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Zeitschrift für Morphologie der Tiere

, Volume 74, Issue 2, pp 89–161 | Cite as

Anatomie und Entwicklungsgeschichte des Lateralissystems von Tilapia (Pisces, Cichlidae)

  • Hans M. Peters
Article

Zusammenfassung

  1. 1.

    Das Kanalsystem des Kopfgebietes von Tilapia setzt rich jederseits zusammen aus einem Supraorbitalkanal, einem Temporalkanal, einem Mandibulo-Praeopercular-Kanal und einem Infraorbitalkanal. Alle diese Knochenkanäle kommunizieren miteinander und stehen über einen medial gerichteten Ansatz an den Supraorbitalkanälen über den Augenhöhlen in Querver-bindung. Der erste Neuromast des Rumpfgebietes liegt in einem Kanalabschnitt am Supracleithrum. An diesen schließt sich die obere Seitenlinie an; weiter caudal folgt, um zwei Schuppenreihen ventral versetzt, die untere Seitenlinie des Körper-stamms. Diese beiden Seitenlinien setzen sich aus den einzelnen Schuppenkanälen zusammen, die voneinander getrennt bleiben. Der Ansebluß der Kopfkanäle an den oberen Rumpfkanal (Abschnitt am Supracleithrum) wird durch einen Kanal-abschnitt am Posttemporale vermittelt, der insofern eine Sonderstellung einnimmt, als er keinen Neuromasten birgt.

     
  2. 2.

    Außer am Dentale und an den Seitenlinien des Körperstamms münden die Knochenkanäle in Hautkanälchen aus, die im Gebiet des Supraorbitalkanals und des Temporalkanals reich verzweigt sind.

     
  3. 3.

    In der Entwieklungsphase, in der die Jungen substratbrütender Tilapien (T. tholloni, T. zillii) auszuschwärmen beginnen (Totallänge 6 mm ±), ist der Satz der späteren Kanalneuromasten des Kopfgebietes, nicht jedoch des Rumpfes, nahezu komplett vorhanden. Bei einer Totallänge der Jungen von 10 mm ±, d.h. zum Zeitpunkt der Entlassung der Maulbrüter (T. nilotica) aus der Mundhöhle des Mutterfisches, sind alle praesumptiven Kanalneuromasten ausgebildet. Ihre Aufnahme in Kanäle hat jetzt bereits eingesetzt, und zwar im Gebiet des Frontale (Supraorbitalkanal), des Praeoperculum (Mandibulo-Praeopercular-Kanal) und des Supratemporale (Temporalkanal). Relativ spät erfolgt die Bildung der rostralen Abschnitte des Mandibulo-Praeopercular-Kanals und die des Infraorbitalkanals. Mit der Ausbildung der Schuppenkanäle an den Rumpfseitenlinien wird die Entwicklung der Kanäle abgeschlossen (Totallänge, T. nilotica, jetzt etwa 50–60 mm).

     
  4. 4.

    Die freien Neuromasten stehen in Gruppen (Feldern und Reihen). Im Kopfgebiet sind in der Regel jederseits 27 Gruppen vorhanden, die in 7 Serien angeordnet sind. Im Rumpfgebiet sind Gruppen von freien Neuromasten vor allem auf den Kanalschuppen ausgebildet, und zwar oberhalb und unterhalb der Schuppenkanäle. — Die Felder und Reihen sind auf frühen Entwicklungsstadien durch je einen Primärneuromasten repräsentiert. Bei einer Totallänge von 10 mm ± sind bereits alle Gruppen in dieser Weise vertreten. Die Anzahl der Einzelorgane pro Gruppe nimmt fortschreitend zu, vermutlich so lange, wie überhaupt das Wachstum des Fisches anhält. Bei einer T. nilotica von 16–20 em Totallänge sind etwa 1300–1600 freie Neuromasten vorhanden, neben den rd. 134 Kanalneuromasten. An manchen Stellen (z. B. im Gebiet des Supratemporalkanals) können Primärneuromasten entweder versenkt und damit zu einem Kanalneuromasten werden oder an der Oberfläche verbleiben und die Bildung einer Gruppe von freien Neuromasten begründen.

     
  5. 5.

    Die Cupula der Primärneuromasten und die der freien Neuromasten adulter Tilapien mindestens an der Basis ist im Querschnitt elliptisch. Dies entspricht der in der Regel (in der Aufsicht) elliptischen Gestalt der Sinnesorgane. Die Ausrichtung der Längsachse der Neuromasten einer Reihe folgt der Richtung der Reihe als ganzer. Diese Reihen sind vorzugsweise ungefähr parallel oder aber quer (ungefähr senkrecht) zur Längsachse des Fischkörpers angeordnet.

     
  6. 6.

    Mindestens ein erheblicher Teil der Neuromasten ist durch faserige Zellstränge unmittelbar verbunden. Die Geschichte des Problems dieser „Verbindungsstrange” wird umrissen, und es werden Argumente zugunsten der schon 1880 von Solger vertretenen Auffassung geliefert, daß sie Bündel markloser Nervenfasern darstellen.

     

Anatomy and ontogeny of the lateral-line system of Tilapia (Pisces, Cichlidae)

Summary

  1. 1.

    The system of lateral canals in the head region of Tilapia is composed of a supraorbital canal, a temporal canal, a mandibulo-preopercular canal and an infraorbital canal. All these osseous canals communicate with one another; they are transversally connected by a medially directed commissure between the supraoribital canals, above the orbitae. The first neuromast of the trunk region lies within a canal section at the supracleithrum. This section is followed by the upper lateral line of the body stem. Farther caudally, two rows of scales lowerdown, the lower lateral line runs as far as the caudal fin. These two lateral lines consist of the individual canals upon the scales, which remain separate from each other. The connection of the canals of the head and the upper trunk canal (i.e. the section on the supracleithrum) is mediated by a section of canal on the posttemporal, which is unique in bearing no neuromast.

     
  2. 2.

    Except for the dental and lateral lines of the body stem the osseous canals open by means of external canaliculi which are branched in the region of the supraorbital canal and the frontal canal.

     
  3. 3.

    In the developmental stage, when the fry of substrate brooding Tilapias (T. tholloni, T. zillii, total length 6 mm ±) start to school around the parent fishes, the set of the presumptive canal neuromasts of the head region (not of the trunk) is almost complete. When the young are 10 mm ± long, i. e. when the young of mouthbrooding Tilapia (T. nilotica) are released from the mouth cavity of the mother fish, all the presumptive neuromasts of the canals have been formed. Their enclosure in canals has already started in the region of the frontal (supra-orbital canal), preoperculum (mandibulo-preopercular canal) and the supratemporal (temporal canal). Formation of the rostral sections of the mandibulo-preopercular canal and the infraorbital canal takes place at a relatively late stage. The development of the canals is completed by the formation of the canals upon the scales (total length, T. nilotica, now 50–60 mm).

     
  4. 4.

    The free neuromasts are arranged in rows and patches. In the head region there are usually 27 groups on each side of the body, which are disposed in 7 constellations. In the trunk region free neuromasts are mainly developed upon the canal scales, i. e. above and below these canals. In early stages of development each row or patch is represented by one primary neuromast. When the total length of the young is 10 mm ± all groups are already represented in this way. The number of individual organs within a group increases continuously, presumably for as long as the fish is growing. In a T. nilotica, 16 to 20 cm total length, there are about 1300–1600 free neuromasts, in addition to about 134 neuromasts enclosed in canals. In certain areas (e.g. in the area of the supratemporal canal) primary neuromasts may sink down and become canal neuromasts or remain on the surface and establish a group of free neuromasts.

     
  5. 5.

    The cupola of the primary neuromasts, and those of free neuromasts of adult Tilapias, at least at their base, have an elliptic cross-section. This corresponds to the usually elliptic shape (seen from above) of the neuromast. The direction of the long axis of these organs within a row follows the long axis of the row. These rows tend to be arranged chiefly more or less parallel or vertically to the long axis of the body of the fish.

     
  6. 6.

    At least a certain proportion of the neuromasts are directly connected by fibrous strands of cells. The history of the problem of these “connecting strands” is summarized, and arguments are presented in favour of Solger's assumption, already published in 1880, that the connecting strands are bundles of unmyelinated nerve fibers.

     

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Literatur

  1. Allis, E. P.: The anatomy and development of the lateral line system in Amia calva. J. Morph. 2, 463–568 (1889).Google Scholar
  2. Auer, M.: Entwicklung der Seitenlinie bei der Regenbogenforelle (Trutta iridea). Arch. Entwickl.-Meth. Org. 135, 253–268 (1937).Google Scholar
  3. Baerends, G. P., Baerends van Roon, J. M.: An introduction to the study of the ethology of Cichlid fishes. Behaviour, Suppl. 1, 1–243 (1950).Google Scholar
  4. Bailey, S. W.: An experimental study of the origin of the lateral line structures in embryonic and adult Teleosts. J. exp. Zool. 76, 187–234 (1937).Google Scholar
  5. Bauer, J.: Vergleichende Untersuchungen zum Kontaktverhalten verschiedener Arten der Gattung Tilapia (Cichlidae, Pisces). Z. Tierpsychol. 25, 22–70 (1968).Google Scholar
  6. Bergeijk, W. A. van, Alexander, S.: Lateral line canal organs on the head of Fundulus heteroclitus. J. Morph. 110, 333–346 (1962).Google Scholar
  7. Bodenstein, E.: Der Seitenkanal von Cottus gobio. Z. wiss. Zool. 37, 121–245 (1882).Google Scholar
  8. Branson, B. S.: The lateral-line system in the Rio Grande Perch, Chichlasoma cyanoguttatum (Baird and Girard). Am. Midland Nat. 65, 446–458 (1961).Google Scholar
  9. Branson, B. A., Moore, G. A.: The lateralis components of the acoustico-lateralis system in the Sunfish Family Centrarchidae. Copeia 1962, 1–108 (1962).Google Scholar
  10. Brestowsky, M.: Vergleichende Untersuchungen zur Elternbindung von Tilapia-Jungfischen (Cichlidae, Pisces). Z. Tierpsychol. 25, 761–828 (1968).Google Scholar
  11. Cahn. Ph. (ed.): Lateral line detectors. Bloomington: Indiana University Press 1967.Google Scholar
  12. Clapp, C. M.: The lateral line system of Batrachus tau. J. Morph. 15, 221–257 (1889).Google Scholar
  13. Dambach, M.: Vergleichende Untersuchungen über das Schwarmverhalten von Tilapia-Jungfischen (Cichlidae, Teleostei). Z. Tierpsychol. 20, 267–296 (1963).Google Scholar
  14. Denny, M.: The lateral-line system of the teleost Fundulus heteroclitus. J. comp. Neurol. 68, 49–65 (1937).Google Scholar
  15. Disler, N. N.: Lateral line sense organs and their importance in fish behavior (transl. fr. Russ.). Jerusalem: Israel Program for Scientific Translations 1971.Google Scholar
  16. Eaton, T. H.: Pygmy sunfishes and the meaning of pygmism. J. Elisha Mitchell Sci. Soc. 69, 98–99 (1953).Google Scholar
  17. Fee, F.: Recherches sur le système latéral du nerf pneumogastrique des poissons. Mém. Soc. Sc. Nat. Strasbourg 6, 129–201 (1870).Google Scholar
  18. Fishelson, L.: Untersuchungen zur vergleichenden Entwicklungsgeschichte der Gattung Tilapia (Cichlidae, Teleostei). Zool. Jb. Abt. Anat. u. Ontog. 83, 571–656 (1966).Google Scholar
  19. Flock, A.: Sensory transduction in hair cells. In: Handbook of sensory physiology, vol. I, W. R. Loewenstein, ed. Berlin-Heidelberg-New York: Springer 1971.Google Scholar
  20. Goedel, W.: Beiträge zur vergleichenden und funktionellen Anatomie des Kopfes von Tilapia (Cichlidae, Teleostei). In Vorbereitung.Google Scholar
  21. Greenwood, P. H., Rosen, D. E., Weitzmann, S. H., Myers, G. S.: Phyletic studies of teleostean fishes, with a provisional classification of living forms. Bull. Am. Mus. Nat. Hist. 131, 339–456 (1966).Google Scholar
  22. Harder, W.: Anatomie der Fische. In: Handbuch der Binnenfischerei Mitteleuropas, H. H. Wundsch, ed. Stuttgart: Schweizerbarth 1964 (2. Aufl., engl., in Vorber.).Google Scholar
  23. Harrington, R. W., Jr.: The osteocranium of the american cyprinid fish, Notropis bifrenatus, with an annotated synonymy of the teleost skull bones. Copeia 1955, 267–290 (1955).Google Scholar
  24. Hubbs, C. L., Cannon, M. D.: The darters of the genus Hololepis and Villora. Misc. Publ. Mus. Zool. Univ. Mich. 30, 1–93 (1955).Google Scholar
  25. Iwai, T.: Structure and development of lateral line cupulae in teleost larvae. In: Lateral line detectors, P. Cahn, ed., 27–44. Bloomington: Indiana University Press 1967.Google Scholar
  26. Jakubowski, M.: Cutaneous sense organs of fishes. II. The structure of lateral-line organs in the burbot (Lota lota L.) and pike (Esox lucius L.). Acta biol. cracov. (Zool.) 8, 87–99 (1965).Google Scholar
  27. Jakubowski, M.: Cutaneous sense organs of fishes. IV. The lateral-line organs in the perch-pike (Lucioperca lucioperca L.) and perch (Perca fluviatilis L.), their topography, innervation, vascularization, and structure. Acta biol. cracov. (Zool.) 9, 137–149 (1966).Google Scholar
  28. Jakubowski, M.: Cutaneous sense organs of fishes. V. Canal system of lateral-line organs in Mullus barbatus ponticus Essipov and Spicara smaris L. (topography, innervation, structure). Acta biol. cracov. (Zool.) 2, 225–237 (1966).Google Scholar
  29. Jakubowski, M.: Cutaneous sense organs of fishes. Part VII. The structure of the system of lateral-line canal organs in the Percidae. Acta biol. cracov. (Zool.) 10, 69–81 (1967).Google Scholar
  30. Langescheid, C.: Vergleichende Untersuchungen über die angeborene Größenunterscheidung bei Tilapia nilotica und Hemihaplochromis multicolor (Pisces, Cichlidae). Experientia (Basel) 24, 963 (1968).Google Scholar
  31. Leydig, F.: Integument und Hautsinnesorgane der Knochenfische. Weitere Beiträge. Zool. Jb. Abt. Anat. u. Ontog. 8, 1–151 (1894).Google Scholar
  32. Neave, F.: Development of the lateral line organs in salmonids. Trans. R. Soc. Canada, 5. Sect. 1946, 113–118 (1946).Google Scholar
  33. Ortmann, R.: Über Placoden und Neuralleiste beim Entenembryo, ein Beitrag zum Kopfproblem. Z. Anat. u. Entwickl. Gesch. 112, 537–587 (1943).Google Scholar
  34. Peters, H. M.: Untersuchungen zum Problem des angeborenen Verhaltens. Naturwissenschaften 50, 677–686 (1963a).Google Scholar
  35. Peters, H. M.: Eizahl, Eigewicht und Gelegeentwicklung in der Gattung Tilapia (Cichlidae, Teleostei). Int. Rev. Hydrobiol. 48, 547–576 (1963b).Google Scholar
  36. Peters, H. M.: Evidence of direct nervous connections between the neuromasts of the lateral line system of fishes. Experientia (Basel) 27, 1292–1293 (1971).Google Scholar
  37. Rauther, M.: Die Syngnathiden des Golfes von Neapel. Fauna e Flora del Golfo di Napoli. 36. Monogr. Rom und Berlin: Bardi und Friedländer & Sohn 1925.Google Scholar
  38. Reinboth, R.: Untersuchungen zur Maulbrutpflege von Haplochromis multicolor (Hilgendorf). Zool. Jb. Abt. allg. Zool. u. Physiol. 66, 217–271 (1956).Google Scholar
  39. Sanzo, L.: Distribuzione delle papille cutanee (organi ciatiformi) e suo valore sistematico nei Gobi. Mitt. zool. Stat. Neapel 20, 251–328 (1911).Google Scholar
  40. Schulze, F. E.: Über die Sinnesorgane der Seitenlinie bei Fischen und Amphibien. Arch. mikr. Anat. 6, 62–88 (1870).Google Scholar
  41. Schwartz, E.: Die Ortung von Wasserwellen durch Oberflächenfische. Z. vergl. Physiol. 74, 67–80 (1971).Google Scholar
  42. Schwartz, E.: Mechanoreception of lateral line organs in fishes and amphibians. In: Handbook of sensory physiology, A. Fessard, ed. Berlin-Heidelberg-New York: Springer 1972.Google Scholar
  43. Solger, B.: Über den feineren Bau der Seitenorgane der Fische. S.-B. naturf. Ges. Halle 1880, 105–109 (1880).Google Scholar
  44. Solger, B.: Neue Versuche zur Anatomie der Seitenorgane der Fische. III. Die Seitenorgane der Knochenfische. Arch. mikr. Anat. 18, 364–390 (1880).Google Scholar
  45. Solger, B.: Bemerkung über die Seitenorganketten der Fische. Zool. Anz. 5, 660–661 (1882).Google Scholar
  46. Spieser, O. H.: Anatomische Untersuchungen an den Hirnnerven von Tilapia (Cichlidae, Teleostei). Diss. Tübingen (1970).Google Scholar
  47. Titova, L. K., Aranova, M. Z.: Cholinesterase in the organs of the lateral line of teleostei. Transl. fr. Dokl. Akad. Nauk. SSSR 155, 974–977 (1964).Google Scholar
  48. Tretyakov, D. K.: The external canaliculi of the lateral line of fishes. C. R. (Doklady) Acad. Sci. USSR 18, 483–485 (1938).Google Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag 1973

Authors and Affiliations

  • Hans M. Peters
    • 1
    • 2
  1. 1.Zoophysiologisches InstitutAbteilung für physiologische Verhaltensforschung der Universität TübingenTübingenGermany
  2. 2.Zoophysiologisches Institut Abteilung für physiologischeVerhaltensforschung der UniversitätTübingenBundesrepublik Deutschland

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