On the life history of the marine plankton diatomStephanopyxis palmeriana

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Kurzfassung

Im Frühjahr 1964 wurde die zentrische PlanktondiatomeeStephanopyxis palmeriana (Grev.)Grunow — eine aus japanischen Gewässern stammende Warmwasserform und unsererS. turris sehr nahe verwandt — in Kultur genommen. Schon nach kurzer Zeit war es möglich, den gesamten Formwechsel dieser Alge in seinen Grundzügen kennenzulernen. Mit Hilfe von Wasserimmersionen konnten in direkter Lebendbeobachtung Zellteilung, Meiosis, Befruchtung und Auxosporenbildung mit ihren metagamen Mitosen sowie die Bildung und Keimung der Dauersporen studiert werden. Morphologisch stimmt der Formwechsel mit dem vonS. turris (v.Stosch &Drebes 1964) überein; in der Abhängigkeit von Umweltfaktoren bestehen jedoch Unterschiede. So werden Dauersporen bei dieser zwischen 19 und 156µ Zellbreite (= Transversaldurchmesser) vegetativ existierenden Alge nur von schmalen, unter 90µ breiten Zellen in Gegenwart von Phosphatmangel (spärlich manchmal auch bei Nitratmangel) differenziert. Eine Temperatur von 12° C wirkt dabei sehr begünstigend. Die Keimung der Dauersporen setzt nach Beseitigung des Phosphatmangels ein. Zur Sexualisierung sind nur unter 60µ breite Zellen fähig; sie findet statt nach sprunghafter Steigerung der Beleuchtungsstärke (von 400 auf 4000 Lux) sowie einer Temperaturerhöhung von 15° auf 21° C. Wegen der Dickschaligkeit bereitet die Änderung der Zellgröße auf künstlichem Wege durch SiO2-Mangel mit nachfolgender Schalenregeneration einige Schwierigkeiten. Diese Manipulationen sind jedoch notwendig, wenn ein Klon ohne Veränderung seines Idiotypus über die Auxospore für unbegrenzte Dauer zur Verfügung stehen soll.

Summary

1. The cell diameter ofStephanopyxis palmeriana ranges between 19 and 156µ. The pleural structure is considered to be specific for the genus. The interphasic nucleus lies in the discus of the hypovalva.

2. The cell size can be manipulated during the vegetative phase through SiO2-deficiency followed by frustule regeneration.

3. Only 19 to 60µ wide cells are capable of forming gametes and auxospores. Differentiation begins after light intensity is suddenly increased from 400 to 4000 Lux, and temperature from 15° to 21° C.

4. Only 19 to 90µ wide cells are capable of forming resting spores. These are produced in the presence of phosphate-deficiency; maximum production occurs at 12° C. After correction of the phosphate-deficiency, resting spores germinate.

5. Morphologically, the life history (formation of gametes, auxospores, resting spores) conforms essentially with the findings onStephanopyxis turris (v.Stosch &Drebes 1964).

6. The most important factors controlling the life cycle are cell size, temperature, light and nutrients. The effects which these factors produce inS. turris are compared with those observed inS. palmeriana.

The studies were carried out in the Botanical Institute of the University, Marburg.