Water balance in Collembola and its relation to habitat selection; cuticular water loss and water uptake

In the order Collembola a clear relationship was found between overall cuticular water loss and water conditions of the habitat. The different transpiration rates were negatively correlated with the haemolymph osmotic pressure, but there was no clear causal relationship. In two species, Orchesella cincta and Tomocerus minor, which live sympatric but have a different micro-distribution (partly due to small scale heterogeneity in water conditions), important differences exist both in rate of water loss and in speed of water uptake: Orchesella cincta had a significantly lower transpiration and a higher speed of water uptake than Tomocerus minor. The transpiration rates of both species were linearly related to the vapour pressure deficit of the ambient air. Contrary to Orchesella cincta, Tomocerus minor lost water in saturated conditions. Freshly-killed Orchesella cincta had a higher transpiration rate than living individuals, but in Tomocerus minor there was no such difference. It is suggested that the main integumentary resistance against water loss in Orchesella cincta is the epidermal cell and in Tomocerus minor the epicuticle. The important rôle of the ventral vesicles in the water relations of Collembola was confirmed.     

Physiological absorption of liquid water by Collembola: Absorption by the ventral tube at different salinities

The ability to absorb solutions has been examined in the coxal vesicles of the ventral tube in two sympatric surface dwelling Collembola (Tomocerus sp. and Orchesella villosa) from a beech forest. The net influx of distilled water and different sodium chloride solutions was measured, followed by examination of the effective surface of the vesicles which contacts the medium. The transport rate decreased with increasing salinity of the medium. Orchesella always showed higher absorption rates than Tomocerus, if the values were related to unit surface area. However, considering that the effective surface area of the vesicles of Tomocerus is larger, the total absorption rate by the ventral tube of Tomocerus exceeded that of Orchesella. Calculating the increase in the total water content. Orchesella compensated for its deficit faster than Tomocerus, because Orchesella is smaller in total weight and water content. In most cases the efficiency of the absorptive epithelium decreased during an absorption cycle; this also occurred before moulting. Some hours after moulting, the absorption rates increased to their former level. Comparing the rates of transpiration, absorption by the ventral-tube vesicles, and drinking, confirmed the dominant role of the ventral tube in the water balance of Collembola. It is an important factor in the strategy of adaptation from the hypogaic to the epigaic life.     

Relationship between saturation deficit and the survival and locomotory activity of surface dwelling Collembola

The springtails Tomocerus minor, Orchesella cincta and Isotoma viridis survive only in air with a saturation deficit near zero. Their survival time is inversely related to saturation deficit and not simply to the relative humidity. The different species show different reactions to the same saturation deficit values, which agree with the humidity preferences of the species in their natural habitats.Drought stimulates Collembola to start locomotory activity which may lead them to aggregate in optimal humidity conditions. Thus this reaction may play a part in increasing the survival rate of these animals.

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Zusammenfassung Die Beziehung zwischen Sättigungsdefizit (S.D.) und Überlebenszeit und zwischen S.D. und lokomotorischer Aktivität wurde an drei epedaphischen Collembolen-Arten untersucht. Die Überlebensdauer verhält sich umgekehrt proportional zum S.D., und steht in keinem direkten Verhältnis zur relativen Luftfeuchte. Die verschiedenen Arten weisen unterschiedliche Reaktionen zu den gleichen S.D.-Werten auf. Diese Reaktionen stimmen mit den Feuchte-Präferenzen der drei Arten in ihren natürlichen Habitats überein. Hohe S.D.-Werte führen zu lokomotorischer Aktivität, mittels welcher die Tiere optimale Feuchtigkeitsverhältnisse erreichen können.Diese Ergebnisse weisen auf einen ökologischen Überlebensmechanismus hin.

     

Interspecific and intraspecific selection by the predator Notiophilus biguttatus F. (Carabidae) concerning two collembolan prey species

Summary Observations on predation by the diurnally active predator Notiophilus biguttatus F., show that locomotory activity of the prey favours capture. Of the two prey species studied, Orchesella cincta and Tomocerus minor, the former is by far the most active one during the day. Since the moulting rhythm causes only part of a group of O. cincta to be active, predation towards this species is selective: active specimens are preferred. Tomocerus minor is almost inactive during the day (but may be activated by disturbance from the predator), which inhibits such a selection. Orchesella cincta also shows, when attacked, a greater escape ability than T. minor. So, inactive O. cincta are captured less easily than T. minor. Thus, locomotory activity and escape ability both cause a variable preference of the predator. When a sufficiently high number of active O. cincta specimens is present, this species will be preferred; when the number of active O. cincta specimens is low, e.g. as a consequence of predation, T. minor might be preferred.     

Size-specific mortality patterns in two species of forest floor Collembola

Summary Forest floor populations of Orchesella cincta (L) and Tomocerus minor (Lubbock) (Collembola; Entomobryidae) have been sampled over two generations and from length frequency distributions survivorship curves were constructed for each generation. Size-specific mortality rates were computed from size-specific survivorship data. The results reveal an asymmetrically U-shaped mortality pattern, with disproportionally high juvenile mortality. The pattern changes from one generation to the next, in particular the post-hatching mortality. Evidence from behavioural ecological research on a Collembola-specialized ground beetle is cited in favour of the hypothesis that size-specific mortality patterns are moulded by size-specific predation.     

Aggregation pheromones in Collembola

The existence of aggregation pheromones is demonstrated in the Collembola Orchesella cincta, Orchesella villosa, and Tomocerus minor. Places conditioned by these animals can be considered as pheromone-sources, causing aggregation. Although for Tomocerus minor perception is not strictly species specific, all species investigated appear to be more responsive to their own pheromone than to those produced by other species. Both males and females appear to produce and perceive the aggregation pheromone. The distant action of the pheromone points to an olfactorially acting pheromone, in the perception of which the antennae play an important rôle. The behavioural reaction of the perceiving animals is orthokinetic.     

Effects of food deprivation and type of prey on predation by Notiophilus biguttatus F. (Carabidae) on springtails (Collembola)

Summary With diurnally active predators like Notiophilus biquttatus F. food deprivation is involved in predation in two ways: as a consequence of food shortage (i.e., low prey density), and as a consequence of the night period. The pattern of food intake after deprivation at night has been studied with respect to two prey species and differently deprived predators. They prey species represent a locomotory active one (Orchesella cincta) and a locomotory inactive one (Tomocerus minor). It appears that the rate of predation after deprivation shows a distinct pattern, initially high and then slowing to a more or less constant value. This pattern is influenced by food deprivation and type of prey. The beetles preying on O. cincta consumed more prey than those preying on T. minor. The more deprived predators compensated for deprivation by a higher daily predation when O. cincta was the prey, but not when T. minor was. Consequences of these findings are discussed with respect to diet composition and functional response.     

Water balance in Collembola and its relation to habitat selection: Water content,haemolymph osmotic pressure and transpiration during an instar

In the two collembolan species Orchesella cincta and Tomocerus minor the water content, haemolymph osmotic pressure and transpiration rate fluctuate with the feeding rhythm during each instar. The changes in water content, however, are due to changes in dry weight, because the absolute water weight stays constant during the instar.The intake of food is probably the cause of the increase in haemolymph osmotic pressure. Increase of osmotically active substances in the blood and/or blood volume reduction may be responsible for the rise in osmotic pressure. This change in osmotic pressure in turn may affect the responsiveness of the animals to water as well as their feeding behaviour.Changes in the epicuticle and in epidermal cell membranes may cause changes in the rate of transpiration. The high rate observed during ecdysis and during the mid-instar may explain the behaviour of the animals in varied water conditions.Dehydration during the instar causes an equivalent rise in osmotic pressure for both Tomocerus minor and Orchesella cincta. The water loss appears to involve the haemolymph. The physiological state of the animal does not influence the rise in osmotic pressure. There are no signs of any osmoregulation in the two species.     

Die Kennzeichnung der Zuwachsstreifen in der Wachsenden Konturfeder mit Hilfe von Radioaktivem Natriumsulfat

Zusammenfassung Hausrotschwänzen (Phoenicurus ochruros Gmelin), Elstern (Pica pica Linné), Wellensittichen (Melopsittacus undulatus Gould), Sonnenvögeln (Leiothrix luteus Scop.) und Dompfaffen (Pyrrhula pyrrhula Linné) wurde trägerfreies Na₂ ³⁵SO₄ in sterilisierter isotonischer Kochsalzlösung mit einer Aktivität von 1,0–2,0 mC/ml beiderseits der Crista sterni in die Brustmuskulatur injiziert oder peroral gegeben.Die Applikation der radioaktiven Sulfatlösung erfolgte zu verschiedenen Zeiten des normalen Gefiederwachstums beim Jungvogel und auch nach der Mauser bzw. künstlichen Entfernung von Einzelfedern während des Wachstums der Sekundärfedern.Deck- und Flugfedern wurden in wechselnden Zeitabständen nach der Applikation der Na₂ ³⁵SO₄-Lösung mit einem Geiger-Müller-Zählrohr und einem Zählrohrverstärker sowie auch autoradiographisch auf ihre radioaktive Strahlung hin mit folgenden Ergebnissen untersucht:Das radioaktive Isotop wird in der Feder je nach der Applikationsmenge und den stoffwechselphysiologischen Gegebenheiten bei den verwendeten Vogelarten in Form schmaler Querzonen oder größerer Areale abgeschieden.Die Winkel der radioaktiven Querzonen zu dem proximalen Schaftteil entsprechen denjenigen der natürlichen Zuwachsstreifen.Auch die Breite der schmalen radioaktiven Querzonen entspricht derjenigen der natürlichen Zuwachsstreifen oder aber unter gewissen Umständen sogar derjenigen, die durch Tag- und Nachtunterschiede oder stoffwechselphysiologische Schwankungen bedingt sind und so auch bei den natürlichen Zuwachsstreifen eine Aufgliederung des 24-Stundenrhythmus verursachen.Bei den Schwung- und Schwanzfedern der Wellensittiche konnte sogar eine mehrfache rhythmische Ablagerung des Isotops entsprechend dem 24-Stundenrhythmus der natürlichen Zuwachsstreifen über mehrere Tage hinaus nachgewiesen werden.Außer diesen schmalen radioaktiven Querzonen waren breitere, nicht so stark strahlende Querbänder autoradiographisch nachweisbar, die einem mehr Zeit beanspruchenden stoffwechselphysiologischen Geschehen zugeordnet werden könnten. Sie werden erst mehrere Tage nach der Applikation des radioaktiven Isotops in der Feder angelegt.Die schmalen radioaktiven Querzonen und auch die distalen Begrenzungen der größeren radioaktiven Areale ließen sich den Applikationsdaten zuordnen. Dabei war in allen Fällen, bei denen die untersuchten Federn sich in vollem Wachstum befanden, ein Emporwandern des radioaktiven Isotops bzw. seiner Derivate über das Oberflächenniveau der Haut nach dem Applikationstermin nachweisbar.Bei Hand- und Armschwingen des Wellensittichs konnte in einem Fall sogar eine Angleichung der proximalen Begrenzung des radioaktiven Areals an die proximale Grenze einer Pigmentzone festgestellt werden.Die im Gegensatz zu den Wellensittichen schnelle Ausscheidung des radioaktiven Isotops bei Elstern ermöglichte eine mehrfache Markierung an der gleichen Feder und eine entsprechende Zuordnung der radioaktiven Querzonen zu den Injektionsterminen sowie einen Vergleich zum Wachstum der Einzelfeder als auch eine vergleichende Betrachtung des Wachstums der Federn untereinander.Bei kleinen Federn des gleichen Federtyps lagen die radioaktiven Querzonen bei gleichen Applikationsdaten und unter der Voraussetzung, daß sich die Federn in der einander entsprechenden Wachstumsphase befanden, näher beieinander als bei großen Federn, relativ aber weiter voneinander entfernt.Vergleichende Messungen an Federn von Vögeln (Wellensittichen) des gleichen Käfigs gaben Veranlassung zu der Annahme zeitweiser gleichsinniger Änderungen der Wachstunisgeschwindigkeiten.Eine Auswertung der Lagebeziehungen der radioaktiven rhythmischen Querzonen bei den Schwungfedern von Wellensittichen ergab einen leicht wellenartigen Verlauf der den Zuwachsraten entsprechenden Querzonenbegrenzungen gleicher Wachstumszeiten.Für die chemische Federanalyse wurden Hydrolysate hergestellt. Eine Verbindung papierchromatographischer und autoradiographischer Methoden sowie das Abtasten von Papierchromatogrammen mit einem quantitativ arbeitenden Zählgerät, ermöglichte den Nachweis für die Ablagerung des radioaktiven Schwefels in der Feder in der Hauptsache als Cystin.Meinen beiden Mitarbeitern, den Herren Bruno Geierhaas und Werner Stössel, danke ich für hilfreiche technische Assistenz und dem Landesgewerbeamt Baden-Württemberg sowie der Deutschen Forschungsgemeinschaft für eine finanzielle Unterstützung dieser Untersuchungen.     

Ricerche istochimiche e biochimiche su alcuni enzimi del Nefrone del Tritone crestato (Triturus cristatus carnifex Laur.) in seguito ad ipofisectomia

Zusammenfassung Es wurde eine vergleichende bio- und histochemische Prüfung des Einflusses der Hypophysektomie auf die Aktivität der alkalischen unspezifischen Nieren-Phosphatase und der Lipase von Triturus cristatus carnifex Laur, angestellt. Außerdem haben die Autoren die Wirkung der Hypophysektomie auf die Aktivität der sauren unspezifischen Phosphatase, der Glucose-6-Phosphatase, der Adenosin-Triphosphatase und der Succino-Dehydrogenase untersucht, aber nur histochemisch. Zur histologischen Kontrolle wurden Gehirn- und Schilddrüsen-Präparate angefertigt.Die Ergebnisse der biochemischen Bestimmungen wurden statistisch überprüft.Die biochemischen und histochemischen Befunde ergaben, daß: 1. die Aktivität der alkalischen Phosphatase nach der Hypophysektomie abnimmt. Der Unterschied zwischen der Aktivität bei Kontroll- und hypophysektomisierten Tieren (nach Student-t berechnet) ist statistisch signifikant für P=0,02.2. Die lipolytische Aktivität nach der Hypophysektomie zunimmt. Der Unterschied zwischen der Aktivität bei Kontroll- und hypophysektomisierten Tieren (nach Student-t berechnet) ist statistisch signifikant für P=0,02.Nach der Hypophysektomie wurde histochemisch festgestellt, daß sich die saure Phosphatase und die Glucose-6-Phosphatase ähnlich verhalten wie die alkalische Phosphatase, während die Aktivität der Adenosin-Triphosphatase und die der Succino-Dehydrogenase sich nicht zu verändern scheinen.Auf Grund der dargestellten Ergebnisse glauben die Verfasser annehmen zu dürfen, daß bei Triturus cristatus carnifex die Aktivität der alkalischen Nieren-Phosphatase, und wahrscheinlich auch die der sauren Phosphatase, von der Nebenniere geregelt werden.Der Regulierungsmechanismus der anderen Enzyme (Lipase, Glucose-6-Phosphatase, Adenosin-Triphosphatase und Succino-Dehydrogenase) ist hingegen nicht klar erkenntlich.

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Le operazioni e le ricerche istochimiche e istologiche sono dovute ad A. Peyrot; l'impostazione della premessa e delle conclusioni e le ricerche biochimiche sono dovute ad E. Ferreri. L'analisi statistica dei risultati delle prove biochimiche e la stesura definitiva del lavoro sono state elaborate insieme.     

Die Cuticula der Epidermis des Regenwurms (Lumbricus terrestris L.)

Zusammenfassung Die um 3–4 dicke Cuticula des Regenwurms (Lumbricus terrestris L.) besteht aus 20–30 sich annähernd rechtwinklig kreuzenden Lagen von Cuticulafibrillen. Senkrecht zu und zwischen den sich kreuzenden Fibrillen verlaufen röhrenförmige Zellfortsätze, Cuticulakanälchen von der Oberfläche der Epithelzelle zur Epicuticula. Die Epicuticula bildet eine kontinuierliche, mit feinen, dicht stehenden Exkreszenzen besetzte Schicht. Die zelluläre, respektive extrazelluläre Natur der Cuticulastrukturen und ihr funktionelles Verhalten werden besprochen. Anmerkung bei der Korrektur. Die Herren D. Peters (Hamburg) und W. J. Schmidt (Gießen) machten uns auf die Untersuchung der Cuticulastruktur des Regenwurms durch Reed und Rudall (1948) aufmerksam.Die von den englischen Autoren gewonnenen Abdruckpräparate aus verschieden tiefen Schichten der Cuticula stimmen mit den hier gezeigten Schnittpräparaten vorzüglich überein und ergänzen sie durch die Aufsicht auf die freie Oberfläche. Mit der Abdrucktechnik sind jedoch die Cuticula-Kanälchen zwischen den Fibrillen nicht erkannt worden. Einige der Vermutungen über die Bildung der Cuticulafibrulen (s. auch Rudall 1950) dürften deshalb hinfällig geworden sein. Über die chemische Zusammensetzung der Cuticula und ihre chemischen Unterschiede gegenüber Kollagen s. Watson und Smith (1956).Mit dankenswerter Unterstützung durch das Kultusministerium des Landes Nordrhein-Westfalen durchgeführte Untersuchung.     

A comparative study of winter survival in two temperate Collembola

ABSTRACT.

• 1 We studied winter survival of two temperate collembolan species, Orchesella cincta (L.) and Tomocerus minor (Lubbock), that overwinter in adult and juvenile life stages.
• 2 A significant seasonal variation in cold hardiness, measured as lethal temperature after 24 h exposure, was found for both species. There was no difference between juveniles and adults in cold hardiness. O.cincta was more cold tolerant than T.minor.
• 3 A group of high and a group of low values for lethal temperatures could be distinguished.
• 4 Frost periods induced gut evacuation in O.cincta, but not in T.minor.
• 5 During frost periods no extra winter mortality was found in T.minor. This species moved down the soil profile as a response to a frost period without snow cover.
• 6 The winter mortality of O.cincta was difficult to estimate, since part of the population remained above ground in trees and escaped from sampling. The smallest size classes, which are restricted to the litter, had a lower winter mortality than T.minor.

     

Feinstruktur und Histochemie der Sexualduftdrüse des Seidenspinners Bombyx mori L.

Zusammenfassung Das Weibchen des Seidenspinners, Bombyx mori L., erzeugt zur Anlockung der männlichen Artgenossen in paarigen, ausstülpbaren Drüsen, den am Abdomenende gelegenen Sacculi laterales, einen spezifischen Sexuallockstoff. Dieser Lockstoff, das Bombykol, ist in seiner chemischen Konstitution bekannt und auch in synthetischer Form verfügbar.Das Drüsenepithel stellt eine differenzierte Form der normalen Insekten-epidermis dar. Wie diese besteht es aus einer einschichtigen Zellage, die an ihrer Außenfläche eine chitinhaltige Cuticula und innen, an der Grenze zum Hämolymphraum, eine Basalmembran trägt. Laterale Verzahnungen (Interdigitationen) und Desmosomen sichern den Zusammenhalt der Zellen, die beim Aus- und Einstülpen der Drüse starken Formveränderungen ausgesetzt sind.Die Zellen enthalten große, gelappte Zellkerne mit sehr locker strukturiertem Chromatin; im Cytoplasma ist ein agranuläres endoplasmatisches Reticulum stark ausgeprägt, das mit dem Ansteigen der Lockaktivität an die Stelle eines granulären endoplasmatischen Reticulums tritt. Der Golgi-Apparat ist nur unscheinbar; Mitochondrien sind in großer Zahl vorhanden.Im Gegensatz zur undifferenzierten Epidermis treten im Drüsenepithel mit Beginn der Lockaktivität in zunehmendem Maße Lipidtröpfchen auf. In diesen wird auf Grund histologischer und histochemischer Befunde eine Vorstufe des Lockstoffes vermutet.Die Grenzfläche der Zelle zur Cuticula ist durch Ausbildung eines Falten-saums 30–60fach vergrößert. Dieser wird von lamellenartigen Zellvorsprüngen gebildet, die sehr dicht stehen und weitgehend parallel zueinander verlaufen.Die Ausbildung des Faltensaums kann mit dem Anstieg der Lockwirkung der Drüse korreliert werden. Es wird ein Zusammenhang zwischen der Vergrößerung der apikalen Zelloberfläche und der Lockstoffsekretion vermutet.Das Drüsenepithel unterscheidet sich von der Intersegmentalmembran durch eine bedeutend stärkere Aktivität der NADP-Tetrazolium-Reduktase (früher als TPN-Diaphorase bezeichnet), was mit der stärkeren Synthesetätigkeit der Drüsenzellen in Zusammenhang gebracht wird.Der Weg des Lockstoffs durch die Zellmembran und die Cuticula konnte nicht verfolgt werden. Die Cytoplasmamembran bleibt stets intakt; die Cuticula läßt keine Kanalbildungen erkennen. Es wird vermutet, daß sich die Absonderung des Lockstoffs auf molekularer Ebene abspielt.Herrn Priv.-Doz. Dr. D. Schneider danke ich für die Anregung und stete Förderung der Arbeit, Herrn Prof. Dr. G. Peters für die Überlassung eines Arbeitsplatzes, den Herren Priv.-Doz. Dr. Dr. H. Hager und Dr. K. Blinzinger (Abteilung für Neurozytologie) und Dr. G. Kreutzberg (Hirnpathologisches Institut) für fördernde Kritik und technische Unterstützung.Dissertation der Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität München.     

Formation and ecological significance of aggregations in collembola

Summary Spatial distribution in the two collembolan species Tomocerus minor and Orchesella cincta is greatly influenced by the distribution of the environmental factors water and food. T. minor is totally restricted in distribution to water-saturated places, where it forms spaced-out aggregations. O. cincta assembles in water-saturated places during ecdysis and subsequent reproduction. This leads to dense contact-aggregations. Dispersal follows during the feeding period, probably caused by food shortage, presence of other species and/or saturated conditions in the aggregation site. After feeding, orientation toward water-saturated places occurs by means of orthokinetic reactions and the aggregations are reestablished. The effect of this periodical aggregation for the population is discussed.     

Über die Aufnahme von radioaktivem Schwefel in die wachsende Vogelfeder nach Applikation von 35S-Methioninlösungen

Zusammenfassung Wellensittichen (Melopsittacus undulatus), Elstern (Pica pica) und Haustauben (Columba livia) werden 0,1c1 ml einer isotonischen ³⁵S-DL-Methioninlösung mit Aktivitäten von 0,05–1,2 mC beiderseits der Crista sterni in die Brustmuskulatur injiziert.Die Lokalisation des in den heranwachsenden, primären Konturfedern, aber auch nach natürlicher Mauserung oder künstlicher Entfernung derselben in den folgenden Federgenerationen abgelagerten radioaktiven Isotops erfolgt mit einem Methan-Durchflußzähler oder autoradiographisch.An den Deck- und Flugfedern kann ein proximales, stark strahlendes Areal mit einem bogenförmigen Verlauf seiner apikalen Begrenzung von einem oder mehreren distalen Strahlungsbändern schwacher Aktivität unterschieden werden.Die distalen Strahlungsbänder treten häufig in einer rhythmischen Folge auf, wobei ihr Winkel zu dem proximalen Schaftteil in etwa dem der natürlichen Zuwachsstreifen mit diesem entspricht. In der rhythmischen Folge dieser Zuwachsstreifen ist nicht selten noch ein weiterer Unterrhythmus erkennbar.Die Breitenunterschiede der distalen Strahlungsbänder bzw. die Amplituden ihrer Rhythmen sind nicht ausschließlich korreliert mit der jeweiligen definitiven Federlänge, sondern auch abhängig von der Wachstumsphase der Feder am Applikationstermin und in gewisser Weise kennzeichnend für den Federtyp.Für das Ausbreitungsvermögen des radioaktiven Isotops bzw. der dasselbe enthaltenden Verbindungen kann auch eine gewisse Individualität der Einzelfeder festgestellt werden.Auch in dem proximalen, stark strahlenden Areal ist bisweilen (Pica pica) eine rhythmische Ablagerungsfolge des radioaktiven Isotops zu beobachten. Der Winkel dieser radioaktiven Streifen entspricht ebenfalls etwa dem der natürlichen Zuwachsstreifen mit dem proximalen Schaftteil.Bei einmaligen Injektionen von Methioninlösungen nicht zu hoher Strahlungsdosen wird bei Applikation in einer frühen Wachstumsphase der Feder eine proximalwärts abnehmende Strahlungsintensität auf der Fahne und dem Schaft gefunden. Dabei nimmt die Aktivität der Fahnen schneller ab als die des Schaftes, d. h. dieser schwärzt den Röntgenfilm weiter proximal als die Außen- und Innenfahne.Bei den Autoradiographien der Dorsal- und Ventralseiten der Konturfedern ergibt sich ein deutlicher Unterschied. Die Dorsalseite zeigt an der distalen Grenze des stark strahlenden Areals auf dem Röntgenfilm im Gebiet des Federschaftes eine strahlungsschwache Kerbe, die Ventralseite dagegen eine die distale Grenze des stark strahlenden Areals überragende Strahlungsspitze.In verschiedener Höhe durch den Federschaft markierter Federn geführte Querschnitte zeigen bei entsprechender junger Wachstumsphase im Spulenbereich eine radioaktive Strahlung der Spulenwand und der Federscheide, sowie weiter apikal auch eine solche der Hornsepten, der Schaftschenkel und der Markzellen des Schaftes (Columba livia).Bei hohen applizierten Strahlungsdosen kann eine langsame Abnahme der Aktivitäten über mehrere Federgenerationen verfolgt werden. Mehrfache, in 24stündigem Abstand folgende Injektionen nicht zu hoher Aktivitäten markieren sich auf dem Federschaft in der Form tütenartig ineinandergeschachtelter, oval ausgebuchteter Strahlungsrhythmen (Columba livia).Eine zeitmäßige Zuordnung der distalen Grenzen der distalen Strahlungsbänder und des proximalen Areals hoher Aktivität zum Applikationstermin ergibt für Federn einer frühen Wachstumsphase ein Emporwandern des radioaktiven Isotopes über das Oberflächenniveau der Haut nach der Applikation.Die natürlichen Zuwachsstreifen decken sich zuweilen (Pica pica) mit wellenförmigen Erhebungen und Vertiefungen auf der Federfahne. Diese können auch auf die Dorsalseite des Schaftes übergreifen. Ebenso können die Ansätze der Rami an den Schaftseiten in einer wellenartigen Folge inserieren. Dabei besteht die Möglichkeit, daß die Wellen der Federfahne mit den rhythmischen Schwankungen der Strahlungsintensität zusammenfallen, und unter gewissen Umständen können Fehlstreifen als extreme Ausschläge eines stoffwechselphysiologischen Rhythmus, wie er in der Folge der radioaktiven Querbänderung zum Ausdruck kommt, angesehen werden. Die auf dem Röntgenfilm in Erscheinung tretende Querbänderung der Federfahne kann durch quantitative Ablagerungsunterschiede des radioaktiven Isotops und, wenn auch in wesentlich geringerem Maße, durch Änderungen der Hornstruktur bedingt sein. Eine autoradiographische Auswertung von ein- und zweidimensionalen Papierchromatogrammen von Hydrolysaten markierter Federn läßt eine radioaktive Strahlung im Bereich des Cystin, Cystein, Taurin und Lanthionin erkennen. Dabei ist aber zu bedenken, daß Cystein und Lanthionin und insbesondere das Taurin durch die chemische Aufbereitung entstanden sein können. ³⁵S-Methionin konnte sowohl autoradiographisch as auch mit dem Methandurchflußzähler nicht erfaßt werden.Meinen beiden Mitarbeitern, den Herren Bruno Geierhaas und Werner Stössel, danke ich auch diesmal wieder für hilfreiche technische Assistenz und dem Landesgewerbeamt Baden-Württemberg sowie der Deutschen Forschungsgemeinschaft für eine finanzielle Unterstützung dieser Untersuchungen.     

Elektronenmikroskopische Untersuchungen an der Reptilien- und Vogellunge

Zusammenfassung Elektronenmikroskopische Untersuchungen ergeben, daß nicht nur die respiratorische Oberfläche der Reptilienlunge, sondern auch der Lunge der Vögel jene Dreischichtung aufweist, wie sie für die Atmungsfläche der Amphibien und Säugerlunge bereits nachgewiesen wurde: Sie gliedert sich in Endothel, Basalmembran und einschichtiges Epithel. Allerdings liegen in der Vogellunge insofern besondere Verhältnisse vor, als das Cytoplasma der Deckzellen in den Luftkapillaren zu sehr dünnen Platten ausgezogen ist, die sich stellenweise ziemlich regelmäßig übereinander schichten und in den Nischen zwischen den Blutkapillaren auffällige Membrankonvolute bilden. Mit dieser Peststellung ergibt sich, daß weder die eingangs erwähnte, die Vogellunge betreffende Darstellung von Schulz (1959) noch jene von Salt und Zeuthen (1960) den tatsächlichen Verhältnissen gerecht wird.Die ältere Ansicht (Bargmann 1935, 1936), wonach die Vogellunge als ein intensiver Beatmung in höchstem Maße angepaßtes Organ am Ende einer funktioneilen Reihe steht, erweist sich zwar insofern als unzutreffend, als ihre Blutkapillaren nicht weitgehend nackt an die Atemluft angrenzen. Sie kann jedoch deswegen noch Geltung beanspruchen, weil die Cytoplasmaauskleidung ihrer Luftkapillaren auf große Strecken hin wesentlich dünner als die Epithelauskleidung der Lungenalveolen der Säugetiere ist.Durchgeführt mit dankenswerter Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.Herrn Prof. Dr. Wilhelm Hallermann, Direktor des Instituts für Gerichtliche und Soziale Medizin an der Universität Kiel, zum 60. Geburtstag dankbar gewidmet.     

Temperaturregulation und Tagesperiodik des Stoffwechsels bei Winterschläfern

Zusammenfassung o1.Das Temperaturregulationsvermögen von Myotis myotis Borkh. ist im Sommer besser entwickelt als im Winter. Die Höhe der Körpertemperatur ist im Sommer unabhängig von der Ruhe-Aktivitätsperiodik.Während die Tiere im Sommer selbst bei hoher Kältebelastung — bei täglich ausreichender Nahrungsaufnahme — zu Beginn ihrer Aktivi tätsperiode spontan erwachen, tritt im Winter unter gleichen Bedingungen nach viertägiger Kälteeinwirkung Winterschlaf ein.Der HVL zeigt deutliche jahresperiodische Veränderungen, hervorgerufen durch eine Verminderung der A-Zellen, besonders im äußeren Bereich der Adenohypophyse im Winter. Die Schilddrüsenfunktion und das Differentialblutbild sind deutlich vom jeweiligen Aktivitäts- bzw. Belastungszustand der Tiere abhängig.Der Eintritt des Winterschlafs wird durch erhöhte Schlafbereitschaft während der Ruheperiode (tiefe Tagesschlaflethargie) bestimmt. Temperaturen unter 10° C verkleinern die Amplitude des Stoffwechselanstiegs zu Beginn der Aktivitätsperiode.Das Fortbestehen tagesperiodischer Stoffwechseländerungen unter konstanten Umweltbedingungen konnte in den ersten Wochen des Winterschlafs nachgewiesen werden. Nach längerem natürlichem Winterschlaf war keine sichtbare Stoffwechselperiodik mehr zu erkennen. Für ein Weiterbestehen der endogenen Rhythmik (inneren Uhr) im tiefen Winterschlaf liegen Hinweise vor.Die Länge der Respirationspausen im tiefen Winterschlaf schwankt unregelmäßig zwischen 15 und 90 min.In der Höhe von Körpertemperatur und Stoffwechsel konnten deutliche Unterschiede bei Myotis myotis und Barbastella barbastella Schreb festgestellt werden. 2.Bei einjährigen Siebenschläfern (Glis glis L.) wurden in den Sommermonaten Absinken der Körpertemperatur und Lethargie während des Ruheschlafs beobachtet. Als primäre Ursache wird eine durch die Gefangenschaft bedingte, zeitlich verschobene Winterschlafbereitschaft verantwortlich gemacht.Stoffwechsel und Atmung beim Eintritt und im Verlauf des Winterschlafs des Siebenschläfers zeigen keine prinzipiellen Unterschiede gegenüber Myotis myotis. Die Länge der Respirationspausen im tiefen Winterschlaf variiert unregelmäßig zwischen 5 und 60 min. Eine Fortdauer der sichtbaren Stoffwechselperiodik konnte nicht festgestellt werden.Bei konstant niederer Temperatur (6° C) und Dauerdunkel konnte die Winterschlafbereitschaft der Buche trotz Fütterung bis in den Frühsommer verlängert werden. 3.Eine jahresperiodisch eintretende innere Winterschlafbereitschaft ist die Voraussetzung für den Eintritt des Winterschlafs beim Goldhamster (Mesocricetus auratus Waterh.).Konstant tiefe Temperatur verlängert die Dauer der Winterschlafperioden. Der Eintritt der Lethargie erfolgt während der normalen Ruheperiode, unabhängig von der Temperatur.Meinem verehrten Lehrer, Herrn Prof. F. P. Möhres, danke ich für die Überlassung des Themas und wertvolle Anregungen und Hinweise. Ebenfalls zu Dank verpflichtet bin ich Herrn Dr. H. Löhrl für die Beschaffung der Siebenschläfer und Herrn H. Frank und dem Heimat- und Höhleverein in Laichingen (Württemberg) für die freundliche Unterstützung beim Besuch der schwäbischen und slowenischen Höhlen. Die Arbeit wurde gefördert durch Mittel der Deutschen Forschungsgemeinschaft, die Prof. MÖhres zur Verfügung standen.     

Über die Stütz- und Zwischenzellen des Froschhodens während des spermatogenetischen Zyklus

Zusammenfassung Hoden, Hypophysen und Daumenschwielen von Fröschen (Rana temporaria) wurden während eines Jahres, d.h. während eines spermatogenetischen Zyklus, untersucht. Der Zyklus wurde in die Stadien Involution, Vermehrung, Zystenbildung, Reifung (Spermiogenese), Ruhe und Brunst eingeteilt.Während der aktiven Spermatogenese (Mai bis August) zeigen die Leydigschen Zwischenzellen das Bild von inaktiven Zellen: Zellkern und Zytoplasma sind geschrumpft, im Zytoplasma befinden sich cholesterinhaltige Fettvakuolen, wenig Mitochondrien und ein spärliches ER. Dagegen scheinen die Zwischenzellen im Herbst wieder zu neuer Aktivität zu erwachen: Kern und Zytoplasma nehmen an Umfang zu, die Zahl und Größe der Fettvakuolen nimmt ab, das ER ist gut entwickelt und es erscheinen osmiophile Granula im Zytoplasma. Diese Aktivitätsphase dauert bis zur Brunst. Zu diesem Zeitpunkt verschwinden die osmiophilen Granula, während die Fettvakuolen wieder vermehrt auftreten. Übergangsformen zwischen Bindegewebszellen und Zwischenzellen oder Zellteilungen von Zwischenzellen wurden nicht beobachtet. Der Aktivität der Leydigzellen läuft eine Entwicklung der Daumenschwielen parallel.Während der relativen Funktionsruhe der Zwischenzellen im Sommer dürften die-Zellen des Hypophysenvorderlappens vermehrt Gonadotropine (FSH) ausschütten. Zur gleichen Zeit bieten die Stützzellen in den Samenkanälchen Zeichen erhöhter Aktivität. Letztere äußert sich u. a. im Auf- und Abbau von cholesterinhaltigen Fettvakuolen und einer anschließenden Glykogenbildung. Da die Stützzellen alle morphologischen Merkmale von steroidhormonproduzierenden Zellen tragen, wird angenommen, daß hypophysäres FSH spezifisch auf die Stützzellen der Samenkanälchen wirkt. Die Stützzellen könnten ihrerseits den Zustrom von Nährstoffen zu den Samenzellen regulieren und so einen direkten Einfluß auf den Ablauf der Spermatogenese ausüben.Durchgeführt mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft. — Herrn Prof. Dr.W. Bargmann und Herrn Prof. Dr.A. von Kügelgen danke ich für die Überlassung von Arbeitsplätzen, Herrn Priv.-Doz. Dr.A. Oksche für Material, FrauGuttenberger für die Anfertigung lichtmikroskopischer Präparate.     

Der Ernährungskomplex der SeespinneMaja squinado

Zusammenfassung 1. Bevorzugte Nahrungsorganismen der Seespinne (Maja squinado Herbst) sind Algen, Weichtiere, Stachelhäuter, Krebse, Würmer, insbesondere langsam bewegliche oder sessile Organismen. Nach der Art der Nahrungswahl ist die Seespinne als ein Allesfresser einzustufen.2. Die Schere als Organ zum Erfassen der Nahrung ist homoiochaelisch und fast adont. Sie hat die Form einer Pinzette und dient zum Greifen, seltener zum Zerbrechen.3. Das Ossiculum zygocardiacum dient der Zerkleinerung der Nahrung im Magen. Es ist sehr einfach und unspezialisiert gebaut.4. Zwischen dem Bau der Schere (ektosomatisches Organ) und des Magens (endosomatisches Organ) besteht eine durch die Nahrung bedingte ökologische Koordination.5. Die Art der Nahrungswahl steht ferner in Beziehung zur Lebensweise, insbesondere zu der geringen Aktivität der Seespinne.

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Le complexe de la nourriture de l'Araignée de merMaja squinado

Extrait Pendant mes recherches sur l'Araignée de mer (Maja squinado Herbst) j'ai étudie les rapports alimentaires, ainsi, que la composition, la collecte et la manière de l'émiettement de la nourriture. La composition de la nutrition est recherchée au moyen de l'observation directe dans l'aquarium et aussi par le moyen de l'ouverture de l'estomac. Il est constaté que l'Araignée de mer se nourrit aux dépens de beaucoup d'organismes divers: plantes (algues) et animaux peu mobiles ou sessiles (Echinodermes, Mollusques, Crustacées etc.). Dans le choix de la nourriture elle est donc peu sélective et non specialisée. L'organe collectant la nourriture — la pince — ressemble à une pincette et à la fonction de saisir. La pince est de même non specialisée. La structure de l'estomac également montre des signes de simplicité, c'est à dire un «Ossiculum zygocardiacum» (pièce cardiaque latérosupérieure, d'aprèsMilne-Edwards) de forme simple, qui en général varie selon la composition de la nourriture. Il en résulte qu'entre ces trois anneaux de la chaîne de la nutrition il existe un enchaînement fonctionnel (coordination).