert. Die experimentellen Befunde lassen den Schluß zu, daß der mechano-elektrische Transduktionsprozeß einen wesentlichen Beitrag zur Dynamik liefert, wobei Längenänderungen des Muskels den unmittelbaren Eingang für den Spindel-Transducer darstellen. Abhängig davon, ob die intrafusalen Muskelfasern gedehnt werden oder sich verkürzen können, zeigen die Receptorpotentialänderungen ein PDT₁- bzw. ein Verzögerungs-Verhalten. Mögliche molekulare Mechanismen des lonentransportes durch die Receptormembran werden zur Erklärung dieser Änderungen in den Transducereigenschaften herangezogen. Die Formulierung eines linearen Modells gestattet eine hinreichend genaue Beschreibung der einzelnen Teilsysteme: Muskel, Transducer und Encoder sowie der komplexen Receptordynamik. Nur im Bereich großer Längenänderungen, wo der sog. overstretch auftritt, reicht die lineare Approximation nicht mehr aus.

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Presented at the IV. Internat. Biophysics Congress, Moscow, August 7–14, 1972.     

Der Einfluss endo- und exogener Faktoren auf die Mauser gekäfigter Vögel

Zusammenfassung Jahresrhythmus und Ablauf der Mauser unter natürlichen Bedingungen wie im Käfig wurden aufgezeichnet, die Zeitgeber dieser Periodik im Experiment aufzudecken versucht. Zwischen Fortpflanzung, Mauser und Zug besteht ein mehr oder weniger enges Zusammenspiel.Allgemein schließen Mauser und Brutzeit einander aus. Zu den Ausnahmen zählen einige Tauben, Tyrannen und Kolibris. Die Weibchen einer in allen Jahreszeiten brütenden Kolibriart wechseln örtlich verschieden das Gefieder, sobald die Wetterverhältnisse den Nestbau nicht zulassen.Einige Greifvögel, Stare und Kolibriarten können auf dem Zuge Groß- und Kleingefieder erneuern.Bei gekäfigten Vögeln setzt der Gefiederwechsel allgemein verfrüht ein; der Ablauf erfolgt meist in mehreren Schüben.Die Beeinflussung der Mauser durch Geschlechtshormone erbrachte folgendes: Testosteron, Cyren und Prolactin unterdrückten bei den untersuchten Arten fast stets den Federausfall. Arteigen war nach 3–8 Tagen der Ausfall für einige Tage gehemmt bzw. blockiert. Die Wirkung einer zweiten Injektion, zumal bei Cyren, hielt meist länger an. Die Dauer der Mauserperiode verlängerte sich um die künstlich eingeschalteten Unterbrechungen. Progesteroninjektionen hatten keine Folgen.Abrupter Wechsel der Lebensbedingungen: plötzliche Veränderung der Länge der Hell- und Dunkelphase des Tages, Vervielfältigung der Phasen innerhalb von 24 Std wie die unvermittelte Verbesserung in Haltung und Fütterung — hat öfter Federausfall zur Folge.Ob dieser künstlich ausgelöste Federausfall stets der Mauser entspricht, erscheint unsicher, nachdem eine abrupte Verkürzung der Lichtphase den Stoffwechselapparat so in Unordnung bringen kann, daß der Tod eintritt.Direkter Einfluß der Tageslänge auf den Mauserrhythmus wird bezweifelt, indirekter über Gonadenwachstum und mauserhemmende Geschlechtshormone erscheint nicht ausgeschlossen.Mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft. — Den Werken Bayer, Hoechst und der Schering-AG danken wir herzlich für die freundliche Überlassung der Hormonpräparate.     

Elektronenmikroskopische Untersuchungen des Auges von Planarien

Zusammenfassung Es wurde das Auge der Süßwasserturbellarien Dugesia lugubris und Dendrocoelum lacteum mit dem Elektronenmikroskop untersucht. Im Feinbau stimmen die Augen beider Arten im wesentlichen überein. Das eigentliche Auge besteht aus dem Pigmentbecher und den zur Photorezeption differenzierten Nervenendigungen der bipolaren Sehzellen, den sog. Sehkolben. Das Cytoplasma der Pigmentzellen wird von durchschnittlich 1 großen kugeligen, mehr oder weniger homogenen Pigmentkörnchen erfüllt. Der Zellkern liegt in der äußeren pigmentfreien Zone des Cytoplasmas. Vor allem dort können auch das endoplasmatische Reticulum und die Mitochondrien beobachtet werden. Der sog. Pigmentbecher ist ein allseitig geschlossenes Gebilde, dessen pigmentfreier Teil von einer Verschlußmembran, der sog. Cornealmembran, gebildet wird. Diese Verschlußmembran ist ein cytoplasmatischer, nichtpigmentierter, lamellar gebauter Fortsatz der Pigmentzellen. Der distale Fortsatz der Sehzellen dringt durch die Verschlußmembran in das Innere des Auges ein. Im Inneren des Pigmentbechers wird der Raum zwischen den Sehkolben vom homogenen Glaskörper ausgefüllt. Dieser zeigt in osmiumbehandelten Präparaten eine mittlere Dichte und mit stärkerer Vergrößerung eine sehr feine fibrilläre Struktur. Der kernhaltige Teil der Sehzellen liegt außerhalb des Pigmentbechers. Der Kern ist verhältnismäßig locker gebaut, enthält einen kleinen exzentrisch liegenden Nucleolus und wird von einer doppellamellär gebauten Kernmembran begrenzt. Das Perikaryon besitzt eine feinkörnige Grundstruktur. Die Durchmesser der Körnchen wechseln von 50 bis zu mehreren 100 Å; ihre Struktur zeigt einen Übergang über die Vesiculae zu den Vakuolen des Cytoplasmas. Die verschieden großen Vakuolen des Cytoplasmas sind von einer hellen, homogenen Substanz erfüllt. Das Perikaryon enthält auch Mitochondrien. Die Grundstruktur der distalen Fasern der Sehzellen ist ähnlich wie die des Perikaryons, enthält aber auch 100–120 Å dicke Neurofilamente. Die Nervenfasern sind nackt und recht verschieden dick. Die distale Faser der Sehzellen durchbohrt die Verschlußmembran und setzt sich in den Sehkolben fort. Der Stiel — bei Dugesia lugubris — ist prinzipiell ebenso gebaut wie die Nervenfaser; er ist ihre intraokulare Fortsetzung. Auf diesem Stielteil sitzt der eigentliche Sehkolben. Er besteht im allgemeinen aus 2 verschiedenen Teilen: aus der in der Fortsetzung des Stieles liegenden Achsenzone und aus der Zone des Bürstensaumes (Stiftchenkappe). In der Achse des Sehkolbens liegen viele Mitochondrien. Die Struktur des Cytoplasmas der Achsenzone ist ähnlich wie jene im Perikaryon bzw. in der Nervenfaser. Auffallend sind in der Achsenzone viele von einer hellen, homogenen Substanz erfüllte, verschieden große Vakuolen. Ihre Zahl hängt vom Funktionszustand des Auges ab. Die Randzone des Sehkolbens ist der Bürstensaum, der von cytoplasmatischen Mikrozotten gebildet wird. Die Breite der Mikrozotten wechselt von 200–1000 Å. Die Dicke der etwas dunkleren Grenzmembran beträgt 50–70 Å, der Inhalt der Mikrozotten erscheint homogen. Der Bürstensaum gibt im Polarisationsmikroskop eine positive Doppelbrechung. Die Bürstensaumzone, die eine Vergrößerung der Membranoberfläche bewirkt, dürfte im Dienste der Photorezeption stehen.