Unterschiedlicher elektronenmikroskopischer Feinbau der Sinneszellen im Parietalauge und im Pinealorgan (Epiphysis cerebri) der Lacertilia

Zusammenfassung Das Parietalauge und das Pinealorgan (Epiphysis cerebri) der Echsen Lacerta sicula campestris, Lacerta vivipara, Lacerta agilis, Anguis fragilis und Iguana iguana wurden elektronenmikroskopisch untersucht und die Ultrastrukturen ihrer Rezeptoren verglichen. Die langen Außenglieder des Parietalauges sind aus regulären scheibenförmigen Lamellenverbänden aufgebaut. Im Pinealorgan der Echsen findet man zwar eine gewisse Anzahl von kurzen regulär gebauten Außengliedern, im Vordergrund stehen aber die zahlreichen alterierten und degenerierten Außengliedstrukturen. Diese sind durch Auflösung des charakteristischen Lamellenverbandes, die offenbar zur Bildung von Tubuli oder Bläschen führt, konzentrische Lamellenkörper und membranbegrenzte Vakuolen verschiedenen Inhalts gekennzeichnet. Außerdem wurden noch rudimentäre oder unreife (Neubildung ?) Außengliedformen beobachtet. Aufmerksamkeit verdienen einige artspezifische und ontogenetische Unterschiede. Parenchymzellen der Lacertilierepiphyse (1. epitheliale, lumennahe Elemente, die sich offenbar von Sinneszellen herleiten, 2. verzweigte Formen der tieferen Wandschichten) und marklose Nervenfasern enthalten verschiedene Typen elektronendichter Granula. Das Epiphysenproblem wird auf der Basis dieser Befunde und der elektrophysiologischen Ergebnisse von Dodt u. Mitarb. diskutiert.

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Differences in the ultrastructure of the sensory cells in the parietal eye and the pineal organ (epiphysis cerebri) of lacertiliaA contribution to the pineal problem

Summary The parietal eye and the pineal organ (epiphysis cerebri) of the lizards, Lacerta sicula campestris, Lacerta vivipara, Lacerta agilis, Anguis fragilis and Iguana iguana, have been studied by means of electron microscopy. The ultrastructure of the parietal eye and pineal receptor cells is compared. The long outer segments of the parietal eye appear normal and show regular stacks of discs. In the pineal organ some of the short outer segments are essentially normal, but there are many disorganized and degenerated outer segment structures. Separation of discs and transformation into tubules and vesicles, whorllike structures or membrane-bounded and vesicle-filled compartments are very abundant. In addition, some rudimentary or anlage-like (renewal ?) forms of the outer segment were observed. Attention should be given to some interspecific and ontogenetic differences. Different types of dense-core vesicles were found in (1) the epithelial and pinealocyte-like parenchymal cells and (2) the unmyelinated nerve fibers of the lacertilian pineal organs. The pineal problem is discussed in view of these findings and the electrophysiological results of Dodt et al.

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Herrn Prof. Dr. Dr. h. c. W. E. Ankel gewidmet.

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Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Weitere elektronenmikroskopische Untersuchungen am Pinealorgan vonPhoxinus laevis (Teleostei,Cyprinidae)

Zusammenfassung Auch im Pinealorgan adulter Elritzen (Phoxinus laevis) sind die Außenglieder der Sinneszellen nicht degeneriert. Der Vergleich wurde zwischen adulten Exemplaren (8,6 cm) und 19,5 Monate jüngeren Tieren (3 cm) durchgeführt. Im Verhältnis zu den Jungtieren sind die Neuropilformationen und die synaptischen Strukturen adulter Elritzen stärker ausgeprägt. Bei den letzteren enthalten die Endfüße der pinealen Rezeptoren zahlreiche synaptische Bänder und 300–400 Å große Bläschen. Die Neuropilzonen sind außerdem reich an verdichteten Membranstellen (tight junctions). Im Pinealorgan des adulten Phoxinus finden sich eigenartige Einschlußkörper, die aus konzentrischen Lamellen bestehen; ähnliche Membran wirbel hat Takahashi (1969) bei zweijährigen Goldfischen beschrieben. Häufig lassen sich in den Epiphysen adulter Elritzen Axone beobachten, die mit 500–1000 Å großen granulierten Vesikeln gefüllt sind und im Verband bahnartig zusammengefaßter markloser Nervenfasern verlaufen. Die Herkunft und Bedeutung dieser granulierten Fasern werden diskutiert, ebenso wie die funktionelle Rolle des pinealen Sinnesorgans.

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Further electron microscopic studies of the pineal organ inPhoxinus laevis (Teleostei, Cyprinidae)

Summary The outer segments of pineal receptor cells of adult (8.6 cm) European minnows (Phoxinus laevis), like the lamellated outer segments of 19.5 months younger (3 cm) specimens, did not show signs of degeneration (see also Oksche and Kirschstein, 1967). Neuropile formations and synaptic structures were more prominent in adult than in youngPhoxinus. In the adult group, the end-feet of pineal receptors contained numerous synaptic ribbons and vesicles (300–400 Å in diameter). The neuropile zones were rich in tight junctions. A peculiar structure of the pineal organ of agingPhoxinus was the inclusion body formed by concentric arrangement of lamellae. Membrane whorls similar to these inclusion bodies were described in the pineal organ of two years old goldfish (Takahashi, 1969). In the pineal organ of adultPhoxinus considerable numbers of axons containing dense-core vesicles (500–1,000 Å in diameter) were observed within tract-like bundles of unmyelinated nerve fibers. The origin and significance of these granulated fibers and the functional role of the pineal sense organ have been discussed.

Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Ultrastruktur des pinealen Sinnesapparates bei einigen Pipidae und Discoglossidae

Zusammenfassung Der Pinealkomplex der Anuren ist ein spezialisiertes Organ. Dafür sprechen sowohl physiologische Befunde als auch der histologische Aufbau, die Nervenverbindung mit dem Gehirn und die starke Blutversorgung. Degenerationszeichen sind nur an einem Teil der Rezeptorenaußenglieder zu beobachten; daneben finden sich stets voll differenzierte Sinneszellen. An der Epiphysis cerebri einiger stammesgeschichtlich bemerkenswerter Anurenformen (Pipidae: Xenopus laevis, Hymenochirus boettgeri; Discoglossidae: Bombina bombina) wird gezeigt, daß die durch Invaginationen des Plasmalemms entstandenen Außengliedstrukturen (Plättchen) nicht wie bei den Stäbchen und Zapfen der Lateralaugen auf einen bestimmten Durchmesser festgelegt sind. Aus ursprünglich zapfenähnlichen Formen entstehen durch tiefere Plasmalemmeinstülpungen Außenglieder, deren Lamellen das Innenglied kapuzenförmig überdecken. Bin weiteres Fortschreiten des Invaginationsprozesses führt zu unregelmäßigen Auf- und Abfaltungen des Außengliedes; an solchen Außengliedern treten Degenerationszeichen auf. Es werden zwei verschiedene Ablaufsformen der Degeneration beschrieben: 1. Membrankomplexe werden am distalen Pol abgestoßen; 2. Ein lytischer Abbau erfolgt von der Basis her. Diese Befunde werden unter Berücksichtigung energetischer Aspekte diskutiert. — Die Stützzellen sind offenbar zu trophischen und phagocytotischen Leistungen befähigt. Sie enthalten zahlreiche Myeloidkörper, deren Punktion ungeklärt ist. In der plexiformen Zone der Epiphysis cerebri sind neben Synapsen, die von basalen Sinneszellfortsätzen und Dendriten der Ganglienzellen gebildet werden, markhaltige und marklose Nervenfasern nachweisbar. Die marklosen Nervenfasern enthalten elektronendichte Granula. Vereinzelte elektronendichte Granula finden sich neben zahlreichen 500 Å großen Vesikeln auch in den basalen Sinneszellausläufern; die Bedeutung dieser Zelleinschlüsse ist noch ungeklärt.

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Ultrastructure of the pineal sensory apparatus in some Pipidae and Discoglossidae

Summary The pineal complex of the anura is a specialized organ as demonstrated with physiological and histological methods. It shows a connection with the brain by nerve fibers and an extensive vascularization. Physiological degeneration is seen only in a part of the outer segments of the sensory cells. In the pineal organ of several phylogenetically remarkable anuran species (Pipidae: Xenopus laevis, Hymenochirus boettgeri; Discoglossidae: Bombina bombina) the flattened sacs of the outer segment form more irregular arrangements than in the lateral eye receptors and overlap the inner segment. When the invaginations become more complex, irregular outer segments are frequently observed. In such outer segments degeneration occurs in either of two ways: 1. The membrane complexes are discarded from the apex, 2. lysis starts in the basal portion. These observations are discussed considering the energyutilization aspects. — The supporting cells seem to have trophic and phagocytic functions. These cells contain also myeloid bodies with unknown function. — The plexiform region of the pineal organ contains, in addition to the basal processes of the receptor cells and the dendrites of the nerve cells, also myelinated and unmyelinated nerve fibers. The unmyelinated fibers contain dense-core granules. Besides many vesicles with a diameter of 500 Å, there are also some dense-core granules in the basal processes of the receptor cells; the functional role of these inclusions is still open to discussion.

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Herrn Prof. Dr. Dr. h. c. H. Spatz gewidmet.

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Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Physiologische Untersuchungen und weitere Bemerkungen zur Struktur des lichtempfindlichen Pinealorgans von Pterophyllum scalare Cuv. et Val. (Cichlidae,Teleostei)

Zusammenfassung Im Einklang mit neuen Befunden von Hafeez (1971) bei Symphysodon aequifasciatus (Cichlidae) gehört das Pinealorgan von Pterophyllum scalare1 zum tubulärsensorischen Typ der Knochenfischepiphyse. — In Versuchen mit elektrophysiologischer Ableitung vom freigelegten Epiphysenstiel wurde eine direkte Lichtempfindlichkeit des Pinealorgans von Pterophyllum scalare beobachtet. Die Wirkung bestand in der Regel in einer Hemmung der Spontanaktivität, für die ein Photopigment mit einem Absorptionsmaximum bei 530 nm verantwortlich sein dürfte. Die Bestimmung der Lichtschwelle ergab Werte, die bei Berücksichtigung der Lichtverluste dafür sprechen, daß das Pinealorgan von Pterophyllum scalare bei Dunkelheit und in der Dämmerung aktiv ist, während die Impulsaussendung im vollen Tageslicht gehemmt wird. — Die Ableitungsstellen wurden an Hand von elektrolytisch gesetzten Eisenmarken histologisch lokalisiert.

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Physiological studies and some further remarks on the structure of the photosensitive pineal organ of Pterophyllum scalare Cuv. et Val. (Cichlidae, Teleostei)

Summary The pineal organ of Pterophyllum scalare was classified as tubular and sensory. Our anatomical findings are in agreement with recent observations of Hafeez (1971) in Symphysodon aequifasciatus (Cichlidae). Electrical recordings from the exposed pineal stalk of Pterophyllum scalare, after removal of the lateral eyes and upon direct illumination of the diencephalic roof, indicated that: (1) the pineal organ of P. scalare is photosensitive, and (2) light mainly inhibits the spontaneous discharge of its nervous elements. Maximum sensitivity was observed at 525 nm. Prom estimates of the light absorbed by the tissue in front of the pineal organ and measurements of the light threshold of the exposed organ, it was concluded that the pineal organ of Pterophyllum scalare functions optimally in dim light, and that its activity is inhibited in daylight. The site of the recording electrodes was identified histologically by electrolytically-deposited iron marks.

Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (Arbeitskreise E. Dodt und A. Oksche).     

Über die elektronenmikroskopische Identifizierung von noradrenergen Nervenfasern durch 5-Hydroxydopamin und 5-Hydroxydopa im Pinealorgan der Eidechse (Lacerta muralis)

Zusammenfassung Durch Verwendung von 5-Hydroxydopamin und 5-Hydroxydopa, die endogenes Noradrenalin in den Speichergranula sympathischer Nerven ersetzen, gelang es, noradrenerge Nervenfasern innerhalb des Pinealorgans von Lacerta muralis zu identifizieren. Die Nerven stammen von sympathischen, autonomen Neuronen. Ihre marklosen Fortsätze können an der großen Anzahl von granulierten Vesikeln erkannt werden, deren elektronendichter Inhalt durch die Vorbehandlung eindeutig zugenommen hat. In drei Teilen des Pinealorgans wurden noradrenerge Fasern elektronenmikroskopisch gefunden: 1. Neben den Blutgefäßen im perivaskulären Bindegewebsraum, 2. zwischen den Zellen und deren Fortsätzen innerhalb des Pinealorgans, 3. frei im Lumen des Pinealorgans. In einigen Fällen wurde beobachtet, daß verdickte Endformationen Kontakt mit Teilen von Sinneszellen, besonders deren Außengliedern, aufnehmen. Bisher konnte kein synaptischer Kontakt mit sekretorischen Zellen des Pinealorgans festgestellt werden.

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On the electron microscopic identification of noradrenergic nerves in the pineal organ of the lizard lacerta muralis by 5-hydroxydopamine and 5-hydroxydopa

Summary Using 5-hydroxydopamine and5-hydroxydopa as false sympathetic transmitters the authors identified noradrenergic nerves inside the pineal organ of the lizard. These nerves are part of sympathetic autonomic neurones; their unmyelinated processes are identified by a large number of dense core vesicles the electron dense content of which has increased significantly following pretreatment with the catechol-analogues. There are three parts of the pineal organ where noradrenergic nerves have been found electron microscopically: 1) Close to the blood vessels in the perivascular connective tissue compartment, 2) between cells and their processes inside the epithelium of the pineal organ, 3) free in the lumen of the pineal gland. In some cases club shaped terminations contact parts of sensory cells especially their outer segments. No synaptic contacts to secretory cells have been detected so far.

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Supported by USPHS Research Grant TW 00295-02.

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Mit dankenswerter Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Licht- und elektronenmikroskopische Untersuchung der Ubischkörperentwicklung in der GattungOxalis

Zusammenfassung Die Tapetumzellen vonOxalis rosea, O. corymbosa, O. pubescens undO. corniculata bilden an der Innenwand plättchenförmige Ubischkörper, und zwar, der allgemeinen Auffassung entgegen, nicht an der Außenseite der Innenwand, sondern an der Innenseite. Die Entwicklung der Plättchen geht intrazellulär vor sich. Zunächst wandern Lipidtropfen an das Plasmalemma, wo sie sich meist in Gruppen ansammeln. Indem um die Lipidtropfen eine Sporopolleninhülle gebildet wird, entstehen einzelne Ubischkörper. Die Größe und Form der Plättchen variiert. In der Flächenansicht erscheinen die kleinsten Plättchen kreisrund; alle größeren Plättchen haben dagegen eine kompliziertere Form und einen gekerbten Rand, da sie Aggregate des kleinsten Typs darstellen. Alle Plättchen zeigen je nach der Größe ein oder mehrere helle Kreisflächen, die sich in Seitenansichten als röhrenförmige Hohlräume erweisen. Diese Röhrchen entstehen durch die Auflösung der Lipidtropfen während späterer Entwicklungsstadien. Es konnte neuerlich bestätigt werden, daß die Ubischkörper als homolog mit der Exine zu betrachten, aber für die Ausbildung der Exine bedeutungslos sind.

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Summary Plate-like Ubisch bodies are present on the inner cell wall of tapetal cells ofOxalis rosea, O. corymbosa, O. pubescens andO. corniculata. Contrary to the current opinion they are not located on the outside of the inner cell wall but on its inside. These platelets develop intracellular. First lipid droplets move to the plasmalemma und accumulate in groups. Deposition of sporopollenin around the droplets leads ultimately to the formation of Ubisch bodies, which vary in form and size. The smallest platelets show a circular shape while all larger ones possess a more complicated form and a crenate limb beeing aggregates of the smallest typ. All these Ubisch bodies have a tubular internal structure. The channels originate by dissolution of the lipid droplets. It has been confirmed newly that Ubisch bodies and exine can be considered as homologous, but they are unnecessary for exine formation.

     

Entwicklungsleistungen abdominaler Imaginalscheiben vonCalliphora erythrocephala (Insecta,Diptera). Experimentelle Untersuchungen zur Morphologie des Abdomens

Zusammenfassung Die vorliegende Arbeit befaßt sich mit dem Induktionsvermögen isolierter Dotterplättchen, der Kerne und Pigmentgranula, der Ribosomen und des ribosomenfreien Überstandes aus Ganzkeimhomogenaten der Gastrula vonXenopus laevis.Die subzellularen Fraktionen wurden mit Hilfe differentiellen Zentrifugierens in saccharosehaltigen Medien isoliert und ihre Reinheit elektronenmikroskopisch geprüft.Die Mikrosomenfraktion zeigt archencephal-deuterencephale Induktionsaktivität, die sich nach Extraktion mit Pyrophosphat und mit Phenol erhöht. Die Membranstrukturen dieser Fraktion können partiell von den Ribosomen durch Behandlung mit Desoxycholat abgetrennt werden. Proteine, die deuterencephale und spinocaudale Gewebedifferenzierungen hervorrufen, lassen sich von der mit Desoxycholat behandelten Mikrosomenfraktion mit 1 M NH₄Cl extrahieren.Der ribosomenfreie Überstand besitzt nur schwaches Induktionsvermögen. Nach einer Phenolbehandlung nimmt die archencephal-deutereucephale Aktivität zu, nicht jedoch die spinocaudale.Isolierte Kerne induzieren kleine deuterencephale Gewebestrukturen und einen relativ hohen Prozentsatz an spinocaudalen Differenzierungen. Phenolextraktion erhöht die Rate dieser Induktionen nicht.Die Dotterplättchen weisen in der Hauptsache deuterencephales Induktionsvermögen auf, das größtenteils mit der Außenhülle dieser Partikel assoziiert ist. Proteine, die archenecphal-deuterencephale Gewebedifferenzierungen hervorrufen, können in geringen Mengen aus Plättcten extrahiert werden, deren Außenhülle vorher fast vollständig entfernt worden ist.

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Inducing capacity of subcellular fractions from the gastrula ofXenopus laevis

Summary Isolated yolk platelets, nuclei and pigment granules, ribosomes and the ribosome-free supernatant of homogenates from whole gastrulae ofXenopus laevis were tested for their inducing properties.The subcellular fractions were obtained by differential centrifugation in sucrose media and their purity was checked by electronmicroscopy.The microsomal fraction shows archencephalic and deuterencephalic inducing capacity which is enhanced after extraction with pyrophosphate and with phenol. The membrane structures of this fraction can partially be separated from the ribosomes by treatment with desoxycholate. Proteins with deuterencephalic and spinocaudal inducing activity are extractable from the desoxycholate treated microsomal fraction with 1 M NH₄Cl.The supernatant, free of ribosomes, has a rather weak inducing ability. After extraction with phenol the archencephalic and deuterencephalic activity increases, but not the spinoaudal.Isolated nuclei induce small deuterencephalic structures and a relatively high percentage of spinocaudal differentiations. Extraction with phenol does not enhance the rate of these inductions.The yolk platelets show mainly deuterencephalic inducing activity which is associated essentially with the superficial layer of these particles. Proteins, inducing archencephalic and deuterencephalic tissue differentiations, are extractable in small amounts from the platelets after partial removal of the superficial layer.

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Die Arbeit wurde mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft ausgeführt.

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Die elektronenoptischen Aufnahmen wurden von Dr. H. Grunz und G. Arkenberg hergestellt.     

Schillerfarben der Stare(Sturnidae)

Zusammenfassung Die Grundlagen schwach schillernder Federn mit Metallglanz werden gedeutet. Der Durchmesser der Melaninkörner sowie die Dicke der Keratinschicht darüber oder beide Faktoren zusammen ergeben Verstärkung für Vielfache der Wellenlänge. Während die meisten Gattungen große, längliche Melaninstäbe aufweisen, zeigtPoeoptera mosaikartig angeordnete Plättchen. Die intensiv schillernden afrikanischen Arten (Glanzstare) zeigen gasgefüllte Melaninplättchen in einfacher Lagerung oder regelmäßiger Schichtung(Coccycolius). BeiCinnyricinclus treten dicht gelagerte Melaninröhrchen auf. Die gefundenen sieben verschiedenen Grundlagen der Schillerfärbung werden zur Klärung der verwandtschaftlichen Beziehungen zwischen den Gattungen verwendet. Dabei können auch Aspekte der Evolution dieser uneinheitlichen Familie angedeutet werden.

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Summary The bases of faint iridescence in feathers of metallic colours can be explained as follows: The diameter of the melanin granules as well as the thickness of the keratin layer above it or both factors together result in an increase of multiple wave-lengths. While most genera show large, longish melanin bars,Poeoptera exhibits plates arranged in a mosaiclike fashion. The intense iridescence of some African species (glossy starlings) show gas-filled melanin plates in a single file or in regular layers(Coccycolius). In the feathers ofCinnyricinclus densely arranged melanin tubes can be detected. The seven different bases of iridescent colours which have been found are utilized to explain the relationships between the genera and the systematic order of the family. Thus some hitherto unknown aspects of its evolution can be illuminated.

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Elektronenmikroskopischer Beitrag zur Färbung und Systematik der Familie     

Elektronenmikroskopische Untersuchungen zur Frage der Sinneszellen im Pinealorgan der Vögel

Zusammenfassung Im Pinealorgan von Sperling (Passer domesticus), Ente, Taube und Huhn finden sich keine Zellen, die den voll differenzierten pinealen Rezeptoren der niederen Wirbeltiere (z. B. Frosch) entsprechen. Zwar ragen auch bei Vögeln mitochondrienreiche Zellstifte, die eine große Ähnlichkeit mit dem Innenglied der Photorezeptoren haben, in das Epiphysenlumen hinein, die regelmäßigen Lamellensysteme des Außengliedes werden aber vermißt. Allerdings sind sowohl in den größeren als auch in den kleinen, follikelartigen Lumina der Vogelepiphyse wirre Lamellensysteme zu beobachten, die vielfach größere gekammerte Komplexe bilden. Diese Lamellenkörper sind entweder als anlagemäßige Fehlbildungen oder als sehr frühzeitige Degenerationserscheinungen der Außenglieder (s. Diskussion) aufzufassen. Die elektronenmikroskopische Untersuchung der Embryonalstadien der Vogelepiphyse (Hühnchen) ergab Anhaltspunkte für rudimentäre Außengliedanlagen.Wenn auch ein Photopigment in den unregelmäßigen Lamellenkomplexen lokalisiert sein könnte, ist es nach dem allgemeinen Zustand der Ultrastruktur zweifelhaft, ob die Epiphysis cerebri der Vögel noch über einen funktionstüchtigen Sinnesapparat verfügt. Eine Verallgemeinerung dieses Urteils ist zur Zeit nicht möglich. Die Frage einer Beeinflussung über das autonome Nervensystem wird diskutiert.

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Summary In the pineal organ of house sparrow, duck, pigeon and chicken typical photoreceptor cells with regular outer segments are absent. Irregular whorls of lamellae form vacuolated complexes within the lumina of the avian pineal organ. These structures may be extremely degenerated or largely vestigial outer segments. A protruded part of the cell resembles the inner segment of the retinal and pineal photoreceptor cells. There is no ultrastructural basis for an active sensory apparatus in the pineal organ of adult sparrows, ducks, pigeons and chickens. The autonomic innervation probably has a functional significance. The results of this investigation are discussed on a phylogenetic and functional basis.

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Herrn Professor Dr. W. Bargmann zum 60. Geburtstag in Dankbarkeit gewidmet.

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Die Untersuchung wurde mit Hilfe der Deutschen Forschungsgemeinschaft durchgeführt.     

Über Rezeptorentypen in der Retina von Zonotrichia leucophrys gambelii

Zusammenfassung In der Retina des photobiologisch interessanten nordamerikanischen Ammernfinken, Zonotrichia leucophrys gambelii, können mit dem Lichtmikroskop vier verschiedene Rezeptorentypen unterschieden werden: Stäbchen, Einzelzapfen, Doppelzapfen und Doppelzapfen mit stäbchenartigem Außenglied. In der Netzhautperipherie sind diese Sinneszellen besonders groß, in der in jedem Auge nur einmal angelegten Fovea centralis dagegen so klein, daß ihre Klassifizierung auf lichtmikroskopischer Basis nicht mehr möglich ist. Die Doppelzapfen mit stäbchenartigen Außengliedern muß man als eine Besonderheit der Retina von Zonotrichia leucophrys gambelii ansehen. Ob diese Rezeptorenart bei der Auslösung der bekannten photobiologischen Phänomene (Farner u.a.) eine besondere Rolle spielt, ist ungewiß.

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Receptor types in the retina of Zonotrichia leucophrys gambelii

Summary Rods, single cones, double cones, and double cones with a rod-like outer segment, are four kinds of receptors identified with the light microscope in the retina of the White-crowned Sparrow, Zonotrichia leucophrys gambelii. The photoreceptor cells are especially large in the peripheral part of the retina, but are too small to be grouped in types in the fovea centralis. The double cones with the rod-like outer segment are considered a special feature of the retina of Zonotrichia leucophrys gambelii. It is not known whether the latter type of receptor plays a role in the photobiological phenomena described by Farner et al.

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Aves, Passeriformes, Fringillidae.

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Teil einer medizinischen Doktorarbeit.

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Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft. Herrn Prof. Dr. D. S. Farner, Department of Zoology, University of Washington, Seattle, USA, danke ich für die Überlassung des Augenmaterials (Research grant 5 R 01 NB 06187 from the National Institutes of Health to Prof. Farner) und für wertvolle Anregungen.

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Bei allen rein morphologischen Klassifizierungsversuchen an den Netzhautrezeptoren darf nicht übersehen werden, daß der Natur des Photopigmentes funktionell eine größere Bedeutung zukommt als dem Strukturtyp des Außengliedes. Die einzelnen Photopigmentarten sind nicht strikt an bestimmte morphologische Außengliedtypen gebunden (vgl. Dodt, 1962).     

Morphogenese des Gehäuses von Euglypha rotunda (Rhizopoda,Testacea)

Zusammenfassung Das Gehäuse von Euglypha rotunda besteht aus 2 Typen von Kieselplättchen, (1) einer kleinen Zahl von unipolar gezähnten Marginalplättchen, die in einem Ring um die kreisrunde Schalenöffnung stehen, und (2) zahlreichen schildförmigen Parietalplättchen, die regelmäßig überlappend in alternierenden meridionalen Reihen angeordnet sind. Die Plättchen werden während der Interphase synthetisiert und in einer perinukleären Zone gespeichert. Vor der Zellteilung werden sie an die Oberfläche einer Cytoplasma-Knospe, der Anlage des neuen Gehäuses, gebracht. Die Marginalplättchen — zwischen die Marginalplättchen des vorhandenen Gehäuses greifend — erreichen als erste ihren Bestimmungsort. Die Parietalplättchen folgen in proximodistaler Sukzession. Jedes folgende Plättchen unterlappt dabei symmetrisch zwei Vorgänger. Schließlich bringt vakuolisiertes Cytoplasma die Gehäuseanlage unter Verringerung des Überlappungsgrades der Plättchen in endgültige Form und Größe, ohne das Muster wesentlich zu verändern.

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Thecal morphogenesis in Euglypha rotunda (rhizopoda, testacea)

Summary Two types of scales are present in the shell of Euglypha rotunda, (1) a few denticulate marginal scales, forming a ring around the circular aperture, (2) a larger number of scutiform parietal scales, arranged in alternating meridional rows regularly imbricated. Preceding cell division, the scales, synthesized within the cell and stored in a perinuclear zone, are transferred to the surface of a cytoplasmic bud, the anlage of the new test. The marginal scales are the first to arrive at their places of destination, interdigitating with the marginal scales of the maternal shell. The parietal scales follow in a proximo-distal sequence, each symmetrically underlapping two predecessors. Finally, a vacuolized cytoplasm determines the ultimate form and volume of the anlage, thereby reducing the amount of overlap of the scales, with little—if any—change in pattern.

Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft; gefördert durch den Sonderforschungsbereich 53 Paläontologie unter besonderer Berücksichtigung der Palökologie, Tübingen. Technische Assistenz: Gudrun Monnier, Rosemarie Freund, Barbara Grunewald.     

Über den Sekretionsvorgang im Subcommissuralorgan eines Knochenfisches (Pristella riddlei Meek)

Zusammenfassung Die licht- und elektronenmikroskopische Untersuchung des Subcommissuralorgans von Pristella riddlei (Meek), eines Knochenfisches aus der Familie der Characidae, ergab weder sichere Hinweise auf eine Innervation durch den Tractus pinealis, noch konnte ein unmittelbarer Kontakt der sekretorischen Zellen mit dem Blutgefäßsystem festgestellt werden. Das Sekret wird in den 3. Ventrikel abgegeben, wo es den Reissnerschen Faden bildet. An der intracellulären Sekretbereitung sind das rauhe endoplasmatische Reticulum und der Golgi-Apparat beteiligt.

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Summary A light and electron microscopic study of the subcommissural organ of Pristella riddlei Meek (Osteichthys, Characidae) furnished neither evidence for an innervation by the pineal tract, nor for the direct contact of secretory cells with the blood vessel system. The secretory material is released into the third ventricle where it forms Reissner's fibre. The rough endoplasmic reticulum and the Golgi apparatus take part in the intracellular production of the secretory material.

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Ausgeführt mit dankenswerter Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Elektronenmikroskopische Untersuchungen am Pinealorgan von Passer domesticus

Zusammenfassung Das Pinealorgan von Passer domesticus enthält Zellen mit innengliedartigem mitochondrienreichen Stift, der eine bulböse Zilie mit 9+0 Zilienfibrillen entsendet. Randzipfel solcher Zilien, die vielfach in Gruppen anzutreffen sind, können sich in etwa 200 Å starke Lamellen fortsetzen. Konzentrische und wirbeiförmige Lamellenzüge, die von mehreren solchen Zilien ausgehen, bilden im Lumen markscheidenartige oder auch ungeordnete Membranenkomplexe. Ein direkter Zusammenhang mit Zilien konnte nur bei einem Teil dieser Lamellenkörper ermittelt werden. Der Bauplan der bulbösen Zilien entspricht den frühen Entwicklungsstadien des Photorezeptoren-Außengliedes. Es fehlen aber die für die letzteren so charakteristischen Membraninvaginationen; die Lamellenkomplexe der Vogelepiphyse haben eine ektopische Lage zur bulbösen Zilie. Oft finden sich an den Lamellenkörpern Degenerationszeichen. Diese degenerativ veränderten Strukturen erinnern an die Gebilde, die in den pinealen Lichtsinnesorganen der niederen Vertebraten aus zerfallenden Außengliedplättchen hervorgehen. Im Vergleich zu voll differenzierten pinealen Sinneszellen erscheinen die rezeptorenähnlichen Pinealocyten von P. domesticus rudimentär. Definitive funktionelle Schlüsse sind aus solchen morphologischen Vergleichen aber nicht möglich. Im Epiphysenstiel von P. domesticus verlaufen kräftige Nervenbahnen, die im Material dieser Studie ausschließlich aus marklosen Nervenfasern (Durchmesser 0,12–1,5 m) bestehen. Diese Faserzüge sind von autonomen Nervenstämmchen zu unterscheiden, die perivasculär die bindegewebige Hülle des Pinealorgans durchsetzen und stellenweise an das Parenchym vordringen. Im Pinealorgan von P. domesticus findet sich auch ein Pinealocytentyp mit 800–1200 Å großen granulierten Vesikeln, die im Golgi-Apparat dieser Zellen entstehen. Die elektronenmikroskopischen und neurohistologischen Befunde werden mit Hinweis auf verhaltensphysiologische (Gaston und Menaker) und elektrophysiologische (Ralph und Dawson) Ergebnisse diskutiert. Da das Pinealorgan von P. domesticus nach Menaker eine zentrale Komponente der biologischen Uhr beherbergt, sind Fragen nach einem sensorischen Eigenapparat und nach der sekretorischen Aktivität dieses Organs besonders aktuell.

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Electron microscopic studies of the pineal organ in Passer domesticus

Summary The pineal organ of Passer domesticus contains cells with an inner segment, rich in mitochondria, from which a bulbous 9+0 type cilium originates. These cilia are often grouped together and may form 200 Å thick lamellae. Concentric or irregular whorl-like lamellar complexes arise from a number of such cilia. The structure of the bulbous cilia corresponds to that of early developmental stages of the photoreceptor outer segment. The characteristic membrane invaginations of the retinal cones are absent in the bulbous cilia of the avian pineal organ; the lamellar complexes have a position ectopic to the cilia. Signs of degeneration are present at the lamellar bodies. The degenerated forms resemble structures that arise from disintegrating outer segment plates in the pineal photoreceptor cells of lower vertebrates. The receptor-like pinealocytes of P. domesticus appear rudimentary when compared with the fully differentiated pineal sensory cells. Definitive functional interpretations are not possible from such morphological comparisons. In the pineal stalk of P. domesticus, nerve tracts are present consisting of unmyelinated fibers of 0.12–1.50 m diameter. These nerve tracts differ from autonomic nerves that traverse perivascularly the connective tissue of the pineal capsule and in places enter the pineal organ. In the pineal organ of P. domesticus, a cell type is also found containing 800–1,200 Å diameter granular vesicles which originate in the Golgi complex. The electron microscopic and neurohistological findings are discussed with reference to experiments by Gaston and Menaker (i.e. the effect of pinealectomy on the circadian locomotor rhythm of P. domesticus) and to electrophysiological results of Ralph and Dawson. Since, according to Menaker, the pineal organ of P. domesticus is a crucial component of the endogenous time-measuring system, questions concerning the presence of a sensory apparatus and secretory activity in this organ assume a special significance.

Eine kurze Zusammenfassung der Ergebnisse wurde im Seminar on Hypothalamic and Endocrine Functions in Birds, Tokio (19.–24. Mai 1969), vorgetragen.     

Über die sog. Filamente und das Pigment im Plexus Chorioideus des Menschen

Zusammenfassung Die Vermutung, die Ringsubstanz der Biondischen Silberringe im Epithel des Plexus chorioideus älterer Menschen besäße filamentäre Bauweise, hat sich elektronenmikroskopisch bestätigen lassen. Die in den Silberringen zusammengeschlossenen Filamente (Durchmesser etwa 150 Å) besitzen keine periodische Struktur, sind jedoch nicht homogen. Ob und in welcher Weise die als Steine der Siegelringe oder als Zentren bogenförmiger Einschlüsse bezeichneten Gebilde und die Filamentbündel hinsichtlich ihrer Entstehung miteinander zusammenhängen, konnte ebenso wenig geklärt werden wie die Frage nach der Natur der Filamente. Zum Verständnis der Einschlüsse dürfte der Nachweis gleichartiger oder ähnlicher Strukturen in pigmenthaltigen tierischen Zellen beitragen, die lebensfrisch gewonnen werden können, so daß außer der elektronenmikroskopischen auch eine histochemische Untersuchung aufschlußreich ist.

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Summary The ring- or bow-shaped substance of the inclusions in the epithelial cells of the human plexus chorioideus (described by Biondi, 1934 and Bargmann, 1955) is composed of tiny non-homogeneous filaments (diameter approximately 150 Å) which have no periodical structure. Whether the large pigment granules belonging to the inclusions are connected to the filaments as far as their origin is concerned, is not known. Comparable inclusions in well fixed animal cells containing pigments are expeted to be a more suitable subject for electron microscopical and histochemical investigations than the cells of human autopsy material.

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Frau Prof. Dr. Berta Scharrer zum 60. Geburtstag zugeeignet.     

Fluoreszenzmikroskopischer Nachweis des Schreckstoffes in den Schreckstoffzellen der Elritze,Phoxinus phoxinus (L.) (Cyprinidae,Ostariophysi, Pisces)

Zusammenfassung Die Schreckstoffzellen der Elritze,Phoxinus phoxinus (L.), zeigen nach Gefriertrocknung der Haut eine Eigenfluoreszenz. Diese wird bei 360–380 nm maximal angeregt; das Emissionsmaximum liegt bei ca. 515 nm. Die Fluoreszenz einer Schreckstoffzelle wird mit der Fluoreszenz des isolierten Schreckstoffes mikrospektralphotofluorimetrisch verglichen: die Emissions-maxima liegen nur 10 nm voneinander entfernt. Die Kurven relativer Fluoreszenzintensität verlaufen weitgehend gleichartig. Dies zeigt, daß der Schreckstoff tatsächlich den Schreckstoffzellen entstammt.

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Fluorescence microscopical demonstration of the alarm substance in the alarm substance cells of the European minnow,Phoxinus phoxinus (L.) (cyprinidae, ostariophysi, pisces)

Summary The alarm substance cells of the European minnow,Phoxinus phoxinus (L.), are autofluorescent after freeze-drying of the skin (Fig. 1). Their autofluorescence is maximally excited at 360–380 nm; the maximum of emission lies at about 515 nm. The fluorescence of an alarm substance cell is compared with the autofluorescence of the isolated alarm substance by means of a microspectro-photofluorometer. The maxima of emission are only about 10 nm apart. The curves of relative fluorescence intensity are almost identical (Fig. 3). These results show that the alarm substance actually comes from the alarm substance cells.

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Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Fluoreszenzmikroskopische Studien über die Verteilung und Regeneration der Faserglia beiLumbricus terrestris L.

Zusammenfassung Mit einer neuen Orange G-Fluoreszenzmethode (Zimmermann, 1967) können im Zentralnervensystem vonLumbricus terrestris L. sieben verschieden differenzierte Fasergliatypen nachgewiesen werden. Die Verteilung dieser Zellen weist regionale Unterschiede auf. Fortsätze der Faserglia umhüllen korbartig auch die neurosekretorischen Ganglienzellen. Die einzelnen Gliafasern sind aus etwa 50 Å starken Filamenten aufgebaut. Nach unilateraler Läsion des Oberschlundganglions oder Verletzung des Bauchmarks wird das zerstörte Gewebe bis zum 15. Tag nach dem Eingriff in drei Phasen regeneriert. Dabei werden die neurosekretorischen Zellen in einer bestimmten Reihenfolge früher restituiert als die Faserglia. Gleichzeitig ist in den benachbarten intakten Regionen eine Aktivierung der neurosekretorischen Reservezellen zu erkennen. Die neugebildeten Fasergliaelemente gehen aus neurektodermalen Matrixzellen hervor. Dabei werden charakteristische Nervenzell-Fasergliakomplexe ausgebildet. Die funktionelle Bedeutung dieser Befunde wird diskutiert.

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Summary A new Orange G-fluorescence method (Zimmermann, 1967) is applied to the nervous system ofLumbricus terrestris L. for demonstration of fibrous neuroglia cells. The seven different types of these cells reveal a high degree of differentiation and a specific pattern of regional distribution. The processes of the fibrous neuroglia cells form basketlike structures on the surface of neurosecretory cells. The glia fibers are composed of fine filaments (approximately 50 Å thick). After unilateral cauterizing of the supraesophageal ganglion (brain) or lesions put in the ventral nerve cord the damaged tissue is restored within 15 days after the injury (regeneration phases I–III). The regeneration of the neurosecretory system shows a distinct morphological pattern. The replacement of the neurosecretory cells anteceds the restitution of the fibrous neuroglia. In the surrounding intact areas of the nervous system an activation of neurosecretory cells occurs. The matrix of the newly formed glial elements is of ectodermal origin. The development of very obvious complexes formed by neurons and glial satellites was traced by means of fluorescence microscopy. The functional significance of these findings has been discussed.

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Frau Professor Dr.Berta Scharrer gewidmet.

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Teil einer medizinischen Doktorarbeit.

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Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Zum Frequenzverhalten von Gymnarchus niloticus Cuv. (Mormyriformes,Teleostei)

Zusammenfassung Bei fünf Tieren der Art Gymnarchus niloticus Cuv. wurden die Entladungen ihres elektrischen Organs untersucht. Vier Tiere sendeten ohne Unterbrechung; lediglich ein Tier unterbrach während eines Zeitraumes von etwa 27 Std seine Aktivität ohne erkennbare Einflüsse aus der Umwelt im Mittel 8–9 mal in der Stunde für durchschnittlich 18,5 sec.Durch Einwirkungen äußerer elektrischer Felder wird ein Aussetzen der Tätigkeit des elektrischen Organs hervorgerufen. Bei einem homogenen elektrischen Wechselfeld veränderlicher Frequenz lag die Schwelle für diese Reaktion für Frequenzen von 50–800 Hz bei etwa 20 mV_ss/cm. Bei höheren Frequenzen liegt die Reaktionsschwelle wesentlich höher.

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Summary Investigations on the continuity of the electric discharges of five specimen of the species Gymnarchus niloticus Cuv. have been carried out. Four specimen did not interrupt their emission, one specimen paused within a time interval of 27 hours 8 to 9 times per hour with an average value of 18,5 sec without perceptible influences from the environment.Externally applied electric fields cause an interruption of the emission of the electric organ. For an homogenous electric field of variable frequency the threshold of this reaction has been found to be about 20 mV_pp/cm for frequencies from 50 to 800 Cps. For higher frequencies the threshold proved to be essentially higher.

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Die Verfasser danken dem Bundesministerium der Verteidigung für die Bereitstellung der erforderlichen Mittel.

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Jetzt: Zoophysiologisches Institut der Universität Tübingen.     

Feinstruktur des ventralen mandibulären Muskelrezeptors bei Liposcelis bostrichophilus (Insecta,Psocoptera)

Zusammenfassung Der ventrale Mandibel-Muskelrezeptor wird im Kopf von Liposcelis bostrichophilus (Psocoptera) nachgewiesen. Er zieht, median der Mandibel-Gelenkachse gelegen, vom vorderen Tentorium-Arm zur hinteren Mandibel-Basis und wird also während der Abduktion der Mandibel gedehnt. Der Rezeptor besteht aus einer motorisch und sensorisch innervierten Muskelfaser und 10 bipolaren, multiterminalen Sinneszellen. Einige der Sinneszellen senden ihre Dendriten ins Innere des Rezeptor-Muskels, wo sie sich verzweigen und jeweils an den Z-Scheiben enden. Die übrigen Sinneszellen bilden mit ihren Dendriten ein Bündel, das der Oberfläche des Rezeptor-Muskels anliegt. Nur die ins Innere ziehenden Dendriten weisen in ihren Endigungen Tubularkörper-ähnliche Strukturen auf. Sowohl die Sinneszellen als auch der Rezeptor-Muskel werden von Hüllzell-Wicklungen eng umhüllt.

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Summary The ventral mandibular muscle receptor in the head of Liposcelis bostrichophilus (Psocoptera) is described. It is located median to the mandibular hinge axis, extending from the front tentorium to the dorsal mandibular basis, and is stretched according to the movements of the mandible. The receptor consists of a sensorily and a motor-stimulated muscle fibre and ten bipolar multiterminal neurons. Some of the neurons send their dendrites into the inner part of the receptor muscle, where they branch and terminate at the level of the Z discs. The other neurons build a dendritic bunch, which runs parallel to the muscle fibre surface. Only the dendrites located close to the Z discs show tubular-body-like structures in their terminal ends. The multiterminal neurons and the receptor muscle are covered with glial cells.

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Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft     

Granulierte marklose Nervenfasern in der Epiphysenregion von Anuren

Zusammenfassung In der ganzen Epiphysenregion der Anuren, vor allem aber in perivaskulärer Anordnung, sind marklose Nervenfasern zu beobachten. Ein Teil dieser Fasern enthält Vesikel vom Typ synaptischer Bläschen sowie elektronendichte Granula mit einem Durchmesser von 500–1000 bzw. 2000 Å. Die granulahaltigen Fasern dringen vereinzelt bis in die synaptischen Regionen der Epiphyse vor. Es wird darauf hingewiesen, daß eine Verletzung dieses ausgedehnten Fasersystems bei Epiphysen-Exstirpationen und die Verunreinigung des Epiphysenmaterials mit benachbarten Gewebspartien bei der Gewinnung von Epiphysen-Extrakten zu falschen Schlüssen über die Funktion der Anuren-Epiphyse führen können.

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Granulated unmyelinated nerve fibers in the pineal region of anurans

Summary The anuran pineal region, which includes the connective tissue capsule of the pineal organ and adjacent parts of brain, shows many unmyelinated nerve fibers. Most of these fibers have a perivascular location. Many of the fibers contain inclusions resembling synaptic vesicles as well as dense-core vesicles of granular appearance with diameters of either 500–1,000 Å or 2,000 Å. Isolated granulated fibers penetrate into the synaptic regions of the pineal organ. It is suggested that this extensive fiber system may be damaged during pinealectomy and that adjacent tissues containing fibers with granular inclusions may contaminate the pineal extracts. This may lead to false conclusions about the function of anuran epiphysis.

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Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Interstitiallösungen der Sedimente,Nährstoffgehalt des Wassers und Primärproduktion des Phytoplanktons in Seen

Zusammenfassung 1. Die Intensitäten der Photosynthese des Schöhsees, Schluënsees, Plußsees und Großen Plöner Sees unterscheiden sich auf Grund ihrer Nährstoffreserven, insbesondere an Phosphor- und Stickstoffverbindungen, wesentlich voneinander.2. Das Nährstoffreservoir stellen die Interstitiallösungen des Schlammes dar, die mit ihrem Gehalt an Gesamt-Phosphor und Ammoniumionen in direkter Relation zur Primärproduktion des Phytoplanktons/m³ × 24 h der euphotischen Gewässerzonen stehen.3. Im Laufe des Sommers (1962) verringert sich die Primärproduktion der Seen gleichlaufend mit der Erschöpfung der Phosphat- und Stickstoffverbindungen im Epilimnion. Im Großen Plöner See tritt dieser Rückgang der Primärproduktion infolge zivilisatorisch bedingter Phosphatzufuhr jedoch später als in den anderen drei hier behandelten Gewässern ein.4. Alle vier Seen zeichnen sich während der sommerlichen Schichtungsperiode (1962) ständig durch eine ausgeprägte Vertikalzonierung der Primärproduktion mit Maximalwerten im unteren Bereich des Epilimnions aus.5. Diese Vertikalverteilung ist zurückzuführen erstens auf die Adaptation der Algen (vor allem vonOscillatoria- undAnabaena-Arten) an schwache Beleuchtungsintensitäten, zweitens auf die günstige Nährstoffversorgung am Grenzgebiet des Metalimnions, insbesondere bewirkt durch laminare Turbulenzströmungen der Wassermassen aus den Interstitiallösungen des Sublitorals.

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Interstitial fluide of sediments, nutrition content of the water and primary production of phytoplankton in lakes

In four lakes of northern Germany (Schöhsee, Schluënsee, Plußsee and Großer Plöner See) the intensities of photosynthesis are significantly different because of their nutrient reserves, especially in phosphates and nitrates. The nutritional reservoir is represented by the interstitial fluids of the mud; there exists a direct relation between their contents of total phosphorus and ammonium ions and the primary production (phytoplankton/m³×24 hrs) in the euphotic zones. During the summer (1962) the rate of primary production in the four lakes is reduced as phosphates and nitrates are depleted in the epilimnion. During the discontinuity period (summer 1962) a vertical zonation in the intensity of primary production is maintained with a maximum in the lower epilimnion. This vertical gradient is due to (1) adaptation of algae (especiallyOscillatoria andAnabaena species) to low illumination intensities, (2) favorable supply with nutrients.

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Herrn Professor Dr.W. Schäperclaus, Berlin-Friedrichshagen, zu seinem 65. Geburtstag gewidmet.