Der Einfluß des Schirmpigmentes auf das Sehfeld einzelner Sehzellen der Fliege Calliphora erythrocephala Meig.

Summary

• 1. The receptor potential of visual cells was recorded intercellulary from the red-eyed wild form of Calliphora erythrocephala Meig. and in two mutants, the yellow-eyed white apricot and the white-eyed chalky. A milky disk of variable effective diameter served as light source. The disk could be moved around the eye placed in the center. Reactions to 360, 495 and 625 nm were studied.

• 2. The characteristic curves of the mutants recorded at the optical axis lie higher than for the wild type, very likely by reason of the reduced opacity of the shielding pigments. Their increased transparency here permitted a light flow into the receptors 10 times greater than in wild type. The characteristic curves for 360, 495 and 625 nm also vary within each race, the possible effect of ERG and fluorescence.

• 3. The relative site of the bell-shaped directional efficienty curves is in good agreement with extinction measurements of the screening pigments. The lower the absolute absorption at a given wave length, the more light can diffuse into the rhabdomeres from the side, i.e. the curves widen and the levels at the extremes rise. This reaction appears independent of the plane of displacement and of pre-adaptation state.

• 4. When the visual angle included by the light source is increased from 0.7 to 20°, the amplitude of the receptor potential rises only up to a certain diaphragm aperture. This level is reached sooner in the mutants (±4°) than in wild type (±10°) at the three intensities tested (100, 25 and 5%). A dependence on wave length could not be ascertained.

• 5. Calculated from directional efficiency and intensity response, directional sensitivity curves in wild type have a 50% value of Δϱ=2.8° for 360 and 495 nm, and of Δϱ=4° for 625 nm. The mutants curves have a Δϱ=2,5° at all wavelengths. With oblique illumination, the visual cell receives less than 0.1 % at 360 and 495 nm, and at 625 nm about 4% of the light in the optical axis. The corresponding values of the mutants are 2.5% (white) and 4% (chalky) for all wavelengths. Three seperate experiments indicate directional sensitivity is affected by intensity in mutants.

• 6. Total light flow was calculated from the directional sensitivity. Light flow curves thus determined for wild type agree only at 360 and 495 nm with those made by increasing the visual angle included by the light source at the optical axis. Here 35 to 60% of the light flows from an area corresponding to the distance from the next onmatidium axis (=2.5°); the greatest increase is found in the vicinity of the 50% values of the directional sensitivity curves. According to the first calculation the course of the curves for the mutants is flatter than for wild-type and according to the second calculation steeper. A dependence of the ERG on the direction of the light source could be the reason of this discrepancy.

Zusammenfassung

• 1. An der rotäugigen Wildform, der gelbäugigen Mutante white-apricot und der weißäugigen Mutante chalky von Calliphora erythrocephala Meig. wurde das Rezeptorpotential der Sehzellen intrazellulär abgeleitet. Eine Mattscheibe mit variablem Durchmesser, die sich um das Auge als Mittelpunkt schwenken ließ, diente als Lichtquelle. Die Untersuchungen wurden bei 360, 495 und 625 nm durchgeführt.

• 2. Die in der optischen Achse aufgenommenen Kennlinien der Mutanten liegen höher als die der Wildform. Dieses wird mit der Durchlässigkeit des Schirmpigmentes erklärt, die zu einem etwa zehnmal größeren Lichtfluß in den Rezeptoren der Mutanten führt. Innerhalb einer Rasse lassen sich bei 360, 495 und 625 nm nicht alle Kennlinien zur Deckung bringen, eine mögliche Wirkung des ERGs und der Fluoreszenz.

• 3. Die relative Lage der gaußförmigen Richtungs-Wirksamkeitskurven stimmt mit Extinktionsmessungen am Schirmpigment überein: Je geringer die absolute spektrale Absorption des Pigmentes ist, desto größer wird das seitliche in die Rhabdomere fallende Streulicht, d.h. die Kurven werden breiter und die Plateaus höher. Ein Unterschied zwischen einem horizontalen und einem vertikalen Auslenken der Lichtquelle sowie zwischen dunkel- und helladaptierten Tieren ist nicht festzustellen.

• 4. Wird der Durchmesser der leuchtenden Mattscheibe von 0,7 auf 20° Sehwinkel in der optischen Achse vergrößert, wächst die Amplitude der Rezeptorpotentiale nur bis zu einer bestimmten Blendenöffnung. Dieses Plateau wird von den Mutanten bei den drei untersuchten Intensitätsniveaus (100, 25 und 5%) eher erreicht (±4°) als von der Wildform (±10°). Ein wellenlängenabhängiger Unterschied ist nicht sicherbar.

• 5. Die aus den Wirksamkeitskurven und den Kennlinien errechneten Richtungs-Empfindlichkeitskurven haben bei der Wildform für 360 und 495 nm eine Halbwertsbreite von Δϱ=2,8°, für 625 nm von Δϱ=4°. Die Mutantenkurven haben bei allen Wellenlängen eine Halbwertsbreite von Δϱ=2,5°. Die Sehzelle der Wildform erhält unter schrägem Lichteinfall (±10°) bei 360 und 495 nm weniger als 0,1% des Lichtes in der optischen Achse, bei 625 nm etwa 4%. Die entsprechenden Werte der Mutanten liegen für alle Wellenlängen bei 2,5% (white) und 4% (chalky). Drei Einzelmessungen deuten auf eine intensitätsabhängige Richtcharakteristik der Mutanten hin.

• 6. Vergleicht man die aus den Richtungs-Empfindlichkeitskurven errechneten Lichtflußkurven mit denen, die man aus dem Vergrößern der Lichtquelle in der optischen Achse gewinnt, ergibt sich nur für die 360 und 495 nm-Kurve der Wildform eine Übereinstimmung. Hier kommen etwa 35–60% des gesamten Lichtflusses aus einem Bereich, der dem Abstand bis zur nächsten Ommatidienachse entspricht (=2,5°); der größte Zuwachs erfolgt im Bereich der Halbwertsbreiten der Richtungs-Empfindlichkeitskurven. Dagegen verlaufen die Kurven der Mutanten nach der ersten Umrechnung flacher als die Wildform-Kurve und nach der zweiten Umrechnung steiler. Dieser Unterschied ist möglicherweise auf eine schwer abzuschätzende Richtungsabhängigkeit des ERGs zurückzuführen.