Neue Untersuchungen über die Wohnröhren-Bauweise vonLanice conchilega (Polychaeta,Sedentaria)

Zusammenfassung 1. Frühere, von 1950 bis 1951 durchgeführte Untersuchungen über die Lebensweise und speziell über den Röhrenbau vonLanice conchilega Pallas sind mit neueren Hälterungs- und Versuchsmethoden fortgesetzt worden. Für die Freilandbeobachtungen im Eulitoral konnte der für Untersuchungen beiArenicola marina entwikkelte Stechkasten mit Erfolg benutzt werden. Auf verschiedene Anwendungsmöglichkeiten des Stechkasten-Verfahrens für weitereLanice-Untersuchungen am natürlichen Standort wird hingewiesen.2. Anhand von Aquariumsversuchen konnte die Annahme der Paläontologen bestätigt werden, nach derLanice ihre Fransenfächer am oberen Rand der Wohnröhre stets quer zur Hauptrichtung des Wasserstromes anlegt. Der Winkel — im günstigten Falle stehen die beiden Fächer senkrecht zum Strom — weicht in der Schrägstellung nur ausnahmsweise um mehr als 30° ab. Die besten Ergebnisse ließen sich mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 60 mm/sec erzielen.3. Neben der Strömung spielte für die Schaffung der günstigsten Hälterungs- und Versuchsbedingungen die Fütterung und die Beleuchtung eine sehr wichtige Rolle. Die Wirkung der Ästchenkrone beim Nahrungserwerb und die Funktion der Tentakeln bei der Nahrungsaufnahme konnten beobachtet und illustrativ dargestellt werden.4. Die Experimente wurden (a) bei normalem Tag-Nacht-Rhythmus sowie (b) mit dunkel- und (c) mit hell-adaptiertenLanice durchgeführt.5. Bei den hell-adaptierten Würmern gelang die direkte Beobachtung der bisher nur fragmentartig und ungenau beschriebenen Tätigkeiten beim Bau des gesamten über die Bodenoberfläche ragenden Wohnröhrenabschnittes (Lanice-Bäumchen).6. Es wird versucht, die strömungsorientierte Anlage der Fransenfächer im Zusammenhang mit der Bauweise zu interpretieren.

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New investigations on the mode of tube-building ofLanice conchilega (Polychaeta, Sedentaria)

According to references in paleontological literature, the tubicolous polychaeteLanice conchilega Pallas arranges its burrows in a direction corresponding to the water current. The fan-shaped branches of the small tree-like upper end of the tube, which extends over the surface of the ground, lie transverse to the main direction of the water current. This fact is verified by aquarium experiments. The new investigations expand our knowledge on feeding habits ofLanice conchilega and the mode of tube-building hitherto described neither adequately nor correctly.

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Herrn Dr.A. Kotthaus zum 60. Geburtstag gewidmet.     

Über den Feinbau der Filterkammer der Kleinzikade Euscelidius variegatus Kbm. (Jassidae)

Zusammnfssung Nach lichtmikroskopischen Studien am Darmtrakt der Kleinzikade Euscelidius variegatus wird die Filterkammer dieser Tierart elektronenmikroskopisch untersucht. Alle Epithelien der Magentasche, des Filterkammerdarmes und der in diesen Organkomplex einbezogenen Kryptonephridien besitzen den gleichen Aufbau und stellen Transport-gewebe dar. Aussagen über eine bestimmte Transportrichtung und über die Art der transportierten Stoffe können nicht gemacht werden. Der Bau der Filterepithelien wird beschrieben. Im Anschluß wird die Funktionsmöglichkeit der Filterkammer in Form einer Arbeitshypothese erörtert.

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Summary After histological investigations of the alimentary tract of the leafhopper Euscelidius variegatus the submicroscopical structure of the filter chamber is investigated electronmicroscopically. The construction of the filter epithelia is described. All epithelia in the filter chamber have the same fine structure and serve as transport tissues. A definite direction of the supposed transport of substances cannot be asserted yet. A hypothesis of the function of the filter chamber is discussed.

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Herrn Privatdozent Dr. Zebe (Physiologischer Lehrstuhl) danke ich für das Entgegenkommen, die elektronenmikroskopischen Untersuchungen in seiner Abteilung durchführen zu können, den Herren Doktoren Beinbrecht und Heumann sowie Fräulein Behrsing für technische Beratung.     

Histochemische Calcium-Lokalisation in der Skelettmuskulatur des Frosches

Zusammenfassung Im Bauchmuskel des Frosches kann durch Fixation mit Oxalathaltiger Glutaraldehydlösung nach der Methode von Carasso und Farvard (1966) Calcium gefällt werden. Die Niederschläge liegen im Longitudinalsystem und zeigen daher einen höheren Calciumgehalt dieser Struktur an. Dieser Befund steht im Einklang mit der Auffassung, daß die Calciumpumpe auf das Longitudinalsystem beschränkt ist.

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Histochemical localization of calcium in frog skeletal muscle

Summary In the abdominal muscle of the frog calcium was precipitated by fixation with an oxalate containing glutaraldehyde solution after the method of Carasso and Favard (1966). The precipitates are located within the longitudinal system and indicate a high calcium concentration of this structure. This finding is consistent with the view that the calcium pump is confined to the longitudinal system.

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Der Herr Kultusminister des Landes Nordrhein-Westfalen unterstützte die Untersuchung durch eine Sachbeihilfe aus Überschußmitteln des WDR.

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Zum Teil vorgetragen auf der 13. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Elektronenmikroskopie e.V. vom 17.–21. 9. 1967 in Marburg im Rahmen eines Referates über Ionenlokalisation.     

Die Zellstrukturen des Dünndarmepithels in ihrer Abhängigkeit von der physikalisch-chemischen Beschaffenheit des Darminhalts

Zusammenfassung Die Kenntnis der Mikromorphologie der Saumzellen des Dünndarmepithels wird in einigen Punkten ergänzt (Ausbildung des Terminalgespinsts, Zusammenhang von endoplasmatischem Retikulum und perinukleärer Zisterne, Centrosom).Durch Erniedrigung und Erhöhung des osmotischen Drucks im Darminhalt werden die in den verschiedenen Membransystemen der angrenzenden Zellen eingeschlossenen flüssigen Mischphasen beeinflußt. Die sich hierbei ergebenden Veränderungen von Form, Größe und Dichte der Zelle und ihrer Komponenten werden beschrieben. Der Weg des Wassers führt durch die Epithelzellen über die epithelialen Interzellularräume in den subepithelialen Raum. Einige Eigenschaften der verschiedenen Membranen der Zelle werden besprochen. Die flache Form der Sacculi in den Golgi-Zonen und der Cysternen des endoplasmatischen Retikulums wird darauf zurückgeführt, daß der osmotische Druck in diesen Räumen niedriger liegt als im angrenzenden Cytoplasma. Es wird vermutet, daß aktive Transportleistungen der Membranen des endoplasmatischen Retikulums zu einem Kreislauf von Stoffen zwischen Kern und Cytoplasma führen.

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Teilweise vorgetragen auf der 9. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Elektronenmikroskopie in Freiburg, Oktober 1959.

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Durchgeführt mit dankenswerter Unterstützung durch das Kultusministerium des Landes Nordrhein-Westfalen und die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Familienuntersuchungen zum Glutathionreduktasemangel menschlicher Erythrocyten

Zusammenfassung Wir berichten über formalgenetische Untersuchungen zur Glutathionreduktase menschlicher Erythrocyten. Durch Aktivitätsbestimmung des Enzyms in den Erythrocyten, durch Enzymelektrophorese und durch den Heinzkörpertest lassen sich heterozygote Merkmalsträger des Glutathionreduktasemangels von gesunden Normalpersonen unterscheiden. Wahrscheinlich liegen qualitativ und quantitativ veränderte Enzymproteine vor (enzymkinetische Daten und elektrophoretische Eigenschaften). Wir verfügen über Beobachtungen in insgesamt neun Familien, bei denen formalgenetische Untersuchungen vorgenommen wurden. Der auf Grund früherer Untersuchungen vermutete autosomal dominante Erbgang wird bestätigt.

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Family studies on glutathione reductase from red blood cells

Summary We report on formal genetical studies of glutathione reductase from human red blood cells. Heterozygotes can he distinguished from normals by determination of glutathione reductase activity, electrophoresis of this enzyme, and Heinz-body-test. Probably the enzyme protein are qualitatively and quantitatively different (biochemical data and electrophoretic behaviour). The mode of inheritance of glutathione reductase deficiency is autosomally dominant.

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Mit dankenswerter Unterstützung durch die Deutsche Volkswagen-Stiftung.

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Herrn Professor Dr. H. E. Bock, Tübingen, zum 65. Geburtstag gewidmet.     

The sounds produced by flies and bees

Summary The sounds produced by the thoracic flight machinery of bees and flies appear to be composed of two main vibration modes. The lower frequency one corresponds to the wingbeat frequency. The higher frequency vibration, which is in the kcps. range, is reset in phase on every wingbeat half-cycle. Therefore Sonagraphic or Fourier analysis of the sounds gives only harmonics of the wingbeat frequency. However, oscillograms of the waveforms show that the higher frequency vibration is nearly independent of wingbeat frequency.The high frequency vibration is probably important in bee communication. We speculate that it is due to skeletal vibration which is relatively undamped by muscular and aerodynamic loading.

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Zusammenfassung Der Thorax von Insekten, deren Flugmuskeln einen myogenen Rhythmus zeigen, vibriert in Aktivitätsphasen meist mit zwei voneinander unabhängigen Frequenzen: Die erste wird durch die elastischen Eigenschaften des Skelets, die Kontraktionen der indirekten Flugmuskeln und die Belastung der Flügel bestimmt (Flügelschlagfrequenz). Sie kann über das Nervensystem mit Hilfe von Zusatzmuskeln geregelt werden. Die zweite Frequenz hängt vermutlich von den elastischen Eigenschaften der Thoraxkapsel ab und kann deshalb wahrscheinlich nur auftreten, wenn die indirekten Flugmuskeln momentan erschlaffen. Sie wird wahrscheinlich durch Muskeln verändert, die die Steifheit der Thoraxkapsel regulieren. Sie liegt meist im kHz-Bereich. Da ihre Phase in jedem halben Flügelschlag neu gesetzt wird, zeigt die Analyse im Sonagraph (Fourier Analyse) nur Harmonische der Flügelschlagfrequenz. Die Bedeutung der zweiten Frequenz für das Verhalten der Fliegen ist unbekannt. In der Kommunikation der Bienen könnte sie eine wichtige Rolle spielen, da die einzigen bisher bekannten Vibrationsrezeptoren, die Subgenualorgane, ihr Empfindlichkeitsmaximum bei 2,5 kHz haben.

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Supported by the Deutsche Forschungsgemeinschaft, and grant NB 03927 from the USPHS

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Herrn Professor H. Autrum zum 60. Geburtstag gewidmet.     

A case of possible vocal convergence between frogs and a bird in Himalayan torrents

Summary Several species of frogs of the subgenusRana (Paa) and one species of bird of the genusPhylloscopus, which are calling in or near torrents in the Himalayas, show striking similarities in their vocal signals: 1) The calls are composed of short sequences of notes separated by periods of silence; 2) the notes are pure, short, and have a narrow frequency band; 3) within each sequence, the notes are rhythmically emitted. We suggest that these characteristics may be adaptive, the convergence being caused by the selective pressure of the acoustic constraints of the biotope.

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Ein Fall möglicher stimmlicher Konvergenz zwischen Fröschen und einem Vogel an Sturzbächen des Himalaya

Zusammenfassung Mehrere Frosch-Arten der UntergattungRana (Paa) und ein Laubsänger der GattungPhylloscopus, die in oder in unmittelbarer Nähe von Gebirgsflüssen des Himalayas leben, weisen in ihren akustischen Signalen bemerkenswerte Ähnlichkeiten auf. 1) Die Rufe bzw. Gesänge setzen sich aus kurzen Folgen von Elementen zusammen, die durch lange Pausen getrennt sind. 2) Die Elemente sind rein und kurz; ihre Frequenzbänder sind schmal. 3) Innerhalb jeder Ruffolge werden die einzelnen Elemente rhythmisch geäußert. Wir vermuten, daß diese Eigenschaften adaptiv sind. Derart ähnliche Rufe bei nur weitläufig verwandten Tiergruppen würden somit auf Konvergenz beruhen, hervorgerufen durch den Selektionsdruck der akustischen Eigenschaften des Biotops.

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Dedicated to Ernst Mayr on the occasion of his 80th birthday

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Results of the Himalaya Expeditions ofJ. Martens, No. 108. — No. 107: Reichenbachia, 22 (1), 1984. — J. M. sponsored by Deutscher Akademischer Austauschdienst and Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Development of increased irritability to insecticides due to decreased detoxication

Selection of adults of the spotted root maggot Euxesta notata with malathion, by a method in which they could avoid the insecticide, developed a strain in which the flies had an increased irritability to malathion and at the same time an increased susceptibility to it. Similar results were obtained by selection with parathion or with methyl parathion. The selected strains were found to have a lower ability to detoxify malathion by hydrolysis. Selection with dieldrin increased the resistance without changing the irritability, while selection with DDT increased the resistance and decreased the irritability to this insecticide.

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Zusammenfassung Selektion von Fliegen der Wurzelmade Euxesta notata mit Malathion, bei der es den Fliegen ermöglicht wurde, dem Insektizid auszuweichen, ergab einen Stamm, der sich durch eine erhöhte Reizbarkeit und zugleich durch eine erhöhte Empfindlichkeit gegenüber Malathion auszeichnete. Selektion mit Parathion oder Methylparathion erbrachte ähnliche Resultate. Die selektionierten Stämme erwiesen sich als weniger aktiv in der Entgiftung von Malathion durch Hydrolyse. Selektion mit Dieldrin steigerte die Resistenz ohne die Reizbarkeit zu verändern, während Selektion mit DDT die Resistenz erhöhte und die Reizbarkeit durch dieses Insektizid verringerte. Diese Ergebnisse deuten Wege an, durch Selektion mit Insektiziden, jenen Typus von Verhaltensresistenz herbeizuführen, der auf einer Änderung der Reaktion gegenüber den erregenden Eigenschaften des Insektizids beruht.

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This work was performed on a grant-in-aid (EMR No. 118) from the Canada Department of Agriculture.     

Zur Empfindlichkeit des schwachelektrischen Fisches Gnathonemus petersii (Gthr. 1862) (Mormyriformes,Teleostei) gegenüber elektrischen Feldern

Zusammenfassung An schwachelektrischen Fischen der Art Gnathonemus petersii (Günther, 1862) wird die Empfindlichkeit gegenüber von außen einwirkenden elektrischen Feldern und gegenüber Veränderungen des vom Tier selbst aufgebauten elektrischen Feldes gemessen.Als Reaktion für die Wahrnehmung dieser Reize dienen charakteristische Änderungen in der Pulsfrequenz des elektrischen Organs.Die Reizschwelle gegenüber von außen einwirkenden elektrischen Feldern ist von Tier zu Tier unterschiedlich. Die empfindlichsten Tiere reagieren auf eine Feldstärke von etwa 0,7 mV/cm. Die Reizung erstreckt sich hierbei auf einen kleinen Bereich der Körperoberfläche des Tieres. Am empfindlichsten ist der Bereich zwischen Auge und Kiemenöffnung.Die Verteilungsdichte der epidermalen Sinnesorgane wurde bestimmt; sie ist in den Bereichen hoher Empfindlichkeit besonders groß. Damit wurden frühere Befunde anderer Autoren bestätigt, welche diese Sinnesorgane als die Elektrorezeptoren erkannten.Die Empfindlichkeit gegenüber Veränderungen des vom Fisch selbst aufgebauten elektrischen Feldes deckt sich in ihrem allgemeinen Verlauf mit der Empfindlichkeit gegenüber von außen einwirkenden elektrischen Feldern. Somit kommen für beide Arten von Reizen die gleichen Rezeptoren in Frage.

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Summary Weakly electric fish (Gnathonemus petersii, Mormyridae) have been investigated to determine the sensitivity to externally applied electric fields and to disturbances of the electric field emitted by the fish.Characteristic changes in the pulse frequency of the electric organ were used as criterion for the perception of these stimuli.The threshold value for externally applied fields varies for different specimen. The most sensitive annuals showed a response to a field intensity of about 0,7 mV/cm, the stimulus being applied to a small portion of the surface of the body of the animal. The most sensitive area is located between the eye and the gill slit.The distribution of epidermal sense organs has been determined and compared with the sensitivity to electric fields. Areas of high sensitivity coincide with areas of high density of epidermal sense organs. These findings confirm the results of other investigators who found these sense organs to be electroreceptors.The sensitivity to disturbances of the electric field emitted by the fish itself coincides with the sensitivity to externally applied fields. This result justifies the suggestion that both kinds of stimuli are perceived by the same types of receptors.

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Die Verfasser danken Herrn Prof. Dr.-Ing. habil. H. Tischner für die Anregung zu dieser Untersuchung und dem Bundesministerium der Verteidigung für die Bereitstellung der Mittel

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Jetzt: Zoophysiologisches Institut der Universität Tübingen.     

Wirkung kleiner UV-Dosen auf die Reduktion von Nitroblau-Tetrazoliumchlorid in Epidermiszellen vonAllium cepa L.

Zusammenfassung Bei Inkubation von Präparaten der inneren Epidermis der Schuppenblätter vonAllium cepa in einer 0,004%-Lösung von p-Nitroblau Tetrazoliumchlorid waren erste Formazanniederschläge in jeder Zelle nach etwa 7 Stunden zu beobachten. Geringe UV-Bestrahlung verlangsamte die Formazanbildung, größere, noch nicht tödlich wirkende Strahlendosen unterbanden die Formazanbildung überhaupt, solange die Zellen am Leben blieben. Mit innerhalb von 24 Stunden tödlich wirkenden Dosen bestrahlte Präparate starben in der Inkubationslösung nach kurzer Zeit ab, in den toten Zellen erfolgte rasche Formazanbildung. Ähnliche Ergebnisse wurden auch bei Inkubation in einem NADH-haltigen Medium beobachtet. Als Erklärung wird eine Verlangsamung oder Hemmung der Oxidation von Substraten über die Atmungskette angenommen, die möglicherweise auf die Beeinträchtigung der oxidativen Phosphorylierung oder des ADP/ATP Carriers in der Mitochondrienmembran zurückgeht.

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Action of small UV-doses on the reduction of nitroblue tetrazolium chloride in epidermal cells ofAllium cepa L.

Summary The action of small doses of ultraviolet light on epidermal cells ofAllium cepa was investigated by incubating preparations after irradiation in a 0,004% solution of p-nitroblue tetrazolium chloride. First formazan deposits appeared in unirradiated cells after an incubating time of 2–3 hours, after 7 hours formazan deposits were observed in each cell of the preparation.Formazan formation was significantly reduced after irradiation with sublethal doses. Larger UV-doses inhibited formazan formation at all. Cells damaged by higher doses died during incubation, in the dead cells formazan formation occured very rapidly. Similar results were observed after adding NADH to the incubation medium. The most possible explanation is a diminished or inhibited oxidation of substrates via the respiratory chain in surviving cells caused by UV-action on the oxidative phosphorylation or the ATP/ADP carrier system in the mitochondrial membran.

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Der Autor dankt Herrn Prof. H.Kinzel für anregende Diskussion und Frl.Marianne Popp für die Durchfüng der gaschromatographischen Untersuchungen.     

Biogene Amine im Nervensystem von Lineus sanguineus Rathke (Nemertini)

Zusammenfassung Mit Hilfe der von Carlsson, Falck und Hillarp entwickelten Methode zur fluoreszenzmikroskopischen Lokalisation biogener Amine werden im Nervensystem von Lineus sanguineus erstmalig primäre Catecholamine nachgewiesen, von denen auf Grund ihres Verteilungsmusters angenommen wird, daß sie als Transmitterstoffe wirken. Nur wenige Ganglienzellen innerhalb der Nervenzellschicht des Gehirns sind catecholaminerg. Sie versorgen über das Neuropilem von Ganglien und lateralen Nervensträngen im wesentlichen drei periphere, terminale Fasersysteme, die im Bereich der Frontalorgane, des Rüssels und im Mund-Vorderarm-Bereich liegen.Die intraneuronale Verteilung biogener Amine entspricht weitgehend derjenigen im Wirbeltier-Neuron. Wahrscheinlich ist das catecholaminerge Nervensystem im Bereich der Frontalorgane sensibel, im Rüssel und in der Mund-Vorderdarm-Region motorisch. Möglicherweise hat es auch senso-motorischen Charakter. Das Verteilungsmuster der terminalen catecholaminergen Nervenfasernetze wird hinsichtlich einer etwaigen biologischen Bedeutung, die es beim Erwerb der Beute haben könnte, diskutiert.

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Primary catecholamines in the nervous system of lineus sanguineus Rathke (Nemertini)

Summary By the aid of the histochemical fluorescence method of Carlsson, Falck and Hillarp primary catecholamines which might act as transmitters are demonstrated in the nervous system of Lineus sanguineus. There are only a few catecholaminergic cells within the layer of nerve cells of the brain. Via the neuropile of the ganglia and the lateral nerve cords, they mainly supply three peripheric nets of nerve fibers, situated in the frontal organs, in the proboscis and in the mouth-foregut-region.The intraneuronal distribution of the biogenic amines is almost identical with the one in vertebrate neurons. Probably the catecholaminergic nervous system in the frontal organs is a sensory one, and it might be motoric in the proboscis and in the mouth-foregut-region. Possibly its character is both sensory and motoric. The pattern of the distribution of the three terminal nervous plexus is discussed in view of its possible biological relevance during the act of taking the prey.

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Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft     

Förderung der Entwicklung und des Blühens von Pinguicula Lusitanica Durch Fütterung in Axenischer Kultur

Zusammenfassung Bei Pinguicula lusitanica wurde der Nutzen des Tierfangs in axenischer Kultur untersucht.Die Pflanze läßt sich auf Mineralsalzagar leicht bis zur Blütenbildung und Samenreife bringen. Sie bedarf dafür-wie es für viele Insectivoren aus Rohkulturen oder aus Standortsbeobachtungen bekannt ist-keiner über die Blätter aufgenommenen Zusatznahrung.Bei Fütterung mit Drosophila oder gekochtem Hühnereiweiß über die Blätter wird die Anzahl und die Größe der Blätter, deren Chlorophyllgehalt, das Frisch- und Trockengewicht der ganzen Pflanze, die Anzahl der Blüten, deren Erscheinungstermin und die Länge der Blütenstiele eindeutig gefördert.Auch, Gaben von Ammoniumphosphat, über die Blätter haben entsprechenden Erfolg.Der Grad der Förderung durch die Fütterung, ist stark abhängig vom Stickstoff- und Phosphorgehalt des Substrates, auf dem die Pflanzen wachsen; Einzelheiten darüber bedürfen aber noch weiterer Untersuchung. Pinguicula lusitanica kann das Futter durch Eigenfermente ohne Beteiligung von Bakterien verdauen.

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Development and flowering of Pinguicula lusitanica in axenic culture

Summary Although the first experiments on the feeding of carnivorous plants took place at the time of Darwin, it has up to now been proved unambiguously only for Drosera and Utricularia that the development of the plants is furthered by the prey of their leaves.In the present work, Pinguicula lusitanica in axenic agar culture showed significantly increased leaf development, more chlorophyll content and a greater number of flowers in response to feeding with Drosophila, egg yolk and ammonium phosphate. The flowering did, however, also occur on a pure mineral medium without supplementary feeding of any materials to the leaves.The feed was digested without the action of microorganisms.

     

On growth,feeding and reproduction in the chitonMopalia muscosa of Santa Monica Bay

Summary 1. InM. muscosa shell growth slows or stops during the winter months.2.M. muscosa in Santa Monica Bay are herbivorous and eat red and green algae as their main foods.3.M. muscosa exhibit two distinct spawning periods which occur mainly during winter and early spring.

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Über Wachstum, Ernährung und Reproduktion bei dem ChitonenMopalia muscosa der Santa Monica Bucht

Kurzfassung An Hand von Untersuchungen in der freien Natur und im Laboratorium werden neue Informationen vorgelegt über wichtige ökologische Parameter vonM. muscosa. Bei dieser Art kommt das Schalenwachstum während des Winters fast oder gänzlich zum Erliegen. Die Art ist herbivor und lebt vor allem von Rot- und Grünalgen. Beim Fortpflanzungsgeschehen können zwei Laichperioden unterschieden werden, von denen eine vor allem in den Winter fällt, die andere in den Vorfrühling.

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This study is supported by National Science Foundation Grant G9561; it is dedicated to ProfessorA. Bückmann on his 65th birthday, January 17, 1965.     

Elektronenmikroskopische Untersuchungen zur Dynamik neurosekretorischer Zellen von Enchytraeus (Oligochaeta)

Zusammenfassung Von lichtmikroskopischen Befunden der Neurosekretion bei dem Oligochaeten Enchytraeus ausgehend, haben wir an zwei elektronenmikroskopisch genau bezeichneten und festgelegten Zellen bzw. Zelltypen, die bereits lichtmikroskopisch charakterisiert worden waren, Untersuchungen über die submikroskopisch faßbare Zelldynamik durchgeführt. Die beiden Arten neurosekretorischer Zellen (Q-Zelle und P-Zellen) sind elektronen-mikroskopisch schon durch ihre Lage zu erfassen. Sie können nicht nur durch die Zellgröße, sondern auch durch ihre Elementargranula, den Aufbau des endoplasmatischen Retikulums und den Golgi-Apparat eindeutig unterschieden werden. Wie schon in den lichtmikroskopischen Untersuchungen wurde die Sekretionsaktivität mit der Amputation ausgelöst. Sowohl in der Q -als auch in der P-Zelle bewirkt die Amputation eine unmittelbare Sekretentleerung. Die darauf einsetzende Phase der Sekretproduktion ist submikroskopisch durch eine erhöhte Zahl von Golgistrukturen in diesen Zellen, durch das deutlich in Erscheinung tretende granuläre endoplasmatische Retikulum und durch eine fortschreitende Vergrößerung und Verdichtung von Lysosomen in beiden Zelltypen gekennzeichnet. Für die Q-Zelle sind weiterhin die Verstärkung des diesen Zelltyp besonders noch charakterisierenden Bereiches von Membranzisternen und die dortige Ribosomenbildung typisch. Auf Grund der Feststellungen wird die Frage der Beziehung einzelner Strukturen in diesen beiden Zelltypen zur Produktion des Neuro-sekrets diskutiert. Die elektronenmikroskopische Untersuchung führte zur Entdeckung eines weiteren Zelltyps, der im Lichtmikroskop bisher nicht erkannt worden war und der sich durch besonderen Reichtum an Mitochondrien und großen Lipoid (?)-Komplexen auszeichnet (M-Zelle). Über seine Bedeutung ist jedoch noch keine Aussage möglich.

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Summary The cytophysiology of two types of neurosecretory cells (Q and P cell) in the brain of the oligochete Enchytraeus was studied at the ultrastructural level. These cell types can be identified by their location, and particularly by the size difference of their elementary granules. Amputation of the last ten segments caused a release of secretory product followed by a phase of renewed production. This was characterized by changes in the endoplasmic reticulum, the Golgi apparatus, and the lysosomes. The role of these structures in the production of neurosecretory material was discussed. Furthermore, a cell type with extraordinarily numerous mitochondria, hitherto unknown in Enchytraeus, was described. Its function has not yet been determined.

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Mit Unterstützung durch die Sächsische Akademie der Wissenschaften zu Leipzig.

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Herrn Prof. Dr. F. Seidel, Marburg, zum 70. Geburtstag gewidmet.     

Die Schädigung und Wiedererholung kultivierter Zellen nach Behandlung durch Röntgenstrahlen

Zusammenfassung Setzt man kultivierte Hühnerherzmyoblasten einer Röntgenbestrahlung von 2400 R aus und bleibt damit unter der Letaldosis (> 3000 R), so entstehen bald darauf im Cytoplasma lichtoptisch sichtbare Vakuolen, die sich submikroskopisch als elektronenlichte Aufblähungen verschiedener Herkunft erweisen. Neben Erweiterungen des perinukleären Spaltraumes, des endoplasmatischen Retikulums und des Golgi-Apparates kommt es zur Schwellung und völligen Vakuolisierung der Mitochondrien; außerdem treten im Grundplasma Leerräume auf. Die Mitochondrien degenerieren größtenteils und werden durch neue ersetzt. Zur Behebung aller Schäden benötigen die Zellen etwa 10 Stunden.

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Damage and recovery of cultured cells after x- ray treatment

Summary Embryonic chicken heart cells cultivatedin vitro were irradiated by X-rays of a sublethal dose of 2400 R near to the lethal dose (> 3000 R). Soon after irradiation vacuoles were observed by phase contrast microscopy, which after examination by electron microscopy proved to be electron light dilatations of different origin. In addition to enlargements of perinuclear space, endoplasmic reticulum (ER) and Golgi-apparatus depleted mitochondria or parts of them as well as ribosome free areas in the groundplasm have been found. The mitochondria were destroyed to great extend and substituted by new ones. However all these damages were removed within 10 hours.

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Für beratende Hilfe danke ich Herrn Professor Dr. R.Danneel und Herrn Professor Dr. N.Weissenfels, für technische Assistenz Fräulein S.Kliewer, Fräulein I.Rosocha, Frau G.Scheben und Frau B.Zarbock.     

Die Gefrierätzung korrespondierender Bruchhälften: ein neuer Weg zur Aufklärung von Membranstrukturen

Zusammenfassung Mit Hilfe der Gefrierätztechnik konnte bisher nur eine der beiden beim Anschneiden bzw. Anbrechen des Objektes entstehenden Bruchflächen ausgewertet werden. Daraus ergaben sich vor allem bei der Deutung von Membranstrukturen unterschiedliche Auffassungen hinsichtlich des Bruchverlaufes.Es wird eine Gefrierbruchmethode beschrieben, die es ermöglicht, beide bei einem Bruch entstehenden Bruchflächen gleichzeitig zu ätzen und zu bedampfen.Wie am Beispiel einiger Membranstrukturen vonSaccharomyces cerevisiae gezeigt wird, eröffnet diese Methode die Möglichkeit, eine eindeutige Aussage über das Bruchgeschehen bei der Gefrierätzung von Membranen zu treffen.Es werden Beispiele für Membran-Oberflächen und Innenansichten gebracht. Auf mögliche Unterschiede im Bruchgeschehen bei –100° C und –210° C wird hingewiesen.

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Freeze-etching of corresponding fracture moieties: A new approach to membrane structures

Summary Hitherto, freeze-etching techniques permitted only one of the two fracture faces formed in cutting or fracturing an object to be evaluated. The incomplete information thus obtained resulted in contradictory concepts, especially for the interpretation of membrane structures.A freeze-fracturing method is described, which provides for the evaluation of both the fracture faces formed. The object is enclosed between two tightly appressed object holders. After vitrification at –210° C, cells can be cleaved under liquid nitrogen by means of a tensile stress applied to the holders. Subsequently, the object holders are fastened under liquid nitrogen on a supporting metal plate. Corresponding fracture moieties are adjusted so as to obtain a positive-negative-effect of the replicae in shadowing, which enhances the interpretation of the relief.The supporting plate bearing the objects is taken up under liquid nitrogen by means of a special transport device and transferred into the preparation unit EPA 100 (Leybold-Heraeus, Cologne, West Germany). The capacity of the support plate being up to 12 objects, both the fracture moieties can be etched and replicated in high vacuum at the same time. Some membrane structures ofSaccharomyces cerevisiae demonstrate the value of this method for unequivocal interpretation of the fracture processes involved in freeze-etching of membranes. Examples of membrane surface and membrane interior views are presented. Possible differences in fracture processes at –100° C and –210° C are mentioned.

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Mit finanzieller Unterstützung durch die Hochschuljubiläumsstiftung der Gemeinde Wien.

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Die elektronenmikroskopische Bedampfungsanlage EPA 100 wurde von der Fa. Leybold Heraeus (Köln) zur Verfügung gestellt.

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Herrn Dr. F.Grasenick, Dr. W.Geymeyer und Ing. A.Aldrian bin ich für Hilfsmittel und wertvolle Anregungen zu Dank verpflichtet.

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Herrn Prof. Dr. H.Adam danke ich für das Entgegenkommen bei der Benützung des elektronenmikroskopischen Laboratoriums.

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Mein besonderer Dank gilt Frl. H.Friedl für ihre ausgezeichnete technische Mitarbeit sowie

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Herrn Dr. H.Richter für anregende Diskussionen bei der Abfassung des Manuskriptes.     

Zur Cytologie der Rectaldrüsen von Knorpelfischen

Zusammenfassung Die Rectaldrüse von Knorpelfischen (Galeorhinus galeus, Scylliorhinus canicula, Raja batis) besteht aus zahlreichen, verzweigten tubulösen Drüsen, die in einen zentralen Sammelkanal führen, welcher über einen kurzen Ausführungsgang in den Enddarm einmündet.Das Epithel der Drüsenschläuche des Grundhaies und des Glattrochens wurde elektronenmikroskopisch untersucht und zeigte prinzipiell den gleichen Aufbau. Die Epithelzellen besitzen eine äußerst polymorphe Gestalt und sind durch primäre, grobe Fortsätze und durch sekundäre, feine Ausläufer innig miteinander verzahnt. Diese doppelte Verzahnungsstruktur bewirkt eine erhebliche Oberflächenvergrößerung der Zellen und gleichzeitig eine labyrinthartige Vergrößerung des Interzellularensystems, welches das sogenannte basale Labyrinth darstellt. Die Epithelzellen beherbergen zahlreiche Mitochondrien, die oftmals an den Orten besonders inniger Zellverzahnungen angehäuft sind.Die Architektur des Tubulusepithels der Rectaldrüse ist im Prinzip die gleiche wie bei den Tubulusepithelien der Salzdrüsen von Silbermöwen. Nach der vergleichenden Morphologie und nach den dominierenden Feinstrukturen zu urteilen, ist der Mechanismus der Salzausscheidung in der Rectaldrüse im Gegensatz zu der Auffassung von Doyle (1962) in erster Linie in einem Zusammenwirken von Mitochondrien, Zellmembranen und Interzellularen zu suchen.

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Summary The rectal gland of elasmobranch fishes (Galeorhinus galeus, Scylliorhinus canicula, Raja batis) consists of many branched tubular glands which join a central collecting duct opening by a short excretory duct into the intestine. The epithelium of the gland tubules of Galeorhinus and Raja exhibits a similar construction, when studied with the electron microscope. The epithelial cells are polymorphic in shape. Extensive interdigitations are present; these involve primary large cytoplasmic processes, and also secondary, fine ones. This double interdigitation produces a considerable enlargement of the cell surface and, at the same time, a labyrinthine system of intercellular clefts, which constitute the so-called basal labyrinth. The cells contain many mitochondria, often crowded in the neighbourhood of the extraordinarily extensive cell interdigitations. In principal, the architecture of the tubular epithelium of the rectal gland is comparable with that of the salt gland of the herring gull. As judged from the comparative morphology and from the predominant fine structures, the mechanism of salt excretion in the elasmobranch rectal gland (In contrast to the opinion of Doyle, 1962) is mainly based on the co-operation of mitochondria, cell membranes, and intercellular clefts.

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Herrn Prof. Dr. Rolf Danneel zu seinem 65. Geburtstag gewidmet.

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Mit dankenswerter Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft und die Biologische Anstalt Helgoland.     

Die Arbeitsweise der Ocellen der Insekten

Zusammenfassung Der Erregungsverlauf im Ocellus und im Ocellusnerven sowie die entsprechenden Kennlinien und Kenndaten werden verglichen.Die bisher an anderen Insekten gewonnenen elektrophysiologischen Ergebnisse über die Form der Elektroretinogramme der Ocellen sind mit denen der vorliegenden Arbeit vergleichbar.Der Begriff der physiologischen Komponente wird definiert.Die langsamen Spannungsschwankungen des Elektroretinogramms und die Nervenimpulse sind zwei physiologische Komponenten der Summenableitung aus dem Ocellusnerven.Aus den Kenntnissen über Bau und Elektrophysiologie der Ocellen ergibt sich zusammengefaßt folgendes Bild von den Eigenschaften und der Leistungsfähigkeit dieser Sinnesorgane: Die Ocellen sind phasischtonische Rezeptoren, die alle drei Parameter elektromagnetischer Schwingungen, die Beleuchtungsstärke, die Wellenlänge und die Dauer der Einwirkung dieser Schwingungen percipieren und das Zentralnervensystem darüber informieren können. Ein Bildsehen schließen die optischen Eigenschaften des dioptrischen Apparates aus. Mit der schnellen Adaptation ist bei den Ocellen gut fliegender Insekten wie bei den Facettenaugen (Autrum 1950) ein hohes zeitliches Auflösungsvermögen verbunden. Entsprechend den phasischen Eigenschaften (Erregungsspitze) sind die Ocellen zur empfindlichen Registrierung von Helligkeitsänderungen besonders geeignet. Dieser Umstand läßt es geraten erscheinen, bei künftigen Verhaltensversuchen nicht, wie frühere Autoren eine stationäre Belichtung, sondern kurz aufeinanderfolgende Helligkeitsänderungen (Flimmerlicht) zu verwenden. Daneben liefern aber die Ocellen auch eine Information über absolute Helligkeiten, und zwar durch die stationäre Entladung, deren Frequenz im Dunkeln am größten ist und mit zunehmender Beleuchtungsstärke abnimmt.Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Einfluß der Vielfachstreuung von Elektronen auf die Ionisation in gasgefüllten Hohlräumen

Zusammenfassung Beim Einbringen eines gasgefüllten Hohlraums in ein elektronenbestrahltes, festes oder flüssiges Material erhöht sich die Teilchenflußdichte im Volumenbereich des Hohlraums infolge geringerer Elektronenstreuung durch das Gas. Die im Gas erzeugte Ionisation übertrifft daher den Wert, der dem ungestörten Strahlungsfeld vor Einbringen des Hohlraums entspricht. Nach der Theorie der Kleinwinkel-Vielfachstreuung wird der zusätzliche im Gasvolumen liegende Weg von Elektronen und die daraus resultierende zusätzliche Ionisation für verschiedene Hohlraumformen berechnet. Die abgeleiteten Gesetzmäßigkeiten ermöglichen ein quantitatives Verständnis der von anderen Autoren experimentell beobachteten Streueffekte und die Abschätzung von Fehlereinflüssen der Vielfachstreuung bei luftgefüllten Ionisationskammern in der Elektronendosimetrie.

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The effect of multiple electron scattering on the ionization in gas- filled cavities

Summary If a gas-filled cavity is inserted into an electron-irradiated solid or liquid material, the fluence of electrons within the volume now occupied by the cavity is increased due to the weakness of scattering from the gas. The amount of ionization produced in the gas therefore oversteps the amount corresponding to the undisturbed radiation field that was present prior to the insertion of the cavity. The additional track length of electrons within the cavity and the additional ionization resulting from it are calculated from the theory of small angle multiple scattering. The regularities derived in this way are used to understand the magnitude of the scattering effects observed by other authors and to estimate the experimental errors of gas-filled ionization chambers in electron dosimetry introduced by multiple scattering.

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Meinem LehrerBoris Rajewsky zum 75. Geburtstag gewidmet.

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Herrn Dr. H.-J.Schopka sei für eine Diskussion über die theoretische Bedeutung des Streueffektes herzlich gedankt.     

Weitere Untersuchungen zur strahlenbedingten Lebensverkürzung bei Versuchstieren nach Dauerbestrahlung

Zusammenfassung Es wird über verschiedene Dauerbestrahlungsversuche mit Röntgenstrahlen an Mäusen mit Dosisleistungen zwischen 0,8 und 750 R/Tag berichtet. Aus den Ergebnissen werden u. a. die folgenden Schlüsse gezogen: Es ist eine strenge begriffliche Trennung zwischen der Spätschädigung und den akuten Effekten notwendig. Die Kenntnis der Altersabhängigkeit der Lebensverkürzung nach einmaliger Bestrahlung mit kleinen Strahlendosen erlaubt es, Schlüsse auf die Lebensverkürzung bei Dauerbestrahlungen zu ziehen. Bei einer Dauerbestrahlung wird der Effekt im wesentlichen durch die im ersten Lebensdrittel empfangenen Dosis bestimmt. Die unterschiedliche RBW von Röntgenstrahlen gegenüber Gammastrahlen wurde in einem Dauerbestrahlungsversuch mit 50 R/Tag erneut bestätigt. Bei Dauerbestrahlungen von Mäusen mit Röntgenstrahlen und Dosisleistungen oberhalb von 25 R/Tag wird der Tod der Tiere durch die gleichen Schädigungen verursacht, die nach einmalig-kurzzeitiger Bestrahlung als akutes Strahlensyndrom auftreten. Es wird ein Modell angegeben, welches den Zusammenhang zwischen Lebensverkürzung und Dosisleistung bei Dauerbestrahlungen beschreibt. Bei Mäusen ergab sich bei einer Bestrahlung der vorderen bzw. der hinteren Körperhälfte mit 2×300 R in beiden Fällen die gleiche Lebensverkürzung.

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Life-shortening of mice after long term irradiation with X-rays

Summary Results of long term irradiations of mice with X-rays (dose rates 0.8 to 750 R/ day) were reported. Life shortening in these experiments may be calculated from results of age dependency of life shortening after single short irradiations with low doses. In long term irradiations life shortening is caused mainly by the dose received during the iuvenile period. A model is proposed, which relates life shortening in long term irradiations with dose rate. Irradiation of the upper or the lower part of the body of a mouse with 2×300 R results in the same life shortening.

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Herrn Professor Dr. B.Rajewsky zum 75. Geburtstag gewidmet.

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Für die unermüdliche Hilfe bei der Durchführung der Versuche habe ich Frl. G.Jureeit, Frl. E.Midunsky und Herrn G.Manthey herzlich zu danken.