Vergleichende Untersuchungen zur Phänologie landwirtschaftlich bedeutsamer Schadinsekten

Bei der Virusresistenzforschung und ‐prüfung hat die postinfektionelle Bestimmung der Viruskonzentration in der Wirtspflanze zunehmende Beachtung gefunden. Hierzu hat der ELISA wesentlich beigetragen, da mit seiner Hilfe das Resistenzmerkmal “verringerte Viruskonzentration” orientierend quantitativ routinemäßig erfaßt werden kann. Eine wichtige Voraussetzung für ein Resistenzscreening ist, daß dieses Merkmal mit anderen Merkmalen der quantitativen Virusresistent, insbesondere mit der Symptomstärke, dem Wachstum und dem Ertrag, korreliert, um anhand der schnell bestimmbaren Viruskonzentration eine Vorselektion virusresistenten Ausgangsmaterials durchführen zu können. Bisher nachgewiesene diesbezügliche Korrelationen bei verschiedenen Wirt‐Virus‐Systemen wurden zusammengestellt. Dabei müssen bei jedem System Besonderheiten beachtet werden. Zwischen der Viruskonzentration und anderen Resistenzmerkmalen bestehen nicht notwendig lineare Korrelationen. Dies betrifft vor allem die Symptomstärke und die Ertragsminderungen, weshalb die Viruskonzentration nicht alleiniges Indiz für das Resistenzniveau eines Genotyps ist. Für die Messung der Viruskonzentration sind in Abhängigkeit vom Wirt‐Virus‐System nur bestimmte Pflanzenorgane geeignet.

Bei Laubblättern können sogar deren Insertion für die Differenzierung anfälliger von resistenten Genotypen sowie das Entwicklungsstadium der Pflanzen entscheidend sein.

Darüber hinaus beeinflussen eine Reihe von Faktoren wesentlich die Viruskonzentration. Zu ihnen zählen die Virulenz der Virusstämme, die Infektionsdosis, das Alter und das genetisch fixierte Resistenzniveau der Wirtspflanze sowie Temperatur.

Im Hinblick auf verschiedene Einflußfaktoren müssen optimale Bedingungen gegeben sein sowie das am besten geeignete Pflanzenorgan verwendet werden. Abschließend werden Beispiele für die Nutzung des Resistenzmerkmals “verringerte Viruskonzentration” bei der Resistenzprüfung und ‐Züchtung angeführt.     

Optische Signale in der Coevolution von Pflanze und Tier

In den mannigfachen Wechselbeziehungen, die zwischen Pflanze und Tier bestehen, evolviert die Pflanze an das Tier gerichtete optische Signale vor allem im Bereich der Zoogamie und Zoochorie. Die Evolution solcher “Auslöser” kann vielfach als Imitation präexistierender Signale (Vorbilder) verstanden werden. Beispiele für eine solche “Mimikry” finden sich im Dienste der Samenverbreitung (“mimetic seeds”) und der Bestäubung. Vor allem aus letzterem Bereich werden die relativ wenigen Beispiele für Imitationen von Stamina und Pollen bei Pollenblumen, von Pilzstrukturen bei Pilzmückenblumen, von Beutetieren (Aphiden) oder Weibchenattrappen bei Orchideen zur Anlockung der Bestäuber vorgestellt. Ausführlicher begründet wird die These, daß zahlreiche Blütenmale (floral guides) als Kopien von Antheren, Stamina oder eines ganzen Androeceums evolviert wurden (Osche 1979). Die durch Flavonoide (als UV-Schutzpigment) schon bei Anemogamie vorgegebene Gelbfärbung des Pollen und der Antheren wird (gesteigert durch Carotinoide) als primäres Signal für Bestäuber eingesetzt. Da Blüten um Bestäuber konkurrieren und letztere die Blütenmuster lernen (Konditionierung), besteht ein Selektionsdruck auf Normierung gewisser “Merk”-male von Blüten, so daß die Ausbildung eines “Suchbildes” für Blüten möglich wird. Das in offenen Blüten sichtbar dargebotene Androeceum spielt dabei als “Signalmuster” eine entscheidende Rolle, auch in “Nektarblumen”. Für das gelbgefärbte (Antheren) und UV-absorbierende Androeceum wird in Anpassung an die Wahrnehmungsfähigkeit des Insektenauges im Laufe der Coevolution von Pflanze und Bestäuber ein möglichst kontrastierender “Hintergrund” durch die Färbung des Perianths geschaffen. Insekten haben für solche Farben offensichtlich coevolutiv gewisse erbliche Lerndispositionen entwickelt. Vor allem wenn in hochevolvierten Blütentypen das Androeceum im Inneren der Blüte verborgen wird, werden “Blütenmale” entwickelt, die als Antheren-, Stamina-, oder Androeceum-“Kopien” (Attrappen) die Signalwirkung der Vorbilder ersetzen. In manchen Fällen läßt sich die Substitution der echten Stamina (oder Antheren) durch kopierende Muster bei nahe verwandten Arten direkt demonstrieren. Ein Vergleich zeigt, daß Antheren-und Staminaattrappen ihren Vorbildern in unterschiedlichem Ausmaß gleichen. Neben flachen Imitationsmustern von Antheren und Stamina gibt es halbplastische “Reliefe” und vollplastische Attrappen. Dabei kann es auch zur “Reizsummation” und zur Ausbildung “übernormaler Auslöser” kommen. Antheren-, Stamina- und Androeceum-imitierende Blütenmale sind selbst innerhalb engerer Verwandtschaftskreise (Familien und Gattungen) mehrfach unabhängig und auf unterschiedlicher morphologischer Grundlage (“prinzip-konvergent”) entstanden. Das zeigt, wie stark der Selektionsdruck auf Signalnormierung wirkte, aber auch, daß die zu diesen Blütenmalen führenden Evolutionsschritte relativ spät (nach der Differenzierung der Gattungen) vollzogen wurden. Die Evolution der Maskenblüte mit völlig verschlossener Blütenröhre ist mehrfach konvergent durch fortschreitende Übernormierung halbplastischer “Antherenattrappen” entstanden. Abschließend werden Beispiele vorgeführt, in denen Tiere von Pflanzen entwickelte Signale (Blüten, Früchte) entweder direkt oder als Signalkopien im Dienste der Kommunikation einsetzen.     

Mit dem integrierten pflanzenschutz ins neue jahrtausend*

Mit dem integrierten Pflanzenschutz steht zu Beginn des neuen Jahrtausends eine Strategie zur Verfügung, die einer modernen, wettbewerbsfähigen Landwirtschaft eine nachhaltige und ökologisch fundierte Entwicklung sichert. Die Absicht, die biologische Bekämpfung in landwirtschaftlichen Kulturpflanzenbeständen als Alternative zum chemischen Pflanzenschutz zu etablieren, hat sich als Fehlorientierung erwiesen. Gezielten, d.h. auf Basis wissenschaftlich fundierter Schad‐ oder Bekämpfungsschwellen beruhenden chemischen Maßnahmen gegen Schädlinge, Krankheitserreger und Unkräuter kommt auch zukünftig eine überragende Bedeutung zu. Im Vorfeld des chemischen Pflanzenschutzes verdienen acker‐ und pflanzenbauliche Kulturmaßnahmen und die Resistenzzüchtung besondere Beachtung. Letztere dürfte durch die Nutzung der modernen Gentechnik und Biotechnologie völlig neuartige Impulse erhalten, zu überraschenden Lösungen bei der Schaderregerbekämpfung führen und somit auch den Umfang des chemischen Pflanzenschutzes reduzieren helfen.

Die unverzichtbare Integration ökologischer Belange in den landwirtschaftlichen Pflanzenschutz muss mit Sachkunde, Realitätsnähe und auf der Grundlage wissenschaftlich fundierter Ergebnisse und Aussagen erfolgen. Wichtig ist vor allem die exakte Kenntnis der aktuellen ökologischen Situation, um Fehlinterpretationen zu vermeiden und Wunschdenken und spekulativen Aussagen den Nährboden zu entziehen.

In der ökologischen Forschung stehen seit Jahrzehnten die epigäischen Raubarthro‐poden, namentlich Webspinnen (Araneae), Laufkäfer (Carabidae) und Kurzflügelkäfer (Staphylinidae), im Mittelpunkt des Interesses, da sie wertvolle Bioindikatoren für Diversität, Stabilität und Belastbarkeit auch von Agrarökosystemen darstellen.

Vergleichende ökologische Studien auf großen Winterweizenflächen in einer “ausgeräumten”;, strukturarmen Agrarlandschaft in Sachsen‐Anhalt (Raum Halle/Saale) und auf einem kleinen Winterweizenfeld in einer reich strukturierten Feldflur in Niedersachsen (Raum Braunschweig) belegen eindrucksvoll, dass bei Beachtung der Normen des integrierten Pflanzenschutzes auf großen Schlägen keine ökologischen Defizite eintreten. Bei Webspinnen und Laufkäfern konnte in den großen Beständen sogar eine signifikant höhere Artendichte gegenüber der kleinen Fläche registriert werden.

Ergebnisse über den Einfiuss chemischer Maßnahmen auf die epigäische Fauna liegen von zwei großen Kulturflächen in Obhausen und Peißen (beide Sachsen‐Anhalt) für eine fünfjährige Fruchtfolge vor. Von den sechs Großparzellen (72 m x 200 m) auf jedem Feld dienten zwei als Kontrolle (ohne chemischen Pflanzenschutz), auf zwei Teilstücken gelangten chemische Pflanzenschutzmittel nach dem Schadschwellenkonzept zur Anwendung (integrierter Pflanzenschutz) und auf zwei weiteren Parzellen wurde ein intensiver Einsatz chemischer Mittel praktiziert. Insgesamt konnten etwa 350 000 Arthropoden gefangen und zumeist auch determiniert werden. Die Arten‐ und Individuendichten der Webspinnen, Laufkäfer und Kurzflügler erreichten während der Untersuchungszeit durchgängig hohe Werte, wobei zwischen den Varianten “Kontrolle”; und “integrierter Pflanzenschutz”; kaum Unterschiede auszumachen waren. Selbst im Versuchsglied “intensiver Pflanzenschutz”; erwiesen sich die gelegentlichen Defizite in den Arten‐ und Individuenspektren keineswegs als gravierend, sondern stets als kurzzeitige Effekte. Zum Versuchsende ergaben sich für alle Parzellen nahezu identische Werte für die Entomofauna.

Beachtung verdient auch die Tatsache, dass auf den Parzellen ein Drittel aller für Sachsen‐Anhalt bekannten Webspinnen gefunden wurde (158 Spezies). Gleichermaßen bedeutsam ist der Nachweis von zahlreichen “Rote‐Liste‐Arten”; an Webspinnen und Laufkäfern sowie der Wiederfund einer Webspinne, die in Deutschland als ausgestorben gilt (Nurscia albomaculata Lucas). “Ökologische Reparaturleistungen”; in Gestalt einer Anlage von Saumbiotopen, Hecken, Ackerrandstreifen usw. sind demnach nicht vonnöten. Der Landwirtschaft und dem chemischen Pflanzenschutz einen Verlust oder zumindest einen Rückgang der biologischen Diversität anzulasten, entbehrt angesichts der vorgelegten Fakten und Zahlen jeglicher Grundlage. Auch ein Vergleich der ökologischen Gegebenheiten in den Agrargebieten Mitteldeutschlands in den 50er und 90er Jahren lieferte für spekulative Annahmen keine Anhaltspunkte und Argumente. Es muss vielmehr angenommen werden, dass über das gesamte vergangene Jahrhundert hinweg die Agrarökosysteme mit ihrem Arteninventar, trotz aller Wandlungen in der Landwirtschaft und im Pflanzenschutz, stabil geblieben sind.     

Atmungsdifferenzen nach Röntgenbestrahlung von Karyopsen bei unterschiedlich strahlensensiblen Weizensorten

An ruhenden und keimenden Karyopsen der Winterweizensorten “Bayro” und “Walthari” wurde die Wirkung einer Röntgenbestrahlung auf die Atmungsintensität untersucht. Bei Bestrahlung lufttrockener Karyopsen liegt die Atmungsintensität von “Bayro” unabhängig von der Höhe der applizierten Dosis wie bei unbestrahlten Karyopsen stets über dem entsprechenden Wert bei “Walthari”. Auch bei Bestrahlung der Karyopsen beider Sorten nach gleichlanger Einquellzeit weist “Bayro” die stärkere Atmung gegenüber “Walthari” auf. Bei Bestrahlung der gequollenen Karyopsen zum Zeitpunkt gleicher Atmungsintensität ergeben sich umgekehrte Verhältnisse. Schon eine Stunde nach der Bestrahlung liegt die Atmungsintensität von “Walthari” über der von “Bayro” und ist auch am Ende der dreistündigen Meßzeit noch mehr als 30% höher. Es werden Möglichkeiten für die Wirkungsweise von Röntgenstrahlen auf die Atmung und der Einfluß unterschiedlicher Strahlensensibilität diskutiert. Frau Marion Kielbasa danke ich für sorgfältige technische Assistenz.     

Pharmakophagie: Drogen,Sex und Schmetterlinge

Der stürmischen Entwicklung analytisch-technischer Möglichkeiten in den letzten drei Jahrzehnten ist es zu verdanken. daß Substanzen selbst in Mikromengen chemisch charakterisierbar sind. Tausende neuer Naturstoffe konnten so identifiziert werden. Über ihre biologischen Funktionen beginnen wir, mehr and mehr zu lernen, und entdecken ungeahnt komplexe Beziehungen auf allen Ebenen, von der des Individuums bis zur Population und den vielfältig vernetzten Ökosystemen. Chemische Kommunikation spielt eine zentrale Rolle in der belebten Welt. Das Verständnis ihrer Grundlagen ist für uns Menschen zwangsläufig von immenser Bedeutung, nicht zuletzt für Bemühungen um umweltverträgliche Programme zum Management von Schadpopulationen. Ziele und Aufgaben der jungen und multidisziplinären ?Chemischen Ökologie”? sind es, all diejenigen Interaktionen zwischen Organismen zu untersuchen, die durch Naturstoffe vermittelt werden. Zu ihren bislang herausragenden Themengebieten gehören beispielsweise Beziehungen zwischen Insekten und Pflanzen, aber auch Pheromone, das sind Sekrete, die der innerartlichen Kommunikation von Organismen dienen. Hier wird über Insekten berichtet, die Wehrstoffe (?Gifte”?) von Pflanzen unabhängig vom Nahrungserwerb aufnehmen können und diese Substanzen sowohl zum eigenen chemischen Schutz vor Gegenspielern als auch zur sexuellen Verständigung nutzen. Die chemische Ökologie solcher ?pharmakophager Insekten”? liefert grundlegende Kenntnisse über Insekten-Pflanzen-Beziehungen. Sie verknüpft dabei klassische biologische Forschungsgebiete wie (Balz-) Verhalten, (Sinnes- und Stoffwechsel-) Physiologie, (Funktions-)Morphologie und Taxonomie in einem ökologischen und evolutionsbiologischen Kontext untereinander wie auch mit der Naturstoffchemie.     

Beitrag zur arealonomischen Terminologie

Diese Studie behandelt die Benennung von Pflanzenarealen und bringt ebenso Vorschläge für die Bildung der Arealformeln als einer gekürten Ausdrucksweise der Arealbenennungen (mit Beispielen). Die vorgeschlagenen. Benennungen für Areale und Arealtypen werden in einem Verzeichnis zusammengefasst. Weiter enthält diese Arbeit auch ein Verzeichnis von in der phytogeographischen Literatur verwendeten Synonymen, mit Angabe der Termini, die dem vorgelegten Vorschlag für die Bildung einer arealonomischen Terminologie entsprechen. Im weiteren wird versucht, eine systematische Übersicht von Arealtypen aufzustellen. Es folgt eine Aufzählung von Ortanten, Migranten, Migratoren und europäischen Florenelementen, bzw. Florensubelementen.     

Biochemical methods and reasoning in systematics

Biochemische Methoden und Beweisführung in der Systematik Jene Systematik, welche in der Arbeit als “genetische” bezeichnet wird, kann mit einem biologischen System arbeiten, in welchem die übereinstimmung zwischen Genen und ihren phaenotypischen Auswirkungen (Nukleinsäuren, Eiweiβe) gröβer ist als bei anderen Methoden, denen phaenotypische Gestaltungen wie Metaboliten, morphologische, anatomische, Verhaltens- oder andere Merkmale zugrunde liegen. Grundsätzlich eröffnet diese geringe Differenz im Niveau der Beziehungen zwischen Genen und ihren phaenotypischen Auswirkungen die Möglichkeit, Schwierigkeiten bei der Festlegung bedeutsamer “taxonomischer Merkmale” auszuweichen, und es wird auβerdem möglich, Definitionen zu klären und den “genetkchen Abstand” zu messen. Die Biochemie der Nukleinsäuren und der Eiweiβe ermöglicht eine systematische Vorstellungswelt, welche verschieden ist von jener Systematik, die auf Anatomie und Morphologie aufgebaut ist. Es ergeben sich daher wertvolle Erweiterungen und Hilfen für Systematiker und Evolutionsforscher, welche sich urn Klassifikationen und die Erarbeitung von Stammbäumen mühen.     

Theoretische Betrachtung der Achtertour,ein bei kokonspinnenden Insektenlarven häufiges Bewegungsmuster

Zahlreiche Insektenlarven, die sich zur Verpuppung einen Gespinstkokon herstellen, führen beim Verspinnen des Fadens eine charakteristische Instinktbewegung aus, welche die Figur einer quer zum Körper liegenden “8” nachzeichnet. Diese Bewegungsfolge wird als Achtertour bezeichnet. Es wird darauf hingewiesen, daß es nicht gleichgültig ist, in welchem Umlaufsinn die Achtertour beim Spinnvorgang durchlaufen wird. Für die beiden je nach Umlaufsinn verschiedenen Formen der Achtertour werden die Begriffe ‘positiv’ und ‘negativ’ vorgeschlagen. Die Unterschiede zwischen positiver und negativer Achtertour werden mit Hilfe einer Großrechenanlage demonstriert. Die positive Tour führt zu mehr und zu gleichmäßigeren Maschen. Zum Verschließen einer Lücke oder eines Spaltes wird eine gleiche Fadenmenge mit der positiven Tour wirkungsvoller eingesetzt als mit der negativen. Die Ergebnisse weisen darauf hin, daß die positive Achtertour gegenüber der negativen von einem höheren selektiven Wert ist.     

Zur Morphologie der Haustorien von Rhinanthoideen (Scroph.)1)

• 1 . Bei etwa 30 Arten und Unterarten von Rhinanthoideen Mitteleuropas wurde die Gestalt von Haustorien, welche in Kontakt mit Wirtspflanzen standen, vergleichend untersucht

• a ) Gleichaltrige Haustorien einer Art haben stets dieselbe Gestalt, auch wenn die Standorte oder Wirtspflanzen verschieden waren
• b ) Bestimmte Eigenschaften der Haustorien sind nicht nur für eine Art, sondern oftmals auch für eine ganze Gattung charakteristisch. Bei manchen Gattungen stimmen die Haustorien sogar in mehreren Merkmalen überein
• c ) Die untersuchten Rhinanthoideen-Haustorien können vier mehr oder weniger deutlich voneinander zu unterscheidenden Grundtypen zugeordnet werden, die jeweils nach dem charakteristischsten Vertreter benannt wurden: der “Tozzia alpina-Typ” (ohne Rindenfalten und ohne Wurzelhaare), der “Pedicularis silvatica-Typ” (mit Rindenfalten, aber ohne Wurzelhaare), der “Melampyrum pratense-Typ” (ohne Rindenfalten, mit Wurzelhaaren) und der “Rhinanthus minor-Typ” (mit Rindenfalten und mit Wurzelhaaren)
• d ) Farb- und Größenunterschiede sind in der Regel von untergeordneter Bedeutung

• 2 . Nach Abbruch des Kontaktes zur Wirtswurzel können aus den Haustorien stark verdickte sogenannte “Metahaustorien” hervorgehen. Sie können auch von vornherein als solche angelegt werden
• 3 . Haupt- und Seitenwurzeln sind bei zahlreichen Rhinanthoideen-Vertretern mit kleinen, warzenähnlichen Organen besetzt. Diese als “Warzenhaustorien” bezeichneten Gebilde unterscheiden sich stark von den bisher bekannten Haustorien. Trotz ihrer extremen Kleinheit sind sie aber in der Lage, dünne Wirtswurzeln anzugreifen. Im Gegensatz zu den anderen Haustorien findet bei den Warzenhaustorien eine Differenzierung in Gefäßkern, Haustorialkern und Endophyt nicht statt

     

Skandinavische Mitglieder in den ersten 50 Jahren des Bestehens der Deutschen Botanischen Gesellschaft,ihre wissenschaftliche Bedeutung und Interaktion mit deutschen Fachkollegen

Insgesamt gehörten in den ersten fünfzig Jahren ihres Bestehens ca. 60 Mitglieder aus skandinavischen Ländern der DBG an, wobei der Anteil der schwedischen Botaniker sowohl unter den korrespondierenden als auch unter den ordentlichen Mitgliedern besonders groß ist. Wie sehr man die meisten dieser Kollegen aus den nordischen Ländern schätzte, geht auch daraus hervor, daß man auch ihnen in den ?Berichten der DBG” anläßlich hoher Geburtstage sogenannte Grußadressen widmete, so z. B. zum 70. den Schweden Dahlgren , Arrhenius und Nathorst , dem Finnen Collander und dem Dänen Warming ¹¹¹). Für fast alle erwähnten skandinavischen Botaniker gilt, daß ihre wissenschaftlichen Beziehungen zu deutschen Fachkollegen bereits seit längerer oder kürzerer Zeit bestanden, bevor sie für eine der Mitgliedskategorien vorgeschlagen wurden. Oft wurden auf Studienreisen zu führenden deutschen Botanikern, besonders im letzten Drittel des 19. Jahrhunderts, die ersten persönlichen Kontakte hergestellt. Wegen der international führenden Rolle experimenteller Pflanzenphysiologen aus der Schule von Sachs bemühten sich skandinavische Botaniker um einen Arbeitsplatz in ihrem Praktikum. Die größte Anziehungskraft übte dabei Pfeffer aus, zunächst in Tübingen, später in Leipzig. Neben der Physiologie interessierten zunächst vor allem die Pflanzenanatomie und Entwicklungsgeschichte, später die Zellforschung von Strasburger und die Genetik in der Schule von Baur . Als Anwendungsfach war die Mykologie, die am besten bei de Bary in Straßburg gelehrt wurde, attraktiv, weil die Bekämpfung der Parasiten unter den Pilzen zunehmende Bedeutung erlangte. Manche neuartigen botanischen Einrichtungen an Hochschulen und Forschungsinstituten in Skandinavien sind ohne das deutsche Vorbild historisch nicht zu verstehen. Dieser Beitrag steht deshalb im Zusammenhang mit einem bislang von der ?Stiftung Volkswagenwerk” geförderten Forschungsvorhaben zur Geschichte der besonders auf biologischem Gebiet bedeutsamen deutschskandinavischen Wissenschaftsbeziehungen. Viele Aufschlüsse über Ausmaß und Intensität dieses gegenseitigen Gebens und Nehmens dürften gerade aus den persönlich gehaltenen Briefwechseln¹¹²) zu erwarten sein. Im Interesse einer auch für die Gegenwart wertvollen Vertiefung des wissenschaftlichen Austausches zwischen den deutschen und nordischen Biologen nehme ich gerne Hinweise auf Briefe und andere autobiographische Quellen zum Thema entgegen.     

Die Entwicklung der Zellforschung

Obwohl erst im 17. Jahrhundert begonnen, hat die Zellforschung doch bald zur Formulierung allgemein-biologischer Theorien geführt und trägt auch heute ständig weiter zu fundamentalen Theorienbildungen bei. Die Entwicklung der Zellforschung verdient daher als Paradigma für die Gewinnung naturwissenschaftlicher Einsichten besonderes Interesse: An ihr können Grundbedingungen wissenschaftlichen Erkenntnisfortschrittes gut verdeutlicht werden als Wechselspiel von Methodenerweiterung und Konzeptualisierung des Neuentdeckten. Erst eineinhalb Jahrhunderte nach der Erstbeobachtung von Zellen gelang die Formulierung der “Zellentheorie”. Auf der durch sie geschaffenen, konzeptionellen Grundlage war es vielen biologischen und medizinischen Disziplinen möglich, von einem beobachtend-beschreibenden (“induktiven”) zu einem experimentierenderklärenden (“deduktiven”) Status vorzustoßen. Ein außergewöhnlicher Erfolg war dabei der Cytogenetik beschieden. Dagegen war der Versuch, in den subzellulären und submikroskopischen Bereich vorzudringen, nur teilweise erfolgreich (Polarisationsmikroskopie, Nägelis Micellartheorie). Ein breiter Durchbruch gelang in diesem Sektor erst um 1950 durch eine beinahe einmalige zeitliche Kumulierung methodischer Fortschritte, wobei vor allem Zellfraktionierung und Elektronenmikroskopie eine entscheidende Rolle spielten. Zusammen mit der vorausgegangenen Entwicklung “flankierender” Wissenschaften (insbesondere der Makromolekularen Chemie) wurde so die Etablierung der modernen Zellbiologie möglich. Einige ihrer bedeutendsten Aussagen werden diskutiert (Zellkompartimentierung und genetische Kontinuität ohne Nucleinsäuren; Zweiteilung der Organismenwelt nach der Zellorganisation; Evolution zellulärer Organismen und Symbiontentheorie). Abschließend wird versucht, Bedingungen und Erfordernisse von wissenschaftlichem Fortschritt allgemein zu formulieren und daran die heutige Wissenschaftswirklichkeit kritisch zu messen.     

Entwicklungsstadien- und sippenspezifische Zellwand-Autolysine bei der Freisetzung von Fortpflanzungszellen in der Gattung Chlamydomonas

Zellwand-Autolyse ist nach vorliegender Untersuchung in der Gattung Chlamydomonas ein normaler und streng stadienspezifischer Vorgang in der Ontogenese Zum Nachweis der beteiligten lyrischen Faktoren (?Autolysine”) wurden einfache biologische Tests entwickelt Eine Freisetzung von Zoosporen aus den Sporangien mittels enzymatischer Sporangienwand-Autolyse ließ sich bei 52 Stämmen unterschiedlicher Herkunft von 42 Arten nachweisen und ist für die Gattung als generelles Prinzip anzusehen Sekretion wie auch Wirksamkeit der Sporangienwand-Autolysine sind entwicklungsstadien-spezifisch: nur junge Zellen können das Autolysin sezernieren; mit dem Autolysin läßt sich nur die Sporangienwand lysieren, nicht aber die Wand von Zoosporen, vegetativen Zellen oder Gameten Mit Sporangienwand-Autolysinen von Arten, bei denen sowohl vegetative Zellen wie Sporangien von einer gallertigen ?Kapsel” umgeben sind, ließ sich diese Gallerte in jedem Entwicklungsstadium kurzfristig auflösen, ohne jedoch auch hier die eigentliche Zellwand vegetativer Zellen zu lysieren Hinsichtlich der Wirksamkeit der Sporangienwand-Autolysine auf Sporangien anderer Chlamydomonas-Arten ergab sich eine Sippen-Spezifität, d. h. sie wirkten in der Regel nur innerhalb einer Gruppe morphologisch meist ähnlicher Arten, in einigen Fällen nur auf Sporangien des Erzeugerstammes. Nach der Wirkungsspezifität ihrer Autolysine ließen sich die 52 aktiven Chlamydomonas-Stämme 15 Gruppen zuordnen Eine Autolysinwirksamkeit zwischen diesen Gruppen war in mehreren Fällen nachweisbar: die Autolysine von vier Gruppen wirkten im Biotest einseitig auch auf Sporangien der Stämme jeweils einer anderen Gruppe Arten mit gemeinsamem Sporangienwand-Autolysin stimmten auch in weiteren physiologischen und morphologischen Merkmalen überein; offensichtlich handelt es sich um Gruppierungen natürlich verwandter Formen Es werden vier Modi der autolytischen Sporenfreisetzung beschrieben entsprechend dem unterschiedlichen Verhalten der Sporangienwände (totale oder partielle Lysis) und der Gallerten im Sporangieninneren Es wurden Methoden zur Isolierung und Reinigung von Sporangienwand-Präparaten für 14 Chlamydomonas-Arten mit jeweils spezifischem Autolysin ausgearbeitet. Nach dünnschicht-chromatographischen Analysen von Hydrolysaten dieser Wandpräparate sind die Haupt-Zuckerkomponenten fast immer Galaktose und Arabinose, dazu kommen in geringerer Menge je nach Art in wechselnden Verhältnissen Xylose, Fucose, Rhamnose, Uronsäuren und eine nicht identifizierte Pentose; Glucose — und damit Cellulose — fehlt in der Regel oder ist nur in Spuren nachweisbar. Eine Ausnahme macht nur C. ulvaensis. Haupt-Zuckerkomponenten sind hier Xylose und Glucose; Galaktose und Arabinose sind nur in geringen Anteilen enthalten In Bestätigung einer früheren Beobachtung von Claes (1971) wird die Wirksamkeit eines zweiten Autolysins im Entwicklungszyklus von Chlamydomonas nachgewiesen: Gameten der diözischen C. reinhardii sezernieren bei Geißelkontakt der Kreuzungspartner ein ?Gametenwand-Autolysin”, das zum Abwurf der Gametenwände bei beiden Kreuzungstypen führt. Es wurde eine verbesserte Methodik zur Gewinnung des Gametenwand-Autolysins erarbeitet Mit dem Gametenwand-Autolysin ließen sich die Wände aller Zellstadien der Art (Gameten, Zoosporen, vegetative Zellen, Sporangien), mit Ausnahme der Zygoten, total auflösen. Entsprechend dieser Eigenschaft des Gametenwand-Autolysins wurde — erstmals bei einzelligen Grünalgen — ein schonendes Verfahren zur Isolierung von Protoplasten für Zellanalysen entwickelt Mit dem Gametenwand-Autolysin ließen sich nur bei den Stämmen Protoplastenbildung und Sporangiolysis erzeugen, die ein gemeinsames Sporangienwand-Autolysin mit C. reinhardii besitzen; beide Autolysine stimmen also in der Sippenspezifität ihrer Wirkung überein Sporangienwand- und Gametenwand-Autolysine gleichen sich in den bisher geprüften Eigenschaften: sie sind fällbar mit (NH₄)₂SO₄, nicht dialysierbar, temperaturlabil (inaktiviert nach 10 Min. 70 C), inaktivierbar mit 5 × 10^?4 M HgCl₂, mit der Proteinase Papain und meistens mit dem Komplexbildner Äthylendiamin-tetraessigsäure In der Diskussion wird im Zusammenhang mit den Resultaten vorliegender Arbeit über die Zusammensetzung der Zellwände bei den Volvocales, über die Beteiligung von Autolysinen bei der Freisetzung von Fortpflanzungszellen aus Sporangien und Gametangien bei Pilzen und Algen sowie über eine mögliche Berücksichtigung der Sippenspezifität von Autolysinen für ein natürliches System der Chlamydomonaden referiert     

On the Interrelation of External Appearance,Social Behaviour and Social Structure of Mountain Sheep

Es werden soziale Verhaltensmuster amerikanischer Wildschafe beschrieben. Die Schafe wurden nach ihrer äußeren Erscheinung in 7 oder 8 Klassen eingeteilt, die stufenförmig vom Lamm zum alten, großgehörnten Widder führen. Es ergab sich:

• 1 Schafe von gegenüberliegenden Enden dieser Reihe schließen sich in eigene Gruppen zusammen: eine “Altherrngruppe” und eine “Mutter-Kindgruppe”.
• 2 Geschlechtsreife Widder können mit Schafen aller Klassen Beziehungen aufnehmen, Weibchen und Jungtiere dagegen fast ausschließlich mit Schafen von ihren eigenen Körper- und Horngrößen abwärts.
• 3 Widder bevorzugen als Sozialpartner ♂♂ gleicher Horngröße oder erwachsene ♀♀
• 4 Widder behandeln alle Rangtieferen gleich, ob ♂♂, ♀♀ oder Jungtiere.
• 5 Das erwachsene, nicht brünftige ♀ benimmt sich wie ein geschlechtsunreifes Jungtier, das brünftige ♀ wie ein geschlechtsreifes untergeordnetes ♂.
• 6 Schafe lassen sich in zwei typische Verhaltensgruppen einteilen: eine der “Männer” und eine der “Jugendlichen”.
• 7 Jede Gruppenbildung beruht auf dem Antagonismus dieser beiden Schlüsseltypen, welche ihrerseits auf sozialen, innerartlichen Verhaltensweisen begründet sind. “Männergruppen” bestehen daher nicht nur aus Widdern, sondern schließen auch die brünftigen ♀♀ ein; und die “Mutter-Kindgruppe” setzt sich aus nicht-brünftigen Schafen und nicht-geschlechtsreifen Jungtieren zusammen, welche alle dem Verhaltenstypus der “Jugendlichen” angehören.
• 8 Wenn untergeordnete Widder einem Dominanten gegenüberstehen, geben sie sich offenbar für ein brünftiges ♀ aus.
• 9 In die Schafsozietät wird das Individuum nicht nach Alter und Geschlecht eingeordnet, sondern nach seiner Größe und Rangordnung.

     

Mechanismen der pathologischen Pigmentbleichung bei Pflanzen

Viele pathologische Pigmentbleichungen sind oxidative Prozesse. In einer Reihe von Simulationsversuchen und Modellreaktionen wurden die Grundbedingungen für die Auslösung dieser Prozesse studiert und mit ?in vivo” Meßdaten verglichen. Bei den verwendeten oxidativen Bedingungen, unter denen Pigmente gebleicht werden, handelt es sich um chemische, enzymkatalysierte und lichtabhängige Oxidationen, wobei der Singulettsauerstoff, neben weiteren reaktiven Sauerstoffspezies eine herausragende Rolle spielt. Ausgelöst werden solche Pigmentbleichungen unabhängig davon, ob der ?aktivierte Sauerstoff” außerhalb oder innerhalb der Thylakoidmembranen erzeugt wird, wobei jedoch die zugrunde liegenden Mechanismen unterschiedlich sind. Parallel zur Pigmentbleichung wird grundsätzlich eine Oxidation von Lipiden gemessen; wird primär eine Lipidperoxidation induziert, so ist die Pigmentbleichung als Kooxidation von Lipiden zu sehen. Mit Hilfe der empfindlichen HPLC-Technik wurden Kinetiken der Bleichraten von Chlorophyll a, Chlorophyll b, β-Karotin, Neoxanthin, Violaxanthin und Lutein gemessen. Die schnellsten Bleichungsraten werden unter Bedingungen erzielt, die einen stark limitierten Elektronenfluß hervorrufen. Die erzielten Ergebnisse erlauben den Vergleich mit ?in vivo” Beobachtungen. Es können Rückschlüsse über die basalen Mechanismen der virus- bzw. pilzbedingten Vergilbung von Zuckerrüben sowie der Vergilbung von Fichtennadeln gezogen werden.     

Ein Laborkleinfermentorsystem für die biotechnologische Grundlagenforschungl—MTA-Ausrüstung

Laborfermentoren stellen ein grundlegendes Arbeitsmittel in der biotechnologischen Forschung dar, dessen Entwicklungsst and in entscheidendem Maße Leistungsfähigkeit und Effektivität der Forschungsprozesse bestimmt. Deshalb ist eng verbunden mit den stündig steigenden Anforderungen an Quantität und Qualität der Informationen aus den verschiedenen hierarchischen Niveaus biotechnologischer Prozesse die Entwicklung hoch instrumentierter leistungsfähiger Laborfermentorsyteme. Der Trend, biotechnologische Prozesse in ihrer Raum-Zeit-Ausbeute traditionellen chemischen Prozessen anzugleichen, führte zur Entwicklung von Fermentorsystemen mit neuen Wirkprinzipien zur Gewährleistung hoher Stoffäbertragungsleistungen. Mit der Realisierung derartiger Hochleistungsfermentoren in großtechnischen Dimensionen ist verbunden die Forderung nach leistungsfähigen Laborfermentoren für die Erarbeitung wissenschaftlicher Grundlagen als Basis für eine gesicherte Maßestabsäbertragung. Die Entwicklung eines 2,5 l Laborsterilfermentors mit hohen Stoffübertragungsleistungen stellt einen Beitrag zur Vervollständigung der gerätetechnischen Basis für die biotechnologische Grundlagenforschung dar.     

Buchbesprechungen

Die Baumwolle ist eine der ältesten Kulturpflanzen. Sie gehört zur Familie Malvaceae und wächst hauptsächlich in den tropischen und gemäßigten Klimazonen. Weltweit kann die Baumwolle als die wichtigste Faserpflanze betrachtet werden. Das Compendium über Baumwollkrankheiten stellt einen Teil einer von der American Phytopathological Society herausgegebenen Serie dar, innerhalb welcher bisher 35 Abhandlungen zu Krankheiten der verschiedensten Kulturpflanzen erschienen sind. Es ist sowohl für Pflanzenpathologen und Mitarbeiter des Pflanzenschutzdienstes als auch f¨r Fach- und Hochschullehrer, Wissenschaftler und Studenten gedacht, die sich mit dem Studium oder der Erforschung, der Diagnose und Bekämpfung von Baumwollkrankheiten befassen. Diese zweite Auflage liefert aktuelle und praktische Informationen zur Diagnose und Kontrolle der Baumwollkrankheiten weltweit. Sie beginnt mit einer Übersicht über die Herkunft der kultivierten Baumwollpflanzen bzw. -arten. Das Wachstum und die Entwicklung der Pflanze für eine grundlegende Diagnose der Krankheiten und ihrer Bekämpfung werden beschrieben. Der Hauptteil dieses Compendiums befasst sich mit der Pathologie der wichtigsten Kulturformen der Baumwolle. Es werden Infektionskrankheiten, die durch Pilze, Bakterien, Viren oder Mycoplasmen verursacht werden, durch Nematoden hervorgerufene Schäden sowie nicht parasitäre Erkrankungen, die auf Nährstoffmangel, Schadstoffe aus der Umwelt, Pestizide bzw. Herbizide u.a. zurückzuführen sind, behandelt. Jede Beschreibung einer Krankheit wird durch einen kurzen Überblick zur wirtschaftlichen Bedeutung und weltweiten Verbreitung eingeleitet. Es folgen Beschreibungen der Symptome, die Charakterisierung des Erregers bzw. der Schadursache, Hinweise zur Epidemiologie und Empfehlungen für Bekämpfungsmaßnahmen. Abschließende Literaturverzeichnisse ermöglichen weitergehende Studien. Außer den genannten Autoren wirkten weitere 52 namhafte Wissenschaftler des Fachgebietes aus den USA, Australien und Großbritannien mit. Die auf das Wesentliche konzentrierten Texte werden durch ausgezeichnete Abbildungen ergänzt, so dass der Leser einen schnellen und umfassenden Überblick gewinnt. Das Compendium ist eine wertvolle Hilfe für jeden, der sich in die Vielfalt der Krankheiten der Baumwolle einarbeiten oder sich über spezielle Sachverhalte sachkundig informieren will. Ismail A. Al Hussein, Halle (Saale)     

Farbcodiertes 3D-Sehen–Experimente mit der „ChromaDepth„-Brille

Es ist schon erstaunlich: Man setzt sich eine einfache Brille auf, die als “Gläser” zwei farblose Folien enthält, und schon spielt die räumliche Sehwelt verrückt. Farbige Felder in bunt gemusterten Flächen springen in der Wahrenhmung auf uns zu, und andere weichen zurück. Betrachtet man eine Person vor dunklem Hintergrund, die einen roten Pullover and eine blause Hose anhat, so sieht man die obere Hälfte viel näher als die untere. Und noch verrückter: Ähnlich wei bei Michael Endes “Scheinriese” Tur-Tur ‘1’ nimmt der Tiefeneindruck zu, je weiter man sich von dem betrachteten Objekt entfernt. Wie kommt dieser Effekt zustande? Das Grundprinzip der ChromaDepth-Brille (C3D_TM glasses), die von der Firma Chromatek in Georgia/USA hergestellt wird, ist die Farbdispersion: Rotes Licht wird durch das Gitter der brillenfolie stärker seitlich abgelenkt (gebeugt) als blaues Licht (Abbildung 1). Das dies für beide Augen gegensinnig erfolgt, ergeben sich Bildunterschiede zwischen rechtem und linkem Auge; Disparitäten, die das Sehsytem im Gehirn wie gewohnt als Raumtiefe deutet(Farbtiefeneffekt, Abbildung 2) Deshalb seiht man mit der ChromaDepth-Brille bunt gemusterte Flächen räumlich, genauer formuliert: Setzt man die Brille auf, so springen die Bilder, die wir mit unseren beiden Augen sehen, etwas aufeinander zurote Bildteile mehr, blaue weniger, Die Folge ist: Vor dunklem hintergrund erscheinen rote Flachen näher als blaue. Vor hellem Hintergrund ist es genau umge Kehrt: Rot erscheint hinter Blau. Das Ausmaß der wahrogenommenen Tiefe ist beträchtlich. So scheint der rote Fleck eines Laser-Pointers, auf eine vier Meter entfernte weiße Wand fällt, 110 Zentimeter vor dieser Wand in der Luft zu schweben. Im einzelnen kan der Sachverhalt sehr kompliziert sein. Auch wenn wir meinen, eine bestimmte Farbe zu sehen, handelt es sich in Wirklichkeit meist um ein kompliziertes Gemisch verschiedener Wellenlängen, die alle mit der ChromaDepth-Brille auseinan-dersortiert werden und ganz unerwartete Tiefenstaffelungen erzeugen können.     

Kronröhrenentstehung bei Solanum dulcamara L. und “kongenitale Verwachsung”

Bei Solanum dulcamara werden die fünf Petalen als getrennte Primordien angelegt. Während ihres Heranwachsens werden Randmeristeme unterscheidbar. Diese Randmeristeme dehnen sich in die Regionen zwischen benachbarten Kronblattprimordien aus und vereinigen sich dort. Auf diese Weise wird die Kronröhre durch einen Vorgang der Randmeristemfusion angelegt. Sowohl die Randmeristeme als auch ihre Fusion wurden quantitativ durch Unterschiede im mitotischen Index bestimmt. Lebende Blütenknospen wurden mit Colchicin behandelt, um genügend Metaphasen für eine signifikante Berechnung des mitotischen Index anzuhäufen. Im Hinblick auf “kongenitale Verwachsung” kann man verschiedene Folgerungen ziehen. 1. Man kann argumentieren, daß Meristemfusion keine “kongenitale Verwachsung” ist, da erstere ontogenetisch beobachtbar ist, während letztere per Definition ontogenetisch als Verwachsung nicht beobachtbar ist. 2. Man kann “kongenitale Verwachsung” so definieren, daß sie beobachtbare Vorgänge wie Meristemfusion und nicht beobachtbare Verwachsungen einschließt. Ein solcher Begriff der “kongenitalen Verwachsung” würde ontogenetische, phylogenetische und metaphysische Verwachsungen charakterisieren. Um diese Heterogenität und die metaphysischen Aspekte zu eliminieren, wird als allgemeiner Oberbegriff der Begriff der relativen “Kontinuität” vorgeschlagen. Kontinuität kann das Ergebnis von “Oberflächenverwachsung” (traditionell als “postgenitale Verwachsung” bezeichnet), “Heterotopic” und/oder “interprimordialem Wachstum” sein. Extremfälle interprimordialen Wachstums sind verursacht durch Vorgänge wie Meristemfusion (Abb. 2 b, c, e), Entstehung gemeinsamer Meristeme (Abb. 2 d, f, g) und Meristemausdehnung (Abb. 2 i). Einige dieser Modi können als ontogenetische (Abb. 2 b, c, e) oder phylogenetische Verwachsungen (Abb. 2 a, a', d, f) bezeichnet werden, während andere mit Verwachsung überhaupt nichts zu tun haben (Abb. 2 g, h, i). Aus diesem Grunde ist “interprimordiales Wachstum” ein wesentlich allgemeinerer Begriff als die ontogenetischen und phylogenetischen Bedeutungen der “kongenitalen Verwachsung”. Da man Übergangsformen zwischen den Modi der Abbildung 2 in Betracht ziehen muß, kann sich die Unterscheidung von Fusionen und nicht-Fusionsprozessen verwischen. Es ist deshalb angemessener, Fälle des interprimordialen Wachstums als das Ergebnis kontinuierlicher oder diskontinuierlicher Änderungen der räumlichen und zeitlichen Wachstumsverteilung anzusehen. Selbst ein wissenschaftlicher Begriff der “kongenitalen Verwachsung” oder der “phylogenetischen Verwachsung” kann dann bestenfalls einen sehr beschränkten Anwendungsbereich haben, falls man ihn überhaupt verwenden will.     

Die Ermittlung des Futterwertes auf Grund einfacher Kenndaten

Ziel der Untersuchungen war es, neue Ergebenisse für eine faktorielle Ableitung des Energie‐ und Proteinbedarfs zu erarbeiten. Die Versuche wurden nach einem 3×3 faktoriellen Versuchsplan mit 3 Varianten der Wurfnummern (1, 2 und 4, Alter der Sauen) und 3 Varianten der Energieversorgung (120, 100 und 80% der Norm in der Gravidität sowie mit 80, 100 und 120% in der Laktation fortgesetzt) durchgeführt. Die Methoden der indirekten Kalorimetrie und der Schlachttechnik kamen zur Anwendung. Die mittleren kumulativen Lebendmasseveränderungen der Sauen bezogen auf die 9 Versuchsvarianten lagen zwischen 13, 1 und 63,2 kg für die 115 Tage der Gravidität und zwischen ‐17,0 und 6,8 kg für die ersten 26 Tage der Laktation. Die gewählte Variation in der Energieversorgung für gravide und laktierende Sauen hatte keinen wesentlichen Einfluß auf die reproduktiven Leistungen, gemessen mit der Wurfgröße, der Masse an Konzeptionsprodukten, der Wurfmasse zur Geburt bzw. der Milchmenge je Sau und Tag. Im Vergleich zur Wurfnummer 1 lagen bei den Wurfnummern 2 und 4 die Wurfmasse zur Geburt und die Milchmenge höher.     

Zum Stickstoffhaushalt alpiner Rasengesellschaften

In Freiland-Lagerungsversuchen mit Bodenmischproben wurden Erhebungen über die Stickstoffmineralisation von Pflanzengesellschaften aus der subalpinen Stufe der Nördlichen Kalkalpen angestellt, über die großenteils bereits ausführlicher berichtet worden ist. Das mittlere Mineralstickstoffangebot liegt danach für eine größere Zahl von Rasenbeständen zwischen 35 und 55 kg/ha in der Vegetationsperiode (Abb. 1), erreicht aber in anderen Fällen trotz etwa gleicher oberirdischer Trockensubstanzproduktion (um 3 t/ha mit etwa 50 kg/ha Stickstoffgehalt) Extreme von etwa 10 bis über 90 kg/ha. Diese Divergenz stellt ein bisher noch nicht gelöstes Problem dar. Es kommen die folgenden, hier diskutierten Erklärungsmöglichkeiten in Betracht Durch direkte Bestimmung der Schwankungen im Gesamtstickstoffgehalt der Biomasse, verbunden mit Messung des aktuellen Mineralstickstoffgehaltes im Boden und der Nitratauswaschung (Bilanzversuche) sowie durch weitere langfristige Lagerungsversuche unter variierten Bedingungen wird eine Klärung des hier aufgezeigten Fragenkomplexes, insbesondere eine Kontrolle der Zuverlässigkeit unserer bisherigen Mineralisationsbestimmungen, angestrebt Die bisherigen Untersuchungen wurden durch Beihilfen vom Deutschen Alpenverein unterstützt

• A ) Im Falle von “zu hohem” Mineralstickstoffangebot:

• 1 . Stickstoffzufuhr durch symbiotische Luftstickstoffbindung
• 2 . Stickstoffzufuhr infolge häufigeren Aufenthaltes von Weidevieh
• 3 . Relativ erhöhter Einbau von Stickstoff in die Wurzelmasse während der Vegetationsperiode

• B ) Im Falle von “zu niedrigem” Mineralstickstoffangebot

• 1 . Anpassung von dominierenden Gräsern und Seggen mit basalen Speicherorganen durch “inneren Stickstoffkreislauf” an träge Mineralisation, insbesondere an verdichtete, humusarme Böden
• 2 . Unzureichende Erfassung des gesamten jährlichen Mineralstickstoffangebotes infolge der zwangsläufigen Beschränkung unserer Freilandversuche auf die Vegetationsperiode. Bei Böden mit sommerlicher “Stickstoff-Festlegungstendenz” kann dieser Fehler eine größere Rolle spielen als anderwärts (vgl. Abb. 2)

Durch direkte Bestimmung der Schwankungen im Gesamtstickstoffgehalt der Biomasse, verbunden mit Messung des aktuellen Mineralstickstoffgehaltes im Boden und der Nitratauswaschung (Bilanzversuche) sowie durch weitere langfristige Lagerungsversuche unter variierten Bedingungen wird eine Klärung des hier aufgezeigten Fragenkomplexes, insbesondere eine Kontrolle der Zuverlässigkeit unserer bisherigen Mineralisationsbestimmungen, angestrebt. Die bisherigen Untersuchungen wurden durch Beihilfen vom Deutschen Alpenverein unterstützt.