Cold hardiness in the two-spotted spider mite (Tetranychus urticae Koch)

Summary The effect of temperatures below 0° C on different stages of the two-spotted spider mite, and in particular on active adult females, has been investigated.Survival of active females at-5° was higher at approximately 100% relative humidity than at a lower degree of humidity. Higher rates of survival were also caused by acclimation of active females and larvae for one day at +5° before storage at-15°. No differences in cold-hardiness were found in active females from an organophosphorous resistant strain and a susceptible strain, and the ability to survive depended on the time-temperature exposures (see Fig. 3).Eggs were killed very rapidly at-15° C, while larvae survived longer exposures than active females. Compared at the LT₅₀ level females in diapause survived three times the exposure endured by acclimated active females.Supercooling points measured at a rate of cooling of 2° C per minute were highest in diapausing females and lowest in eggs. Acclimation had no effect on the supercooling points of active females. All stages were killed by freezing. It seems likely that the difference in survival between acclimated and not acclimated active females at-15° is caused by different ability to live in a supercooled state.

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Zusammenfassung Es wurde die Wirkung von Temperaturen unter 0° auf verschiedene Stadien der Bohnenspinnmilbe, insbesondere auf aktive erwachsene Weibchen untersucht.Die Überlebensrate aktiver Weibchen war bei nahezu hundertprozentiger relativer Luftfeuchtigkeit höher als bei niederer Feuchtigkeit. Höhere Überlebensraten wurden auch durch Akklimatisation aktiver Weibchen und Larven für einen Tag bei 5° vor der Behandlung mit-15° erreicht. Es wurden keine Unterschiede in der Kältewiderstandfähigkeit aktiver Weibchen eines phosphorsäureesterresistenten und eines anfälligen Stammes gefunden. Die Überlebensfähigkeit hängt von Dauer und Temperatur der Einwirkung ab.Eier wurden von-15° sehr schnell abgetötet, während Larven längere Einwirkungszeiten überlebten als aktive Weibchen. Bei einem Vergleich der LT₅₀ überlebten diapausierende Weibchen dreimal längere Einwirkungszeiten, als sie von akklimatisierten aktiven Weibchen ertragen wurden.Unterkühlungspunkte—gemessen bei einer Abkühlungsrate von 2° pro Minute—lagen bei diapausierenden Weibchen am höchsten und bei Eiern am niedrigsten.Akklimatisierung hatte keinen Einfluß auf die Unterkühlungspunkte aktiver Weibchen. Durch Gefrieren wurden alle Stadien getötet. Es erscheint möglich, daß der Unterschied im Überleben akklimatisierter und nichtakklimatisierter Weibchen bei-15° durch die verschiedene Fähigkeit bedingt ist, in einem unterkühlten Zustande zu leben.

     

Modellversuche zum elektronenmikroskopischen Nachweis von Noradrenalin

Zusammenfassung Zur Klärung der selektiven Darstellbarkeit von Noradrenalin nach Fixierung mit Glutardialdehyd wurden Modellversuche durchgeführt. Die Beständigkeit der geprüften Reaktionsprodukte auch im sauren Milieu spricht gegen das Vorliegen einer Schiff schen Base, wohl aber zusammen mit dem negativen Ausfall der Ninhydrinreaktion für einen — bei Dicarbonylverbindungen ohnehin typischen — Ringschluß des Glutardialdehyd an der primären Aminogruppe von Noradrenalin oder Hydroxytyramin. Die phenolischen OH-Gruppen nehmen an der Reaktion nicht direkt teil. Das Amin-Dialdehyd-Umsetzungsprodukt ist in wäßrigen Lösungen schwerer löslich als das Amin selbst und verbleibt im Gewebe. Da allerdings auch nach Alkoholextraktion von Nebennieren noch Noradrenalin nachweisbar ist, muß zumindest eine teilweise Verankerung an Gewebsbestandteile vorliegen. Durch verschiedene Puffer mit physiologischem pH werden die Vesikelmembranen der Catecholamingranula zunächst nicht geschädigt, sondern offenbar erst unter Aldehydeinfluß für Amine passierbar. Tritt eine Reaktion mit Dialdehyd ein, so verbleibt die resultierende Verbindung im Gewebe, sonst kommt es zur Ausschwemmung noch während der Einwirkung der wäßrigen Aldehydlösung.

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Model experiments for electron microscopic demonstration of noradrenaline

Summary Model experiments were carried out to understand the selective demonstrability of noradrenaline in consequence of fixation with glutaraldehyde. The obvious stability of the reaction products tested even at low pH is in contradiction to the assumption that Schiff bases are formed. Rather together with a negative ninhydrine reaction this strongly suggests a cycle reaction of glutaraldehyde at the primary amino group of noradrenaline or hydroxytyramine. This cycle reaction is a type, typical of dicarbonyl compounds anyhow. The phenolic OH-groups of the amines are not involved directly. As the compound formed by primary amine and dialdehyde is less soluble in aquous media than the amines, it will remain in the tissue. Even after extracting suprarenal glands with aethanol, however, there still is a positive chromatereaction with noradrenaline. Therefore there must be a linkage of the noradrenaline at least in parts to tissue structures. Various buffer solutions at physiologic pH do not alter the membrane of amine granules. Rather destruction of membranes is obviously caused by aldehydes, thereby increasing their permeability for amines. If there is a reaction of amine with the dialdehyde the compound thus formed will remain in the tissue, if not the amine will be washed out from it, even before fixation with the aquous solution of an aldehyde has come to an end.

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Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.

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Zur Zeit Gast am Anatomischen Institut Tübingen. Ständige Adresse: Institut für Histologie u. Embryologie der Tierärztlichen Hochschule in Wien.     

Low temperature thresholds for flight in Aphis fabae Scop.

The temperature thresholds for wing-beating and successful flight in alienicolae of Aphis fabae were found by flying tethered aphids in a falling temperature and by dropping free aphids in still air at different temperatures. The median temperature thresholds for wing-beating, horizontal and upward flight were 6.5°, 13° and 15° C respectively.

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Zusammenfassung Die Temperaturschwellen für Flügelschlag und erfolgreichen Flug wurden bei alienicolen Aphis fabae Scop. an gefesselten Aphiden bei fallenden Temperaturen ermittelt sowie durch Fallenlassen freier Blattläuse in ruhige Luft bei verschiedenen Temperaturen.Die mittlere Temperaturschwelle für Flügelschlag betrug 6,5° C (Flügelschläge eine Minute andauernd) und wurde vom Feuchtigkeitsgehalt der Luft sowie von der Abkühlungsrate (sowie möglicherweise von der Flugdauer) beeinflußt. Unter 9–10° C hielt der Flügelschlag nur für eine kurze Zeit an und die Schlagamplitude war bei diesen Temperaturen im allgemeinen gering.Die mittlere Temperaturschwelle für horizontalen Flug lag bei 13° C (unter 10° vollständige Verhinderung) und für Aufwärtsflug bei 15° C (unter 12° völlige Hemmung); die höhere Schwelle für den Aufwärtsflug steht wahrscheinlich mit höherem Stoffwechselbedarf in Verbindung. Nach einem Aufenthalt von 24 Stunden bei niederen Temperaturen (5–15° C) vor dem Flug flogen bei 12–13° C weniger Blattläuse, als wenn sie bei 20° C gehalten worden waren. Diese Ergebnisse gelten nur für die ersten wenigen Sekunden des Fluges.

     

Über die Temperaturadaptation der Sekretion von Verdauungsfermenten und deren Hitzeresistenz

Zusammenfassung Magensaft von kaltadaptierten Weinbergschnecken zeigt eine höhere proteolytische Aktivität als der von warmadaptierten Tieren. Selbst bei gegenläufigem Hungereinfluß ist eine deutliche Adaptation im Sinne von Typ 3 festzustellen. Der reichlich vorhandene Magensaft eingedeckelter Wintertiere enthält keine eiweißspaltenden Fermente.Die Lipasenaktivität des Verdauungssaftes ist auch bei gedeckelten Wintertieren leicht nachweisbar. Eine Abhängigkeit von der Adaptationstemperatur besteht jedoch nicht.Die Hitzeresistenz der proteolytischen Fermente im Magensaft der Kalttiere ist vermindert. Die Proteasen der Warmtiere zeigen Hitzeaktivierungen, wenn sie Temperaturen von 40–44° C ausgesetzt werden. Eine Aktivitätsverminderung durch rasches wiederholtes Gefrieren der Fermentlösungen konnte nicht beobachtet werden. — Die Hitzeresistenz der Lipasen ist unabhängig von der Anpassungstemperatur.Die proteolytische Aktivität des Verdauungssaftes weiblicher Wollhandkrabben ist bei den warmadaptierten Tieren höher als bei den länger hungernden kaltadaptierten Exemplaren (Hungereffekt ?).Die Sekretion der eiweißspaltenden Fermente bei Karauschen weist eine Adaptation nach Typ 5 auf (ansteigende Werte mit steigender Anpassungstemperatur). Im sauren Bereich findet keine Eiweißspaltung statt.Papierchromatographische Analysen der Spaltprodukte ergeben keinen Anhalt für einen qualitativ unterschiedlichen Verlauf der Proteolyse nach verschiedener Temperaturvorbehandlung.Dissertation bei der Philosophischen Fakultät der Universität Kiel, Teil I (Anregung und Anleitung: Prof. Dr. H. Precht). Herrn Dozent Dr. F. Bramstedt, Hamburg, danke ich für freundliche Beratung bei der Herstellung von Papierchromatogrammen. Einige Apparate stellte die Deutsche Forschungs gemeinschaft zur Verfügung.     

Observations on the rate of growth and disruption of moulting in the larvae and pupae of Tribolium castaneum (Herbst) (Coleoptera, Tenebrionidae) at sub-threshold temperatures

When Tribolium castaneum is grown at 20° and 70% R.H., most individuals attain the adult form but are unable to free themselves from the pupal skins. Pupae bred at 30° will become normal adults at 20° but they do not emerge as adults at 17.5° unless they spend 2 days or more at 30°. Exposure for more than 3 weeks to 15° is fatal, usually because of failure in the sloughing of the pupal cuticle. Young larvae moved from 30 or 25° to 15° die if they are close to moulting and prepupae yield distorted adults because of moulting failures. Freshly hatched larvae are killed by 56 days at 17.5° and by 14 days at 15°, but many half grown larvae survive 84 and 28 days respectively at these temperatures. Exposure of prepupae to 17.5° for 28 days, to 15° for 21 days, to 10° or 5° for 7 days inhibits the pupal moult of some individuals although development to adult proceeds inside the larval skin. Normal growth and development of larvae proceeds for 42 days at 17.5° and of pupae for 21 days at 15° C. Development of pupae at 15° continues for at least 36 days but the adults formed are distorted by entanglement with the partially sloughed pupal exuviae. Compared with 30°, the rates of pupal growth are reduced 18 times at 15°, 5 times at 17.5° and 3 1/2 times at 20°, and those of larval growth by 12 times at 17.5° and by 4, 6 and 10 times over successive 28 day periods at 20°. Larval growth persists only a few days at 15°.

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Zusammenfassung Kleine Gruppen isolierter Individuen von Tribolium castaneum wurden mit entsprechendem Futter in verschiedenem Alter, von frisch geschlüpften Larven bis zu mittleren Puppenstadien, für bestimmte Zeitintervalle Temperaturen von 20, 17,5, 15, 10 und 5° C ausgesetzt. Die Insekten wurden bei 30° und 70% rel. Luftfeuchtigkeit gezüchtet und nach dem Versuch gewöhnlich wieder in diese Umgebung zurückgebracht. Die schärfsten Versuchsbedingungen töteten alle Versuchstiere, die mildesten keine. Mittlere Bedingungen töteten nur junge, häutungsreife Larven oder verursachten bei Präpuppen und Puppen eine Reihe von Häutungsstörungen, die gewöhnlich tödlich waren. Einige Larven verpuppten sich, ohne zum Abstreifen der Larvenhaut befähigt zu sein, und die Imagines hatten in verschiedenem Umfange Schwierigkeiten beim Abwerfen der Puppenhaut. Die meisten dieser Erwachsenen waren zu verstrickt, um lange leben zu können. Die schwächsten, behindernden Mißbildungen bestanden in gedehnten Hinterflügeln und aufgeblähten Elytren. T. castaneum kann sich bei konstant 20° und 70% rel. Luftfeuchtigkeit verpuppen, aber —wenn überhaupt — vermögen sich bei dieser Temperatur nur wenige zu lebensfähigen Erwachsenen zu entwickeln, es sei denn, sie werden nach 30° überführt. Bei 30° gebildete Puppen können bei 20° als Erwachsene schlüpfen, aber bei 17,5° mißlingt den meisten normaler Schlupf, außer die Puppen waren bereits 3 Tage alt. Eben gebildete Puppen werden durch 15 Tage bei 15° nicht geschädigt, aber nach 21–30 Tagen schlüpfen die meisten Erwachsenen mit gedehnten Hinterflügeln. Längere Einwirkung, bis zu 42 Tagen, verursachte heftigere Verzerrungen und 56 Tage waren tödlich. Bei 15° tritt nur eine sehr langsame Puppenentwicklung ein.Wenn Larven aus 30° in einem Alter von 7 oder weniger Tagen konstant 20° ausgesetzt werden, entwickeln sich keine normalen Imagines, bei 8–12 Tage alten bilden sich normale Erwachsene, während 13 Tage alte Larven wieder mißgebildete Erwachsene ergeben. Werden Larven verschiedenen Alters 15° ausgesetzt, so ist die Sterblichkeit bei frühen Larvenstadien, die kurz vor der Häutung stehen, groß. Ebenso führt die Einwirkung auf Präpuppen zur Störung der Imaginalhäutung.Frisch geschlüpfte Larven entwickeln sich nach 42 Tagen bei 17,5° normal, jedoch sind 56 Tage für fast alle verhängnisvoll. Die Entwicklungsperioden der Larven lassen vermuten, daß bei dieser Temperatur etwa 42 Tage lang ein gewisses Wachstum erfolgt. Etwa 14 Tage bei 15° und 7 Tage bei 5° tötet alle frisch geschlüpften Larven. Halbwüchsige Larven werden durch 21 Tage bei 15° getötet, jedoch starb keine bei der Einwirkung von 17,5° für weniger als 84 Tage.Werden große Larven für nur 21 Tage 15° oder für 7 Tage 10 oder 15° ausgesetzt, so verpuppen sich einige oder alle anormal ohne Abstoßung der Larvenhaut. Einige der nach 28tägiger Behandlung mit 17,5° gebildeten Puppen ergaben gestörte Erwachsene und die 56 Tage ausgesetzten blieben bei der Imaginalreife innerhalb der Puppenhaut in der Verpuppungslage stecken, während die meisten der nach Einwirkung von 15 und 10° gebildeten Puppen normale Imagines ergaben.

     

Immunoelektrophoretische Untersuchungen über die Thermoinstabilität des heterozygoten Gc 2-1-Typs

Zusammenfassung Je 60 Seren der drei Phänotypen der Gc-Faktoren nach Hirschfeld wurden bei konstanter Temperatur von 58°–62° C jeweils 30 min lang im Wasserbad erhitzt. Die anschließende Bestimmung der Gc-Faktoren in der Immunoelektrophorese ergab bei 58° C. noch keine wesentlichen Unterschiede in der guten Ablesbarkeit der Präcipitationsbögen der drei Phänotypen. Bei höheren Temperaturen erwiesen sich dann die Gc-Linien des heterozygoten Gc 2-1-Typs als instabiler, also temperaturempfindlicher als die der beiden homozygoten Typen. Unter letzteren ist der Gc 2-2-Typ instabiler als der Gc 1-1-Typ.

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60 sera of each of the three different Gc-phenotypes by Hirschfeld have been heated in a water-bath with 58–62° C. for about 30 min. At the temperature of 58° C. the following immunoelectrophoretic determination of the group specific components showed not yet important differences in the exact reading of the immunoprecipitates of the three phenotypes. In higher temperatures however, the Gc-pattern of the heterozygous Gc-type 2-1 was more instabil, that means more thermolabil, than the two homozygous types. Among these the Gc-type 2-2 is still more instabil than the Gc-type 1-1.

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Direktor: Prof. Dr. med. P. E. Becker

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Mit 2 Textabbildungen     

Experimentelle vergleichende Untersuchungen über qualitative und quantitative histochemische Darstellung von Dehydrogenasen und Diaphorasen

Zusammenfassung Es wurde an Hand zahlreicher vergleichender histochemischer und spektrophotometrischer Untersuchungen nativer Gewebsschnitte von Leber, Herz und Nieren weiblicher Albinoratten die optimale histochemische Darstellbarkeit von Diaphorasen und Dehydrogenasen geprüft.Als optimale Inkubationsbedingungen der Gewebsschnitte wurden für dieDPN-gebundene Diaphorase eine DPN-H-Konzentration von 4×10^–3m, eine Inkubationsdauer von 5 min bei einer Inkubationstemperatur von +37°C gefunden.Zur Darstellung der Aktivität derSuccino-Dehydrogenase wurden eine Succinatkonzentration von 6×10^–2m, eine Inkubationsdauer von 10 min bei +37° C als optimale Bedingungen ermittelt.DieIsocitrico-Dehydrogenase wies in den vergleichenden Untersuchungen die besten histologischen Ergebnisse bei einer Coenzymkonzentration (TPN) von 4×10^–3m, einer Isocitratkonzentration von 10^–2m und einer Inkubationsdauer von 5 min bei +37° C auf.Die Methoden wurden eingehend beschrieben. Es wird abschließend über die biochemischen Reaktionen der drei untersuchten Enzyme diskutiert und auf ihre Bedeutung im Krebs-Zyklus bei intermediären Stoffwechselvorgängen hingewiesen.Mit 6 TextabbildungenDer Deutschen Forschungsgemeinschaft danken wir für die finanzielle Unterstützung.     

The biology of the cutworm Tryphaena pronuba L. (Lepidoptera: Noctuidae)

Summary Adults of the cutworm Tryphaena pronuba L. fly between June and October and lay about 1,400 eggs. There are seven larval instars, followed by a pre-pupal (diapause) stage in January and pupation in May. The effects of different temperatures on the rate of egg, larval and pupal development are described and discussed.

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Zusammenfassung Die Imagines des Hausmütterchens, Tryphaena pronuba L., fliegen zwischen Juni und Oktober und legen etwa 1400 Eier ab. Auf sieben Larvenstadien folgt ein Präpuppenstadium, das von Anfang Januar bis Mitte Mai diapausiert. Systematische Versuche über den Einfluß der Temperatur auf die Entwicklungsrate von Eiern, Larven und Puppen zeigen, daß die optimale Entwicklungstemperatur für die Eier (90–100% Schlupf) bei etwa 25° liegt. Da sich jedoch die Jungraupen bei dieser Temperatur ebensowenig wie bei 10° normal weiterentweckeln können, ist als optimale Temperatur für Embryonal-und Larvenentwicklung 15–20° zu betrachten. Bei Wechseltemperaturen (zwischen verschiedenen 10°-Intervallen) stimmten Schlupfprozente und Entwicklungszeiten ziemlich genau mit den Werten überein, welche sich bei konstanten Temperaturen in Höhe der Mittelwerte ergeben hatten; nur bei 10° war der Schlupf gegenüber 5-und 15°-Wechsel stärker gehemmt und die Entwicklungszeit verdoppelt. Tiefere, Temperaturen (0,8–5°) erniedrigten-auch im Freiland-schon bei kurzer Einwirkungszeit die Schlupfprozente, obwohl sich die überlebenden bei 25° normal weiterentwickelten. Die Larvalentwicklung dauerte bei 10, 15, 20 und 25° neun, acht, drei bzw. zwei Monate bei einer Entwicklungsrate von 10, 40, 50 bzw. 7%. Das Präpuppenstadium dauerte bei 25° weniger als eine Woche, bei 10° über einen Monat.

     

Histochemische Untersuchungen zum Energie- und Pentosephosphatstoffwechsel bei der epithelialen Wundheilung

Zusammenfassung Im Verlauf des epithelialen Wundverschlusses können zwei Phasen unterschieden werden. In der ersten Phase (0–48 Std) kommt es zur Glykogeneinlagerung in das Epithel des Wundrandes; bei hohen Aktivitäten der Enzyme SDH, LDH, G-6-P-DH und 6-P-G-DH steigt der RNS-Gehalt in den basalen Zellen an. Im Verlauf der zweiten Phase (60–114 Std) nehmen sowohl der Glykogengehalt als auch die Aktivitäten von LDH, G-6-P-DH und 6-P-G-DH ab. Im gleichen Zeitraum bildet sich eine Epithelschicht in der Wundmitte, deren anfänglicher Glykogenreichtum gegen Ende der Wundheilung wieder verschwindet. Hier ist bei hohen Aktivitäten der LDH, G-6-P-DH und 6-P-G-DH ebenfalls ein Anstieg der RNS-Konzentration nachweisbar. Die Befunde zeigen, daß bei der Wundheilung ein Teil der verfügbaren Glucose über den Pentosephosphat-Zyklus für die Nucleinsäuresynthese verwendet wird.

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Histochemical studies of energy and pentosephosphate metabolism during epithelial wound healing

Summary During epithelial wound healing two periods can be distinguished. In the first period (0–48 h) glycogen is accumulated in the epithelium of the peripheral wound zone, and increasing activities of SDH, LDH, G-6-P-DH and RNA concentrations especially in the basal cells can be detected. In the second period (60–114 h) the glycogen content as well as the activities of LDH, G-6-P-DH and 6-P-G-DH decrease. At the same time an epithelial layer is built up in the central wound zone, the glycogen content of which disappears till the end of wound healing. In this layer high activities of LDH, G-6-P-DH and 6-P-G-DH and an increase of RNA concentration can be demonstrated. The findings illustrate, that during wound healing the available glucose partially is metabolized by the pentose-phosphateshunt and is used for the synthesis of nucleic acids.

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Herrn Professor Dr. Dr. F. Timm zum 75. Geburtstag zugeeignet.

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Wesentliche Teile dieser Untersuchung werden von Herrn R. Schroll dem Fachbereich Theoretische Medizin der Universität Tübingen als Inauguraldissertation vorgelegt.

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Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Mortality and sterility induced in Piophila casei by X-ray and neutron irradiation

Different doses of neutrons and X-rays were given to 5-day-old pupae of Piophila casei L. (Diptera, Piophilidae), just before their emergence. The mortality and sterility induced by the different types of radiation were measured. Neutrons are more effective than X-rays in provoking lethal lesions in somatic cells. Females are more resistant than males to the sterilizing action of neutrons, the relative biological efficiency of neutrons being 6 and 3.5, respectively.

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Iduktion von mortalität und sterilität durch röntgenstrahlen und neutronen bei piophila casei

Zusammenfassung Puppen von Piophila casei im Alter von 5 Tagen wurden mit verschiedenen Dosierungen von Neutronen und Röntgenstrahlen bestrahlt. Dadurch was es möglich, Dosis-Effekt-Kurven für Mortalität und Sterilität zu bilden. Die Neutronen erwiesen sich als wirksamer als die Röntgenstrahlen für die Auslösung von Letalstörungen bei den Puppen. Die Relative Biologische Wirkung (RBE) beider Strahlenarten auf die Mortalität ist nicht im ganzen Mortalitätsbereich gleichartig. Die durch Bestrahlung verursachte Sterilität wurde für beide Geschlechter bestimmt und zwar anhand der Überlebensrate der Eier von Einzelpaaren. Neutronen sind wirksamer als Röntgenstrahlen, um letale dominante Mutationen in Spermatozoen zu verursachen (RBE: 6). Neutronen reduzieren die Fertilität von Weibchen, welche aus bestrahlten Puppen stammen, ebenfalls stärker (RBE: 3,5). Die Fekundität der Weibchen wird wesentlich vermindert bei Neutronenbestrahlung von über 2000 rad und bei Röntgenbestrahlung von 7500–10000 rad. Die strahlenbedingte Schädigung der Ovarien konnte auch histologisch nachgewiesen werden.

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This work has been supported by grant nr. 74.01552.06 from the Consiglio Nazionale delle Ricerche (C.N.R.), Rome, Italy.     

Die Atmung beim KolibriAmazilia fimbriata während des Schwirrfluges bei verschiedenen Umgebungstemperaturen

Zusammenfassung An schwirrenden Kolibris (Amazilia fimbriata fluviatilis, mittleres Gewicht 5,7 g) wurden O₂-Verbrauch, CO₂-Produktion, Atemfrequenz, respiratorische Wasserabgabe und Flügelschlagfrequenz gemessen. Die Versuche wurden bei Temperaturen von 0–35 ° C durchgeführt.Der O₂-Verbrauch im Plug bei Temperaturen über 20 ° C beträgt 4,1 ml O₂/min= 43 ml O₂/g·h, was das 14fache des Basalstoffwechsels ist. Bei Erniedrigung der Umgebungstemperatur nimmt der O₂-Verbrauch kontinuierlich um etwa 6% je 10 ° C zu (Abb. 3). Es wird beim Schwirrflug eine weitgehende Substitution der thermoregulatorisch notwendigen Wärmeproduktion durch die bei der Kontraktion der Flugmuskeln entstehende Wärmemenge angenommen.Es wurde die Atemfrequenz mit rund 280/min bestimmt, das Atemzugvolumen mit 0,63 ml (BTS), die Ventilation mit 0,18 l/min (BTS) und die Sauerstoffausnutzung mit 2,2% errechnet.Die respiratorische Wärmeabgabe beträgt bei Temperaturen bis 20 ° C weniger als 20% der Wärmeproduktion, bei 35 ° C wurde das Maximum von 40% gemessen (Abb. 6). Bei trockener Luft macht die respiratorische Wasserabgabe 2,9–4,6% (0–20 ° C) bzw. rund 11% (bei 35 ° C) des Körpergewichtes pro Stunde aus. Bei 0 ° C gleichen sich Wasserproduktion durch Stoffwechselvorgänge und respiratorische Abgabe, bei allen anderen Temperaturen überwiegt die Abgabe: bei 35 ° C beträgt der Netto verlast 350% der Produktion.

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Respiration in the hummingbirdAmazilia fimbriata during hovering at different ambient temperatures

Summary In hovering hummingbirds (Amazilia fimbriata fluviatilis, mean weight 5.7 g) oxygen consumption, CO₂ production, breathing frequency, respiratory water loss and wing frequency were measured at various environmental temperatures from 0 to 35 ° C.The oxygen consumption above 20 ° C reached 4.1 ml/min = 43 ml/g·hr, and was 14 times the calculated basal rate. Oxygen consumption increased about 6% for a 10 ° C fall in environmental temperature (Fig. 3). During flight the thermoregulatory heat production at low temperatures was largely substituted by the heat that is produced by contraction of the wing muscles.The respiratory frequency was estimated to be 280/min, the tidal volume 0.63 ml (BTS), the ventilation 0.18 1/min (BTS) and the oxygen utilization as 2.2%.The respiratory heat loss at temperatures of 20 ° C and below was less than 20% of the heat production, while at 35 ° C a maximum loss of 40% was reached (Fig. 6). In dry air at 0–20° C the water loss measured 2.9 to 4.5% of body weight per hour while at 35 ° C the loss was 11%. At 0 ° C the respiratory water loss and metabolic water production were equal, but at all other temperatures the loss exceeded production (at 35 ° C the loss exceeded production by 350%).

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Herrn Prof. Dr. Jürgen Aschoff zum 60. Geburtstag gewidmet.

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N.R.C.C. Nr. 12844.     

Maternal age as an ecological factor in the population dynamics of the European corn borer, Ostrinia nubilalis

The influences of maternal age on egg hatchability in the laboratory, and on larval survival on host plants in the field of the European corn borer were studied.Maternal age had no effect on egg fertility, but the failure of fully developed embryos to hatch increased with the increase of the female's age.On host plants, the number of surviving larvae hatched from eggs laid by 2-day old moths was higher than those from eggs laid by 6-day old moths. But the influence of maternal age was apparent only during early larval life; it was not apparent in the later larval stages, possibly because the weaker larvae had been eliminated within the first few days after hatch.The maternal influence on larval survival was more pronounced among the young larvae living on a borer-resistant host than among those on a borer-susceptible host. The general implication of this observation is discussed.

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zusammenfassung Es wurde das Schlüpfen von Eiern des Maiszünslers untersucht, die von Weibchen verschiedenen Alters (von 1 bis 6 und 7 oder mehr Tagen) abgelegt worden waren. Die Ergebnisse zeigen eine beständige Zunahme des Versagens der Schlüpffähigkeit voll entwickelter Embryonen mit der Zunahme des Weibchen-Alters.Zwei Maissorten, eine Maiszünsler-resistente und eine Maiszünsler-anfällige, wurden mit einer bestimmten Anzahl von Eiern mit weit entwickelten Embryonen infiziert. Die Eier stammten von 2 und von 6 Tage alten Weibchen. Die Anzahl der auf den Pflanzen überlebenden Larven, die 1, 4 und 6–7 Wochen nach der Infektion geprüft wurde, war bei denen aus Eiern von 2 Tage alten Müttern größer als bei solchen aus Eiern der 6 Tage alten Falter. Die Beobachtungen lassen vermuten, daß das Mutter-Alter die Lebensfähigkeit der Larven während der allerersten Tage nach dem Schlüpfen beeinflußt. In den späteren Stadien wurden mütterliche Effekte nicht nachgewiesen, wahrscheinlich weil dann die schwächeren Individuen während der frühen Larvenzeit bereits ausgemerzt wurden.Die Wirkung des Alters der Mutter auf das Überleben ihrer Larven war auf einer Maiszünsler-resistenten Sorte deutlicher ausgeprägt als auf einem anfälligen Wirt. Der Einfluß suboptimaler Bedingungen auf die Manifestation der Wirkungen des Mutter-Alters werden diskutiert.

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Paper no. 6758, Scientific Journal Series, Minnesota Agricultural Experiment Station. St. Paul, Minnesota 55101, U.S.A.     

The encoder mechanism of receptor neurons

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

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

The influence of temperature on host orientation by the alfalfa weevil, Hypera postica

The effect of temperature on the kinetic host orientation movements of mature adult alfalfa weevils, Hypera postica (Gyll.), was determined by mapping the movements of individual weevils in a closed arena in which the host odor source was just out of their reach. A reduced temperature resulted in a general reduction in activity, but an increase in the proportional efficiency of the kinetic orientation mechanism.In a test to determine the temperature range at which movement to the host will occur, mature adult weevils were confined in an arena with a small section of alfalfa stem at temperatures from 2° to 50°. A relatively normal response occurred between 15° and 40°. Below 5° movement to the food was negligible. The peak response in the normal range occurred about 20°–25°. A test of the mortality caused at 50° was conducted. The difference between published lethal temperatures and the results of this test are explained on the basis of insect age and maturity.

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Zusammenfassung Die Wirkung der Temperatur auf kinetische Orientierungsbewegungen des Luzernekäfers, Hypera postica, zum Wirt wurde durch Aufzeichnung der Bewegungen einzelner Käfer in einer geschlossenen Arena bestimmt, in welcher die Duftquelle eben außerhalb ihres Bereichs lag. Niedere Temperatur (10°) ergab ein geringeres Aktivitätsniveau sowohl hinsichtlich der durchlaufenen Strecken wie auch der Zahl der Wendungen als 20°. Trotz des herabgesetzten Aktivitätsniveaus war die proportionale kinetische Reaktion auf den Wirtspflanzenduft bei 10° erhöht. Verglichen mit der Aktivität der Käfer bei Abwesenheit der Nahrung, war bei Anwesenheit von Nahrung die durchlaufene Strecke bei 10° um 48.5% geringer, während sie bei 20° um 11,6% niedriger lag. Beim Vorhandensein von Nahrung stieg die Anzahl der Hinwendungen zur Nahrung bei 10° um 125%, bei 20° um 115%. Die Senkung der Temperatur ergab also nicht nur eine Verminderung der Aktivität, sondern auch eine Zunahme der relativen Leistungsfähigkeit des Orientierungsmechanismus.In einem Versuch zur Feststellung des Temperaturbereichs, in welchem Bewegungen zum Wirt hin auftreten, wurden erwachsene Käfer bei Temperaturen zwischen 2° und 50° mit einem kleinen Stück Luzerne in eine kleine Arena gebracht. Zwischen 15° und 40° erfolgte eine relativ normale Reaktion. Unter 5° waren kaum Bewegungen zur Nahrung hin festzustellen. Maximale Reaktionen traten normalerweise zwischen 20° und 25° auf. Die Mortalität bei 50° wurde untersucht. Sie betrug 24 Stunden nach einer 30 Minuten dauernden Exposition (in 50°) bei 15% rel. Luftfeuchtigkeit 8%, bei 50% rel. Luftfeuchtigkeit 16%. Bei einer Expositionszeit von 1 Stunde lagen die entsprechenden Werte bei 64 bzw. 72%. Die Differenz der Mortalitäten der beiden Expositionszeiten war signifikant (P<0,01), die der verschiedenen Luftfeuchtigkeitsgrade nicht. Die Unterschiede zwischen den für die Luzernekäfer bereits beschriebenen Letaltemperaturen (LT₅₀ für eine Exposition von 2 Minuten in 48,8°) und den Ergebnissen des vorliegenden Versuchs werden mit dem Alter und dem Reifegrad der Käfer erklärt.

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This research was supported in part by U.S.D.A. Grant No. 12-14-100-8032(33).

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The senior author was a Polish Exchange Fellow sponsored in part by the United Brethren Church     

Das endoplasmatische Retikulum subletal bestrahlter Hühnerherzmyoblasten im Dienste des Stofftransportes

Zusammenfassung Durch eine kombinierte elektronenmikroskopisch-histochemische Methode nach Komnick wurden Natrium- und Chloridionen im proximalen Tubulusepithel der Rattenniere dargestellt. Während die als Natriumanimonat gefällten Natriumionen intrazellulär — d. h. intracytoplasmatisch, intramitochondrial, intranukleär — und extracellulär in den zwischenzelligen Faltenräumen vorkommen, beschränkt sich die Lokalisation der als AgCl gefällten Chloridionen weitgehend auf die Räume zwischen den einzelnen Tubulusepithelien.Die Möglichkeit einer passiven interzellulären Diffusion des Chloridions und eines aktiven transzellulären Transports des Natriumions wird diskutiert.

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Summary Sodium and chloride ions are localized in the proximal tubule cells of the rat kidney by a combined electron-microscopic-histochemical method after Komnick. Sodium ions, precipitated as sodium-antimonate, are found in the cytoplasm, the mitochondrial matrix, and the nucleoplasm as well as extracellularly.Chloride ions, precipitated as AgCl, are mainly localized between adjacent tubule cells.The possibility of a passive intercellular diffusion of chloride ions and an active transcellular transport of sodium ions is discussed.

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Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.

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Auszugsweise vorgetragen auf dem 3. Symposium der Gesellschaft für Nephrologie, Berlin 1964.     

Induction of supernumerary molting by starvation in Manduca sexta larvae

Studies were carried out on the effects of prolonged starvation on the development of fifth- (last-) instar larvae of the tobacco hornworm Manduca sexta. Following ecdysis, larvae were starved for varying lengths of time and subsequently fed normal diet. The percent of starved larvae molting to sixth instars increased, while the percent survival decreased with increasing length of the starvation period. When larvae were provided with agar as a source of water during the starvation period, the percent survival increased, but the percent undergoing supernumerary molting decreased. The optimal condition for maximum survival and supernumerary molting appeared to be 3 days of starvation with 0.5–1.0 g of agar provided on day 0. The endocrine basis for the supernumerary larval molt induced by starvation is briefly discussed.

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Zusammenfassung Es wurden Studien durchgeführt über die Effekte längeren Hungerns auf die Entwicklung des fünften (letzten) Larvenstadiums bei Manduca sexta. Nach der Häutung wurden die Larven während unterschiedlicher Zeit ohne Nahrung gelassen und dann mit normalem Futter versehen. Der Prozentsatz Häutungen für ein sechstes Larvenstadium nahm mit der Dauer des Hungerns zu, während die Ueberlebensrate abnahm. Wenn Agar als Quelle für Wasser gereicht wurde, wurden beide Effekte vermindert. Die optimalen Verhältnisse für maximales Überleben und zusätzliches Häuten scheinen bei 3 Tagen Hunger mit 0.5–1.0 Gramm Agar am Tage 0 zu sein. Die endokrinologische Basis für die zusätzliche Larvenhäutung wird kurz diskutiert.

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Supported by grants from NSF (PCM 77-25417) and from Organized Research, Texas A & M University.     

Die steuerung des täglichen rufbeginns beim Laubfrosch,Hyla arborea arborea (L.)

Zusammenfassung Während der Rufperioden des Laubfrosches in den Jahren 1969 und 1970 registrierte ich den Beginn der täglichen Rufaktivität zusammen mit der Lufttemperatur und der Beleuchtungsstärke. Der Beginn des Rufens verlagerte sich von 19.45 Uhr Anfang Mai auf etwa 21.00 Uhr im Juni und Juli. Die Laubfrösche begannen mit dem Rufen bei Beleuchtungsstärken unter 260 Lux und riefen im Chor bie weniger als 60 Lux. Der Rufbeginn wird gesteuert von der Beleuchtungsstärke und einer endogenen annuellen Rhythmik. Ihr. Einfluß ist 6-10mal größer als der der Beleuchtungsstärke.

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Summary In 1969 and 1970 calling and chorusing of the tree frog, Hyla a. arborea, was recorded daily, together with air temperature and light intensity. The onset of calling occured during the first days of May at 7.45 p.m. and shifted to about 9 p.m. during June and July. The treefrogs began calling at a light intensity of lower than 260 Lux and chorused at less than 60 Lux, provided the air temperature was above 8°C, which is the lower limit for calling activity. The start of the daily calling activity is controlled by the light intensity and by an annual endogenous rhythm. The effect of the rhythm is 6 to 10 times greater than that of the light intensity.

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Herrn Prof. Dr. Rolf Danneel zum 70. Geburtstag gewidmet.

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Herrn Prof. Dr. Franz Weiling, Institut für Landwirtschaftliche Botanik der Universität Bonn, danke ich herzlich für die ausführliche Beratung bei der statistischen Berechnung. Herrn Dipl.-Biol. Ernst Weber und Fräulein Ewa Melzer danke ich für die Mithilfe bei der Durchführung der Rechnungen.

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Die Rechnungen wurden mit Hilfe des programmgesteuerten Rechners IBM 7090 der Gesellschaft für Mathematik und Datenverarbeitung MBH, Birlinghoven bei Bonn, durchgeführt. Die Rechenprogramme erstellten Professor Weiling und Fräulein Christel Schott.     

Bericht über vier Trisomien 18 und ein Trisomie-18-Mosaik

Zusammenfassung Die Autoren berichten über vier Trisomien 18 und ein Trisomie-18-Mosaik. Die fünf Patienten waren weiblich. In der Familienanamnese waren keine Hinweise für die Verursachung der Trisomien erkennbar. Klinisch-pathologisch zeigen die patienten alle typischen Merkmale der Trisomie; auch der Mosaikfall (92% trisome Zellen im Blut) unterscheidet sich in seinen Merkmalen nicht von dem üblichen Bild. Einige seltenere, Mißbildungen sind beobachtet worden (Spaltbildung des Oberkiefers — 2 Fälle —; Syndaktylie an einer Hand — 1 Fall —; Oesophagotracheal-Fistel —1 Fall).Cytogenetische Daten und Hautleistenbefunde werden beschrieben.

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Detailed clinical and cytological information on four trisomy 18 cases and one trisomy 18 mosaic is given. All patients were females. Within the families, no additional cases were detected. The patients, including the mosaic case (92% trisomic cells in the blood-culture), showed all the typical features of the syndrome. Some anomalies were observed which apparently are rather rare features of the syndrome (hare-lip and cleft-palate — 2 cases —; syndactyly of one hand — 1 case —; tracheoesophageal fistula — 1 case).Cytological and dermatoglyphic findings are described.

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Mit 5 Textabbildungen

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Mit Unterstützung, durch das Bundesministerium, für Wissenschaftliche, Forschung.

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Wesentliche Teile der vorliegenden Arbeit werden von Fräulein Renate Schröter als Dissertation der Medizinischen Fakultät der Universität Freiburg i. Br. vorgelegt.     

Cold hardiness of some beetles living in grass tussocks

Zusammenfassung Es wurde die Kälteresistenz von drei in Süd-England an Grasbüscheln vorkommenden Käferarten untersucht. Die zur Untersuchung benützten Arten waren der Kurzflügler Stenus clavicornis (Scop.) und die Laufkäfer Dromius melanocephalus Dej. und D. linearis (Ol.). Um die für die Käfer augenblicklich tödlichen Temperaturen zu ermitteln, wurden Bestimmungen des Unterkühlungspunktes ausgeführt. Zur Abkühlung der Insekten wurde ein thermoelektrischer Apparat benutzt. Der Unterkühlungspunkt von S. clavicornis lag deutlich niedriger als der der Dromius-Arten. Die Unterkühlungspunkte der drei Arten wurden nicht verändert, wenn die Käfer drei Wochen lang bei + 10° gehalten wurden und blieben den ganzen Winter konstant bis April, wenn sie anstiegen. Inokulatives Gefrieren, hervorgerufen durch die Berührung mit feuchten Blättern, liess den Unterkühlungspunkt von S. clavicornis ansteigen.Die Überlebensrate von S. clavicornis, der im Laboratorium auf feuchtem Filtrierpapier konstanten niedrigen Temperaturen ausgesetzt war, erwies sich als ähnlich derjenigen, die man unter trockenen Bedingungen erwarten würde, so dass vermutlich nur wenig Inokulation stattfand. Jedoch tratt inokulatives Gefrieren augenblicklich ein, wenn die Käfer im Freiland tiefen nächtlichen Temperaturen ausgesetzt wurden. Bei allen drei Arten setzte die Sterblichkeit bei ungefähr –4° ein, hervorgerufen durch inokulatives Gefrieren, jedoch kann S. clavicornis niedrigere Temperaturen aushalten als Dromius, weil nicht-inokulierte Insekten niedrigere Unterkühlungspunkte haben.Ein Vergleich mit früher veröffentlichten Daten der Wintertemperaturen in und zwischen den Grasbüscheln zeigt, dass die Sterblichkeit im Grasse zwischen den Büscheln dann einsetzt, wenn die Standard Gras-Minimum Temperatur niedriger als –10° ist während die Käfer in den Grasbüscheln geschützt sind, bis die Temperatur auf -17° fällt.Da –10° seit 1952 in allen, ausgenommen zwei, Wintern registriert wurde (während —17° nur selten gemessen wurde) ist der Schutz, der den drei Arten von den Grasbüscheln gewährt wird, genügend, um den Tod durch Erfrieren zu verhindern.

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Cold hardiness of some beetles living in grass tussocks

The cold hardiness of three species of beetle which are commonly found in grass tussocks was investigated by determination of their supercooling points, and by exposure of specimens to low temperatures, both in the laboratory and in the field. Supercooling points were measured by cooling the insects thermoelectrically.Mortality of all three species in the field starts at about –4°, but the proportion killed at lower temperatures depends on the supercooling point of each species. Comparison with microclimatic measurements shows that shelter such as that given by grass tussocks is needed to prevent any mortality by freezing in most winters.