Zur Atmungsphysiologie verschiedener Entwicklungsstadien von Chironomus strenzkei Fittkau (Diptera)

Zusammenfassung Der Sauerstoffverbrauch von Larven und Vorpuppen ist etwa gleich hoch, während Puppen einen höheren Verbrauch aufweisen.Bei sinkendem pO₂ können Larven ihre Atmungsgröße bis 10% O₂ aufrechterhalten, darunter fällt sie langsam ab und sinkt bei etwa 4% O₂ steil ab. Dagegen fällt bei Vorpuppen und Puppen der O₂-Verbrauch parallel mit dem O₂-Gehalt des Wassers ab und sinkt unter 8% O₂ steiler ab.Größere Tiere verbrauchen relativ weniger Sauerstoff als kleinere.

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On respiration of various life-stages of Chironomus strenzkei Fittkau (Diptera)

Summary The rate of oxygen consumption for larvae and prepupae is about the same, while the rate for pupae is higher.With falling pO₂ larvae maintain a constant rate of respiration down to 10% O₂. Below this, the rate decreases slowly; then it falls steeply at about 4% O₂. The rate of consumption for prepupae and pupae decreases as the O₂ content of the water decreases and falls steeply below 8% O₂.Larger animals consume relatively less oxygen than smaller ones.

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Die Untersuchungen wurden mit Hilfe eines Stipendiums der Max-PlanckGesellschaft durchgeführt.     

Temperaturadaptation und Sauerstoffverbrauch bei Eidechsen

Zusammenfassung 1. Verschiedene Arten der GattungLacerta haben bei einer gleichbleibenden gemäßigten und hohen Temperatur eine verschiedene Stoffwechselintensität. Bei niedrigen Temperaturen verschwinden diese Unterschiede.2. Der Prozeß der thermischen Adaptation an die neue Temperatur geht auf zwei Weisen vor sich. Bei einzelnen Arten (Lacerta melisellensis undL. oxycephala) verläuft der Adaptationsprozeß von Anfang an ständig in der Richtung des Erreichens jener Werte des Stoffwechsels, welche das ruhende Tier bei der früheren Adaptationstemperatur hatte. BeiLacerta sicula dagegen fällt die Intensität des Stoffwechsels in den ersten Tagen des Aufenthaltes bei niederen Temperaturen, um später anzusteigen und sich jenem Wert zu nähern, den die Tiere bei ihren früheren Adaptationstemperaturen hatte.3. Die EidechsenLacerta melisellensis undL. oxycephala zeigen bei jeder Adaptationstemperatur nach Beendigung des Adaptationsprozesses die gleiche Intensität des Sauerstoffverbrauches. BeiLacerta muralis ist der Sauerstoffverbrauch bei einer höheren Adaptationstemperatur höher als bei einer niedrigeren.4. Bei Adaptation an eine neue, annähernd gleichbleibende Außentemperatur bleibt die Körpertemperatur praktisch unverändert. Auf diese Weise wird der Stoffwechsel des ruhenden Tieres in gewisser Hinsicht von der Höhe der Körpertemperatur während des Adaptationsprozesses unabhängig.

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Temperature adaptation and oxygen consumption in lizards

In some lizards the process of thermal adaptation and oxygen consumption at adaptation temperatures has been examined after completion of adaptation. A slow decrease of oxygen consumption was found for a certain period inLacerta sicula after transfer from a warm into a cold surrounding. The values of oxygen consumption increased from the ninth day and reached values corresponding to the new external temperature after about 3 weeks. InL. melisellensis andL. oxycephala adaptation to a new lower temperature occurs with the beginning of the increasing oxygen consumption, the adaptation lasting about 3 weeks. InL. muralis oxygen consumption at low adaptation temperature is lower after the process of adaptation than at higher adaptation temperature. In contrast, oxygen consumption ofL. melisellensis andL. oxycephala after adaptation to lower external temperatures is equal to the oxygen consumption at higher external temperatures, so that the animal shows the same intensity of oxygen consumption in spite of its different body temperature.

     

Untersuchungen über die Temperaturabhängigkeit von Lebensprozessen bei Insekten unter besonderer Berücksichtigung winterschlafender Kartoffelkäfer

Zusammenfassung Winterschlafende Kartoffelkäfer (Leptinotarsa decemlineata) verfügen über zwei Sicherungen gegen einen zu raschen Stoffwechsel. Der Sauerstoff verbrauch der intakten Tiere sowie der des Gewebes wird wie bei anderen echten Winterschläfern unter den Insekten gegenüber dem Fraßzustand erheblich herabgesetzt. Ferner zeigen Sauerstoffverbrauch der intakten Tiere, des Gewebes sowie die Aktivität der Fermente Succinodehydrase, Katalase und Glycerophosphatase eine Temperaturadaptation im Sinne des Typs 3. Der Winterschlafende Pappelblattkäfer (Melasoma populi) besitzt als weitere Sicherung gegen eine Stoffwechselsteigerung bei einem plötzlichen Temperaturanstieg im biologisch besonders wichtigen niederen Temperaturbereich auffallend niedrige Temperaturkoeffizienten. Sowohl Sauerstoffverbrauch wie auch die CO₂-Abgabe zeigen den Adaptationstyp 3; der respiratorische Quotient ist von der Adaptationstemperatur unabhängig.Die Temperaturadaptation ist als echte Regulationserscheinung reversibel.Bei zu großen, plötzlichen Temperatursprüngen können Schockwirkungen auftreten. Beim winterschlafenden Kartoffelkäfer machten sie sich in einer Erhöhung des Sauerstoffverbrauchs bemerkbar. Die Gewebsatmung zeigte diese Erscheinung nicht.Nicht alle eurythermen Tiere verfügen über das Mittel der Temperaturadaptation entsprechend den häufigsten Typen 2–3. Sie fehlte (Typ 4) bei dem Sauerstoffverbrauch der intakten Larven und Puppen des Mehlkäfers (Tenebrio molitor), dem des Gewebes der Larven und der Dehydrasenaktivität beider Stadien, wahrscheinlich auch beim Sauerstoffverbrauch der im Fraßzustand befindlichen intakten Kartoffel- und Pappelblattkäfer. Kartoffelkäfer, die gerade aus dem Winterschlaf erwacht waren, zeigten eine viel geringere Abhängigkeit der Gewebsatmung von der Adaptationstemperatur als während des Ruhestadiums.Bei den Larven von Tenebrio molitor ist die Aktivität der Dehydrasen während der Häutung bedeutend geringer als zwischen den Häutungen.Die Untersuchungen an Larven der Weidenblattwespe (Pteronus salicis) in Diapause können deshalb schlecht eingeordnet werden, weil bei den hohen Adaptationstemperaturen im Gegensatz zu den niedrigen anscheinend eine latente Entwicklung einsetzte.Allgemein betrachtet kann man einer Adaptation des Sauerstoffver brauchs eine entsprechende fermentative Temperaturadaptation zuordnen.Gekürzte Wiedergabe einer Dissertation bei der Philosophischen Fakultät der Universität Kiel (Anregung und Anleitung: Prof. Dr. H. Precht). — Die photometrischen Messungen wurden mit einem Pulfrichphotometer ausgeführt, welches die Notgemeinschaft der deutschen Wissenschaft Herrn Prof. Precht zur Verfügung stellte.     

The effect of adaptation temperature on the metabolic level of the eelAnguilla vulgaris L.

Summary 1. The present paper reviews some investigations on the problem of temperature adaptation of the eel. The experiments were made in order to find out why the metabolic rate of muscle in vitro does not reflect the capacity adaptation of the intact eel.2. Oxygen tension in the muscle tissue and in the venous blood has been measured by inserting micro oxygen electrodes. Oxygen tension in the muscle of the tail is very low; tension in the large caudal vein is more than ten times higher.3. Oxygen tension in the muscle is not altered by changing the adaptation temperature. The cold-acclimated eel shows a lower oxygen tension in the venous blood than the warm-adapted fish.4. Oxygen tension in the caudal vein depends largely on the breathing rate; this can be seen when the experimental temperature is changed and differently adapted individuals are tested. Therefore we suggest that the metabolic rate is certainly influenced by adaptive changes in the nervous system.

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Der Einfluß der Adaptationstemperatur auf die Stoffwechselhöhe des AalesAnguilla vulgaris L.

Kurzfassung Beim Aal weisen der Grundstoffwechsel, gemessen am Sauerstoffverbrauch des Ganztieres, und die Atmung des Muskelgewebes in vitro eine partielle Kompensation auf. Die Höhe des Standardsauerstoffverbrauchs ist aber unabhängig von der Stoffwechselaktivität eines größeren Teiles der Skelettmuskulatur. Es wird über Messungen des Sauerstoffpartialdrucks in der Muskulatur und im venösen Blut unterschiedlich adaptierter Aale berichtet. Die niedrige Sauerstoffspannung im Gewebe und die starke Abhängigkeit des Sauerstoffpartialdrucks im venösen Blut von der Atmungsintensität sprechen dafür, daß ein Mechanismus, der den Standardsauerstoffverbrauch des adaptierenden Ganztieres steuert, in einer Regulation des Kreislaufs und der Atmung zu sehen ist.

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This paper was presented at the Fourth International Biometeorological Congress, New Brunswick (N.J.), U.S.A., August 26 to September 2, 1966.     

Zur Genetik Der Trikotylie

Zusammenfassung Die Interpretation der Selektionsversuche von Hugo de Vries an trikotylen Rassen ergibt, daß dem Merkmal trikotyl zwei oder drei Genpaare zugrunde liegen. Zur Realisation des Merkmals ist zunächst ein Genpaar tt verantwortlich, dessen Wirkung von der Art des Vorhandenseins der Zusatzgene Z ₁, Z ₂, bzw. z ₁, z ₂ abhängig ist. tt Z ₁ Z ₁ Z ₂ Z ₂-Individuen haben die geringste Möglichkeit zur Entfaltung der Trikotylieanlage, tt z ₁ z ₁ z ₂ z ₂-Individuen die größte.Die eigenen Untersuchungen ergeben eine außergewöhnlich starke Abhängigkeit des Merkmalsunterschieds di-trikotyl von äußeren Bedingungen. Verläuft die Embryoentwicklung unter Herbstbedingungen, so werden 20% Trikotyle gegenüber 0,5% unter Sommerbedingungen gebildet. Durch Entblätterung der Pflanzen im Sommer lassen sich ebenfalls hohe Prozentsätze von Trikotylen erzeugen. Damit wird gezeigt, daß Nahrungsmangel während der Embryobildung der die Trikotylie begünstigende Außenfaktor ist. Er bewirkt, daß der Umschlagspunkt, bei dem sich eine Anlage für Trikotylie entfalten kann, eher erreicht wird als bei normaler Ernährung. Die Wirkung der Trikotyliegene läßt sich als Herabsetzung des Umschlagspunktes auffassen, sodaß unter Normalbedingungen die Entwicklung zur Trikotylie begünstigt ist.Die Realisation der Trikotylie stellt einen Grenzfall zur echten alternativen Modifikabilität dar, indem zwischen den beiden Maxima mit di- und trikotylen auch Hemiformen auftreten. Ihre Zahl bleibt stets gering, wie auch immer die beiden Maxima durch Änderung der Gengrundlage oder der äußeren Bedingungen wechselseitig erhöht und erniedrigt werden mögen.     

Der Sauerstoffverbrauch der Insektenretina im Licht und im Dunkeln

Zusammenfassung Mit Mikromethoden wird der Sauerstoffverbrauch der ganglienzellfreien Retinulae von Calliphora, Apis, Locusta und Periplaneta im Dunkeln und unter dem Einfluß von Licht gemessen.In den Retinulae von Calliphora (Versuchstemperatur 25°) und Apis (34° C) steigt der Sauerstoffverbrauch unmittelbar bei Belichtung; die Steigerung hält an, solange Licht einwirkt.Bei Locusta und Periplaneta steigt der Sauerstoffverbrauch nicht während sondern nach der Belichtung. Das gleiche ist bei Apis bei einer Versuchstemperatur von 25° der Fall. Die normale Körpertemperatur im Kopf der Biene liegt zwischen 27° und 38°.Es wird angenommen, daß die Zunahme des Sauerstoffverbrauches bei bzw. nach Belichtung mit den regenerativen Leistungen der Sehzellen zusammenhängt. In elektrophysiologischen Versuchen ist (früher) gezeigt worden, daß die Regeneration der normalen Empfindlichkeit (Dunkeladaptation) nach Lichtreizen bei Calliphora und Apis außerordentlich schnell (in wenigen Millisekunden), bei Locusta und Periplaneta sehr langsam (bis zu 30 min) verläuft. Diese Unterschiede im Adaptationsverlauf spiegeln sich in der zeitlichen Beziehung zwischen Belichtung und Sauerstoffmehrverbrauch wider.Nach Vergiftung mit KCN ist die Atmung im Dunkeln bei Calliphora gänzlich, bei Locusta aber nur zum Teil gehemmt. In beiden Fällen tritt auch nach Vergiftung mit KCN bei Belichtung ein zusätzlicher Sauerstoffverbrauch auf.In Homogenaten von der Retinula nimmt die von der Belichtung abhängige Atmung mit steigendem p_H zu. Ein p_H-Maximum der Atmung existiert nicht.Mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft.     

Ein neuer Mikro-Respirationsapparat zur fortlaufenden manometrischen Bestimmung des respiratorischen Quotienten

Zusammenfassung Es fehlt in unserer Technik zur Untersuchung der Atmung kleinerer Organismen ein allgemein verwendbarer Apparat, der auf manometrischem Wege fortlaufend neben dem Sauerstoffverbrauch auch die Kohlensäureabgabe in einem Versuch zu messen gestattet.Die Lösung des Problems wird in einem ringförmigen Respirationsapparat gefunden, bei dem die zur Absorption der Kohlensäure notwendige Lauge getrennt vom Objekt in einer eigens konstruierten Mikropumpe untergebracht ist. Die Mikropumpe besteht aus zwei fest miteinander verbundenen Glasrohren. Es fehlen bewegliche Teile und Ventile, so daß ihr Volumen vollkommen konstant ist. In Tätigkeit gesetzt wird die Pumpe durch einfaches Hin- und Herneigen (Abb. 1, S. 251). Der Atmungstrog steht in fester Verbindung mit der Pumpe, so daß er bei der Betätigung der Pumpe mitbewegt werden muß. Er ist von der Pumpe durch zwei Dreiwegehähne abtrennbar. Die Bestimmungen erfolgen in zwei Phasen. In der ersten Phase wird bei ruhendem Apparat und geschlossenen Dreiwegehähnen unter Ausschluß der Lauge die Größe CO₂–O₂ bestimmt. In der zweiten Versuchsphase wird die Verbindung des Atmungstroges zur Pumpe geöffnet und die Pumpe durch Schaukeln des Apparates in Tätigkeit gesetzt. Es erfolgt jetzt die Absorption der Kohlensäure, wodurch die Größe des Sauerstoff-verbrauches bekannt wird. Aus den beiden Größen CO₂–O₂ und O₂ kann CO₂ leicht berechnet werden. Es ist bei dem Apparat möglich, parallel zur volumetrischen eine titrimetrische Bestimmung der erzeugten Kohlensäure durchzuführen.Den schematischen Aufbau des hier beschriebenen Respirationsapparates zeigt Abb.2 (S. 252), die praktische Ausführung des Apparates Abb. 3 (S. 254).     

Measurement of oxygen tension changes in the style during pollen tube growth

Summary Using a Clark micro electrode the actual oxygen tension at various places in a style can be measured. Within the unpollinated, ripe style of Hippeastrum a pO₂ gradient occurs. In the upper part, possibly with a little increase in the stigmatic branches, a very high oxygen tension is found; in the lower part, about 5 mm from the ovary, a sudden decrease occurs. In the ovary itself the oxygen tension is extremely low. After pollination, passage of the mass of pollen tube tips can be followed by a fairly sharp drop of the oxygen tension, which shifts down the style with progressive growth. This oxygen tension depression seems to be sharply limited to the region of pollen tube tips and the amount of decrease is dependent on the growth rate of the tubes. After passage of the pollen the original high level of oxygen tension is not fully restored in the upper style. This suggests that the metabolic activity of the pollen tube is strongly linked with the metabolic condition in the style. It seems that tubes grow most of their way to the egg under aerobic conditions; only at the base of the style, just before entering into the ovary, does the pollen have to switch over to an anaerobic pathway. For most of the style oxygen tension does not form a tropic gradient for tube growth.

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Zusammenfassung Unter Benutzung einer Clark-Mikro-Elektrode konnte die aktuelle Sauerstoffspannung an verschiedenen Stellen in einem Griffel in situ gemessen werden. Dabei wurde im reifen, unbestäubten Griffel von Hippeastrum ein pO₂-Gradient gefunden: Im oberen Griffelabschnitt, wahrscheinlich mit einer kleinen Depression in den Narbenästen, wurde eine sehr hohe Sauerstoff-Spannung gefunden; im unteren Teil, etwa 5 mm über dem Fruchtknoten beginnend, nimmt der pO₂-Wert plötzlich schnell ab. Im Fruchtknoten selber ist die Sauerstoffspannung extrem niedrig.Nach Bestäubung kann das Durchwachsen der Masse der Pollenschlauchspitzen an Hand einer scharfen Depression der Sauerstoffspannung verfolgt werden, welche mit fortschreitendem Wachstum im Griffel nach unten zu verschoben wird. Diese Depression des pO₂-Wertes scheint streng lokalisiert zu sein auf den Bereich der Pollenschlauchspitzen; die Größe der Depression ist abhängig von der Wachstumsgeschwindigkeit der Pollenschläuche. Nach dem Durchwachsen der Pollenschläuche wird die ursprünglich hohe Sauerstoffspannung in den oberen Griffelabschnitten nicht vollständig wiederhergestellt.Aus den Meßergebnissen kann der Schluß gezogen werden, daß die Stoffwechselaktivität der Pollenschläuche in hohem Maße abhängt von den Stoffwechselbedingungen im Innern des Griffels. Es scheint, daß die Pollenschläuche auf dem größten Teil ihres Weges zu den Eizellen unter aeroben Bedingungen wachsen; lediglich an der Basis des Griffels, kurz vor dem Eintritt in das Ovarium, muß der Pollenschlauch umschalten auf einen anaeroben Energiestoffwechsel. Ein Zusammenhang mit der Öffnung der Pollenschlauchspitzen bei der Entleerung des Schlauchinhaltes in den Embryosack wird diskutiert.Die Sauerstoffspannung scheint für den größten Teil des Griffels nicht die Funktion eines tropischen Gradienten für das orientierte Pollenschlauchwachstum zu haben.

     

Der Einfluß des Lichtes auf die Temperaturadaptation beiRana temporaria

Zusammenfassung 1. Der Sauerstoffverbrauch adulter Grasfroschmännchen (Rana temporaria L.) wurde nach Anpassung an 7° und 23° C bei Langtag, Kurztag und Dunkelheit bei 23° C unter verschiedenen Beleuchtungsbedingungen untersucht (automatische Registrierung während 24 Stunden).2. Bei den vorher dunkel aufbewahrten Tieren zeigte sich eine Leistungsadaptation im Sinne einer Kompensation, bei den Langtagsfröschen fand sich ohne Veränderung der Lichtperiode eine entsprechende Adaptation nur bei den Nachtwerten.3. Für die Kurztagstiere ist die Versuchstemperatur von 23° C unnatürlich hoch. Damit mag die schwere Deutbarkeit der Kurven zusammenhängen. Nach den Befunden ist es wichtig, nicht nur die Lichtbedingungen der Vorbehandlung, sondern auch die während des Versuches konstant zu halten.4. Die Versuche geben Hinweise dafür, daß die bekannte Temperaturunabhängigkeit des circadianen Rhythmus durch eine rasche, nahezu ideale Kompensation zustande kommt.5. Die Exstirpation des Pinealorgans senkt die Werte für den Sauerstoffverbrauch und bringt die Leistungsadaptation zum Verschwinden.6. Der Sauerstoffverbrauch der Muskelhomogenisate von Tieren, die tags beleuchtet wurden, zeigt eine Leistungsadaptation im Sinne einer Kompensation.

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The influence of light on the temperature adaptation inRana temporaria

AdultRana temporaria L. males were acclimated to 7° and 23° C under long day, short day and continued darkness. Thereafter their oxygen consumption was measured at 23° C under different light conditions (automatic 24-hour registration). The individuals previously kept in darkness exhibited capacity adaptation in the sense of a compensation; long day acclimated frogs showed a respective adaptation, without change of light conditions, only in regard to the night values. For short day acclimated individuals, the test temperature of 23° C is unnaturally high. This fact may have affected our results and led to curves which are extremely difficult to interpret. The results obtained indicate that it is important to control the light conditions not only during the first acclimation period but also during the experiment proper. The experiments provide hints for the assumption that the known temperature independence of the circadian rhythm is based on a fast, almost ideal compensation. Extirpation of the pineal organ reduces oxygen consumption and causes the capacity adaptation to disappear. Oxygen consumption of muscle homogenates of individuals exposed to light during the daytime showed capacity adaptation in the sense of a compensation.

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Herrn Professor Dr.Friedrich Krüger zum 65. Geburtstag am 18. August 1967 in Verehrung gewidmet.     

Untersuchungen über den Muskeltonus des Schneckenfusses

Zusammenfassung Mit Hilfe des Jordanschen Tonusapparates und des Kymographions wurden die Dehnungskurven von Füßen von Helix pomatia unter verschiedenen Bedingungen aufgenommen. Füße mit und ohne Ganglien wurden in gereiztem und ungereiztem Zustande bei verschieden hoher Belastung und Temperatur in Bezug auf die Steilheit ihrer Dehnungskurven miteinander verglichen. Die festgestellten Unterschiede in der Steilheit der Kurven lassen sich durch die Annahme deuten, daß jede Muskelfibrille des Helix-Fußes sowohl Träger der plastischen als auch der elastischen Eigenschaften des Muskels ist.Die Ausführung dieser Untersuchungen wurde mir durch die Verleihung eines Stipendiums der Rockefeller-Stiftung ermöglicht.     

Über die hormonale Beeinflussung der Temperaturadaptation beim Grasfrosch (Rana temporaria L.)

Zusammenfassung Sauerstoffverbrauch und Kohlensäureabgabe von Rana temporaria zeigen eine Temperaturanpassung im Sinne einer partiellen Kompensation (Typ 3).Die Adaptation ist reversibel und unabhängig von der erhöhten Wasseraufnahme kühl gehaltener Frösche.Thyreoidektomie senkt den respiratorischen Stoffwechsel kaltadaptierter Tiere auf das Atmungsniveau warmgehaltener Frösche. Die Entfernung des Hypophysenvorderlappens verringert im Sommer und im Winter das Ausmaß der partiellen Atmungskompensation bedeutend.Der Sauerstoffverbrauch des Muskelgewebes wird durch die Adaptationstemperatur nicht beeinflußt.Der Einbau C¹⁴-markierten Glycins in die Muskulatur der Grasfrösche sinkt mit steigender Anpassungstemperatur. Bei Tieren ohne Hypophysenvorderlappen ließen sich keine Unterschiede in diesen Einbauprozessen nachweisen. Der Aminosäuregehalt der Leber lag bei warmadaptierten Fröschen höher. Diese Erscheinung dürfte durch ein unterschiedliches Hungern bedingt sein. Der Einfluß der Hormone auf Adaptationsphänomene beim Grasfrosch wird diskutiert.Dissertation bei der Philosophischen Fakultät der Universität Kiel (Anleitung und Anregung: Prof. Dr. H. Precht). Es wurden mehrere Apparate benutzt, welche die Deutsche Forschungsgemeinschaft zur Verfügung stellte.     

Der Sauerstoffverbrauch des Facettenauges von Calliphora erythrocephala in Abhängigkeit von der Temperatur und dem Ionenmilieu

Zusammenfassung Es wird der Sauerstoffverbrauch der Retinula der Schmeißfliege (Mutante chalky) in Abhängigkeit von Lichtintensität und Temperatur sowie vom Ionenmilieu bestimmt.Die Atmungsmessungen wurden mit einem weiterentwickelten Mikrorespirometer nach Prop durchgeführt. Das neue Gerät wird ausführlich beschrieben.Der Sauerstoffverbrauch der Augen (auf Frischgewicht bezogen) ist bei Männchen und Weibchen gleich. Die Atmung steigt (bei 25° C) von 3,9 ml O₂/g × Std im Dunkeln auf maximal 8,9 ml O₂/g × Std bei Belichtung an.Die Höhe des Sauerstoffverbrauchs ist abhängig vom Alter der Imagines. Während der ersten Tage nimmt die Atmung schnell zu und nähert sich dann langsamer im Laufe der 2. Woche einem Höchstwert.Im Temperaturbereich 15–40° C wurden für den Dunkelstoffwechsel und den maximalen Hellstoffwechsel gleiche Q ₁₀- und -Werte ermittelt (Q ₁₀ 1,95, 12000 cal/Mol).Der Sauerstoffverbrauch in Abhängigkeit vom log₁₀ der Lichtintensität aufgetragen ergibt steile S-förmige Kurven, die mit steigender Versuchstemperatur zu höheren Lichtintensitäten parallel verschoben werden.Bei Erhöhung der K⁺-Ionenkonzentration sinkt der Dunkelstoffwechsel, während der maximale Hellstoffwechsel nicht beeinflußt wird. Mit steigender Kaliumkonzentration verlagern sich die S-Kurven (Sauerstoffverbrauch in Abhängigkeit vom log₁₀ der Intensität) nach rechts, mit steigender Natriumkonzentration nach links.Mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft.Mit Unterstützung der Alexander von Humboldt-Stiftung.     

Flow-through polarographic respirometry for aquatic animals

Summary A polarographic method of measuring oxygen consumption of aquatic animals, which is based upon expanding the input signal to a potentiometric recorder, has been described. This gives a magnified visual tracing that can be measured with the polar planimeter and related proportionately to the oxygen concentration to accurately measure the metabolism of aquatic animals with wet body weights of 5 mg or more. Changes in oxygen utilization of 0.04 per cent concentration of oxygen are readily visible, and results are reproducible.

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Zusammenfassung Eine polarographische Methode der Bestimmung des O₂-Verbrauches von Wassertieren, die auf der Verstarkung des Eingangstrom zum Potentiometer basiert ist, ist beschrieben worden. Dies erzeugt eine vergrößerte sichtbare Kurve. Der Flächeninhalt unter dieser Kurve kann mit einem Flächenmesser gemessen werden, und diese Flächeninhalt läßt sich direkt proportional auf der O₂- Konzentration beziehen, sodaß das Metabolismus von Wassertieren mit Naßgewicht von 5 mg. oder mehr genau gemessen werden kann. Änderungen der O₂-Ausnutzung von 0,04% O₂-Konzentration sind ohne weiteres bestimmbar, und Resultate können dupliziert werden.

     

Untersuchungen über die lichtabhängige Carotinoidsynthese

Zusammenfassung Ziel der vorliegenden Untersuchungen was es, zu prüfen, ob der erste Schritt in der Reaktionskette der lichtabhängigen Carotinoidsynthese von heterotrophen Organismen, die photochemische Reaktion des Lichtacceptors, obligat sauerstoffbedürftig ist. Durch Belichtung unter anaeroben Bedingungen wird bei Fusarium aquaeductuum und Neurospora crassa Carotinoidsynthese induziert; die Farbstoffmenge im Mycel ist allerdings geringer als nach Belichtung unter aeroben Bedingungen. Bei beiden Pilzen wird in N₂-Atmosphäre Lichtsättigung bei etwa 5·10³ Lux·min erreicht und zwar unabhängig von der eingestrahlten Lichtintensität und Belichtungszeit; die höchste induzierbare Carotinoidmenge beträgt bei Fusarium 10%, bei Neurospora 75% von derjenigen, die nach Belichtung unter O₂ maximal gebildet wird. Führt man dem Mycel im Anschluß an eine sättigende Belichtung unter anaeroben Bedingungen im Dunkeln Sauerstoff zu, so wird durch eine darauf folgende 2. Belichtung eine zusätzliche Carotinoidsynthese induziert; der Photoreceptor wird also offenbar durch O₂ wieder reaktiviert. Diese Reaktivierung wird als Reoxidation des Photoreceptors (wahrscheinlich ein Flavin) interpretiert; sie ist innerhalb von 10 min abgeschlossen und temperaturunabhängig. Aus den Ergebnissen wird geschlossen, daß der Sauerstoff an der photochemischen Reaktion des Photoreceptors nicht direkt beteiligt ist, sondern nur als Elektronenacceptor für die Reoxidation des Photoreceptors dient.

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Light-dependent carotenoid SynthesisIV. The role of oxygen in photoinduction

Summary The purpose of these studies was to investigate wether the primary step in the reaction chain of the light-dependent carotenoid synthesis in heterotrophic organisms, the photochemical reaction of the photoreceptor, requires oxygen. Submerged cultures of Fusarium aquaeductuum and Neurospora crassa were used.Biosynthesis of carotenoids following a photoinduction occurred only under aerobic conditions. When the mycelia were illuminated in the absence of oxygen and subsequently transferred to aerobic conditions in the dark, they produced carotenoids; however, the amount of pigments produced was lower in comparison to that synthesized after photoinduction in O₂ atmosphere. Under anaerobic conditions light saturation of photoinduction occurred at a dosage of approximately 5.10³ Lux. min (white light) in both organisms; this dosage was independent of light intensity and time of illumination. The photoeffect followed the reciprocity law even in the absence of oxygen. The amount of pigments synthesized following a saturating photoinduction under anaerobic conditions was 10% in Fusarium and 75% in Neurospora of that after photoinduction under aerobic conditions. When mycelia were illuminated in N₂ atmosphere with saturating dosages, subsequently supplied with oxygen in the dark and then illuminated a second time with or without oxygen, an additional photoinduction took place. This result indicates that the photoreceptor can be reactivated by oxygen. This reactivation is completed in approximately 10 min; it is independent of temperature and does not occur in the absence of oxygen.From these results it is concluded that oxygen does not directly participate in the primary photochemical event but functions as an electron acceptor to keep the photoreceptor (possibly a flavin) in the proper oxidation state.

     

Zur Leistung der Flügelgelenk-Rezeptoren von Locusta migratoria

Zusammenfassung Die Entladungsweise des Flügelgelenk-Rezeptors von Locusta migratoria unter verschiedenen Bedingungen der Auslenkung des Flügels wird beschrieben. Der Rezeptor gehört dem Typ der phasischtonischen Mechanorezeptoren an; für die Flugsteuerung ist jedoch die gut ausgebildete tonische Komponente bedeutungslos. Die phasische Komponente signalisiert Auf- und Ab-Bewegung des Flügels und gestattet wahrscheinlich die Auswertung der Phasenverschiebung zwischen den Schlägen von Vorder- und Hinterflügeln. In der regelmäßigen Abfolge der Nervenimpulse treten bei Dauerreiz Lücken auf, aus denen auf eine rhythmische Komponente des Generatorpotentials der Sinnesnervenzelle zu schließen ist, die sich von dem Prozeß der Impuls-Entstehnng trennen läßt.Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Mesure du volume total et du pourcentage du sang chez le triton crete (Triturus cristatus carnifex Laur.) Dosage par dilution radio-Isotopique

Zusammenfassung Durch die Methode der radium-isotopischen Verdünnung haben die Autoren das Totalvolumen und den Prozentsatz des Blutes von Triturus cristatus carnifex Laur. gemessen. Die Befunde ergaben, daß eine lineare Beziehung zwischen dem Prozentsatz des Blutes und dem Gewicht des Körpers in den Grenzen der untersuchten Gewichte vorhanden ist.Der Prozentsatz des Blutes nimmt nämlich ab, während das Körpergewicht in entsprechender Weise zunimmt.Außerdem haben die Autoren festgestellt, daß eine lineare Beziehung zwischen dem Körpergewicht und dem Logarithmus des Totalvolumens des Blutes vorhanden ist.

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Recherche conduite et publiée avec une contribution de «l'Impresa di Endocrinologia» du «Consiglio Nazionale delle Ricerche (Gruppo di Endocrinologia comparata)».     

Stoffwechsel-Regulation aerober Zellsuspensionen vonSaccharomyces carlsbergensis nach Glucosezugabe

Zusammenfassung Wird eine ausgehungerte aerobe Zellsuspension vonSaccharomyces carlsbergensis mit Glucose gefüttert, dann ist eine deutliche Stimulierung des O₂-Verbrauchs zu registrieren. Mit Hilfe verschiedener Meßmethoden wurde der Verlauf dieser nicht-linearen O₂-Abnahme analysiert und mit den gleichzeitig auftretenden Konzentrationsänderungen einiger glykolytischer Metabolite korreliert.Dabei zeigt sich, daß ca. 20–60 Sekunden nach Glucosezugabe die Rate des O₂-Verbrauchs abnimmt und gleichzeitig eine deutliche Äthanol-Synthese einsetzt, obgleich der O₂-Partialdruck zu diesem Zeitpunkt noch etwa halbmaximal ist.

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Metabolite-regulation of aerobic cell-suspension ofSaccharomyces carlsbergensis after feeding with glucose. I. Shift from respiration to aerobic fermentation

Summary After feeding with glucose, an aerobic starved cell-suspension ofSaccharomyces carlsbergensis shows an increasing of oxygen consumption. This stimulation is not linear during the transition from high to low oxygen-level.For this aerobic phase the regulated fluxes of some metabolites are analyzed. It could be shown that with highest oxygen consumption an ethanol synthesis is starting.

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Herrn Prof. Dr.A. Betz danke ich an dieser Stelle für viele wertvolle Hinweise zur Interpretation der hier beschriebenen Ergebnisse. Die gewissenhafte technische Assistenz erfolgte durch FrauR. Hinrichs. Die Durchführung dieser Arbeit wurde durch Sachbeihilfen der Stiftung Volkswagenwerk und der Deutschen Forschungsgemeinschaft ermöglicht.     

Estimating oxygen consumption from body length for some chironomid larvae

Summary The relationship between oxygen consumption and body length was determined for eight larval chironomid species in Bear Lake, Utah-Idaho. Respiration was measured by the micro-Winkler method in 1-cc tuberculin syringes filled with lake water and lowered to lake bottom. A total of 144 measurements of O₂ consumption was made.Oxygen consumption for all individuals was related to body length by a power function. On a double log plot the relationship was a straight line and by least squares regression was Y = 2.26X–1.72, where Y is log₁₀ oxygen consumption (µliters/animal per hour) and X the log₁₀ body length (millimeters). Correlation coefficient (r) was 0.884.The measurements in the lake were taken over a naturally occurring range of oxygen concentration of 5 ppm, but deviations from regression were not associated with differences in concentration. Body length covered a range from 1.5 to 12.6 mm, and the species represented carnivores and herbivores as well as different-aged in-stars.For some chironomid larvae at least, body length seemed preferable to other body size measurements because of ease in determination and reasonable precision.

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Zusammenfassung Das Verhältnis zwischen dem Sauerstoffverbrauch und der Körpergrö\e wurde an 144 Chironomidenlarven von acht verschiedenen Arten im Bear-See an der Grenze von Utah and Idaho bestimmt. Die Atmung der Tiere konnte mittels der Micro-Winkler-Methode in 1 ccm gro\en Glasbehältern gemessen werden. Diese Behälter waren zuerst mit Seewasser gefülltt and dann zum Grund des Sees herabgelassen worden.Der Sauerstoffverbrauch der einzelnen Tiere zeigte im Verhältnis zu ihrer Körperlange einen gradlinigen Verlauf auf doppellogarithmischem Papier. Eine Regressionsanalyse mittels der Methode der kleinsten Quadrate ergab die Gleichung Y = 2,26 X-1,72, wobei Y den Logarithmus des Sauerstoffverbrauchs in Mikrolitern pro Stunde pro Tier, and X den Logarithmus der Körperlange in Millimetern darstellt. Der Korrelationskoeffizient dieser Analyse betrug 0,884.Die Sauerstoffkonzentration im See war nicht gleichmä\ig sondern variierte fiber eine Spanne von 5 Promill. Diese Variation beeinflu\te aber nicht die Standardabweichung von der Regressionslinie. Die Körperlänge der Larven erstreckte sich von 1,5 bis 12,6 Millimeter. Die Larven gehörten fleischfressenden und pflanzenfressenden Arten an and befanden sich in verschiedensten Alterstadien der Entwicklung.Die Messung der Körperlange erschien, zumindest für einige Chironomidenlarven, leichter and mit guter Genauigkeit bestimmbar zu sein, als dies mit anderen Körpermassen der Fall ist.

     

Energy expenditure during embryonic development under constant versus variable temperatures Oncopeltus fasciatus (Dallas)

During embryonic development the rates of oxygen consumption and weight loss rise gradually. Total O₂ consumption, like total weight losses previously reported, rises at lower incubation temperatures, and at minimal incubation temperatures is nearly double that at an optimal temperature. The Q₁₀ for oxygen consumption rises from 3.0 at the start of development to 3.7 and then drops to 3.25 shortly before hatching. After hatching the rate of O₂ consumption rises 50% and the Q₁₀ drops to about 2.Eggs transferred from a minimal (15°) to an optimal (25°) temperature show a transitory overshoot in rate of O₂ consumption. Following such transfers, O₂ consumption rates are the same as for eggs being incubated under the same but constant temperatures.Calculations show that there is an unexpectedly large retardation of development at near minimal temperatures. Even a short daily exposure to a favorable temperature ameliorates the retarding and debilitating effects of incubation at minimal temperatures. As a result less O₂ is consumed and less weight lost than at corresponding constant temperatures. The significance of these data is discussed.

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Zusammenfassung Während der Embryonalentwicklung verläuft der Sauerstoffverbrauch streng gekoppelt mit der Gewichtsabnahme; beide steigern sich mit der Entwicklung allmählich. Wie die früher beschriebene Gewichtsabnahme, so nimmt auch der Gesamtsauerstoffverbrauch bei niederen Temperaturen zu und ist bei minimalen Inkubationstemperaturen fast doppelt so groß wie bei optimaler Inkubationstemperatur. Der Q₁₀ für den Sauerstoffverbrauch steigt von 3,0 bei Beginn der Entwicklung auf 3,7 und fällt dann auf ungefähr 3,25 kurz vor dem Schlüpfen. Nach dem Schlüpfen, wenn die Muskelaktivität eine größere Rolle spielt, steigt der O₂-Verbrauch auf etwa 50%, aber der Q₁₀ fällt auf etwa 2.Wenn die Eier von einer minimalen in eine optimale Temperatur übertragen werden, ergibt sich ein vorübergehender Überschuß in der O₂ Verbrauchsrate. Solchen Übertragungen (von 15° nach 25° und zurück) folgend, gleichen die Sauerstoff-Verbrauchsraten denen von Eiern, die konstant unter diesen Temperaturen gehalten wurden.Die verwirrende Frage, warum der Gesamtsauerstoffverbrauch und der Gesamtgewichtsverlust geringer sind, wenn die Eier bei minimaler Mitteltemperatur abwechselnd in hoher und niederer Temperatur gehalten werden, im Gegensatz zu konstanten Inkubationstemperaturen, wird auf Grund von Berechnungen interpretiert, die zeigen, daß in der Nähe minimaler Temperaturen eine unerwartet große Entwicklungsverzögerung eintritt. Es scheint, daß sogar ein kurzer täglicher Aufenthalt in einer günstigen Temperatur die verzögernden und abschwächenden Wirkungen minimaler Inkubationstemperaturen verbessert. Wahrscheinlich erfordem gewisse Stoffwechselprozesse Temperaturen von 20° oder mehr, aber die Entwicklung selbst kann bei beträchtlich niedrigeren Temperaturen vorwärtsschreiten; die Natur einer solcherart möglichen biochemischen Insuffizienz bleibt zu klären.Es scheint klar, daß die bei der Berechnung von mittleren Temperaturen und Tages-Grad-Anhäufungen angenommene Linearität nicht zutrifft, wenn sie auf die gekrümmten Wachstumskurven der Insekten angewandt werden.

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Paper No. 4808, Scientific Journal Series, Minnesota Agricultural Experiment Station, St. Paul 1, Minnesota.     

Zur Analyse des Sauerstoffverbrauchs der Larven von Cloeon dipterum und Ephemera vulgata

Zusammenfassung Es wird gezeigt, daß der von Fox und Mitarbeitern nachgewiesene Unterschied im Verhalten der Atmungsgröße von Cloeon und Ephemera gegenüber verändertem O₂-Partialdruck des Mediums darauf beruht, daß bei Ephemera im Gegensatz zu Cleon sekundäre Oxybiose in Erscheinung tritt; nur diese ist von der O₂-Spannung abhängig. — Bezüglich der Einzelheiten und ökologischer Folgerungen sei auf die Diskussion verwiesen.