Zoomorphologie

, Volume 92, Issue 2, pp 161–181 | Cite as

Elektronenoptische Untersuchungen des Darmtraktes und der peritrophischen Membran von Cladoceren und Conchostracen (Phyllopoda, Crustacea)

  • Friedrich Schlecht
Article

Zusammenfassung

Vorder- und Mitteldarmtrakt, sowie peritrophische Membranen (PM) vonDaphnia pulex Leydig,Daphnia magna Straus,Leptestheria dahalacensis Rüppell und deren Nauplien wurden elektronenoptisch untersucht. Die Trichtermündung des Vorderdarmes ist bei Leptestherien mit reusenartig in das Mitteldarmlumen ragenden Borsten versehen. Bei Zellen, die eine geringere Elektronendichte als der Mitteldarmzellgrundtyp aufweisen, handelt es sich wahrscheinlich um jugendliche Zellen. Andere Zellen mit geringer Elektronendichte und jeweils zwei freien Cilien kommen nur bei Leptestherien vor. Die PM setzt sich aus dem in den Mikrofibrillen lokalisierten Chitin und aus einer Grundsubstanz zusammen, die vorwiegend aus Mucopolysacchariden und Proteinen besteht. An der PM-Bildung sind alle Mitteldarmzellen beteiligt. Die Einzelfibrillen entstehen möglicherweise durch als OberflÄchenkatalysatoren wirkende Enzyme und sind bei allen Arten in Streuungstextur und Wabentextur mit lumenseitiger Streuungstextur-Unterlagerung angeordnet. BeiL. dahalacensis sind zusÄtzlich Gittertexturen ausgebildet. Wahrscheinlich entstehen aus gestreut verlaufenden, noch plastischen Mikrofibrillen durch überformung an Mikrovilli „in Reihe“ die Gitter- und durch überformung an Mikrovilli „in Reihe und auf Lücke“ die Wabentexturen. Netzmuster können offenbar auch durch sekundÄre Zusammenlagerungen von bereits primÄr ringförmig um die Mikrovillispitzen gebildetes PM-Material entstehen. Bei fehlender Darmfüllung werden zudem bei Leptestherien weder hochgeordnete Fibrillenmuster, noch PM-Hüllen ausgebildet. Das Mitteldarmlumen ist dagegen mit einem Mikrofibrillenfilz ausgefüllt.

Liste der Abkürzungen

B

Basalmembran

Cu

Cuticula

CZ

Zelle mit Cilien

eM

elektronendichtes Material

H

hexagonale Fibrillenmuster

M

Mitochondrien

Mv

Mikrovilli

N

Nucleus

PM

peritrophische Membran

R

PM-Material in Ringform

tw

„terminal web”

Electron-mikroscope study of the gut and of the peritrophic membrane in cladocera and conchostraca (Phyllopoda, crustacea)

Summary

Foregut, midgut and peritrophic membrane (PM) ofDaphnia pulex Leydig,Daphnia magna Straus andLeptestheria dahalacensis Rüppell were studied with the electron microscope. The tubeshaped foregut ofL. dahalacensis has bristles, which rise up trap-like into the lumen of the midgut. Cells with a lower electron density than most of the other midgut cells are probably juvenile cells. Other cells with a lower electron density each with two free cilia, are only to be found inL. dahalacensis. The PM is composed of chitin localised in microfibrils and of another basic substance consisting mainly of protein and mucopolysaccharides which serve as a matrix. All of the midgut cells participate in the formation of the PM. The microfibrils are possibly formed by enzymes acting as surface catalysts. The microfibrils of all Phyllopoda are either arranged in arbitrary directions or in hexagonal networks which always seem to be accompanied by the random type. PMs ofL. dahalacensis can have in addition an orthogonal orientation of fibrils. Perhaps by transformation of arbitrarily arranged, still plastic fibrils at cell surfaces, where microvilli are arranged “in rows”, an orthogonal texture results, and where the microvilli are arranged “in staggered rows”, honeycomblike textures are formed. It may be that these patterns also arise through the secondary assemblage of PM-material which was initially arranged in a cyclic fashion around the microvilli-tips. When the intestinal tract is empty, inL. dahalacensis neither highlyordered patterns of fibrils nor PM are formed. Instead, the midgut lumen is filled up with a compressed, disordered mass of microfibrils.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

Literatur

  1. Anderson, E., Harvey, W.R.: Active transport by theCecropia midgut. Fine structure of the midgut epithelium. J. Cell. Biol.31, 107–134 (1966)Google Scholar
  2. Becker, B.: Licht- und elektronenmikroskopische Untersuchungen zur Bildung peritrophischer Membranen bei der Imago vonCalliphora erythrocephala Meig. (Insecta, Diptera). Zoomorphologie88, 247–262 (1977)Google Scholar
  3. Becker, B., Peters, W., Zimmermann, U.: The fine structure of peritrophic membranes of the blowfly,Calliphora erythrocephala, grown in vitro under different conditions. J. Insect Physiol.22, 337–345 (1976)Google Scholar
  4. Chatton, E.: Les membranes pèritrophiques des Drosophiles (Diptères) et des Daphnies (Cladoceres); leur genèse et leur rÔle à l'égard des parasites intestinaux. Bull. Soc. Zool. Fr.45, 265–280 (1920)Google Scholar
  5. Dales, R.P., Pell, J.S.: The nature of the peritrophic membrane in the gut of the terebellid polychaeteNeoamphitrite figulus. Comp. Biochem. Physiol.34, 819–826 (1970)Google Scholar
  6. Forster, G.R.: Peritrophic membrane in Caridea (Crustacea, Decapoda). J. mar. Biol. Ass. U.K.33, 315–318 (1953)Google Scholar
  7. Fromme, H.G., Pfautsch, U., Pfefferkorn, G., Bystricky, V.: „Die kritische Punkf“-Trocknung, als PrÄparationsmethode für die Raster-Elektronenmikroskopie. Mikroscop. Acta73, 29–37 (1972)Google Scholar
  8. Gauld, D.T.: A peritrophic membrane in calanoid Copepods. Nature (London)179, 325–326 (1957)Google Scholar
  9. Georgi, R.: Feinstruktur peritrophischer Membranen von Crustaceen. Z. Morph. Tiere65, 225–273 (1969a)Google Scholar
  10. Georgi, R.: Bildung peritrophischer Membranen von Decapoden. Z. Zellforsch, mikroskop. Anat.99, 570–607 (1969b)Google Scholar
  11. Giles, E.T.: The alimentary canal ofAnisolabris littorea (White) (Dermaptera, Labiduridae) with special reference to the peritrophic membrane. Trans. R. Soc. New Zealand, Zoology6, 87–101 (1965)Google Scholar
  12. Güldner, F.H.: Elektronenmikroskopische Untersuchungen am Intestinaltrakt vonDaphnia pulex. Diss. der Med. Fak. der F.U. Berlin 1969Google Scholar
  13. Kaestner, A.: Lehrbuch der Speziellen Zoologie. Bd. I Wirbellose, 2. Teil, Crustacea, 2. Aufl. Stuttgart: Gustav Fischer Verlag (1967)Google Scholar
  14. Kenchington, W.: Adaptation of insect peritrophic membrane to form cocoon fabrics. In: The Insect Integument (H.R. Hepburn, ed.), 497–513, 1976Google Scholar
  15. Kümmel, G.: Elektronenmikroskopische Untersuchungen über die chitinösen Ausbildungen der verschiedenen Abschnitte des Insektendarmes. Z. Morph. ökol. Tiere45, 309–342 (1956)Google Scholar
  16. Mercer, E.H., Day, M.F.: The fine structure of the peritrophic membranes of certain insects. Biol. Bull. mar. biol. Lab. (Woods Hole)103, 384–394 (1952)Google Scholar
  17. Neville, A.C.: Biology of Arthropod Cuticle. Berlin-Heidelberg-New York: Springer-Verlag 1975Google Scholar
  18. Peters, W.: Bildung und Struktur peritrophischer Membranen bei Phalangiiden (Opiliones, Chelicerata). Z. Morph. ökol. Tiere59, 134–142 (1967a)Google Scholar
  19. Peters, W.: Peritrophische Membranen im Tierreich. Umschau 1967, 766 (1967b)Google Scholar
  20. Peters, W.: Zur Frage des Vorkommens und der Definition peritrophischer Membranen, Verh. Dtsch. Zool. Ges. Göttingen 1966. Zool. Anz. Suppl.30, 142–152(1967c)Google Scholar
  21. Peters, W.: Vorkommen, Zusammensetzung und Feinstruktur peritrophischer Membranen im Tierreich. Z. Morph. Tiere62, 9–57 (1968a)Google Scholar
  22. Peters, W.: Vergleichende Untersuchungen über die Feinstruktur peritrophischer Membranen von Insekten. Z. Morph. Tiere64, 21–58 (1969a)Google Scholar
  23. Peters, W.: Investigation on the peritrophic membranes of Diptera. In: The Insect Integument, (H.R. Hepburn, ed.), 515–543, 1976Google Scholar
  24. Petricevic, P.: Der Verdauungstrakt vonSquilla mantis. Rond. Zool. Anz.46, 186–198 (1916)Google Scholar
  25. Platzer-Schultz, J., Welsch, U.: Zur Entstehung und Feinstruktur der peritrophischen Membran der Larven vonChironomus strenzkei Fittkau (Diptera). Z. Zellforsch, mikroskop. Anat.100 (4), 594–605 (1969)Google Scholar
  26. Platzer-Schultz, J.: Apokrine Sekretion der peritrophischen Membran beiChironomus thummi Piger. Z. Zellforsch.104, 530–540 (1970)Google Scholar
  27. Rajulu, G.S.: An electron microscope study on the ultrastructure of the peritrophic membrane of a chilopod,Ethmostigmus spinosus, together with observation on its chemical composition. Curr. Sci.40, 134–135 (1971)Google Scholar
  28. Rieder, N., Schlecht, F.: Erster Nachweis von freien Cilien im Mitteldarm von Arthropoden. Z. Naturforsch.33c, 598–599 (1978)Google Scholar
  29. Richards, A.G., Richards, P.A.: Development of microfibers in the peritrophic membrane of a mosquito larva. Ann. Proc. Electron Microsc. Soc. Am.27, 256–257 (1969)Google Scholar
  30. Richards, A. G., Richards, P.A.: Origin and composition of the peritrophic membrane of the mosquito,AËdes aegypti. J. Insect Physiol.17, 2253–2275 (1971)Google Scholar
  31. Richards, A.G., Richards, P.A.: The peritrophic membranes of insects. Ann. Rev. Entomol.22, 219–240 (1977)Google Scholar
  32. Schlecht, F.: Elektronenmikroskopische Untersuchungen an peritrophischen Membranen von Phyllopoden (Crustacea). Z. Naturforsch.32c, 462–463(1977)Google Scholar
  33. Schreiber, M.: Die AbhÄngigkeit der Bildung der peritrophischen Hüllen von der Art der gebotenen Nahrung. Nach Untersuchungen an den Arbeiterinnen vonApis mellifica. Zool. Beitr. N. F.2, 1–50 (1956)Google Scholar
  34. Schultz, T.W., Kennedy, J.R.: The fine structure of the digestive system ofDaphnia pulex. Tissue and Cell8, 475–490 (1976)Google Scholar
  35. Smith, D.S.: Insect cells. Their structure and function. Chap.: Fore-gut, mid-gut and peritrophic membrane, 223–261, Edinburgh: Oliver and Boyd 1968Google Scholar
  36. Stohler, H.R.: The peritrophic membrane of bloody sucking Diptera in relation to their role as vectors of blood parasites. Acta. trop. (Basel)18, 263–266 (1961)Google Scholar
  37. Streng, P.: Die Erzeugung eines chitinigen Kokonfadens aus peritrophischen Membranen bei der Larve vonRhynchaenus fagi L. (Coleoptera, Curculionidae). Z. Morph. Tiere75, 137–164 (1973)Google Scholar
  38. Talbot, P., Clark, W.H., Lawrence, A.L.: Fine structure of the midgut epithelium in the developing brown shrimp,Penaeus aztecus. J. Morph.138, 467–486 (1972)Google Scholar
  39. Thiery, J.P.: Caractérisation de polysaccharides en microscopie électronique, Journal de Microscopie Vol.6, 995–996 (1967)Google Scholar
  40. Tristram, J.N.: Normal and cocoon-forming peritrophic membrane in larvae of the BeetleGibbium psylloides. J. Insect Physiol. Vol.33, 79–87 (1977)Google Scholar
  41. Wigglesworth, V.B.: The formation of peritrophic membrane in insects, with special reference of the larvae of mosquitoes. Quart. J. micr. Sci.73, 593–616 (1930)Google Scholar
  42. Wigglesworth, V.B.: The Principles of Insect Physiology. London: Chapman and Hall 480–483, 1972Google Scholar
  43. Zimmermann, U., Peters, W.: Structure and function of the peritrophic membrane, First European Biophysics Congress, Vol. 3, 27–31 Baden/Vienna (1971)Google Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag 1979

Authors and Affiliations

  • Friedrich Schlecht
    • 1
  1. 1.Zoologisches Institut I der UniversitÄt KarlsruheKarlsruheBundesrepublik Deutschland

Personalised recommendations