Abstract
This paper investigates the combined effects of temperature and salinity on resistance-adaptation to temperature in the oligochaete Enchytraeus albidus Henle. This worm shows reasonable resistance-adaptation to both cold (-13.2°C) and heat (35.8 °C). Acclimation to high salinity increases the degree of resistance to temperature extremes. The effect of salinity on heat-resistance, and especially on cold-resistance, decreases with rising adaptation-temperature. While a general effect of cations (Na, K, Ca, Mg) on temperature resistance does not exist, the influence of special ions depends upon ion concentration and adaptation-temperature; addition of Na, K, Ca and Mg reduces cold-resistance in cold-acclimated (5 °C) individuals, while, in warm-acclimated (23 °C) specimens, cold tolerance increases after addition of K and Ca. Heat-resistance decreases in warm-acclimated worms after addition of Mg and Ca. Higher proportions of cations reduce thermal resistance in all cases. Over the salinity range which allows homeo-osmotic conditions (2 to 15‰), E. albidus does not exhibit a constant resistance level (at least not to heat). The cryoprotective agent dimethylsulphoxide is highly effective both in cold and warm acclimated worms.
Zusammenfassung
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1.
Enchytraeus albidus (Henle) zeigt gegenüber den unteren und oberen Grenztemperaturen eine “sinnvolle” Resistenzadaptation.
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2.
Erhöhter Salzgehalt während der Vorbehandlung (AS) steigert sowohl die Hitze- als auch die Gefrierresistenz.
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3.
Die Wirkung eines erhöhten Salzgehaltes auf die Hitze- und besonders auf die Gefrierresistenz nimmt mit fallender Adaptationstemperatur (AT) zu.
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4.
Der Salzgehaltsbereich, in dem E. albidus homoismotisch ist (2 bis 15‰), hebt sich (zumindest für die Hitzeresistenz) nicht durch eine gleichbleibende Resistenz heraus.
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5.
Eine spezifische Ionenwirkung kann nicht aufgezeigt werden; die Wirkung einzelner Ionen ist konzentrations- und AT-abhängig.
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6.
Na, K, Ca, Mg vermindern die Gefrierresistenz bei 5 °C-Tieren, also bei ohnehin schon stark gefrierresistenten Individuen; 23 °C-Enchytraeen werden durch Zusatz von K und Ca gefrierresistenter.
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7.
Ca und Mg setzen bei 23 °C-Tieren die Hitzeresistenz herab.
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8.
Höhere Ionenzusätze wirken in allen Fällen resistenzvermindernd.
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9.
Das Gefrierschutzmittel Dimethylsulfoxid hebt sowohl bei kalt- als auch warmadaptierten Enchytraeen die Gefrierresistenz beträchtlich an; der Einfluß der AT verschwindet dann.
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Zitierte Literatur
Arai, M. N., E. T. Cox and F. E. J. Fry: An effect of dilutions of seawater on the lethal temparature of the guppy. Can. J. Zool. 41, 1011–1015 (1963).
Asahina, E.: Frost injury in living cells. Nature, Lond. 196, 445–446 (1962).
Asahina, E. (Ed.): Cellular injury and resistance in freezing organisms. Proc. Int. Conf. low Temp. Sci. 2, (Hokkaido) 1967.
— and K. Tanno: A large amount of trehalose in a frostresistant insect. Nature, Lond. 204, 1222 (1965).
Bachrach, E. et N. Guillot: Déséquilibres ioniques et survie des grenoulles à haute température. C.r. Séanc. Soc. Biol. 136, 537 (1942).
Broekema, M. M. M.: Seasonal movements and the osmotic behavior of the shrimp, Crangon crangon L. Archs néerl. Zool. 6, 1–100 (1941).
Chalkley, H. W.: The relation of numbers of Paramecium caudatum to their ability to withstand high temperatures. Physiol. Zoöl. 7, 408 (1930).
Chaudhubi, J. J. and H. H. Wiebe: The induction of salt resistance by calcium chloride pretreatment of wheat grains. Naturwissenschaften 51, 563–564 (1964).
Costlow, J. D., C. G. Bookhout and R. Monboe: The effect of salinity and temperature on larval development of Sesarma cinereum reared in the laboratory. Biol. Bull. mar. biol. Lab., Woods Hole 118, 183–202 (1960).
Dehnel, P. A.: Ion regulation in two species of estuarine crabs. Helgoländer wiss. Meeresunters. 9, 474–475 (1964).
Dregolskaya, I. N.: The influence of the seawater salinity on the thermostability of ciliary epithelium of Actinia [Russ.]. Cytologija 3, 471–473 (1961).
Ellis, W. G.: Calcium and the resistance of Nereis diversicolor (Mueller) to brackish water. Nature, Lond. 132, 748 (1933).
Farrant, J.: Pharmacological actions and toxity of dimethyl sulphoxide and other compounds which protect smooth muscle during freezing and thawing. J. Pharm. Pharmac. 16, 472–483 (1964).
—: Is there a common mechanism of protection of living cells by polyvinylpyrrolidone and glycerol during freezing? Nature, Lond. 222, 1175–1176 (1969).
Flegler, C.: Über den Wasserhaushalt von Enchytraeiden des Meeresstrandes. Realschullehrerarbeit, Zoologisches Institut der Universität Kiel 1968.
Flörke, M., G. Keiz und G. Wangorsch: Über die Temperatur-Stoffwechsel-Relation und die Wärmeresistenz einiger Süßwasserfische und des Flußkrebses.Z. Fisch. 3, 241–310 (1954).
Flügel, H. J.: Über den Einfluß der Temperatur auf die osmotische Resistenz und die Osmoregulation der decapoden Garnele Crangon crangon L. Kieler Meeresforsch. 16, 186–200 (1960).
—: Elektrolytregulation und Temperatur bei Crangon crangon L. und Carcinus maenas L. Kieler Meeresforsch. 19, 189–195 (1963).
Friedrich, L.: Experimentelle Untersuchungen zum Problem zellulärer nichtgenetischer Resistenzänderungen bei der Miesmuschel Mytilus edulis L. Kieler Meeresforsch. 23, 105–126 (1967).
Glushankova, M. and I. S. Chernokozheva: The thermostability of muscle fibres and some tissue proteins in the tadpoles of Rana temporaria L. in connection with cultivation temperature. [Russ.]. In: Heat resistance of cells and animals, pp 153–160. Ed. by B. P. Ushakov. Moscow: Academy of Sciences 1965. (Summ. in Engl.).
Halsband, E.: Untersuchungen über das Verhalten von Forelle (Trutta iredea) und Döbel (Squalius cephalus) bei Einwirkung verschiedener Außenfaktoren. Z. Fisch. 2, 227–270 (1953).
Hohendorf, K.: Der Einfluß der Temperatur auf die Salzgehaltstoleranz und Osmoregulation von Nereis diversicolor O. F. Muell. Kieler Meeresforsch. 19, 196–218 (1963).
Houston, A. H. and J. A. Madden: Environmental temperature and plasma electrolyte regulation in the carp Cyprinus carpio. Nature, Lond. 217, 969–970 (1968).
Ivleva, I. V.: The relation of tissue heat resistance of Polychaetes to osmotic and temperature conditions of the environment. In: Troshin, A. S. (Ed.); The cell and environmental temperature. [Transl. from Russ.], Engl. ed. by C. L. Prosser. 549 pp. Oxford: Pergamon Press 1967.
Kinne, O.: Experimentelle Untersuchungen über den Einfluß des Salzgehaltes auf die Hitzeresistenz von Brackwassertieren. Zool. Anz. 152, 10–16 (1954).
—: The effects of temperature and salinity on marine and brackish water animals. 1. Temperature. Oceanogr. mar. Biol. A. Rev. 1, 301–340 (1963).
—: The effects of temperature and salinity on marine and brackish water animals. II. Salinity and temperature salinity combinations. Oceanogr. mar. Biol. A. Rev. 2, 281–339 (1964a).
—: Non-genetic adaptation to temperature and salinity. Helgoländer wiss. Meeresunters. 9, 433–458 (1964b).
—: Temperature-invertebrates. In: Marine ecology, Ed. by O. Kinne, pp 407–514. London: Wiley&Sons. 1970. (In press).
Matutani, K.: Studies on the temperature and salinity salinity resistance of Tigriopus japonicus. III. Influence of the environmental oxygen concentration on the heat resistance of T. japonicus. IV. Heat resistance in relation to salinity of Tigriopus japonicus acclimated to dilute and concentrated sea water. Seiro-Seitai (Physiol. Ecol.) 10, 59–67 (1962).
McLeese, D. W.: Effects of temperature, salinity and oxygen on the survival of the american lobster. J. Fish. Res. Bd Can. 13, 247–272 (1956).
Meryman, H. T. (Ed.): Cryobiology. 775 pp. London: Academic Press 1966.
Miles, H. M. and L. S. Smith: Ionic regulation in migrating juvenile Coho salmon, Oncorhynchus kisutch. Comp. Biochem. Physiol. 26, 381–398 (1968).
Precht, H.: Anpassungen wechselwarmer Tiere zum Überleben extremer Temperaturen. Naturw. Rdsch., Braunschw. 16, 9–16 (1963).
—: Über die Resistenzadaptation wechselwarmer Tiere an extreme Temperaturen und ihre Ursachen. Helgoländer wiss. Meeresunters. 9, 392–411 (1964).
—: Reaktionen und Adaptationen poikilothermer Tiere nach einer Änderung der Anpassungstemperatur und der zeitliche Verlauf. Helgoländer wiss. Meeresunters. 13, 369–401 (1966).
— und E. Lindner: Reaktionen, Regulationen und Adaptationen der Tiere nach Veränderung der Temperatur und des Salzgehaltes. Versuche mit Zoothamnium hiketes (Ciliata, Peritricha). Helgoländer wiss. Meeresunters. 13, 354–368 (1966).
Prosser, C. L. (Ed.): Molecular mechanisms of temperature adaptation. Publs Am. Ass. Advmt Sci. 84 (1967).
Ranade, M. R.: Observations on the resistance of Tigriopus julvus to changes in temperature and salinity. J. mar. biol. Ass. U.K. 36, 115–119 (1957).
Rao, K. P.: Some biochemical mechanisms of low temperature acclimation in tropical poikilotherms. In: Troshin, A. S. (Ed.); The cell and environmental temperature. [Transl. from Russ.], Engl. ed. by C. L. Prosser. 549 pp. Oxford: Pergamon Press 1967.
Raschak, M.: Osmoregulation und Kälteresistenz mariner Knochenfische. Naturwissenschaften 54, 97 (1967).
Remmert, H.: Janreszeit und Makroklima in ihrer Bedeutung für die Tierwelt des Strandanwurfes. Z. Morph. Ökol. Tiere 49, 504–520 (1960).
Reshöft, K.: Untersuchungen zur zellulären osmotischen und thermischen Resistenz verschiedener Lamellibranchier der deutschen Küstengewässer. Kieler Meeresforsch. 17, 65–84 (1961).
Rose, A. H. (Ed.): Thermobiology. 653 pp. London: Academic Press 1967.
Scheibmair, G.: Hitzeresistenz-Studien an Mooszellen. Protoplasma 29, 102–110 (1938).
Schlieper, C.: Genotypische und phänotypische Temperatur- und Salzgehaltsadaptationen bei marinen Bodenevertebraten der Nord- und Ostsee. Kieler Meeresforsch. 16, 180–185 (1960).
—: Genetic and non-genetic cellular resistance adaptation in marine invertebrates. Helgoländer wiss. Meeresunters. 14, 483–499 (1966).
—: Experimentelle Veränderungen der Temperaturtoleranz bei stenothermen und eurythermen Wassertieren. Zool. Anz. 149, 163–169 (1952).
—: Experimental investigations of cellular resistance ranges of marine temperate and tropical bivalves: results of the Indian Ocean expedition of the German research association. Physiol. Zoöl. 40, 470–474 (1967).
—: Über den Einfluß des Mediums auf die thermische und osmotische Resistenz des Kiemengewebes der Miesmuschel Mytilus edulis L. Kieler Meeresforsch. 12, 37–45 (1956a).
—: Quantitative Beobachtungen über die physiologischen Ioneneinwirkungen im Brackwasser. Kieler Meeresforsch. 12, 154–165 (1956b).
Schulze, W.: Zur Biologie von Enchytraeus albidus (Henle). I. Ökologie. Z. wiss. Zool. 158, 831–878 (1954).
Shaw, J.: The absorption of sodium ions by the crayfish, Astacus pallipes. I. The effect of external and internal sodium concentrations. J. exp. Biol. 36, 126–144 (1959).
Somme, L.: The effect of acclimation and glycerol injection on mortality and pupation in larvae of Ephestia kühniella after exposures at low temperatures. Entomologia exp. appl. 11, 143–148 (1968).
Terumoto, I.: Frost resistance in algae cells. In: Troshin, A. S. (Ed.); The cell and environmental temperature. [Transl. from Russ.], Engl. ed. by C. L. Prosser. 549 pp. Oxford: Pergamon Press 1967.
Theede, H.: Vergleichende experimentelle Untersuchungen über die zelluläre Gefrierresistenz mariner Muscheln. Kieler Meeresforsch. 21, 155–166 (1965).
— and J. Lassig: Comparative studies on cellular resistance of bivalves from marine and brackish water. Helgoländer wiss. Meeresunters. 16, 119–129 (1967).
Todd, M.-E. and P. A. Dehnel: Effect of temperature and salinity on heat-tolerance in two grapsoid crabs, Hemigrapsus nudus and Hemigrapsus oregonensis. Biol. Bull. mar. biol. Lab., Woods Hole 118, 150–172 (1960).
Troshin, A. S. (Ed.): The cell and environmental temperature. [Transl. from Russ.], Engl. ed. by C. L. Prosser. 549 pp. Oxford: Pergamon Press 1967.
Tynen, M. J.: Littoral distribution of Lumbricillus reynoldsoni (Backlund) and other Enchytraeidae (Oligochaeta) in relation to salinity and other factors. Acta oecol. Scand. 20 (1), 41–53 (1969).
Vogel, W.: Über die Hitze-und Kälteresistenz von Zoothamnium hiketes Precht (Ciliata, Peritricha). Z. wiss. Zool. 173, 344–378 (1965).
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Kähler, H.H. Über den Einfluß der Adaptationstemperatur und des Salzgehaltes auf die Hitze-und Gefrierresistenz von Enchytraeus albidus (Oligochaeta). Marine Biology 5, 315–324 (1970). https://doi.org/10.1007/BF00346897
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