The respiration of insects at reduced pressures I. The expiration of carbon dioxide by Tenebrioides mauritanicus (L.)

Carbon dioxide expiration of larvae of Tenebrioides mauritanicus (L.) exposed to reduced pressures in air is increased temporarily during the initial period of change from atmospheric pressure down to 35 mm Hg.During this time there is evidence of irritation of the insects shown by increased locomotor activity. After the required low pressure is reached the insects soon assume an activity and CO₂ expiration characteristic for that pressure. At 35 mm, the lowest pressure attainable before fatal desiccation starts, CO₂ expiration and visible activity are at their lowest. At 100 mm both phenomena are at about the same level as at atmospheric pressure. When oxygen is substituted for air the responses are similar, but at pressures of 35 mm and 50 mm there is slightly more visible activity and more CO₂ production than at the corresponding pressure in air.

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Zusammenfassung Monro (1959) beobachtete, dass bei der Reaktion von T. mauritanicus und anderen Insekten auf Vakuum-begasung mit Methylbromid die Sterblichkeit bei 35 mm Quecksilberdruck geringer war als bei 100 mm. Unter 35 mm trat eine erhebliche Sterblichkeit durch Austroknung ein. Um diese Ergebnisse auf einen möglichen Atmungseffekt zu beziehen, wurde die Kohlensäureausatmung der Larven von T. mauritanicus zwischen 35 und 750 mm gemessen.Die Kohlensäureausatmung wuchs vorübergehend während der Anfangsphase der Druckverringerung von 750 auf 35 mm an. Während dieses Stadiums wurde auch die sichtbare Aktivität der Insekten gesteigert. Nachdem der erforderliche niedere Druck erreicht war, nahmen die Insekten eine für diesen Druck charakteristischen CO₂-Ausatmung und Aktivität an. Bei 100 mm befanden sich beide Erscheinungen etwa auf der gleichen Höhe wie bei atmosphärischen Druck und sie verringerten sich dann zunehmend, bis sie beide bei 35 mm ihren niedrigsten Wert erreichten. Wenn die Luft durch Sauerstoff ersetzt wurde, waren die Reaktionen ähnlich, aber bei einem Druck von 35 oder 50 mm in Sauerstoff war etwas mehr sichtbare Aktivität und mehr CO₂-Ausatmung als bei den entsprechenden Werten in Luft.Die Bedeutung dieser Befunde wird besprochen. Bei einem Druck unter 100 mm besteht eine bemerkenswerte Ähnlichkeit zwischen CO₂-Ausatmung und Methylbromidempfindlichkeit (Monro 1959). Es wird vermutet, dass hier ein direkter Zusammenhang zwischen herabgesetzter Atmung und gesteigerter Resistentz gegen Giftgase besteht. Weitere Studien sind erforderlich, um den wirklichen Sauersoffverbrauch festzustellen, so dass entsprechende Respirationsquotienten für reduzierte Druckverhältnisse aufgestellt werden können. In dieser Richtung laufen bereits Laboruntersuchungen.

     

Chemische Temperaturregulation bei neugeborenen Mäusen

Zusammenfassung 1. Neugeborene Mäuse sind in den ersten Lebenstagen praktisch völlig poikilotherm.2. Bei kontinuierlicher Abkühlung oder Erwärmung finden sich charakteristische Stoffwechseländerungen. Wenn die beobachtete Stoffwechselgröße als Funktion der Rektaltemperatur (RT) dargestellt wird, ergibt sich für Abkühlung und Erwärmung dasselbe Bild. Wesentlich ist, daß im Bereich unterhalb der normalen RT (also von etwa 36° bis 32° C) die O₂-Aufnahme mit fallender RT ansteigt, beziehungsweise mit steigender Temperatur abfällt.3. Dieselbe grundsätzliche Beziehung zwischen RT und O₂-Aufnahme ergibt sich aus Versuchen bei für mehrere Stunden konstanten Umgebungstemperaturen. Bei einer Umgebungstemperatur (UT) von 32° C findet sich im Mittel die höchste O₂-Aufnahme; oberhalb und unterhalb ist die O₂-Aufnahme geringer.4. Die charakteristische Beziehung zwischen RT und O₂-Aufnahme, die beim gesunden jungen Tier vorliegt, läßt sich durch Überwärmen beseitigen. Nach einstündigem Aufenthalt bei 40° C fand sich bei Abkühlung ein einfacher Abfall der O₂-Aufnahme mit der RT.5. Die zunehmende Konstanz der Körpertemperatur in der zweiten Lebenswoche kommt nicht durch die dann einsetzende Entwicklung von Regelmechanismen zustande, sondern durch die Entstehung eines Wärmewiderstandes in Gestalt des Felles.

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Chemical temperature regulation in new-born mice

Immediately after birth, mice are poikilotherm. Changes in environmental temperature cause characteristic variations in metabolic rate. If plotted as a function of rectum temperature, metabolic rate shows the same pattern under conditions of cooling or warming. Below normal rectum temperature, e. g. between around 36° and 32° C, O₂-consumption increases with decreasing rectum temperature, but decreases with increasing rectum temperature. Basically the same relationship between rectum temperature and O₂-consumption is found under conditions of constant (for several hours) environmental temperatures. The maximum average O₂-consumption is obtained at a constant environmental temperature of 32° C. Overheating (1 hour at 40° C) destroys the relationship described and results in a simple reduction of O₂-consumption with decreasing rectum temperature under conditions of low environmental temperatures. The increasing constancy of body temperature in the second week after birth is caused by the development of the fur on the skin (reduction of heat loss), rather than by that of feed back mechanisms.

     

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).     

Die Lungenatmung der Süsswasserpulmonaten (zugleich ein Beitrag zur Temperaturabhängigkeit der Atmung)

Zusammenfassung Das Lungengas wird bei der Ventilation durch Diffusion erneuert, zum geringen Teil jedoch durch aktives Kontrahieren und Expandieren der Lunge (wie bei den Stylommatophoren).Die Reflexhandlung der Luftaufnahme verläuft bei Jungtieren von Segmentina nitida äußerst starr. Am Oberflächenhäutchen wird nach wechselnden Zeiten plötzlich in mehreren Ventilationen die Lunge mit Luft gefüllt. Durch Außeneinflüsse kann die Zeit bis zum Eintritt des Reflexes verändert werden. — Auch Armiger crista vermag Luft in die normalerweise Wasser enthaltende Lungenhöhle aufzunehmen.Die bei Jungtieren von Segmentina nitida starr verlaufende Reflexhandlung kann für längere Zeit (1 Stunde und mehr) unterbrochen werden. Der Reizzustand dauert dabei an.Bei den kleineren Arten der Planorbiden verlängert sich mit abnehmender Körpergröße die Tauchzeit. Segmentina nitida macht als sehr bewegliche Art eine Ausnahme. Die kleinen Planorbiden sind auch bei mittleren Temperaturen bei erzwungener Hautatmung (durch Absperren von der Wasseroberfläche) lebensfähig.Im Winter, aber auch im Sommer geht Limnaea stagnalis bei niedriger Temperatur (5° C) zu reiner Hautatmung über.Bei der Ventilation wird das Lungengas weitgehend erneuert. Die kurz nach derselben gemessenen Lungengasmengen variieren je nach den Versuchsbedingungen mehr oder weniger. Bei einer bestehenden Sauerstoffschuld (z. B. nach längerer erzwungener Tauchzeit) wird die Lungenfüllung vergrößert. Auch reiner Stickstoff wird aufgenommen. Nach der Füllung der Lunge mit diesem Gas kriecht die Schnecke abwärts.Luft, der CO₂ in geringen Mengen beigemischt wird, hat deutlich abstoßende Wirkung auf Limnaea stagnalis. In geringen Mengen im Versuchswasser gelöstes CO₂ verlängert die Zeit des Spiraculumanlegens (Diffusionsregulierung), hat jedoch keinen Einfluß auf die Länge der Tauchzeiten, auf die bei der Ventilation aufgenommene Luftmenge und auf die Gasmenge der Lunge beim Aufstieg am Ende der Submersion.Während der Tauchzeit funktioniert das Lungengas wie bei den tauchenden Insekten als physikalische Kieme.Sauerstoffmangel kann als Atemreiz die negative Geotaxis am Ende der Tauchzeit auslösen (auch bei Armiger crista).Druckversuche zeigen, daß auch die Abnahme der Lungenfüllung als Atemreiz wirken kann. Die Schnecke perzipiert den Füllungsdruck.Durch Versuche mit übergeleiteten Gasgemischen wird das Zusammenwirken beider Faktoren geklärt. Sie können sich in ihrer Wirkung summieren. In einem Sommer- und Winterversuch wurde die Länge der Tauchzeiten durch übergeleitete Gasgemische beeinflußt, und zwar in beiden Versuchen entgegengesetzt. Es wird gezeigt, daß allein ein Variieren von Aufbewahrungs- und Versuchsbedingungen das verschiedene Verhalten bedingen kann. Die beim Aufstieg in der Lunge befindliche Gasmenge bleibt dagegen bei nicht gerade extremen Versuchsbedingungen annähernd konstant. In sauerstoffarmem Wasser sind die Tauchzeiten verkürzt und die Lungengasmengen beim Aufstieg vergrößert.Die Tauchzeiten sind im Winter länger als im Sommer. Die Lungenfüllung beim Aufstieg am Ende derselben ist im Winter geringer.Das beim Atmungsprozeß entstehende CO₂ reichert sich nicht im Lungengas an, sondern löst sich sofort im Wasser.Der Sauerstoff des Lungengases wird bei erzwungenen Tauchzeiten weitgehender verbraucht als in Hazelhoffs Versuchen. Nach langen Tauchzeiten enthält das Lungengas von Limnaea stagnalis im Winter 1% O₂, im Sommer etwas mehr.Der O₂-Verbrauch bei 30 Min. Tauchzeit ist im Winter größer als im Sommer (wahrscheinlich nicht Rassenunterschiede). Bei diesen schon längere Zeit an die Versuchstemperatur angepaßten Schnecken ist der Unterschied im Verbrauch bei 15° und 21,5° C im Sommer größer als im Winter. Die Abhängigkeit der Lungenatmung bei plötzlicher Temperaturänderung ist in beiden Jahreszeiten gleich. Die Temperaturabhängigkeit der Atmung bei plötzlicher Temperaturänderung ist grundsätzlich verschieden von der nach einer Anpassung des Organismus an die Versuchstemperatur. Beides läßt sich nicht zu einem Gesetz vereinigen.Die Anpassung des Organismus nach plötzlicher Temperaturänderung verläuft in den beiden Jahreszeiten grundsätzlich verschieden. Im Sommer werden die endgültigen Werte nach der Anpassung bei der plötzlichen Änderung der Temperatur nicht erreicht, im Winter dagegen überschritten.     

Der Einfluss der Temperatur Auf die Lage des CO2-Kompensationspunktes

Zusammenfassung Der Begriff CO₂-Kompensationspunkt wird im Vergleich zum Begriff Licht-Kompensationspunkt an Hand von Meßergebnissen erläutert. Die Lage des CO₂-Kompensationspunktes ist von der Temperatur abhängig derart, daß sich bei höherer Temperatur das Gleichgewicht zwischen CO₂-Aufnahme und-abgabe im belichteten Gewebe bei einem höheren CO₂-Partialdruck der Umgebung einstellt. Die Temperaturkoeffizienten für die Dunkelatmung, die apparente und die gesamte Photosynthese werden in Form vonQ ₁₀-Werten wiedergegeben. Da diese Werte bei der photosynthetischen CO₂ Verarbeitung wesentlich kleiner sind wie die bei photochemischen und chemischen Reaktionen beobachteten Temperaturkoeffizienten, wurde vermutet, daß der mit zunehmender Temperatur beobachtete steile Abfall der apparenten Photosynthese sowie die Temperaturabhängigkeit der Gesamtphotosynthese in Form einer Optimumkurve auf eine temperaturabhängige Veränderung der Reaktionsbedingungen zurückzuführen ist. Solche temperaturbedingten Veränderungen sind in bezug auf das CO₂-Diffusionsgefälle zwischen der die Pflanze umgebenden Luft und den Reaktionsorten für die Bindung und photosynthetische Verarbeitung des Kohlendioxyds im Gewebe gegeben, so daß anzunehmen ist, daß die beobachteten Temperaturwirkungen in erster Linie auf temperaturbedingte Veränderungen physikalisch-physiologischer Größen bei dem vor der eigentlichen photochemischen und chemischen CO₂-Verarbeitung stattfindenden Diffusionsvorgang zurückzuführen sind.Mit 8 Textabbildungen.Herrn Prof. Dr.O. Renner zum 70. Geburtstag gewidmet.     

Zur Kenntnis des osmotischen Verhaltens von Getreidewurzeln

Zusammenfassung Zur Feststellung der plasmolytischen Schädigung der die Nährstoffaufnahme durchführenden Wurzelepidermiszellen, eine Große, welche im Mitscherlichschen Ertragsgesetz als Schädigungsfaktor hervortritt, wurden die GPW mit Lösungsreihen von Mannit, KNO₃ und Ca(NO₃)₂ der vier Hauptgetreidearten (Hafer, Roggen, Gerste, Weizen) während der Vegetationsperiode gemessen. Am besten bewährte sich Mannit als Plasmolytikum. Es zeigte sich, daß die osmotischen Werte der jungen Wurzeln etwa bei der Konzentration von 0,15 mol. Mannit, d. i. bei etwa 3,65 at, also bei relativ niedrigen Werten liegen. Im Laufe der Entwicklung ändern sich die plasmolytischen Grenzwerte wie in den Tabellen und Kurven dargestellt. Die Diskussion der Ergebnisse zeigt, daß bereits plasmolytische Schädigungen bei Salzkonzentration in der Bodenlösung von über 3%. eintreten können. Es ist aber offenbar, daß bei einer Stickstoff-Stoßdüngung die GPW erreicht werden und so zu einer Schädigung der Wurzeln führen können. Bei der Stadiendüngung wird diese Gefahr vermieden.Für die Anregung der vorliegenden Untersuchungen bin ich Herrn Doz. Dr. Hans Linser sehr zu Dank verpflichtet. Herrn Prof. Dr. Karl Höfler danke ich für wertvolle Hinweise.     

Physiologische Untersuchungen zur Atmung von Vibro luminosus Beijerinck

Zusammenfassung Es werden Atmungsmessungen mit dem Warburgapparat und mit dem Ultrarotabsorptionsschreiber in Verbindung mit der Registrierung der Lichtemission (SEV) an Vibrio luminosus beschrieben. Sie sollen der Charakterisierung der Beziehungen zwischen Atmung und Bioluminescenz unter verschiedenen Umwelteinflüssen dienen. Die Größenunterschiede im O₂-Verbrauch bei endogener und exogener Atmung werden aufgezeigt. Parallele Registrierungen von CO₂-Abgabe und Lichtemission führen zu der Annahme, daß die Induktion der Luciferase erst zu einem Zeitpunkt der Zellentwicklung erfolgt, in dem der Atmungsstoffwechsel bereits absinkt. Das läßt auf das Vorliegen eines spezifischen Regelmechanismus schließen.Ein Vergleich der Empfindlichkeit von Atmung und Bioluminescenz gegenüber toxischen Substanzen bestätigt die bereits früher vermutete höhere Sensibilität der Bioluminescenz, die beim Nachweis biologisch aktiver Substanzen auch meßtechnische Vorteile aufweist. Untersuchungen des O₂-Verbrauchs bei verschiedenen Temperaturen und pH-Werten dienen der weiteren Charakterisierung von Vibrio luminosus und werden mit den entsprechenden Bioluminescenzmessungen verglichen.

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Physiological studies in respiration of Vibrio luminosus Beijerinck

Summary Manometric and infrared analyses of gas exchange and light measurement with photomultipliers are used to investigate Vibrio luminosus, particularly the relation between respiration and bioluminescence under different conditions. The difference of the oxygen consumption of endogenous and exogenous respiration is shown. Side by side recording of CO₂-production and light emission yields a result suggesting an induction of the enzyme luciferase at a decided state of the cell development and a regulating mechanism.A comparison of the sensitivity of respiration and of light emission to poisonous substances shows a greater susceptibility of the bioluminescence. Therefore bioluminescence can be used for the detection of air pollutants and other industrial substances damaging cells. The dependence of respiration from the temperature and diverse values of pH has been studied.

     

Die Beeinflussung des Phosphathaushalts von Mikroorganismen durch Kohlendioxyd

Zusammenfassung der Ergebnisse An gewaschenen Suspensionen von Hydrogenomonas wurde der Einfluß des CO₂-Entzugs auf Phosphorylierur gsvorgänge untersucht, welche an die Oxydation von molekularem Wasserstoff, Bernsteinsäure und Glucose geknüpft sind. Die Entfernung von CO₂ aus dem Milieu setzt die Überführung von anorganischem Phosphat in organische Bindung herab. Die CO₂-Wirkung betrifft den Einbau sowohl in die leicht als auch in die schwer hydrolysierbare Phosphatfraktion. Der Effekt ist bei der H₂-Oxydation am ausgeprägtesten, bei der Glucoseverwertung kaum vorhanden; Bernsteinsäure nimmt eine Zwischenstellung ein.Bei der Veratmung endogenen Materials bleibt der Betrag des anorganischen Phosphats über large Zeiten nahezu erhalten. Bei der laufenden Entfernung von Kohlendioxyd wird anorganisches Phosphat freigesetzt. An Chlorella pyrenoidosa und Rhodospirillum rubrum konnten ähnliche Effekte beobachtet werden. Die Beobachtungen stellen neue Befunde für die Tatsache dar, daß CO₂ nicht nur für das Wachstum von Mikroorganismen notwendig ist, sondern auch auf den Stoffwechsel ruhender Zellen Einfluß nimmt.     

Mutationsversuche an Kulturpflanzen VI

Zusammenfassung der Ergebnisse Bei den mit angewandter Zielsetzung durchgeführten Mutationsversuchen an der Sojabohnensorte Heimkraft I wurden zunächst durch Triebkraftversuche Anhaltspunkte und dann im Freilandversuch genauere Hinweise für geeignete Röntgendosen für Bestrahlungsversuche mit Sojabohnen gefunden. Die Anzahl der Pflanzen mit Hülsenansatz der 6 kr-, 8 kr-, 10 kr-und 12 kr-Parzelle (35,0%, 15,3%, 21,8%, 15,5%) derX ₁-Generation zeigen, wie auch schon die im Gewächshaus durchgeführten Triebkraftversuche, daß im Gegensatz zu den AngabenGustafssons (1944) nach unseren Versuchen 10000 r nicht als Höchstmaß der Strahlenverträglichkeit von Sojabohnensamen angesehen werden kann. Im Triebkraftversuch waren bei einer Dosis von 16 kr nach fünf Wochen Versuchsdauer noch 12,5% der Pflanzen durchaus wüchsig, und erst bei 20 kr mit 0,7% wüchsigen Pflanzen war die letale Dosis nahezu erreicht.Wie die prozentuale Verteilung der insgesamt 427 bestätigten Mutanten auf die einzelnen Bestrahlungserien zeigt (Tab. II), sind Röntgendosen von 6 kr bis 12 kr, sowohl was die Höhe der Mutantenhäufigkeit als auch die Anzahl der überlebendenX ₁-Pflanzen (Tab. 4 und 5) betrifft, für Bestrahlungsversuche mit Sojabohnen am besten geeignet.Von den in unseren Versuchen gefundenen Mutanten haben nur einige reichverzweigte Formen, die frühreifen Typen, die Mutanten mit höherem Tausendkorngewicht und eine Reihe noch näher zu untersuchender Formen mit erhöhtem Hülsenbehang und Ertrag und geringerer Keimtemperatur züchterischen Wert. Die außer den Mutanten des Chlorophyllapparates noch zahlreich aufgetretenen verschiedenen Wuchstypen, die Veränderungen in der Blattform und Behaarung der Pflanzen und der Samenschalenfarbe, sind vom Standpunkt der deutschen Sojazüchtung als neutral oder in den meisten Fällen als negativ zu bezeichnen. Ihr Auftreten war aber insofern wichtig, als damit bewiesen werden kann, daß es auch bei Soja in verhältnismäßig kurzer Zeit möglich ist, aus einer Zuchtsorte ein Mutantensortiment experimentell zu erzeugen, in dem die charakteristischen Merkmale eines Teiles der im Weltsortiment bekannten Soja-Varietäten auftreten.Abgesehen davon, daß ein experimentell geschaffenes Mutantensortiment zur Lösung genetischer, physiologischer und biochemischer Fragestellungen geeignetes Ausgangsmaterial bietet, läßt sich aus den bisherigen Ergebnissen schließen, daß bei weiterer Arbeit in absehbarer Zeit Formen geschaffen werden können, die früher als die Ausgangssorte zur Reife kommen und ihr im Ertrag überlegen sind, Außerdem können die Mutanten mit züchterisch wertvollen Merkmalen als Ausgangsmaterial für weitere Kreuzungen verwendet werden und die schwierige Kombinationszüchtung der Sojabohne beschleunigen helfen.Mit 22 Textabbildungen     

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.     

Experimentelle Untersuchungen über die Funktion der Kalksäckchen bei Froschlurchen

Zusammenfassung Durch Röntgenaufnahmen wurde der Füllungszustand der sog. Kalksäckchen von Fröschen kontrolliert, die in etwa blutisotonischen Lösungen von CaCl₂ und SrCl₂ saßen. Es ließ sich schon nach weniger als 2 Wochen eine deutliche Zunahme des mineralischen Inhaltes der Kalksäckchen nachweisen, die mit der Zeit immer weiter fortschritt und bei einem Frosch, der in der Chlorkalziumlösung 126 Tage lang am Leben blieb, zu einer weit über dem Durchschnitt liegenden Füllung der Säckchen führte. Damit ist erwiesen, daß lösliche Erdalkalisalze von den Amphibien durch die Haut aufgenommen und zum Teil in den Kalksäckchen in ungelöster Form (als Carbonate) abgelagert werden.In einer anderen Versuchsreihe wurden Fröschen in Urethannarkose beide Oberschenkel gebrochen und die Veränderung der Kalksäckchen mit der gleichen Methode von Zeit zu Zeit kontrolliert. Es gelang, wenigstens eines von den Versuchstieren bis zur beginnenden Verknöcherung der Calli am Leben zu erhalten. Bei diesem Tiere hatten die Kalksäckchen deutlich an Mineralgehalt eingebüßt. Da außerdem zufällig ein Frosch mit alten, unter sehr starker Callusbildung verheilten Frakturen beider Oberschenkel zur Beobachtung kam, bei dem sämtliche vertebralen Kalksäckchen absolut leer waren und auch die Otolithen etwas reduziert erschienen, muß im Gegensatz zu den Angaben Herters angenommen werden, daß zur Knochenneubildung die Kalkvorräte in den Säckchen herangezogen werden.     

Gustation of sugars, amino acids and lipids by larvae of the scarabaeid, Sericesthis geminata (Coleoptera)

Third-instar larvae of the scarabaeid Sericesthis geminata were stimulated to bite and feed on filter paper by a number of sugars, amino acids and lipids. The degree of stimulation generally increased with increasing concentration, but high concentrations of fructose and amino acid had inhibitory effects. Sterols were non-stimulating at low concentrations and acted as feeding deterrents at high ones.

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Zusammenfassung In einer Reihe von einfachen Wahlkammerversuchen wurde das Verhalten der bodenbewohnenden Larven des Scarabaeiden Sericesthis geminata (Boisduval) gegenüber Zuckern, Aminosäuren und Lipiden geprüft. Die Versuchschemikalien wurden in verschiedenen Konzentrationen auf Filtrierpapier aufgetragen und die gefressenen Stellen ausgemessen.Jeder der drei Zucker Saccharose, Maltose und Glucose erhöhte die Nahrungsaufnahme. Die Disaccharide Saccharose und Maltose hatten einen größeren Effekt als Glucose. Bei diesen drei Zuckern war im allgemeinen bis zu einer Konzentration von 1.0 M ein zunehmender Effekt festzustellen. Fructose erhöhte die Nahrungsaufnahme nicht und hatte bei höheren Konzentrationen einen hemmenden Effekt. Die einzelnen Aminosäuren L-Isoleucin, L-Leucin und L-Alanin sowie eine Gruppe von sechs Aminosäuren erhöhten die Nahrungsaufnahme in einem begrenzten Konzentrationsbereich, hemmten aber die Nahrungsaufnahme bei hohen Konzentrationen. Die Wirkung der Gruppe von Aminosäuren zeigte, daß dabei der Effekt der verschiedenen Aminosäuren komplementär war. Freie Fettsäuren, Triglyceride und Phospholipoide erhöhten die Nahrungsaufnahme. Steroide hatten bis zu hohen Konzentrationen keinen wesentlichen Einfluß; bei hohen Konzentrationen wurde die Nahrungsaufnahme verringert.

     

Histologische und cytologische Veränderungen der Fischkieme nach Einwirkung im Wasser enthaltener schädigender Substanzen

Zusammenfassung Ausgehend vom histologischen Aufbau der normalen Kiemen bei Carassius auratus, wobei verschiedene Zelltypen im Epithel festzustellen sind, werden Schädigungen an den respiratorischen Teilen der Kiemen unter gleichmäßigen Versuchsbedingungen analysiert, die nach Einwirkung von verschiedenartigen Stoffen auftreten (HCl, H₂ SO₄, HNO₃, NaOH, KOH, NH₃, Fe₂ Cl₆, ZnSO₄, Phenol). Dabei zeigt sich, daß selbst nach kurzer Einwirkungszeit verschiedene Verdünnungen von Säuren, Laugen und Salzen sehr starke Veränderungen der Gewebsstruktur bewirken, die von einer Quellung der azidophilen Zellen ausgehen, über Quellungszustände und allmähliche Zerstörung des Epithels bis zur völligen Zerstörung der respiratorischen Falten und selbst der Kiemenblätter fortschreiten. Bei längerer Einwirkung sehr geringer Konzentrationen werden die Kiemen ebenfalls stark geschädigt, eine Regeneration kann unter der anhaltenden Schadwirkung nicht erfolgen. In allen Fällen ist die Folge der Erstickungstod der Fische, welcher durch CO₂-Vergiftung zustande kommt. Es kann gezeigt werden, daß dabei drei Mechanismen am Eintreten der CO₂-Anreicherung im Fischkörper beteiligt sind. Phenol wirkt nicht durch Erstickung, sondern wird in den Organismus aufgenommen und entfaltet hier eine Giftwirkung, während die Kiemen als Aufnahmeorgan geringfügigere Veränderungen erfahren.Die Durchführung der Untersuchungen wurde durch Zuweisung von Förderungsmitteln seitens des Landes Nordrhein-Westfalen (Ministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten) ermöglicht.     

Über die Wirkung von Thyroxin und thyreotropem Hormon auf den Stoffwechsel und die Färbung des Goldfisches

Zusammenfassung Der Sauerstoffverbrauch des Goldfisches fällt, bei Aufenthalt in der Durchströmungsapparatur, bis zur 8. Std erheblich. Er sinkt auch danach in geringen Grenzen weiter bis zu einem Minimum ab. Helligkeit und Dunkelheit sind ohne wesentlichen Einfluß auf den O₂-Verbrauch. Injektion von physiologischer Kochsalzlösung ruft für 30–40 min eine Beunruhigung hervor, die sich in einer O₂-Verbrauchserhöhung von etwa 20% bemerkbar macht.Eine einmalige Injektion von Thyroxin bewirkt einen Anstieg des O₂-Verbrauchs bis zu 5 1/2 Std nach der Injektion. Im Sommer beträgt die Erhöhung maximal über 100%. Die Kontrollen zeigen weiteres Absinken des O₂-Verbrauchs. Es zeigt sich ein deutlicher Unterschied der Thyroxinwirkung zwischen Jungund Alttieren (Grenze 15 g). Jungtiere zeigen weit geringere Reaktion.Einmalige Injektion von thyreotropem Hormon zeigt ebenfalls einen Anstieg des O₂-Verbrauchs. Im Unterschied zur Thyroxinwirkung erfolgt er in kürzerer Zeit und steigt auf höhere Werte (maximal über 200%). Auch hier ist ein deutlicher Wirkungsunterschied zwischen Jungund Alttieren vorhanden.An Stelle von Thyreoidektomie wird Methylthiouracil zur Ausschaltung der Schilddrüse Verwendet. 0,1 cm³ einer 5% igen Na-Lösung wirken über 4 Tage stoffwechselsenkend und lassen thyreotropes Hormon nicht zur Wirkung kommen.Im Sommer und Winter bewirkt mehrmalige Verabfolgung von Thyroxin nach einer verschieden langen Latenzzeit einen Anstieg des O₂-Verbrauchs.Auch mehrmalige Verabfolgung von thyreotropem Hormon läßt den Sauerstoffverbrauch der Fische ansteigen. Die unterschiedliche Wirkung zwischen Jung und Alttieren läßt sich auch hier statistisch sichern.Wird bei durch thyreotropes Hormon erhöhtem O₂-Verbrauch MTU verabfolgt, so sinkt der O₂-Wert rapide und steigt auch nicht mehr auf die vorherige Höhe an.Bei Thyroxinbehandlung über längere Zeit zeigt sich zunächst eine Expansion der Melanophoren und eine Zunahme des Pigments, welche dann von einem destruktiven Prozeß an den Farbzellen abgelöst wird, der nach etwa 90 Tagen zum völligen Zerfall aller Melanophoren führt. Bei Behandlung mit thyreotropem Hormon und bei Thyroxinbehandlung an jungen Tieren konnte nur eine Expansion der Melanophoren beobachtet werden.Herrn Prof. Dr. H. Giersberg möchte ich auch an dieser Stelle meinen Dank aussprechen für die Anregung und die Unterstützung bei der Durchführung dieser Arbeit.     

Beiträge zur Kenntnis des Formwechsels der Diatomeen an Hand von Kulturversuchen

Zusammenfassung Bei Kultur von 25 Arten in Klonen ergaben sich drei Typen des Verhaltens hinsichtlich des Formwechsels: 1. In der Mehrzahl der Fälle Zellverkleinerung entsprechend derMacdonald-Pfitzerschen Regel; 2. bei drei Arten Konstantbleiben nach einer Größenabnahme; 3. bei einer Art unvermindertes Wachstum bei gleichbleibender Größe.Das unter 2 und 3 genannte Verhalten war bisher, abgesehen von dem Einzelfall einerEunotia, nur fürNitzschia-Arten bekannt; es findet sich aber auch beiNavicula.Bei einigen Arten trat plötzliche Größenabnahme infolge abnormer Bildung der neuen Wände auf; die abnorm kleinen Zellen besaßen unverminderte Teilungsfrequenz. Ebenso traten depressive Verbiegungen der Apikalachse auf, ohne daß die Teilungsfrequenz litt.Minimal kleine Zellen können zweikernig werden.BeiNavicula pelliculosa trat infolge Kieselsäuremangels Erweichung der Schalen und exzessive Gallertbildung unter Abrundungstendenz der Zellen auf, ohne daß die Teilungsfrequenz vermindert wurde. Zugabe von Kieselsäure behob die Mangelerscheinung.Die vorliegenden Untersuchungen stellen einen Auszug aus einer Dissertationsarbeit dar, welche in der Zeit vom September 1946 bis Juli 1948 am Botanischen Institut der Universität Wien durchgeführt wurde. Dem Leiter des Instituts, Herrn Professor Dr.Lothar Geitler danke ich auch an dieser Stelle für die Anregung der Arbeit und seine ständige Anteilnahme, ebenso Frau Doz. Dr. E.Tschermak-Woess für vielfältige Unterstützung.     

Wassersättigungsdefizit,Spaltenbewegung und Photosynthese

Zusammenfassung Wenn die Pflanze mehr Wasser verliert, als sie gleichzeitig ersetzen kann, und dadurch in Unterbilanz (Wassersättigungsdefizit) gerät, so leidet erfahrungsgemäß die Photosynthese. Der Wasserverlust kann diese unmittelbar etwa durch Entquellung des Protoplasmas beeinträchtigen oder mittelbar, indem hydroaktive Schließbewegungen der Stomata den Gaswechsel hemmen. Es fragt sich, welcher der beiden Einflüsse ausschlaggebend ist. Zur Klärung der Frage wurden von einigen mesophytischen Kraut- und Baumtypen Blatt- (Zweig-) Proben entnommen und an diesen, nachdem man sie im Dunkeln sich mit Wasser hatte sättigen lassen, bei 22° C und 10.000 bzw. 2000 Lux die Abläufe der Assimilation und Respiration (URAS), der Spaltenbewegungen (Auflichtmikroskop) und die Zunahme des Defizits (Wägung) soweit irgend möglich synchron ermittelt und verglichen. Es ergab sich, daß die Photosynthese zunächst mit der Spaltweite zunimmt und immer erst dann mehr oder weniger rasch zurückgeht, wenn die Spalten infolge des wachsenden Defizits sich mehr und mehr verengen. Mit oder kurz nach völligem hydroaktivem Schluß der Stomata (im Mikroskop erscheint er manchmal verfrüht, weil das wirkliche Schließen nicht sichtbar ist) ist der Gaswechsel so weit unterbunden, daß mur mehr die Respirations-CO₂ reassimiliert wird. Positive Nettoassimilation war dann nie mehr feststellbar. Die Photosynthese wird bei wechselnder Wasserbilanz durch das Spiel der Spalten entscheidend beherrscht, wogegen dieses die Respiration, wenn überhaupt, so jedenfalls viel weniger beeinflußt. Alles in allem reagieren demnach die Spaltapparate mindestens bei Mesophyten unter den gegebenen Bedingungen empfindlicher auf Wasserverlust als der Assimilationsapparat des Mesophylls, so daß unmittelbare Beeinträchtigung der Photosynthese durch Wasserverlust im allgemeinen wohl erst nach Spaltenschluß wirksam wird, was bei der Geringfügigkeit der kutikularen CO₂-Auf-nahme wenig Bedeutung hat. Die Möglichkeit von Ausnahmen wird er-örtert.Herrn Prof. Dr. F. Weber zum 70. Geburtstag.     

CO2-Gaswechsel und Wasserhaushalt der Aerophilen Grünalge Apatococcus lobatus

Zusammenfassung Die Abhängigkeit des CO₂-Gaswechsels der pleurococcoiden Grünalge Apatococcus lobatus von den Außenfaktoren Licht, Temperatur und Luftfeuchtigkeit wurde untersucht, der Wassergehalt in Abhängigkeit vom Dampfdruck bestimmt. Die unbenetzbaren Algenlager setzen sich mit dem Wasserdampfdruck des Luftraumes in ein Hydraturgleichgewicht, so daß die Messung physiologischer Leistungen bei definiertem Wasserpotential möglich ist. Die Abhängigkeit der reellen CO₂-Aufnahme (Photosynthese) vom Wasserpotential bei 10 und 20° wurde bestimmt: 50% der maximalen Leistung werden bei einem Wasserpotential von 142 bar (90% rel. Feuchte), noch 10% bei 370 bar (76% rel. Feuchte) erreicht. Der Grenzwert meßbarer CO₂-Aufnahme liegt bei 520 bar (68% rel. Feuchte). Bei Antrocknung gehen reelle CO₂-Aufnahme und Dunkelatmung nicht proportional zurück, bis 25% (Wasserpotential 252 bar, 83% rel. Feuchte) der Anfangswerte ist die CO₂-Aufnahme begünstigt. Da bei Antrocknung die Atmung zuerst zurückgeht, ist ein Anstieg der apparenten CO₂-Aufnahme zu beobachten. Die Beeinflussung der für das Leben am Standort wichtigen CO₂-Bilanz durch Veränderungen des Verhältnisses app. CO₂-Aufnahme: Dunkelatmung in Abhängigkeit von Temperatur und Hydratur wird diskutiert. Einquellung mit tropfbarem Wasser beeinflußt die Bilanz ungünstig, das Verhältnis app. CO₂-Aufnahme: Dunkelatmung wasserdampfgesättigter Thalli ist nahezu optimal. Bei 20°, 0,025 cal cm^-2min^-1 entspricht das für die Bilanz günstigste Verhältnis einem Wasserpotential von 27–40 bar (97–98% rel. feuchte) und einem Sättigungsdefizit von 35–43%. Der CO₂-Gaswechsel dieser unbenetzbaren Luftalgen scheint demnach an die aerophile Lebensweise bemerkenswert angepaßt.

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CO₂-Exchange and water relations in the aerophillic green-alga Apatococcus lobatus

Summary The relation between CO₂-exchange in the pleurococcoid green alga Apatococcus lobatus and light, temperature and humidity was investigated, and the water-content in relation to vapour pressure was determined. The unwettable thalli achieve hydration equilibrium with the vapour pressure of the air, so that the measurement of physiological capabilities at defined water-potential is made possible. The relation between real CO₂-uptake (photosynthesis) and water-potential at 10 and 20° C was determined. Fifty percent of the maximum capacity is reached at a water-potential of 142 bar (90% r.h.) and 10% is still reached at 370 bar (76% r.h.). The limit of measurable CO₂-uptake is at about 520 bar (68% r.h.). When the algae are being dried photosynthesis and dark-respiration do not decrease proportionally; up to 25% (water-potential 252 bar, 83% r.h.) of the initial values the CO₂-uptake is favoured, since respiration decreases first an increase of the apparent CO₂-uptake is observed. The change in the ratio apparent CO₂-uptake/dark-respiration, that is, the change in the CO₂-balance in relation to temperature and hydration is discussed. The imbibition with liquid water has an unfavourable influence on the CO₂-balance, and the relation between apparent CO₂-uptake and dark-respiration of vapour-saturated thalli is almost optimal. At 20° C and 0,025 cal cm^-2min^-1 the most favourable CO₂-balance corresponds to a water-potential of about 27–40 bar (97–98% r.h.) and to a saturation deficit of 35–43%. The CO₂-exchange in these algae seems to be remarkably adapted to their aerophillic way of life.

     

Über den morphologischen und physiologischen Farbwechsel der Stabheuschrecke Dixippus (Carausius) morosus

Zusammenfassung Fassen wir das kurz zusammen, was wir hier über die Beeinflussung des morphologischen Farbwechsels erwähnt haben, so können wir sagen:Der morphologische Farbwechsel von Dixippus kann beeinflußt werden durch Licht, durch den Feuchtigkeitsgehalt der Luft, durch Temperatur und durch die Art der Nahrung. Als biologische Faktoren wird man davon Licht, Feuchtigkeitsgehalt und Temperatur ansehen können, von denen schwer anzugeben ist, welcher Reiz als Hauptfaktor zu betrachten ist; dazu müßte man die Verhältnisse während des Freilebens der Stabheuschrecke kennen. Im Experiment dagegen läßt sich bald der eine bald der andere Faktor als beherrschend vorschieben. Große Trockenheit ruft stets Bräunung hervor, ebenso intensives, von schwarzen oder roten Flächen reflektiertes Licht oder hohe Wärme oder Nahrungsmangel. Wir dürfen also nicht mehr sagen, daß der morphologische Farbwechsel nur abhängig ist von Lichtbeeinflussung, und müssen bei Experimenten die übrigen in Betracht kommenden Faktoren berücksichtigen. Und über die Bildung der einzelnen Pigmente können wir sagen:Das braune Pigment (Melanin) ist abhängig von der Lichtwirkung dunkler Farben, von Trockenheit, Wärme und extremen Bedingungen überhaupt (Nahrungsmangel, hohe und sehr niedere Temperaturen usw.).Das gelbe Pigment (Lipochrom) von Feuchtigkeit, hellen Farben, eventuell der Nahrung und nicht zu intensivem Licht.Das orangerote Pigment (Lipochrom) von dunklen Farben und überhaupt ähnlichen Bedingungen wie das braune, mit dem es meist zusammen auftritt.Das grüne Pigment von mittleren, guten Bedingungen, mäßiger Lichtwirkung, gutem Futter, genügendem Feuchtigkeitsgehalt der Luft.An dieser Stelle mag erwähnt werden, daß das Blut der Tiere in seiner Färbung etwas von dem Auftreten und der Menge des gelben Lipochroms, das sowohl in der Haut wie auch im Unterhautfettgewebe auftreten kann (bei erwachsenen Tieren immer), abhängig ist. Grüne Tiere, die immer gelbes Lipochrom in der Haut zeigen, besitzen intensiv grünes bis gelblichgrünes Blut, bei gelben Tieren ist diese gelbliche Färbung noch stärker, ebenso bei frisch ausgeschlüpften Jungen, hier offenbar infolge des im gelben Dotter stark aufgespeicherten gelben Lipochroms, während braune und schwarze Tiere, denen ja das gelbe Lipochrom meist nur in geringem Maße zukommt, dunkelgrünes bis bläulichgrünes Blut besitzen. Am deutlichsten wird die bläuliche Färbung bei all den Tieren, die keine Lipochrome haben, also bei denen, die von Kartoffel und Rettich ernährt wurden. Hier wird das Blut deutlich bläulich-grün, eine Farbe, die in gleicher Weise der kristallisierte Blutfarbstoff aufweist.Sehen wir uns nun histologisch die Wirkung der einzelnen Faktoren auf die Stellung des wanderungsfähigen. Pigments an, wobei ich mich auf die Verteilung des Melanins beschränke, da nach meinen Erfahrungen die Bewegungen des orangeroten Pigments immer ziemlich mit denen des braunen konform gehen.Expandierte Melaninkörnchen finden wir bei Tieren, die in Nässe, Dunkelheit, auf dunklem Untergrund und in Kälte gehalten wurden.Kontrahiertes, geballtes Melanin bei solchen in Trockenheit (bei Wassermangel), bei hellem Licht, hellem Untergrund und bei Wärme.Da wir nun wissen, daß dem braunen und orangeroten Pigment nicht nur die Fähigkeit einer verschiedenen Lagerung bei dauernd konstant gehaltenen Außenbedingungen zukommt, sondern daß auch die Verteilung rasch auf Außenreize hin verändert werden kann, so haben wir hier den Punkt erreicht, der uns zum physiologischen Farbwechsel, der Fähigkeit, auf wechselnde Reize rasch das Farbkleid ändern zu können, überleitet.     

Das Bakterien/L-Formen-Verhältnis in den aus Mäusen isolierten Proteus-und Salmonella-Stämmen

Schlußfolgerungen und zusammenfassung Aus dem bei einigen Bakterienstämmen durchgeführten Studium des Bakterien/L-Formen-Verhältnisses (B/L-Verhältnis) ging hervor, daß bei einer Bakterienart immer eine gleiche Zahl von Zellen vorhanden ist, die L-Umwandlungen aufweisen. Diese Zahl ist je nach der Art verschieden. Bei zwei Proteus-Stämmen und vier Salmonella-Stämmen und den gleichen aus der Maus isolierten Stämmen war das Bakterienkolonien/L-Kolonien-Verhältnis für beide Proteusstämme sehr niedrig, und zwar für P ₁₈: 16, für Ahmed: 250; dagegen zeigen Salmonellen ein hohes Verhältnis (S. 240: 850000; S. 168: 20 Millionen).Außerdem wurde beobachtet, daß die gleichen Bakterienstämme nach Aufenthalt in der Maus eine höhere Zahl von L-Kolonien erzeugen. Es wird angenommen, daß im tierischen Organismus die widerstandsfähigsten Zellen der Bakterienstämme ausgewählt werden und daß diese Zellen auch die Fähigkeit haben, das Überleben der Art durch den L-Cyclus zu sichern.Vorstand: G. F. De Gaetani     

Zur Atmung Wachsender Wurzelspitzen

Zusammenfassung Es werden Daten über den Protein-Stickstoffgehalt und die Atmung isolierter Wurzelabschnitte vonZea Mays undPisum sativum mitgeteilt und nach Prüfung ihrer Zuverlässigkeit festgestllt, daß auf den Protein-N bezogen die Meristeme beider Objekte weniger intensiv atmen als die Streckungszonen, welch letztere bei der Erbse sogar noch von der jüngsten Zone ausgewachsener Zellen übertroffen wird.Wie schon vonRuhland undUllrich (1936) undRuhland undRamshorn (1938) festgestellt wurde, scheiden isolierte Wurzelspitzen mehr CO₂ aus, als ihrer gleichzeitigen O₂-Aufnahme entspricht, d. h. sie gären. Dieses Extra-CO₂ stammt nicht aus einer früheren Phase partieller Anaerobiose, muß also während des Versuches gebildet werden. Längere Abschnitte liefern weniger Extra-CO₂, als ihrem Anteil embryonaler Gewebe entspricht. Neben einer Steigerung der Gärung durch die Präparation, besonders in den jüngst ausgewachsenen Partien, ist aus dem Gaswechsel auf einen Austausch von Intermediärprodukten zu schließen, deren weitere Verarbeitung zu dem nahezu ausgeglichenen Gaswechsel längerer Wurzelspitzen führen dürfte. Die CO₂-Produktion sinkt, während der Versuchszeit ganz erheblich ab, die Ausscheidung von Extra-CO₂ mit ähnlicher Geschwindigkeit auch in Proben verschiedener Ausgangslänge. Möglicherweise vorhandene Beziehungen zwischen diesem Verhalten und dem bekannten Sinken der meristematischen Aktivität isolierter Organteile werden diskutiert.Mit 5 Textabbildungen.