Plastiden-Metamorphose und Pigmentgehalt in Kalluskulturen von Ruta graveolens L.

Die Ultrastruktur der Piastiden und der Pigmentgehalt in Kalluskulturen von Ruta graveolens L. wurden unter verschiedenen Kulturbedingungen untersucht. Die Entwicklung der Piastiden in Dauerlichtkulturen und in acht Wochen im Licht gewachsenen und dann verdunkelten Kalli entspricht einer Amyloplasten-Chloroplasten-Chromoplasten-Metamorphose. Dabei zeichnen sich die Chloroplasten grüner Kalli durch eine ungewöhnlich langgestreckte, äußere Form aus. In den Dauerdunkelkulturen werden keine Etioplasten, sondern zunächst wie in den Lichtkulturen Amyloplasten gebildet, aus denen sich verschieden gestaltete Leukoplasten entwickeln. Bei Belichtung der Dunkelkulturen findet eine Leukoplasten-Chloroplasten-Metamorphose statt. In bestimmten Entwicklungsstadien treten in den Piastiden kristallähnliche Körper auf. Grüne Kalli aus Lichtkulturen besitzen die typischen Pigmente grüner Blätter, allerdings in sehr geringer Menge. Kalli der Dauerdunkelkulturen bilden keine Chlorophylle und nur wenig Carotinoide, vor allem Neoxanthin und Violaxanthin. Während des Ergrünens belichteter Kalli aus ursprünglichen Dunkelkulturen nehmen der Chlorophyll- und Carotinoidgehalt der Kalli stark zu. Dabei bildete sich im Laufe mehrerer Wochen nach unterschiedlich intensiver Synthese der einzelnen Pigmente die Gesamtpigmentgarnitur der Lichtkulturen aus. Während der Alterung der Kalli im Licht und im Dunkeln nehmen die Chlorophyll- und Carotinoidgehalte der Kalli stark ab. Unser Dank gilt für anregende Diskussion und für Mithilfe bei der Untersuchung am Elektronenmikroskop Herrn Dr. O. Grundler sowie für ausgezeichnete technische Mitarbeit Frau A. Peschke , Frau M. Nöth und Frau A. Krüger. Der Deutschen Forschungsgemeinschaft sind wir für Sachbeihilfen und der Universität Würzburg für ein Forschungsstipendium (an R. K.) zu Dank verpflichtet.     

Synergistische Wirkung von Säuger-Prolaktin und Androgen beim Schaumnestbau des Paradiesfisches,Macropodus opercularis L. (Anabantidae)*

• 1 Baustimmung läßt sich bei Macropodus opercularis-♂♂ durch Chorion-Gonadotropin- oder Methyl-Testosteron-Gaben hervorrufen. Sie äußert sich in erhöhter Luftholfrequenz und Bauappetenz. Die Gonadotropinwirkung tritt verzögert ein, was auf einen sekundären Einfluß von Androgen hinweist. Beide Hormone regen weder die Schleimbildung in der Epidermis an, noch lösen sie allein vollständiges Nestbauen aus. Jedoch bewirkt Androgen die Ausschüttung von Sekret aus den gefüllten Vakuolen der Becherzellen.

Chorion-Gonadotropin und Androgen steigern gleichsinnig die Kampfbereitschaft und die gesamte Aktivität.

• 2 Säuger-Prolaktin regt die Schleimbildung in der Epidermis an. Die Zunahme der Schleimvakuolen ist von der Dosis als auch von der Vakuolenzahl vor der Behandlung abhängig. ♂♂ reagieren empfindlicher auf Prolaktingaben als ♀♀, die normalerweise nicht bauen.
• 3 Gleichzeitige Verabreichung von Methyl-Testosteron und Prolaktin ruft bei Makropoden-♂♂ und ♀♀ Schaumnestbau hervor. Dagegen erzeugt gleichzeitige Chorion-Gonadotropin- und Prolaktin-Gabe kein vollständiges Bauen.
• 4 Mit Prolaktin behandelte Makropoden benehmen sich auffallend ruhig. Ihre gesamte Aktivität ist gedämpft. Im Kampfbereich ist das Breitseitimponieren vermindert, da es teilweise sexuell motiviert ist. Die Zahl der Angriffshandlungen (Schnappen, Stoßen) wird durch Prolaktin nicht verringert. Dagegen unterdrückt es bei gleichzeitiger Gabe von Chorion-Gonadotropin dessen kampfsteigernde Wirkung, was für einen Antagonismus dieser Hormone spricht. Anderseits beeinträchtigen sich Methyl-Testosteron und Prolaktin in ihrer Wirkung auf das Kampfverhalten nicht.
• 5 Für die Existenz eines ?Makropoden-Prolaktins” spricht, daß Reserpin, das bei Säugetieren bekanntlich Prolaktin freisetzt, genau wie Säuger-Prolaktin Schleimvermehrung in der Epidermis hervorruft.
• 6 Wahrscheinlich sind der schleimvermehrende und der Brutpflegefaktor des Makropoden identisch. Hierin ist wohl die Ursache für die unterschiedlichen Verhaltensphasen im Fortpflanzungszyklus des ?Fremdmaterialbauer-” und des ?Schaumnestbauer-Typus” zu suchen.

     

Lichtabhängige Insektizidwirkungen auf einzellige Algen

Bei der Einwirkung der Insektizide Sevin (Carbaryl) sowie Lindan und Dieldrin in Konzentrationen von 0,1 bis 100 ppm wurden eine Reihe von Schädigungen auf das Wachstum und den Stoffwechsel von Ankistrodesmus braunii und Anacystis nidulans beobachtet Alle drei Insektizide stören die Synchronisation von Ankistrodesmus-Kuturen und erniedrigen Chlorophyllgehalt, Trockengewicht, Photosynthese und Autosporenbildung. Die Autosporenbildung wird aber auch im Dunkeln direkt durch Sevin und Dieldrin gehemmt. Lindan erniedrigt Pigmentgehalt, Trockengewicht und Zellzahl ab 10 ppm, wenn es im Licht gegeben wird. Nach der Dunkelphase, bei der alle bisher untersuchten Größen konstant bleiben, verstärkt sich besonders die Hemmwirkung von 10 ppm Lindan auffällig im Licht. Die Photosyntheseaktivität und die Dunkelatmung zeigen bei niedrigen Lindan-Konzentrationen Förderungen, bei höheren Konzentrationen wachsende Hemmwirkungen. Hemmwirkungen entstehen und verstärken sich nur im Licht. Lindan wird bei Ankistrodesmus gegenüber dem Gehalt in der Nährlösung erheblich akkumuliert. Die Lindan-Konzentrationen sind bei den Lichtkulturen deutlich höher als bei den Dunkelkulturen. Die vorliegenden Untersuchungen wurden durch die finanzielle Unterstützung des Bundesministeriums für Forschung und Technologie ermöglicht. Für die methodischen Hinweise zur Vorreinigung und Extraktion des Lindan aus den Alpen danken wir Frau Dr. D. URBACH sowie Frau E. KAISER für gediegene technische Assistenz.     

Rückbildung aggressiver Verhaltensweisen bei einer Höhlenform von Poecilia sphenops (Pisces,Poeciliidae)

• 1 Die ♂♂ dreier Teilpopulationen der Höhlenform von Poecilia sphenops zeigen im Vergleich zu zwei oberirdischen Populationen eine graduelle Rückbildung des Aggressionsverhaltens bis hin zum völligen Verlust bei der extremen Höhlenform, obgleich die optische Orientierung offensichtlich ungestört ist.
• 2 Das Reduktionsphänomen bleibt auch nach jahrelanger Aufzucht bei Licht sowie nach gemeinsamem Aufwachsen mit der oberirdischen Form erhalten. Beim Zusammentreffen mit dieser reagieren die Höhlenfische fast ausschließlich sexuell.
• 3 Im Dunkeln, bei Verwendung eines Infrarotgerätes, sind auch beim oberirdisch lebenden Vertreter keine aggressiven Handlungen mit Ausnahme des Schwanzschlages mehr zu beobachten. Deshalb wird eine vorwiegend optische Auslösung aggressiver Elemente angenommen.
• 4 Damit verlor nach Besiedlung des lichtlosen Biotops die Aggression bei P. sphenops offensichtlich ihren biologischen Sinn und konnte — wie dies auch entsprechend für morphologische Strukturen gilt — zurückgebildet werden.
• 5 Es wird versucht, diesen Reduktionsprozeß als Folge des Fehlens eines die Aggression erhaltenden Selektionsdruckes auf Grund von allgemeinen Vorstellungen regressiver Höhlentierevolution (Kosswig 1960, 1963) zu erklären.

     

Die Auslösung der Nachfolgereaktion bei erfahrungslosen Jungfischen von Nannacara anomala (Cichlidae)

• 1 Die Nachfolgereaktion junger Nannacara anomala läßt sich mit mechanisch bewegten Attrappen sehr gut auslösen.
• 2 Verschiedene Reizsituationen kann man sowohl im Successiv- (Einzelattrappenversuch) als auch im Simultan-Verfahren (Zweifach-Wahlversuch) miteinander vergleichen; dabei liefern die simultanen Zweifach-Wahlen die genaueren Ergebnisse.
• 3 Bei der Bewegungsweise kommt es vor allem darauf an, daß die Einzelbewegungen schnell ablaufen: Optimal anlockend wirkt eine Bewegungsgeschwindigkeit von 70 mm/Sek.
• 4 Je häufiger eine Attrappe auf diese Weise bewegt wird, um so besser wirkt sie.
• 5 Die Amplitude der Bewegungen kann beträchtlich schwanken, ohne die Auslösewirkung einer Attrappe zu beeinflussen.
• 6 Eine unregelmäßige Folge verschiedener Bewegungen wirkt nicht besser als gleichförmige Rucke in konstanten Zeitintervallen.
• 7 Der Helligkeitskontrast und die Anordnung des Musters werden nicht beachtet.
• 8 Vergleicht man die Mutter-Attrappe mit 8 unbunten Helligkeitsstufen, so werden alle Grauwerte, die sich dunkel vom Hintergrund abheben, gleichzeitig aber auch heller als Schwarz sind, genauso häufig (u. U. sogar häufiger) gewählt wie die Mutter-Attrappe.
• 9 Welche Graustufe bevorzugt wird, hängt nicht von der Beleuchtungsstärke, sondern nur von der Helligkeit des Hintergrundes ab.
• 10 Alle Veränderungen, die sich bei einer Verringerung der Beleuchtungsstärke ergeben, lassen sich damit erklären, daß die relative Auffälligkeit heller Gegenstände vor einem dunklen Hintergrund im Dunkeln zunimmt; trotzdem wirkt auch bei schlechten Lichtbedingungen (Beleuchtungsstärke 4 Lux) nur eine dunkle Abhebung reaktionsauslösend.
• 11 Der optimale Abhebungsgrad kann vor einem unbunten Hintergrund genauer ermittelt werden als vor einem bunten.
• 12 Die Jungfische besitzen ein Auflösungsvermögen, das ausreicht, um das Schwarz-Weiß-Muster des mütterlichen Brutkleides zu erkennen.
• 13 Verschieden grob gerasterte Schwarz-Weiß-Muster haben eine unterschiedliche Auslösewirkung; dieses beruht aber nur darauf, daß ein fein gerastertes Muster heller wirkt als ein grobes.
• 14 Nicht die Gesamthelligkeit eines Schwarz-Weiß-Musters ist maßgebend, sondern die schwarzen und die weißen Musterelemente liefern getrennte Informationen: Die schwarze Grundfarbe “dunkler als der Hintergrund”, die weißen Punkte “heller als Schwarz”.
• 15 Alle 4 geprüften Farbqualitäten: Rot, Gelb, Grün und Blau werden farbig wahrgenommen.
• 16 Rot und Gelb haben keine - weder eine positive noch eine negative -Auslösewirkung.
• 17 Dagegen läßt sich das Zuschwimmen der Jungfische mit Grün und Blau optimal auslösen.
• 18 Die reaktionsauslösende Wirkung von Grün und Blau beruht auf dem Helligkeitswert dieser Farben.
• 19 Da bei unbunten Helligkeiten, Schwarz-Weiß-Mustern und bei den Farben Grün und Blau nur der Eindruck der Dunkelabhebung maßgebend ist, wird eine Kombination aller dieser Merkmale nicht häufiger gewählt als eine Attrappe, die nur eines dieser Merkmale aufzuweisen hat.
• 20 Die übernormale Auslösewirkung bestimmter Attrappen ist entweder auf unnatürliche Abhebungsverhältnisse oder auf eine vergrößerte Auffälligkeit der betreffenden Reizsituation zurückzuführen.
• 21 Es wird erörtert, ob die Wirkung “überoptimaler” Attrappen auch bei anderen Auslösemechanismen auf einer Vergrößerung der Auffälligkeit beruhen könnte.
• 22 Die Schreck- oder Fluchtreaktion besitzt eine ähnliche Selektivität wie die Nachfolgereaktion; Rot und Gelb wirken nicht, Grün, Blau und dunkle Graustufen stark fluchtauslösend.
• 23 In der Jungfischretina sind nur Zapfen, die auch im Dunkeln in Hellstellung bleiben, vorhanden; dagegen findet man beim Erwachsenen auch Stäbchen und eine deutliche Retino-Motorik.
• 24 Die kleinste Beleuchtungsstärke, bei der sich noch die Nachfolgereaktion der Jungfische auslösen läßt, beträgt ungefähr 0,3 Lux; sie entspricht damit der Zapfeneintrittsschwelle.
• 25 Bei dieser Beleuchtungsstärke wird Rot noch eindeutig von Grau unterschieden.
• 26 In Wahlversuchen mit verschiedenen flächengleichen Formen wird die Ellipse und der Kreis allen anderen (auch fischförmigen) Figuren vorgezogen.
• 27 Im geprüften Größenbereich (3–25 cm²) wirken große Attrappen anziehender als kleine.
• 28 Bei mehrmaligem Auslösen der Nachfolgereaktion schwimmen die Jungfische von Versuch zu Versuch schneller auf die Attrappen zu.
• 29 Während einer längeren Versuchspause (3 Stunden) sinkt die Antwortbereitschaft signifikant ab.
• 30 Die Zunahme der Anschwimmgeschwindigkeit innerhalb einer Versuchsserie hängt von der Reizstärke und vom Alter der Versuchstiere ab.
• 31 Einzelne Tiere reagieren nicht (oder schlecht) auf Attrappen; sobald aber 2 Tiere beisammen sind, kann die Nachfolgereaktion in voller Stärke ausgelöst werden.
• 32 Es wird erörtert, welchen Anteil Wahrnehmungsapparat und neurales System am Zustandekommen der Selektivität haben. Das Auswahlvermögen würde sich schon durch ein ganz einfaches Funktionsprinzip von einzelnen Neuronen, die selektiv mit den grün- und blauempfindlichen Rezeptor-Elementen verbunden sind, erklären lassen.
• 33 Vor einem schwarzen Hintergrund bilden die Jungfische keinen Schwärm; die Dunkelabhebung vom Hintergrund ist daher wahrscheinlich auch für das gegenseitige Erkennen der Jungfische wichtig.

     

Analyse der Spinnbewegungen der Larve von Formica pratensis Retz. (Form. Hym. Ins.)

Die während des Einspinnvorganges ablaufenden Verhaltensweisen werden bei Formica pratensis Retz. genau untersucht und mit anderen Ameisenarten verglichen.

• 1 Die Larve führt vor der Sekretabgabe Suchbewegungen aus, wodurch die Pflegerinnen veranlaßt werden, sie in vorher zusammengetragenes, feines Nestmaterial zu legen. Hier läßt sie eine Mulde entstehen, die ihr die Orientierung beim Kokonbau erleichtert.
• 2 Zum Kokonbau ist Nestmaterial unbedingt erforderlich; Licht als nestfremder Faktor verhindert die Gespinstanfertigung nicht.
• 3 Beim Kokonbau lassen sich drei Phasen unterscheiden: a) Anlage des Gerüstes durch Verbindung einzelner Nestpartikel zu einem strumpfförmigen Gebilde; b) Anfertigung des Außenkokons durch Abdichten der im Gerüst vorhandenen Poren; c) Bau des Innenkokons durch Spinnen von Achtertouren, wobei zunächst ein Kokonpol mit der dazugehörigen Kokonhälfte angefertigt wird und erst nach Drehung urn die Querachse der andere Pol.
• 4 Drehbewegungen um Quer- und Längsachse kommen in alien Phasen des Kokonbaues vor.
• 5 Die Achtertour wird regelmäßig durch eine Absteifbewegung, die der Formung des Kokons dient, unterbrochen.
• 6 Das plastische Verhalten der Larven beim Kokonbau wird aufgezeigt. Die Verhaltensweisen werden anhand eines Reiz-Wirkungsschemas diskutiert.

     

Synthese von Pigmenten und Entwicklung des Photosyntheseapparates in einigen Höheren Pflanzen

Die Synthese von Pigmenten und die Entwicklung des Photosyntheseapparates wurde an Keimlingen von Ephedra distachya und Welwitschia mirabilis untersucht, die im Dunkeln bzw. im Licht angezogen wurden. Zum Vergleich wurden Keimlinge der “typischen” Gymnosperme Pinus silvestris untersucht. Die Chlorophyllbildung bei Keimlingen von Welwitschia gleicht derjenigen der Angiospermen, sie synthetisieren Chlorophyll nur im Licht und entwickeln parallel dazu einen funktionsfähigen Photosyntheseapparat. Ephedra bildet ebenso wie die Gymnosperme Pinus Chlorophyll auch im Dunkeln. Die Dunkelsynthese von Chlorophyllen bei Pinus und Ephedra wird nach Überführung ins Licht (nach einer eintägigen lag-Phase) erhöht fortgesetzt. Dunkelangezogene Keimlinge zeigen keine Photosynthesekapazität. Erst nach 5 bis 10 Minuten Dauerlicht beginnt die Sauerstoffentwicklung. Wird die photosynthetische O₂-Entwicklung während der weiteren Ergrünung auf gleichen Chlorophyllgehalt bezogen, zeigt sich während der ersten beiden Tage im Licht ein steiler Anstieg, gefolgt von einem kontinuierlichen Abfall. Dieser wird hervorgerufen durch bevorzugte Synthese von Antennenchlorophyll, welches für eine bessere Ausnutzung von Licht geringerer Intensität sorgt. In der Chlorophyllbiosynthese und der Entwicklung des Photosyntheseapparates folgt Welwitschia den Charakteristika der Angiospermen, während Ephedra ausgesprochene Gymnospermenmerkmale zeigt. Wir danken Prof. Dr. C. H. Bornman und der Staatsdarre Wolfgang (Hanau) für die Überlassung von Samen von Welwitschia mirabilis bzw. Pinus silvestris und Frau I. Krieger und Herrn H. Becker für wertvolle Hilfe bei der Anfertigung des Manuskriptes.     

VERHALTEN VON MEGASTIGMUS BIPUNCTATUS (HYMENOPTERA,CHALCIDIDAE) BEI DER WIRTS- UND NAHRUNGSSUCHE

In Laboruntersuchungen wurde nachgewiesen, daß das Verhalten der Wacholdersamenwespe Megastigmus bipunctatus nicht allein bestimmt wird durch die Suche nach geeignetem Brutsubstrat, sondern auch durch die Suche nach Nahrung. Während der Orientierungsflüge konnten die Tiere durch Attrappen gelenkt werden:

• 1 Bei der Suche nach Eiablagemöglichkeiten erwiesen sich die rhomboide Form, die grüne Farbe und der Duft von wässrigem Wacholderbeerextrakt als orientierungsbestimmend. Optische Reize wirkten auslösend und richtend; olfaktorische Reize verstärkten die richtende Wirkung und verlängerten die Aufenthaltsphase nach der Landung. Die Männchen von Megastigmus bipunctatus bevorzugten kein bestimmtes Stadium der verschieden alten Wacholderbeeren. Die Weibchen hingegen besuchten fast ausschließlich Beerenzapfen des dritten und vierten Entwicklungsjahres. Beerenzapfen des zweiten Entwicklungsjahres blieben wegen ihrer geringen Größe unbeachtet. Anstiche mit dem Ovipositor erfolgten aufgrund taktiler Reize gezielt nur an den zur Eiablage und Larvenentwicklung geeigneten Beerenzapfen des dritten Entwicklungsjahres.
• 2 Die Nahrungssuche wird primär durch Farbreize gelenkt. Die Reaktion von Megastigmus bipunctatus auf verschiedene Farben ist stimmungsbedingt und hängt vom Ernährungszustand der Tiere ab. Bis zu 36 Stunden nach Fütterung mit Honiglösung wurden grüne Attrappen häufiger besucht als gelbe, später wurde eindeutig gelb bevorzugt. Aus dem Angebot von 42 zur Flugperiode von Megastigmus bipunctatus an Wacholderhängen blühenden Pflanzenarten wurde die gelbe, offen Nektar sezernierende Blüte von Pastinaca sativa am häufigsten besucht und als Nahrungsquelle genutzt. Wie sich die Wespen im Freiland ernähren, ist bisher nicht bekannt.
• 3 Unter verschieden geformten gelben Attrappen bevorzugten die Imagines die rhomboide Form. Das gelbe Rhomboid wurde von ungefütterten Tieren ebenso häufig besucht wie ein echter Wacholderzweig und die Nektar bietende Pastinak-Blüte. Die Fangwirkung gelber Rhomboide wurde auch im Freiland nachgewiesen. Die Befunde lassen darauf schließen, daß die Kombination der gelben Farbe mit der rhomboiden Form einen Schlüsselreiz für Megastigmus bipunctatus darstellt. Dadurch werden Möglichkeiten eröffnet, die Schädlinge aufgrund ihrer natürlichen Reaktion von ihrem Brutsubstrat fernzuhalten.

     

Blei und seine Auswirkung auf Aktivität und multiple Formen der Alpha-Naphthyl-Esterase in belichteten und verdunkelten Pflanzen1

Allium cepa und Tradescantia fluminensis wurden verbleit und unverbleit im Licht und im Dunkeln gezogen. Es ergab sich im Vergleich zu den Kontrollen:

• 1 . Unterschiede im Bleigehalt in den Wurzeln wie auch in den Blättern. Allium im Dunkeln hat gegenüber belichteten Pflanzen weniger Blei in den Wurzeln, dafür mehr in den Blättern.
• 2 . Veränderungen im Muster der multiplen Esteraseformen und z. T. in der relativen Esteraseaktivität. Die Enzymaktivität in den Wurzeln ist in den verbleiten, aber belichteten Zwiebeln eingeschränkt, sie ist in den verdunkelten Pflanzen den Kontrollen annähernd gleich. In beiden Fällen ist auch das Muster der multiplen Formen verändert. In den Blättern ist die relative Esteraseaktivität in den verbleiten Allium- und Tradescantia-Pflanzen sowohl im Licht wie auch im Dunkeln erhöht. Das Muster der multiplen Esteraseformen ist im Blatt weniger auffällig verändert als in der Wurzel.
• 3 . 3. Keine signifikante Änderung ist im Wassergehalt verbleiter und unverbleiter, wie auch belichteter und verdunkelter Pflanzen nachzuweisen.

     

Tandemlaufen als Rekrutierungsverhalten bei Bothroponera tesserinoda Forel (Formicidae: Ponerinae)1

• 1 Bothroponera tesserinoda wirbt um Neulinge für Futter- und Nestplätze durch Tandemlauf. Durch ein kurzes Ziehen mit den Mandibeln wird eine Nestgenossin zum Tandemfolgen aufgefordert. Die Folgerin läuft in engem Fühlerkontakt hinter der Führerin her.
• 2 Die Analyse dieses Verhaltens zeigte, daß sowohl chemische wie auch mechanische Signale eine Rolle spielen. Die führende Ameise wird durch Betrillern des Hinterleibs und der Hinterbeine zum Führlauf gereizt. Die Folgerin ist durch ein Oberflächenpheromon und durch mechanische Reize an die Führameise gebunden.
• 3 Das gesamte Verhaltensmuster des Tandemlaufens läßt sich durch Natur- (Ameisenkörperteile) und Kunstattrappen (Papier, Wachs oder Glas) auslösen. Mit Hilfe solcher Attrappenversuche ließ sich zeigen, daß für die Folgereaktion sowohl die mechanischen als auch die chemischen Signale getrennt wirksam sind, jedoch erst in ihrer Summation der normalen Führqualität einer Ameise gleichkommen.
• 4 Die Sekrete der Mandibel- und Stacheldrüsen und Rectalblaseninhalt werden beim Tandemlauf nicht eingesetzt; Mandibel- und Stacheldrüsensubstanzen haben Alarm- und Repellentfunktion.

     

ZUR AUSLÖSUNG DER EIABLAGE BEI DER APHIDOPHAGEN GALLMÜCKE APHIDOLETES APHIDIMYZA (DIPTERA: CECIDOMYIIDAE)

Die Eiablage von Aphidoletes aphidimyza (Rond.) konnte im Experiment durch Honigtau oder durch tote Blattläuse (Myzus persicae, Aphis fabae und Acyrthosiphon pisum), jedoch wesentlich stärker durch beide zusammen ausgelöst werden. Siphonensekret von Acyrthosiphon pisum wurde ebenfalls belegt. Dagegen gelang es nicht, die Gallmücken durch klebrige Substanzen, deren Konsistenz der des Honigtaus ähnlich ist, zur Eiablage zu bringen. Während Exuvien der Erbsenblattlaus für sich allein fast keine Wirkung zeigten, lösten sie in Kombination mit Honigtau die Eiablage ebenso stark aus wie die toten Blattläuse mit Honigtau. Dagegen waren kleine Steinchen in Blattlaus-Größe anstelle der Exuvien unwirksam. Auch Duftstoffe von Blattläusen und Honigtau führten nicht zur Eiablage. Von den Bestandteilen des Honigtaus waren bestimmte Kohlehydrate und Aminosäuren schwach, andere, vor allem Fruktose und Arginin, besser wirksam; reproduzierbar war die Wirkung nur in Kombination mit getöteten Blattläusen.     

Energy Sources for the Absorption of Rubidium by Chlorella

Die aktive (stoffwechselabängige) Aufnahme von Radiorubidium aus 8.10^?5 molarer Lösung durch Chlorella pyrenoidosa wurde in Langzeitversuchen (1–2 Tage) untersucht. Die Annahinc ist, daβ die dafür notwendige Energie in Form von ATP bereitgestellt werden muβ. Es wurde gefunden, daβ Gegenwart von Na- Oder Cl-Ionen für die aktive Rb-Aufnahme nicht notwendig ist; die Rb-Pumpe ist also nicht an eine Na- Oder Cl-Pumpe gekoppelt. Vorbeladene Chlorella gibt Rb über längere Zeiten langsam an das Medium ab. Durch Experimente im Licht bzw. Dunkel und in Gegenwart bzw. Abwesenheit von Luft wurde gezeigt, daβ bei 9000 lux die Beleuchtung mehr Energie für die aktive Aufnahme erbringt als die Atmung. Der Ersatz von Luft durch Sauerstoff hat keine Auswirkung. Die Versorgung mit ATP durch Atmung—nicht aber durch (zyklische) Photophosphorylierung—wird durch 5.10^?4 M DNP weitgehend unterdrückt. Die aktive Aufnahme ist klein, wenn sie sich nur auf Glykolyse stützt. Gleichzeitige Einwirkung von Licht, Luft (Sauerstoff) und DNP auf Chlorella führt zu irreversibler Schädigung und Ausbleichung der Algen. Sie hören auf, Rb aufzunehmen und verlieren vorher absorbiertes Rb wieder. Gründe für diesen Effekt werden diskutiert. Die aktive Aufnahme von Rb wird durch 5.10^?2 M Glukose gefördert, u.z.w. im Licht und im Dunkel, in Luft- und in Stickstoffatmosphäre. In dieser Beziehung unterscheidet sich die aktive Rb- von der aktiven Bromid-Aufnahme. Die Förderung durth Glukose wird durch DNP gehemmt, ausgenommen im Dunkel in Stickstoffatmosphäre. In Gegenwart von DNP wird die Rb-Aufnahme durch 1% CO₂ sowohl im Licht als auch im Dunkel stark herabgedrückt.     

Das Paarungsverhalten von Pycnopogon fasciculatus Loew (Diptera,Asilidae)

• 1 Bei der Raubfliege Pycnopogon fasciculatus vollführt das ♂ vor dem sitzenden ♀ eine Flugbalz, die hauptsächlich anhand von Filmaufnahmen analysiert wurde. Das ♂ schwebt bei der Flugbalz dicht vor dem ♀, schwenkt dann bis 10 cm nach hinten aus, um auf der gleichen Flugbahn stoßartig nach vorne vor das ♀ zu fliegen. Diesen Hin- und Herflug wiederholt das ♂ durchschnittlich 28mal. Zu Beginn der Flugbalz orientiert sich das ♂ durch Ertasten des weiblichen Vorderendes. Das ♂ hält die Beine an den beiden Umkehrpunkten der Flugbahn ganz verschieden (vgl. Abb. 2 c), zeigt aber keine Landehaltung. Flugtechnisch scheint die Veränderung der Beinstellung wenig Bedeutung zu haben. Ob die Beinhaltung vor dem ♀ aus einer ritualisierten Beuteübergabe hervorgegangen ist, bleibt offen. Das ♀ zeigt seine Abwehrbereitschaft bei der Flugbalz durch ritualisiertes Wackeln hochgehaltener Hinterbeine.
• 2 Das ♂ vollführt seine Flugbalz auch vor toten, artgleichen ♀ und ♂♂ und auch vor artfremden, z. T. größeren Fliegen. Die Flugbalz ist kürzer als vor lebenden ♀♀ (durchschnittlich nur 14 Anflüge) und führt wegen des Fehlens von Abwehrsignalen des ♂ doppelt so haufig zu einem unmittelbar anschließenden Kopulationsversuch.
• 3 Sitzende ♂♂ schlagen gegen anfliegende ♂♂ ihre Vorderbeine schnell abwechselnd in die Luft. Dieses Vorderbeinwirbeln tritt auch beim Schweben des ♂ vor dem ♀ während der Balz auf und wird als Abwehrhandlung gedeutet. Durch das Vorderbeinwirbeln gegen andere ♂♂ kommt es unter natürlichen Umständen nicht zur Flugbalz vor sitzenden ♂♂.
• 4 ♀♀ vertreiben arteigene ♀♀ und artfremde Fliegen häufig von ihrem Sitzast durch Anlaufen mit schräg angestellten, seitlich abgespreizten Flügeln.
• 5 Das ♂ versucht in 31 % der Fälle die Kopulation unmittelbar nach der Flugbalz (n = 96). Nicht Hochhalten der Hinterbeine des ♀ löst beim ♂ einen Kopulationsversuch aus. Die Kopulation dauert mindestens 15 min und vollzieht sich in der “end-to-end position”.
• 6 Das Paarungsverhalten von Pycnopogon fasciculatus läßt sich als Handlungskette darstellen (Tab. 2).
• 7 Das Paarungsverhalten der räuberischen, in einigen Fällen auch kannibalischen Asilidenfamilie ist sehr unterschiedlich. Außer Flugbalz ist Balz auf fester Unterlage und Überwältigung des ♀ durch das ♂ ohne vorausgehende Balzhandlungen bekannt.

     

Licht- und ultraviolettmikroskopische Beobachtungen an Schließzellen nach ihrer Reaktion auf verschiedene Umweltbedingungen1

• 1 . Zellkerne, Chloroplasten und Sphärosomen der Schließzellen lassen sich in der Regel schon im sichtbaren Licht mit dem DIK-Verfahren sehr gut darstellen
• 2 . Wichtige Strukturunterschiede an Zellkern, Chloroplasten und Vakuolen wurden in geöffneten und geschlossenen lebenden Schließzellen mit dem UV-Mikroskop (ZEISS) gefunden
• 3 . Die UV-Absorption der Flavonoide bzw. phenolischen Pflanzeninhaltsstoffe in geschlossenen Stomata ist hoch, die der geöffneten gering (Abbau?). Wegen der großen Menge an Flavonoiden im Zellsaft der Freilandpflanzen wird eine Veränderung ihres Absorptionsvermögens nur schwer nachweisbar sein
• 4 . Hohe Temperaturen (bis 41 °C) oder Lagerung der Epidermen in Paraffinöl führen nach etwa 24 Stunden zu einem Verschwinden der Flavonoidabsorption und zu einer Schädigung der Stomata
• 5 . Wassermangel durch Welken des Blattes führt zu einer reversiblen Konvexplasmolyse der Schließzellen. Die Flavonoidabsorption bleibt dabei weitgehend erhalten

     

Die Vegetationszonierung der Neotropis und ihr Wandel seit der Eiszeit

• 1 . Die physiognomisch-ökologische Höhenstufung der Vegetation in den Tropen wird maßgeblich von den Eigenschaften der vertikalen Temperatur- und Niederschlagsbedingungen geprägt.
• 2 . Das Temperaturhöhenprofil in seiner Wirkung auf die Vegetation entspricht in den nordhemisphärischen Randtropen (Mexiko) nur noch in abgeschwächter Form der Tropennorm.
• 3 . Die Mischung der Florenreiche unterliegt in den Randtropen (Mexiko) einer Steuerung durch außertropische Klimaeinflüsse. Doch bleibt die hygrische Höhenstufung in ihrer Wirkung auf die vertikale Vegetationsanordnung voll erhalten.
• 4 . Der Klimawandel seit der Eiszeit war auch in den Tropen wirksam und hat namentlich die Vegetationsgliederung differenziert beeinflußt.

• a) In den inneren Tropen führt der stärkere Temperaturgradient mit der Höhe und die damit verbundene Veränderung der Feuchtigkeitsverhältnisse zu einer Oszillation der einzelnen Vegetationsstufen. Dabei wurde die Waldgrenze in der hochglazialen Phase gegenüber heute abgesenkt, in der postglazialen Wärmezeit leicht angehoben.
• b) . In den Randtropen gab es nicht nur eine vertikale, sondern auch eine horizontale Verschiebung der Vegetationsgrenzen.

• 5 . Nach der postglazialen Wärmezeit hat sich der waldlose Höhenbereich durch Rückgang der Temperatur und Veränderung im Niederschlagsregime in Verbindung mit menschlichem Einfluß hangabwärts vergrößert; die Waldgrenze wurde erneut leicht abgesenkt.
• 6 . Trockeneres Klima während des letzten Hochglazials um ca. 18 000 v. h. hat nicht nur die Höhenregionen der Tropen, sondern auch Teile der tropischen Niederungswälder betroffen und ihren Umfang zugunsten trockener Formationen verringert.
• 7 . Die postglaziale Wärmezeit war in den Tropen mit höherer Feuchtigkeit verbunden und begünstigte eine schwache Ausbreitung der Tropenwälder in den Niederungen und an der oberen Waldgrenze.
• 8 . Der im späten Holozän in der langfristigen Bilanz wieder eintretende Austrocknungsprozeß wurde bis zur Gegenwart durch das Einwirken des Menschen verstärkt.

     

Wachstum und Bildung extrazellulärer Polysaccharide in Batch-Kulturen von Porphyridium aerugineum,Rhodophyceae

An batch-Kulturen von P. aerugineum im Algen-Lichtthermostaten und in 5-Liter-Rohren mit Innenbeleuchtung wurde der Einfluß einzelner Nährlösungskomponenten (SO₄-, Mg- und Mn-Gehalt, Tricin- und Tris-Puffer, pH-Wert), sowie von Beleuchtungsstärke und Durchlüftungsintensität auf das Wachstum und auf die Bildung extrazellulärer Polysaccharide untersucht. Beide Prozesse werden durch diese Faktoren verschieden und teils gegensinnig beeinflußt. Als Maß für die Produktion extrazellulärer Polysaccharide diente die Viskosität der Algensuspensionen, für die Wuchsleistung das Trockengewicht. Die für die Bildung extrazellulärer Polysaccharide optimale Sulfatkonzentration der Nährlösung ist doppelt so hoch als die für optimales Wachstum benötigte. Sehr viskose Suspensionen ergeben sich, wenn die molare Mg-Konzentration nur die Hälfte der SO₄-Konzentration des Mediums beträgt. Einseitige Erhöhung der Mg-Konzentration fördert das Wachstum, mindert aber die Bildung extrazellulärer Polysaccharide erheblich. Stark viskositätssenkend bei unverminderter Wuchsleistung wirkt eine Erhöhung des Mn-Gehaltes der Nährlösung. Eine spezifisch viskositätsfördernde Wirkung über die pH-Wirkung hinaus kommt dem Tricingehalt des Mediums zu. Bemerkenswert ist auch das hohe Beleuchtungsoptimum von P. aerugineum. Besonders hohe Wuchsleistungen bei intensiver Produktion extrazellulärer Polysaccharide wurden in den stark belüfteten 5-Liter-Rohren mit Innenbeleuchtung erzielt. Die Ergebnisse werden auch in Hinblick auf eine Möglichkeit zur Gewinnung von gallertigen Wandsubstanzen für industrielle Zwecke diskutiert.     

Lichtabhängige Phosphataufnahme und Metabolismus bei Anacystis nidulans

Nur phosphatverarmte Zellen von Anacystis nidulans entwickeln im Licht ein wirkungsvolles Phosphataufnahmesystem, welches zu einer erhöhten Phosphataufnahme im Licht führt. Die lineare Phase der Phosphataufnahme geht vor allem auf die stetig ansteigende Markierung der P₁₁-Fraktion zurück. Das zeigt, daß Stoffwechselprozesse eine starke Rückwirkung auf die Phosphataufnahme haben. Hemmung der Proteinsynthese durch zweistündige Chloramphenicol-Vorbehandlung bewirkt bei Anacystis, im Gegensatz zur Wirkung von Cycloheximid auf Chlorella, keine Hemmung der Phosphataufnahme. Die Phosphat-Carrier müssen also eine lange Lebensdauer haben. Wir danken Fräulein G. Borgwedel und Fräulein R. Hesse für ihre geschickte und zuverlässige technische Assistenz. Diese Arbeit wurde durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft unterstützt.     

Zur Zeitgeberfunktion des Lichtbeginne in Synchronkulturen von Chlorella1

Der Beginn der Lichtphase ist unter stabilen Kulturbedingungen der einzige Zeitgeber der synchronen Entwicklung von Chlorella im Licht-Dunkel-Wechsel. Nur im unmittelbaren Anschluß an eine Veränderung des Verhältnisses Lichtphase: Dunkelphase hat auch der Beginn der Dunkelphase einen gewissen Einfluß auf die Rhythmik. Bei der Fortsetzung der Versuche mit hellrotem Störlicht stellte sich heraus, daß hierdurch auch der Zeitpunkt des Einsetzens der DNS-Synthese beeinflußt wird. Diese Arbeit wurde durch Mittel finanziert, die das Land Nordrhein-Westfalen über das Landesamt für Forschung dankenswerterweise zur Verfügung stellte. Frau Dipl.-Chem. I. Rolle , Fräulein B. Civis und Fräulein G. Wehmeier danken wir für ihre Mitarbeit.     

58. G. Wartenberg-Rummeni: Über Lichtwirkungen auf die Redoxpotentiale in Suspensionen von Pflanzengeweben

In Gewebesuspensionen etiolierter Sprosse von Vicia faba kann man mit Platinelektroden konstante und reproduzierbare Redoxpotentiale (ROP) messen. Gewebesuspensionen in Aqua dest. oder Farbstofflösungen (irreversible und reversible Redoxsysteme) ergeben dabei im Dunkeln keine Unterschiede. — Beim Belichten von Halbelementen, die keine Farbstoffe enthalten, steigt das ROP kurz in der Richtung zum O₂-Potential an. Die Veränderung kehrt dann um, und das ROP fällt in der Richtung zu starken Reduktionskräften. — Es wurde die Hypothese aufgestellt, daß ein primärer Lichteffekt oxydierende OH-Radikale und reduzierende H-Radikale verursacht, die zum Teil in der bekannten unmeßbar schnellen Rückreaktion zum H₂O inaktiviert werden. Ein sekundärer Effekt des Belichtens, der sich als Veränderung des ROP im Halbelement auswirkt, muß zustande kommen, wenn OH-Radikale die Rückreaktion zum H₂O nicht mitmachen, weil ihre Oxydationskraft in anderen Oxydationsprodukten inaktiviert wird. Je mehr letzteres geschieht, um so mehr H-Radikale oder aktive Reduktionsprodukte, die sie verursachen, wirken sich in der Bilanz als Reduktionskraft des Halbelementes aus. Die Hypothese konnte durch Zusatz von Pyrogallol, das irreversibel oxydiert wird, oder Janusgrün, das irreversibel reduziert wird, zum Halbelement als richtig bewiesen werden. — Beim Belichten von Halbelementen, denen reversible Redoxsysteme (ROP-Indikatoren) zugesetzt werden, verändert sich das ROP in der Richtung zum Normalpotential des Farbstoffes. Dort wird die vom Licht verursachte Potentialdrift von der statischen Beschwerung des E_o gehemmt. Es wird darauf hingewiesen, wie Abweichungen von dieser Regel zustande kommen können. — Zur Frage, was bezüglich des ROP geschieht, wenn die Gewebesuspensionen wieder verdunkelt werden, kann hier noch nichts berichtet werden     

78. W. Tanner1: Biochemie und Physiologie der Cyclite

Die Rolle der Cyclite im Stoffwechsel soll abschließend kurz zusammengefaßt werden.

• 1 . Für die frei vorkommenden Isomeren des myo-Inosits, die methylierten Inosite, sowie die Quercite und Condurite läßt sich vorläufig noch keine Funktion im Stoffwechsel angeben. Zur Frage, ob es sich dabei aber wirklich um ?sekundäre” Pflanzenstoffe handelt, fehlen die kritischen Versuche.
• 2 . Als Bestandteil von Phospholipiden und damit von Membransystemen ist der myo-Inosit zweifelsohne von großer allgemeiner Bedeutung.
• 3 . Glycoside des myo-Inosits spielen im Stoffwechsel wahrscheinlich die Rolle von Glycosyldonatoren; zumindest für ein Inosit-Galaktosid, das Galaktinol, ist diese Funktion nachgewiesen worden. Möglicherweise handelt es sich bei den Inositglycosiden um eine Klasse von Verbindungen analog den Nukleotidzuckern. Zum Unterschied zu diesen besitzen sie allerdings ein wesentlich geringeres Gruppenübertragungspotential.

Herrn Professor Kandler danke ich für zahlreiche Ratschläge und Diskussionen. An den durchgeführten Untersuchungen waren Frau I. Appelmann , Herr H. Seifarth und Herr L. Lehle mit beteiligt.