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Spezielle randzonale ommatidien der fliegen (diptera : brachycera): architektur und verteilung in den komplexauaen

Special marginal ommatidia of flies (diptera: brachycera): architecture and distribution in compound eyes

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Summary

  1. 1.

    Examination of the marginal region of the compound eyes of orthorrhaphan Brachycera and Cyclorrhapha (Diptera) revealed special ommatidia with unusually thick central columns from rhabdomeres. (The cross-sectional area of the column is 1.3-17 times the normal size according to species; morphometric data on this and points 4–7 are given in Table 1.) These special ommatidia existed in all our 29 species from 13 families (4 from orthorrhaphan Brachycera, 9 from Cyclorrhapha).

  2. 2.

    The thickened form of the column is not the result of light adaptation.

  3. 3.

    Both a ♂♂ and ♀♀ of 13 species were examined, and the special ommatidia were confirmed in both sexes.

  4. 4.

    The special ommatidia were found in the compound eyes of Haematopota italica and Haematopota pluvialis (both 4 4, Tabanidae), Rhagio scolopacea Rhagionidae), Eristalis tenax (♂♂ and ♀♀ , Syrphidae), and Calliphora erythrocephala (♂♂ , Calliphoridae) almost exclusively in the marginal region near the dorso-lateral parietal area, the vertex, and the frons. The density of population of the special ommatidia is greatest near the vertex and the upper frons. In the other species of flies the special ommatidia were always observed at least in these marginal areas of the compound eyes.

  5. 5.

    Three-dimensional reconstruction of the central column from rhabdomeres in the special ommatidia shows that each column consists exclusively of no. 7 and no. 8 rhabdomeres (after the numbering of Dietrich, 1909). The two rhabdomeres are arranged either in “tandem” form (as normal) or they are interdigitated, thus forming the column of multiple segmentation in a longitudinal direction.

  6. 6.

    In this tandem column the transit position from the distal to the proximal rhabdomere, and also the proximal end of the whole column is often more distal than normal.

  7. 7.

    The segments of the interdigitated column get shorter and more numerous the nearer the column is located to the margin of the compound eye.

  8. 8.

    In view of its position usually nearer than normal to the dioptric apparatus in both architectonic forms it is possible that the no. 8 rhabdomere of the special ommatidia absorbs more light than the no. 8 rhabdomere of the normal ommatidia.

  9. 9.

    Peripheral rhabdomeres no. 1-no. 6 in the marginal area of the compound eyes are often reduced in size in both the special and the normal ommatidia and some of them are absent in the special ommatidia.

  10. 10.

    The structure of the dioptric apparatus in the special ommatidia seems to be the same as in the normal ommatidia.

  11. 11.

    Morphologically intermediate forms of the central column were found in the ommatidia of the transitional zone between the special marginal ommatidia and the nearest normal ommatidia.

  12. 12.

    The interdigitated form was observed mainly in the phylogenetically “older” families of flies examined, while the tandem form was found predominantly in the “younger” families (Fig. 22).

Zusammenfassung

  1. 1.

    In der Randzone der Komplexaugen von orthorrhaphen Brachycera und Cyclorrhapha (Diptera) wurden spezielle Ommatidien nachgewiesen, deren zentrale Rhabdomeren-Kolumne stark verdickt ist (Querschnittfläche, je nach der Spezies, 1,3 bis 17mal grö\er als normal; morphometrische Daten für diesen und die folgenden Abschnitte 4–7 s. Tabelle 1). Diese speziellen Ommatidien kommen bei sämtlichen untersuchten 29 Spezies aus 13 Familien (4 aus den orthorrhaphen Brachycera, 9 aus den Cyclorrhapha) vor.

  2. 2.

    Die verdickte Kolumnenform ist nicht auf die Adaptation an Licht zurück-zuführen.

  3. 3.

    Bei 13 Spezies wurden sowohl ♂♂ als auch ♀♀ untersucht und in beiden Geschlechtern spezielle Ommatidien festgestellt.

  4. 4.

    Die speziellen Ommatidien liegen in den Komplexaugen von Haematopota italica und Haematopota pluvialis (jeweils ♀♀, Tabanidae), Rhagio scolopacea (♂♂ , Rhagionidiae), Eristalis tenax (♂♂ and ♀♀, Syrphidae) and Calliphora erythrocephala (♀♀ , Calliphoridae) fast ausschlie\lich in der Randzone an dem dorsolateralen Parietalbereich, dem Vertex und der Frons. Die Populationsdichte der speziellen Ommatidien ist am Vertex and an der oberen Frons am stärksten. Bei den übrigen Fliegenspezies sind zumindest in diesen Augenbereichen stets spezielle Ommatidien vorhanden.

  5. 5.

    Die dreidimensionale Rekonstruktion der zentralen Rhabdomeren-Kolumne spezieller Ommatidien ergibt, da\ jede Kolumne ausschlie\lich aus den Rhabdomeren Nr. 7 and Nr. 8 besteht (Numerierung nach Dietrich, 1909). Diese beiden Rhabdomere sind entweder in der “Tandem”-Form (wie normal) oder miteinander verzahnt and somit in der Längsrichtung mehrfach segmentiert.

  6. 6.

    Bei dieser “Tandem”-Kolumne befinden sich oft sowohl die Übergangsstelle vom distalen zum proximalen Rhabdomer als auch das proximale Ende der gesamten Kolumne distaler als normal.

  7. 7.

    Die Segmente der verzahnten Kolumne sind um so kürzer und zahlreicher, je näher die Kolumne am Rande des Komplexauges liegt.

  8. 8.

    Für das Rhabdomer Nr. 8 der speziellen Ommatidien besteht infolge seiner Lage — in beiden Architekturformen moist näher am dioptrischen Apparat als normal — die Möglichkeit, da\ es im Vergleich zum Rhabdomer Nr. 8 der normalen Ommatidien mehr Licht absorbiert.

  9. 9.

    Die peripheren Rhabdomere Nr. 1-Nr. 6 im Randbereich des Komplexauges sind sowohl bei den normalen als auch den speziellen Ommatidien oft verkleinert und in letzteren zum Toil fehlend.

  10. 10.

    Der dioptrische Apparat der speziellen Ommatidien scheint nicht anders konstruiert zu sein als der der normalen Ommatidien.

  11. 11.

    Bei den Ommatidien im Übergangsbereich zwischen den speziellen randzonalen und den diesen benachbarten normalen Ommatidien wurden morphologisch intermediate Übergangsformen für die zentrale Rhabdomeren-Kolumne festgestellt.

  12. 12.

    Bei den umtersuchten Spezies kommt die mehrfach verzahnte Kolumnenform der speziellen Ommatidien vorwiegend in den phylogenetisch „älteren” Fliegenfamilien vor, während die „Tandem”-Form in den „jüngeren” Familien dominierend auftritt (Abb. 22).

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Literatur

  • Bernhard, C. G., Gemne, G., Sällström, J.: Comparative ultrastructure of corneal surface topography in insects with aspects on phylogenesis and function. Z. vergl. Physiol. 67, 1–25 (1970)

    Google Scholar 

  • Boschek, C. B.: On the fine structure of the peripheral retina and lamina ganglionaris of the fly, Musca domestica. Z. Zellforsch. 118, 369–409 (1971)

    Google Scholar 

  • Boschek, C. B.: Synaptology of the lamina ganglionaris in the fly. In: Information processing in the visual systems of arthropods, R. Wehner, Ed., p. 17–22. Berlin-Heidelberg-New York: Springer 1972

    Google Scholar 

  • Braitenberg, V.: Patterns of projection in the visual system of the fly. I. Retinalamina projections. Exp. Brain Res. 3, 271–298 (1967)

    Google Scholar 

  • Braitenberg, V.: Ordnung und Orientierung der Elemente im Sehsystem der Fliege. Kybernetik 7, 235–242 (1970)

    Google Scholar 

  • Cameron, A. E.: The life-history and structure of Haematopota pluvialis Linné (Tabanidae). Trans. roy. Soc. Edinb. 58, Part 1, 211–250 (1933/34)

    Google Scholar 

  • Cathey, W. J.: A plastic embedding medium for thin sectioning in light microscopy. Stain Technol. 38, 213–216 (1963)

    Google Scholar 

  • Cosens, D., Perry, M. M.: The fine structure of the eye of a visual mutant, A-type, of Drosophila melanogaster. J. Insect Physiol. 18, 1773–1786 (1972)

    Google Scholar 

  • Dahl, F.: s. Engel (1932), Hendel (1928), Kröber (1932), Sack (1930) and Szilády (1932)

  • Dietrich, W.: Die Facettenaugen der Dipteren. Z. wiss. Zoo. 92, 465–539 (1909)

    Google Scholar 

  • Eckert, H.: Die spektrale Empfindlichkeit des Komplexauges von Musca. Kybernetik 9, 145–156 (1971)

    Google Scholar 

  • Enderlein, G.: Zweiflügler, Diptera. In: Die Tierwelt Mitteleuropas, P. Brohmer et al., Hrsg., Bd. VI, Insekten, 3. Teil. Leipzig: Quelle and Meyer 1936

    Google Scholar 

  • Engel, E. O.: Asilidae Leach 1819. In: Die Tierwelt Deutschlands, F. Dahl, Hrsg., Diptera V, S. 127–204. Jena: Gustav Fischer 1932

    Google Scholar 

  • Franceschini, N.: Pupil and pseudopupil in the compound eye of Drosophila. In: Information processing in the visual systems of arthropods, R. Wehner, Ed., p. 75–82. Berlin-Heidelberg-New York: Springer 1972

    Google Scholar 

  • Frisch, K. v.: Tanzsprache und Orientierung der Bienen. Berlin-Heidelberg-New York: Springer 1965

    Google Scholar 

  • Grenacher, H.: Über das Sehorgan der Arthropoden, insbesondere der Spinnen, Insekten und Crustaceen. Göttingen: Vandenhoeck und Ruprecht 1879

    Google Scholar 

  • Hendel, F.: Zweiflügler oder Diptera. Allgemeiner Teil. In: Die Tierwelt Deutschlands, F. Dahl, Hrsg., Diptera II, S. 1–135. Jena: Gustav Fischer 1928

    Google Scholar 

  • Hennig, W.: Die Stammesgeschichte der Insekten. Frankfurt am Main: Waldemar Kramer 1969

    Google Scholar 

  • Horridge, G. A., Meinertzhagen, I. A.: The accuracy of the patterns of connexions of the first- and second-order neurons of the visual system of Calliphora. Proc. roy. Soc. B 175, 69–82 (1970)

    Google Scholar 

  • Hull, F. M.: Robber flies of the world. The genera of the family Asilidae. Smithsonian Inst. U. S. National Museum Bull. 224, Part 1 and 2. Washington, D. C. (1962)

  • Kabuta, H., Tominaga, Y., Kuwabara, M.: The rhabdomeric microvilli of several arthropod compound eyes kept in darkness. Z. Zellforsch. 85, 78–88 (1968)

    Google Scholar 

  • Kirmse, W., Lässig, P.: Strukturanalogie zwischen dem System der horizontalen Blickbewegungen der Augen beim Menschen und dem System der Blickbewegungen des Kopfes bei Insekten mit Fixationsreaktionen. Biol. Zbl. 90, 175–193 (1971)

    Google Scholar 

  • Kirschfeld, K.: Die Projektion der optischen Umwelt auf das Raster der Rhabdomere im Komplexauge von Musca. Exp. Brain Res. 3, 248–270 (1967)

    Google Scholar 

  • Kirschfeld, K.: Aufnahme und Verarbeitung optischer Daten im Komplexauge von Insekten. Naturwissenschaften 58, 201–209 (1971)

    Google Scholar 

  • Kirschfeld, K., Franceschini, N.: Ein Mechanismus zur Steuerung des Lichtflusses in den Rhabdomeren des Komplexauges von Musca. Kybernetik 6, 13–22 (1969)

    Google Scholar 

  • Kirschfeld, K., Reichardt, W.: Optomotorische Versuche an Musca mit linear polarisiertem Licht. Z. Naturforsch. 25b, 228 (1970)

    Google Scholar 

  • Krober, O.: Tabanidae (Bremsen). In: Die Tierwelt Deutschlands, F. Dahl, Hrsg., Diptera V, S. 55-99. Jena: Gustav Fischer1932

    Google Scholar 

  • Langer, H.: Nachweis dichroistischer Absorption des Sehfarbstoffes in den Rhabdomeren des Insektenauges. Z. vergl. Physiol. 51, 258–263 (1965)

    Google Scholar 

  • Langer, H.: Grundlagen der Wahrnehmung von Wellenlänge und Schwingungsebene des Lichtes. Verh. dtsch. Zool. Ges. Gottingen, Suppl. 30, 195–233 (1966)

    Google Scholar 

  • Langer, H., Thorell, B.: Microspectrophotometry of single rhabdomeres in the insect eye. Exp. Cell Res. 41, 673–677 (1966)

    Google Scholar 

  • Lindner, E. (Hrsg.): Die Fliegen der paldarktischen Region. Stuttgart: E. Schweizerbart'sche Verlagsbuchhandlung 1924–1973

    Google Scholar 

  • Mast, S. O.: Photic orientation in insects with special reference to the drone-fly, Eristalis tenax and the robber-fly, Erax rufibarbis. J. exp. Zool. 38, 109–205 (1923)

    Google Scholar 

  • Mast, S. O.: Factors involved in the process of orientation of lower organisms in light. Biol. Rev. 13, 186–224 (1938)

    Google Scholar 

  • McCann, G. D., Arnett, D. W.: Spectral and polarization sensitivity of the dipteran visual system. J. gen. Physiol. 59, 534–558 (1972)

    Google Scholar 

  • Melamed, J., Trujillo-Cenóz, O.: The fine structure of the central cells in the ommatidia of dipterans. J. Ultrastruct. Res. 21, 313–334 (1968)

    Google Scholar 

  • Meyer-Rochow, V. B.: A crustacean-like organization of insect-rhabdoms. Cytobiologie 4, 241–249 (1971)

    Google Scholar 

  • Möller, F.: Strahlung in der unteren Atmosphäre. In: Handbuch der Physik, S. Flügge, Hrsg., Bd. 48, S. 155–253. Berlin- Gottingen-Heidelberg: Springer 1957

    Google Scholar 

  • Oldroyd, H.: The natural history of flies. New York: Norton 1966

    Google Scholar 

  • Rathmayer, W.: Methylmethacrylat als Einbettungsmedium für Insekten. Experientia (Basel) 18, 47–48 (1962)

    Google Scholar 

  • Romeis, B.: Mikroskopische Technik. München: R. Oldenbourg 1948

    Google Scholar 

  • Sack, P.: Schwebfliegen oder Syrphidae. In: Die Tierwelt Deutschlands, F. Dahl, Hrsg., Diptera IV, S. 1-118. Jena: Gustav Fischer 1930

    Google Scholar 

  • Scholes, J.: The electrical responses of the retinal receptors and the lamina in the visual systems of the fly Musca. Kybernetik 6, 149–162 (1969)

    Google Scholar 

  • Séguy, E.: La biologie des Diptères. In: Encyclopédie entomologique, Série A, t., 26, p. 1–609. Paris: Lechevalier 1950

    Google Scholar 

  • Seitz, G.: Der Strahlengang im Appositionsauge von Calliphora erythrocephala (Meig.). Z. vergl. Physiol. 59, 205–231 (1968)

    Google Scholar 

  • Seitz, G.: Nachweis einer Pupillenreaktion im Auge der Schmei\fliege. Z. vergl. Physiol. 69, 169–185 (1970)

    Google Scholar 

  • Seitz, G.: Ban und Funktion des Komplexauges der Schmei\fliege. Naturwissenschaften 58, 258–265 (1971)

    Google Scholar 

  • Sekera, Z.: Polarization of skylight. In: Handbuch der Physik, S. Flügge, Hrsg., Bd. 48, S. 288–328. Berlin-Göttingen-Heidelberg: Springer 1957

    Google Scholar 

  • Snyder, A. W., Miller, W. H.: Fly colour vision. Vision Res. 12, 1389–1396 (1972)

    Google Scholar 

  • Stockhammer, K.: Die Orientierung nach der Schwingungsrichtung linear polarisierten Lichtes und ihre sinnesphysiologischen Grundlagen. Ergebn. Biol. 21, 23–56 (1959)

    Google Scholar 

  • Strausfeld, N. J.: The organization of the insect visual system (light microscopy) I. Z. Zellforach. 121, 377–441 (1971)

    Google Scholar 

  • Strausfeld, N. J., Campos-Ortega, J. A.: Some interrelationships between the first and second synaptic regions of the fly's (Musca domestica L.) visual system. In: Information processing in the visual systems of arthropods, R. Wehner, Ed., p. 23–30. Berlin-Heidelberg-New York: Springer 1972

    Google Scholar 

  • Szilády, Z.: Schnepfenfliegen, Rhagionidae (Leptidae). In: Die Tierwelt Deutschlands, F. Dahl, Hrsg., Diptera V, S. 40–54. Jena: Gustav Fischer 1932

    Google Scholar 

  • Trujillo-Cenóz, O., Bernard, G. D.: Some aspects of the retinal organization of Sympycnus lineatus Loew (Diptera, Dolichopodidae). J. Ultrastruct. Res. 38, 149–160 (1972)

    Google Scholar 

  • Trujillo-Cenóz, O., Melamed, J.: Electron microscope observations on the peripheral and intermediate retinas of dipterans. In: The functional organization of the compound eye, C. G. Bernhard, Ed., p. 339–361. Oxford: Pergamon Press 1966a

    Google Scholar 

  • Trujillo-Cenóz, O., Melamed, J.: Compound eye of dipterans: anatomical basis for integration — An electron microscope study. J. Ultrastruct. Res. 16, 395–398 (1966b)

    Google Scholar 

  • Wada, S.: Eine leichte Methode zum Aufkleben von Kunststoffschnitten. Experientia (Basel) 24, 310 (1968)

    Google Scholar 

  • Wada, S.: Reaktion der Fliegen-Sehzellen auf Licht: Aufnahmen durch ein Mikro-Ophthalmoskop. International Scientific Film Association, Research Film Section, Göttingen (1971a)

    Google Scholar 

  • Wada, S.: Ein spezieller Rhabdomerentyp im Fliegenauge. Experientia (Basel) 27, 1237–1238 (1971b)

    Google Scholar 

  • Waddington, C. H., Perry, M. M.: The ultra-structure of the developing eye of Drosophila. Proc. roy. Soc. B 153, 155–178 (1960)

    Google Scholar 

  • Weber, H.: Grundri\ der Insektenkunde. Stuttgart: Gustav Fischer 1954

    Google Scholar 

  • Zumpt, F.: The Stomoxyine biting flies of the world. Stuttgart: Gustav Fischer 1973

    Google Scholar 

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Authors and Affiliations

  1. Institut für Zoologie der Universität Düsseldorf, Mettmannerstra\e 16-18, D-4000, Bundesrepublik Deutschland, Germany

    S. Wada

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  1. S. Wada
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