In situ determination of primary production by means of a new incubator ISIS

Summary 1. A new sampler-incubator, ISIS, is described which, by feeding a solution of carbon-14-carbonate into the sample at the moment of sampling, permits a true in situ determination of primary production in a water body.2. Several experiments, which exemplify the ISIS technique, are described in detail.3. The advantages and disadvantages of the new and current standard techniques for measuring primary production are discussed.

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In-situ-Bestimmung der Primärproduktion mittels eines neuen Inkubators (ISIS)

Kurzfassung Die Notwendigkeit, Störungen des physikalischen, chemischen und biologischen Milieus während der Messung biologischer Vorgänge möglichst gering zu halten, hat zu der Konstruktion eines neuen, ISIS genannten und einfach zu handhabenden Inkubators zur Bestimmung der Primärproduktion in situ geführt. Eine ISIS-Einheit besteht aus einem Paar zylindrischer Kammern von 1 l Volumen, die an einem zentralen Schaft befestigt werden, der die Führungen für Auslöser und Befestigung am hydrographischen Draht enthält. Die eine Kammer ist transparent, die andere ist lichtundurchlässig. Die Einheit wird mit geöffneten Kammern in das Wasser herabgelassen und nach einer Anpassungszeit durch Fallgewichte ausgelöst. Hierbei werden beide Kammern gleichzeitig durch Deckel von oben und unten verschlossen. Kurz bevor die Deckel die O-Ringdichtung der Gefäße erreichen, wird eine am oberen Deckel befestigte Ampulle mit dem¹⁴C markierten Carbonat durch einen am unteren Deckel befestigten Stift zerbrochen; dabei wird die Lösung mit dem Wasser in den Behältern schnell vermischt. Der Draht mit den in verschiedenen Wassertiefen hängenden Inkubatoren wird dann an einer Boje oder unter einer Plattform befestigt; das Schiff ist während der Inkubationszeit für andere Zwecke frei. Nach der gewünschten Inkubationszeit wird das Gerät möglichst schnell an Bord geholt. Kleinere Proben werden in vorbereitete Flaschen mit Photosynthese-Inhibitoren abgefüllt und zur Filtration vorbereitet. Die Kohlenstofffixierung wird dann in der gewohnten Weise durchgeführt. Diese neue In-situ-Methode hat unter verschiedenen Versuchsbedingungen sehr präzise und reproduzierbare Resultate erbracht. Versuche, welche die Anwendbarkeit des Verfahrens im offenen Meer sowie in tropischen Aestuarien demonstrieren, werden beschrieben und diskutiert.

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Contribution No. 399, Hawaii Institute of Marine Biology.     

Über den Energieumsatz bei Aspergillus niger unter dem Einfluß der Kaliumversorgung

Zusammenfassung Die kalorimetrische Bestimmung der Restenergie einer Nährlösung mit bzw. ohne Kalium, auf der Aspergillus niger gewachsen war, ergab einen höheren Energieverbrauch, bezogen auf die Einheit des gebildeten Mycels, bei kalifreier bzw. kaliumarmer Ernährung.Die Methode wird eingehend beschrieben und ihre Brauchbarkeit für die Bestimmung des Energieumsatzes in Mikroorganismenkulturen gezeigt. Es wurde das Eucken-Meyersche Kalorimeter verwendet, das mit Sauerstoff von Atmosphärendruck arbeitet.     

The torque-angle transfer function of the human eye

Zusammenfassung Sinusförmig wechselnde Kräfte werden am Auge angewandt, und die resultierenden Bewegungen werden mit Hilfe eines Beschleunigungsmessers gemessen. Dieser ist an einer Kontaktlinse befestigt. Die Veränderung der Größe und des Phasenwinkels der Augendrehung mit der Frequenz wird in Form eines Bode-Diagramms wiedergegeben. Ein mechanisches Modell, das aus linearen visco-elastischen Elementen besteht, wird verwendet, um das Augapfel-Muskel-System nachzuahmen. Die Parameter des Modells werden nach der Methode der besten Übereinstimmung aus den Übergangs-Charakteristika bestimmt. Die Beschleunigung-gegen-Zeit Kurve der Bewegung, die durch Anwendung einer stufenartigen Verdrehung am Auge verursacht wird, ist in guter Übereinstimmung mit der vom Modell vorausgesagten. Die Drehwinkel-Übergangsfunktion des unbelasteten Auges wird aus dem Modell durch Abzug des Trägheitsmoments der Kontaktlinse und ihrer Anhängsel abgeleitet. Ergebnisse für Horizontal- und Vertikalbewegungen werden gesondert diskutiert. Vier kanonische und eine nicht-kanonische Form des mechanischen Modells sind angegeben. Angesichts der bekannten mechanischen Eigenschaften freiwilliger Muskel wird vermutet, daß die nicht-kanonische Form am ehesten physikalischen Elementen in der Augenhöhle entspricht. Drei Arten der Augenbewegung, die für das Sehen wichtig sind, werden verglichen mit der Mechanik des Augapfel-Muskel-Systems. Es wird vorausgesagt, daß eine Rotationsresonanz des Augapfels in der Pfanne erzeugt werden kann, wenn der Kopf in geeigneter Weise in Schwingungen gebracht wird. Die Natur der Muskelkräfte, die für saccadische Bewegungen und unwillkürliche Fixierungstremore verantwortlich sind, wird aufgeklärt.     

Investigations on the effect of „light break” on the nature of the endogenous rhythm in the flowering response of Biloxi soybean (Glycine,Max, L. merr.)

Zusammenfassung Biloxi-Soja-Bohnen (Glycine max. L. Merr) erhielten photoperiodische Cyclen, die aus 8-oder 9stündigen Lichtperioden und unterschiedlich langen Dunkelperioden bestanden. Die Dunkelperioden wurden zu verschiedenen Zeitpunkten durch halbstündiges Störlicht unterbrochen. Die Wirkung dieser unterschiedlichen Behandlungen wurde durch Messung der Blühreaktionen bestimmt.Ein Störlicht, welches in frühen Abschnitten der langen Dunkelperiode geboten wird, verhindert die Blütenbildung unabhängig von der Länge des Gesamtcyclus, dem die Pflanzen ausgesetzt werden. Diese Unterdrückung erreicht ihr Maximum mit einem Störlicht, welches 8 Std nach dem Beginn der Dunkelperiode wirkt; die Hemmung ist schwächer, wenn das Störlicht früher geboten wird. Ein Störlicht, das gegen Ende der Dunkelperiode geboten wird, reduziert die Blütenbildung ebenfalls. Dieser Effekt erreicht sein Maximum mit einem Störlicht, welches ungefähr 8 Std vor dem Ende der Dunkelperiode geboten wird, er wird mit abnehmender Länge der nach dem Störlicht folgenden Dunkelperiode kleiner. Die Wirkung von Störlicht, das zu anderen Zeiten während der Dunkelperiode geboten wird, hängt von der Länge des Gesamtcyclus ab. Bei Cycluslängen, die für Blütenbildung ungünstig sind, kann solches Störlicht blühfördernd wirken.

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Wit 7 Figures in the Text

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Supported in part by a National Science Foundation grant toKarl C. Hamner.     

An inexpensive bioassay aimed at the agricultural disposal of waste waters

Zusammenfassung Es wird einfache Methode beschrieben, die von S. Prát (1947) vorgeschlagen wurde. In Petri-Schalen werden Samen des Senfes (Sinapsis alba) auf Silongewebe aufgelegt und mit dem zu untersuchenden Wasser bewässert. Das Keimen der Samen, das Wachstum der Würzelchen sowie das Läangenvehältnis von Würzelchen zu dem Hypokotyl sind als Indikatoren der wasserbeschaffenheit anzusehen. Nicht nur die toxische Einwirkung, sondern auch Wasstumsförderung kann durch diese Testmethode ermittelt werden. Es wird vorgeschlagen, diese Methode besonders bei der Beurteilung des landwirtschaftlichen Zwecken dienenden Wassers und Abwasser anzuwenden, z. B. bei der Berieselung der Felder mit Abwasser, das nicht toxisch sein darf.     

Korrelationsanalyse von gemittelten und ungemittelten evozierten Potentialen

Zusammenfassung Es wird eine Möglichkeit beschrieben, wie mit Hilfe der Korrelationsrechnung die Beiträge der einzelnen EEG-Potentialabschnitte zu dem gemittelten evozierten Potential abgeschätzt werden können. Am Beispiel der akustisch evozierten Potentiale mit Berücksichtigung des Gleichspannungsanteils wird festgestellt, daß die gemittelten Ergebnisse als repräsentativ für das ungemittelte Potential anzusehen sind. Weiter wird gezeigt, daß es bei Kenntnis des Reizzeitpunktes weitgehend möglich ist, Potentiale mit Reizantwort von solchen ohne Reizantwort zu trennen.

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Summary A possibility is described to determine the contribution of the single eeg-potential to the averaged evoked potential by calculation of the correlation coefficient. Application on acoustic evoked potentials including the dc-component shows that the averaged results are representative for the unaveraged potential. In addition it is possible to separate with high statistical probability single potentials with stimulus response from those without response.

     

Die Zellstrukturen des Dünndarmepithels in ihrer Abhängigkeit von der physikalisch-chemischen Beschaffenheit des Darminhalts

Zusammenfassung Wirkungen von Chloroform, Diäthyläther, Äthylalkohol und Aceton auf den anschließend mit Osmiumtetroxyd fixierten Dünndarm der Maus werden beschrieben.Auffallende Erweiterungen der inneren Zellräume, vor allem des endoplasmatischen Retikulums, werden mit einem lähmenden Einfluß des Chloroforms auf Transportmechanismen in den Membranen gedeutet. Durch die Reduzierung von Membranvesikulationen an glatten Muskelzellen wird die Schädigung eines Transportmechanismus unter der Einwirkung von Aceton unmittelbar nachgewiesen.Vom Chloroform abweichende Wirkungen des Diäthyläthers werden auf das andere Lipoidlösungsspektrum und auf eine geringere Anreicherung des Diäthyläthers in den Membranschichten zurückgeführt.Auf die Bedeutung des Kern-Plasma-Kreislaufs für das Zellgeschehen und auf seine Beeinflußbarkeit durch die Narkotica wird hingewiesen. Im Zusammenhang damit wird die Glykolyse im Kern und die mögliche Beschränkung glykolytischer Prozesse im Cytoplasma auf das endoplasmatische Retikulum erörtert.Die im Vergleich zu reinem Wasser geringen osmotischen Effekte wäßriger Lösungen der Lipoidlösungsmittel machen eine Abnahme der Membranpermeabilität für Wasser wahrscheinlich.Bei den Versuchen mit Äthylalkohol und Aceton tritt mit steigenden Konzentrationen eine Abnahme der Osmiophilie und schließlich Zerfall der Membranstrukturen ein. Das Problem der Lipoiddifferenzierung durch Extraktion aus den einzelnen Membranen der Zelle wird diskutiert.Es wird darauf hingewiesen, daß die Betrachtung der Grenzflächenspannung zwischen verschiedenen Flüssigkeitsphasen den in der Zelle gegebenen Verhältnissen nicht voll gerecht wird. Statt einfacher Grenzflächen liegen Grenzmembranen vor, die aus mehreren Substanzschichten bestehen und in sich mehrere Grenzflächen enthalten. Zur Erklärung des dynamischen Verhaltens der Zelloberfläche ist mit unterschiedlichen Schichtspannungen in den Plasmamembranen zu rechnen.Auf die Möglichkeit einer gezielten Präparation durch verschiedene Vorbehandlungen der Gewebe oder durch die Art der Zusammensetzung der Fixierungslösung wird hingewiesen.Durchgeführt mit dankenswerter Unterstützung durch das Kultusministerium des Landes Nordrhein-Westfalen und die Deutsche Forschungsgemeinschaft.Teilweise vorgetragen auf der 10. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Elektronenmikroskopie in Kiel, September 1961.     

On the contractile mechanism of insect fibrillar flight muscle

Zusammenfassung Zur Erfassung der dynamischen Vorgänge bei der Muskelkontraktion wurde das System des fibrillären Insektenflugmuskels unter Bedingungen, die eine Linearisierung zulassen, untersucht. Um die Frequenzantwort als das Systemverhalten im sinusförmigen stationären Zustand zu erhalten, wurden die durch aufgeprägte sinusförmige Längenänderungen erzeugten Spannungsänderungen gemessen. Die Frequenzganganalysen beziehen sich auf die Annahme eines zeitinvarianten Systems mit konzentrierten Elementen. Die dominanten passiven Strukturen des Muskels, die Verbindungs-filamente und die Myosinbrücken, können in dem Frequenzbereich, der den Arbeitsfrequenzen des Insektenflugmuskels entspricht, durch ein aus drei Elementen bestehendes viscoelastisches System des Maxwell-Typs mit Zeitkonstanten vergleichbarer Größe beschrieben werden. Für die Frequenzantwort des aktivierten Muskels wurde mit hinreichender Genauigkeit die Übertragungsfunktion eines Phasenminimum-systems ermittelt. Eine theoretische Übertragungsfunktion für aktive Seite der Kontraktion ist durch Differenzbildung experimentell erhaltener Ortskurven bestätigt worden. Auf der Grundlage dieser theoretischen Differenzkurve wurde eine Beziehung zwischen oscillatorischer Arbeit und enzymatischer Hydrolyse des Adenosintriphosphates (ATP) als Energiequelle hergestellt. Bis zur optimalen Frequenz der Oscillation unter den benutzten Bedingungen wird eine Proportionalität zwischen diesen Größen festgestellt, die durch einen konstanten mechanochemischen Kopplungsfaktor bestimmt ist.     

Wirkung des Wechselstromes auf ein- und mehrzellige Wassertiere (Oscillotaxis,Fixation und Elektrische Betäubung)

Zusammenfassung In Weiterführung früherer Untersuchungen wurde zunächst die Reaktion freibeweglicher Wasserorganismen im Wechselstromfeld untersucht und für die dabei auftretenden besonderen Bewegungen und Einstellungen die früher vorgeschlagene Bezeichnung Oscillotaxis bei-behalten bzw. die Bezeichnung Oscillotropismus auf Reaktionen festsitzender Lebewesen eingeschränkt. Das Bild der Oscillotaxis bei Protozoen ist mannigfaltiger als das der Galvanotaxis und abhängig von der Tierart, der Reizstärke und der Einwirkungsdauer des Wechselstromes; eine Übersicht über die auftretenden Bewegungsformen und Vorschläge für ihre Bezeichnung gibt Tabelle 1. Bei Metazoen ist das Bild wesentlich einförmiger; es wird immer nur transversale Oscillotaxis beobachtet, die jedoch, wie Tabelle 2 zusammenstellt, ortsgebunden oder fortschreitend sein kann. Außer der Oscillotaxis sind bei allen untersuchten Tierarten noch weitere Stadien der Stromeswirkung in Abhängigkeit von der Stromdichte zu unterscheiden und es wird auf die Notwendigkeit einer genauen Definition eines jeden Stadiums und einer genauen Bestimmung der zugehörigen Schwellenstromdichte erneut hingewiesen. Schon bei Protozoen, vor allem aber bei Metazoen konnte auch bei Wechselstromeinwirkung festgestellt werden, daß die genannten Schwellenstromdichten mit Zunahme der Körpergröße abnehmen. Bei Metazoen ist vor allem das Stadium der Fixation bemerkenswert, das nach dem Auftreten der Oscillotaxis bei entsprechend höheren Stromdichten zu beobachten ist und in welchem das Versuchstier unfähig erscheint, Bewegungen auszuführen und seinen Aufenthaltsort zu verlassen. Bei Längsdurchströmung des Zentralnervensystemes tritt die Fixation schon bei kleineren Stromdichten auf als bei Querlage zu den Stromlinien. In eingehender Diskussion wird gezeigt, daß die Fixation nicht auf eine Narkosewirkung des Wechselstromes, vielmehr auf stärkste Erregung des Zentralnervensystems und Auftreten allgemeiner Muskelkrämpfe zurückzuführen ist. Der Unterschied in der Stromdichte für das Auftreten der Fixation je nach der Lage des Zentralnervensystemes zu den Stromlinien muß seine Ursache in einem besonderen Feinbau des Zentralnervensystemes der untersuchten Tiere haben. Der gleiche Schluß ergab sich aus früheren Untersuchungen sowie Angaben in der Literatur bei Durchströmung mit Gleichstrom, die unter bestimmten Umständen zu einer wirklichen Elektronarkose führt.     

The control of seasonal changes in the pigmentation of lime aphid nymphs, Eucallipterus tiliae

Lime aphid nymphs may be found with or without bands of black pigment on the dorsal surfaces of the head, thorax and abdomen. The proportion of pigmented nymphs in a population varies during a season, although first generation nymphs are always unpigmented. The appearance of the black pigment is found to be induced by both crowding and changes in the leaves associated with leaf maturity. Since the crowding stimulus is also found to be transmitted via the leaf, this suggests that pigmentation may be ultimately controlled by a single plant-borne factor, possibly the nutritional quality of the leaves. The possible significance of this response in the life of the aphid is discussed.

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zusammenfassung Bei der Lindenblattlaus können Larven mit und ohne schwarz pigmentierten Bändern auf der Rückenseite des Kopfs, des Thorax und des Abdomens gefunden werden. Der Anteil pigmentierter Larven in einer Population schwankt während einer Saison, indessen sind die Larven der ersten Generation nie pigmentiert. Das schwarze Pigment wird induziert durch Crowding und durch Veränderungen im Blatt, welche mit der Blattreifung zusammenhängen. Da auch der Crowdingstimulus durch das Blatt übertragen wird, dürfte die Pigmentierung letztlich durch einen einzigen in der Pflanze befindlichen Faktor, möglicherweise die Nahrungsqualität der Blätter, gesteuert werden. Die mögliche Bedeutung dieses Zusammenhangs im Leben der Blattlaus wird diskutiert.

     

The encoder mechanism of receptor neurons

Zusammenfassung Ausgehend von den elektrischen Vorgängen an der erregbaren Membran wird der Kodierungsprozeß untersucht. Eine Leitwert-Potential-Beziehung als Bedingung für die Impulsauslösung gestattet eine detaillierte Analyse bei verschiedenen Eingangssignalen. Bei der Ansteuerung mit einem Leitwert erfolgt die Sättigung der Umsetzungskennlinie des Kodierers erheblich früher als bei Stromeingang. Auch das Phänomen des over-stretch wird vom Modell erklärt. Zur Kleinsignalanalyse wird die Theorie der Systeme mit zeitvariablen Parametern angewendet. Die Übertragungsfunktion des Kodierers setzt sich in vielen Fällen additiv aus denen mehrerer Leckstrom-Integratoren mit unterschiedlichen Zeitkonstanten zusammen. Auch die teilweise beobachtete Abhängigkeit der Parameter von der Trägerfrequenz wird modellmäßig erfaßt. Die Adaptationsvorgänge im Kodierer beruhen auf einer intracellulären Anhäufung von Natriumionen während der Impulsabgabe. Die Aktivierung der Ionenpumpe bewirkt einen zusätzlichen Stromfluß, wodurch sich die abgegebene Impulsfrequenz verringert. Bei größeren Ansteuerungen trägt die durch langsame Kalium- und Natriuminaktivierung auftretende Verschiebung der Impulsauslösecharakteristik ebenfalls zur Adaptation bei. Die Betrachtungen, obwohl allgemeingültig für den biologischen Mechanismus der Impulsentstehung und Kodierung, wurden im Rahmen der Arbeit nur auf experimentelle Befunde an Receptorneuronen begrenzt. Für das Motoneuron und Neuronen in verarbeitenden Schichten müssen zusätzlich die Summation synaptischer Vorgänge und statistische Verknüpfungen zwischen Eingangs- und Ausgangssignal berücksichtigt werden.

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

The importance of water in the normal growth of larvae of Tenebrio molitor

Although Tenebrio molitor larvae can exhibit extremely regular growth curves, all too frequently they do not. The role of water in this failure is investigated.When the larvae feed on wholemeal flour the humidity is of little consequence, but when there is much roughage (bran), and metabolic water per unit weight of food is low, the relative humidity becomes a critical factor and in the absence of drinking water successful development may become impossible. With steadily lowered humidity the difference between larvae given access to water and those deprived of it becomes progressively more marked.

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Zusammenfassung Im Gegensatz zur allgemeinen Annahme ist es möglich, außerordentlich regelmäßige Wachstumskurven von Larven des Mehlkafers zu erhalten; sie bestehen aus alternierenden Abschnitten linearen Wachstums und nicht aus einem Netto-Wachstum von etwa gleichmäßiger Dauer. Jedoch sind Abweichungen von diesem Ergebnis häufig. Die möglichen Ursachen dieser Abweichungen werden untersucht. Während die häufigste wahrscheinlich das Verschwinden der als Freßreiz verantwortlichen Substanz aus der Nahrung darstellt, ist ein anderer mächtiger Einfluß die Verfügbarkeit von Wasser.Änderungen der Feuchtigkeit, die aus einem Unterschied in der von der Nahrung absorbierten Wassermenge herrühren, verursachen nur geringe Unterschiede, wenn die Larven in vollausgemahlenem Mehl heranwachsen; aber wenn die Nahrung aus Kleie besteht mit ihrem hohen Anteil unverdaulicher Substanzen und einer geringen Ergiebigkeit von Stoffwechselwasser pro Gewichtseinheit der Nahrung, dam wird die relative Luftfeuchtigkeit zu einem kritischen Faktor. Unter diesen Umständen kann der Zugang zu trinkbarem Wasser den ganzen Unterschied zwischen Erfolg und Versagen der Entwicklung ausmachen.In dem Maße wie die Wasserversorgung zunehmend geringer wird, vermindert sich auch das Gewicht der gefressenen Nahrung, aber zusätzlich ist auch die Zunahme des Körpergewichts pro Einheit aufgenommener Futtermenge sehr herabgesetzt. Bei niedrigsten Feuchtigkeiten wird die Menge der aufgenommenen Nahrung außerordentlich klein, und obwohl enorme Wassermengen getrunken werden mögen, können die Larven ihre Nahrung nicht verwerten und zehren von ihren Fettreserven bis zum Eintritt des Todes.Eine andere Hemmung des Wachstums unter offensichtlich günstigen Bedingungen wird beschrieben und eine Betrachtung darüber angestellt, ob es sich dabei um einen Fall fakultativer Diapause handeln könnte.

     

Ricerche sui rapporti endocrini fra il pancreas e l'ovaio

Zusammenfassung Die Resultate der wenigen Versuche über die Einwirkung von Insulin auf den Eierstock vorweggenommen, deutet der Verf. die interessantesten Data der experimentellen Pathologie und die klinischen Beobachtungen über die Beziehungen der inneren Sekretion der Bauchspeicheldrüse und des Eierstockes.Der Verf. hat erwachsene Ratten einer längeren Insulinbehandlung unterworfen und in diesen Tieren eine temporäre, über 6 Monate lang anhaltende, Sterilität erzielt.Der mikroskopische Befund der untersuchten Eierstöcke wies die Anwesenheit einer großen Zahl von Corpora lutea auf; im Restteil des Ovarparenchyms, das wie in die Zwischenräume zwischen den verschiedenen Corpora lutea verbannt erschien und nur wenige Gefäße aufwies, konnte man nur wenige Follikel kleiner und mittlerer Größe erblicken, deren einige in luteiniger Umbildung, andere von einer hohen Schicht zusammengepreßter Zellen umgeben waren, die sich tief färbten; eine derartige Verdickung, wenn auch in kleinerem Ausmaße, ließ sich auch rund um die wenigen primären Follikeln beobachten; die einzelnen Eizellen erschienen normal. Derartige histologische Veränderungen erklären es dem Verf. nach genügend, warum das Weibchen nicht befruchtet werden kann, wenigstens für eine gewisse Zeit; es erscheint daher überflüssig, nach anderen Hypothesen zu greifen, wie es einige Verf. getan, um die sterilisierende Wirkung des Inkrets der Bauchspeicheldrüse zu erklären.Verschiedene Hypothesen, teils auf Grund der neuesten Errungenschaften der diesbezüglichen Forschungen, werden vom Verf. bei der Frage des Wirkungsmechanismus des Insulins einer eingehenden Kritik unterworfen.Es wird an erster Stelle auf die Analogie im Verhalten zwischen dem Insulin und dem wässerigen antihypophysären Extrakt, was die Auswirkung am Eierstock anbetrifft, eingegangen; es wird nicht ausgeschlossen, daß das Insulin, bei Vermittlung der Hypophyse, die durch das Insulin selbst in ihrer Aktivität verstärkt würde, wie dies in der neuesten Zeit angenommen wird, einen indirekten Einfluß ausüben könne, wenn auch die Wirkung einzelner Corpora-lutea-Extrakte der des Insulins näherstehend erscheinen könnte.Die Hypothese, die der Verf. formulieren zu können glaubt und die u. a. die einfachste und die logischeste zu sein scheint, besagt, daß das Insulin die massenweise luteinige Umbildung der Ovarfollikel hervorruft, da dieses Insekret, das sichtliche Analogien mit dem Follikulin aufweist, in übermäßiger Menge in den Organismus eingeführt, in den Versuchen der Hyperhormonisierung mit dieser Substanz, ähnlich dem Follikulin sich auswirken könnte.     

Beitrag zur morphologie und optik der schillerschuppen von hoplia coerulea drury und hoplia farinosa linné (col.)

Zusammenfassung Die Schillerschuppen von Hoplia coerulea bestehen aus einer dicken Platte mit verdicktem und aufgewölbtem Rand als Unterseitenlamelle und einer unregelmäßig gerillten und gewölbten Platte als Oberseiten lamelle. Das Schuppenlumen ist — entgegen der Ansicht Biedermanns —mit 3—4 durch Luft getrennte Lamellen ausgefüllt. Die Oberseitenlamelle trägt ein Netzmaschenwerk, das sich den Unebenheiten der Oberseitenlamelle anschmiegt und mit sehr kurzen Trabekeln befestigt ist. Hiermit wird die Auffassung Dimmocks bestätigt. Das Netzmaschenwerk ist formdoppelbrechend und besteht aus dünnen, sublichtmikroskopischen Lamellen mit wechselnden Lagen zur Schuppenplatte. Die Lamellen wirken als Blättchensatz und erzeugen durch Interferenz des weißen Lichtes die Schillerfarben. Die Lamellierung der Schuppenplatte und die Eigenfarbe des Chitins sind für die Farbenerzeugung von geringer Bedeutung.Die Schillerschuppen von Hoplia farinosa sind sehr stark gewölbt und tragen auf der Schuppenplatte, die in ihrem Aufbau der von Hoplia coerulea gleicht, zahlreiche feinste Borsten, die der Erzeuger der Schillerfarbe sind. Die beobachtete Formdoppelbrechung der Borsten weist auf eine lamellöse Struktur hin, die als, Blättchensatz die Interferenzfarben erzeugt. Hinsichtlich des Verlaufs der Lamellen besteht keine volle Klarbeit.Herrn Professor Dr. W. J. Schmidt zum 60. Geburtstag gewidmet.     

Die Leistungsersparnis beim Verbandsflug

Zusammenfassung Für einen Tragflügel endlicher Spannweite werden die Entstehung der Auftriebskraft und das Auftreten eines Aufwindfeldes in der Umgebung des Flügels beschrieben. Beim Verbandsflug fliegt jeder Flügel in dem Aufwind aller übrigen, wodurch sich eine beträchtliche Leistungsersparnis ergibt. Es wird über ein theoretisches Verfahren berichtet, mit dem diese Leistungsersparnis für beliebig gestaltete Flugformationen mit beliebiger Zahl der beteiligten Vögel berechnet werden kann. Bei diesem Verfahren werden die schlagenden Flügel durch starre Flügel ersetzt. Es wird gezeigt, daß dies eine sinnvolle Vereinfachung darstellt.Die theoretischen Rechnungen ergaben, daß die Leistungsersparnis des gesamten Verbandes nur von der Gesamtzahl der Vögel und von deren seitlichem Abstand abhängt. Die Verteilung dieser Leistungsersparnis auf die beteiligten Individuen hingegen ist von der Form des Verbandes abhängig. Es werden Ergebnisse von Beispielrechnungen mitgeteilt, bei denen die Verteilung der Leistungsersparnis auf die einzelnen Vögel in symmetrischen und unsymmetrischen Winkelflugformationen einschließlich der Schräglinien-Anordnung sowie auch in ganz beliebig geformten Verbänden untersucht wurde. Dabei zeigte sich, daß in Winkelformationen mit geradlinigen Schenkeln das an der Spitze des Verbandes fliegende Individuum die geringste Leistungsersparnis aufzuweisen hat. Durch systematische Veränderungen der Form des Verbandes wurde eine Formation mit nahezu gleichförmiger Verteilung der Leistungsersparnis auf die beteiligten Vögel gefunden. Verschiedene Erscheinungen des Verbandsfluges von Vögeln werden aus aerodynamischer Sicht diskutiert.

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The power reduction in flight formations

Summary For a wing of finite span the generation of lift and the occurrence of an induced upwash field in the vicinity of the wing are described. In formation flight each wing is situated in an upwash field generated by all other wings of the formation, leading to a considerable reduction in flight power demand. A theoretical method is presented to calculate the flight power reduction for arbitrarily shaped flight formations with any number of birds. In this method, the beating wings are replaced by fixed wings, which is shown to be an adequate simplification.Theoretical calculations show, that the total flight power reduction of the whole formation depends only on the total number of birds and on their lateral distance. The distribution of this power reduction on the individuals involved, however, is a function of the actual shape of the formation. Results of numerical examples are presented, which show the distribution of power reduction on the individuals involved in symmetrical and unsymmetrical vee formations including the flight in a straight line as well as in arbitrarily shaped formations. In vee formations with straight sides, the individual at the apex of the formation has the smallest reduction in flight power demand. By systematic modifications of the shape a formation with almost uniform distribution of flight power reduction was found. Some aspects of formation flight of birds are discussed from an aerodynamicist's point of view.

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Vortrag gehalten auf der 84. Jahresversammlung der DO-G zu Saarbrücken.     

Die Belichtungspotentiale und das Sehen der Insekten (Untersuchungen an Calliphora und Dixippus)

Zusammenfassung Die langsamen Belichtungspotentiale der Facettenaugen von Calliphora und Dixippus werden beschrieben und aus den elektrischen Vorgängen am Insektenauge Folgerungen für die Physiologie der optischen Wahrnehmung gezogen.Die Potentiale werden mit Nadelelektroden abgegriffen. Der für die Untersuchungen entwickelte Gleichspannungsverstärker wird beschrieben.Das Belichtungspotential von Calliphora ist unter alien Versuchs-bedingungen diphasisch und besteht aus einem positiven Ein-Effekt und einem negativen Aus-Effekt. Bei hohen Intensitaten wird ein negatives Zwischenpotential deutlich. Bei Tachycines und Dixippus ist das Belichtungspotential stets monophasisch und rein negativ.Die Höhe der einzelnen Phasen hangt von der Intensität des Lichtreizes ab (Abb. 6) und nimmt in einfach logarithmischem Koordinaten-system linear (Dixippus) oder in Form einer sigmoiden Kurve (Calliphora) mit der Intensitat zu.Der Ein-Effekt von Calliphora ist bei genügenden Intensitäten spätestens nach 5 msec, wahrscheinlich schon früher, unabhangig von der Reizdauer (Abb. 11). Das Zwischenpotential hat erst nach 200 msec seine maximale Höhe erreicht. Der Aus-Effekt nimmt bis zu 100 sec Reizdauer an Höhe zu.Die Höhe des (negativen) Belichtungspotentials von Dixippus ist nach 30 msec, die der Aeschna-Larve nach 100 msec von der Reizdauer unabhängig.Die Höhe des Ein-Effektes von Calliphora ist für gleiche Produkte aus Intensität und Reizareal gleich.Für den Aus-Effekt von Calliphora gilt das Bunsen-Roscoesche Reizmengengesetz mindestens bis zu 200 msec, für das Belichtungs-potential von Dixippus und der Aeschna-Larve nur bis zu 30 msec.Mit der Zahl der gereizten Ommatidien (dem Reizareal), die von 1–50 Ommatidien variiert wird, nimmt die Höhe des Belichtungs-potentials logarithmisch zu.In Höhe und Form zeigt das Retinogramm von Calliphora keine Adaptation. Höhe und Form sind nach intensiver Belichtung und langem Dunkelaufenthalt gleich. Bei Dunkeladaptation treten lediglich Nach-schwankungen auf, die dem helladaptierten Auge fehlen (Abb. 22).Bei Dixippus und Tachycines hangt die Höhe des Belichtungs-potentials dagegen stark vom Adaptationszustand ab.Die Schwelle des helladaptierten Auges von Dixippus beträgt das 20000fache der Schwelle im Zustand maximaler Dunkeladaptation. Der Verlauf der Dunkeladaptation wird in Kurvenform dargestellt (Abb. 23).Bei Reizung mit Flimmerlicht bestehen die Belichtungspotentiale von Calliphora aus positiven und negativen Wellen, die von Dixippus und Tachycines nur aus Schwankungen in der Höhe des negativen Potentials.Bei Calliphora hat der erste Ein-Effekt bei Flimmerlicht stets die gleiche Höhe wie bei konstantem Lichtreiz. Die zunächst folgenden Ein-Effekte sind (als Ausdruck eines relativen Refraktärstadiums) verkleinert, nehmen aber schrittweis an Höhe zu und werden bei mittleren Flimmerfrequenzen (50 sec^–1) sogar größer als der erste (Abb. 26 und 27).Mit zunehmender Reizfrequenz nimmt die Höhe der Flimmeraktions-potentiale ab, bis schließlich Verschmelzung eintritt (Abb. 27).Die Verschmelzungsfrequenzen bei Calliphora sind außerordentlich hoch: Die höchste beobachtete Verschmelzungsfrequenz beträgt 265 Lichtreize in der Sekunde, womit aber der Maximalwert sicher noch nicht erreicht ist. Ähnliche Werte ergeben sich für das Auge der Biene.Im Gegensatz dazu liegt die maximale Verschmelzungsfrequenz von Dixippus bei 40 Lichtreizen in der Sekunde.Die Abhängigkeit der Verschmelzungsfrequenz von Arealgröße und Reizintensität wird dargestellt (Abb. 31).Das Belichtungspotential von Dixippus kann in Übereinstimmung mit Bernhard (1942) in zwei negative Komponenten (R und S) zerlegt werden.Die Aus-Effekte von Calliphora sind der R-Komponente von Dixippus vergleichbar. Beide entstehen wahrscheinlich in der Retina und sind — trotz entgegengesetzten Vorzeichens — vielleicht mit P III der Wirbeltiere vergleichbar. Für alle drei gilt das Bunsen-Roscoesche Gesetz.Bei Mimmerlicht wird bei Calliphora durch die negativen Aus-Effekte die Refraktärperiode der positiven Ein-Effekte verkürzt. Diese Erscheinung wird als restitutive Wirkung durch ein Gegenpotential aufgefaßt und mit dem Wendungseffekt (Scheminzky) verglichen, der hier also unter natürlichen Bedingungen eine Rolle spielt.Mit dem Auftreten von Potentialen mit entgegengesetztem Vorzeichen stehen die hohen Verschmelzungsfrequenzen von Calliphora im Zusammenhang. Dixippus, dem positive Anteile im Retinogramm fehlen, hat wesentlich geringere Verschmelzungsfrequenzen.Der Verlauf des Retinogramms bei Calliphora läßt auf eine außerordentlich schnelle Adaptation schließen, die sich in Bruchteilen einer Sekunde abspielt. Infolgedessen ist das Retinogramm selbst schon nach wenigen Sekunden von der Voradaptation unabhängig. Die biologische Bedeutung dieser schnellen Adaptation wird erörtert.Aus diesen Ergebnissen wird für die Physiologie der optischen Wahrnehmung bei den Insekten gefolgert:Das im Verhältnis zu den Wirbeltieren gering entwickelte räumliche Auflosungsvermögen (Sehschärfe) des Facettenauges wird durch ein extrem entwickeltes zeitliches Auflösungsvermögen wettgemacht. Es lassen sich zwei Typen von Insektenaugen unterscheiden: Bei den einen geht hohe absolute Empfindlichkeit mit geringem zeitlichem Auflösungs-vermogen (niedrige Verschmelzungsfrequenz) und langsamer sich über Minuten erstreckender Adaptation parallel (Dixippus-Typ). Bei den anderen ist die absolute Empfindlichkeit geringer, das zeitliche Auflösungsvermögen außerordentlich groß, die Adaptation in Bruchteilen einer Sekunde beendet (Calliphora-Typ).Den beiden verschiedenen Leistungstypen entspricht ein verschiedenes ökologisches Verhalten. Hohes zeitliches Auflösungsvermögen ermöglicht ein Sehen in schneller Bewegung. also im Mug, trotz geringer raumlicher Sehschärfe. Nicht fliegende Insekten gewinnen unter Preisgabe des zeitlichen Auflösungsvermbögens an absoluter Empfind-lichkeit.Der Göttinger Akademie der Wissenschaften bin ich für die Förderung der vorliegenden Untersuchungen zu großem Dank verpflichtet.     

Eine Methode zur colorimetrischen Bestimmung von Ammoniak in Meerwasser

Zusammenfassung 1. Es wird eine Methode zur Bestimmung von Ammoniak im Meerwasser beschrieben, die statt des Oxidationsmittelverbrauchs eine direkte Farbstoffbildung mit dem Ammoniak colorimetrisch zu messen erlaubt.2. Die Methode beruht auf der Bildung eines chinoiden blauen Farbstoffs mit Natrium-Salicylat als phenolischer Komponente und Natrium-Dichlorcyanurat als Halogenträger. Die meisten im Meerwasser anwesenden Substanzen stören die Reaktion nicht und werden auch nicht erfaßt. Die Methode ist vom Salzgehalt in weiten Bereichen (ca. 25 bis 40) unabhängig.3. Da nur eine veränderliche Lösung gegen eine konstante Gegenlösung photometriert wird, läßt sich die Messung auch gut mit einem Autoanalyzer durchführen. Dazu wurde die Vorbereitung der Reagenzien für die Messung auf See stark vereinfacht.4. Während bei der manuellen Methode streng auf eine lineare Abhängigkeit zwischen Konzentration und Extinktion geachtet werden muß, kann bei der automatischen Bestimmung die Ammoniak-Konzentration direkt durch die Peakhöhe ausgedrückt werden. Diese Unabhängigkeit von der Linearität gibt die Möglichkeit einer genaueren Bestimmung des Ammoniaks im Bereich geringerer Konzentrationen.5. Streuung und Reproduzierbarkeit liegen bei ca. ± 3% im untersuchten Meßbereich zwischen 0,35 und 16,60µg-at NH ₄ ⁺ -N/l. Wichtig für die Bestimmung ist die genaue Einhaltung der Temperatur und Reaktionszeit; dies ist bei der Analyse mit dem Autoanalyzer ohne Schwierigkeiten möglich.

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A method for colorimetric determination of ammonia in sea water

A method is described which measures the amount of an ammonium compound colorimetrically, instead of measuring the consumption of oxidizing matter. The method is based on the formation of a blue quinoid dye, with sodium salicylate as phenolic, and sodium derivative of dichlorcyanuric acid as halogenic reagent. Most non-ammonium compounds occuring naturally in sea water do not interfere with this reaction. The method is applicable within a wide salinity range manually as well as automatically. Manual determination requires strict linear interdependence between concentration and extinction. In the automatical determination, concentration is expressed by the peak level; this independence from linearity facilitates more exact measurements at lower ammonia concentrations. For shipboard investigations the preparation of reagents is simplified to eleminate handling errors. Exact control of temperature and reaction time is essential. The reproducibility of the method is approximately 3% within the range investigated: 0.35 to 16.60µg-at NH ₄ ⁺ -N/l.

     

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.     

Untersuchung über den Wasserwechsel der Seeigel und seine Bedeutung für Atmung und Exkretion

Zusammenfassung 1. BeiEchinus esculentus L. wurde die über den Mund aufgenommene und durch den After ausgeschiedene Wassermenge gemessen.2. Die durch Trinken einverleibte Wassermenge nimmt allometrisch mit der Körpergröße zu. In erregtem Zustand ist eine Steigerung der Trinkrate um mehr als das 10fache möglich.3. Die durch den After ausgeschiedene Wassermenge ist größer als die über den Mund aufgenommene. Das bedeutet, daß über die Körperoberfläche zusätzlich Wasser absorbiert und durch den Darm wieder ausgeschieden wird. Diese zusätzliche Wasseraufnahme ist bei den kleinen Individuen besonders ausgeprägt.4. Die Bedeutung des Trinkens, des Wassereinstromes über die Körperoberfläche und die Ausscheidung durch den Darm wird im Hinblick auf Atmung und Exkretion diskutiert. Dabei ergeben sich folgende Schlußfolgerungen: Das hastige Trinken in erregtem Zustand kann die Sauerstoffversorgung im Körperinneren verbessern, die Wasserausscheidung über den Darm die Exkretion von löslichen Stoffwechselendprodukten fördern.5. Für die Wasseraufnahme durch die Körperoberfläche und den Weg des Wassers durch den Körper wird folgender Mechanismus vorgeschlagen und diskutiert: Infolge eines mit einer Ionenpumpe verbundenen K⁺- und Ca²⁺-Überschusses in der Ambulacralflüssigkeit besteht ein geringer, einwärtsgerichteter osmotischer Gradient, der einen Wassereinstrom in die Lumina der expandierten Füßchen bewirkt. Durch Kontraktion der Füßchen wird das eingedrungene Wasser zum größten Teil über die Ampullenwände in das Metacoel gepreßt und vom Darm aktiv, zusammen mit Stoffwechselendprodukten, wieder ausgeschieden.

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Studies on water exchange of sea urchins and its importance for respiration and excretion

Measurements of the quantities of sea water taken in by the mouth and expelled by the anus show thatEchinus esculentus L. drinks water at more or less regular intervals. The amounts of water taken in through the mouth increase allometrically in relation to body volume. Upon stimulation, drinking rate may rise to more than ten times the basic rate. Since the amount of water leaving the body through the anus exceeds that entering through the mouth, additional water must be absorbed through the body surface and excreted by the gut. The amount of water influx via body surface is especially high in smaller individuals. Drinking, influx and excretion of water are discussed with regard to respiration and excretion: hasty drinking, caused by stimulation, can increase the supply of oxygen to the perivisceral cavity, and subsequent excretion supports the removal of metabolic wastes. The following mechanism of water influx is proposed and discussed: As a consequence of excess K⁺ and Ca⁺⁺ ions in the ambulacral system, due to an ion pump, there exists a small inward directed osmotic gradient causing water to enter the lumina of the expanded tube feet. When the tube feet contract, most of the absorbed water is forced through the ampulla walls into the perivisceral cavity, from where it is actively excreted by the gut, together with metabolic wastes.

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Mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft.     

Eiweissk?rper und Donnan-Gleichgewicht

Zusammenfassung Die Theorie des kolloiden Verhaltens der Eiweisskörper, welche Loeb entwickelt hat, wird im Umriss dargestellt und dabei werden Versuche erwähnt, welche die amphotere Natur der Eiweisskörper zeigen, ihre Fähigkeit sich mit Säuren und Basen zu verbinden, davon abhängig, ob die Wasserstoffionenkonzentration grösser oder geringer ist als diejenige des isoelektrischen Punktes. Nach Ableitung der Donnantheorie des Membrangleichgewichtes wird gezeigt, dass diese Theorie immer anwendbar ist, wenn Ionen vorhanden sind, die durch eine für andere Ionen durchlässige Membran nicht diffundieren können. Sie ist ferner anwendbar zur Erklärung des Einflusses der Elektrolyte auf Membranpotentiale und osmotischen Druck von Eiweisslösungen, auf Quellung von Gelatine und einen bestimmten Typus von Viskosität, von Gelatinelösungen. Der Unterschied zwischen kolloidem und krystalloidem Verhalten (vielmehr als zwischen kolloiden und krystalloiden substanzen oder Zustand) wird betont und die Anwendung der Donnantheorie auf das Gleichgewicht zwischen Blutzellen und Serum besprochen.(Deutsche Übertragung von Frau Else Asher).