JAHRBÜCHER für wissenschaftliche Botanik Begründet von Professor Dr. N. Pringsheim herausgegeben W. Pfeffer md E. Strasburger Professor an der Universität Leipzig Professor an der Universität Bonn • aL Achtundvierzigster Band Mit 11 Tafeln und 88 Textfiguren. . .h .. T.Tr r. ^^^ICATA DE LA BIBLIOTHÄQUB . ' . '"' ' , ■ -- ©Ü COJSSERVATOIRE BOTAinQüE DE GENBVB, C ^^ -^ ' ^^^'^ VBNDü EN 1922 V oO'' ., •' Leipzig Verlag von Gebrüder Borntraeger 1910 Druck von E. Buchbinder, Neuruppin. Inhalt. Heft 1; ausgegeben im Juli 1910. Seite Hans Kniep. Über den Einfluß der Schwerkraft auf die Bewegungen der Laub- blätter und die Frage der Epinastie. Mit 6 Textfiguren 1 I. Einleitung. Historisches 1 IL Versuchsobjekte und Methodik 18 III. Terminologisches 28 IV. Wachstum der Blattstiele und Krümniungsiiiechanik 31 V. Die Bewegungen der Blätter nach Einstellung in verschiedene Keizlagen 43 VI. Die Keaktion der Blätter am gleichmäßig rotierenden Klinostaten . . 46 VII. Der Ausschluß geotropischer Krümraungen und der Nachweis der Epinastie 52 VIII. Die Natur der dorsalkonvexen Krümmung 57 IX. Schlußbemerkungen 67 X. Zusammenfassung der wichtigsten Ergebnisse 70 Zitierte Literatur 71 J. M. Janse. über Organveränderung bei Cmderpa proUfera. Mit Taf. I u. II 73 A. Regeneration 74 a) Ehizoide 74 b) Rhizome 74 c) Blätter 75 Resultate 77 B. Organveränderung 79 Erster Fall. Der Blattanfang stellt sein Wachstum gänzlich ein . . 83 Zweiter Fall. Der Blattanfang wächst als Blatt weiter 86 Dritter Fall. Der Blattanfang bildet Rhizoide 88 Vierter Fall. Der Blattanfang bildet Rhizome 91 Resultate 97 Figuren • Erklärung 109 Heft 2; ausgegeben im September 1910. Broaislaw Niklewski. Über die Wasserstoffoxydation durch Mikroorganismen. Mit Tafel III 113 I. Literaturübersicht 113 II. Die Reinzucht der Wasserstoff oxydierenden Organismen 120 IV Inhalt. Seite III. Der Eiufluß der Sauerstofftension auf die Wasserstoff oxydierenden Organismen 126 IV. Die heterotrophe Ernährung der Wasserstoff oxydierenden Mikroorganismen 1 32 V. Der Einfluß organischer Verbindungen auf die Oxydation des Wasserstoffs 135 VI. Der Mechanismus der Wasserstoff Oxydation 139 VII. Zusammenfassung 141 Erklärung der Tafel-Figuren 142 Menko Flaut. Über die Veränderungen im anatomischen Bau der Wurzel während des Winters. Mit Tafel IV u. V 143 I. Über die Metacutisierung der Taa^ws -Wurzelspitze 146 A. Biologisches 146 B. Untersuchungsmethode 147 C. Entwicklungsgeschichte der Metacutisierung 148 II. Über die Metacutisierung der Dicotylen -Wurzelspitze 152 III. Allgemeine Folgerungen 153 Figuren-Erklärung 154 Peter Georgevitch. Aposporie und Apogamie bei Tiichomanes Kaulfussii Hk. et Grew. Mit 30 Textfiguren .155 Apospores Prothallium 156 Gemmae 159 Sexualorgane 162 Apogamie 167 A. Tröndle. Der Einfluß des Lichtes auf die Permeabilität der Plasmahaut. Mit 4 Textfiguren 171 Einleitung 171 A. Physiologischer Teil 175 I. Methode zur Bestimmung der Permeabilität der Plasmahaut . . . 175 II. Abhängigkeit der Permeabilität vom Licht 185 III. Theoretisches 218 B. Biologischer Teil 235 Zusammenfassung der Resultate 279 Literatur -Verzeichnis 280 Heft 3; ausgegeben im Oktober 1910. Henrik Lnndegärd. Ein Beitrag zur Kritik zweier Vererbungshypothesen. Über Proloplasmastrukturen in den Wurzelmeristemzellen von Vicia Faba. Mit Tafel VI— VIII und 5 Textfiguren 285 Einleitung 285 Erster Teil. Zur Kritik zweier Vererbungshypothesen 287 Zweiter Teil. Protoplasmastrukturen in den Wurzelmeristemzellen von Vicia Faba 329 Zitierte Literatur 369 Erklärung der Tafel - Figuren 375 Inlialt. V Seitu Bnd. Schätze. Über das geotroiiische Verhalten des Hypokotyls und des Koty- ledons. Mit 43 Textfiguren 379 Einleitung 379 Versuchsmethodik 380 Spezieller Teil 384 Positiv geotropische Reaktionen .... 384 Versuche am Klinostaten 402 Traumatropische Versuche 403 Negativ geotropische Reaktionen 410 ■Wachstumsmessungen 415 Zusammenfassung der Resultate 422 Literatur -Verzeichnis 422 Heft 4; ausgegeben im November 1910. Eduard Strasburger. Über geschlechtbestimmende Ursachen. Mit Tafel IX und X 427 Inhaltsübersicht 507 Figuren - Erklärung 519 W. Wächter. Über die Koremien des PenicilUum glaucum 521 1. Die Bedingungen der Koremienbildung 523 2. Ist die Fähigkeit, Koremien zu bilden, bestimmten Arten oder Formen vorbehalten? 536 Schlußbemerkungen 547 Heft 5; ausgegeben im Dezember 1910. Jos. Heinr. Schweidler. über traumatogene Zellsaft- und Kernübertritte bei Moricandia arvensis DC. Mit Tafel XI 551 I. Die Eiweißzellen in den Laubblättern von Moricandia arvensis DC. und ihre Beziehungen zur Epidermis 551 II. Die traumatogenen Eiweiß- und Kernübertritte 557 III. Über das Wesen und die Mechanik der traumatogenen Kern- und Zell- saftübertritte 565 IV. Physiologisches 584 Zusammenfassung 587 Literatur -Verzeichnis 589 Figuren -Erklärung 590 Marc Modisch. Beiträge zur Physiologie der Hypocrea 7-ufa (Pers.) .... 591 Kapitel 1. Die Farbstoffbildung in den Nährlösungen 592 Kapitel 2. Die Wirkung der N- Verbindungen auf die Farbstoffbildung . . 598 VI Inhalt. Seite Kapitel 3. Die Abhängigkeit der Farbstoffbildung von Sauerstoff .... 604 Kapitel 4. Das Verhalten mit Ammonsalzen, Nitraten und Nitriten als N- Quelle 611 a) Andere Nitrate 623 b) Zwei N-. Quellen in der Nährlösung 624 Kapitel 5. Das Verhalten in N- freien resp. N- armen Nährlösungen . . . 625 Zusammenfassung der Hauptresultate 629 Verzeichnis der Tafeln. Tafel I u. II. Über Organveränderung bei Caulerpa prolifera. J. M. Janse. Tafel III. Über die Wasserstoffoxydation durch Mikroorganismen. Bronislaw Niklewski. Tafel IV u. V. Über die Veränderungen im anatomischen Bau der Wurzel während des Winters. Menko Plaut. Tafel VI— VIII. Ein Beitrag zur Kritik zweier Vererbungshypothesen. Über Proto- plasmastrukturen in den Wurzelmeristemzellen von Vida Faba. Henrik Lundegärd. Tafel IX u. X. Über geschlechtbestimmende Ursachen. Eduard Strasburger. Tafel XL Über traumatogene Zellsaft- und Kernübertritte bei Moncandia arvensis DC. Jos. Heinr. Schweidler. Alphabetisch nach den Namen der Verfasser geordnetes Inhaltsverzeichnis. Seite Peter Georg'evitch. Aposporie und Apogamie bei Trichomanes Kaulfussü Hk. et Grew. Mit 30 Textfiguren 155 J. M. Janse. Über Organveränderung bei Caulerpa prolifera. Mit Tafel I u. II 73 Hans Kniep. Über den Einfluß der Schwerkraft auf die Bewegungen der Laub- blätter und die Frage der Epinastie. Mit 6 Textfiguren 1 Henrik Lundegärd. Ein Beitrag zur Kritik zweier Vererbungshypothesen. Über Protoplasmastrukturen in den Wurzelmeristemzellen von Vicia Faba. Mit Tafel VI— VIII und 5 Textfiguen 285 Marc Modisch. Beiträge zur Physiologie der Hypocrea rufa (Pers.) .... 591 Bronisiaw Niklewski. über die Wasserstoffoxydation durch Mikroorganismen, Mit Tafel III 113 Menko Plant. Über die Veränderungen im anatomischen Bau der Wurzel während des Winters. Mit Tafel IV u. V 143 Rnd. Schütze. Über das geotropische Verhalten des Hypokotyls und des Koty- ledons. Mit 43 Textfiguren 379 Jos. Heinr. Schweidler. Über traumatogene Zellsaft- und Kernübertritte bei Moricandia arvensis DC. Mit Tafel XI 551 Ednard Strashurg'er. Über geschlechtbestimmende Ursachen. Mit Tafel IX und X 427 A. Tröndle. Der Einfluß des Lichtes auf die Permeabilität der Plasmahaut. Mit 4 Textfiguren 171 W. Wächter. Über die Koremien von Penidllium glaucum 521 VURU Über den Einfluß der Schwerkraft auf die Bewegungen der Laubblätter und die Frage der Epinastie. Von Hans Kniep. Mit 6 Textfiguren. I. Einleitung. Historisches. Unsere Kenntnisse von den geotropischen Reizvorgängen haben in den letzten Jahren wichtige Fortschritte aufzuweisen. Nicht nur über den äußeren Verlauf der durch die Schwerkraft ausgelösten Krümmungsbewegungen sind wir jetzt genauer unterrichtet; wir beginnen auch, wenngleich langsam, einen Einblick in die äußerst verwickelten Vorgänge, welche der sichtbaren Reaktion vorausgehen, zu gewinnen. Fast durchgehends hat man radiäre Organe zur Untersuchung gewählt, begreiflicherweise deshalb, weil sie die relativ einfachsten Verhältnisse zeigen. Über das Verhalten der dorsiventralen Organe der Schwerkraft gegenüber, vor allem der Laubblätter, liegen recht weoige eingehendere Untersuchungen vor. Vielleicht mag der Grund dafür zum Teil in der hohen Kompliziertheit der sich hier dar- bietenden Erscheinungen liegen. Andererseits läßt die Analyse ge- rade bei den Laubblättern viele interessante Ergebnisse erwarten, welche den Versuch, die zahlreichen Fragen, die sich dem Be- obachter aufdrängen, der Lösung näher zu bringen, auch vom all- gemein physiologischen Standpunkte aus als gerechtfertigt er- scheinen lassen. In mehr als einer Beziehung weichen die dorsiventralen Organe von den radiären in ihrer Beeinflussung durch die Schwerkraft ab. Das zeigt schon die oberflächliche Beobachtung. Dieser Umstand ^ schheßt zugleich die Warnung in sich, bei der Beurteilung der <£ Jahrb. f. wiss. Botanik. XLVIII. 1 2 Hans Kniep, Schwerkraftwirkung auf Laubblätter von Analogieschlüssen aus- zugehen auf Grund der Erfahrungen, die bei der Untersuchung radiärer Organ.e gewonnen worden sind. Wie verkehrt das wäre, das wird sich beispielsweise zeigen, wenn wir später das Verhalten der Laubblätter an der gleichmäßig rotierenden Achse des Klino- staten zu behandeln haben werden. Erst nach Klarstellung der besonderen Verhältnisse wird also daran gedacht werden können, festzustellen, was das Gemeinsame in den physiologischen Eigen- schaften der radiären und dorsiventralen Organe ist. Die ersten ausgedehnteren Versuche über Blattbewegungen, die durch äußere Einflüsse veranlaßt sind, hat m. W. Bonnet (1758) {»"gestellt. Seine Abhandlung enthält verschiedene Angaben, die für eine Abhängigkeit der Blattbewegungen von der Schwer- kraft sprechen. Wenn ihm selbst diese Deutung nicht nahe lag, so ist dies nicht zu verwundern angesichts der Tatsache, daß seine Schrift fast 50 Jahre vor den grundlegenden Untersuchungen Knights (1806) erschienen ist. Knight scheint zu seinen Ver- suchen nur radiäre Organe verwendet zu haben, wenigstens finden sich in seiner Arbeit keine Angaben über die Richtungsbewegungen von Blättern oder anderen dorsiventralen Organen. Der erste, der das geotropische Verhalten der Blätter studiert hat, ist Dutrochet (1837). Er stellte fest, daß man hier ebenso wie bei parallelo- tropen Organen die Schwerkraft durch die Zentrifugalkraft ersetzen kann, und fand, daß Blätter, auf einer schnell rotierenden Scheibe angebracht, sich senkrecht zur Kraftrichtung, die Oberseite dem Rotationszentrum zugekehrt, einstellen. Die Grundlage unserer gegenwärtigen Kenntnisse über die Richtungsursachen* plagiotroper Organe bilden ohne Zweifel die Untersuchungen von A. B. Frank (1870). Uns interessieren hier in erster Linie die Beobachtungen, die er an Blättern gemacht hat. Wie Frank gezeigt hat, können sich Laubblätter, ähnlich wie wir das von kriechenden Stengeln wissen, der Schwerkraft gegenüber verschieden verhalten. Viele sog. Erdblätter z. B., die eine aus- geprägte transversalheliotropische Reaktion zeigen, richten sich bei Verdunkelung senkrecht auf, sind also negativ geotropisch. Das wurde u. a. festgestellt für die Erdblätter von Rumex conglomera- tus, Capsella Bursa pastoris, Plantago media und lanceolata, Pri- mula elatior. Etwas abweichend verhalten sich die Erdblätter von AUium ursinum, die im Dunkeln zwar das Bestreben zeigen, in die normale Horizontallage einzurücken (morphologische Unterseite über den Einfluß der Schwerkraft auf die Bewegungen der Laubblätter usw. 3 zenithwärts gewandt), doch gelingt ihnen das meistens nur mangel- haft, da die Bewegungen im allgemeinen viel weniger ausgiebig sind als unter gleichsinniger Mitwirkung des Lichts. Andere Blätter, so diejenigen vieler Laub- und Nadelbäume, stellen sich im Dunkeln horizontal, sind also nach der von Frank geschaffenen Bezeichnung transversalheliotropisch. Bei künstlicher Entfernung aus ihrer normalen Lage können sie diese sowohl durch Krümmungen, als auch — wo Konvex- oder Konkavkrümmung allein nicht zum Ziele führt — durch Torsionen wiedergewinnen. Besonders gut ließ sich der Transversalgeotropismus der Blätter an verdunkelten Zweigen von Tilia grandiflora nachweisen. Die Blätter anderer Laubhölzer, z. B. von Acer ohtusatum und Spiraea ^^yporicifoUa zeigen im Dunkeln nur unvollständige Reaktion, die sich auch nur auf die jüngeren Blätter erstreckt, während im Licht aucli noch ältere der Bewegung fähig sind. Als allgemeines Ergebnis seiner Untersuchungen stellt Frank den Satz auf, daß die beschriebenen Orientierungsbewegungen das Vorhandensein von Wachstumsfiihig- keit zur Voraussetzung haben; da sich seine Studien nicht auf die mit Gelenken versehenen Blätter beziehen, so ist diese Folgerung auch ganz gerechtfertigt. Eine andere Frage ist die, ob die geo- tropischen Reaktionen vieler Objekte im Dunkeln infolge einer Störung des Wachstums so unvollkommen sind, oder ob diese Pflanzen an sich eine schwache geotropische Empfindlichkeit be- sitzen. Hierüber geben uns die Befunde Franks ebensowenig Aufschluß wie über die Frage, inwieweit beide Erscheinungen — Wachstum der Blätter bezw. Blattstiele und geotropische Reiz- barkeit — durch das Licht beeinflußt werden; ob vielleicht bei Belichtung unter Ausschluß heliotropischer Krümmungen') die geo- tropischen Effekte andere sind als im Dunkeln. Das transversal- heliotropische Verhalten von Blättern, die im Dunkeln sich als negativ geotropisch erweisen, faßt allerdings Frank so auf, daß das Licht die Schwerkraftwirkung überwindet. Wenn auch diese Annahme für Frank bei vorurteilsloser Betrachtung der vorhegen- den Tatsachen vielleicht die nächstliegende war, so ist sie doch 1) "Welche Versuchsanordnung nötig ist, um dorsi ventrale Organe zu beleuchten, ohne daß heliotropische Krümmungen auftreten, kann hier noch nicht erörtert werden. Bemerkt sei nur, daß dies durch allseitige, diffuse Beleuchtung natürlich nicht erreichbar ist. Ob es überhaupt möglich ist, geotropische oder andere Reaktionen bei Beleuchtung und Ausschluß des Heliotropismus rein zum Ausdruck zu bringen, wird außerdem davon abhängen, ob das betr Organ photonastisch reagiert oder nicht. 1* 4 Hans Eniep, nicht die einzig mögliche. Seitdem wir durch Stahl (1884) wissen, daß bei gewissen Rhizomen die geotropische Stimmung durch Licht verändert werden kann, ist auch diese Möglichkeit in Betracht zu ziehen. Für Blätter liegen hierüber bislang keine entscheidenden Untersuchungen vor. Wie bekannt, glaubte de Vries (1872) für die Richtung von Blättern und nicht vertikalen Sprossen in dem Zusammenwirken verschiedener Ursachen (negativer Geotropismus, Heliotropismus, Epinastie bezw. Hyponastie, Belastung) eine aus- reichende Erklärung gefunden und die Interpretation, die Frank seinen Versuchen gegeben hatte, als hinfällig erwiesen zu haben. Die weitere Entwicklung der Wissenschaft hat Frank gegenüber de Vries im wesentlichen recht gegeben. Es kann daher hier auf eine Einzelbesprechung der de Vries sehen Ergebnisse verzichtet werden. Schon die Argumente, die Frank in seiner zweiten, die Sache betreffenden Pubhkation (1873) geltend gemacht hat zur Frage über den Transversalgeotropismus und -Heliotropismus, sind so überzeugend, daß an der Irrigkeit der Grundanschauung von de Vries, namentlich was die Bedeutung der Belastung betrifft, kaum gezweifelt werden kann^). Auch die Entgegnung von de Vries (1872) hat daran nichts ändern können. Nichtsdesto- weniger möchte ich die Arbeit von de Vries (1872) nicht über- gehen, ohne auf einige darin angegebene Versuche hingewiesen zu haben, die für die hier zu behandelnden Fragen von Wichtigkeit sind. Sie stehen in Zusammenhang mit der Erscheinung der Epi- nastie, einem Begriff, den de Vries von Schimper (1854) über- nommen hat, aber in einem anderen Sinne als dieser gebraucht. De Vries versteht darunter die sich bei bilateral -symmetrischen Organen (z. B. Blattstielen und Blattrippen) findende Erscheinung, die darin besteht, daß die morphologische Oberseite eine stärkere Wachstumsteadenz besitzt als die Unterseite und somit Konvex- krümmung die Folge ist. Wie aus verschiedenen Stellen seiner Arbeit hervorgeht, betrachtet de Vries diese Epinastie (ebenso die Hyponastie, welche sich bei anderen Pflanzen findet) offenbar als autogene Eigenschaft der betreffenden Organe. Wenn er uns hierfür, wie wir später sehen werden, den exakten Beweis auch schuldig geblieben ist, so ist es doch sein Verdienst, auf die Be- 1) tJ'brigens hat bereits Bonnet (1758, Deutsche Übers. 1803, S. 61) Versuche mit untergetauchten Blättern gemacht und berichtet, daß sich dieselben ebenso wie in der Luft verhalten. über den Einfluß der Schwerkraft auf die Bewegungen der Laubblätter usw. 5 deutung der Tatsache selbst hingewiesen zu haben. Von Interesse ist ein Versuch, in dem diese Epinastie besonders deutlich zum Ausdruck kommt. De Vries legte Blattstiele und -Rippen hori- zontal auf die Seite, so, daß die Medianebene des Blattes horizon- tal liegt. Es tritt dann Aufwärtskrümmung auf, die aber nicht in vertikaler, sondern in einer mehr oder weniger zur Vertikalen ge- neigten Ebene erfolgt. In dieser Neigung spricht sich die Wirkung der Epinastie aus, welche, wenn sie rein zum Ausdruck käme, eine Krümmung in der Horizontalebene hervorbringen würde, in dem Versuche sich aber mit der das Organ aufrichtenden Wirkung der Schwerkraft kombiniert. In dem Kapitel, welches vom Ausschluß der einseitigen Schwerkraftwirkung bei dorsiventralen Organen handelt, wird sich Gelegenheit bieten, auf diesen Versuch zurück- zukommen. Im Anschluß an Czapek (1895, S. 1236) wollen wir ihn den de Vriesschen Flankenstellungsversuch nennen. Ganz ähnliche Versuche teilt auch Sachs in seiner wichtigen Abhandlung über orthotrope und plagiotrope Pflanzenteile (1879) mit. Zwar beschäftigt sich diese Abhandlung nicht mit den Re- aktionen der Laubblätter, doch ist sie für uns darum nicht weniger von Bedeutung, denn sie bringt, wenn wir von Franks Beobach- tungen (1870) absehen, die ersten eingehenden Untersuchungen über die Orientierung der ilfarc/iari^m- Sprosse, die sich in vieler Beziehung ähnlich wie die Blätter höherer Pflanzen verhalten. Auch die Beobachtungen am Epheu und an Tropaeolum ergaben vieles, was für die allgemeine Reizphysiologie der plagiotropen Organe von größtem Interesse ist. Was den oben erwähnten Epi- nastieversuch anlangt, so zeigte Sachs, daß die Oberseite plagio- troper Epheusprosse, die im Dunkeln in Flankenstellung gebracht werden, sich konvex krümmt. Besonders deutlich ließ sich der Versuch mit horizontal wachsenden Sprossen von Atropa Belladonna ausführen. Es handelt sich beim Epheu um eine durch das Licht induzierte, labile Dorsiventralität. Insofern ist die epinastische Krümmung, wie Sachs (1879, S. 264, Anm. 1) mit Recht bemerkt, eine Nachwirkung des Lichtes. Sehr wahrscheinlich, wenngleich nicht streng bewiesen ist es, daß Photonastie vorliegt (vgl. auch Czapek (1898, S. 259). Bei Seitenzweigen, auf welche das Licht einen derartigen Ein- fluß nicht oder nicht in dem Maße hat, und wo möghcheiweise irgendwelche von der Achse höherer Ordnung ausgehende Wir- kungen die Reizstimmung der Oberseite beeinflussen, konnte be- g Hans Kniep, kanntlich Baranetzky (1901) zeigen, daß sie sich ebenfalls im Dunkeln, bei Rotation um die horizontale Achse des Klinostaten epinastisch krümmen. Wenn man diesen Versuch meist so ge- deutet hat, daß hier Autotropismus vorliege, so möchte ich schon hier darauf hinweisen, daß uns die vorliegenden Tatsachen dazu nicht zwingen. Es könnte sich auch um Geotropismus (der infolge einer eventuell vorhandenen Dorsiventralität am Klinostaten zum Ausdruck kommen könnte) oder um Geonastie handeln '). Eine nähere Begründung hierfür wird erst später (Abschnitt VII) gegeben werden können. Der Plagiotropismus des Marchantia -ThsAlus ist bekanntlich nach Sachs als die Resultierende dreier Faktoren aufzufassen: des negativen Geotropismus (der im Dunkeln die Senkrechtstellung der Thalluslappen bewirkt), des positiven Heliotropismus und der (Photo-) Epinastie. Den Frankschen Begriff des Transversalhelio- tropismus verwirft Sachs. Zu einer exakten Begründung seiner Auffassung reichen indessen, wie Sachs übrigens selbst andeutet, die von ihm angestellten Versuche nicht aus. Er hebt mit Recht hervor, daß hierzu genaue Kenntnis der Erregungsgrößen der ein- zelnen, zusammenwirkenden Reizvorgänge Voraussetzung wäre. Diese hängen nun von der Intensität des Reizes, der Reizlage und der jeweiligen Reizstimmung des betr. Organs in bestimmter Weise ab. Da Sachs mit dem in seiner Intensität sehr schwankenden TagesUcht arbeitete, so ließ sich für die Größe der Lichtwirkung natürlich kein näherer Anhaltspunkt gewinnen. Für den negativen Geotropismus vermutet Sachs, daß die Erregung ihr Maximum bei der Horizontallage des Organs erreicht und mit dem Sinus des Ablenkungswinkels von dieser optimalen Reizlage abnimmt. Wir wissen jetzt durch Fittings Untersuchungen (1905), daß dies für radiäre, parallelotrope Organe zutrifft. Ob es indessen auch all- gemein für Marehantia gilt, mit anderen Worten, ob sich Mar- chantia unter allen Umständen der Schwerkraft gegenüber wie ein radiäres parallelotropes Organ verhält, muß dahingestellt bleiben. Würden wir nun die Reizwirkung der Einzelfaktoren genau kennen, so wäre weiter zu untersuchen, wie sich die Pflanze bei bestimmter Kombination derselben verhält. Voraussagen läßt sich das aus dem einfachen Grunde nicht, weil wir nicht wissen können, 1) Vgl. dazu auch Fitting (1905, S. 223). über den Einfluß der Schwerkraft auf die Bewegungen der Laubblätter usw. 7 inwieweit und wo sich die verschiedenen Reizketten gegenseitig beeinflussen. Es muß ja keineswegs eine Summationswirkung in dem Sinne resultieren, daß die sich aus dem Zusammenwirken mehrerer Reize ergebende Bewegungsgröße die Summe bezw. Diffe- renz der Einzelreaktionen ist, welche durch je eine Kraft bei Aus- schluß der tropistischen bezw. nastischen Wirkungen anderer unter sonst gleichen Außenbedingungen hervorgerufen werden. Seitdem wir wissen, daß das Licht unter Umständen die geotropische Stimmung von Pflanzen organen beeinflussen kann wäre es zunächst erforderlich, festzustellen, wie sich die einseitige Schwerkraftwirkung auf Marchantia-S]iYOsse bei Licht unter Ausschluß heliotropischer Effekte geltend macht und inwieweit da etwa photonastische Re- aktionen mitspielen. Ferner müßte entschieden werden, wie sich die Thallome bei Licht verhalten, wenn die einseitige Schwerkraft- wirkung ehminiert ist. Wenn Czapek (1898, S. 261) sich zu der Annahme berechtigt glaubt, daß der Plagiotropismus sich durch Zusammenwirken von Transversalheliotropismus, Photoepinastie und mit der Beleuchtung veränderlichem Geotropismus erkläre, so hat er hierfür entscheidende Gründe nicht beizubringen vermocht. Speziell die Behauptung Czapeks, daß im Lichte der Marchantia- Thallus transversalgeotropisch sei, kann durch den Versuch, den er mitteilt (1898, S. 263), nicht als bewiesen angesehen werden. Daraufhat auch Pfeffer (1904, S. 680) schon aufmerksam gemacht. Es wird sich diese Frage erst entscheiden lassen, wenn es gelungen ist, den Thallus unter Ausschluß jeglicher tropistischer Lichtwirkung zu beleuchten, und wenn das Ausmaß einer eventuell vorhandenen photonastischen Reaktion genau bekannt ist. Diese Vorbedingungen sind aber in keinem der bisher angestellten Versuche erfüllt. Auch aus den Angaben von Dachnowski (1907), der Marchantien im Dunkeln und bei Licht zentrifugiert hat (Rotationsachse hori- zontal), lassen sich in dieser Beziehung keine sicheren Schlüsse ziehen. Zwar scheint bei stärkerer Zentrifugalwirkung sich in der Tat Diageotropismus geltend zu machen, der durch allseitige Be- leuchtung nicht merkbar beeinflußt wird; ob derselbe aber auch bei normaler Schwerkraftwirkung am Lichte, wenn auch in erheblich schwächerem Maße vorhanden ist, oder ob die die negativ-geotro- pische Reaktion bedingende Stimmung durch Licht überhaupt nicht verändert wird, das ist nicht sichergestellt. Wir wissen nur, daß bei einer gewissen Beleuchtungsintensität der Transversalphoto- tropismus andere Reaktionsvorgänge nicht zum Ausdruck kommen Q Hans Kuiep, läßt. Es zeigen sich hier also im großen und ganzen dieselben Verhältnisse, wie sie uns auch bei diaheliotropischen Laubblättern begegnen. In der zitierten Abhandlung (1898) vertritt Czapek den Standpunkt, daß bei gleichmäßiger Rotation um die horizontale Achse des Klinostaten die einseitige Schwerkraftwirkung bei Mar- chantia und überhaupt bei physiologisch dorsiventralen Organen aufgehoben sei und folglich keine geotropische Reaktion auftreten könne. Das ist eine Ansicht, die früher fast allgemein und auch heute noch in sehr vielen Arbeiten mehr oder weniger bestimmt ausgesprochen oder vorausgesetzt ist. Ich erinnere daran, daß beispielsweise Vöchting sich in seinen bekannten Untersuchungen über den Phototropismus der Laubblätter (1888) die Frage vorlegt, ob die hehotropischen Bewegungen durch die Schwerkraft beeinflußt werden und aus dem Ergebnis, daß sie sich am Klinostaten trans- versalheliotropisch einstellen, folgert, daß sie unabhängig von der Schwerkraftwirkung erfolgen können. Auch Krabbe (1889) und Vines (1889) stehen durchaus auf diesem Standpunkt, ebenso A. Fischer in seiner interessanten Abhandlung über den Einfluß der Schwerkraft auf die nyctinastischen Bewegungen von Gelenk- blättern (1890). In neuerer Zeit finden wir dieselbe Anschauung z. B. in der vor kurzem erschienenen Arbeit von Bässler (1909) über die Aufrichtung der Blätter nach Dekapitation des Trag- sprosses durchgeführt. War diese Ansicht früher, als man sich über die Wirkung der gleichmäßigen Rotation auf die Pflanzen noch keine sicher be- gründete Vorstellung machen konnte, begreiflich, so dürfte es heute nicht mehr als gerechtfertigt erscheinen, sie als selbstverständHche Voraussetzung zu behandeln, nachdem Fitting (1905) für radiäre Organe einwandfrei entschieden hat, daß am Klinostaten eine Geo- perzeption erfolgt und Krümmungen nur dann unterbleiben, wenn die Reizlagen so kombiniert werden, daß die induzierten Reaktionen sich gegenseitig aufheben. Es war mit der Konstatierung dieser Tatsache von neuem das Interesse gelenkt auf Betrachtungen und Versuche, die schon früher von Sachs und vor allem von Noll angestellt worden waren. Sachs hat sich bekanntlich in verschiedenen seiner Arbeiten darüber ausgesprochen, wie sich das Verhalten der Pflanzen bei gleich- mäßiger, langsamer Rotation um eine horizontale Achse erklären läßt, besonders ist der Abhandlung über Ausschließung der geo- über den Eiufluß der Schwerkraft auf die Bewegungen der Laubblätter usw. 9 tropischen und heliotropiscben Krümmungen während des Wachsens (1879, S. 209), wo er die Ansicht äußert, daß Krümmungen nur dann ausbleiben werden, wenn der am Klinostaten rotierende Pflanzenteil allseitig gleiche Reaktionsfähigkeit besitzt*). Versuche, die die Frage entscheiden können, hat Sachs nicht angestellt. Erst Noll, der sich von allen Forschern wohl am eingehendsten dem Studium der dorsiventralen Organe gewidmet hat, hat das Problem klar herausgearbeitet und experimentell zu lösen versucht. Er geht davon aus, daß am Klinostaten Geoperzeption stattfinden müsse. Auf diese Hypothese — denn als solche mußte sie damals gelten, da die Versuche von Dutrochet (1837, S. 53), welche, wie Fitting (1905, S. 289) neuerdings hervorhob, die Annahme tatsächlich beweisen, kaum beachtet worden waren — gründen sich die weiteren Erörterungen und Versuche NoUs. Da sie für das folgende von Bedeutung sind, seien sie hier etwas ausführlicher besprochen. In seinen älteren Arbeiten (1885 und 1887) ist Noll, wie aus verschiedenen Stellen derselben deutlich hervorgeht, zu der er- wähnten Erkenntnis noch nicht vorgedrungen. Erst in seiner „he- terogenen Induktion" (1892) finden wir eine klare Behandlung der Frage. Die allbekannte Erscheinung, daß dorsiventrale Organe am KHnostaten bei gleichmäßiger Rotation um die hori- zontale Achse unter Ausschluß des Lichts dorsalkonvexe Krüm- mungen ausführen — welche nach Ansicht vieler Forscher auto- nomer Natur sind — kann nach Noll verschiedene Ursachen haben. Sie können erstens tatsächlich autonom sein; dann ist zu erwarten, daß das Organ sich der Schwerkraft gegenüber auf Unter- und Oberseite gleich verhält und parallelogeotropisch-) ist. Drücken 1) Es wirkt jedoch befremdend, wenn wir in der gleichen Arbeit einige Seiten später (S. 215), die Sätze lesen (die aus einer älteren Publikation von Sachs [1872] zitiert sind): „Ist nun ein Organ allseitig gleichwachsend, wie die Hauptwurzel und der Hauptstengel, so muß es in jeder Eichtung geradeaus fortwachsen, die es zufällig oder absichtlich bei der Befestigung der Keimpflanze im Rezipienten einnahm .... Aber auch bilaterale Organe, wie die Nebenwurzeln, Blätter, können bei langsamer Rotation um die horizontale Achse keine von der Schwerkraft (oder dem Licht) bewirkte Krümmung erfahren ; zeigen sie dennoch bestimmte Richtungsverhältnisse zu anderen Teilen oder gar Krümmungen, so müssen diese durch innere Ursachen des Wachstums (unabhängig von Schwerkraft und Licht) bewirkt sein". Hier liegt ein offenbarer Widerspruch zu der oben wiedergegebenen Anschauung vor. 2) Ein radiäres, klinotropisches Organ wird, an der rotierenden Horizonfalachse des Klinostaten angebracht, nur bei bestimmter Orientierung an der Achse nicht geotropisch reagieren können. Vgl. hierüber auch Czapek (1895, S. 1244) und diese Arbeit S. 16. 10 Hans Kniep, wir das durch das N oll sehe Reizfelderschema aus, so wäre in diesem Falle zu fordern, daß das Reizfeld für die geotropische Krümmung der Oberseite ebenso groß wie das der Unterseite ist. Die zweite Möglichkeit wäre die, daß das Zurückschlagen am Klinostaten rein geotropischer Natur ist. Drittens wäre zu er- wägen, ob eine Kombination von Epinastie und geotropischer Wir- kung besteht. Um nun zwischen diesen drei Möglichkeiten eine Entscheidung zu treffen, ist es, wie Noll richtig hervorhebt, nötig, die Epinastie irgendwie zum Ausdruck zu bringen, also eine Yersuchsanordnung zu treffen, die uns darüber unterrichtet, ob Epinastie vorhanden ist und, wenn das der Fall, wie groß sie ist. Um über ersteres ins klare zu kommen, hat Noll drei Wege angegeben. Über die beiden ersten berichtet er in seiner „heterogenen Induktion" (1892 S. 36 u. 39). Die eine dieser Methoden beruht auf der Verwendung des Zentrifugalapparats, auf dem die zu untersuchen- den Objekte einer im Vergleich zur Schwerkraft verstärkten Massen- beschleunigung ausgesetzt waren. Orientiert man die Pflanze so, daß „die Hauptachse radial in der Trommel des Zentrifugalapparates mit der Spitze gegen dessen horizontale Achse gerichtet ist, dann muß der Winkel zwischen Hauptachse und dorsi ventraler Achse derselbe bleiben", sofern keine autonome Epinastie bei dem Zu- standekommen der normalen Gleichgewichtslage des dorsiventralen Organs im Spiele ist. „Ist die natürUche Ruhelage jedoch eine Gleichgewichtslage zwischen dem eine Hebung des Organs an- strebenden Geotropismus und einer auf Senkung desselben abzielen- den autonomen Epinastie, dann müßte sich unter dem Einfluß der verstärkten Beschleunigung der akroskope Winkel, den das dorsi- ventrale Organ mit seiner Tragachse bildet, verkleinern" (a. a. O. 39). Hieraus geht zunächst hervor, daß es mit Hilfe dieser Ver- suchsanordnung nicht möglich ist, eine eventuell vorhandene Epi- nastie rein zum Ausdruck zu bringen. Wie steht es nun mit der anderen Frage: werden wir aus dem Ausbleiben einer Reaktion bei der zentrifugierten Pflanze unbedingt auf das Nichtvorhanden- sein von Autoepinastie schließen können? Ich glaube nicht. Setzen wir einmal den Fall, das dorsiventrale Organ stelle sich unter nor- malen Bedingungen, also bei einfacher Schwerewirkung (unter Aus- schluß von Lichteinflüssen), horizontal. Es sei ihm, so wollen wir ferner annehmen, ein autoepinastisches Krüramungsbestreben eigen. Daraus wäre meines Erachtens noch durchaus nicht zu folgern, daß über den Einfluß der Schwerkraft auf die Bewegungen der Laubblätter usw. 1 1 die gedachte geotropisclie Gleichgewichtslage von der Horizontalen nach oben abweichen müßte. Es könnte ja der Effekt der Schwer- kraft die Epinastie derart überwiegen, daß sie in der resultierenden Lage nicht merkbar zum Ausdruck käme, ganz ähnlich wie das Licht innerhalb weiter Intensitätsgrenzen bei vielen Pflanzen eine vollständige oder nahezu vollständige Einstellung in die phototro- pische Gleichgewichtslage herbeiführt, auch wenn sie dabei eine Lage einnehmen müssen, die der optimalen geotropischen Reizlage entspricht. Wir wissen ja durch Guttenbergs Untersuchungen (1907), daß bei vielen Objekten offenbar schon eine recht schwache Beleuchtung genügt, um die Schwerewirkung zu überwinden und eine parallelotrope Reaktion gegen das Licht hervorzurufen. Es handelt sich hier, soweit sich nach dem vorliegenden Material be- urteilen läßt, nicht etwa um Umstimmung des Geotropismus durch Licht, die der in den bekannten St ah Ischen Versuchen (1884) festgestellten ähnlich wäre. Somit wäre es sehr wohl möglich, daß in unserem Falle die einfache Wirkung der Gravitation schon so groß ist, daß die Epinastie bei der resultierenden Bewegung gar nicht als erkennbare Komponente mitwirkt, woraus folgen würde, daß bei Steigerung der Massenbeschleunigung auf der Zentrifuge das Organ keine Lageveränderung erleidet. Allerdings ist hier vorausgesetzt, daß die geotropisclie Stimmung des Organs sich bei stärkerer Reizung nicht ändert, eine Annahme, die zweifellos auch Noll stillschweigend macht. Ob das nun zutrifft oder ob etwa bei stärkerer Reizung eine andere Gleichgewichtslage angestrebt wird oder andere, kompliziertere Verhältnisse mitspielen, das ist eine Frage, über die wir bei dorsiventralen Organen gar nichts wissen. Durch die Untersuchungen von Fröschel (1907. 1909), Blaauw (1909) und Pringsheim (1908. 1909) für den Phototropismus, von Pekelharing (1909) für den Geotropismus radiärer, parallelotroper Organe sind neuerdings Tatsachen bekannt geworden, die auf viele Erscheinungen ein ganz neues Licht geworfen haben und noch manche interessante Ergebnisse erwarten lassen. Wir haben jedoch zunächst keine Veranlassung, diese Resultate hier näher zu berück- sichtigen, da es sich unserer Beurteilung gänzlich entzieht, inwie- weit sie auf dorsiventrale Organe übertragbar sind. Was nun den zweiten, von Noll gesetzten Fall betrifft, daß nämlich bei verstärkter Reizung der akroskope Winkel, den das Organ mit seiner Mutterachse bildet, sich verkleinert — woraus nach Noll auf das Vorhandensein von Autoepinastie zu schließen 12 Hans Kniep, wäre — 80 ist hier gleichfalls an die eben berührte Stimmungs- frage zu denken. Würde die Stimmung, soweit sie die Gleich- gewichtslage bedingt, unter den veränderten Versuchsbedingungen die gleiche bleiben und vielleicht nur eine quantitative Steigerung der Erregung stattfinden, so könnte man allerdings annehmen, daß Epinastie vorhanden ist. Um das aber zu entscheiden, müßte erst einmal die epinastische und geotropische Krümmung getrennt untersucht werden, und wenn das geschehen ist, dann ist auch die Frage entschieden, die Noll durch seine Versuchsanordnung klar- stellen wollte. Die zweite Methode Nolls, das Vorhandensein von Auto- epinastie nachzuweisen, geht von der sog- labilen Ruhelage aus. Das Kriterium dieser labilen Ruhelage ist das, daß das Organ bei geringster Ablenkung aus derselben sich von ihr weg bewegt, nach der stabilen Ruhelage zu, in der die Krümmung dann (eventuell nach einigen Oszillationen) stehen bleibt (vgl. Noll 1892 S. 22). Die Argumentation von Noll ist nun folgende: Wenn das dorsiven- trale Organ in die labile Ruhelage gebracht wird oder besser eine Spur darüber hinaus, so, daß die Ventralseite schwach von der Schwere affiziert wird, dann muß eine eventuell vorhandene Auto- epinastie zur Geltung kommen. „In diesem Falle müßte die auto- nome, ständig wirkende Epinastie das Organ bereits ventralwärts bewegt haben, bevor der in dieser Lage sehr schwach wirkende Geotropismus noch die Zuwachsbewegung in der Ventralseite in- duziert hätte" (S. 36). Die Versuche mit Aconitum-'BWxien , die Noll angestellt hat, ergaben, daß in der angegebenen Weise ein- gestellte Blüten durch Verlängerung der Ventralseite des Stiels in die stabile Gleichgewichtslage einrückten. In einem Falle gelang es, eine Blüte fünf Tage lang in der labilen Ruhelage zu halten. Hieraus schließt Noll auf das Nichtvorhandensein von Autoepi- nastie. Wir wollen nun auch hier einmal den Fall setzen, das dorsiventrale Organ zeige ein autoepinastisches Krümmungsbestreben, und weiter annehmen, es werde von der stabilen Ruhelage, die es bei normaler, senkrechter Richtung der Mutterachse einnimmt'), plötzlich in die Lage senkrecht nach unten gebracht. Man fragt sich nun unwillkürlich: woher weiß denn Noll, daß diese letztere 1) Dieser Punkt ist, was hier nebenbei bemerkt sei, nicht unwesentlich, denn es ist zu vermuten, daß der Ausfall der Versuche nicht derselbe sein wird, wenn der Stiel des Blattes oder der dorsiventralen Blüte, welche auf Autoepinastie geprüft werden soll, von vornherein gerade oder z. B. stark konvex gekrümmt ist. über den Einfluß der Schwerkraft auf die Bewegungen der Laubblätter usw. 13 Stellung bei dorsiventralen Organen die labile Rubelage für den Geotropismus ist? Als Kriterium für diese Lage gibt er kein anderes an als das oben genannte; sie ist nur durch die Richtung der Reaktionen definiert, die bei geringer Ablenkung eintreten. Unter der Voraussetzung, daß der Geotropismus rein zum Aus- druck kommt, wird sich eine derartige Ruhelage auch als geotro- pische zu erkennen geben. Wenn wir aber mit dem Vorhandensein anderer Krümmungstendenzen wie z. B. autoepinastischer rechnen müssen — und diese Frage will Noll ja entscheiden — , dann liegen die Dinge nicht so einfach. Wie wir nun sahen, liegt der NoU- schen Beweisführung folgende Voraussetzung zugrunde: wird ein autoepinastisches dorsiventrales Organ in eine Reizlage gebracht, in welcher die Schwerkraft gerade eine Verlängerung der Ventral- seite induziert, so muß es sich trotzdem dorsalkonvex krümmen, weil die Epinastie eine ständig wirkende ist, also schon induziert sein muß, während die spezifische Schwerewirkung erst in dem Momente induziert wird, in dem das Organ in die betreffende Reiz- lage eingestellt wird; je geringer die Schwerewirkung ist, um so deutlicher wird die Epinastie erscheinen müssen. Aus dieseru Grunde legt wohl Noll Wert darauf, daß die Ablenkung aus der „labilen geotropischen Ruhelage" keine zu große ist. Nehmen wir nun also an, der Versuch Nolls wäre in dem andern, von Noll für möglich gehaltenen Sinn ausgefallen, die Stiele hätten sich also nach der geringen Ablenkung aus der senk- rechten Lage nicht hypo-, sondern epinastisch gekrümmt. Dann dürfte gewiß die Frage berechtigt erscheinen : ist es bewiesen, daß die Lage senkrecht nach unten die labile geotropische Ruhelage ist? Vorläufig müssen wir das verneinen. Man könnte vielleicht daran denken, das dadurch zu entscheiden, daß man das Organ zur Verhinderung der epinastischen Krümmung längere Zeit in der schwach abgelenkten Lage fixiert, bis eine etwaige geotropische Reaktion induziert sein muß, und dann die Richtung der Krüm- mung beobachtet. Da jedoch derartige Versuche nicht vorliegen, ist es unnötig, sie zu diskutieren. Wichtiger erscheint es mir, dar- auf hinzuweisen, daß auch der tatsächliche Ausfall der Nollschen Versuche keineswegs zwingend zu dem Schlüsse führt, es sei keine Autoepinastie vorhanden. Ich möchte jedoch, ehe ich dies be- gründe, zunächst den oben dargelegten Gedankengang Nolls noch etwas weiter verfolgen. Wenn die Schwerkraft das dorsiventrale Organ so beeinflußt, daß es sich aus gewissen Reizlagen dorsal- 2^ Hans Kniep, konvex, aus anderen ventralkonvex nach der Gleichgewichtslage zu krümmt, so muß irgendwo eine labile Ruhelage für den Geotro- pismus vorhanden sein. Obwohl, wie bemerkt, die Lage senk- recht nach unten als solche nicht erwiesen ist, wollen wir der Einfachheit halber voraussetzen, sie sei es in der Tat. Wird jetzt das Organ (dem Autoepinastie zukommen soll) aus dieser Stellung in dem von NoU angegebenen Sinne weiter abgelenkt, so wird die erregende Wirkung der Schwerkraft, welche Verlängerung der Ven- tralseite anstrebt, jedenfalls an Stärke zunehmen, wahrscheinlich bis zu einem gewissen Grenzwinkel (optimale Reizlage), von da ab wird bei weiterer Ablenkung in der gleichen Richtung wieder Ab- nahme der Erregungsgröße erfolgen. Wir können uns nun vor- stellen, daß nach Einstellung in eine gewisse Reizlage zuerst eine schwache epinastische Krümmung eintritt, alsbald aber, infolge der überwiegenden Schwerewirkung, das Organ kurze Zeit stillsteht und sich dann in entgegengesetzter Richtung krümmt. In diesem Falle dürfte die epinastische Krümmung noch nicht die labile Ruhe- lage überschritten haben. Gehen wir noch weiter, so könnte es eine Reizlage geben, in welcher die > '1 11 "• 11 ^,«o /2,23\ Relative Wachstumsbeschleunigung ITTö) ^ 1,50. Versuch 4. Zwischeu 1. und 2. Ablesung normale Horizontallage. Nach der 2. Ablesung in die obere Vertikallage gebracht. Bis zur 3. Ablesung ist eine Konvexkrümmung bis zur Stellung -[-30^ eingetreten. Temperatur schwankte zwischen 17,2° und 18,0", erreichte nur einmal vorübergehend 18,5°. Oberseite Unterseite 1. Ablesung 2. Ablesung 3. Ablesung 1. Ablesung 2. Ablesung 3. Ablesung 11. 9. 4*''Nra. 12. 9. 3" Nrn. 13.9. 4*« Nrn. 11. 9. 4"Nm. 12.9. 3"° Nrn. 13.9. 5''°Nm. Entfernung der Tuschemarken Zuwachs Zuwachs Entfernung der Tuschemarken Zuwachs Zuwachs 61,5 1,3 3,0 53,8 0,0 — 0,5 50,2 0,8 3,2 61,0 0,0 — 0,8 65,8 0,0 4,0 64,2 0,3 — 0,6 47,9 0,1 2,3 60,3 0,4 — 0,3 61,4 0,0 4,3 45,8 0,5 -0,4 45,8 — 0,1 2,6 44,8 0,0 -0,7 48,5 0,1 2,5 55,8 0,4 0,4 381,1 2,2 21,9 385,7 1,6 -2,9 Absoluter Zuwachs der Mittellinie nach der 2. Ablesung: 1,9 V nnn nn^. „ 9,5 Zuwachs der Mittellinie in 7o ^^^ Stiellänge „ „ 2. „ 0,45 0/ Q «> AO n 11 n n 10 n ii n n "• n »j,i*d (^2,42 Relative Wachstumsbeschleunigung l-^^l = 5,38. ^ ^ '0,45/ Versuch 5. Vor der 1. Messung in die normale Horizontallage eingestellt. Zwischen 1. und 2. Messung schwache Senkung. Nach der 2. Ab- lesung in die obere Vertikallage eingestellt. Bis zur 3. Ablesung ist die Konvexkrümmung bis zur Stellung -|- 10° vorgeschritten. Temperatur schwankte zwischen 16,8° und 18,0°. 42 Hans Kiiiep, Oberseite Unterseite 1. Ablesung 2. Ablesung 3. Ablesung 1. Ablesung 2. Ablesung 3. Ablesung 12.9. 42s Nm. 13.9. 6"Nm. 14.9. 4«" Nrn. 12.9. 4"Vm. 13.9. 6''°Nm. 14.9. 4"'Nm. Entfernung der Tuschemarken Zuwachs Zuwachs Entfernung der Tuschemarken Zuwachs Zuwachs 57,0 2,2 5,1 57,8 1,7 1,6 55,4 2,6 6,3 61,1 2,9 — 0,5 56,6 3,6 4,0 54,9 2,7 0,2 51,0 2,0 3,4 58,8 2,5 — 0,3 58,9 3,1 3,0 58,7 1,5 0,6 58,8 2,4 0,8 53,2 0,4 0,6 337,7 15,9 22,6 344,5 11,7 2,2 Absoluter Zuwachs der Mittellinie Zuwachs der Mittellinie in "/o '^^"^ Stiellänge 3. 0/ o Relative Wachstumsbeschleunigung l^^^^^^l := 0,865. nach der 2. Ablesung: 13,8 12,4 4,05 3,51 .3,51^ Versuch 6. Vor der 1. Messung in der normalen Horizontallage. Nach der 2. Messung Blatt in die Lage -\- 135 "^ gebracht. Bis zur 3. Messung ist die normale Horizontallage wieder erreicht. Temperatur: 15,0 '^ — 17,0", am 16. 11. Nm. etwa eine Stunde lang auf 13,0 ^ gesunken. Oberseite Unterseile 1. Ablesung 2. Ablesung 3. Ablesung 1. Ablesung 2. Ablesung 3. Ablesung 15. 11.5"Nm. 16.11. 6"Nm. 17.11. 5«"'Nm. 15. 11.5'" Nm. Entfernung der Tuschemarken 16.11.6»0Nm. 17.11. 5"Nm. Entfernung der Tuscheniarken Zuwachs Zuwachs Zuwachs Zuwachs 58,0 0,9 7,3 41,0 1,1 1,3 34,0 0,2 3,3 53,4 0,3 0,5 71,8 0,3 3,0 52,8 0,6 0,0 58,0 1,0 3,2 55,7 0,2 — 0,5 54,2 1,3 4,0 55.0 — 0,5 1,1 55,8 0,3 3,5 55,6 -0,4 0,9 331,8 4,0 24,3 313,5 1,1 3,3 Absoluter Zuwachs der Mittellinie nach der 2. Ablesung: 2,55 n nnn r: v "' n J.i»,c7 Zuwachs der Mittellinie in °/q der Stiellänge „ ,<• 2. „ 0,77 q ±94. » « 1, nnn n nn"*n ^i"^ /4,24^ Relative Wachstumsbeschleunigung 0,77 5,51. über den Einfluß der Schwerkraft auf die Bewegungen der Laubblätter usw. 43 Versuch 7. Vor der 1. Messung in der normalen Horizontallage. Zwischen 1. und 2. Messung hat sich das Blatt ein wenig gehohen. Nach der 2. Messung wird es in die Lage — 80 " eingestellt. Nach einigen Stunden hat die Konkavkrüramung eingesetzt. Das Blatt wird darauf wieder um ca. 30 " gesenkt. Bis zur 3. Ablesung hat es sich um 90 " gehoben. Temperatur: 15,2 °— 17,0 ^ Oberseite Unterseite 1. Ablesung 2. Ablesung 3. Ablesung 1. Ablesung 2. Ablesung 3. Ablesung 20. 11. T^^Nra. 21.11. e^^Nm. 22.11. 5^''Nm. 20. 11. 7<"'Nm. Entfernung der Tuschemarken 21.11. 5*°Nni. 22.11. 6*"Nni. Entfernung der Tuschemarken Zuwachs Zuwachs Zuwachs Zuwachs 77,0 0,0 i,i 87,0 0,9 1,9 76,8 0,2 1,9 70,0 0,8 2,0 70,0 0,5 0,5 72,1 1,0 2,3 78,7 0,8 -0,1 67,8 1,0 1,4 67,0 — 1,0 0,3 72,5 1,8 1,7 76,0 0,0 0,1 76,5 2,0 2,5 445,5 0,5 4,1 445,9 7,5 11,8 Absoluter Zuwachs der Mittellinie nach der 2. Ablesung: 4,0 „ ,, ,, ,, ,, ,, "• 1, 7,95 Zuwachs der Mittellinie in % der Stiellänge ,, „ 2. ,, 0,90 ,1 ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, "• „ Z,^ö 12 23^ Relative Wachstumsbeschleunigung i— — 2,48. V. Die Bewegungen der Blätter nach Einstellung in verschiedene Reizlagen. Ehe näher auf die Klinostatenversuche und den Ausschluß der Epinastie eingegangen werden kann, muß kurz mitgeteilt werden, in welcher Weise Blätter, die von der normalen Horizontallage ab- gelenkt werden, in die Ruhelage zurückgelangen. Da ich mir, wie oben schon bemerkt wurde, die Untersuchung der Torsionen zu- nächst nicht zur Aufgabe gemacht hatte, sollen hier nur solche einfache Krümmungsbewegungen, die durch Wachstumsverlängeruug der Dorsal- oder Ventralseite des Blattstiels zustande kommen, beschrieben werden. Die Versuche beziehen sich auch hier fast ausschheßlich auf Lophospernium scandens. Die Blattstiele dieser 44 Hans Kniep, Pflanze krümmen sich konvex, wenn der Mittelnerv der Spreite mit der Horizontalen einen Winkel mit positivem Vorzeichen bildet (über die Bezeichnungen vergl. Abschnitt III). Auch aus der in- versen Horizontallage bewegt sich die Spreite durch Konvex- krümmung des Stiels in die normale. Voraussetzung dabei ist, daß bei der Einstellung in die Reizlage darauf geachtet wird, daß die Querachse der Spreite genau horizontal steht, da sonst sehr leicht Torsionen eintreten. In denjenigen Neigungslagen, die mit negativem Vorzeichen versehen sind, kann je nach der Größe des Ablenkungswinkels konkave oder konvexe Krümmung eintreten. Erstere beobachtet man stets nach Einstellung des Blattes in die Lage —30^, — 45° oder —90". In letzterem Falle erfolgt sie meist etwas später und schreitet ziemlich langsam vor, so daß das Blatt sehr häufig infolge eintretender Dunkelstarre nicht bis zur normalen Horizontallage gelangt. Ahnlich liegen die Verhältnisse, wenn man den Winkel noch mehr vergrößert und das Blatt in — 100, —110, und — 112" einstellt. Wenn das Material ent- sprechend vorbehandelt ist, die Blätter also bei Verdunkelung in der normalen Horizontallage bleiben und sich nicht senken, so er- folgt auch aus der Stellung — 112" immer Konkavkrümmung. Da- gegen trat in meinen Versuchen nach Einstellung in — 120", — 135" usw. stets Konvexkrümmung auf. Es muß also zwischen —112" und — 120" eine Lage geben, in welcher das Blatt verharrt (labile Ruhelage). Daß es aus verschiedenen Gründen nicht leicht ist, diese Stellung genau festzustellen, das wissen wir von anderen geotropischen Versuchen her. Eine invers gestellte Wurzel wird in den allerseltensten Fällen in der Inversstellung bleiben, denn die geringste Nutation bringt sie in eine Lage, in welcher eine von der labilen Ruhelage wegstrebende Krümmung induziert wird. Nun haben die Lophospermutn-'BVsitteT allerdings vor den meisten parallelotropen Organen den großen Vorzug, daß ihre Neigung zu autonomen Nutationen, wenn überhaupt vorhanden, dann meist äußerst gering ist. Demgegenüber bringt aber der Umstand, daß der Mittelnerv des Blattes in den seltensten Fällen ganz gerade ist, die Schwierigkeit mit sich, daß eine genaue Einstellung des Blattes in einen bestimmten Winkel nicht immer möglich ist. Nach meinen Versuchen dürfte die Lage — 115" der labilen Ruhe- lage entsprechen. Aus dieser Lage treten teils konvexe, teils konkave Krümmungen auf. In einem Falle blieb das Blatt in der Lage — 115". Um zu beweisen, daß hier nicht Dunkelstarre oder über den Einfluß der Schwerkraft auf die Bewegungen der Laubblätter usw. 45 eine durch irgendwelche anderen Mittel hervorgerufene Reaktions- unfähigkeit vorlag, brachte ich das Blatt, nachdem es 24 Stunden in der labilen Gleichgewichtslage verweilt hatte, in die Stellung — 45 *' und beobachtete nach kurzer Zeit eine deutliche konkave Krümmung. Wir ersehen aus diesen Versuchen, daß der Wiukelbereich, aus welchem Konvexkrümmungen erfolgen, viel größer ist als der, aus dem Konkavkrümmungen eintreten. Das Verhältnis ist 245:115. Daraus läßt sich indessen aus begreiflichen Gründen auf die Größe von geotropischen Erregungen und Reaktionen, die sich in Kon- kav- und Konvexkrümmungen äußern könnten, nichts schließen, denn es ist ja die Existenz von beiden noch nicht einmal erwiesen, Sicher ist bis jetzt nur, daß bei einer von beiden Krümmungen Geotropismus beteiligt sein muß. Selbst wenn wir aber das Vor- handensein beider voraussetzen, wäre es voreilig weitere Schlüsse zu ziehen, da wir noch nicht wissen, welche anderen Faktoren bei der Krümmung mitwirken. Es leuchtet ferner ein, daß es dann ebenso unberechtigt wäre, etwa anzunehmen, die Reizvorgänge, die die Konkavkrümmung einleiten, würden ausschließlich in den Neigungslagen bezw. — 1 ^ bis — 115", die der Konvexkrümmung vorausgehenden nur in 0° bezw. -\-l^ bis ±180" und — 116" bis ±180" induziert. Um diese Fragen wirklich zu entscheiden, werden erst ausgedehnte Untersuchungen nötig sein. Im Hinblick auf die in der Einleitung diskutierten Versuche Nolls sei hier eines noch kurz hervorgehoben, obwohl ich am Schlüsse der Arbeit darauf nochmals zurckkommen muß. Es zeigte sich in meinen Versuchen niemals, weder in der labilen Ruhelage noch dann, wenn die Blattstellung ein wenig davon abwich, daß das Blatt zuerst eine schwache Konvexkrümmung ausführte, die dann in eine entgegengesetzte umschlug. NoU würde hieraus auf das Nichtvorhandensein von Epinastie geschlossen haben, mit welchem Rechte, das werden wir unten sehen. Schließlich muß ich noch erwähnen, daß der Winkel, den der Blattstiel mit der Lamina bildet, bei den verschiedenen Blättern durchaus nicht immer gleich groß ist. Trotzdem stellen sie sich in die normale Horizontallage ein, ein Beweis dafür, daß diese Orientierung durch die Lamina bestimmt wird, welche den Stiel dirigiert, und daß etwa vorhandener Geotropismus des Stiels (der sich nach Abtrennung der Lamina zeigen könnte) bei der Ein- stellung in die Gleichgewichtslage belanglos ist. 46 Hans Kniep, VI. Die Reaktion der Blätter am gleichmäßig rotierenden Klinostaten. Es ist seit längerer Zeit bekannt, daß viele Blätter sich am Klinostaten „zurückschlagen", d. h. stark konvex krümmen. AV^ir können diese Erscheinung leicht beobachten, wenn wir eine Coleus- Pflanze in den Topthalter des Klinostaten so einspannen, daß die Sproßachse die Verlängerung der gleichmäßig rotierenden horizon- talen Klinostatenachse ist^). Eine nähere Analyse dieses Phäno- mens ist bisher nicht gegeben worden. Man hat es vielfach so gedeutet, daß nach Ausschluß des einseitigen Schwerkraftreizes die autogene Epinastie zum Ausdruck komme, und die Blätter ihre „Eigenrichtung" einnehmen. Auf diesem Standpunkt steht z. B. in seinen älteren Arbeiten Czapek, auch Pfeffers Bemerkungen (1904 S. 688) lassen auf diese Deutung schließen, wenngleich dieser an einer anderen Stelle seines Handbuchs (S. 568) klar ausspricht, daß bei diffus gereizten dorsiventralen Organen das Ausbleiben tropistischer Krümmungen nicht zu erwarten ist. Wir wollen in diesem und den folgenden Kapiteln untersuchen, um was für Vorgänge es sich bei dem „Zurückschlagen" der Blätter handelt. Hier soll zuerst der Nachweis geführt werden, daß Blätter am Klinostaten tatsächlich geotropisch reagieren können. Die Lophospermum-'BXÄiiQY zeigen, wie ich mich durch zahl- reiche Versuche überzeugte, am Klinostaten die Konvexkrümmung sehr gut. Natürlich wurden diese Versuche alle, um photische Reaktionen auszuschalten, im Dunkeln angestellt. Ich habe zu- nächst geprüft, ob die Krümmung bei Rotation des Blattes um die horizontale Achse stets eintritt, gleichgültig, welchen Winkel das Blatt anfänglich mit der Klinostatenachse bildet. Dies glaube ich auf Grund der mir vorliegenden Versuche entschieden bejahen zu können, obwohl aus begreiflichen Grründen nicht sämtliche Winkelstellungen untersucht werden konnten. Orientiert man die Pflanze so, daß der Mittelnerv der Klino- statenachse parallel gerichtet ist, so werden bei der Drehung außer den beiden Flankenstellungen die normale und inverse Horizontal- lage durchlaufen. Die Krümmung, die auftritt, ist sehr stark; in einem Falle überschritten die Blätter sogar die Parallelstellung mit dem Muttersproß um mehr als 4.5", hatten sich also um mehr als 135" gekrümrat. Das war allerdings ein Ausnahmefall, bei dem ') Vgl. die Abbildung des Versuches bei Pfeffer (1904, S. 688). über den Einfluß der Schwerkraft auf die Bewegungen der Laubblätter usw. 47 es sich um junge, ganz besonders reaktionsfähige Blätter handelte. Altere Blätter erreichen meist die Parallelstellung nicht, eine deut- liche Konvexkrümmung ist jedoch immer nachweisbar, sofern das Blatt noch wachstumsfähig ist. Im wesentlichen derselbe Erfolg tritt ein, wenn die Blätter einen Winkel von 45 "^ mit der horizon- / b / o / / Fig. 4. Blatt a durchläuft die Lagen 4-45" und — 135°, Blatt h —4.'-»" und + 135°. Der Pfeil deutet auf das Uhrwerk des Klino.staten. talen Achse bilden. Je nachdem hier die Blattspitze oder die Basis dem Klinostaten zugekehrt ist, (bei abgewandter Sproßspitze) werden die Winkel 4-45 ^^^ -135" oder —45" und +136" miteinander kombiniert. Die Skizze Fig. 4 veranschaulicht dies. Beide Blätter reagieren hier wie aus beliebigen anderen Anfangs- 48 Hans Kniep, Stellungen durch Konvexkrümmungen. Natürlich sind die Krüm- .mungen nicht immer quantitativ gleich. Die individuellen Schwan- kungen können auch dann ziemlich groß sein, wenn man von möglichst gleichem Material ausgeht, z. B. zu einem "Versuch zwei Blätter desselben Wirteis verwendet. Jedenfalls gestatteten diese Verschiedenheiten nicht, irgendwelche Rückschlüsse auf die Kompo- nenten, die bei der Krümmung beteiligt sein könnten, zu ziehen. Aus diesem Grunde kann ich wohl darauf verzichten, meine Ver- suchsprotokolle im einzelnen wiederzugeben. Wir sehen somit, daß die Versuche mit der horizontalen Klinostatenachse uns noch keinen Anhaltspunkt darüber ergeben, ob bei der Konvexkrümmung Geotropismus oder Epinastie oder beides im Spiele ist. Die Vorbedingungen dafür, daß geotropische Reaktionen auftreten können, sind dann gegeben, wenn Reizlagen durchlaufen werden, wenn in diesen Perzeption des Schwerereizes stattfindet und wenn sich die einzelnen Reizungen summieren, d. h. nicht zu schnell abklingen. Nehmen wir einmal an, die Konvexkrümmung der Blätter sei eine geotropische Reaktion, so können wir für gewisse Kombinationen an der horizontalen Klinostatenachse nach dem, was wir im vorigen Kapitel über die Bewegung der Blätter nach Einstellung in ver- schiedene Neigungslagen kennen gelernt haben, den Erfolg mit größter Wahrscheinlichkeit voraussagen. So, wenn wie im obigen Beispiel die Lagen -1-45'' und — 135" miteinander kombiniert werden, denn aus beiden Stellungen reagieren ja die Blätter mit konvexen Krümmungen, folglich muß auch die Resultierende eine Konvexkrümmung sein. Von den beiden Flankenstellungen, die bei der Rotation durchlaufen werden, sehe ich hier ab. Etwaige in der Medianebene des Blattes verlaufende Krümmungen, die hier auftreten, können nicht geotropischer Natur sein. Ich komme auf diesen Punkt unten zurück (Abschnitt VII). Zu dem gleichen Ergebnis führt uns die Beurteilung des Ver- suchs, bei welchem der Mittelnerv der Blätter parallel zur hori- zontalen Klinostatenachse orientiert ist. Hier wird die stabile Ruhe- lage mit der Lage +180 kombiniert; aus letzterer erfolgt eine starke konvexe Krümmung. Etwas anders liegen die Verhältnisse, wenn eine Neigungslage, aus welcher die Blätter durch Konkav -Krümmung in die Gleich- gewichtslage gelangen, mit einer solchen kombiniert wird, aus der über den Einfluß der Schwerkraft auf die Bewegungen der Laubblätter usw. 49 Konvexkrümmung erfolgt. Das ist z. B. bei der oben erwähnten Stellung der Fall, wo das Blatt die Lagen + 135" und — 45" durchläuft. Wenn auch hier als resultierende Bewegung Konvex- krümmung auftritt, so führt das zu dem Schluß, daß im Blatte die zur Konvexkrümmung führenden Tendenzen die entgegengesetzten überwiegen. Wie läßt sich nun zeigen, daß tatsächlich eine Summation geotropischer Impulse und geotropische Reaktion am Klinostaten stattfinden kann? Die Lösung dieser Aufgabe hängt mit der Be- antwortung der Frage zusammen: ist es möglich, an der gleich- mäßig rotierenden Klinostatenachse ein Blatt so anzubringen, daß es durch Konkavkrümraung reagiert? Das ist nun in der Tat möglich. Wir können es z. B. erreichen, wenn wir das Blatt an der um 45° aufgerichteten Achse so orientieren, daß der Mittel- nerv der Achse parallel läuft und die Blattspitze schräg nach unten, also zum Uhrwerk gekehrt ist. Alsdann beobachten wir nach einiger Zeit der Rotation eine schwache Konkavkrümmung, während das korrespondierende, im gleichenKnoten entspringende Blatt, welclies zwar auch der Achse parallel gerichtet ist, seine Spitze aber schräg nach oben wendet, sich sehr stark konvex krümmt. Die Skizze Fig. 5 veranschau- licht den Ausfall eines solchen Versuchs. Natürlich wurde derselbe oft wiederholt. Vergegenwärtigen wir uns die Neigungslagen, die hier kombiniert werden: bei dem sich konkav krümmenden Blatt (ä) sind es die Winkel — 46" und — 135", bei dem anderen (b) -|-45" und -|-135". Daß h sich konvex krümmt, ist nicht wunderbar, gibt uns aber auch keine Anhaltspunkte dafür, ob die Reaktion tropistisch oder nastisch ist. Die Konkavkrümmung von a beweist jedoch, daß es am Khnostaten eine Kombination von Reizlagen gibt, bei der keine Epinastie zum Ausdruck kommt. Falls das Blatt an sich also die Fähigkeit hat, sich epinastisch zu krümmen, so ist diese Krümmung in dem Falle überwunden worden. Das kann nun nur daher rühren, daß eine Konkavkrüramung induziert wird, welche die in — 135" induzierte Konvexkrümmung und eine eventuell vorhandene epinastische Tendenz überwiegt. Die in der Stellung — 45" perzipierten Reize summieren sich also. Sie rühren von der Schwerkraft her und sind tropistischer Natur. Damit ist also gezeigt, daß die Drehung am Klinostaten die Reiz- summation nicht ausschließt und somit geotropische Reak- tion möglich ist. Jahrb. f. wiss. Botanik. XLVIII. 4 50 Hans Kniep, An einen Einwand könnte man vielleicht hier denken. Steht es denn absolut fest, daß die Konkavkrümmung eine tropistische ist, könnte es nicht Hyponastie sein? In der Tat werden wir sehen, daß das nicht der Fall ist. Wäre dem auch so, dann würde doch an der Richtigkeit des obigen Satzes nichts geändert. Dann müßten eben die Konvexkrümmungen tropistisch sein, denn das Einrücken der Blätter in die normale Horizontallage aus den verschiedensten b / a / Fig. 5. a und 6 bezeichnet die Stellung der Blätter vor Beginn des Versuchs, a durchläuft die Lagen —45° und —135°, b -[-45'' und -)-135°. a und h' bezeichnet die Stellungen, die die Blätter nach eingetretener Krüninning einnehmen. Stellungen kann nur dadurch zustande kommen, daß sich entweder mit einer nastischen Bewegung mindestens eine tropistische Komponente kombiniert oder daß ausschließlich tropistische Krümmungen vorliegen. Insofern kann allerdings der obige Satz noch nicht verallge- meinert werden, als wir nicht wissen, ob am Klinostaten die Mög- lichkeit des Eintritts einer jeden tropistischen Reaktion gegeben ist. Die Konvexkrümmung der an der horizontalen Achse ange- über den Einfluß der Schwerkraft auf die Bewegungen der Laubblätter usw. 51 brachten Blätter könnte ja (wenigstens in den Fällen, wo bei der Drehung keine zwischen O'' und — 115" gelegene Neigungslage durchlaufen wird) trotzdem rein epinastischer Natur sein. Es wäre nämlich möglich, daß die Reize, die zu konvexen tropistischen Krüm- mungen führen, sich in ganz anderer Weise summieren als die, welche Konkavkrümmungen bedingen, und somit könnten die kon- vexen tropistischen Krümmungen am Klinostaten tatsächlich aus- geschlossen sein. Diese Frage ist experimentell lösbar, doch stehen uns nach den bisher gewonnenen Erfahrungen die Mittel dazu noch nicht zur Verfügung. Ich werde darauf am Ende dieser Abhand- lung zurückkommen, wenn ich gezeigt haben weide, wie es möglich ist, die Epinastie rein zum Ausdruck zu bringen und nachzuweisen, daß bei den Blattbewegungen außer der epinastischen noch eine tropistische Konvexkrümmung anzunehmen ist (s. Abschn. VIII). Ich habe noch eine große Reihe anderer Klinostatenversuche angestellt; auf einige davon kann ich erst später eingehen, auf die Besprechung der anderen verzichte ich, da sie nur eine Bestäti- gung der vorgetragenen Anschauung, nichts Neues lieferten. Man kann natürlich das Auftreten von Konkavkrümmuiigen noch auf verschiedene andere Weise als oben angegeben erreichen. Auch muß es eine (oder mehrere) Kombinationen geben, bei der über- haupt keine Krümmung eintritt. Hierüber gestatten die mir vor- liegenden Versuche kein abschließendes Urteil. Sehr schwach, und zwar konkav war die Krümmung bei Blättern, welche so ange- bracht waren, daß sie bei der Drehung die Winkel -\- 30" und — 30" passierten (Mittelnerv senkrecht zu der um 60" aufgerich- teten Achse). Es dürfte also die Krümmung ausbleiben bei Kom- bination von — 30" mit einem Winkel, der etwas größer als -f- 30" ist, oder bei -[" 30" mit einem solchen, der etwas kleiner als — 30" ist. In diesem Falle wäre demnach die geotropische Reaktion aus- geschlossen. Nichts wäre jedoch verkehrter, als daraus den Schluß zu ziehen, daß dann gleichstarke tropistische Krümmungsteiideiizen in Ober- und Unterseite des Blattstiels vorhanden sind, die sich aufheben. Selbstverständlich muß hierbe-i die Epinastie als Kom- ponente berücksichtigt werden. — Übrigens ist die praktiscjie Bedeutung dieses Ergebnisses sehr gering, denn es ermöglicht nicht, die Wirkung anderer Reize auf die Blattbewegungen unbehelligt durch geotropische Erscheinungen zu studieren, da letztere ja so- fort auftreten werden, sobald sich der Winkel, den das Blatt mit der Achse des Klinostaten bildet, verändert. 4* 52 Hans Kniep, Vtl. Der Ausschluß geotropischer Krümmungen und der Nachweis der Epinastie. Es fragt sich nun, wie es möglich ist, den Geotropismus so auszuschließen, daß trotzdem Krümmungen der Blätter möglich sind, und die Epinastie rein zum Ausdruck zu bringen. Die im vorigen Kapitel mitgeteilten und eine große Reihe anderer Klino- statenversuche haben mich überzeugt, daß das mit Hilfe des gleich- mäßig rotierenden Klinostaten nicht erreicht werden kann. Wir müssen zur intermittierenden Reizung unsere Zuflucht nehmen. Ich erwähnte schon oben, daß etwaige Konvex- oder Konkavkrüm- mungen, die in den Flankenstellungen auftreten, nicht geotro- pischer Natur sein können, denn jede geotropische Bewegung n)uß darin bestehen, daß das Organ seine Richtung zum Erdradius irgendwie verändert. In diesem Falle würde ja aber die Bewegung in der Horizontalebene erfolgen. Bringt man nun ein Blatt in die Flankenstellung, so tritt Konvexkrümmung, außerdem aber Torsion ein, welche dazu führt, daß die Oberfläche wieder dem Zenith zugewandt wird. Diese Torsion, die unter dem Emfluß der Schwerkraft steht (Geostrophismus), gilt es auszuschalten. Das ist auf folgende Weise leicht erreichbar: man bringt das Blatt kurze Zeit in eine Flankenstellung und dreht es dann schnell um 180° so, daß jetzt diejenige Blatthälfte, die vorher nach unten gerichtet war, nach oben gerichtet ist. Die Drehung muß also in vertikaler Ebene erfolgen und es ist dabei gleichgültig, ob das Blatt um den Mittelnerven als Achse gedreht wird oder ob dieser selbst einen halben Kreisbogen beschreibt. In der zweiten Flankenstellung bleibt dann das Blatt ebensolange wie in der ersten, darauf wird es wieder in diese zurückgebracht und so fort. In beideji Flanken- stellungen ^) wird die Schwerkraft natürlich bestrebt sein, Torsionen zu induzieren. Es ist aber leicht einzusehen, daß diese Torsionen sich entgegenwirken, denn das Blatt wird sich in der einen Flanken- stellung gerade in der entgegengesetzten Richtung zu drehen streben als in der anderen. Damit nun Torsionen ausbleiben, ist natürhch darauf zu achten, daß die Blätter in den Flankenstellungen nicht 1) Es ist namentlich bei langgestielten Blättern mit großer Lamina meist nötig, den Stiel in den Flankenlagen etvras zu stützen, damit er sich infolge der Belastung nicht krümmt. Man kann das leicht durch zwei parallel verlaufende Drahtschienen er- reichen, die den Seiten leicht anliegen und die Krümmungsbewegung in keiner Weise hindern. über den Einfluß der Schwerkraft auf die Bewegungen der Laubblätter usw. 53 ZU lange Zeit verbleiben. Es könnte sonst in einer Flankenlage die Torsion so weit induziert werden, daß sie in der zweiten trotz der entgegenwirkenden Induktion als Nachwirkung auftritt. Die Expositionszeiten in den Flankenlagen müssen also jedenfalls wesent- lich geringer sein als die Reaktionszeit für den Geostrophismus. Wie groß die Präsentationszeit für letzteren ist, habe ich nicht be- stimmt, da für mich die quantitative Untersuchung der verschie- denen sich hier anschließenden Fragen erst in zweiter Linie in Betracht kam. Damit der Versuch wirklich eindeutig ist, muß noch ein zweiter Punkt berücksichtigt werden. Es ist klar, daß das Verhältnis zwischen Expositionszeit in der Flankenstellung und der Zeit, während der sich das Blatt von einer Flankenlage in die andere bewegt, nicht unter einen gewissen Minimalwert sinken darf, wenn die Epinastie rei n zum Ausdruck kommen soll. Nehmen wir an, das Blatt passiere die obere Vertikallage, so könnte eine hier ein- tretende geotropische Erregung Konvexkrümmungen induzieren und wir wüßten dann nicht, ob die im Versuch auftretende Konvex- krümmung vielleicht nur in dieser geotropischen Erregung ihren Grund hat oder epinastischer Natur ist. Mit meinem im Abschnitt II beschriebenen intermittierenden Klinostaten ließ sich der Versuch leicht in den verschiedensten Varianten ausführen '). Die Pflanzen waren natürlich ebenso wie die zu den Klinostatenversuchen (Abschnitt VI) verwendeten sorg- fältigst vorbereitet, und es wurden nur solche Blätter gewählt, die sich im Dunkeln nicht aus der Horizontallage bewegt hatten. Über- einstimmend ergab sich in allen Versuchen starke Konvex- krümmung. Meistens ist die Reaktion, wenn die Temperatur des Versuchsraumes sich um 20 *' hält, schon nach 1 — 2 Stunden sichtbar und schreitet dann langsam fort, bis sie nach etwa einem Tage, oft auch erst nach etwas längerer Zeit ihr Maximum eri-eicht. Die Arbeitsachse des Klinostaten legte die halbe Umdrehung in \A, Mi- nute zurück. In den Flankenstellungen hielten sich die Blätter in den einzelnen Versuchen 5, 10, 12 oder 20 Minuten auf; der Er- folg war stets starke Krümmung ohne Torsion und es war dabei gleichgültig, welche Lage das Blatt beim Übergehen von einer in die andere Flankenstellung passierte. Als Durchgangslagen wählte ich die normale Horizontalstellung, die obere Vertikallage, meistens *) Nachdem ich bereits eine Reihe derartiger Versuche angestellt hatte, erfuhr ich von Prof. Fitting, daß er schon früher in prinzipiell der gleichen "Weise mit doi'si- ventralen Organen experimentiert hatte. 54 Hans Kniep, " die Lage - 45 ". Wäre in der letzteren eine starke Scbwerkraft- wiikimg aufgetreten , so hätte sich dieser Effekt in einer Ver- minderung der Konvexkrümmung bemerkbar machen müssen. Da- von war aber im Vergleich zu den Versuchen, bei welchen andere Durchgangslagen durchlaufen werden, nie etwas zu merken. Natür- lich traten auch bei diesen Versuchen individuelle Schwankungen auf; jüngere, stärker wachsende Blätter krümmen sich meist weiter, iiberschreiten oft die Parallelstellung mit dem Stengel, während ältere dieselbe vielfach nicht erreichen. Die Schwankungen waren aber nicht so, daß sich eine durchschnittliche Tendenz zu schwä- cherer Krümmung bei den Blättern gezeigt hätte, die die Durch- gangsstellung — 45 " passierten. Wir können also wohl annehmen, daß die Versuchsanordnung geotropische Krümmungen ausschloß. Damit wäre demnach der Nachweis geliefert, daß den Blättern Epinastie zukommt und daß sich diese rein, ungestört durch tropistische Krümmungen zum Ausdruck bringen läßt. Eine größere Reihe von Versuchen wurde auch bei Tageslicht gemacht. Hier mußte die Anordnung natürlich so getroffen werden, daß pliototropische Krümmungen ausgeschlossen waren. Es wurden die Pflanzen deshalb diffus von oben beleuchtet, so daß der tor- dierende Einfluß des Lichts mit dem der Schwerkraft gleichsinnig wirkte. Die LophosjJennum-Blätter reagierten sehr stark epinastisch, im allgemeinen etwas stärker als in Dunkelheit. Worauf das be- ruht vermag ich zurzeit noch nicht anzugeben. Man könnte einerseits daran denken, daß der schwächere Erfolg im Dunkeln auf geminderte Bewegungsfähigkeit zurückzuführen ist '), oder daß im Licht starke photoepinastische Reize auftreten, deren Wirkung natürlich bei Ausschluß des Phototropismus besonders deutlich zum Vorschein kommen kann. Ich werde die Erscheinung der Photo- epinastie später an anderer Stelle behandeln und bei dieser Ge- legenheit auf obige Versuche zurückkommen. Außer mit Lopho- s2)er}}mm-'B\Rtiern habe ich diese Lichtversuche noch mit Blättern von Circaea luteiiana angestellt, die die Erscheinung sehr aus- geprägt zeigten. Die Blätter krümmten sich, bis sie an die Sproß- achse anschlugen und dadurch an weiterer Bewegung gehindert wurden. Dunkelversuche wurden mit diesem Objekt wegen dessen großer Empfindlichkeit gegen Verdunkelung und der starken Schlaf- ^) Nach längerem Verweilen im Dunkeln tritt Dunkelstarre ein. über den Einfluß der Schwerkraft auf die Bewegungen der Laubblätter usw. 55 bewegungen nicht ausgeführt. Auch Plectranthus fruticosus zeigt die Epinastie sehr gut. Ehe ich zur Diskussion der hier mitgeteilten Tatsachen über- gehe, möge eins kurz berührt werden. In jedem Versuch pas- sierten die Blätter beim Übergang von einer in die andere Flanken- stellung die gleichen Durchgangslagen; es war also durch ent- sprechendes Anbringen der Kontaktklemmen am großen Rad der Arbeitsachse dafür gesorgt, daß das Blatt eine Flankenstellung immer in der entgegengesetzten Richtung verließ, in der es ange- kommen war. Wenn es nun auch für Versuche mit so großen Zeit- intervallen, wie ich sie angestellt habe, jedenfalls nicht von Bedeu- tung ist, ob die Bewegungsrichtung dieselbe bleibt oder immer urn- gekehrt wird, so kann das doch unter Umständen sehr wichtig werden. Dann nämlich, wenn es sich darum handelt festzustellen, bei welcher Zeitkombination die in den Durchgangslagen perzipier- ten Schwerkraftreize sich gerade so summieren, sodaß eine geo- tropische Reaktion (welche dann voraussichtlich in der resultierenden Krümmung zum Ausdruck kommt) erfolgt. Die Relaxationszeiten (vergl. Fitting 1905 S. 334) der Reizung in verschiedenen Neigungs- lagen brauchen selbstverständlich nicht gleich groß zu sein, sind es sogar mit aller Wahrscheinlichkeit nicht. So kann es bei gleich- sinniger Drehung aus einer Flankenlage in die andere z. B. vor- kommen, daß sich geotropische Reize, die die Konvexkrümmung induzieren, summieren, während für die Reizung, die die Konkav- krümmung einleitet'), die Relaxationszeit noch lange nicht erreicht ist. Um bei sonst gleichen Zeitintervallen die geotropische Reak- tion auszuschalten, wird es in diesem Falle somit nötig sein, das Blatt auf dem Hin- und Rückweg durch die Neigungslage — 45 " laufen zu lassen. Viel schwieriger, als der Nachweis der Epinastie ist die Lösung der Frage, welcher Natur diese Epinastie ist. Sie schlechthin als Autoepinastie zu bezeichnen geht nicht an, weil der Beweis fehlt, daß jeder aitiogeno Ursprung ausgeschlossen ist. Dieser könnte nämlich von zweieilei Art sein; es könnte Geoepinastie oder Photoepinastie vorliegen. Letztere würde im Dunkeln als Nachwirkung auftreten oder als direkte oder indirekte Folge des Lichtentzuges eintreten können, die sich nur oder jedenfalls viel stärker nach Ausschluß geotropischer Krümmungen geltend macht, andernfalls vom Geotropismus ganz ^) Wenn z. B. die Neigungslage — 45 ** durchlaufen wird. 56 Hans Kniep, oder großenteils überwunden werden könnte. Auf die Erscheinung der Photoepinastie bei Blättern hat Detmer (1882) hingewiesen. Er fand, daß sich die Keimblätter von Cucurhita-}S.eim\mgen und die Primärblätter junger Phaseolus-FÜSinzen nicht ausbreiten , wenn die Pflanzen im Dunkeln gehalten werden ; drei- bis fünfstündige Beleuchtung im diffusen Licht genügt jedoch, um Epinastie zu in- duzieren, die nach erneuter Verdunkelung eintritt. Die Angaben Detmers sind, was Cucurbita anlangt, von Vines (1889/90) in- sofern modifiziert worden, als dieser eine schwache Ausbreitung der Keimblätter schon im Dunkeln stattfinden sah, während das Licht dieselbe nur begünstigt und beschleunigt. Der Schluß, den Vines aus diesen und anderen Tatsachen zieht, daß die Epinastie der Blätter autogen sei, ist jedoch durchaus nicht gerechtfertigt. Auch seine übrigen Deutungen der verschiedenen Blattbewegungen können heute der Kritik nicht mehr standhalten, da sie von der falschen Voraussetzung ausgehen, am Klinostaten müsse bei dorsi- ventralen Organen der Geotropismus ausgeschlossen sein. Die Frage der Photoepinastie kann also nach den bisherigen For- schungen noch nicht als erledigt angesehen werden. Es gibt nun Mittel und Wege, durch das Experiment exakt zu ent- scheiden, ob Blätter überhaupt photonastisch reagieren und ob der- artige Reaktionen als Nachwirkungen auftreten können. Da ich jedoch, wie oben bereits bemerkt', noch nicht über eine größere Zahl von Versuchen, die dies klarstellen könnten, verfüge, will ich die weitere Diskussion der Angelegenheit auf eine spätere Abhand- lung verschieben. Es bleibt nun noch zu erörtern, ob es Gründe gibt, die für Geoepinastie oder Autoepinastie sprechen. Letztere könnte wieder- um von zweierlei Art sein. Es wäre möglich, daß irgendwelche Einflüsse von der Mutterachse, an der das Blatt sitzt, ausgehen und dahin wirken , daß die Oberseite des Blattstiels stärker wächst und dieser sich folglich bei Ausschluß tropistischer Reize krümmt, bis das Blatt in eine bestimmte Neigungslage (Eigenrichtung) ein- gerückt ist. Anderseits könnte dieses Krümmungsbestreben aber auch im Blatt selbst liegen. Ich sehe zurzeit kein Mittel, wie man entscheiden könnte, ob Geo- oder Autoepinastie vorliegt. Die Schwerkraft läßt sich eben nicht wegschaffen, und es fiagt sich nur, ob man vielleicht durch Intensitätsänderung des Gravitationsreizes mit Hilfe der Zentrifuge zu gewissen Anhaltspunkten kommen kann, ob Geoepinastie vor- über den Einfluß der Schwerkraft auf die Bewegungen der Laubblätter usw. 57 banden ist, denn es ist anzunehmen, daß die Größe einer geoepi- nastischen Krümmung zur Größe des wirksamen Reizes in irgend- welcher Abhängigkeitsbeziehung steht. Sollte sich das tatsächlich herausstellen, so würde damit natürlich nicht erwiesen sein, ob außerdem noch Autoepinastie existiert oder nicht. Überhaupt dürfte es kaum möglich sein, eine wirkliche Trennung beider herbei- zuführen. Ich habe noch eine große Heihe von Versuchen mit isolierten Lophospernium-^Vättern (dieselben lassen sich im isolierten Zustand, in Wasser getaucht, sehr lange frisch erhalten) gemacht, die es mir wahrscheinlich erscheinen lassen, daß etwaige vom Stengel ausgehende Einflüsse keine große Rolle spielen. Die isolierten Blätter krümmen sich an der intermittierend bewegten Klinostatenachse (bei der oben beschriebenen Kombination der beiden Flankenstellungen) sehr stark. Die Verwundung hat auf die Reaktion so gut wie keinen Einfluß. Ein Blatt ließ sich z. B. 8 Tage lang im isolierten Zusand voll- kommen frisch erhalten und reagierte dann noch am intermittieren- den Klinostaten stark epinastisch. Wenn also ein Einfluß vom Stengel ausgeht, so muß dieser mindestens sehr nachhaltig sein. Nachgewiesen ist natürlich seine Nichtexistenz damit nicht. VIII. Die Natur der dorsalkonvexen Krümmung. Nachdem wir im vorigen Kapitel gesehen haben, daß die Blätter nastische Konvexkrümmungen zeigen, und da wir bereits von früher her (Abschn. V) wissen, daß bei Einstellung in be- stimmte Neigungslagen Konkavkrümmungen induziert werden, müssen wir annehmen, daß diese letzteren tropistischer Natur sind und die Epinastie überwinden können. Es ist nun sehr wahrschein- lich, daß die Größe der Erregung, die die tropistischen Konkav- krümmungen bedingt, nicht in allen Reizlagen gleichgroß ist, und wir können uns vorstellen, daß es Reizlagen gibt, in welchen zwar tropistische Erregungsvorgänge und vielleicht auch weitere Glieder der Reizkette auftreten, die Reaktion jedoch nicht zur Geltung kommt, weil sie durch die Epinastie überwunden wird. Auf Grund dieser Vorstellung ist ein Grenzfall denkbar, in welchem gar keine Reaktion auftritt, und dieser Grenzfall könnte verwirklicht sein, wenn das Blatt die normale Horizontallage einnimmt. Somit ließe sich also die Einstellung in die Gleichgewichtslage aus dem Zusammenwirken zweier Faktoren, einer Nastie und eines Tropis- mus, erklären, und es fragt sich: ist das in der Tat so, oder wirkt 58 Hans Kuiep, bei der Bewegung aus einer mit positivem Vorzeichen versehenen Neigungslage in die stabile Ruhelage außer der nastischen noch eine tropistische Komponente mit? Um diese Frage zu entscheiden, bedarf es einer Vorunter- suchung. Wir wollen zuerst versuchen , ein Urteil über das Zu- sammenwirken von Konkavkrümmung und Epinastie zu gewinnen. Ich habe zu diesem Zweck eine große Reihe von Klinostatenver- suchen mit intermittierender Reizung angestellt, und zwar nach folgendem Prinzip: es werden drei Reizlagen miteinander kombiniert, nämlich die beiden Flankenstellungen mit einer Neigungslage, in der Konkavkrüramung induziert wird, meistens die Stellung — 45°. In allen drei Lagen hielt sich die Pflanze gleiche Zeit lang auf. Die Bewegung erfolgte so, daß das Blatt von der einen Flanken- stellung in die Lage — 45", von da in die zweite Flankenstellung einrückte, dann wieder zurück in die Lage — 45" und in die erste Flankenstellung usf. Der Lage —45° mußte also eine Kontakt- klemme vom Typus e" (vgl. Abschn. II) entsprechen, da ja von hier die Bewegung immer im Sinne der Ankunftsrichtung weitergehen mußte. Die geotropische Reizlage ist demnach in diesem Versuch mit Stellungen kombiniert, in welchen ausschließlich Epinastie stattfinden kann; Geotorsionen treten nicht auf. Die Zeitsumme, während deren der tropistische Reiz einwirkt, ist ebensogroß wie die, während deren das Blatt sich in den Flankenlagen befindet. Die Zeit, während deren der nastische Reiz wirksam ist, ist aber doppelt so groß, denn es ist anzunehmen, daß dieser auch in der tropistischen Reizlage wirkt und daß hier wenigstens einige Glieder der ihm entsprechenden Reizkette in Aktion treten. Ich will zunächst eine Reihe derartiger Versuche mitteilen. Versuch 17. August 1909. Pflanze seit 16. VIII. im dunklen Versuchsraum. Blatt bei Beginn des Versuchs genau horizontal, keine Schlafbewegung. Temp. 23,0—23,5°. Kombination der Flankenstellungen mit der Lage — 45 °. Beginn der intermittierenden Reizung 17. VIII., 4'° Nrn. Expositions- zeit je 5 Min. 17. VIII., e^"" deutliche Konkavkrümmung. 10^° Konkavkrümmung weiter fortgeschritten, Blatt der normalen Horizontallage um 25° näher gerückt. über den Einfluß der Schwerkraft auf die Bewegungen der Laubblätter usw. 59 Versuch 22. August 1909. Pflanze seit 21. VIII., 11'' Vm. im dunklen Versuchsraum. Bis zu Beginn des Versuchs hat sich das Blatt eine Spur gesenkt. Temp. 18,0—19,8". Kombination der Flankenstellungen mit der Lage — 45". Be- ginn der intermittierenden Reizung 22. VIII., 10-^" Vm. Expositions- zeit je 5 Min. 22. VIII., 3^^ Blatt eine Spur konkav gekrümmt. 10'^ Konkavkrümmung fortgeschritten, Blatt der normalen Horizontallage um 5" genähert. 23. VIII., 9^" Vm. Blattstellung noch ebenso. Versuch 23. August 1909. Pflanze seit 22. VIII., 8''* Vm. im dunklen Versuchsraum. Bis zum Beginn des Versuchs hat sich das Blatt eine Spur ge- senkt. Temp. 17,8 — 18,5". Kombination der Flankenstellungen mit der Lage — 60". Be- ginn der intermittierenden Reizung 2'3. VIII., 10'-^ Vm. Expositions- zeit je 5 Min. 23. VIII., 3^'' deutliche Konkavkrümmung. 24. VIII., 12-" Vm. dieselbe etwas weiter fortgeschritten. 10"" Vm. Blattstellung noch dieselbe; Blatt der normalen Horizontallage um 5" genähert. Versuch 27. August 1909. Pflanze seit 27. VIII., 12*" Vm. im dunklen Versuchsraum. Bis zum Beginn des Versuchs hat das Blatt seine horizontale Lage genau eingehalten. Temp. 18,5 - 19,5". Kombination der Flankenstellungen mit der Lage — 45". Be- ginn der intermittierenden Reizung 27. VIII.. 4^" Nrn. Expositions- zeit 5 Min. 27. VIII., 7"" die Konkavkrümmung hat begonnen. 11^" die Konkavkrümmung wesentlich fortge- schritten (um 12"). 28. VIII., 11"" Vm. Das Blatt hat gegenüber der An- fangslage seine Richtung um 14" verändert. 330 ;^jj^ Krümmung nicht weiter fortgeschriten. Es wird nunmehr durch Abnehmen der Kontaktklemme e" die Lage — 45" ausgeschaltet, so daß das Blatt sich nur noch in den beiden Flankenstellungen immer je 5 Minuten aufhält. 60 Hans Kniep, 28. VIII., 53° Nrn. Die Blattstellung bat sich noch nicht geändert. 10*^ Die Konkavkrümmung ist etwas zurück- gegangen. 29. VIII., 10^^ Vm. Die Krümmung ist im epinastischen Sinne um 8^ vorgerückt. Versuch 2. September 1909. Pflanze seit 1. IX., 11'^ Nm. im dunklen Versuchsraum. Bis zum Beginn des Versuchs hat das Blatt seine horizontale Lage genau eingehalten. Temp. 15,2 — 16,3". Kombination der Flankenstellungen mit der Lage —45". Be- ginn der intermittierenden Reizung 2. IX., 10*^ Vm. Expositions- zeit je 5 Min. 2. IX., 5*^" Nm. schwache Konkavkrümmung, die- selbe schreitet langsam foit bis 3. IX., lO^*' Vm. wo sie einen Winkel von 17° er- reicht hat. Versuch 8. September 1909. Pflanze seit 7. IX., lO** Nm. im dunklen Versuchsraum. Bis zum Beginn des Versuchs Stellung des Blattes unverändert. Temp. 16,9 — 17,0°. Kombination der Flankenstellungen mit der Lage — 45 °. Be- ginn der intermittierenden Reizung S. IX., 10^° Vm. Expositions- zeit je 10 Min. 8. IX., 3*'^ eben merkliche Konkavkrümmung. 10'° dieselbe ist bis 17° vorgeschritten. Versuch 12. September 1909. Pflanze 11. IX., 12^ nachts in den dunklen Versuchsraum ge- bracht. Bis zum Beginn des Versuchs Blattstellung unverändert. Temp. 17,2 — 18,0°. Kombination der Flankenstellungen mit der Lage — 46°. Be- ginn der intermittierenden Reizung 12. IX., 10°° Vm. Expositions- zeit je 10 Min. 12. IX., 3°° eben deutliche Konkavkrümmung. 5°° dieselbe bis 8° vorgeschritten. 12. IX., 12*° Vm. Krümmung bis 16° vorgerückt. über den Einfluß der Schwerkraft auf die Bewegungen der Laubblätter usw. 61 Diese Versuche dürften genügen, um darzutun, daß unter den gegebenen Bedingungen Konkavkrümmungen auftreten. Zwar sind sie oft nur recht schwach, doch immer deutlich nachweisbar, und damit ist der Beweis gehefert, daß die Epinastie durch den die Konkavkrümmung hervorrufenden Schwerkraftreiz auch dann noch überwunden wird, wenn sich die Blätter gleich lange Zeit in der geotropischen Reizlage — 4f>^ (oder — 60°, vgl. Versuch vom 23. VIII.) und in Flankenstellung aufhalten. Es wird Aufgabe weiterer Untersuchungen, die ich vorhabe, sein, dieses Zusammen- wirken von Konkavkrümmung und epinastischen Vorgängen ge- nauer quantitativ zu studieren und u. a. auch festzustellen, bei welcher Neigungslage bezw. Zeitkombination der Grenzfall erreicht ist, wo weder konkave noch konvexe Krümmung erfolgt. Wie ich oben schon sagte, lag mir zunächst hieran weniger; die mitgeteilten Versuche sollten vielmehr lediglich der Beantwortung der Frage dienen, ob die konvexe Krümmung, die aus mit positivem Vorzeichen versehenen Neigungslagen eintritt, rein epinastischer Natur ist, oder ob sich der epinastischen noch eine tropistische Komponente zu- gesellt. Wie diese Versuche anzustellen sind, dürfte nunmehr leicht einzusehen sein. Wir haben einfach nichts weiter zu tun, als mit der Lage — 45^ jetzt nicht, wie in den vorigen Versuchen, je eine Flankenstellung, sondern eine Neigungslage, die mit positivem Vor- zeichen versehen ist, zu kombinieren. Reizen wir z. B. das Blatt intermittierend in der Lage 45° und (immer gleiche Zeit lang) in der Stellung +45" oder -[-90° oder +135" und finden, daß genau ebenso wie in den oben mitgeteilten Versuchen schwache Konkavkrümmungen resultieren, so können wir mit großer Wahr- scheinlichkeit annehmen, daß es tropistische Konvexkrümmungen nicht gibt, oder daß sie zum mindesten sehr schwach sind. Treten dagegen unter den beschriebenen Versuchsbedingungen Konvex- krümmungen auf, so ist der Beweis geliefert, daß beim Einrücken des Blattes in die normale Horizontalstellung aus einer positiven Neigungslage außer dem nastischeu ein tropistischer Effekt sich geltend macht. Die Versuche, die ich in dieser Richtung an- gestellt habe, führten alle zu dem gleichen Ergebnis. Es seien einige mitgeteilt. Versuch 80. August 1909. Mit dem Blatte, das zu diesem Versuche diente, war vorher bereits ein Versuch nach Art der oben beschriebenen (Kombination beider Horizontallagen mit der Stellung — 45"; Reizdauer je 62 Hans Kniep, 5 Min.) angestellt worden. Es hatte sich schwach konkav ge- krümmt. Am 30. VIII., 11^" Vm. wird der Versuch so fortgeführt, daß das Blatt intermittierend in den Lagen -\- 135" und — 45" gereizt wird. Die Bewegung von einer Lage in die andere erfolgt über die normale Horizontallage. Expositionszeit je 5 Min. Temp, 18,7 — 19,5". 30. VIII., 3'"^ Nin. die Konkavwirkung ist noch um eine Spur fortgeschritten (Nachwirkung). 6^" desgl., etwa 2". 9^" es hat eine deutliche Konvexkrümmung eingesetzt (6"), die fortschreitet, bis sie 31. VIIL, U^o Vm. 9 330 12" erreicht. Versuch 3. September 1909. In gleicher Weise ist auch der oben mitgeteilte Versuch vom 2. IX. fortgesetzt worden. Temp. 15,2 — 16,0". Beginn 3. IX., 10^" Vm. Expositionszeit je 5 Min. 3. IX., 3^" Nm. deutliche Konvexkrümmung. 5"° fortgeschritten bis 14" 9'" „ „ 26" 4. IX., 10'^ Vm. „ „ 40". Versuch 1. September 1909. Pflanze 31. VIIL, 10^" Nm. in den dunklen Versuchsraum ge- bracht. Stellung des Blattes bis zum Beginn des Versuchs un- verändert. Temp. 17,5". Kombination von + 135" und — 45". Beginn der inter- mittierenden Reizung 1. IX., 10^^ Vm. Expositionszeit je 5 Min. Bereits 4"" Nm. hat das Blatt eine Konvexkrümmung von 70" zurückgelegt. Der Versuch wird jetzt abgebrochen und das Blatt in die Neigungslage — 45" eingestellt. 10*-^ Nm. hat es sich um 22" konkav gekrümmt. Versuch 1. September 1909. Pflanze ebenso vorbehandelt wie die des vorigen Versuchs, ßlattstellung bis zum Beginn des Versuchs unverändert. Temp. 16,2—17,6". über den Einfluß der Schwerkraft auf die Bewegungen der Laubblätter usw. 63 Kombination vun -j- 135*^ und — 45''. Beginn der inter- mittierenden Reizung 4^^ Nm. Expositionszeit je 5 Min. 1. IX., 6=^" Nm. Konvexkriimmung 13^^ 10*^ „ 23" 2. IX., 10"« Vm. „ 25". Der Versuch wird jetzt abgebrochen und das Blatt in die Lage — 45" eingestellt. 3'^" Nm. hat es sich um 10" konkav ge- krümmt. Versuch 8. September 1909. Fortsetzung des S. 60 angegebenen Versuchs gleichen Datums. Nachdem die Konkavkrümmung von 17" eingetreten war, wird das Blatt intermittierend je 10 Min. in den Lagen -|-45" und — 45" gereizt. Beginn 8. IX., 11 2" Nm. Temp. 16,9 — 17,0". 9. IX., 9^" Vm. Das Blatt hat eine Konvexkrüm- mung von 17" ausgeführt. Mit der Kombination -[-90" und — 45" habe ich keine Ver- suche ausgeführt, doch unterliegt es keinem Zweifel, in welchem Sinne sie ausgefallen wären. Als Resultat ergibt sich somit, daß bei Konvexkrümmungen der Blätter aus Neigungslagen mit positivem Vorzeichen') eine geotropische Komponente beteiligt ist. Natürlich wird die Größe derselben nicht konstant sein. Wir werden erwarten können, daß die Erregung von der Neigungslage abhängt. Obwohl mir hierüber einige Versuche vorliegen, sehe ich davon ab, sie mitzuteilen, weil sie noch zu wenig zahlreich sind, um die verschiedenen Fragen, die der Beantwortung harren, zu lösen, und weil ich ferner in dieser Arbeit nur die qualitativen Verhältnisse zu behandeln beabsichtige. Bevor ich zu einigen kurzen, sich hieran anschließenden Be- sprechungen übergehe, möchte ich nicht versäumen, auf einen Punkt nochmals hinzuweisen, den ich schon mehrfach berührt habe. Es ist bei all diesen Versuchen großes Gewicht darauf zu legen, daß die Blätter bei Verdunkelung die normale Horizontallage möglichst einhalten und sich nicht etwa stark abwärts krümmen. Derartige Krümmungen treten immer auf, wenn die Blätter starker Beleuch- tung ausgesetzt waren. Wird die Pflanze von oben sehr stark be- leuchtet, so kann man schon im Lichte beobachten, daß die Blätter 1) Wenigstens soweit die Winkel -\- ib** bis -\- ISb" in Frage kommen. 64 Hans Kniep, aus der Horizontale herausrücken und eine mein* oder weniger ge- neigte Stellung einnehmen. Diese Senkung wird durch Verdunkelung noch wesentlich vergrößert. Arbeitet man mit solchen Blättern, so ist es meist überhaupt nicht möglich, im Dunkeln geotropische Konkavkrüramungen zu erzielen. Dieselben werden eben von der direkt oder indirekt durch das Licht hervorgerufenen Konvex- krümraung unterdrückt. Ob wir es hier nun mit Photonastie oder mit einer durch die starke Beleuchtung hervorgerufenen Um- stimmung des Geotropismus zu tun haben, entzieht sich zurzeit der Beurteilung. Ich habe schon früher hervorgehoben, daß ich deshalb hier nicht näher auf diese Frage eingehen kann. — Wenn die Pflanzen dagegen bei schwachem Oberlicht erzogen werden, so stellen sicli die Blätter sehr schön in die optimale Lichtlage, die in diesem Falle die Horizontale ist, ein, und sie ändern diese Stellung im allgemeinen auch nicht, wenn sie verdunkelt werden. Ganz schwache Senkungen können auch da ab und zu vorkommen, doch sind diese meist so gering, daß sie das Versuchsergebuis nicht stören. Um dies zu zeigen, habe ich absichtlich oben (S. 59) zwei Versuche mitgeteilt, welche angesetzt wurden, nachdem die Blätter eine ganz schwache Senkbewegung ausgeführt hatten. Wir sehen, daß trotzdem die konkaven Krümmungen eintraten. Ob nun die im Dunkeln am intermittierenden Klinostaten bei Kom- bination beider Flankenstellungon nachweisbare Epinastie ihrem Wesen nach identisch ist mit den Konvexkrümmungen, die bei uns nach starker Beleuchtung erfolgen, bleibt natürlich noch zu ent- scheiden. Mir kam es nur darauf an zu zeigen, daß bei be- stimmter Vorbehandlung die Horizontalstellung die normale Lage der Blätter im Dunkeln ist und daß beim Einrücken der Blätter in diese Lage, was durch Konkav- oder Konvexkrümmung erfolgen kann, der Geotropismus beteiligt ist. Daß dieser Geotropismus zum Teil durch gewisse äußere Einflüsse überwunden und dadurch der Beobachtung entzogen werden kann, ist eine Frage, die ge- sonderte Behandlung verlangt und die ich niiher untersuchen werde. Da die in dieser Arbeit in Betracht kommenden Versuche alle mit gleichem Ausgangsmaterial angestellt wurden, sind sie auch alle direkt miteinander vergleichbar. Die in diesem und im vorigen Kapitel mitgeteilten Tatsachen werfen auch auf die Klinostatenversuche, von denen wir im Abschnitt VI sprachen, in gewisser Beziehung neues Licht. Ich habe damals die beiden Flankenstellungen, die bei der gleich- über den Einfluß der Schwerkraft auf die Bewegungen der Laubblätter usw. 65 mäßigen Rotation durchlaufen werden, nicht berücksichtigt, weil noch das Material zu ihrer Beurteilung fehlte. Es gilt jetzt, auf Grund der gewonnenen Erfahrungen darauf kurz zurückzukommen. "Welcher Natur die starken Konvexkrümmungen sind, die bei gleich- mäßiger Rotation der Blätter an der horizontalen Achse des Klino- staten auftreten, das können wir jetzt vermuten. Sie sind offenbar als resultierende Effekte von G-eotropismus und Epinastie anzusehen. Der geotropische Reiz induziert Konvex- und Konkavkrümmungen, die sich natürlich, wenn entsprechende Reizlagen (z. B. -j- 90" und — 90"; 4" 135'^ und — 4.5" usw.) durchlaufen werden, entgegen- arbeiten. Die Kombination der Reizlagen an der horizontalen Achse ist immer so, daß durch das Zusammenwirken beider eine Konvexkrümmung resultiert. Das folgt aus den Versuchen, die in diesem Kapitel mitgeteilt sind. Die Konvexkrümmung würde also auch dann erfolgen, wenn wir die Flankenstellungen gänzlich aus- schalten würden. Dadurch, daß diese am Klinostaten auch passiert werden, wird der Anteil, den die Epinastie am Endresultat hat, noch größer, und wir können verstehen, daß so starke Konvex- krümmungen zustande kommen. Wenn die Achse des Klinostaten geneigt ist, z. B. um 45" aufwärts, so liegen die Dinge etwas anders. Wir wollen zuerst von dem Fall ausgehen, in welchem die Blätter senkrecht zu der um 45" nach oben geneigten Klinostatenachse stehen, so, daß die Blattoberseite schräg zenitwärts liegt. Fig. 6 veranschaulicht diese Versuchsanordnung. In den vier Quadranten, die das Blatt bei der Drehung passiert, sind die Mittelstellungen die folgenden: im oberen -|- 45", im unteren — 45", in den beiden seitlichen ist der Mittelnerv horizontal gerichtet, die Querachse bildet aber einen Winkel von 45" mit der Horizontalen; in der einen Seitenlage ist dadurch die eine, in der anderen die andere Längshälfte des Blattes schräg nach oben gekehrt. Torsionen treten nicht auf. Die Wirkung der Epinastie ist in diesen Seitenlagen jedenfalls eine sehr geringe. Bringt man das Blatt in eine solche Stellung, so tritt nach einiger Zeit Torsion der Querachse ein, bis diese in die Horizontallage ein- gerückt ist; Epinastie zeigt sich, wenn überhaupt, nur sehr schwach. — Ich habe diesen Klinostatenversuch siebenmal wiederholt; von einer Ausnahme abgesehen, bei der ganz schwache Konkavkrümmung zu beobachten war, traten in allen Fällen deutliche Konvexkrümmungen auf. Diese können nicht allein von Reizen herrühren, die in den Seitenlagen auf die Blätter wirken. Es müssen daher die in der Jahrb. f. wiBs. Botanik. XLVIII. 5 66 Hans Kniep, Lage -|- 45° induzierten Vorgänge mitwirken, um die in — 45*^ induzierte Konkavkrümmung zu überwinden. Damit gewinnt die Annahme sehr an Wahrscheinlichkeit, daß am gleichmäßig rotieren- den Klinostaten auch die die Konvexkrümraung einleitenden geo- tropistischen Gravitationswirkungen sich summieren. a / ö / Fig. 6. Beide Blätter durchlanfen die Lagen — 45" und -[-45' Eine andere Anordnung der Blätter an der um 45 '^ geneigten Klinostatenachse hatten wir bereits früher besprochen: die Parallel- stellung des Blattes mit der Achse, uns interessierte besonders der Fall, bei dem das Blatt die Winkel — 45«^ und — 135 f* durch- läuft, weil da nach einiger Zeit der Drehung schwache Konkav - krümmungen auftieten. Davon, daß das Blatt die Stellung — 135^ durchläuft, können sie nicht herrühren, denn wir wissen aus Ab- schnitt V, daß einige Zeit nach Einstellung des Blattes in diese über den Einfluß der Suhwerkraft auf die Bewegungen der Laubblätter uhw. 67 Lage Konvexkrüramung eintritt. Ich möchte hier beiUlufig bemerken, daß wir über die Natur dieser Konvexkrümraung noch nichts Sicheres aussagen können. Es könnte hier ebenso wie bei den aus anderen Reizlagen erfolgenden, von denen oben gesprochen wurde, Zusammenwirken von Geotropismus und Epinastie vorliegen. Es wäre aber auch möglich, daß in der Lage — 135'' eine die Konvexkrümmung induzierende geotropische Reizung gar nicht stattfindet, sondern daß wir es mit Epinastie zu tun haben, welche die geotropische Konkavkrüramung überwindet. Letztere wäre dann in dieser Lage sehr schwach, bedeutend schwächer als in den Stellungen — 45 '^ und — 90*^. Es muß späteren Untersuchungen vorbehalten bleiben, diese nicht uninteressante Frage zu entscheiden. Wir kehren jetzt zu unserer obigen Betrachtung zurück. Zweifel- los wird die Konkavkrümmung in der Lage — 45'' und den benach- barten Winkelstellungen induziert. In den Flankenstellungen, die in diesem Versuche um 45" nach unten geneigt sind, herrscht die Tendenz zu epinastischer Krümmung vor. Bringt man ein Blatt in diese Lage (Blattfläche senkrecht, Mittelnerv 45" nach unten geneigt), so beobachtet man starke epinastische Krümmung, zugleich Torsion der Fläche bis zur Horizontalstellung der Querachse. Die Konkavkrümmung, die das Blatt schließlich unter Mitwirkung der Torsion in die normale Horizontallage bringt, setzt meistens erst ziemlich spät ein. Wir dürfen also wohl annehmen, daß für das Eintreten der schwachen Konkavkrümmung am Klinoslaten haupt- sächlich die Reizungen in dem Quadranten, welcher die Lage — 45" zum Mittelpunkt hat, verantwortlich zu machen sind. Eine vollständige Analyse aller Klinostatenversuche wird sich erst geben lassen, wenn wir über die Erregungsgröße der geotro- pischen Reizung und die Zeit des Abklingens sowie über das Zu- sammenwirken von tropistischen und nastischen Vorgängen genauer unterrichtet sind. IX. Schlußbemerkungen. Die in dieser Arbeit mitgeteilten Untersuchungen haben er- geben, daß bei den (unter Lichtabschluß erfolgenden) Bewegungen der Blätter nach Einstellung in verschiedene Neigungslagen drei Faktoren beteiligt sein können: geotropische Konvexkrümmung, geotropische Konkavkrümmung und Epinastie. Konkavkrümmung tritt ein, wenn die Blätter die Stellungen — 1" bis — 114" ein- nehmen, Konvexkrümmung aus den übrigen Neigungslagen. Schon 5* 68 Hans Kniep, im Abschnitt V wurde darauf hingewiesen, daß daraus niclit etwa geschlossen werden darf, allein in diesen Lagen würden die ent- sprechenden geotropischen Reizvorgänge eingeleitet Es könnte ja sein, daß, um mit Noll zu reden, die der Konkav- und der Kon- vexkrümmung zukommenden Reizfelder sich teilweise decken und somit die Reaktion in gewissen Lagen als die Resultante zweier antagonistisch wirkender, ungleich starker Kräfte aufzufassen wäre. Wir haben bisher keinen sicheren Anhaltspunkt, die Frage in diesem oder jenem Sinne zu entscheiden. Jedenfalls werden wir annehmen müssen, daß die erregende Wirkung der Schwerkraft in verschiedenen Neigungslagen eine un- gleiche ist, ähnhch wie das für radiäre, parallelotrope Organe er- wiesen ist. Sie nimmt höchstwahrscheinlich mit der Ablenkung aus der normalen Horizontallage zunächst bis zu einem Maximum zu, von da an wieder ab. Wo dieses liegt und wo die Minima zu suchen sind, das zu entscheiden muß weiteren Untersuchungen vor- behalten bleiben. Diese werden auch klarzustellen haben, ob der konvexen und konkaven geotropischen Krümmung quahtativ gleiche oder wesensverschiedene Reizvorgänge zugrunde liegen. Es fragt sich jetzt, wie wir uns das Zusammenwirken von Geo- tropismus und Epinastie vorstellen können. Ist die Epinastie ein Faktor, der unter allen Umständen die Ruhelage, welche das dor- siventrale Organ einnimmt, als nachweisbare Komponente mitbe- stimmt? Wir wollen zunächst einmal diejenige Orientierung der Pflanze ins Auge fassen, von der wir bei fast allen Versuchen aus- gegangen sind: Hauptsproß senkrecht, Blattspreite horizontal, Blatt- stiel gerade oder sehr schwach gekrümrat, schräg gerichtet. Wie kommt hier die normale Gleichgewichtslage zustande? Man könnte daran denken, daß der Epinastie von dem entgegenwirkenden Geo- tropismus gerade das Gleichgewicht gehalten wird. Dann wäre vorauszusetzen, daß die geotropische Reaktion in den Lagen — 1 ^ bis — 114'' stärker ist als in 0'^, da sie dort die Epinastie über- windet, in 0" aber gerade den Wert erreicht, der nötig ist, der Epinastie das Gleichgewicht zu halten. Ob diese Voraussetzung nun zutrifft oder nicht, jedenfalls scheint mir gegen die obige Deu- tung besonders ein Moment zu sprechen : die Blätter nehmen ja auch dann als stabile Ruhelage die Horizontale ein, wenn sie sich im Zustande starker konvexer Krümmung befinden. Auch dann also, wenn sich die epinastische Krümmung geltend gemacht hat. ändert sich die Gleichgewichtslage nicht, und das spricht meines über den Einfluß der Schwerkraft auf die Bewegungen der Laubblätter usw. 69 Erachtens dafür, daß diese Gleichgewichtslage ganz vorwiegend durch den Geotropismus bestimmt wird. Denn sonst wäre zu er- warten, daß stark konvex gekrümmte Blätter eine etwas nach oben abweichende Lage als Ruhelage einnähmen'). Es liegt hier also offenbar etwas ähnliches vor wie bei dem Zusammenwirken von Heliotropismus und Geotropismus bei verschiedenen Pflanzen, z. B. Phycomyces, dessen Sporangienträger trotz entgegenwirkendem Geo- tropismus sich genau in die Lichtrichtung einstellen. Möglicherweise könnten sich auch beide Reizketten gegenseitig beeinflussen. Wir hätten damit das Recht, von Transversalgeotropismus der Blätter zu sprechen. Ob die Einstellung in die Horizontale sich aus dem Antagonismus von geotropischer Konvex- und Konkavkrümmung erklärt, möge zunächst dahingestellt bleiben. Wie steht es nun mit der labilen Gleichgewichtslage? In den im Abschnitt V mitgeteilten Versuchen zeigte sich, daß eine Umkehrung der Krümmungsrichtung nach Einstellung in Winkel, die nahe der labilen Ruhelage liegen, nicht eintritt. Da das Vorhan- densein von Epinastie erwiesen ist, so ist damit gezeigt, daß die Vor- aussetzung, von der NoU bei seinen Epinastieversuchen (vergl. Ab- schnitt I S. 10 ff.) ausging, nicht gerechtfertigt ist. Die Dinge können also nicht so liegen, daß die „ständig wirkende" Epinastie bereits zur Konvexkrümmung geführt haben muß, noch ehe eine entgegen- gesetzt gerichtete geotropische Wirkung sich geltend machen kann. Wenn wir annehmen, daß ein epinastischer Erregungszustand in dem Organ dauernd vorhanden ist ^ was allerdings erst exakt zu be- weisen wäre — dann würde sich als Konsequenz hieraus ergeben, daß die der geotropischen Reaktion, welche der Epinastie entgegen- wirkt, vorausgehenden Glieder der Reizkette sehr schnell verlaufen und die Vorgänge, die direkt die epinastische Krümmung bedingen, überholen. Es könnte auch sein, daß sie direkt in diese eingreifen; dann würden wir es mit einer ähnlichen Erscheinung zu tun haben, wie Fitting (1903) sie für Ranken nachgewiesen hat, bei denen durch Berührung der Gegenseite die Krümmung auch dann ver- hindert wird, wenn die ersten Glieder der zur Krümmung führenden Reizkette bereits abgelaufen sind. Es darf natürlich auch die Ausgangslage nicht außer acht ge- lassen werden, von der Noll bei seinen Versuchen und ich bei 1) Es kann allerdings vorkommen, daß nach sehr starken Konvexkrümmungen die Horizontale nicht erreicht wird. Andrerseits kann man auch öfter beobachten, daß sie überschritten wird. Ich möchte daher obiges nicht mit voller Bestimmtheit sagen. Ver- mutlich liegen die Dinge viel komplizierter als es zunächst den Anschein hat. 70 Hans Kniep, den meinigeD ausging. Sie war in beiden Fällen die normale Rich- tung des dorsiventralen Organs an der aufrecht stehenden Pflanze. Schon in dieser Lage könnte ein Zustand induziert sein, der die Epinastie aufhebt bezw. ausschaltet und sich in der labilen Ruhe- lage erhält. Leider verfüge ich nicht über Versuche, welche darüber Rechenschaft geben, ob die labile Ruhelage unabhängig vom Krüm- raungszustand des Blattes ist. Notwendig ist das natürlich nicht; es wäre nicht ausgeschlossen, daß sie z. B. bei stark konvex ge- krümmten Blättern nicht bei — 115" liegt. Die Entscheidung dieser Frage könnte uns vielleicht einige Hinweise darauf geben, welcher Art das Znsammenwirken von Geotropismus und Epinastie ist. X. Zusammenfassung der wichtigsten Ergebnisse. Die Einstellung der Lophospermutn-^läiiter in die normale hori- zontale Ruhelage nach Ablenkung aus derselben erfolgt durch Wachs- tumskrümmung des Blattstiels. Während der Wachstumskrümmung ist das Wachstum der Mittelhnie beschleunigt. Aus den Neigungslagen — 1" bis —114° erfolgt Konkav- krümmung (beschleunigtes Wachstum der Stielunterseite), aus den Lagen -|- 1" bis + 180" und — 116" bis + 180" Konvexkrümmung (beschleunigtes Wachstum der Stiel Oberseite). Die labile Ruhelage liegt also etwa bei — 115". An der horizontalen Achse des Klinostaten treten unter allen Umständen Konvexkrümmungen auf, gleichgültig, wie das rotierende Blatt zur Achse orientiert ist. Geoperzeption und Summation geo- tropischer Reize ist am Klinostaten möglich. Die Blätter zeigen Epinastie und diese läßt sich rein, unge- stört durch den Geotropismus zum Ausdruck bringen. Außer der epinastischen gibt es eine geotropische Konvex- krümmung, ferner geotropische Konkavkrümmung. Somit können bei dem im Dunkeln erfolgenden Einrücken der Blätter in die Gleichgewichtslage drei Faktoren beteiligt sein. Zu den vorliegenden Untersuchungen haben mir die Königlich preußische Akademie der Wissenschaften und das Großherzoglich badische Ministerium der Justiz, des Kultus und Unterrichts nam- hafte Subventionen gewährt. Ich möchte nicht verfehlen, auch an dieser Stelle dafür meinen verbindlichsten Dank zu sagen. Freiburg i. B. Botanisches Institut, März 1910. über den Einfluß der Schwerkraft auf die Bewegungen der Laubblätter usw. 71 Zitierte Literatur. Blaauw, 1909. Die Perzeption des Liclits. Diss. Utrecht. Baranetzky, 1901. Über die Ursaehen, welche die Richtung der Äste der Baum- und Straucharten bedingen. Flora Bd. 89, S. 138 ff. Bässler, 1909. Über den Einfluß des Dekapitierens auf die Richtung der Blätter an orthotropen Sprossen. Bot. Ztg. Bd. 67, S. 67 ff. Bonnet, 1758. Recherches sur l'usage des feuilles dans les plantes. Deutsch von Boeckh und Gatterer 2. Aufl. Ulm 1803. Böse, 1906. Plant response as a means of physiological investigation. London. Czapek, 1895. Über die Richtungsursachen der Seitenwurzeln und anderer plagiotroper Pflanzenteile. Sitzungsber. Wiener Akad. math.-naturw. Klasse Bd. 104, T, S. 1197 ff. Czapek, 1898. Weitere Beiträge zur Kenntnis der geotropischen Reizbewegungen. Jahrb. f. wiss. Bot. Bd. 32, S. 175 ff. Czapek, 1901. Über den Vorgang der geotropischen Reizperzeption in der Wurzelspitze. Ber. d. deutsch, botan. Gesellsch. Bd. 19. Gen. -Vers. -Heft, S. 116 ff. Dachnowski, 1907. Zur Kenntnis der Entwicklungsphysiologie von Marchantia polymoi-pha. Jahrb. f. wiss. Bot. Bd. 44, S. 254 ff. Detmer, 1882. Über Photoepinastie der Blätter. Bot. Zeitung Bd. 40, S. 787 ff. Dutrochet, 1837. Memoires pour servir ä l'histoire anatomique et physiolo- gique des vegetaux et des animaux. Bd. II. Paris. Fischer, A., 1890. Über den Einfluß der Schwerkraft auf die Schlafbewegungen der Blätter. Botan. Ztg. Bd. 48, S. 673 ff. Fitting, 1903. Untersuchungen über den Haptotropismus der Ranken. Jahrb. f. wiss. Bot. Bd. 38, S. 545 ff. Fitting, 1905. Untersuchungen über den geotropischen Reizvorgang. I. II. Jahrb. f. wiss. Bot. Bd. 41, S, 221 ff. Frank, A. B., 1870. Die natürliche wagerechte Richtung von Pflanzenteilen und ihre Abhängigkeit vom Lichte und von der Gravitation. Leipzig. Frank, A. B. 1873. Zur Frage über den Transversalgeotropismus und -heliotro- pismus. Botan. Ztg. Bd. 31, S. 17 ff. Fröschel, 1908. Untersuchungen über die heliotropische Präsentationszeit. I. Mitteilung. Sitzungsber. Wiener Akad. math.-naturw. Klasse Bd. 117,1, S. 236 ff. Fröschel, 1909. Dasselbe, IL Mitteilung. Sitzungsber. Wiener Akad. math.- naturw. Klasse Bd. 118,1, S. 1247 ff. Guttenberg, H. v., 1907. Über das Zusammenwirken von Geotropismus und Heliotropismus in parallelotropen Pflanzenteilen. Jahrb. f. wiss. Bot. Bd. 45, S. 193 ff. Jost, 1908. Vorlesungen über Pflanzenphysiologie 2. Aufl. Jena. Knight, 1806. Über die Richtung der jungen Wurzel und des jungen Stengels bei der Keimung. Deutsch von Ambronn. Ostwalds Klassiker, Nr. 62, 1895. Krabbe, 1889. Zur Kenntnis der fixen Lichtlage der Laubblätter. Jahrb. f. wiss. Bot. Bd. 20, S. 211 ff. Luxburg, Graf H., 1905. Untersuchungen über den Wachstumsverlauf bei der geotropischen Krümmung. Jahrb. f. wiss. Botanik Bd. 41, S. 399 ff. Nemec, 1906. Die Symmetrieverhältnisse und Wachstumsrichtungen einiger Laubmoose. .Tahrb. f. wiss. Bot. Bd. 43, S. 501 ff. 72 Hans Kniep, Über d. Einfl. d. Schwerkr. a. d. Beweg, d. Laubblätter usw. Noll, 1885. Über die normale Stellung zygomorplier Blüten und ihre Orientierungs- bewegungen zur Erreichung derselben. I. Teil. Arbeiten des bot. Instituts Würzburg Bd. 111,2, S. 189 ff. Noll, 1887. Dasselbe. Ebenda Bd. III, 3, S. 315 ff. Noll, 1892. Über heterogene Induktion. Leipzig. Noll, 1893, Eine neue Methode zur Untersuchung auf Epinastie. Flora Bd. 77, S. 357 ff. Noll, 1900. Über Geotropismus. Jahrb. f. wiss. Bot. Bd. 34, S 457 ff. Noll, 1902. Zur Kontroverse über den Geotropismus. Ber. d. deutsch, botan. Gesellsch. Bd. 20, S. 403 ff. Pekelharing, 1909. Onderzoekingen over de perceptie van den zwaartekracht- prikkel door planten. Diss. Utrecht. Pfeffer, 1881. Pflanzenphysiologie Bd. II. Pfeffer, 1904. Dasselbe. 2. Aufl. Prantl, 1873. Über den Einfluß des Lichts auf das "Wachstum der Blätter. Arb, d. bot. Inst. Würzburg Bd. 1,3, S. 371 ff. Pringsheim, E. , 1907. Einfluß der Beleuchtung auf die heliotropische Stimmung. Cohns Beitr. z. Biol. d. Pflanzen Bd. 9, S. 263 ff. Pringsheim, E., 1909. Studien zur heliotropischen Stimmung und Präsentations- zeit. Cohns Beitr. z. Biol. d. Pflanzen Bd. 9, S. 415 ff. Sachs, 1872. Verh. d. physikal.-medizin. Gesellsch. zu Würzburg 16. März. Sachs, 1879. Über Ausschließung der geotropischen und heliotropischen Krümmung während des Wachstums. Arb. d. bot. Inst. Würzburg Bd. II, 2, S. 209 ff. Sachs, 1879. Über orthotrope und plagiotrope Pflanzenteile. Ebenda S. 226 ff. Schimper, 1854. Amtl. Bericht der Naturforscherversammlung in Göttingen, zitiert nach de Vries (1872). Stahl, 1884. Einfluß des Lichts auf den Geotropismus einiger Pflanzenorgane. Ber. d. deutsch, bot. Ges. Bd. 2, S. 383 ff. Uhlitzsch, 1887. Untersuchungen über das Wachstum der Blattstiele. Diss. Leipzig. Vines, 1889/90. On epinasty and hyponasty. Ann. of bot. Bd. 3, S. 415ff. de Vries, 1872. Über einige Ursachen der Richtung bilateral - symmetrischer Pflanzenteile. Arb. d. bot. Inst. Würzburg Bd. 1,2, S. 223. de Vries, 1873. Die vitalistische Theorie und der Transversalgeotropismus. Flora Bd. 56, S. 305 ff. Vöchting, 1888. Über die Lichtstellung der Laubblätter. Botan. Ztg. Bd. 48, S. 501 ff. über Organveränderung bei (ki^tlerpa pvollfera. Von J. M. Janse. Mit Tafel I und II. Als ich vergangenen Sommer (1909) wieder an der Zoolo- gischen Station zu Neapel verweilte, habe ich meine früheren Ver- suche, welche auf die Organbildung bei Caiderpa und die dabei ins Spiel tretenden inneren und äußeren Einflüsse Beziehung hatten '), wieder aufgenommen und verfolgt, und es sind die dabei erzielten Resultate, welche ich hier besprechen möchte. Zum besseren Verständnis jener Versuche und des Zwecks, welchen ich zu erreichen suchte, erinnere ich daran, daß die Er- gebnisse meiner früheren Versuche mich zu der Auffassung führten : daß in der Ccnderpa-ZeWe eine basipetale Impulsion wirksam ist, welche als Energiequelle aufgefaßt werden muß und deren Wirkung an Translokation von Protoplasma gebunden ist; daß diese Impulsion die Richtung der mächtigeren Protoplasma- ströme im „Blatte" bestimmt; daß sie, nach eingetretener erheblicher Verwundung des „Blattes", den Ort des Entstehens von „Rhizomen" und „Rhizoiden" bestimmt; und daß eine so kräftige Wirkung von ihr ausgeht, daß sie die Ausbildung energischer Protoplasmaströme, falls deren Richtung nicht mit der von ihr vorgeschriebenen zusammen fällt, verhindert. 1) Vergl. meine beiden Abhandlungen in dieser Zeitschrift : I. Die Bewegungen des Protoplasmas von Caulerpa prulifcra, 1889, Bd. XXT, S. 163. II. Polarität und Organbildung bei Caulerpa pyoUfera, 190G, Bd. XLII, S. 394. Sie werden hier mit T und TI angedeutet werden. 5** 74 J- M. Janse, Die Caulerpa-ZeWe solle somit nur einen aktiven Pol auf- weisen, welcher stets basalwärts sich äußere. Im Anschluß an diese Ergebnisse untersuchte ich diesmal näher, und nach anderer Richtung hin, den Einfluß, welchen die basipetale Impulsion auszuüben imstande ist. Vorher beschäftigte ich mich jedoch mit der Rogener ati 012, d. h. mit der Fähigkeit der Organe, Neubildungen gleicher Art zu bilden. A. Regeneration. Die erhaltenen Resultate der Regenerationsversuche können kurz in folgender Weise zusammengefaßt werden: a) Rhizoide (vergl. Fig. 1, 2, Taf. I). Wenn man Rhizoide abschneidet, so daß nur der Stumpf übrig bleibt, oder wenn Rhizoid-Aste verwundet werden, so treten sehr bald nachher, öfters schon innerhalb 24 Stunden, neue Aste hervor, welche alle der Verwundungsstelle möglichst nahe stehen. Es zeigt solches z. B. Fig. 1, Taf. I, welches ein Rhizoid darstellt 2ü Stunden nach der Verstümmelung; die Aste waren dann schon 1—1 V2 mm lang. Fig. 2, Taf. I, welche die Regeneration eines Rhizoid -Astes, gleichfalls 20 Stunden nach dessen Verwundung, darstellt, beweist, daß dieser sich in ähnlicher Weise verhielt. Es sind jedoch nur die jüngeren Rhizoide, die sich regenerieren: schon bald nach ihrer völligen Ausbildung hört dieses Vermögen auf; in einem Falle z. ß. trat Regeneration bei Rhizoiden, welche etwa 14 mm hinter der wachsenden Rhizomspitze standen, nicht mehr ein. b) Rhizome (vergl. Fig. 3, 4, 5, Taf. I). Wenn man von einem kräftigen Rhizome die Spitze von einer Länge von etwa 2 cm abschneidet, so brechen schon sehr bald nachher, und zwar meistens dicht hinter dem gelben Pfropfen, welcher den vorläufigen Wundverschluß bildet, ein oder mehrere Rhizoide hervor. Schon nach 1 bis 2 Tagen kann man solche finden. Etwas später, in verschiedenen Versuchen von 2 bis 5 Tagen nach der Verwundung, wird eine neue Rhizomspitze sichtbar, welche zuerst die Form eines kurzen Kegels hat. Bei normaler Orientierung des Rhizoms entstehen die Rhizoide an der unteren Seite, während die Rhizomspitze seitlich zum Vorschein tiitt (Fig. 3, Taf. I). Ein über Orgaiiveräiiilennig bei (laulcrjia pmlifcrn. 75 einziges Mal sah ich zwei neue Rhizomspitzen sich ausbilden, und zwar die eine an der linken, die zweite an der rechten Flanke (Fig. 4a und h, Taf. I; h sechs Tage nach a). Einmal trat der Anfang des Rhizoms so nahe beim neugebildeten Rhizoide auf, daß beim Weiterwachsen beide Anfänge verschmolzen, so daß es nachher den Anschein hatte, als wäre das Rhizom aus der Basis des Rhizoides hervorgegangen (Fig. 5, Taf. I); allerdings war hier die Rhizomspitze etwas mehr nach der unteren Seite des Rhizomes hin verschoben als es sonst gewöhnlich der Fall ist. c) Blätter. Die Versuche über Regeneration von Blättern lieferten folgende Resultate : Eine kräftige Pflanze, mit einem Rhizom von 150 mm Länge, trug 6 Blätter, welche so stark proliferiert hatten, daß sie zu- sammen 32 End-Prolifikationen trugen. Von diesen 32 wurden von 14 die Spitzen über 10 bis 15 mm abgeschnitten, während die übrigen unverwundet blieben. Alle Blätter waren ausgewachsen (was durch den grünen Randsaum an der Spitze angezeigt wird), doch keins trug auch nur den geringsten Anfang einer neuen Proli- fikation. Auch nach 16 Tagen waren solche nicht aufgetreten; das Rhizom war inzwischen 70 mm länger geworden, was beweist, daß die Pflanze ganz normal war. Dieser Versuch wurde dann wiederholt, doch wurden jetzt nur wachsende Blätter, also solche, welche mit einer weißen Spitze versehen waren, dazu gebraucht: 17 kräftige Pflanzen wurden aus- gesucht, welche an ihren zahlreichen Blättern 23 junge, noch wachsende Prolifikatiouen trugen (sie hatten eine Länge, welche zwischen 4 und 19 mm wechselte, und nur eine war 45 mm lang); von allen diesen 23 Blättern wurden die Spitzen abgeschnitten über eine Länge von nur 1 mm. Nach 5 Tagen waren an 10 der jungen Blätter Anfänge von Prohtikationen aufgetreten, welche jedoch nie dicht an der Wunde, sondern stets in einiger Entfernung davon standen; die 13 übrigen jungen Blätter zeigten keine Veränderung. Obwohl nun die Verletzung der Spitzen nur bei 10 von den 23 Blättern zu ihrer Prolifikation, und somit zu eigentlicher Regeneration der verletzten „Blattspieiten", führte, war doch bei den 13 übrigen Blättern die Verstümmelung nicht ohne jeden Erfolg geblieben, denn, wenn auch die verletzten Blätter selber nicht zur Prolifikation ge- bracht wurden, so war es doch auffallend, daß verschiedene der 76 J- M. Jause, niedriger stehenden, nicht verletzten. Spreiten jetzt ganz junge Blatt- anfänge aufwiesen. Dieser Versuch würde somit zeigen, daß die Verletzung vieler jungen Blattspreiten einer Pflanze zwar zur Prolifikation (hier gleich Regeneration) führt, daß die neuen Organe dabei jedoch nie an der Wunde selbst, in der kleineren Hälfte der Fälle etwas weiter nach unten, aber noch auf den verletzten Blättern selber auftreten, doch daß in den meisten Fällen der Ort ihres Auftretens noch weiter nach unten, auf den älteren Blättern (d. h. auf jenen, welche die verletzten Prolifikationen trugen), verschoben wird. In diesem Verband möchte ich hier erwähnen, daß die soeben genannte Pflanze (S. 75), welche nach Verletzung der Spitzen von 14 ihrer Blätter keine Prolifikationen trieb, auch nicht nach 16 Tagen, ein Benehmen zeigte, welches ich in keinem anderen Falle be- obachtete: das Rhizom, das, wie gesagt, an der unverletzten Spitze sich in der Zeit um 70 mm verlängerte und daran 4 neue Blätter bildete, trieb außerdem an dem entgegengestellten, abgestutzten Ende eine neue Rhizomspitze, welche am 16. Tage nach dem Anfange des Versuchs schon 40 mm lang war und 2 neue Blätter aufwies. In den 16 Tagen war das, zuerst 150 mm lange, 6 Blätter tragende Rhizom, im ganzen also um 110 mm länger, und um 6 Blätter reicher geworden. Es hatte somit den Anschein, als wenn die Verletzung der zahlreichen Blattspitzen nicht der Prolifikation, sondern dem Wachstum der Rhizome und der Blattbildung an diesen zugute gekommen war. Ob diese Folgerung richtig ist, habe ich noch durch einzelne weitere Experimente klar zu legen versucht. Wie bekannt, vermehrt Caiderpa sich nur in vegetativer Weise, indem losgerissene Blattstücke durch Rhizombildung zur Entstehung einer vollständigen Pflanze Veranlassung geben; wenn Rhizombildung nicht eintritt, so können zwar Rhizoide und neue Prolifikationen hervorsprossen, doch ein kräftiges Individuum entsteht dabei nicht. Meine Versuche wurden angestellt mit dergleichen einzelnen Blättern, welche aus dem Meere heraufgebracht wurden, als sie schon mehrere neue Blattspreiten, doch noch kein Rhizom gebildet hatten. Sieben Blätter dienten zum ersten Versuch; sie waren meistens kräftig, 20 — 155 mm lang, und trugen je 2 bis 11 neue Blattspreiten. All die letzteren wurden nun durch eine Quetschung in die Quere in erheblichem Maße verletzt und dann in dem Bassin weiter kultiviert. Nach 7 Tagen zeigten 2 der Blätter ein kräftiges Rhizom, je mit 1 Blatt und vielen Rhizoiden; über Organ Veränderung hei Caulcrpa prolifern. 77 3 hatten Rhizome (4 — 11 mm lang), welche jedoch noch keine Nebenorgane gebildet, die beiden letzten zeigten auch jetzt noch keine Rhizome, doch waren einzelne neue Spreiten auf dem Blatte entstanden. Die Verletzung mehrerer Blätter hatte somit in 5 von den 7 Fällen zur Bildung eines Rhizomes Veranlassung gegeben. Zum zweiten Versuch wurden 32 ähnUche, doch schwächere Blätter benutzt (weil starke Exemplare mir nicht zu Gebote standen), nachdem sie schon während 28 Tagen im Bassin kultiviert und noch immer keine Rhizome gebildet hatten; die Blattspreiten trugen je 2 bis 15 junge, vielfach schmale Blättchen, welche dann wieder alle in obiger Weise durch Quetschung verletzt wurden. Nach 6 Tagen war an 10 Blättern je ein Rhizora aufgetreten, und zwar bei 9 am basalen Teile des Tragblattes, bei 1 gerade oberhalb der Wunde; 22 Exemplare zeigten zwar kein Rhizoni, doch bei 16 waren deutliche weiße Protoplasmaströme vorhanden, welche somit wahrscheinlich nachher die Bildung eines Rhizoms würden veranlaßt haben; von den 6 letzten, an denen somit keine Folgen der Verletzung erkannt wurden, waren 4 sehr schwach. Es scheinen somit auch diese beiden Versuche zu zeigen, daß eine Verletzung der Blattspreiten zwar bisweilen (zumal bei jungen Blättern) Proliferierung hervorruft, doch daß sie auch zu Neubildung von Rhizomen führen kann, durch Vermittelung des Meristemplasmas, welches, von der Entmischung als Folge der Verletzung hervor- gerufen, durch die basipetale Impulsion den basalen Teilen der ganzen Pflanze zuströmt. Resultate. Regeneration, womit hier speziell gemeint ist die AViederaus- bildung eines gleichnamigen Organes nach Verletzung, findet bei Rhizoiden statt, indem sehr bald innerhalb 24 Stunden, ganz nahe an der Wunde mehrere neue Rhizoidäste hervorsprossen. Eine neue Rhizomspitze, bisweilen zwei, entsteht ebenfalls dicht an der Wunde und wächst dann normaler Weise weiter. Bei beiden findet somit vollständige Regeneration der verloren gegangenen Spitzen statt. Es sind jedoch nur die jungen Rhizoide und die jungen Rhi- zome, welche sich in jener Weise erhalten; Verletzung von älteren Rhizoiden oder Rhizomteilen führt keine Regeneration herbei. Schneidet man die Spitzen jüngerer noch wachsender Blätter ab, so bildet solches eine Veranlassung zur Prolifikation, wie über- 78 J- M. Jarse, liaupt jede Hemmung des Blattwachstums dazu zu führen sclieint'). Die neuen Spreiten entstehen jedoch nie dicht bei der apikalen Wunde, wie es bei einfacher Regenerierung der Fall sein würde, sondern treten immer in einiger, bisweilen ansehnlicher Entfernung davon auf; war das verletzte Blatt eine Prolifikation, so kann der Entstehungsort der neuen Spreiten selbst auf das Tragblatt ver- legt weiden. Ausgewachsene Blätter regenerieren sich nicht, doch scheint die Verletzung mehrerer solcher Blätter derselben Pflanze auf die ßhizombildung einen günstigen Einfluß auszuüben. Wenn man diese Resultate betrachtet bezugnehmend auf das, was in meiner vorigen Arbeit (II) über die basipetale Impulsion und über ihren Einfluß auf die Organbildung gesagt wurde, so scheinen sie damit in vollem Einklang zu stehen. Da die Bildung neuer Rhizome und Rhizoide durch das Auf- treten von Meristemplasnia hervorgerufen wird, und dieses in hohem Maße dem Einfluß der basipetalen Impulsion unterliegt, so ist es sehr erklärbar, daß bei Regeneration dieser Organe die neuen Spitzen hart an der Wunde, also am basalsten Abschnitte, entstehen. Was die Bildung neuer Blätter betrifft, so scheint die Sache weniger einfach zu sein. Wie schon aus meiner zitierten Arbeit hervorgeht, konnte das Verhalten des Blattmeristemplasmas, der basipetalen Impulsion gegenüber und in Verbindung mit der Stelle, wo sich die neue Blattspreite bildet, nicht festgestellt werden. Letztere entsteht am abgeschnittenen Blatte nicht an der basalen Wunde, so daß ein Einfluß der basipetalen Impulsion auf dieses Meristemplasma nicht zu konstatieren ist, entweder weil dieser Einfluß ohne Wirkung auf es bleibt, oder weil beim Blatt- Meristemplasma neben der basipetalen Impulsion noch ein zweites Agens wirksam ist, unter dessen Einfluß eine Verschiebung dieses Plasmas in apikaler Richtung stattfindet, ohne daß dieses jedoch die organische Spitze erreicht. Es wird neuen Versuchen vorbehalten sein, hierüber zu entscheiden. Der Einfluß des Abschneidens der Spitzen ausgewachsener Blätter ließe vermuten, daß diese Verletzung auch in der basalen Partie der Pflanze eine Abtrennung von Meristemplasraa veranlasse; früher wurde immer nur der apikale Teil betrachtet. Es fehlte mir an Zeit solches näher zu untersuchen, und doch wäre es für die 1) Vergl. meine Arbeit II, S. 422, 425. über Organveränderung bei Catilerpa prolifera. 79 Kenntnis der näheren Ursache der Entmischung im Plasma von Wichtigkeit, darüber belehrt zu sein, um so mehr als man meinen könnte, daß, wenn ein Unterschied bestände zwischen Blatt-Meri- stemplasma einerseits und Rhizom- und Rhizoidplasma ander- seits, in der basalen Partie der Pflanze sich Blatt-Meristemplasma abtrennen würde, während der Versuch zeigt, daß das dort abge- trennte Plasma an erster Stelle zur Ausbildung neuer Rhizomspitzen dient. Daraus ließe sich dann schließen, daß der Unterschied zwischen den beiden Meristenplasma doch nicht so groß sein könne. B. Organveränderung. Die in der zweiten meiner oben zitierten Abhandlungen (1906) beschriebenen Beobachtungen führten zur Aufstellung von Regeln über die Art des Auftretens der neuen „Organe" an der unverletzten sowie auch an der verwundeten Caulcrpa-PAsmze. Es zeigte sich nämlich in Beziehung zur un verwundeten Pflanze: daß Rhizoide nur an den sich neu bildenden Rhizomteilen zum Vorschein kommen ; daß neue Rhizomspitzen sich nur bilden bei der, relativ wenig häufigen, Verästelung des alten Rhizomes; daß Blätter entstehen : entweder au den jüngeren Rhizomteilen (normale Blattbildung) oder auf ausgewachsenen Blättern (normale Prolifikation). Diese Regeln gestatten schon aus dem Ort des Auftretens von jedem Organanfang, sei dieser auch noch so klein, zu erkennen, ob er bestimmt ist, ein Rhizoid, ein Rhizom oder ein Blatt zu werden. Alle meine weiteren Versuche im vergangenen Sommer haben mich wieder von der Richtigkeit der ermittelten Regeln überzeugt. Auf dieser Möglichkeit der Vorausbestimmung der Natur eines noch nicht differenzierten Organanfanges beruhten meine weiteren Versuche. Ich hatte mir nämlich die Frage: ob es möglich sei, die Natur eines Organanfangs durch das Insspielbringen anderer Kräfte zu verändern, zur experimentellen Beantwortung vorgelegt. Zuerst habe ich es mit der Einwirkung äußerer Einflüsse ver- sucht, obwohl meine Erwartungen über ihr Gelingen nur sehr ge- ring waren: Da der Ort des Entstehens eines Blattes nahe an der Rhi- zomspitze u. a. von der Schwerkraft induziert wird, lag es nahe zuerst zu untersuchen, wie ein Blattanfang sich verhalten würde. 80 J- M. Janse, wenn man die Pflanze in umgekehrter Stellung (Blätter nach unten, Rhizoide nach oben) im Wasser schweben läßt, sobald ein ganz junger Anfang, nur etwa V4 mm hoch, sichtbar geworden ist. Es konnten dabei dreierlei Möglichkeiten auftreten : erstens konnte der Blattanfang ungestört weiter wachsen, zweitens konnte der Anfang zu wachsen aufhören (wobei dann eventuell ein neuer Blattanfang auf der jetzigen Rhizomoberseite entstehen könnte), drittens konnte der Blattanfang zu einem Rhizoide auswachsen, welches doch, zumal im Dunkeln, immer auf der Rhizomunterseite zum Vorschein kommt. Die Versuche zeigten, daß der Blattanfang, trotz veränderter Einwirkung der Schwerkraft, sich weiter entwickelte, wobei er sich scharf dem bei diesen Versuchen hauptsächlich von der Seite ein- tretenden Lichte zu bog. Die Versuchspflanzen wuchsen ganz schnell: das Rhizom der ersten Pflanze nahm in 10 Tagen um 75 mm an Länge zu, während der ganz winzige Blattanfang sich in der Zeit zu einem 30 mm langen 14 mm breiten, verkehrt-herz- förmigen Blätteben ausgebildet hatte. Bei der zweiten Pflanze war der Blattanfang von etwa Vi mm in noch nicht völlig 2 Tagen zu einem Blatte von 10 X 47^ mm ausgewachsen; den nächsten Tag war es sogar schon 19 mm lang und 8V2 mm breit und auch sehr stark nach dem seitlichen Lichte zu gebogen. Die relative Richtungsveränderung der Schwerkraft hatte somit keinen Einfluß auf die Natur des angelegten Organes ausgeübt. Eine neue Blattanlage hatte sich auf dem neuen Rhizomteile nicht gebildet. Da die beiden beschriebenen Versuche somit kein Resultat lieferten und ähnliche, bei welchen nur äußere Einflüsse ins Spiel gerufen werden würden , mir ebenso wenig Erfolg zu versprechen schienen, versuchte ich es mit inneren Kräften, und wie wir sehen werden, mit besserem Resultat. Das Experiment beruhte auf folgenden Erwägungen: in der zweiten meiner genannten Abhandlungen (1906) wurde beschrieben, daß an abgeschnittenen Blättern neue Rhizoide, Rhizome und Blätter gebildet werden, und daß die beiden ersten immer ganz nahe an der Wunde auftreten, während der Ort des Entstehens der Blätter stets höher, nach der Spitze hin, verschoben liegt. Es konnte dabei zugleich gezeigt werden, daß solches Verhalten von dem sehr überwiegenden Einfluß, welchen die basipetale Impulsion über Organveiänderung bei öaulevpa prolifera. 81 auf die Translokation des Meristemplasmas, welches die Bildung von Rhizoiden und Ehizomen einleitet, herrührt. Wenn somit ein Blatt abgeschnitten wird, induziert die basi- petale Impulsion an irgend einer, in nächster Nähe der (basalen) Wunde gelegenen, Stelle die Bildung von Rhizoiden und einem oder mehreren Rhizomen. Wenn anderseits auf dem Blatte einer unverletzten Pflanze ein Organanfang sich gebildet hat, so hat dieser die Tendenz, zu einem Blatte auszuwachsen (denn, wie gesagt, Organe anderer Art entstehen unter diesen Umständen nie auf einem Blatte). Schneidet man ein solches Blatt ganz nahe unter einem Blattanfang ab, so wird der organbildende Einfluß der basipetalen Impulsion sich somit auch auf den Blattanfang erstrecken können, so daß dieser in diesem Falle der Wirkung zweier entgegengesetzter Kräfte ausgesetzt sein würde. Was wird dann daraus erfolgen? Wird der Blattanfang sich dennoch als Blatt weiter bilden, während daneben RhizoVde und Rhizome entstehen? oder wird die Natur des Blattanfangs sich verändern, so daß schließlich etwas anderes entsteht, als zuvor ge- plant war? Selbstverständlich können nur Versuche auf diese Fragen Ant- wort geben, und solche habe ich unternommen, weil, wenn sich in jener Weise die Natur eines Blattanfangs umändern ließe, daraus auf einen großen Einfluß der basipetalen Impulsion auch auf dem schon angelegten Blattanfange zu schließen wäre. Die Versuchsanstellung war möglichst einfach: die Kulturen, welche ich von Caulerpa in verschiedenen Bassins, unter ver- schiedenen Beleuchtungsverhältnissen in den Räumen der Zoolo- gischen Station angestellt hatte, wurden täglich nachgesehen; wenn irgend ein Blatt dieser, meistens kräftig wachsenden. Pflanzen einen kleineren oder größeren Blattanfang zeigte (und diese Anfänge .waren sogar schon als solche zu erkennen, als sie nur ganz winzige Auswüchse bildeten von nur etwa V4 mm Größe), so wurde es, etwa Vä bis 2 mm unter diesem Auswüchse mit der Schere durch- schnitten '), das ganze Blatt in natürlicher Größe genau gezeichnet, 1) Es wurde wiederholt beschrieben, z. B. auch in meinen beiden zitierten Ab- handlungen, daß eine Wunde bei Caulerpa alsbald vorläufig geschlossen wird durch Koagu- lierung des austretenden Plasmas. Ich habe mich diesmal überzeugen können, daß dieser Verschluß sofort ein sehr vollkommener ist. Denn, als ich Blätter mit der Schere unter Meereswasser abschnitt, und sie eine Minute später in süßes Wasser übertrug, Jahrb. f. wiss. Botanik. XLVUI. 6 82 J- M. Janse, und öfters außerdem der junge Blattanfang bei etwa 4-raaliger Ver- größerung, beide mit Hilfe eines Zeichenprimas; dann wurde es in Cuvetten gebracht, durch welche, in üblicher Weise, ein schwacher Strom Meereswasser geführt wurde. Die Versuchsblätter wurden dann fast jeden Tag aufs neue beobachtet, beschrieben und gemessen und, wenn deutliche Ver- änderungen sich vorfanden, wieder gezeichnet, bis ein charakte- ristischer Erfolg erzielt war. Die meisten Blätter wurden dann in Alkohol aufgehoben, um eventuelle Nachuntersuchung zu ermög- lichen. Es konnten in der Weise 4.5 Versuche angestellt werden. Obwohl mir nicht immer sehr starke Pflanzen zu Gebote standen'), wuchsen die Versuchsobjekte doch sehr befriedigend, und öfters selbst ganz rasch und kräftig, wie u. a. aus einzelnen der unten angegebenen Zahlen zu ersehen sein wird. Die kontrastierenden Tendenzen, welche in den Versuchen auf den jungen Blattanfang wirkten, könnten, theoretisch betrachtet, verschiedene Effekte erzielen: Der Blattanfang könnte nämlich: 1. sein Wachstum gänzlich einstellen, 2. als Blatt weiterwachsen, 3. B,hizoide bilden, 4. Bhizome entstehen lassen. Im dritten und vierten Falle könnte außerdem der Blattanfang weiter auswachsen, während im vierten Falle neben dem ßhizom auch Bhizoide auftreten könnten. blieb der Verscbluß fast immer ein Yollkommner, d. h. es trat kein Plasma aufs neue heraus; meistens bildete sich bald nachher auf dem Blatte plötzlich eine etwa kugelige Blase, wie ich solche in meiner ersten Abhandlung (S. 272) beschrieb. Da eine solche Blase, wie dort gezeigt wurde, durcli lokale Zerreißung einer Anzahl der Zellulosebalken entsteht, beweisen diese Beobachtungen, daß die durch das Hineinbringen in Süßwasser ge- steigerte Turgorkraft kräftig genug war, um die Balken stellenweise zum Zerreißen zu bringen (was unter normalen Verhältnissen nie stattfindet), doch daß er den selbst in einer Minute gebildeten vorläufigen Verschluß nicht zerbrechen konnte. 1) Auch dieses Mal habe ich mich überzeugen können, daß Caulerpa in der Um- gebung von Neapel ihr erneutes, kräftiges Wachstum erst Mitte August wieder auf- nimmt; selbst waren, wohl wegen der starken Bewegung des Meereswassers im Frühjahr 1909, die Pflanzen jetzt im Vergleich zu denen, mit welchen ich 1904 experimentierte, zurück. Für die in diesen beiden Jahren ausgeführten Versuche sind kräftige Pflanzen un- bedingt notwendig; eine Wiederholung jener Versuche in anderen Monaten als August, September und vielleicht Oktober würde daher wahrscheinlich nicht zu ähnlichen Eesiil- taten führen. Hierbei ist auch zu vergleichen, was ich in meiner zweiten Arbeit (S. 428; über die Neubildung von RhizoYden angeführt habe. über Organveränderiing bei Cauterj^xt 2)roUfera. 83 Schließlich könnten die abgeschnittenen Blätter in allen diesen Fällen am Wundrande, also unabhängig vom Blattanfange, Rhizoide und Rhizome, und auf der Blattspreite neue Prolifikationen bilden, wie solches bei kräftigen abgelösten Spreiten üblich, und u. a. von mir in meiner zweiten Arbeit eingehend beschrieben worden ist. Fast alle hier als möglich in Aussicht gestellten Fälle kamen bei meinen Versuchen vor, obwohl bei weitem nicht alle gleich häufig; daher werde ich bei deren Beschreibung die oben ange- deutete Einteilung folgen, und außerdem bei den ersten drei Fällen noch unterscheiden, ob die Blätter, abgesehen von den sonstigen Veränderungen des Blattanfanges, noch Blätter oder Rhizome bildeten oder nicht. Wir wollen die Versuchsergebnisse jetzt einer zusammenfassen- den Beschreibung unterwerfen: Erster Fall. Der Blattanfang stellt sein Wachstum gänzlich ein. a) Ehizome oder Blätter werden nicht gebildet. Ein Blättchen von etwa 30 mm Länge (Versuchsnumraer 39) und ein eine Prolifikation tragendes, Blättchen von einer Gesamt- länge von etwa 50 mm (Nr. 38) waren abgeschnitten, beide etwa 1 mm unter einem Blattanfange von Vj mm Länge; es waren so- mit ganz niedrige Kegelchen. Beim weiteren Kultivieren zeigten die Blätter gar keine Ver- änderung, selbst nicht nach 16, resp. 20 Tagen. Da abgeschnittene 6Vw/e;prt-Blätter in dieser Jahreszeit sich nur sehr selten in der Weise betragen, wie es mir aus zahlreichen früheren Versuchen, auch mit solchen kleinen Blättern, bekannt ist, und wie wir auch unten zu bemerken Gelegenheit haben werden, so müssen hier spezielle ungünstige Umstände mitgewirkt haben, so daß diese beiden Versuchsblätter kaum als solche mitzuzählen sind. Es soll jedoch hervorgehoben werden, daß beide Blätter Rhi- zoide bildeten, obwohl verhältnismäßig spät, und zw. erst nach 10, resp. 13 Tagen, während sie sonst sehr oft schon nach 24 Stunden sichtbar sind. Diese Rhizoide haben hier, sowie in allen weiteren Versuchen, nur eine nebensächliche Bedeutung, so daß sie nicht besondere Erwähnung finden werden. Dennoch möchte ich als Be- sonderheit hervorheben, daß sie hier, und auch in manchen anderen der unten zu beschreibender Blattei', in ziemlich großer Entfernung von der AVunde vorkamen, so daß somit ihre Ausatzstelle bisweilen 6* 84 J- M- Jause, weit nach der Blattspitze hin verschoben war, und einige Male die Spitze seihst fast erreichte. Auch dieses meine ich als eine unwesentliche Nebenerscheinung betrachten zu dürfen, und zwar aus folgendem Grunde: Die abgeschnittenen Blätter wurden zur weiteren Kultur in größeren oder kleineren Cuvetten, durch welche ein konstanter, ziemlich schwacher Strom Meereswasser ging, übergebracht. Die Cuvetten standen ganz nahe vor einem West-Fenster, so daß die Pflanzen von etwa ein Uhr nachmittags an von der Sonne be- strahlt wurden. Die Blätter befanden sich dabei ganz wohl, doch noch viel besser wuchsen einige Diatomeen- und Ectocarpus- Arten, welche sich so stark vermehrten, daß fast jeden zweiten Tag die Versuchsblätter unter Wasser abgepinselt werden mußten , damit sie durch die sie bedeckende Schicht nicht Schaden erlitten. Zu- mal an den Rhizoiden entwickelten sie sich sehr kräftig, und hüllten alle die Zweige ein. Wenn nun bei der kräftigen Beleuchtung auch diese Diatomeen usw. assimilierten, sammelte sich der frei- werdende Sauerstoti" in großen Blasen, zumal zwischen den Rhizoiden an , die Versuchsblätter stiegen demzufolge im Wasser empor und schwebten dort in verschiedener Stellung, öfters mit den Blatt- spitzen nach unten, anstatt in normaler Stellung auf dem Boden des Gefäßes zu verweilen. Durch diesen Umstand befanden sich diese Blätter somit in denselben Verhältnissen wie die bei den Versuchen, welche in meiner zweiten Abhandlung (1906) auf S. 407 fi". be- schrieben wurden. Es kann daher kein Wunder nehmen, daß auch jetzt ein ähnliches Resultat sich zeigte: d. h. daß die Rhizoide nicht, oder nicht ausschließlich, dicht an der Wunde auftraten, sondern auch weiter, bisweilen auch viel weiter nach der Spitze hin sich vorfanden. Ich habe diese Abweichung hier beschrieben, da sie sich bei verschiedenen Versuchsblättern zeigte, doch auch diese ist, eljen- sowenig wie die Bildung von Rhizoiden an der Wunde selber, von keiner Bedeutung für unsere weiteren Versuche. Wenn man somit von jenen Rhizoiden absieht, zeigten die heiden erwähnten Versuchsblätter auch nach vielen Tagen keine Veränderung, und, wie gesagt, werden hier wohl besondere un- günstige Umstände daran Schuld gewesen sein. b) (Vergl. Fig. 6, Taf. I.) Bei vier anderen Blättern blieb zwar auch jede Weiterentwicklung der Blattanfänge aus, doch zeigte über Organyeränderung bei Caulcrpa prollfcra. 85 die Organbildung an oder bei der basalen Wunde, daß abnormale Nahrungsverhältnisse hier nicht vorlagen. Drei jener Blätter waren nicht ganz kräftig; sie hatten Blatt- anfänge von nur Vi bis V:; mm. Zwei dieser bildeten nur eine kleine Prolifikation , welche über dem Blattanfang inseriert war (Nr. 36, 37), das dritte verhielt sich mehr dem allgemeinen Typus entsprechend und ließ außerhalb solcher Prolifikation noch ein kurzes Rhizom an der Blattwunde entsprießen (Nr. 21). Von irgend- welchem direkten Einfluß des ursprünglichen Blattanfangs war nichts zu spüren; höchstens könnte man diesen in dem Umstand, daß die Prolifikation bei dem einen (Nr. 37) ganz nahe über diesem Anfang entstanden war und sie dadurch auch der basalen Wunde viel näher trat als sonst üblich ist, suchen. Beim vierten der erwähnten Blätter (Nr. 44), entstanden Rhi- zoide und Rhizome; es ist in Fig. 6, Taf. I, abgebildet, nach 13- tägiger Kultur. Letztere bildeten sich zwar in einiger Entfernung von der Wunde, doch weil dieses Blatt am Stiele abgeschnitten werden mußte (weil sich auch dort der Blattanfang vorfand), entstanden auch die Rhizome etwas weiter hinauf, in dem dreieckigen unteren Teil des Blattes, wie es unter solchen Umständen üblich ist (vergl. meine Abhandlung II, S. 421). Nur einzelne, und zwar die schwächeren Rhizoide bildeten sich an der Wunde, die stärksten dagegen entsprangen alle aus einer demzufolge etwas erhabenen Stelle, welche unmittelbar unter dem Blattanfange gelegen war. Dieses Verhalten, welches wir auch später öfters antreffen werden, muß unbedingt als die Folge eines von jenem Anfange ausgehen- den Einflusses betraclitet werden. Schon sofort nach dem Abschneiden des Blattes zeigte es sich, daß die äußerste Spitze des Blattanfanges gelb, und somit abge- storben war, wie es die Schraffierung in Figur 6 zeigt. Solches trat, trotz vorsichtiger Behandlung, verschiedene Male bei meinen Versuchen ein. Es scheint aber, daß dieses auf das weitere Schicksal des Blattanfanges keinen Einfluß ausübt. Zugleich mit dem hier besproclienen Blatte Nr. 44 wurden auch die fast gleichen Blätter Nr. 42 und 43 abgeschnitten, und bei allen drei war dann die Spitze des Blattanfanges abgestorben. Es entwickelten sich diese Anfänge in verschiedener Weise weiter: Nr. 43 ist in Fig. 13, Taf. I abgebildet beim Anfang des Versuchs und nach 4-tägiger Kultur, Nr. 42 verhielt sich, bis auf die erwähnte abgestorbene Spitze, fast identisch mit Nr. 46, dessen Schicksal durch Fig. 20 a— d (Taf. II) 86 •^- M. Janse, angegeben wird. Zwischen Nr. 43 und 4-4 (Fig. 13 und 6) besteht auch eigentlich nur der eine Unterschied, daß das starke Rhizo'id- bündel, welches sich bei Nr. 44 unter dem Blattanfang entwickelte, bei Nr. 43 auf der Unterseite des Blattanfangcs auftrat, und zwar wohl nur weil unter diesem Anfange kein Platz dazu mehr übrig blieb. Zweiter Fall. Der Blattanfang wächst als Blatt weiter. a) (Vgl. Fig. 7,. Tat". I). Das einzige Blatt (Xr. 45), welches unter diesen Fall zu bringen ist, und bei welchem keine Organneu- bildung (ausgenommen wieder Rhizoide) auftrat, war nur klein; es bestand aus dem oberen Teil eines verkehrt-herzförmigen Blätt- chens, nur 10 mm lang, welches eine Prolitikation von 22 mm Länge tnig. Es zeigte beim Abschneiden einen ganz weißen, fast zylindrischen Anfang, 2^-2 mm lang und etwa Vs mm breit, welcher durch die. zwar schwache, Abplattung bei der Spitze sich schon als junges Blättchen kennzeichnete. Dieses und die Pro- litikation waren zu verschiedenen Seiten der Mittellinie eingepflanzt (Fig. 7, Taf. I). Die einzige Veränderung, welche der Blattanfang während 17-tägiger Kultur erfuhr, war sein Wachstum auf 4' ^ X 2 mm. Diese geringe Vergrößerung, sowie der Umstand, daß alle ßhizoide unter der Anheftungsstelle der Prolitikation auftraten, wird, in An- knüpfung an meine früheren Versuche (vgl. Abh. II, S. 416—419), durch den Verlauf der Protoplasmaströme, welche in dieser Figur in der üblichen Weise beigezeichnet wurden, erklärt: sie zeigen, daß die basipetale Impulsion, von der Prolitikation ausgehend, ihren Einfluß zwar auf die gerade unter ihr gelegene Stelle aus- übt, und dadurch die Lokalisation der Rhizoide bedingt, doch sich nicht so weit seitlich ausdehnt, daß auch das kleine Blättchen ihre Einwirkung empfinden könne. h) (Vgl. Fig. 8, Taf. I). Ein Auswachsen des jungen Blätt- chens und das nebenbei Entstehen neuer Organe am abgeschnit- teneu Blatte, zeigte sich bei sechs der Versuchspflauzen. Bei einer derselben (Nr. 23) wuchs der zyhndrische, 3' ^ mm lange Blattanfang, seitlich zu einem Blättchen, bis zu einer Größe von 13X4 mm, aus. weil seine äußerste Spitze beim Anfang des Versuchs lädiert worden war; gleich unter der Ansatzstelle dieses Blattanfanges, am Wundrande, bildete sich das kräftigste Rhizoid. Ein zweites Blättchen (schließUch 16 x 4^ - mm groß) wuchs t'ber Orgaiiveräiiileruiifr J'ci ('imlrriia proUfcm. 87 nachher aus dem Versuchsblatte selber heraus; es stand etwa gleich hoch wie der ursprüngliche Blattanfang. In den 26 Tagen, welche der Versuch dauerte, trat Rhizorabildung nicht ein. Die übrigen fünf Blätter (Nr. 17, 26, 27, 30, 33) dieser Ab- teilung zeigten unter sich prinzipiell vollkommene Übereinstimmung: das ursprünglich kleine Blättchen wuchs etwas weiter, blieb jedoch immer verhältnismäßig klein, während hart am Wundrande ein B,hi- zom entstand, welches dann, wie gewöhnlich, Blätter und Rhizoide trieb; Fig. 8a, b, gibt ein Beispiel jener Veränderungen (Versuchs- blatt Nr. 27); zwischen Fig. a und b liegt eine Frist von 21 Tagen. An einem der Blätter (Nr. 33) bildeten sich selbst drei kräftige Rhizome aus; jenes war aber sehr kräftig und trug zwei große Prolifikationen. Daß gerade unter der Anheftung der unteren dieser beiden die drei Rhizome entsprossen waren, wird wohl kein Zufall sein, doch wird es durch die Richtung der basipetalen Impulsion, soweit sie von jener Prolifikation veranlaßt wurde, zu erklären sein (vergl. auch oben S. 86). Bei Nr. 17 zeigte sich auf dem Blattstiele des kleinen Blatt- anfanges nach drei Tagen ein winziger weißer Fleck, als wollte sich dort ein Rhizom bilden; später verschwand der Fleck wieder, ob- wohl nur ganz allmählich. Abgeschnittene Blätter, welche keinen Blattanfang aufweisen, bilden fast ohne Ausnahme ein oder mehrere Rhizome und Pro- lifikationen, wie es in meiner vorigen Arbeit (II) näher beschrieben wurde. Der Unterschied zwischen solchen und dem oben er- wähnten Versuchsblatte Nr. 23 besteht somit darin, daß an letzterem das neue (zweite) Blättchen ganz nahe am "Wundrande entstand, während sonst die Prolifikationen einer viel mehr nach der Spitze hin gelegenen Stelle entspringen. Was die Art der Organbildung betrifit, so reiht auch das Blatt Nr. 23 sich dem gewöhnlichen Typus an, doch nicht was die Stelle der Blattbildung angeht; es hatte hier somit eine Verschiebung der Ursprungsstelle dieser Prolifikation nach unten hin stattgefun- den. Als Ursache dieser Verschiebung darf das Vorhandensein und das Wachstum des Blattanfanges nahe an der Wunde ange- sehen werden, ein Einfluß, welchen wir auch weiter unten noch mehrmals zu erkennen Gelegenheit haben werden. Bei den übrigen fünf Blättern kam dieser Einfluß nicht zum Ausdruck, weil sie Rhizome bildeten und diese, hier wie sonst, dicht bei der basalen Wunde auftraten. 88 <^- ^- Janse, Dritter Fall. Der Blattanfang bildet Rhizoide. Obwohl das Betragen aller hierher gehörigen Versuchsblätter darin übereinstimmte, daß der Blattanfang Rhizoide bildete, so mag es bei der Beschreibung praktisch sein, hier zwei Fälle zu unterscheiden (obwohl diese vielleicht nur graduell verschieden sind), und zwar je nachdem das Blättchen Rhizoide als Neben- organe bildet, oder ob der ganze Blattanfang zu Rhizoiden oder zu einem Rhizoidbündel auswächst. A) Das Blättchen läßt Rhizoide entstehen. Auch hier wollen wir wieder einen Unterschied machen zwischen den Versuchsblättern, welche außerhalb der Veränderungen am Blatt- anfange noch Organe am Wundrande bilden, und denen, wo solche Organbildung ausblieb. a) (Vgl. Fig. 9, 10, Taf. I). Bei drei der Versuchsblätter ge- schah letzteres (Nr. 1, 8, 29); an den beiden erstgenannten (welche wenig stark waren) war der Blattanfang ganz klein, iVi resp. Vi mm, und es zeigte sich, daß nach 14 Tagen aus den Anfängen, welche nicht weiter gewachsen waren, einzelne Rhizoide hervorge- sproßt waren; Fig. 9 gibt als Beispiel solches für Versuchsblatt Nr. 1, an. Das dritte Blatt jedoch, viel größer als die beiden ersten, trug einen Anfang von 12 mm Länge, welcher, durch die Ver- breiterung und Abplattung an der oberen Hälfte, einen ausge- sprochenen Blatt-Charakter zeigte. Neun Tage später war es 23 X 7 mm groß, trug eine junge Prolifikation (welche später weiter wuchs und dann nochmals proliferierte), ließ außerdem vier kräftige Rhizoide entstehen, welche etwa aus der Mitte der Blatt- fläche hervortraten, um wieder vier Tage später nochmals zehn andere Rhizoide, nahe am Blattrande und an der Spitze, zu bilden; Fig. 10 a und 5 zeigen den unteren Teil des Versuchsblattes (welches im ganzen etwa 110 mm lang war) beim Anfang des Versuchs und 17 Tage später. Gerade unter der Anheftungsstelle des ursprünglichen jungen Blattes waren zwei kräftige Rhizoidbündel angewachsen, Jümlich somit wie in unserer Fig. 6 (vgl. S. 85); ein drittes schwächeres stand an der gegenüberliegenden Seite, doch an der Wunde selbst kamen Rhizoide nicht vor. Der Blattanfang hatte somit auch hier seinen Einfluß auf den Ort der vorwiegenden Rhizoi'dbildung aus- geübt. über Orgaiiveräuderung bei Caalrrpa prollfera. 89 1j) (Vgl. Fig. 11, 12, 13, Taf. I). Der junge BlattaiifVing bildete bei vier der Versuchsblätter Rhizoide, während das ihn tragende Blatt Organe, hier stets Rhizome, hervorsprießen ließ. Jene Blätter hatten die Versuchsnummern 2, 12, 24, 43. Nur eins der Blattanfänge wuchs zuerst zu einem Blättchen aus (Nr. 24), bildete dann zwei Bhizoide, um nachher zu proliferieren, während zu gleicher Zeit in der Nähe ein Rhizom mit Rhizoi'den auswuchs (vgl. Fig. 11«, 5, c); der Blattanfang war schon ziemlich groß (7x2 mm), als das Blatt abgeschnitten wurde, und damit hing es wohl zusammen, daß es seine Blattnatur auch nach dem Abschneiden vollständig behielt, so daß es schließlich 20 X 8 mm groß war, und dann zu proliferieren anfing. Die Bildung von Rhizoiden an nicht üblicher Stelle wird aber wohl auf die "Wirkung von durch das Abschneiden hervorgerufenen inneren Kräften zurück- zuführen sein. Bei den drei übrigen Versuchen war der Blattanfang klein (IV3 mm, Nr. 43) oder ganz klein (V4 mm, Nr. 2, 12). Bei diesen beiden letzteren entsprangen* dem kleinen Kegelchen zwei Rhizoide, beide neben dem Gipfel inseriert, obwohl dieser unversehrt war; es war somit deutlich, daß der Blattanfang nicht einfach als Rhizoid weiterwuchs (vgl. Fig. 12«, Tafel I), wie solches der Fall war bei den unten (unter III B b) zu erwähnenden Blättern ; Fig. 12 5 zeigt den unteren Teil desselben Blattes von der Fläche gesehen, beide 12 Tage nach dem Abschneiden des Blattes. Beim Versuchsblatt Nr. 43 stand der Blattanfang gerade an der Wunde; die Spitze war abgestorben, und so kamen die Rhizoide seitlich zum Vorschein, wie es Fig. l'5b, Taf. I, 4 Tage nach An- fang des Versuchs gezeichnet, zeigt. Beim Abschließen des Ver- suchs, nach 10 Tagen, hatten sich zwei kräftige Rhizome (6 und 19 mm lang) in der Nähe des Blattanfanges gebildet, an den Stellen in Fig. 13 a mit Ri und R^ angedeutet. B) Der Blattanfang wächst zu Rhizoiden aus. Bei allen den hierhergehörigen fünf Versuchsblättern fand Organbildung nahe an der Wunde statt, so daß hier nur der Fall b zu erwähnen ist (vgl. Fig. 14, 15, Taf. I). Bei vier der fünf Blätter (Nr. 11, 48, .50, 51) waren die Resultate fast ganz identisch; sie werden durch die Fig. 14 a, b und c illustriert. Der Blattanfang war bei diesen stets klein, von V4 bis 1 mm, und dieser wuchs sehr bald nach dem Abtrennen des Blattes von der Pflanze in Rhizoide aus; Fig. 14 5 zeigt, wie 90 J- M. Janse, bei Nr. 11, 2 Tage schon nach dem Abschneiden, an dem ver- größerten Kegelchen vier kleine Rhizoide entstanden waren, von welchen drei ganz nahe an der Spitze saßen; 16 Tage später hatte sich aus dem Blattanfang ein sehr kräftiges Rhizoidbündel ent- wickelt, wie " es Fig. 14 c zeigt. Viele andere Rhizoide waren außerdem dicht am Wundrande zum Vorschein gekommen, während weiter hinauf zwei kurze Rhizome (welche nicht gezeichnet sind), jedes mit einem jungen Blättchen, sich entwickelt hatten. Von den drei übrigen Versuchsblättern zeigte nur eines (Nr. .5 1 ) spärliche Rhizoide am Wundrande, während solche bei den beiden übrigen (Nr. 48, 50) gänzlich fehlten. Außerdem hatte jedes dieser Blätter ein oder zwei kurze Rhizome gebildet. Beim fünften der hierher gehörigen Blätter, Nr. 47 (vgl. Fig. 15 a, h, c, Taf. I), war auch aus dem winzigen Blattanfangc schon nach drei Tagen ein ganz kräftiges Rhizoidbündel entstanden (Fig. 15?>) und bildete sich nachher außerdem ein Rliizom aus, Avelches genau hinter dem Bündel stand (Fig. 15 c), ein Verhalten, welches übrigens mehrmals vorkommt, und auch schon in meiner vorigen Abhandlung (II) besprochen wurde. Bei den fünf Blättern kam somit die Blattnatur des winzigen Organanfanges gar nicht zum Vorschein, weil dieser sich gänzlich in Rhizoide auflöste. Vierter Fall. Der Blattanfang bildet Rhizome. Ein verschiedenes Verhalten des Blattanfanges trat auch hier beim Weiterwachsen auf, je nachdem der Anfang seitlich ein Rhizom entsprießen ließ, oder die Blattspitze selber als Rhizom- spitze weiterwuchs. Zwecks einer besseren Übersicht werden auch hier diese Fälle gesondert besprochen werden. Bei den vorher erwähnten Blättern, welche zu den drei ersten Fällen gerechnet wurden, ist außerdem ein Unterschied ge- macht worden, je nachdem die Versuchsblätter am Wnndrande noch andere Organe bildeten (außer denen, welche dem Blatt- anfange entsproßten) oder nicht. Es handelte sich dabei, wie wir sahen, speziell um die Rhizome, weil nur diese die Ausbildung eines vollständigen Individuums einleiten. Da nun in diesem vierten Falle der Blattanfang selber schon ein Rhizom bildet, ist es weiter von untergeordneter Bedeutung, ob nebenbei das Versuchsblatt auch an anderer Stelle noch ein Rhizom bildet. In den vorhergehenden Fällen wurde auf dieses über Organ veräiideruiig bei Caulerpa prolifera. 91 verschiedene Verhalten eine Einteilung der Versuchsblätter Lasiert, welche hier somit unterbleiben kann. A. Am Blattanfange entsteht das Rhizom seitlich (vgl. Fig. 16, 17, 18, Taf. I; Fig. 19, 20, 21, Taf. II). Bei den 17 hierher zu zählenden Blättern handelt es sich um die Versuchsnummern: 3, 4, 9, 10, 18, 20, 22, 31, 42, 46, 53, 54, 55; 19, 25, 28 und 32 (nur bei letzteren vier bildete auch noch ein Rhizom oder eine Prolifikation sich an oder bei der basalen Wunde aus). Der Blattanfang war in diesen Fällen beim Abschneiden des ihn tragenden Blattes, oft schon nicht mehr ganz klein, so daß er durch seine Form mehr oder weniger deutlich seine Blatt- natur kund gab. Die Länge der Blattanfänge wechselte zwischen 2 und 8 mm. Wahrscheinlich dementsprechend zeigte der Blatt- aiifang auch noch bei verschiedenen Blättern ein deutliches Wachs- tum: nur sechs behielten dieselbe Größe, acht wurden 1 — 2 Vi mal größer, und drei wuchsen noch mehr aus, bis zum 3 — 5 fachen der ursprünglichen Länge. Das größte Blättchen erreichte schließlich jedoch nur eine Länge von 29 mm, was allerdings sehr gering ist im Vergleich zu den normalen Blättern und Prolifikationen, welche vielfach über 100 mm lang werden. Obwohl das Abschneiden des Blattes die Entwicklung des jungen Blattanfanges somit nicht stets verhinderte, so wurde sein Wachstum dadurch doch sehr beeinträchtigt. Eine Beziehung zwischen dem Wachstum des Blattanfanges und der Ausbildung anderer Organe aus diesem ließ sich nicht feststellen. Was das Schicksal des Blattanfanges betrifft, so ist es nicht leicht, wegen der sehr großen Formenverschiedenheiten welche sich bei seiner Weiterentwicklung zeigten, eine zusammenfassende Be- schreibung von allen hierher gehörenden Fällen zu geben. Dennoch mußte ich mich dazu entschließen, weil eine Beschreibung jedes einzelnen Falles ohne zahlreiche Abbildungen kaum ein klares Bild verschaffen würde, und außerdem viele Einzelheiten enthalten müßte, welche doch für die allgemeinen Schlußfolgerungen ohne Be- deutung wären. Die Versuchsblätter zeigten vorerst einen Unterschied, je nach- dem der Blattanfang nur ein Rhizom, oder außerdem noch Rhizo'ide bildete. Ersteres kam bei 6, letzteres bei 11 Blättern vor. 92 J- M. Janse, Wir wollen zuerst die eitifachereu Fälle besprechen, iu welchen nur ein Rhizom aus dem Blattanfange hervortrat (Nr. 4, 18, 19, 32, 54, 55). Bei den Versuchen Nr. 4 und 32 entwickelte sich das neu- gebildete Rhizom nur sehr spärlich: es kam nicht weiter als zur Anlage eines kleinen Hügelchens von noch nicht einmal 1 mm Höhe. Mangelhafte Ernährung des Blattanfanges war daran Schuld: bei Nr. 4 war das Versuchsblatt überhaupt klein, nur etwa 30 mm lang und außerdem starb ein bei der Spitze gelegenes Stück davon während des Versuches ab. Bei Nr. 32 fand etwa dasselbe statt wie bei dem früher auf S. 86 beschriebenen und in Fig. 7, Taf. I abgebildeten Versuchsblatt Nr. 45, weil die Blattform sowie die Stellung des Blattanfanges dem bei letzteren ähnlich waren, nur waren bei Nr. 32 die Prohfikationen viel größer und kräftiger. Auch hier gingen daher die aus dem Prolifikationsstiel heraustretenden Protoplasmaströme gerade hinunter, bis sie auf die Wunde stießen, wo sie eine üppige Entwicklung von Rhizoiden hervorriefen, doch traten sie kaum in Verbindung mit dem Blattanfange, welcher daher nur sehr dürftig versorgt wurde. Daß das Versuchsblatt kräftig genug war, läßt sich schließen aus der Entwickelung zweier kräftiger Rhizome auf der Prolifikation, von denen einer ganz unten, nahe am Stiele, der zweite etwas höher hinauf inseriert war. Daß jene Hügelchen, trotz des Mangels an deutlichen morpho- logischen Charakteren, in beiden Fällen als junge Rhizome zu be- trachten sind, leite ich aus dem Umstände ab, daß sie viel zu breit waren, um Rhizoide sein zu können, und daß in anderen Versuchen an Blattanfängen in ganz ähnlicher Weise stets Rhizome und nie Blätter entstanden. In Versuch Nr. 19 (Fig. 18, Taf I) wuchs der anfangs 6 mm lange und fast zylindrische Blattanfang in 7 Tagen zu einem Blatte von 29 mm lang und 7 mm breit aus und fing dann an, am Stiele desselben ein Rhizom zu bilden, welches nur etwa 10 mm lang wurde und ein einzelnes Rhizoid bildete. Ein zweites, ebenfalls nicht sehr kräftiges Rhizom entstand auf dem Tragblatte, dicht über der Verwundung. Bei Nr. 54 wurde der Blattanfang schließHch nur 6V2 mm groß und bildete zwei kurze, ziemlich dicke Rhizome, welche keine Nebenorgane bildeten. Der Fall von Blatt Nr. 55 zeigte insoweit eine Komplikation, als die ursprüngliche Spitze des Auswuchses abgestorben war und über Organveränderung bei Catderpa proUfern. 93 sich, anstatt dieses, zwei neue gebildet hatten, bevor das Versuchs- blatt abgeschnitten wurde. Beide Spitzen wuchsen zu Blättchen aus, die schließlich 6X2 mm, resp. 26 X 9 mm groß waren; das kleinere trieb jedoch dann ein kurzes, mit einem Rhizoide versehenes Rhizom nahe der Spitze. Während es in diesen fünf Fällen somit nicht zur Bildung eines kräftigen Rhizomes kam, so war solches sehr entschieden der Fall beim letzten Blatte, Nr. 18. Der Blattanfang war zuerst nur 2 mm lang und zylindrisch; er veränderte nachher weder Form noch Dimension; doch schon nach 3 Tagen war an seiner Basis der Anfang eines Rhizomes sichtbar, welches dann in 13 Tagen zu einem kräftigen Organe auswuchs, mit verschiedenen starken Rhizoiden und außerdem einem jungen Blättchen. Wenn man von Details in der Form zumal des Blattanfanges absieht, so kann Fig. 21 e, Taf. II, sehr wohl auch diesen Fall illustrieren (nur mit Ausnahme natürlich jener Rhizoide, (>, welche dort am Blattanfange a vor- kommen und hier, wie anfangs gesagt, fehlen). Der prinzipielle Unterschied zwischen den 11 Versuchsblättern, welche jetzt beschrieben werden sollen, und den 6 soeben erwähnten besteht, v/ie oben hervorgehoben, somit darin, daß erstere nicht nur ein Rhizom, sondern auch Rhizoide bildeten. Es soll jedoch beachtet werden, daß mit diesen Rhizoiden nur jene gemeint sind, welche am Blattanfange sich bilden, und zwar von diesen nur jene, welche entweder gleich hoch, oder höher als das Rhizom inseriert sind. Stehen sie dagegen an der Basis des Blattanfanges, so können sie außer Betracht bleiben, da man dann höchstwahrscheinlich mit Rhizoiden zu tun hat, welche sich am Wundrande gebildet haben würden, jedoch, aus dazukommenden Ursachen, etwas verschoben sind. Später (S. 105) wird noch auf diesen Vorgang zurückgekommen werden. Bei 3 jener 11 Versuchsblätter (Nr. 9, 20 «i ^), 22) trat das Rhizom in gleicher Höhe auf wie die Rhizoide, und dann stets den letzteren gegenüber; Nr. 9 ist abgebildet in Fig. 17, Taf. I, Nr. 20 (Ci in Fig. 19 & — d, Taf. II. Es erinnert solches Verhalten nicht nur an den in Fig. 15, Taf. I, abgebildeten Fall, in welchem ein Rhizom sich hinter dem zum Rhizoidbündel ausgewachsenen Blatt- anfange ausbildete, sondern auch an einige ähnliche in meiner 1) Versuchsblatt. Nr. 20 trug beim Abschneiden zwei Blattanfänge, welche hier als Nr. 20 a^ und Nr. 20oijj unterschieden werden. 94 J- M- Janse, zweiten Arbeit erwähnte (a. a. 0.. S. 429, 431, 439) und abgebildete (a.a.O., Taf.IX, Fig.4&, 7&; Taf. XI, Fig. 25 «) Erscheinungen, so daß es sich hier um ein neues Beispiel eines bekannten Vorganges handelt. Bei Nr. 22 bUeben die neugebildeten Organe nur ziemlich klein, bei Nr. 20 «i waren Rhizom und Rhizoide kräftiger, bei Nr. 9 bildete sich jedoch ein ganz kräftiges Rhizom aus, welches nach- her ein Blatt hervorgehen ließ, welches schließlich (3 Tage nach dem in Fig. 17 c abgebildeten Stadium) 29 mm lang und 12 mm breit war. Bei der Mehrzahl der hierher zu rechnenden Blätter trat das Rhizom jedoch unter den Rhizoiden auf, welche letztere an oder nahe der Spitze des Blattanfanges sich gebildet hatten. Meistens entstanden die Rhizoide auch früher als das Rhizom, wie solches z. B. aus der Vergleichung der Fig. 19/" und ^, Taf. II, hervorgeht. Morphologisch zeigen die hierher gehörigen neun Blätter (Nr. 3, 10, 20ao, 25, 28, 31, 42, 46, 53) viele Verschiedenheiten, welche jedoch alle in den Hauptzügen durch die Figuren 16, 19 e — g, 20 u. 21 vergegenwärtigt werden, obwohl diese gerade die Fälle wiedergeben, in welchen sich die kräftigsten Rhizorae ausbildeten. Bei Nr. 10 (Fig. 16, Taf. I) war der Blattanfang beim Ab- schneiden des ihn tragenden Blattes etwa 3 mm lang, zylindrisch; nach 2 Tagen hatte er die doppelte Länge erreicht und verriet dadurch, daß er an der äußersten Spitze etwas abgeflacht war, seine Blattnatur (vergl. Fig. 16 a). Nachher entwickelte er sich jedoch nicht weiter, ließ statt dessen zuerst unter der winzigen Blattscheibe ein Rhizoid q entstehen, während nachher weiter unten ein kräftiges Rhizom sich ausbildete; Fig. 16 /j wurde 4 Tage nach 16 a gezeichnet. Noch zwei Tage später, während jenes Rhizom weiterwuchs, entstand oben (Fig. 16 c) ganz nahe beim Rhizoid, eine zweite Rhizomspitze, welche dann zugleich mit dem ersteren ganz kräftig sich entwickelte, wie es aus Fig. 16c?, 3 Tage nach 15c gezeichnet, zu ersehen ist. In den beiden zuletzt genannten Figuren 16 c und d sieht man noch deutlich die nicht weiter ausgewachsene, ganz zur Seite ge- drängte Blattscheibe des sich anfangs normal entwickelnden Blatt- anfanges. Zwei kräftige Rhizoidbündel hatten sich außerdem ausgebildet: eins unter dem Blattanfang und eins dahinter (vergl. Fig. 16 t/). über Organ Veränderung bei Caulerpa prolifera. 95 Obwohl in allem schwächer entwickelt, so verhielt sich Ver- suchsblatt Nr. 3 dem soeben beschriebenen prinzipiell ähnlich. Un- mittelbar unter dem kurzen (2 mm) zylindrischen Blattanfang ent- standen zuerst drei Rhizoide; nachher sproßte ein Rhizom etwa aus der Mitte des Blattanfanges hervor, während etwas nachher über dem Rhizom ein Rhizoid hervorsproßte. Das Rhizom wuchs bald kräftig aus und bildete ein Blatt nebst Rhizoiden. Auch hier wurde die noch immer lebende Spitze des Blattanfanges zur Seite ge- schoben, so daß sie schließlich nur ein Auswuchs des Rhizoids oder Rhizoms zu sein schien. Der Form nach abweichend, doch prinzipiell der Nr. 3 voll- kommen ähnlich zeigte sich Nr. 28 (vergl. Fig. 21 a — d, Tafel II), obwohl sich hier kein zweites Rhizom ausbildete. Von einiger theoretischen Wichtigkeit ist der Umstand, daß die äußerste Spitze des jungen Blättchens hier gleich beim Anfang abgestorben war; wahrscheinlich wurde es beim Abschneiden des Tragblattes zufälliger- weise verletzt. Daß hier dennoch die Weiterentwicklung des Blatt- anfanges in vollkommen ähnlicher Weise wie z. B. in Fig. 16 und wie auch in anderen hier nicht näher beschriebenen oder abgebil- dete Fällen stattfand, beweist wieder, daß eine Verletzung der Spitze ohne Einfluß auf das Schicksal des Blattanfanges ist. In Fig. 21 d, welche den unteren Teil des Blattes am Ende des Versuches in natürlicher Größe zeigt, sieht man außerdem, daß es neben dem Rhizome , welches auf dem Blattanfange ent- stand, noch ein kräftiges, aber etwas kleineres Rhizom daneben, doch in etwa gleicher Entfernung vom Wundrande, gebildet hat. Bei Nr. 31 blieb die Spitze des Blattanfanges unversehrt und vergrößerte sich in den ersten Tagen nach dem Abschneiden des Blattes von 3X1 mm auf 10 X 4 mm; dann bildete sich ein Rhizoid auf diesem Blättchen, und kurz nachher entstand die Spitze eines Rhizomes an der Stelle, wo der Blattstiel in die Fläche über- ging, während schließlich eine Anzahl ganz in der Nähe der Spitze aus dem Blättchen hervorgingen. Nr. 25 verhielt sich dem vorigen sehr ähnlich; bei beiden blieb das Rhizom verhältnismäßig schwach. Die Verhältnisse, welche Nr. 20 «2 zeigte, waren wiedeium wenig verschieden; sie werden genügend von den Figuren l'-Ja, e — g erläutert. Schon vor dem Abschneiden des Blattes war die Spitze jenes Blattanfanges abgestorben und hatte sich ein neuer Blattanfang e gebildet; nach dem Abschneiden starb jedoch auch 96 J. M. Janse, diese Spitze ab, und später bildeten sich unter ihr zwei Rhizoide aus, /", unter welchen dann ein neues Rhizora hervorsproß, /"und g. Die drei letzten hierher gehörigen Blätter Nr. 42, 46 und 53 zeigten ein so ähnliches Verhalten, daß sie vollständig von den aui Nr. 46 sich beziehenden Figuien 20 a—d verdeutlicht werden. Der einzige Unterschied ist, daß bei Nr. 42 nnd 53 die äußerste Spitze des Blättchens abgestorben war; daß das Rhizom bei Nr. 53 etwas kürzer blieb als bei 42 und 46, ist von ganz untergeordneter Bedeutung. B. Die Spitze des Blattanfanges wächst als Rhizom weiter. Bei drei Blättern gin^; die Spitze des Blattanfanges unver- mittelt in eine Rhizomspitze über u. zw. bei Nr. 35, 49 und 52. Die beiden ersteren werden von den Figuren 22 und 23 Taf. II er- läutert. Bei Nr. 35 war der Blattanfang beim Beginn des Versuchs ganz klein, nur etwa V4 mm (Fig. 22a) groß; 5 Tage später hatten sich kräftige Rhizoide an der basalen Blattwunde gebildet, doch erst nachher fing auch der Blattanfang zu wachsen an. 11 Tage nach dem Beginn hatte sich ein zylindrisches Organ, ein Rhizom, ausgebildet, welches dann 4 mm lang war (Fig. 226); bald nachher hörte aber das Längenwachstum auf, doch bildete sich seitlich ein verkehrt herzförmiges Blättchen aus, welches 16 Tage nach dem Beginn 12 mm lang und 6 mm breit war (Fig. 22 c). Es wuchs noch weiter, denn 4 Tage später maß es schon 18x5 mm und zeigte dann die Anfänge von Prolifikationen, welche nachher zu Blättchen wurden. Rhizoide waren damals am Rhizom nicht gebildet; der Versuch mußte wegen der Abreise unterbrochen werden. Auch bei Versuchsblatt Nr. 49 war der Blattanfang ganz klein, V4 mm (Fig. 23«); 4 Tage nachher war er jedoch zu einem zy- lindrischen Organ von 4V.. mm Länge ausgewachsen, an dessen Basis sich ein Rhizoid befand (Fig. 23 h). Rhizome und Rhizoide entwickelten sich weiter; ersteres war o Tage später schon etwa 15 mm lang und trug dann außerdem in kurzer Entfernung von der Spitze ein kleines Rhizoid. Dieses Rhizom brachte es nicht zur Blattbildung, doch auch dieser Versuch mußte wegen der be- vorstehenden Abreise unterbrochen werden. Beim dritten und letzten Versuchsblatte war der Blattanfang schon beim Beginne etwas größer u. zw. VI-> mm. Schon 2 Tage über Organveräiulenuig bei Caidei'pa prolifrra. 97 später war er 2 Vi mm lang und wieder 2 Tage später hatten sicli drei kleine Rhizoide aus seiner Basis entwickelt, in ähnlicher Weise wie es Fig. 23 h zeigt, während auch nahe der Spitze sich ein kleiner Aus- wuchs gebildet hatte, wahrscheinlich ein junges Blättchen. Dieses nahm nachher jedoch kaum mehr an Ijänge zu, ebensowenig wie das Rhizom; die Ursache davon war, daß in kurzer Entfernung der basa- len Wunde ein größerer Abschnitt des Blattes durch unbekannte Veranlassung abstarb, so daß die Ernährung der jungen Organe mangelhaft wurde. Resultate. Die Versuche über Organveränderung hatten den Zweck zu unter- suchen, wie kräftig die Natur eines schon angelegten Organcs äußeren und inneren Einiiüssen gegenüber ist. Die Organisation und Eigenschaften der benutzten Pflanze bedingten, daß in dieser Hinsicht nur junge Blätter untersucht werden konnten. Einige wenige Versuche, in welchen die Pflanze in verkehrter Stellung weiter kultiviert wurde, wodurch der auf dem Rhizonie schon vorhandene Blattanfang in anderer Richtung von den für den Ort ihres Auftretens maßgebenden Einflüssen (Licht und Schwer- kraft) getroffen wurde, wurden angestellt. Das Ergebnis, daß demungeachtet der Blattanfang sich als Blatt weiterentwickelte, würde beweisen daß die Natur des jungen Blattes stärker wirkt als die genannten äußeren Einflüsse, obwohl letztere, wenn sie in jener Weise von dem ersten Anfang der Blatt- anlage zu wirken angefangen hätten, ungefähr an derselben Stelle die Bildung eines Rhizoides würden hervorgerufen haben. Die Natur des einmal angelegten Organes (in casu Blattes) wäre somit stärker als die äußeren Reize, welche ihn mit hervor- rufen. Es waren diese Versuche jedoch nur sehr wenig zahlreich und so ist dieser Schluß weder feststehend noch erschöpfend. Alle anderen (45) Versuche bezogen sich auf Blätter, auf denen sich Blattanfänge oder junge Blättchen entwickelt hatten, und welche dann dicht unter diesen abgeschnitten wurden. Das allgemeine Ergebnis war zuerst, daß sich der Blattanfnng nicht normal weiter entwickelte. Daß er nicht sofort und unge- stört weiterwuchs, läßt sich selbstverständlich aus veränderten Nahrungsbedingungen herleiten, obwohl das nachträgliche Wachs- tum, in einer oder anderer Form, beweist, daß Nahrungsmangel auf Jahrb. f. wiss. Botanik. XLVIII. 7 98 .T. M. Janse, die Dauer nicht eintrat. Bei den meisten Versuchs blättern (etwa 70 Vo) erfuhr die ursprüngliche Veranlagung durch das Abschneiden eine Veränderung, weil der Blattanfang zum Rhizoid oder zum Rhizom wurde. Die vier Fälle, welche beobachtet wurden, waren in folgender Weise numerisch verteilt: Anzahl Versuche Prozent- satz I. Der Blattanfang bleibt gänzlich unverändert^) .... II. Der Blattanfang wird zu einem Blatte III. Der Blattanfang wird zum Rbizoid IV. Der Anfang geht in ein Rhizom über 6 7 12 20 13 2) 16 27 44 45 100 Es läßt sich jetzt fragen: 1. Wie kommt es, daß der Blattanfang in so viehm Fällen seine natürliche Anlage wechselt? und 2. wie kommt es, daß nicht alle Versuchsblätter sich unter- einander ähnlich verhalten? Fangen wir mit der Besprechung letzterer Frage an, so wäre es möglich, daß z. B. das Butwickelungsstadium, in welchem die ganze Pflanze sich vor dem Anfang des Versuches befand, maß- gebend wäre, weil die Versuche alle vorgenommen wurden in den Monaten, wo die Caulerpa ihre Periode kräftigen Wachstums wieder aufnimmt und die Versuchspflanzen daher sich nicht alle in demselben Stadium befanden. Es könnte auch sein, daß die Größe dos Blatt- anfanges beim Beginn des Versuches von Einfluß gewesen wäre, oder daß die Entfernung zwischen der Stelle des Abschneidens und der Anheftungsstelle des Blattanfanges ein wichtiges Moment bildete, letzteres zumal, weil bekannt ist, daß an einem abgeschnittenen Blatte die Rhizoide ganz nahe an der Wunde, die Rhizome da- gegen etwas höher hinauf zum Vorschein kommen. In dieser Hinsicht ließ sich jedoch aus meinen Versuchen kein Schluß ziehen. Was den ersten Punkt betrifft, so ergab sich, daß die Fälle, in welchen Blätter, Rhizoide oder Rhizome aus dem Blattanfange hervorgingen, sich ohne Regel über die ganze Versuchs- ^) ZvA'ei dieser Blätter waren sehr schwach. ^) Es ist wohl selbstverständlich, daß dieser Prozentsatz nur der besseren Übersicht wegen angegeben ist und somit keine weitere Bedeutung hat. tiber Organ Veränderung bei Caitlerpa prolifera. 99 zeit verteilten. Entweder befanden sich die Pflanzen somit alle in gleichem Entwicklungsznstandc, oder, wenn solches nicht der Fall war, so hatte dieses keinen wahrnehmbaren Einfluß auf die Art der Organbildung. Ob die Länge des Blattanfanges beim Beginn des Versuchs, oder seine Entfernung zur Wunde einen Einfluß ausübten auf seine nachherige Ausbildung, läßt sich aus folgenden Zahlen ableiten: Gruppe: I^) II III IV Anzalil Versuche: 6 7 12 20 Länge des Blattanfanges beim ( Grenzen^; V*— Vs 1V2 — 8="; V4-12*) V*— 9 Beginne, in mm l Mittel Vs ^V-i ^Vs ^V« Distanz vom Blattanfange bis ( Grenzen 2) 74" 1% •^— ^Vs '^— ^ 0-8 •') zur Wunde in mm \ Mittel 1V4 1% iVs 1V2 Der geringe Unterschied, welcher zwischen den Zahlen bei den verschiedenen Gruppen besteht, zeigt, daß auch die beiden .zu- letzt genannten Umstände keinen Anhalt lieferten zur Entscheidung der Frage, warum die Blattanfänge sich untereinander abweichend verhielten. Vielleicht würden ähnliche, aber ausgedehntere Unter- suchungen, in verschiedenen Jahreszeiten angestellt, darüber dennoch Auskunft verschaffen können. Wir wollen jetzt die oben (S. 98) zuerst erörterte Frage: wie kommt es, daß in so vielen Fällen der Blattanfang seine natür- liche Anlage aufgibt, wenn das Blatt abgeschnitten wird, ein- gehender besprechen. Um sich eine Vorstellung zu machen von dem, was bei obiger Organveränderung vor sich geht, wollen wir zuerst betrachten, Avie überhaupt ein Blatt angelegt wird, dann untersuchen, was vor sich gellt, nachdem ein Blatt abgeschnitten wurde, und schließlich, wie man sich die Veränderung eines Blattanfanges in Rhizoid oder Rhizom denken könnte. Der allererste Anfang eines neuen Blättchens auf Blatt oder Rhizom erkennt man an dem Auftreten eines niedrigen weißen Fleckchens, welches sich von dem dunkeln Grün der Umgebung 1) Die Bedeutung dieser Zahlen ist dieselbe wie auf S. 98. 2) Minimaler und maximaler "Wert hei den zu dieser Gruppe gehörenden Ver- suchsblättern. 3) Nur 1 von 8 mm, alle übrigen von IV2 — 4V2 ™"i- 4) Nur 1 von 12 mm, 1 von 7 mm, die übrigen Y* ^i^ ^ mm. 5) Nur 1 von 8 mm, alle übrigen 4 und weniger. 7* 100 'TM. .Tanse, scharf abbebt. Dieser Flecken wird hervorgerufen durch die An- sammlung einer ganz geringen Menge von Blattmeristemplasma, welches eine weißliche Farbe hat. Eine Erhebung fehlt dann nocb, doch diese stellt sich bald nachher ein. Die Erhebung kommt durch eine Ausbuchtung der Wand zu- stande, und nur die Turgorkraft kann die Veranlassung dazu sein. Daß jedoch gerade an jener Stelle, und gerade in dem Moment, eine Auftreibung der Wand stattfindet, muß sicherlich einer Ver- änderung der mechanischen Eigenschaften der Wand an jener sehr beschränkten Stelle zugeschrieben werden. Wenn man hierbei in Betracht zieht daß NolF) durch seine interessanten Versuche, mittels Einlagerung von Berliner Blau in die Wände wachsender Organe, bewiesen hat, daß bei verschiedenen Siphoneen die neuen Organe angelegt werden, indem die äußeren Wandscbichten durch die sich ausdehnenden inneren gesprengt werden, gelangt man zu der- Vorstellung, daß die geringe Menge von Blattmeristemplasma auf die inneren Wandschichten einwirkt (chemisch, durch Enzym- wirkung?) und zwar so, daß diese dehnbarer werden. An dieser weniger resistent gewordenen Stelle, und nur au dieser, wird dann die Turgorkraft eine winzige Aufblähung verursachen, bei der die innere Wandschicht gedehnt, die äußere (ältere) gesprengt wird. Nicht nur das Entstehen eines Blattes geht in dieser Weise vor sich, sondern auch das Wachstum spielt sich ähnlich ab, und daher hat NoU (a. a. 0., S. 122) es mit dem Namen „Eruptionswachstum" zu charakterisieren versucht, wobei immer wieder neue Membran- schichten auf der Innenseite der älteren aufgelagert werden -). Und, da auch Rhizoide und Rhizome in vollkommen derselben Weise (doch an anderen Stellen) angelegt werden und auch alle diese an der Spitze wachsen, d. h. in der Gegend, wo sich das betr. Meristemplasma befindet, kann man schließen, daß bei Caulerpa Wachstum und Organbildung durch eine lokale Lockerung der inneren AVandschichten, welche ohne Zweifel durch Einwirkung von dem gerade dort anliegenden Meristemplasma stattfindet, eingeleitet werden. Das Meristemplasma von Blatt, Rhizom und Rhizoid ruft so- mit in unter sich ähnlicher Weise die lokale Lockerung bei der 1) Experimentelle Untersucliungen über das Wachstum der Zellmembran; Ab- bandl. der Senckenb'. Naturf. GeselLsch., 1887, Bd. XV. S. 101. 2) Dieses Wachstum, nur durch Dehnung, erklärt wohl auch die oft erstaunliche Waclistumsgeschwindigkeit, welche Canlcrpa zeigen kann. über Organveränderung bei Caidcrpa 2>rol!fera. IQl Anlage der betreffenden Organe hervor; ob schließlich das eine oder das andere Organ entsteht, muß damit zusammenhängen, wie sich nachher die Lockerung lokalisiert: bei der Bildung eines Rhi- zoTds würde sie nur einen kleinen Teil der Wand in Anspruch zu nehmen brauchen, bei Rhizom- und Blattbildung würde, der größeren Dicke entsprechend, eine etwas größere Stelle der Wand beim An- fang gelockert werden müssen ; bei allen bliebe die Lockerung auch späterhin auf die Spitze lokalisiert. Bei Rhizoid und Rhizom würde die Lockerung bleibend ringsherum an der Spitze in gleichem Maße stattfinden, denn nur so könnte man die zylindrische Form mechanisch erklären, und das Gleiche wäre beim Blatte der Fall, solange der Blattstiel, der zuerst entsteht, sich bildet. Die nach- her auftretende Abflachung an der Stielspitze müßte man sich dann durch eine Umlagerung des Meristemplasmas entstehen denken, indem dieses sich auf eine schmale, über die Spitze hinweglaufende Linie zusammenzieht, so daß nunmehr eine Ausbreitung des Organes nur in der Richtung dieser Linie zustande kommt ^). Da Wachstum oder Organbildung nicht aufzutreten scheint, ohne vorherige Ansammlung von Meristemplasraa an der betreffen- den Stelle, scheint die lockernde Wirkung (Enzymwirkung?) nur diesem Plasma zuzukommen. Es entsteht somit ein neues Organ, wenn eine gewisse Menge von Meristemplasma an einem kleinen Fleck zusammengeströmt ist, welcher genügt, um eine Lockerung der inneren Wandschicht zu veranlassen. Ob ein junges Organ zu Blatt, Rhizom oder Rhizoid werden wird, hängt jedoch, wie man annehmen muß, mit Unter- schieden im Meristemplasma zusammen, welche uns noch nicht be- kannt sind. Dennoch läßt sich die Natur eines jungen Organs an äußeren Merkmalen durchgehends erkennen. Die Bildung eines neuen Blättchens findet in der schon früher (II, S. 431) folgendermaßen beschriebenen Weise statt: „Wenn auf dem Blatte einer unverwundeten Pflanze oder auf einem Rhi- zome ein neues Blättchen sich in normaler Weise zu bilden anfängt, so zeigt sich der Anfang als ein winziges Fleckchen, welches sich durch eine weiße Farbe von dem dunkelgrünen Untergrund sehr deutlich abhebt. Auf dem Blatte, wo jene Veränderungen am 1) Nimmt diese Linie, von oben gesehen, die Form eines Y an, so entstehen Blätter mit drei Blattflächen, wie ich solche einige Male gefunden und auch abgebildet habe; vergl. meine Abhandlung II, Taf. XI, Fig. 38. 102 J- M. Jause, besten zu verfolgen sind, sieht man um das Pünktchen herum einen kleinen, etwas dunkleren, grünen Fleck, zu welchem anfangs keine, bald nachher einige, meistens zwei oder drei sehr feine Ströme hingehen. Das Pünktchen wächst zunächst zu einem zylin- drischen Organe heran, welches den Blattstiel bildet; je größer das junge Blatt wird, um so schärfer und zahlreicher treten die Streifen hervor, welche sich auch nach unten hin immer weiter ausbilden und sich dann den schon vorhandenen Strömen anschließen. „In der ersten Zeit ist der ganze zylindrische Fortsatz weiß; beim Weiterwachsen verbreitert er sich an der Spitze und nimmt so die Blattform an; solange das Wachstum dauert, behält die Spitze die blasse Farbe, w-ährend das Blatt von unten herauf die definitive dunkelgrüne Farbe annimmt." Bei der Pioliferierung setzt sich somit zuerst eine ganz geringe Menge Meristemplasma an irgend einer Stelle, welche vorher nicht zu bestimmen ist, fest; sehr bald darauf erhebt sich ein winziger Auswuchs über die Blattoberfläche und indem das Blättchen weiter- wächst, strömt eine zuerst stets wachsende Menge Meristemplasma an der Stelle zusammen (von allen Seiten, oder nur von oben her?). Auch bei der normalen Blattbildung auf dem Rhizome be- obachtet man ähnliches, weil das jüngste Blatt immer ziemlich weit hinter der Rhizomspitze entsteht^), also an einer Stelle, wo die weiße Farbe schon einer dunkelgrünen Platz gemacht hat. Auch dort geht somit dem Anwachsen eine Neuansammlung von Blattmeristeraplasma unmittelbar voran, welches Plasma dann wieder allmählich zunimmt und die Spitze des wachsenden Blattes aus- füllen bleibt. Die Anlage von Rhizoiden und Rhizomen findet dagegen in ganz anderer Weise statt: Die wachsende Rhizomspitze ist, wie schon ihre weiße Farbe ausweist, über einzelne Millimeter mit Meristemplasnia ausgekleidet. Daß hier auch die normale Ver- zweigung des Rhizomes stattfindet, kann ich nicht behaupten, weil ich solches nie beobachtete, doch ebensowenig sah ich je eine junge Rhizomspitze sich an den älteren Teilen eines unversehrten Rhizomes ausbilden. 1) Vergl. meine Arbeit II, S. 421 sowie verschiedene der Figuren daselbst. In den beiden oben (S. 80) besprochenen Versuchen betrug die Entfernung zwischen dem ganz kleinen Blattanfang (etwa Vi mm hoch) und der Rhizomspitze 13 resp. 25 mm. Diese junge Blättchen wuchsen so schnell, daß das erste nach zwei Tagen 10 X 4,5 mm groß war, während das zweite am nächsten Tag schon 4x2 mm maß. über Organveränderung bei Cmderpa prolifcra. 103 Das Fehlen jeder derartigen Beobachtung \vh*d genügend er- klärt durch die große Seltenheit des Auftretens von Rhizomzweigen an einer unbeschädigten Pflanze. Auch mit Rücksicht auf das auch unten noch zu besprechende Verhalten des Meiistemplasmas zum Rhizom scheint mir am wahrscheinlichsten, daß es sich heraus- stellen wird, (laß die Verzweigung nahe bei der Spitze vor sich gehe. Das jüngste Rhizoid wird fast ohne Ausnahme ganz dicht hinter der Rhizomspitze angelegt, so dicht daß es, auch weil das Rhizoid anfangs schneller wächst als das Rhizom, den Anschein haben könnte, als hätte letzteres sich dichotom geteilt, wie es z. B. auf Fig. 26, Tat. XI meiner früheren Arbeit (II) zu sehen ist. Während somit junge Blätter schon einen Auswuchs bilden, wenn nur sehr wenig Meristemplasma beisammen ist, treten Rhi- zoide (und neue Rhizomspitzen?) auf an Stellen, wo sich solches Plasma stark angehäuft hat. Dasselbe gilt nun auch für die adventiven Rhizonie und Rhizoide, wie es aus meinen früher publizieiten Beobachtungen (II) hervor- geht: es treten jene nämlich an abgeschnittenen Blättern erst auf, nachdem sich eine bedeutende Menge durch Entmischung freige- wordenen Meristemplasmas an der basalen Wunde angesammelt hat, wobei, wie beschrieben, die Rhizoide hart an der Wunde zum Vor- schein kommen, die Rhizome dagegen ein wenig höher hinauf ihren Ursprung nehmen. Nachdem wir uns über dasjenige orientiert haben, was man, in Beziehung auf die vor sich gehenden Veränderungen bei der Anlage eines Blattes sowie von Rhizoid und Rhizom weiß oder als wahrscheinlich annehmen darf, fragt es sich jetzt, wie man sich die Vorgänge, welche sich nach dem Abschneiden eines einen Blattanfang tragenden Blattes abspielen, vorzustellen hätte. Daß das Inwirkungsetzen der basipetalen Impulsion hierbei von Einfluß ist, kann kaum bezweifelt werden, doch eben so sicher ist es, daß diese nicht als solche direkt, sondern nur indirekt, ver- mittels des von ihr bei der Wunde zusammengetriebenen Meristem- plasmas, dabei beteiligt ist. Ist dieses der Fall, so muß man sich somit fragen, welchen Einfluß üben die beiden Meristemplasmata, d. h. also das Blattmeristemplasma im Blattanfang und das an der Basis nachträglich angesammelte Meristemplasma, welches gewölin- licherweise für Rhizome und Rhizoide bestimmt ist, aufeinander aus? Diese Frage läßt sich in zwei andere zerlegen: wie wirkt das erst- genannte Plasma auf das zweite, und wie das zweite auf das erste? 104 J- M. Janse, Fangen wir mit der Besprechung letzterer an, und fragen wir somit zuerst, welche Wirkung vom Blatt-Meristemplasma ausgeht, so verschaffen verschiedene der erwähnten Versuche darüber einiges Licht; die Einzelheiten, auf die es hier ankommt, wurden oben, bei der Besprechung jener Versuche, absichtlich nicht erwähnt. Wenn Blätter, welche keinen Blattanfang tragen, abgeschnitten werden, so bilden sie Rhizoide und ein oder einzelne E,hizome, und zwar nahe der basalen Wunde, obwohl an Stellen, welche im übrigen nicht vorher zu bestimmen sind; nur kann man sagen, daß sie nahe am Blattrande kaum auftreten. Tragen die Blätter jedoch einen Blattanfang, der, wie in unseren Versuchen stets, dicht über der Wunde stand, so bemerkt man sehr oft, daß der Ort der später auftretenden Neubildungen nach der Richtung dieses Blatt- anfanges hin verschoben ist. Es hat dadurch den Anschein, als wenn das Blatt-Meristemplasma eine Anziehung ausübe auf das bei der Wunde zusammengeströmte Meristemplasma. Diese Verschiebung zeigte sicli erstens bei den Rhizoiden, welche so häufig, fast immer, an der Wunde sich ausbilden, doch außerdem auch an Rhizomen und Blättern, falls diese angelegt wurden. Bei vier der Versuche wurden weder adventive Rhizoide, noch Rhizome gebildet, und bei drei wurde das Blatt abgeschnitten an der Basis eines ziemlich langen Blattsieles, wo somit die Wunde so schmal war, daß für eine Verschiebung der Anlagen nach der einen oder anderen Richtung hin der Raum fehlte. Wenn man diese Fälle ausnimmt, so ergab sich folgendes: Die Lage des Blattanfanges übt keinen Einfluß Anzaiii Anzahl auf den Ort des Entstehens der, oder der Mehrzahl ^""*^ ^^^^^ der Rhizoide, oder auf den des Rhizomes, aus . . 10 10 Die meisten Rhizoide entstehen unter oder hinter dem Blattanfang 20 Das Rhizora entsteht unter oder hinter dem Blattanfang 6 28 Es entsteht ein neues Blatt neben (etwas über) dem Blattanfang 2 Rhizoide bilden sich hauptsächlich unter einem adventiven Rhizome aus 5 5 43 ^) 43 l) Diese Zahl stimmt uiclit mit der Zahl der oben beschriebenen Vei'suche (45), erstens weil 7 Versuche ausfielen und zweitens weil an einigen Versuchsblättern sich zwei der hier gezählten Fälle beobachten ließen. über Orgauveräntlerung bei Gaulcrpa prolifcra. 105 Es zeigen diese Zahlen somit, daß in 28 von 38 Fällen der Blattanfang eine deutliche Verschiebung der Anlagestellen der ad- ventiven Bildungen veranlaßte, und außerdem, daß in fünf Fällen auch die adventiven Rhizome einen solchen Einfluß ausübten. Da- bei ist noch hervorzuheben, daß Rhizoide und Rhizome stets unter, die neuen Blätter hingegen stets in sehr geringer Entfernung über dem Blattanfang hervorsproßten. Dieser Unterschied deutet wieder- um auf ein verschiedenes Verhalten des Blatt -Meristemplasmas gegenüber dem der Rhizoide und Rhizome; auf das Bestehen einer solchen Differenz wurde schon vielfach hingewiesen. Daß eine gegenseitige Anziehung zwischen dem wachsenden Organ und dem Meristemplasma des Organes, welches sich eben zur Ausbildung anschickt, zur Äußerung kommt, ist somit kaum zu be- zweifeln. Ob nun diese „Anziehung", die, wie es oben vorgestellt wurde, von dem Blatt-Meristemplasma auf das von Rhizom oder Rhi- zoid ausgeübt wird, wirklich auf einer direkten Anziehung beruht, oder vielmehr darauf, daß der Stoffverbrauch der wachsenden Blatt- anlage die kräftigen Nahrungs-(Protoplasma-)ströme zu sich hinzieht, und diese, da sie doch auch bei der Anlage neuer Organe eine so große Rolle spielen, den Ort der Anlage der späteren Neubildun- gen mit bedingen, muß dahingestellt bleiben, weil mir die Daten zur Entscheidung fehlen, obwohl ich glaube, daß die Sache sich doch nicht in so einfacher Weise erklären ließe. Bemerkenswert ist in dieser Hinsicht außerdem, daß in so vielen Fällen, in welchen der Blattanfang ein Rhizom und Rhizoide bildet, wie z. B. in den Figuren 16, 17, 19, 20, 21, die letzteren sehr oft nahe an der Blattspitze vorkommen und das Rhizom niedriger, oder seltener gleich hoch, zum Vorschein kommt ^). Dieses beweist um so mehr, daß nicht nur Nahrungsströme Ort und Art der Neu- bildungen bedingen, und daß andere nicht näher bekannte Faktoren mitwirken. Die zweite und wichtigste Frage welche angeregt wurde, war, welchen Einfluß das Meristemplasma von Rhizom und Rhizoid auf das des gerade angelegten Blattanfanges ausübte. Wenn man die als Beispiele einer gegenseitigen Anziehung angeführten oben besprochenen Erscheinungen beiseite läßt, ist 1) Die Rhizoide pj, welche z. B. in den Fig. 20 c und d an der basalen Htälfte des Blattanfanges a sich befinden, hätten wahrscheinlich auf dem sie tragenden Blatte an der Wunde auftreten sollen, doch sind sie hinaufverschoben worden, wohl weil es zwischen Blattanfang und Wunde an Eauni mangelte. 106 J- M. Janse, der Haupteinfluß der, daß das durch das Abschneiden der, einen Blattanfang traj?enden, Versuchsblätter verursachte Ansanimehi von Rhizom und Rhizoidplasma in vielen Fällen die Blattnatur des Blattanfanges unterdrückte, und das junge Organ zur Rhizoid- und Rhizombildung brachte oder selbst in einzelnen Fällen direkt in Rhizom oder Rhizoi'de umwandelte. Dieses zeigt, daU das später hinzugetieteno Meristemplasma die Überhand gewann über dasjenige, welches die Natur des Blattanfanges bedingte, welch letzteres so- mit verdrückt oder verdrängt wurde. Daß solches jedoch nicht ohne Streit stattfand, beweist der verschiedene Erfolg, welchen die Versuche ergaben, sowie auch die Fälle, in welchen das junge Blättchen anfangs normal weiterwuchs, erst später damit aufhörte und dann erst Rhizoide und Rhizom an nicht üblichen Stellen hervorgehen ließ. Näheres über diesen Streit läßt sich jetzt nicht angeben; daß die speziellen Eigenschaften des Meristemplasma der verschiedeneu Organe dabei maßgebend sind, kann jedoch nicht bezweifelt werden. Äußerlich sind Differenzen selbstverständlich nicht wahrzu- nehmen; ob sich bei genauer mikroskopischer Untersuchung an fixiertem Material irgend welche Verschiedenheit wird nachweisen lassen, ist zwar fraglich, aber doch bis zu einem gewissen Grade möglich, obwohl die Unterschiede, wenn sie angetroffen werden, nie zur Erklärung ihres verschiedenen Verhaltens führen könnten. Nur die Eigebnisse physiologischer Versuche können uns hier somit eine Einsicht verschaffen, bis zu welchem Grade eine Ähn- lichkeit oder eine Differenz zwischen Blatt-, Rhizom- und Rhizoid- Meristemplasma besteht, und so wollen wir diese Arbeit mit einer auf solchen physiologischen Resultaten beruhenden Vergleichung schließen. I. Vergleichung zwischen Meristemplasma von Rhizom und Rhizoid'). 1. Übereinstimmung. a) Das junge Rhizoid entsteht am Rhizom ganz nahe bei der Spitze. b) An abgeschnittenen ]51ättern entstehen die (adventiven -)) Rhizome und Rhizoide aus Meristemplasma, welches durch Ent- 1) Vergleiche liierzu auch meine vorhergehende Arbeit 11, S. 439. 2) Hiermit werden die Organe gemeint, welche an einem abgeschnittenen Blatte entstehen. über Organveränderung bei Canlerpa prolifera. 107 niischung aus dem Plasma des ganzen Blattes frei wird und durch die basipetale Impulsion nach der basalen Wunde befördert wird. c) Ein adventives Rhizo'id entsteht nicht selten hinter einem adventiven Rhizom und umgekehrt. d) Bei der Entstehung von Rhizoiden und Rhizomen tritt die Erhebung erst hervor, nachdem sich schon viel Meristemplasma an der betreffenden Stelle angesammelt hat. 2. Unterschied: a) Licht und Geotropie bewirken das Auftreten des jungen Rhizoids an der Unterse'ite der Rhizomspitze; das Rliizoid wächst dann vertikal nach unten, das Rhizom dagegen, mit etwas gehobener Spitze, horizontal weiter. Es bestehen somit Differenzen in der Reizbarkeit zwischen beiden. b) Das Rhizoid- Meristemplasma gehorcht noch etwas mehr der basipetalen Impulsion, wie das des Rhizomes, weil jene am abgeschnittenen Blatte ganz nahe an der basalen Wunde, diese stets etwas höher hinauf, dicht bei der Grenze des grünen Plasmas, zum Vorschein kommen. II. Vergleichung zwischen Blatt-Meristemplasma einerseits und Rhizom- und Rhizoid-Meristemplasma anderseits. 1. Übereinstimmung: a) Wenn man die Spitzen mehrerer Blätter entfernt, so kann das sich nachher abtrennende Meristemplasma neue Blattspreiten (Prolifikationen) ausbilden (meistens in ziemlich großer Entfernung unter den apikalen Wunden) oder auch Neubildung von Rhizom- spitzen an dem basalen Teil der Pflanze hervorrufen'). b) Wenn ein wachsendes Blatt, mit weißUcher Spitze also, abgeschnitten wird, so sammelt sich viel Meristemplasma an der basalen Wunde an, während es an der Spitze verschwindet, da diese grün wird. An der Wunde entstehen dann Rhizoide und Rhizome. Strömt nun das Blatt-Meristemplasma selbst der Wunde zu, oder vermischt es sich mit dem übrigen Plasma, aus welchem sich dann bald nachher Rhizom- und Rhizoid-Meristemplasma abtrennt? 2. Unterschied: a) Wenn ein Blatt einer unverletzten Pflanze zu wachsen auf- hört, so erscheinen oft neue Blätter (Prolifikationen), welche meistens l) Diese Erscheinungen bedürfen jedoch einer ausführlichen Nachprüfung. 108 J- M. Janse, in geringer Entfernung unter der Blattspitze entstehen'); Rliizome oder Rhizoide werden dann nie gebildet, und das Blatt - Meristeni- plasma wäre somit autonom. b) Die erste Erhebung, welche zur Bildung eines neuen Blattes führt, tritt bereits auf, wenn sich nur eine ganz geringe Menge Meristemplasmas angesammelt hat. c) Das Blatt -Meristemplasma scheint den Einfluß der basi- petalen Impulsion nicht zu empfinden. d) In den oben beschriebenen Versuchen bildete sich hinter dem Blattanfang einige Mal ein Rhizom oder ein Rhizoid aus, doch nur wenn der Blattanfaug Rhizome und Rhizoide bildete; wuchs dagegen der Anfang unverändert, als Blatt, weiter, so ent- stand hinter ihm nie ein anderes Organ. Auch dieses würde auf eine Differenz weisen, doch ist hier, der geringen Zahl der beobach- teten Fälle wegen, Nachuntersuchung erwünscht. — Wie man sieht, ist es kaum möglich, die Frage nach Ähnlich- keit oder Unterschied zwischen den verschiedenen Meristemplasmata jetzt in anderer Weise zu beantworten, als mit dem Ausspruch, erstens, daß sie zwar in einigen Eigenschaften übereinstimmmen, sich jedoch schon vor der Anlage des betreffenden Organes ver- schieden verhalten, und zweitens, daß Rhizom- und Rhizoid -Me- ristemplasma miteinander näher als mit dem Blatt-Meristemplasma verwandt sind. Leiden, März 1910. Figuren -Erklärung. Alle Figuren beziehen sich auf Cmdajja prolifera. B: Blatt dem Rliizome eingepflanzt, i?i, B^ usw.: aufeinanderfolgende Prolifi kationen auf einem Blatte, R : Rhizom aus B oder R, r: Rhizoid aus B oder R, a : Blattanfang, ß, , ßo usw. : aufeinander folgende I'roli- fikationen von r/., P: Rhizom aus ot, p : Rhizoid aus a. Die schraffierten Teile sind abgestorben. Die Zahlen zwischen Klammern geben die Tage an seit dem Anfang des Versuches. Tafel I. Fig. 1. Rhizoid 20 Stunden, nachdem es verletzt wurde, so daß nur ein Stumpf übrig blieb; 6 Zweige haben sich nachdem neu gebildet; 24 mal vergrößert (S. 74). 1) Vgl. meine frühere Arbeit, II, S. 425. über Organveränderung bei üaulerpa prolifera. 109 Fig. 2. Zweig eines verletzten Rhizouls, mit drei neu gebildeten Seitenzweigen gleich unter dem abgestorbenen Teile, nach 20 Stunden; 24 mal vergrößert (S. 74). Fig. 3. Teil eines Rhizomes, mit dem unteren Teil eines Blattes und eines Rliizoi'des, 5 Tage nach der Verletzung; eine neue Rhizomspitze hatte sich gebildet; etwa 4 mal vergrößert (S. 74). Fig. 4 a. Stück eines Rhizomes, mit einem kleinen Blättchen, sofort nachdem die Spitze entfernt war; 1 mal vergrößert (S. 7. 5). h dasselbe 6 Tage später; 1 mal vergrößert (S. 75). Fig. 5. Regeneration der Rhizomspitze, wie in. Fig. 4, wobei die neue Spitze jedoch aus der Basis des Rhizoids entspringt, 20 Tage nach der Verletzung; 4 mal ver- größert (S. 75). Fig. 6. Unterer Teil des Vei'suchsblattes Nr. 44 ; der kleine Blattanfang (a, an der Spitze abgestorben) war in 1.3 Tagen nicht weiter entwickelt. Es hatte sich jedoch ein kräftiges Rhizoi'dbündel unter « gebildet, sowie zwei Rhizome, von welchen nur die Ansatzstellen (K und i?j) angegeben sind; 3Y2 ™*1 vergrößert (S. 85). Fig. 7«, h. Versuchsblatt Nr. 45 beim Anfang und nach 17tägiger Kultur. Im unteren Blättchen sind die stärksten der Protoplasmaströme gezeichnet, welche zum Wuiid- rande gehen (gerade dorthin, wo die Rhizoide sich gebildet haben), jedoch nicht oder kaum in Verbindung treten mit dem Blattanfang a; 1 mal vergrößert (S. 86 u. 92). Fig. 8«. Versuchsblatt Nr. 27 beim Anfang, nat. Gr.; b dasselbe, 21 Tage später, nat. Gr. (S. 86). Fig. 9. Blattanfang auf dem Versuchsblatte Nr. 1, 14 Tage nach dem Abschneiden, 4 mal vergrößert. Der Blattanfang war nicht gewachsen, hatte jedocli 4 Rhizoide gebildet (S. 88). Fig 10 ffl, h. Unterer Teil des Versuchsblattes Nr. 29 beim Anfang des Versuchs und 17 Tage später; nat. Gr. (S. 88). Fig. llrt, /*, c. Versuchsblatt Nr. 24 beim Anfang, sowie 5 und 21 Tage später; nat. Gr. (S. 89). Fig. 12. Unterer Teil des Versuchsblattes Nr. 2, 12 Tage nach dem Abschneiden, a von der Seite gesehen ; 6 mal vergrößert ; h dasselbe von der Fläche gesehen (das Rhizom mit regenerierter Spitze); nat. Gr. (S. 89). Fig. 13. Unterer Teil vom Versuchsblatte Nr. 43 (S. 86 u. 89). a beim Beginn des Versuchs; die äußerste Spitze des Blatanfanges ist ab- gestorben; nat. Gr. (die beiden Kreise S.^ tmd i?., geben die Stellen an, an welchen, 10 Tage später, zwei kräftige Rhizome sich gebildet hatten), h Blattanfang von der Seite gesehen, 4 Tage später; etwa 4 mal vergrößert. Fig. 14«. Unterer Teil des Versuchsblattes Nr. 11 beim Anfang; nat. Gr., h, c dasselbe von der Seite gesehen; 2, resp. 18 Tage nach dem Abschneiden; beide etwa 4 mal vergrößert (S. 89). Fig. 15. Unterer Teil des Versuchsblattes Nr. 47, von der Seite gesehen, etwa 37o mal vergrößert (S. 89 u. 93). a Blattanfang, 2 Tage nach dem Abschneiden des Blattes, h derselbe, 5 Tage nach dem Abschneiden, zu einem Rhizoidbündel ausge- wachsen, unter welchem, aus dem Blatte heraus, ein anderes RhizoVd austritt, c derselbe, 9 Tage nach dem Anfang; hinter dem Rhizoidbündel hat sich ein Rhizom ausgebildet. 110 J. M. Janse, Über Organveränderung bei Caulerpa prolifera. Fig. 16. Unterer Teil von Versuchsblalt Nr. 10, 4— 5 mal vergrößert (S. 94 u. 105). a Blatt von der Fläche gesehen, mit dem Blattanfang, 2 Tage nach dem Ab- schneiden des Versuchsblattes. Der zuerst zylindrische Blattanfang, etwa 3 mm lang, war dann etwa 6 mm und hatte sich an der Spitze etwas abgeflacht, h dasselbe, von der Seite gesehen, 6 Tage nach dem Anfang des Versuchs, c dasselbe, 8 Tage nach dem Anfang, d dasselbe, 1 1 Tage nach dem Anfang. Fig. 17 a. Versuchsblatt Nr. 9, beim Anfang, nat. Gr. (S. 93 u. 105). b Blattanfang allein, 4 Tage später, etwa 4 mal vergrößert, c Vei'suchsblatt, von der Seite, mit dem ausgewachsenen Blattanfange (auch dieser ein wenig von der Seite gesehen), 9 Tage nach dem Anfang; etwa 4 mal vergrößert. Fig. 18fl, fc, c. Versuchsblatt Nr. 19, natürliche Größe, beim Anfang, sowie 7 und 19 Tage später (S. 92). Tafel II. Fig. 19 fl. Unterer Teil des Versuchsblattes Nr. 20, auf welchem zwei Blattanfänge Wj und Cg vorhanden waren ; h — d Entwicklung von «j, resp. 5, 10 und l.'i Tagen nach dein Abschneiden; von der Seite gesehen ; etwa 4 mal vergrößert, e—fj Entwicklung von a,; c beim Anfang des Versuchs, /' und // nacli 13 und resp. 19 Tagen; g von der Seite gesehen; alle Figuren etwa 4 mal vergrößert (S. 93 und 105;. Fig. 20. Unterer Teil des Versuclisblattes Nr. 46, etwa 4 mal vergrößert (S. 95 n. 105). a beim Anfang des Versuchs, &, c, d 3, resp. 5 und 8 Tage nachdem. Fig. 21«. Unterer Teil vom Versuchsblatte Nr. 28 am Anfang des Versuchs; d dasselbe 15 Tage später am Ende. Beide nat. Gr.; h und c der Blattanfang von der Seite gesehen mit dem Rliizom und den Rhizoiden, 9 und 15 Tage nach dem Anfang; beide etwa 4 mal vergrößert (S. 95 u. 105). Fig. 22a. Unterer Teil von Versuch.sblatt Nr. 35, nat. Gr.; h dasselbe 1 1 Tage später: der Blattanfang wuchs zu einem Rhizome aus; c dasselbe 16 Tage nach dem Anfang; das Rhizom hatte ein Blatt gebildet; // und f etwa 4 mal vergrößert (S. 96). Fig. 2.'{rt. Unterer Teil von Versuchsblatt Nr. 49, in natürliclier Größe, a.m Anfang; h dasselbe 4 Tage später, etwa 4 mal vergrößert; 5 Tage nachher war das Rliizom noch etwa 4 mal größer geworden und halte einzelne RhizoVde gebildet (S. 96). Jalvh. fjaBotwWc, Bä.XLWIl. J.M.Janse del. T(ir. I. Z-JihAastjrEÄFunkeX'^i^'Zur. JuhiiWro.Botanüc.Bd.XLrm 19. Taf.lL JM Jause del ZiüiJtT^t ~EAFv7ikt,Le. \pz über die Wasserstoffoxydation durch Mikroorganismen, Von Bronislaw Niklewski. Mit Tafel III. I. Literaturubersicht. Die Oxydation des Wasserstoffs durch verwesende Körper ist zuerst von Saussure ^) beobachtet und beschrieben worden. Während das Volumen reiner Wasserstoffatmosphäre bei Anwesen- heit fermentativer Körper sich nicht änderte, trat eine erhebliche Gasverminderung ein, wenn Erbsen in Wasser bei Anwesenheit eines Gemisches von Wasserstoff und Sauerstoff faulten. Die Ab- nahme beider Gase wurde gasanalytisch festgestellt. Dasselbe Resultat wurde bei Anwendung von Heideerde, Seide, Baumwolle u. a. m. erzielt. Über die Natur des Prozesses ergaben verschiedene Zusätze Aufschluß. Eine Beimischung von Seesalz zu gut wirkender Erde (1:4) hob die Kondensation der Gase auf, ebenso wirkte freie Schwefelsäure (1 : 100). Der Glührückstand der Erde rief erst nach 2—3 Monaten eine namhafte Kondensation hervor. Dagegen übte ein Zusatz von „Olefin" (1 : 4) auf den Gang des Prozesses keinen Einfluß aus, wogegen durch Faraday festgestellt wurde, daß dieser Körper auch in viel geringerer Konzentration (1 : 48) die Platinkatalyse aufhob. Dagegen verhinderte die Kohlensäure in einer Konzentration (1 : 4) die Oxydation des Wasserstoffes, während sie die Platinkatalyse nicht beeinflußte. Auch Kohlen- oxyd hob die Wasserstoffoxydation in Saussures Versuchen auf. Auch Liebig ^) erwähnt, daß verwesende Körper in einem ge- 1) Theodore de Saussure. Action de la fermentation sur le melange des gaz oxygene et hydrogene. Memoires de la societe de physique et d'histoire naturelle de Geneve. Tome huitifeme, 1839, p. 163. 2) Chemische Briefe, 4. Aufl., 19. Bd., S. 296; doch ist daraus nicht zu ent- nehmen, ob das eigene Versuche sind oder zitierte Versuche Saussures. Jahib. f. wiss. Botanik. XLVIII. 8 114 Bronislaw Niklewski, schlosseneu Gefäße den dargebotenen "Wasserstoff und Sauerstoff zum Verschwinden bringen und Wasser bilden. In neuerer Zeit wurde ein Verschwinden der Knallgasatmosphäre unter Einwirkung der Erde gelegentlich von Versuchen über Denitrifikation von Immendorf^) beobachtet. Es bedurfte aber mehrerer Wochen, um den Prozeß in Gang zu setzen, dann aber verschwand das Knall- gas in einigen Tagen zum größten Teil. Gasanalytisch konnte ein Verschwinden des Wasserstoffs und Sauerstoffs und das Auftreten von Kohlensäure festgestellt werden. Dagegen rief die mit Chloro- form versetzte Erde keine Wirkung auf die Knallgasatmosphäre hervor. Die Frage wurde aber von diesem Autor nicht weiter verfolgt. Im Herbst 1904 habe ich im botanischen Institut der Univer- sität Leipzig auf Veranlassung des Herrn Geheimrat Professor Dr. W. Pfeffer Versuche über Wasserstoffoxydation angestellt, die ich dann in Dublany, im botanischen Institut, später im landwirt- schaftlich-chemischen und jetzt im Institut für Pflanzenbau fortsetze. Die in der Zeit bis Ende 1906 gemachten Beobachtungen, welche einen bloß orientierenden Charakter hatten, habe ich bereits publiziert^). Inzwischen sind aber auch von anderer Seite Untersuchungen über denselben Gegenstand angestellt worden. Hermann Kaserer'O stellt fest, daß die Aktivierung des Wasserstoffes sich unter Einwirkung bestimmter Bakterien vollzieht. Er sucht die Organismen zu isolieren, sowie den physiologischen Charakter des Prozesses zu bestimmen. Zwei Organismen Bac. pantotrophus und oligocarbophilus werden als Urheber der Wasser- stoffoxydation angesehen. Der erste entwickelt sich als diffuse Trübung ohne Hautbildung, falls eine kohlensäurereiche Atmosphäre dargeboten wird. Dieser Organismus vermag also allein prototroph zu leben, Wasserstoff in Gegenwart von Sauerstoff und viel Kohlen- säure zu Wasser zu oxydieren. Doch ist er auch zu heterotrophor Lebensweise befähigt. Wird dagegen zur Anlegung von Rohkulturen Knallgas verwandt, dann bildet sich auf mineralischer Nährlösung eine üppige Haut, welche kräftig Wasserstoff oxydiert. Jedoch gelang es dem Autor nicht, aus den Bakterienhäuten der Knallgas 1) Beiträge zur Lösung der Stickstofffrage. • Laudwirtsch. Jahrb., Bd. 21, 1892. 2) Extr. du Bull, de l'acad. des sc. de Cracovie, 1906, p. 911. 3) Zeitschr. f. laudwirtsch. Versuchswesen in Österreich, Bd. VIII, 1905, S. 789, Centralbl. f. Bakt., II. Abt., Bd. XVI, S. 681, 1906. über die Wasserstoffoxydation durch Mikroorganismen. 115 aktivierenden Rohkulturen die an dem Prozesse beteiligten Orga- nismen rein zu züchten. Der Autor glaubt aber feststellen zu können, daß die Häute fast ausschließlich aus Bac. oligocarbophilus zusammengesetzt sind. Die bakteriologische Zusammensetzung jener Häute scheint also durchaus nicht genügend aufgeklärt zu sein. Die Aktivierung des Wasserstoffes denkt sich der Autor in verschiedener Weise bei beiden Organismen vollzogen; es wird aber in beiden Fällen nicht eine unmittelbare Verknüpfung von Wasser- stoff und Sauerstoff angenommen, sondern die Bildung von Kohlen- stoffmaterial aus Kohlensäure und Wasserstoff und darauf folgende Oxydation der gebildeten Stoffe. Der Autor glaubt annehmen zu dürfen, daß bei Bac, pantotrophus dieser Stoff Formaldehyd sei, bei B. oligocarbophilus Kohlenoxyd. Als wesentliches Argument dafür, daß gerade diese Stoffe als Zwischenprodukte aufzufassen sind, wird der Umstand angesehen, daß die Stoffe den betreffenden Organismen als Nahrungsquellen dienen können; doch erscheint besonders die Ernährung des Bac. oligocarbophilus mit Kohlenoxyd fraglich. Diesen Organismus stellt der Autor in die Reihe der obligat proto- trophen Organismen, welche durch organische Substanzen geschädigt werden, während Bac. pantotrophus als Vertreter „der Kohlen- hydratwelt" angesehen wird, die zu heterotropher Lebensweise ver- anlagt ist, ebenso wie auch die grüne Pflanze der Kohlenhydratwelt zugezählt wird. Eine Unterscheidung der beiden Wasserstoff oxydierenden Organismen in diesem Sinne erscheint mir deshalb unzutreffend, weil der eine der beiden Organismen, Bac. oligocarbophilus auf sein Verhalten gegenüber organischen Stoffen hin nicht näher studiert wurde, ebenso wie sein Verhalten der Wasserstoffoxydation gegenüber nicht hinreichend aufgeklärt ist. Die Kohlensäure- assimilationshypothese des Autors scheint mir hinreichender Be- gründung zu entbehren. Gegenstand meiner Ende 1906 publizierten Versuche war be- sonders die in der Knallgasatmosphäre auf mineralischer Nährlösung sich bildende Kahmhaut, deren Organismen ich jedoch nicht rein zu züchten vermochte. Schon aus diesem Grunde war eine tiefere Einsicht in die Physiologie des Prozesses unmöglich. Ich habe nur in allgemeinen Umrissen den Charakter des Prozesses be- schrieben, zugleich aber auf die Schwierigkeiten der Isolierung der Organismen hingewiesen, um damit spekulativen Deduktionen aus den wenigen Tatsachen Einhalt zu tun. Die angestellten Versuche WQ Bronislaw Niklewski, beschrieb icli mit folgender Einschränkung: „Alle ])hysiologischen Beobachtungen gelten also für einen in seinen Teilen leider nicht näher erforschten Komplex von Organismen der Kahmhaut" '). Folgende Resultate konnten als einwandfrei betrachtet werden. 1. Die Erde vermag ein Gemisch von Wasserstoff und Sauer- stoff zu kondensieren (bei ca. 33° C. ist dieser Prozeß gewöhnlich in wenigen Tagen sichtbar); diese Fähigkeit ist sehr verbreitet, da in den untersuchten Erdproben keine gefunden wurde, welcher diese Eigenschaft nicht zukäme. 2. Eine mineralische Nährlösung, mit Erde beimpft, bedeckt sich in einer Knallgasatmosphäre mit einer üj)pigen Kahmhaut; nach mehrmaligem Umimpfen erhält man eine gereinigte Kahmhaut, welche aus kleinen Stäbchen besteht. Diese Kahmhaut vermag intensiv Wasserstoff zu oxydieren. 3. Die Bildung der Kahmhaut auf mineralischer Nährlösung steht mit der Wasserstoffoxydation in kausalem Zusammenhang; denn unter sonst gleichen Bedingungen entwickelt sich die Kahm- haut an der Luft nicht. Der Wasserstoff liefert also der Kahmhaut die notwendige Betriebsenergie. 4. Die Kahmhaut besteht aus Kohlenstoffverbindungen, welche durch Reduktion freier Kohlensäure gebildet werden. Freie Kohlen- säure kann durch das Carbonat nicht ersetzt werden. 5. Auf Kohlenstoffverbindungen (Acetat) gedeiht der die Kahnihaut bildende Organismus (oder Organismen) auch ohne Ireien Wasserstoff. Bei Darbietung von Acetat und Knallgas wird der Wasserstoff auch ohne besonders zugesetzte freie Kohlensäure verarbeitet. 6. Wiewohl die Kahmhaut morphologisch als ein aus kleinen Stäbchenbakterien einheitlich zusammengesetztes Ganze erscheint, konnten doch die daran beteiligten Organismen nicht durch Platten- gießen isoliert werden. Auf anderem Wege sucht Lebedeff den physiologischen Charakter der Wasserstoffoxydation aufzuklären-). Er berichtet, daß die Kondensation des Knallgases durch ein monotrichales be- 1) A. a. 0., S. 923. 2) A. J. Nabokich und k. F. Lebedeff, Centralbl. f. Bakt., Bd. XVII, S. 350, 1906; F. A, Lebedeff, Biocbeni. Zeitschr., Bd. VH, S. 1, 1907; A. J. Lebedeff, Ber. d. Deutsch. Bot. Ges., 1910, Bd. XXVII, S. 598 (darin auch das Eef. einer Publi- kation in den Verhdlgn. des Mendeiejeff-Kongresses 1908). ■Orber die Wasserstoffoxydation durch Mikroorganismen. 117 wegliches Stäbchen in reiner Kultur vollzogen wird, welches an der Oberfläche der Nährlösung ein starkes Häutchen bildet. Als Stick- stoffquelle wurden Nitrate (0,2 Vo KNOa) benutzt. Doch fehlen leider bis jezt nähere Angaben darüber, wie die Reinzucht des Organismus gelang, auch wird kein Bild und keine nähere Be- schreibung der Reinkultur geliefert. Aus der letzten Publikation erfahren wir, daß der Organismus auch heterotroph zu leben vermag. Es ist mir also unmöglich, den Organismus, mit welchem Lebedeff experimentierte, mit den von mir kultivierten Organismen der Kahmhaut zu identifizieren. Trotz der vielfachen morpholo- gischen und physiologischen Ähnlichkeiten, die zweifelsohne zwischen beiden Kulturen bestehen, liegt doch ein wesentlicher Unterschied darin, daß Lebedeff anscheinend einen Organismus ohne Schwierigkeiten in der Kahmhaut findet, während ich in der Kahm- haut eine komplizierte symbiotische Wechselwirkung mindestens zweier bereits reingezüchteten Organismen annehmen muß. Ohne auf die morphologischen und sonstigen physiologischen Eigenschaften näher einzugehen, sucht der Autor mit Hilfe von Gasanalysen die im Studium der Organismen zweifelsohne interes- santeste Frage des Verbrauches der drei Gase: Kohlensäure, Wasserstoff, Sauerstoff in ihrem Verhältnis zueinander aufzuklären. Der Autor kommt zu dem Schluß, daß der energetische Pro- zeß genau durch die Gleichung 2 H2 -j- O2 = 2 H2O ausgedrückt wird. Jedoch wird bei der Assimilation des Kohlenstoffes aus der Kohlensäure Sauerstoff ausgeschieden und dieser zur Oxydation des Wasserstoffs ebenso wie der anfangs zugesetzte Sauerstoff ver- wandt, so daß das Verhältnis der verbrauchten Wasserstoffmenge zu dem verbrauchten ursprünglich zugesetzten freien Sauerstoff bei gleichzeitiger Kohlensäurereduktion 2,0 übertrifft, zwischen 2,0 und 3,0 schwankt. Korrigiert man also die Resultate auf den in der Kohlensäure enthaltenen Assimilationssauerstoff hin, so erhält TT man ein Verhältnis y^, welches sich 2,0 nähert. Jedoch auch O2 dieses Verhältnis unterliegt gewissen Schwankungen. Nur in alten Kulturen ist es fast gleich 2,0; je jünger die Kultur ist, desto kleiner wird dieses Verhältnis; in ganz jungen Kulturen fällt es sogar bis auf 1,5. Der Autor schheßt daraus, daß bei dem Wachs- tum der Mikroben auch eine Assimilation des Sauerstoffs vor sich geht. Der Schluß dieser Beobachtungen, glaube ich, könnte auch so formuliert werden, daß ältere Kulturen ein Material bilden, in 118 Bronislaw Niklewski, TT welchem der gebundene j=r- = 2 ist. Jüngere Kulturen bilden ein sauerstoffreicheres Material (vielleicht findet hier ein Synthes orga- nischer Säuren statt; es wäre interessant, festzustellen, ob durch Änderung der Nährlösung, etwa der Alkalität, das Verhältnis der verbrauchten Grase nicht verschoben wird). Merkwürdigerweise wird bei Besprechung des Sauerstoffver- brauches auf die Nitrate zu wenig Rücksicht genommen, und doch scheint diese Sauerstoffquelle in Betracht zu kommen, da in ge- wissen Fällen erhebliche Mengen Stickstoff entbunden werden. Es müßte also besonders festgestellt werden, inwieweit dieser Sauerstoff mit in Rechnung zu ziehen ist. TT Die Änderung des Verhältnisses ~ mit dem Alter der Kultur vj 2 zeigt also, daß eine schematische Formel für die Assimilation der Gase nicht aufzustellen ist, daß eine Zerlegung der Kohlensäure mit gleichzeitiger Ausscheidung eines gleichen Volumens Sauerstoff nur unter bestimmten Bedingungen vor sich geht, also anders wie bei der photosynthetischen Zersetzung der Kohlensäure, wo als erstes Material in der Tat nur Stoffe gefunden werden, in denen TT der p:r- = 2 ist. Der Schluß des Autors, der Chemismus der U2 Photosynthese und der Chemosynthese sei ein und derselbe, scheint mir daher nicht recht zutreffend zu sein; übrigens dürfte mit diesem Vergleiche wenig gewonnen werden, da wir doch den Chemismus der Photosynthese recht dürftig kennen. Jedenfalls ist dank den Analysen Lebedeffs ein wesentlicher Einblick in den biologischen Prozeß der Wasserstoffoxydation ge- wonnen. Ferner wendet sich der Autor zur Entscheidung der für die Physiologie des Prozesses fundamentalen Frage: „Vollzieht sich die Aktivierung des Wasserstoffes in enger Abhängigkeit von der Kohlensäureassimilation?" Während Kaserer schon bei seiner ersten Publikation es gleichsam als selbstverständlich ansieht, daß der Wasserstoff zunächst mit der Kohlensäure in Reaktion tritt und das gebildete Material dann erst der Oxydation anheimfällt, und diesen Gedanken in seinen Konsequenzen weiter verfolgt, kommt Lebedeff zu dem entgegengesetzten Schluß. Auf Grund seiner gasanalytischen Be- obachtungen hebt er hervor, daß das Verhältnis der verbrauchten über die Wasserstoffoxydation durch Mikroorganismen. 119 Kohlensäure zu dem oxydierten Wasserstoff innerhalb weiter Grenzen schwankt. Das Resultat von 50 Versuchen ergab, daß auf 100 ccm Kohlensäure 550 — 1500 ccm Wasserstoff oxydiert werden können. Zu anscheinend definitiver Entscheidung der Frage wird folgender Versuch herangezogen. Eine normale 15-tägige Kultur, welche 36,04 ccm CO2, 205,25 ccm H, 78,40 verbraucht und 34,04 ccm N entwickelt hat, wird nach dem Entfernen der Gase mittels einer Pumpe nur mit Wasserstoff und Sauerstoff ohne eine Spur von Kohlensäure gespeist. Trotz des Fehlens der Kohlensäure hatte sich nach 34 Tagen der Atmosphärendruck in der Kultur auf 419,3 mm verringert. Die Analyse ergab einen Verbrauch von 429,24 ccm H, 211,32 ccm 0, eine Produktion von 4,30 ccm N. Wenn wir annehmen, daß mittels der Pumpe in der Tat alle Kohlensäure entfernt wurde, was auszuführen keineswegs leicht sein dürfte, so ist doch vor allem der Einwand zu erheben, daß das in der Kultur angesammelte Kohlenstoffmaterial verarbeitet und im Verein mit der daraus gebildeten Kohlensäure Wasserstoff aktiviert werden könnte. Der Organismus ist ja auch nach der Beobachtung Lebedeffs zu heterotropher Lebensweise veranlagt, als solcher wird er wohl in erster Linie befähigt sein, das selbst gebildete Material zu verarbeiten. Wäre es also nicht denkbar, daß die Bakterien in ausgewachsenen Kulturen auch ohne Kohlensäure- zusatz Wasserstoff aktivieren, indem das alte Bau- oder Reserve- material wenigstens teilweise zerstört werde und die jungen Zellen sich die entstehende Kohlensäure nutzbar machen, so daß das einmal festgelegte Kohlenstoffmaterial zur Aktivierung einer ver- hältnismäßig großen Wasserstoffmenge dienen könnte? In solchen Massenkulturen wäre zwar kein näheres Abhängigkeitsverhältnis zwischen verbrauchtem Wasserstoff und reduzierter Kohlensäure wahrzunehmen, in Wirklichkeit aber wäre die Oxydation des Wasserstoffs aufs engste mit der Kohlensäurereduktion verkettet. Lebedeffs Versuche sind also durchaus ungeeignet, die Frage der Abhängigkeit der Kohlensäurezersetzung und Wasserstoff- oxydation zu lösen. Die Beobachtung Lebedeffs, daß die Assimilation des Kohlen- stoffes aus der Kohlensäure bei dem untersuchten Organismus stets mit einer Ausscheidung freien Stickstoffes verbunden ist (die mine- ralische Nährlösung enthielt 0,2 7o KNO3), während ohne Zusatz von Kohlensäure in ausgewachsenen Kulturen die Oxydation des Wasserstoffes ohne Ausscheidung freien Stickstoffes vor sich geht. 120 Bronislaw Niklewsti, scheint mir darauf zu weisen, daß bei einer stärkeren Anhäufung organischer Substanzen infolge der Anwesenheit reichlicher Mengen Kohlensäure eine lebhafte Oxydation dieser Stoffe stattfindet, so daß dabei die Nitrate mit in diesen Oxydationsprozeß gerissen und gespalten werden, während bei Kohlensäuremangel die Prozesse retardiert und auch die Nitrate durch den freien Sauerstoff ge- schützt werden. Aus ähnlichem Grunde scheint es mir auch sehr fraglich zu sein, ob die Oxydation des "Wasserstoffs bei vollständiger Abwesenheit freien Sauerstoffes lediglich auf Kosten des Sauer- stoffes der Kohlensäure erfolgt, wie es der Autor erklärt, zumal dabei erhebliche Mengen freien Stickstoffes gebildet werden. Es wäre ja in der Tat interessant, zu erfahren, ob die Reduktion von Kohlensäure durch Wasserstoff ein für den Organismus Energie liefernder Prozeß sein kann. Thermische Berechnungen allein können ja bekannthch eine solche Frage nicht lösen. (Für biologische Fragen bedarf es immer noch der experimentellen Prüfung.) Wenn ich es mir erlaubt habe, schon jetzt die vorläufige Mit- teilung Lebedeffs einer gewissen Kritik zu unterziehen, so geschah es besonders in der Hoffnung, daß der Autor in der versprochenen ausführlichen Arbeit auf die berührten Fragen näher eingehen wird, was der Sache nur förderlich werden kann. II. Die Reinzucht der Wasserstoff oxydierenden Organismen. Die Wasserstoff oxydierenden Organismen scheinen also in letzter Zeit lebhaftes Interesse zu erwecken, wohl mit Rücksicht auf die Bedeutung, welche sie für das Studium der Atmungsvor- gänge haben können. Bevor wir jedoch an die Bearbeitung dieser Fragen herantreten können, muß vor allem die Frage der Reinzucht erledigt und die wichtigsten Eigenschaften der an der Wasserstoff- oxydation beteiligten Organismen bestimmt werden. Käser er hat zwar einen Wasserstoff oxydierenden Organismus reingezüchtet, doch bezüglich der Kahmhaut, die sich in der Knall- gasatmosphäre bildet, hat er keine Klarheit geschaffen. Gerade diese Kahmhaut interessierte mich, da sie den Gegenstand meiner Untersuchungen bildete. Ich wollte von dem einmal eingeschlagenen Wege nicht abweichen, ohne wenigstens den Grund der Schwierig- keiten erkannt zu haben; übrigens ließen gerade die Schwierig- keiten bei der Isolierung interessante Verhältnisse vermuten. über die "Wasserstoff Oxydation durch Mikroorganismen. 121 Einen wesentlichen Fortschritt in dem Studium der Wasser- stoff oxydierenden Organismen betrachtete ich in der Reinzucht zweier Organismen, welche ich schließlich aus der Kahmhaut isolierte. Einen kurzen Bericht darüber lieferte ich Ende 1907^). Seit der Zeit habe ich die meiner Meinung nach wesentlichsten Eigenschaften beider Organismen kennen gelernt (wenigstens so weit, als es sich um die Reinzucht für weitere Studien handelt). Wenn aber dennoch trotz der langen seitdem verflossenen Zeit die Unter- suchungen in den Einzelheiten sehr lückenhaft erscheinen, so daß z. B. gewisse Versuche mit dem einen Organismus angestellt wurden, für den anderen aber fehlen, so liegt es nicht zum mindesten daran, daß ich die Versuche nur hin und wieder anstellte, wenn ich von Berufspflichten einigermaßen frei war und nicht durch eine andere mehr landwirtschaftliche Arbeit (Nitrifikation im Stallmist) in An- spruch genommen war. Als ich schließlich nach Abschluß der- selben mich systematisch der Bearbeitung des vorliegenden Themas, das mich sehr interessieite, widmen wollte, da legten sich die Ver- hältnisse so, daß ich das Laboratorium der landwirtschaftlich che- mischen Versuchsstation Dublany verlassen mußte und die dort von mir zu dieser Arbeit getroffenen Einrichtungen nicht mehr benutzen konnte. Damit erklärt sich die recht unvollkommene Ausarbeitung des Themas. Die in letzter Zeit gemachten morphologischen Stu- dien, Färbungen und mikrophotographischen Aufnahmen, habe ich in dem hiesigen botanischen Institut ausgeführt. Dem Leiter des Instituts, Herrn Prof. Dr. S. Krzemieniewski, der mir die dazu notwendigen Mittel des Instituts bereitwilligst zur Verfügung stellte, spreche ich an dieser Stelle den gebührenden Dank aus. Die weitere Aufnahme der Untersuchungen kann aber nicht sobald er- folgen, da in dem Institut für Pflanzenbau, in welchem ich jetzt arbeite, es bis dahin an den für eine bakteriologische Arbeit not- wendigen Apparaten gefehlt hat. Der Leiter des Instituts, Herr Prof. Dr. K. Miczynski hat sich aber bereit erklärt, mir die zur Arbeit notwendigen Mittel zu verschaffen. Ich bin gern bereit, jedem, der die Wasserstoff oxydierenden Organismen näher studieren will, die beiden reinen Kulturen zu geben. Als Ausgangs material für die vorliegenden Untersuchungen diente mir ein in Wasserstoff- Sauerstoff- Kohlensäure -Atmosphäre 1) Centralbl. f. Bakt., Bd. XX, S. 469. 122 Bronislaw Niklewski, auf mineralischer Nährlösung gewachsenes Häutchen, welches durch Impfung einer Gewächshauserde hervorgerufen war. Die Ursache der Schwierigkeiten, die mir bei der Isolierung begegneten, beruhte darin, daß die beiden reingezüchteten Orga- nismen allein auf mineralischer Nährlösung nicht in der Knallgas- atmosphäre zu wachsen vermögen, wohl aber in Gemeinschaft mit- einander. Besonders gut entwickelt sich jeder der beiden Organismen auf folgender Nährlösung, die, abgesehen vom Agarzusatz, nicht wesentlich von der von H. Käser er empfohlenen Nährlösung abweicht: Prozent Agar-agar 1,5 NaHCOs 0,1 NH4CI 0,1 KHoPOi 0,05 MgS04 0,02 NaCl ...... 0,02 Fe Gl:, 0,00001 Mit dieser Nährlösung werden die Reagensgläser gefüllt, auf der schräg erstarrten Oberfläche wird die Impfung vorgenommen. Die Kulturen werden unter eine Glocke in eine Schale mit Wasser gestellt. Durch ein Zu- und Ableitungsrohr wird durch die Glocke ca. 1 — 3 Stunden lang arsenfreier durch Silbernitrat, Permanganat, konz. Schwefelsäure gewaschener Wasserstoff geleitet. Schließlich werden unter die Glocke noch einige Blasen Kohlensäure hinein- geleitet. Nach dem Entfernen der beiden Röhren wird die so mit Wasser gegen die Außenluft abgeschlossene Glocke in einen Ther- mostat bei 30 — 35° C. gestellt. In 3 — 4 Tagen entwickeln sich üppig die für das bloße Auge recht charakteristischen Kulturen der beiden Organismen. Viel länger die Röhrchen unter der Glocke zu halten, ist nicht ratsam, weil sich auf der feuchten Watte ver- schiedene Pilze entwickeln, welche in das Röhrchen hineinwachsen. Daher ist auch die verhältnismäßig hohe Temperatur zu benutzen, welche den Bakterien eine schnelle Entwicklung ermöglicht. Wenn die Pilze allzu lästig waren, dann bedeckte ich die Wattestopfen mit Sublimatpapier. Ebenso können unter einer solchen Glocke Kulturen in Petrischalen geführt werden. Es ist unnötig, unter die Glocke besonders Sauerstoff zu leiten, da er in hinreichender Menge, aus der nicht verdrängten Luft stammend, vorhanden ist. über die "Wasserstoffoxydation durch Mikroorganismen. 123 Die beiden Organismen haben in diesen Agarkulturen ein recht charakteristisches Aussehen. Beide Organismen will ich nach Jensen Hydrogenomonas nennen. Das makroskopische und mikroskopische Aussehen der Agar- kulturen ist folgendes: 1. Hydrogenomo?ms viirea bildet ganz an der Oberfläche zarte zusammenhängende Häutchen, die sich von der Agaroberfläclie selbst durch einen schwachen Wasserstrom herunterwaschen lassen. In Petrischalen ist der Agarnährboden vollständig mit diesen Ko- lonien bedeckt. Auf flüssigem Nährboden ziehen sich die zarten Häutchen an den Glaswänden empor. Unter der Oberfläche ent- wickeln sich die Kolonien auf Agar schlecht, erst wenn sie auf die Oberfläche gelangen, breiten sie sich aus. So kommt es, daß in Agarplatten, in welche das Impfmaterial vor dem Gießen gemischt war, die Kolonien mehr oder weniger im Zentrum gelb gekörnt sind. War der Keim der Kolonie ursprünghch au der Oberfläche, dann findet man kein besonders sichtbares Zentrum in der Kolonie. Daneben sind auch kleine gelbe Kolonien zu finden, die noch nicht an die Oberfläche gedrungen sind. An den Oberflächenkolonien sind charakteristisch die Falten in der Kolonie, die auf dem photo- graphischen Bilde deutlich sind. Das ganze Aussehen der Kolonie ist ein durchscheinendes (daher der Name). Mikroskopisch sind die Zellenstäbchen bis zu 2 |(* lang, von einer Gestalt, wie es die mikro- photographische Aufnahme zeigt. Charakteristisch sind die Schleim- häute, die die Lagerung der Zellen auf dem Gläschen bedingen. Trotz guter Reinigung der Gläschen und Durchziehen durch die Flamme ist es schwer, die einzelnen Zellen durch Reiben mit der Platinöse auseinander zu reißen. Es bildet sich ein netzförmiges Maschenwerk, dessen Fäden aus eng aneinander liegenden Zellen bestehen. Das Bild zeigt noch ein wenig diese Lagerung, obwohl das schon die am äußersten Rande gelegenen, also gelockerte Fäden sind. Übrigens sind auch Schleimhäute mikroskopisch sichtbar. Damit erklärt sich auch, daß der Organismus wenn auch zarte, doch zusammenhängende Häutchen bildet, und es scheint, daß die Rohkulturen die Konsistenz der Kahmhaut vor allem diesem Orga- nismus verdanken. 2. Hydrogenomonas flava bildet auf Agar an der Oberfläche gelbe glänzende Kolonien, die besser am Nährboden haften und sich nicht so schnell ausbreiten wie der vorige Organismus. Auch unter der Oberfläche auf Agarplatten entwickeln sich die Kolonien 124 Bronislaw Niklewski, gut, jedoch sind sie dann mehr matt. Der Kolonierand ist scharf, die Kolonie glatt, d. h. ohne Falten, unter schwacher Vergrößerung erscheint sie etwas gekörnt. Mikroskopisch sind die einzelnen Zellen an Gestalt den vorigen ähnlich, doch etwas kleiner, bis zu 1,5 fi lang. Charakteristisch ist ihre Lagerung beim Ausbreiten auf dem Gläschen mit der Platinöse; sie lassen sich viel leichter voneinander trennen, als die Zellen des vorigen Organismus, wie dies auch aus der mikroskopischen Aufnahme ersichtlich ist. Damit stimmt auch die Tatsache überein, daß H. fiava auf flüssigen Nährböden keine zusammenhängende Häutchen bildet, sondern nur dicke käseartige Fladen. Die rohe Kahmhaut verdankt diesem Organismus ihre Dicke. Öfters beobachtet man sowohl bei H. vitrea wie ^flava bis- weilen körnige Gebilde an beiden Enden der Zelle. Es scheinen das plasmatische Ansammlungen vor dem Teilungsstadium zu sein, da mir die körnigen Gebilde verschieden groß erschienen, so daß in verschiedenen Zellen zwei zusammenhängende Zellen deutlich wahrnehmbar waren. Gefärbt sind beide mikroskopischen Präparate mit Gentiana- violett-Anilin, denn merkwürdigerweise konnte ich jetzt die Präparate mit Karbolfuchsin nicht färben, während ich früher die rohe Kahm- haut mit diesem Farbstoff gefärbt habe. Sonst scheinen aber mikro- skopisch die beiden Organismen von den Zellen der Kahmhaut nicht wesentlich abzuweichen. Ich hatte damals die Länge der Zellen der Rohkulturen auf 1,.5 ^a angegeben. Wenn ich jetzt für H. vitrea die Länge auf 2,0 fji setze, so sind das Abweichungen, welche leicht zu übersehen sind. Bewegungen konnte ich an beiden Organismen der Agarkulturen nicht beobachten, doch will ich nicht behaupten, daß die Orga- nismen nicht beweglich sind. Ich habe die Frage nicht weiter verfolgt. Doch auch in den Rohkulturen habe ich früher keine beweglichen Zellen beobachtet. Die makrophotographischen Aufnahmen der beiden Kulturen hat Herr Prof. Dr. K. Miczynski ausgeführt, wofür ich den ge- bührenden Dank ausspreche. Besonders erwähnenswert ist der Umstand, daß das photographische Bild das makroskopische Aus- sehen der beiden Kulturen nicht ganz naturgetreu wiedergibt. H. vitrea ist nämlich viel zarter, durchscheinender, weniger augenfällig als die gelb glänzende H. fiava. Jedoch sendet H. vitrea in größerer Menge chemisch wirksame Strahlen aus, zeigt auch eine deutliche Fluoreszenz. So kommt es, daß bei gleicher Expositions- über die "Wasserstoff Oxydation durch Mikroorganismen. 125 zeit, Liclitintensität, Plattenwirksamkeit H. vitrea wirksamer auf dem photograpbischen Bilde erscheint als ßava. Um also H. jiava einigermaßen deutlich sichtbar zu machen, wurde sie bedeutend länger exponiert als H. vitrea. Die beiden Organismen sind also morphologisch gut charakte- risiert. Sie sind auf gegossenen Agarplatten, welche mit einer einigermaßen durch ümimpfen gereinigten Kahmhaut beimpft worden sind, leicht, am besten mit bloßem Auge aufzufinden. Da natürlich zur Abimpfung nicht gerade dicht besäte Platten zu wählen sind, so kann es leicht vorkommen, daß auf der Platte sich nur der eine der beiden Organismen findet. Es sind daher mehrere Platten zu gießen; möglich ist es aber, daß man durch Impfstriche noch eher zum Ziele kommt, ich habe es nicht erprobt. Natürlich müssen die Platten einige Tage in einer Wasserstoff enthaltenden Atmo- sphäre bei einer Temperatur zwischen 30 — 34" C. gehalten werden. Versuche mit Impfung der beiden Organismen auf mineralische Nährlösung ergaben folgendes Resultat. Wurde jeder der beiden Organismen allein in das übliche Reagensröhrchen auf mineralische Nährlösung geimpft und wurden diese Kulturen unter eine mit Wasserstoff und wenig Luft und etwas Kohlensäure gefüllte Glocke gebracht, so wie dies oben beschrieben ist, so entwickelten sich die Organismen, allerdings nicht in gleicher Weise, mehr oder minder gut. Falls aber die Impfung auf eine Nährlösung in einem Kolben vorgenommen wurde und dieser Kolben ausgepumpt und mit Knall- gas und etwas Kohlensäure gefüllt wurde, dann blieb die Entwick- lung ;ius, wenn die Organismen allein geimpft wurden. Wurden aber die beiden Organismen zusammen geimpft und derartigen Versuchsbedingungen ausgesetzt, dann fand eine üppige Entwicklung auf dieser mineralischen Nährlösung statt unter Kondensation des Gasgemisches. Diese Beobachtungen bildeten den Ausgangspunkt für weitere Untersuchungen. Die Kulturbedingungen in den Röhrchen unter der Glocke und in den Kolben unterschieden sich vor allem wesentUch in der Zusammensetzung der auf die Organismen wirkenden Gasgemische. In den Röhrchen entwickelten sich die Organismen in einer ver- hältnismäßig wasserstoffreichen Atmosphäre, welche ein wenig Sauerstoff, bedeutend mehr Stickstoff neben etwas Kohlensäure enthielt. In den Kolben dagegen betrug die Sauerstofftension ca. Vs des Atmosphärendruckes neben viel Wasserstoff und wenig 1^26 Bronislaw Niklewski, Kollleusäure uud Stickstoff. Meiue nächste Vermutung bezog sich auf den verschiedeneu Sauerstoffgehalt, dem hier ein wesentlicher Einfluß auf die Organismen zukommen könnte. Ich suchte daher zunächst diese Frage aufzuklären. III. Der Einfluß der Sauerstofftension auf die Wasserstoff oxydierenden Organismen. Der Einfluß des Sauerstofi'druckes auf die beiden rein ge- züchteten Organismen wurde in Kölbchen studiert, deren Form ich in der ersten Publikation beschrieben habe. Durch den in der Kolbenverengung ruhenden Wattebausch unter dem Gummistopfen wird Fremdinfektion vermieden. Der mit Quecksilber oder mit Glyzerin übergossene Gummistopfen leistet Gewähr für dichten Verschluß ebenso wie der am Zuleitungsrohr angebrachte Hahn mit Quecksilberverschluß. Das zweite zweimal rechtwinklig gebogene Rohr von Barometerlänge taucht in Quecksilber. Im Kolben endigen beide Röhren unmittelbar unter dem Gummistopfen. Das 600 ccm fassende Kölbchen wurde mit 200 ccm Nähr- lösung gefüllt, sterilisiert, beimpft und dann mit dem entsprechenden Gasgemisch in der Weise gefüllt, daß zuerst durch den einen Arm eines i- förmigen Teilungsrohres die Luft aus dem Apparat heraus- gepumpt und, wenn das Quecksilber in der anderen Verschlußröhre sich fast bis zur Barometerhöhe erhoben hatte, die Verbindung mit der Pumpe verschlossen und allmählich das Gas durch den anderen Arm in den Apparat hineingeleitet wurde. Dies wurde 3 — .5 -mal wiederholt. Die Mischung der Gase wurde in einem gewöhnlichen Gasometer aus Blech hergestellt und das Gas bei der Füllung langsam durch Silbernitrat, Kaliumpermanganat in Bimsstein, konz. Schwefelsäure hindurchgeleitet. Nach der Füllung wurde das Kölbchen mit dem im Gummistopfen befindlichen Zu- leitungsrohr, welches durch den Hahn verschlossen ist, sowie mit dem zweiten Rohr von Barometerlänge, welches in Quecksilber taucht, in den Thermostat, welcher ständig auf 33 '^ C. eingestellt war, gestellt. So konnte die Entwicklung der Organismen nicht nur an der Trübung bezw. Hautbildung beobachtet werden, sondern es konnte direkt an dem Steigen der Quecksilbersäule das Ver- schwinden der Gase abgelesen werden. Bei dieser Versuchsanordnung sind aber bedeutende Fehler- quellen nicht zu übersehen. Die Zusammensetzung des Gas- über die Wasserstoff Oxydation durch Mikroorganismen. 127 gemisches, welches im Gasometer hergestellt wird, ändert sich im Laufe des Füllens der Kölbchen in dem Maße, als das Gasometer mit Wasser gefüllt wird. Für genaue Versuche hätte also aus jedem Kölbchen eine Gasprobe entnommen werden müssen; da mir aber eine entsprechende Quecksilberpumpe fehlte und ich nur schwer zu handhabende mit Quecksilber gefüllte Niveauflaschen hatte, so habe ich die Probeentnahme unterlassen. Es wurde also für eine Versuchsreihe höchstens eine Analyse ausgeführt, bisweilen wurde auch dies unterlassen; ich begnügte mich beim Füllen der einzelnen Gase, die einströmende Menge an dem am Gasometer angebrachten kommunizierenden Glasrohr abzulesen. Ein noch schwerer wiegender Fehler, auf den ich allerdings ziemlich spät aufmerksam wurde, besteht darin, daß die organischen Substanzen (Watte, Gummi) Sauerstoff verbrauchen und Kohlensäure produzieren, eine Fehlerquelle, auf die schon Godlewski hingewiesen hat und die Veranlassung zur Konstruktion eines nur aus Glas bestehenden Apparates gab. In einem Falle habe ich die Beobachtung gemacht, daß in einem solchen oben beschriebenen Kölbchen binnen zwei Monaten aller Sauerstofif, der ursprünglich 10 ^U des Gasgemisches ausmachte, verschwunden und dafür Kohlensäure produziert war, wobei sich die Quecksilbersäule nur unerheblich, um 4 cm, gehoben hatte, wohl infolge der größeren Löslichkeit der Kohlensäure. Die vorgelegte Frage müßte also einwandsfrei mit viel prä- ziseren Apparaten ausgeführt werden als diejenigen, welche mir zur Verfügung standen (etwa in Kölbchen nach Godlewski, mit einer guten Luftpumpe, besseren Mischgefäßen für Gas usw.). Gleich- wohl habe ich durch diese mit starken Fehlern behaftete Ver- suchsmethodik die Frage des verschiedenen Verhaltens der Orga- nismen unter den verschiedenen Kulturl^edingungen im wesentlichen gelöst, wenn auch die Ziffern bei geeigneterer Versuchsmethodik gewissen Verschiebungen unterliegen dürften. Das Resultat der angestellten Versuche war folgendes. Zunächst wurde das vorhin erwähnte Ergebnis festgestellt. Die beiden reingezüchteten Organismen, zusammen geimpft auf eine anorganische Nährlösung von obiger Zusammensetzung (natürlich unter Weglassen des Agar-Agar), vermögen sich in einer Knallgas- atmosphäre, welche also zu ca. Vs aus Sauerstoff und zu ca. % aus Wasserstoff neben 1 — 20% CO2 besteht, sehr gut zu ent- wickeln. Es wird dabei eine starke Trübung, zugleich aber auch eine üppige Kahmhaut beobachtet. Allerdings ist es mir schwer, X28 Bronislaw Niklewski, ZU entsclieiden, ob diese Kahmhaut von derselben Beschaffenheit ist wie in der Rohkultur; möglich ist es, daß bei dieser Kalim- haut eine stärkere Trübung auftritt als bei der Kahmhautbildung der Rohkultur. Es scheinen mir aber nicht in der Kahmhaut der Rohkultur andere Organismen als die beiden isolierten eine wesent- liche Rolle zu spielen. Das Auftreten der Trübung unter der Kahmhaut wird wohl wesentlich durch die Schnelligkeit der Kahm- hautbildung, welche durch das Zusammenwirken beider Organismen zustande kommt, bedingt, indem durch die Haut der Gaszutritt zu den tieferen Schichten abgeschnitten wird. Bei Impfung der fertigen Haut kann es vielleicht schneller zur Hautbildung kommen, als wenn beide Organismen aus gesonderten Kulturen geimpft werden und erst miteinander gewissermaßen verwachsen müssen, um die Haut zu bilden, doch habe ich nach dieser Richtung hin keine Versuche angestellt. Im übrigen findet aber ebenso wie in der Rohkultur auch bei dieser Kahmhautbildung der beiden reingezüch- teten Organismen ein energischer Verbrauch der Knallgasatmosphäre statt; in wenigen Tagen beobachtete ich eine Hebung der Queck- silbersäule bis zu 62 cm Höhe. Dagegen vermochte sich in der- selben Atmosphäre und derselben Nährlösung jeder der beiden Organismen, allein geimpft, nicht zu entwickeln. Die Flüssigkeit blieb ganz klar und die Quecksilbersäule hob sich auch nach Wochen nicht über 3 cm. An diesem Resultate änderte nichts, wenn der Sauerstoffgehalt der Atmosphäre noch weiter herabgedrückt wurde, auf 20, 15,2 Vo, wie dies aus Tabelle I (S. 130/31)') er- sichtlich ist. Erst bei weiterer Depression des Sauerstoffgehaltes entwickeln sich die Organismen, jedoch mit großer Unregelmäßig- keit. H. vitrea entwickelte sich in einem Falle bei 13,4% Sauer- stoff, in zwei Fällen nichj, auch nicht bei 10 und 8 7ü. Doch bei 8,6 % war in allen drei Fällen eine deutliche Entwicklung wahrnehmbar, bei 7,1 Vo wiederum entwickelte sich dieser Organis- mus in zwei Fällen nicht, wohl aber in einem Falle. Ahnhch ent- wickelte sich H. flava bei einem Sauerstoffgehalt über 10 % nicht, erst zwischen 7— 8"'o findet Wachstum statt, doch dort überall regelmäßig. Stets war ein Parallelismus zwischen der eintretenden 1) Sofern in der Kolumne der Zusammensetzung des Gasgemisches runde Zahlen angegeben sind, insbesondere unter Vernachlässigung der Stickstoff angäbe , da ist der Gehalt nur ungefähr nach der Ablesung im Gasometer beim Füllen der Gase angegeben. Sonst sind die Angaben nach ein oder zwei mit den Hempelschen Pipetten ausgeführten Analysen gemacht. über die Wasserstoffoxydation durch Mikroorganismen. 129 Trübung und dem beginnenden Steigen der Quecksilbersäule zu beobachten, ein Beweis dafür, daß die Entwicklung der Organismen in der Tat auf Kosten der Wasserstoffoxydation verläuft. Das Wachstum der beiden gesondert wachsenden Bakterien machte sich weniger durch Hautbildung als vielmehr durch starke Trübung der klaren Flüssigkeit bemerkbar. Doch auch in diesen flüssigen Nährböden waren die beiden Organismen gut voneinander zu unter- scheiden. Die durch H. vitrea getrübte Flüssigkeit war mit einem zarten Häutchen bedeckt, welches sich an den Glaswänden mehrere Zentimeter hoch emporzog, während in der mit H. flava beimpften Nährlösung starke, käseartige gelbliche Fladen schwammen. Ob die bei H. vitrea beobachteten Unregelmäßigkeiten in der Beein- flussung des Organismus durch die Sauerstofftension auf die bei den Versuchen angewandten Apparate, insbesondere auf die Oxy- dation organischer Substanzen, Watte und Gummi, zurückzuführen ist, wodurch die Sauerstofftension unter die Grenze der schädlichen Wirkung herabgedrückt sein könnte, erscheint insofern fraglich, als bei der entsprechenden Kohlensäurebildung die Quecksilbersäule nicht so hoch steigen dürfte, als es tatsächlich z. B. bei einem Gehalt von 13,4 7o Sauerstoff der Fall ist, die Säule ist bis auf 31,2 cm gestiegen, übrigens finden wir bei H. flava ein regel- mäßigeres Verhalten. Nicht unwahrscheinlich scheint mir daher die Erklärungsweise, daß erst nach längerer Zeit nur einige Zellen von II. vitrea den hohen Sauerstoffgehalt überwinden, und erst unter deren Schutze findet weiteres Wachstum statt; der Prozeß, einmal in Gang gebracht, geht schnell vonstatten, nicht mehr sichtbar durch den Sauerstoffgehalt behindert. Bei einem Gehalt von 2,7 7ü Sauerstoff entwickeln sich beide Organismen schnell; eine nachteilige Wirkung ist nicht mehr zu beobachten. Bei einem minimalen Gehalt von 0,1 °/o Sauerstoff war keine Entwicklung wahrnehmbar. Wir haben darin einen deutlichen Beweis dafür, daß die Akti- vierung des Wasserstoffes unter den obwaltenden Verhältnissen nur in Gegenwart von freiem Sauerstoff möglich war. Wie übrigens aus dem verschiedenen Stande der Quecksilbersäule zu entnehmen ist, findet nur soweit eine Kondensation der Gase statt, als es der Sauerstoffgehalt erlaubt. Wie ich mich in mehreren Fällen nach Beendigung des Versuches durch Gasanalysen überzeugte, war aller Sauerstoff verschwunden, während Kohlensäure in erheblichen Mengen vorhanden war. Es wäre besonders mit Rücksicht auf die Beobachtungen Lebedeffs zu untersuchen, ob der freie Sauerstoff Jahrb. f. wiss. Botanik. XLVni. 9 130 Bronislaw Niklewski, Tabelle Der Einfluß der Sauerstoffspannung auf die "Wasserstoff Hydrogenomonas vitrea Nr. Zusammensetzung der Atmosphäre in Prozent Versuchs- dauer in Tagen Beobachtungen der Entwicklung H CO2 N Nährlösung Stand der Hg-säule in cm 1 60 30 10 30 klar 2 75 20 5 — 30 v 3 68,7 12,3 10,1 8,9 30 Trübg. kaum sichtb. (?) 3,2 4a 56,1 15,2 26,3 2,4 30 — — b 56,1 15,2 26,3 2,4 30 klar c 56,1 15,2 26,3 2,4 30 — — 5a 62,5 13,4 20,9 3,2 30 klar b 62,5 13,4 20,9 3,2 30 n c 62,5 13,4 20,9 3,2 17 Starke Trübung 31,2 6 80 10 10 — 30 klar 7a 90 8 2 — 30 klar b 90 8 2 — 30 i> 8a 84,0 7,1 2,7 6,2 30 klar b 84,0 7,1 2,7 6,2 30 Trübung kaum sichtb. — c 84,0 7,1 2,7 6,2 29 Beginn einer starken Trübung 16 9a _ 8,6 2,1 _ 43 ^ Starke Trübung i tritt am 34. Tage J ein (Steigen beginnt am 34. Tage) 21,0 b — 8,6 2,1 — 43 21,0 c — 8,6 2,1 — 43 21,0 10 84,5 2,7 10,3 2,5 7 Starke Trübung 8,7 11 91,4 1,0 4,6 3 — Schwache Trübung 3,0 12 89,9 0,4 6,8 2,9 — klar 13 86,9 0,1 9,6 34 — » durch Nitrate ersetzt werden kann. In einigen Fällen habe ich dem Gasgemische eine größere Menge Kohlensäure zugefügt in der Vermutung, daß vielleicht nicht allein die Sauerstoffspannung an und für sich auf den Organismus von Einfluß ist, sondern das Ver- hältnis von Kohlensäure zu Sauerstoff eine wesentliche Rolle spielen könnte, indem nämlich dadurch vielleicht das Verhältnis von Auf- bau und Abbau beeinflußt werden könnte; allein diese Vermutung scheint sich nicht bestätigt zu haben, worauf die Versuche 6 und 19 hinweisen, und doch hat ein Gehalt von 10°/o COä nicht schädlich über die Wasserstoffoxydation durch Mikroorganismen. 131 I. oxydierenden Organismen in einer Minerallösung. Hydrog enomonas flava Nr. Zusammensetzung der Atmosphäre in Prozent Versuchs- dauer in Tagen Beobachtungen der Entwicklung H COj N Nährlösung Stand der Hg-säule in cm 14 60 30 10 — 30 klar 15 75 20 5 — 30 „ 16 68,7 12,3 10,1 8,9 30 Trübung kaum sichtb. 6,3 17a 56,1 15,2 26,3 2,4 30 — — b 56,1 15,2 26,3 2,4 30 klar c 56,1 15,2 26,3 2,4 30 — — 18a 62,5 13,4 20,9 3,2 30 — — b 62,5 13,4 20,9 3,2 30 klar c 62,5 13,4 20,9 3,2 30 — — 19 80 10 10 - - klar 20 90 8 2 - 6 Starke Trübung 15,5') 21 a b c 84,0 84,0 84,0 7,1 7,1 7,1 2,7 2,7 2,7 6,2 6,2 6,2 9 9 1 Starke Trübung 1 tritt am 3. Tage ein 16,0 16,0 16,0 22 84,5 2,7 10,3 2,5 7 Starke Trübung 7,4 23 86,9 0,1 9,6 3,4 30 klar gewirkt, wie die Versuche 10 und 22 zeigen. "Wenn in der Tat bei 6^/0 eine günstige Wirkung der Kohlensäure sich geltend zu machen scheint, so ist dies vielleicht auf ein Phänomen physikalischer Natur zurückzuführen, indem bei diesem Kohlensäuregehalt der Sauerstoff sich in der Nährflüssigkeit weniger löst. Die beiden Wasserstoff oxydierenden Organismen sind also auf eine bedeutend niedrigere Sauerstofftension gestimmt, als sie 1) Am Ende des Versuches bestand der Eest des Gases aus: 6,77o CO2, 0,07o 0| 87,1 7oH, Eest N. 9* 132 Bronislaw Niklewski, in dem Knallgasgemiscli geboten wird. Es wird also damit ver- ständlich, daß sich einzeln jeder Organismus in dieser Atmosphäre nicht entwickeln kann. Die Grenze der schädlichen Wirkung dürfte ungefähr 7 — 8 7o Sauerstoff bei Atmosphärendruck liegen. Worin die Ursache dieser Erscheinung zu suchen ist, ist schwer zu erraten ; doch ist wohl besonders hervorzuheben, daß z. B, H. vitrea in manchen Fällen sich auch bei etwas höherem Sauerstoffgehalt, doch nach längerer Zeit, entwickeln konnte. Wenn aber beide Orga- nismen in Gemeinschaft miteinander auch in der Knallgasatmosphäre gute Entwicklungsbedingungen finden, so kann dies offenbar nur auf eine besondere symbiotische Wechselwirkung zurückzuführen sein. Die nähere Kenntnis dieser Symbiose dürfte auch zur Auf- klärung der schädlichen Wirkung höherer Sauerstofftension auf die beiden Organismen beitragen. Vor allem dürfte vielleicht das Ver- halten der Organismen organischen Stoffen gegenüber geeignet sein, der Aufklärung jener Erscheinungen näher zu kommen. IV. Die heterotrophe Ernährung der Wasserstoff oxydierenden Mikroorganismen. Das Studium des Verhaltens Wasserstoff oxydierender Mikro- organismen gegenüber organischen Stoffen ist auch besonders des- halb von Bedeutung, weil es in erster Linie zur Aufklärung der Mechanik dieser Wasserstoffoxydation führen kann. Als Quelle des für die biologische Wasserstoffoxydation notwendigen Kohlenstoff- materials dient die Kohlensäure, wie es schon von mir nachgewiesen worden ist^). Zunächst wird es also von Interesse sein, zu er- fahren, ob die gebildeten Stoffe wieder von den Organismen zerstört werden können, ob ferner überhaupt organisches Material von ihnen verarbeitet werden kann. "Ferner war es wichtig, festzustellen, ob die Gegenwart freien Wasserstoffes für diese Organismen eine not- wendige Lebensbedingung ist. Die zur Erledigung dieser beiden letzten Fragen dienenden Versuche wurden in der Weise ausgeführt, daß der üblichen mine- ralischen Nährlösung (ohne Agar-Agar) verschiedene organische Substanzen meist in einer Konzentration 0,1 oder 1,0 Vo zugesetzt wurden. Die Nährlösungen, in gewöhnUchen Reagensgläsern steri- lisiert, wurden mit den Reinkulturen in einem mit Wasserdarapf 1) A. a. 0., S. 925. über die Wasserstoff Oxydation durch Mikroorganismen. 133 vorher gereinigten Raum beimpft. Die Kulturen wurden dann in gewöhnlicher Atmosphäre in einem Thermostat bei 33" C. gelassen. Das Ergebnis der mit verschiedenen organischen Substanzen angestellten Versuche ist in Tabelle II wiedergegeben. Diese Ver- suche sind während der zwei Jahre zu verschiedenen Zeiten aus- geführt worden. Manche Stoffe, deren Nährwert zweifelhaft erschien, wurden bis 5 mal wiederholt, stets mit 3 — 5 Röhrchen, so daß also Irrtümer bei diesen Versuchen wohl ausgeschlossen sind. Tabelle IL Heterotrophe Ernährung der Wasserstoff oxydierenden Organismen. Organische Ver- Kon- zentration in 7o Hydrogenomonas vitrca Hydrogenomonas flava bindung Beobachtungen der Entwicklung Beobacht. der Entwicklung Glukose 0,1—5,0 sehr starke Trübung sehr starke Trübung Rohrzucker 1,0 sehr starke Trübung sehr starke Trübung Rohrzucker -|- Pepton R, = 3 P. = 1 sehr starke Trübung sehr starke Trübung, doch schwächer als in den zwei ersten Fällen Maltose 1 sehr starke Trübung sehr starke Trübung Mannit 1 sehr starke Trübung sehr starke Trübung Asparagin 0,1 sehr schwache Trübung deutliche Trübung Asparaginsäure 0,1 schwache Trübung deutliche Trübung Na-acetat 0,1 1,0 1 in einigen Kulturen ist keine > Entwicklung bemerkbar, in J anderen eine schwache gute Entwicklung Calacticum 1,0 Lösung bleibt klar starke Trübung K-butyrat 0,1 — gute Entwicklung 1,0 schwache Entwicklung sichtbar Lösung bleibt klar K - tartrat 0,1; 1,0 Lösung bleibt klar starke Trübung K-succinat 1 in einigen Kulturen ist keine Entwicklung bemerkbar, in anderen eine schwache schwache Trübung Na-formiat 0,1 Lösung bleibt klar sehr schwache Trübung 1,0 Lösung bleibt klar Lösung bleibt klar K - malat 0,1 Lösung bleibt klar sehr schwache Trübung Apfelsaures K 0,1 Lösung bleibt klar gute Entwicklung 1,0 Lösung bleibt klar Lösung bleibt klar K - citrat 1,0 Lösung bleibt klar Lösung bleibt klar Traubensäure 1,0 Lösung bleibt klar Lösung bleibt klar Laevulinsäure 1,0 Lösung bleibt klar Lösung bleibt klar Carbamid 1,0 Lösung bleibt klar Lösung bleibt klar K-hnmat 0,03; 0,1 Lösung bleibt klar Lösung bleibt klar Agar-agar 1,5 sehr schwache Entwicklung sehr schwache Entwicklung ][34 Bronislaw Niklewski, Zunächst ist es bemerkenswert, daß Stoffe, welche im all- gemeinen für heterotrophe Mikroorganismen eine gute Nährquelle bilden, auch die beiden Wasserstofi oxydierenden Organismen vor- züglich zu erüähren vermögen, so: Rohrzucker, Glukose, Maltose, Mannit. Hinsichtlich der übrigen untersuchten Verbindungen ist zunächst ein verschiedenes Verhalten der beiden Organismen auf- fallend. H. vitrea ist wählerischer als flava. Eine ganze Anzahl von Stoffen (Tartrat, Laktat, Formiat, Malat, äpfelsaures Salz) gewähren dem H. flava z. T. recht gute Ernährungsbedingungen, während sich H. vitrea auf ihnen nicht zu entwickeln vermag. H. flava scheint aber besonders empfindlich zu sein gegen die Kon- zentration der Nährstoffe, von denen manche in 1-proz. Lösung schon schädlich wirkten, dagegen in 0,1 7o die Entwicklung er- möglichten. Merkwürdigerweise waren zahlreiche Stoffe, welche sonst als gute Nährquellen gelten, vollständig ungeeignet den einen oder den anderen Organismus zu ernähren, besonders ist hier Carbamid, Citrat, äpfelsaures Salz, Laktat zu erwähnen, während das Asparagin, asparaginsaures Salz, Acetat H. vitrea schlecht er- nährten. Acetat und Succinat erscheinen für H. vitrea als zweifel- hafte Nährquelle; trotz zahlreicher Wiederholungen mit reinen Kulturen war das Resultat bald positiv, bald negativ. Morphologisch machte sich auch auf diesen organischen Nähr- böden der Unterschied in dem Wachstum beider Organismen in derselben Weise bemerkbar, wie ich es bereits bei den Versuchen mit anorganischem Nährboden beschrieben habe. Vor allem fehlen also für das Studium der heterotrophen Er- nährungsweise Untersuchungen darüber, in wieweit die Organismen das selbst hergestellte organische Material verarbeiten können und welcher Art die gebildeten Stoffe sind. Ferner war es in mancher Hinsicht interessant zu wissen, ob die beiden Organismen sich mit den organischen Stoffen auch anaerob behelfen können. Ich habe nur eine 1 - proz. Glukose- lösung unter Zusatz der üblichen anorganischen Nährsalze zu diesen Versuchen verwandt. Trotz großer Sorgfalt sind die Resultate nicht gerade befriedigend. Zunächst überzeugte ich mich, daß bei Anwendung von Glukose sehr geringe Sauerstoffmengen genügen, um eine starke Trübung hervorzurufen. Ich verwandte daher zu den Versuchen Buchnersche Kölbchen, welche zu V4 mit alkahscher Pyrogallollösung gefüllt waren. Die reichlich beimpften Kultur- röhrchen wurden in die Kölbchen hineingestellt. Die gut ver- über die Wasserstoffoxydation durch Mikroorganismen. 135 schlossenen Kölbchen wurden dann einen Tag bei Zimmertemperatur belassen, dann erst einer Temperatur von 33° C. ausgesetzt. Trotz mehrfacher Wiederholung dieser Versuche war das Resultat niemals eindeutig. Sowohl bei dem einen wie dem anderen Organismus entwickelte sich ein Teil der Kulturen, ein anderer Teil aber nicht; und doch halte ich Fehler bei der Impfung, insbesondere Fremd- infektion für ausgeschlossen. Wenn aber Wachstum beobachtet wurde, so war die Trübung nur an der Oberfläche wahrzunehmen, in den unteren Schichten war die Flüssigkeit ganz klar. Ich glaube also aus den Versuchen doch den Schluß ziehen zu dürfen, daß beide Organismen obligate Aeroben sind, denen auf der Glukoselösung eine äußerst geringe Menge Sauerstoff zur Ent- wicklung genügt. Dieses Resultat scheint mir nicht nur mit Rücksicht auf die Physiologie der Organismen, sondern auch für die von 0. Jensen^) berührten Fragen der Phylogenese der Mikroorganismen von Be- deutung. Wiewohl die Hypothese Jensens einer fundamentalen Aus- einandersetzung darüber bedarf, ob die verschiedenen an Bakterien beobachteten Erscheinungen wirklich auf entwicklungsgeschichtliche Basis zurückzuführen sind, so scheint es in der Tat bemerkenswert zu sein, daß auch die Wasserstoff oxydierenden Mikroorganismen wie bis jetzt alle prototrophe Bakterien Aerobionten sind. Aus den Ernährungsversuchen mit organischen Stoffen ersehen wir, daß die beiden Wasserstoff oxydierenden Organismen sich auch ohne freien Wasserstoff heterotroph zu ernähren vermögen; sie sind anscheinend zu so fundamental verschiedener Ernährungsweise be- fähigt, wie es sonst bei keiner Gruppe von Organismen bis jetzt beobachtet worden ist. Aus dem Verhalten verschiedenen orga- nischen Stoffen gegenüber zeigt sich, daß die beiden untersuchten Organismen auch physiologisch recht bemerkenswerte Unterschiede zeigen. V. Der Einfluß organischer Verbindungen auf die Oxydation des Wasserstoffs. Der Einfluß organischer Verbindungen auf die Wasserstoff- oxydation könnte sich in verschiedener Weise äußern. Von guten Nährstoffen wäre es zu erwarten, daß sie auf den Wasserstoff schützend wirken. Ferner wäre es von Interesse, zu erfahren, ob 1) Centralbl. f. Bakt., Bd. 22, S. 305. 136 Bronislaw Niklewski, die zur Wasserstoffoxydation notwendige Kohlensäure ersetzt werden könnte. Schließlich wäre noch der Einfluß organischer Verbindungen auf die Schädlichkeit höherer Sauerstofftension zu erforschen. Allerdings sind diese Fragen von mir nicht eingehend be- handelt worden, sondern ich habe nur einige orientierende Versuche angestellt. Die schützende Wirkung guter Nährstoffe habe ich leider nur an dem einen Organismus, H. vitrea, studiert. Es wurden mit der Reinkultur drei Nährlösungen beimpft, 0,5 7o Glukose, Mannit, Acetat unter Zusatz der üblichen anorganischen Nährsalze. Die Kölbchen wurden mit einem Gasgemisch ungefähr folgender Zu- sammensetzung gefüllt: 75 Teile Wasserstoff, 15 Teile Sauerstoff, 10 Teile Kohlensäure. In allen drei Kölbchen machte sich schon am dritten Tage eine starke Trübung bemerkbar. Doch hob sich die Quecksilbersäule in der auf Glukose gewachsenen Kultur gar nicht, in der Mannitkultur stieg sie bis 11,5 cm, in der Acetatkultur bis auf 18,5 cm. Bei Gegenwart eines so wertvollen Nährstoffes, wie es die Glukose ist, wird der Wasserstoff durch die Glukose geschützt. Aller disponible Sauerstoff wird zunächst für die Glukose- oxydation verbraucht. Da Mannit schon anscheinend ein Nährstoff geringeren Wertes ist, so wurde in dieser Kultur ein Teil des Wasserstoffes verbraucht, worauf das Steigen der Quecksilbersäule hinweist. In noch höherem Grade gilt dies vom Acetat, das für H. vitrea eine sehr schlechte Nährstoffquelle bildet. Zugleich mit diesen drei Kölbchen wurden drei ähnliche Kölbchen mit demselben Organismus beimpft, nur mit einem anderen Gasgemisch gefüllt, welches ungefähr aus 85 Teilen Wasserstoff und 15 Teilen Sauerstoff bestand. Die Atmosphäre war vöUig frei von Kohlensäure, da in die Kölbchen je ein Röhrchen mit konz. Kalilauge eingehängt wurde. Die mit Zucker gefüllte Nährlösung trübte sich stark und die Quecksilbersäule hob sich auf 21 cm. Dagegen fand in der Mannit- und Acetatlösung keine Entwicklung statt. Die Lösungen blieben ganz rein, die Quecksilbersäule hob sich nicht. Das Resultat ist äußerst merkwürdig. Es scheint daraus hervorzugehen, daß die zur Wasserstoffoxydation notwendige Kohlensäure weder durch Mannit noch durch Acetat ersetzt werden kann. Es bliebe aber aufzuklären, ■warum in einer derartigen Atmosphäre Mannit nicht als Nahrung dienen kann. Vielleicht ist auch zur Verarbeitung organischen Materials Kohlensäure notwendig (?). Dieser Versuch bedarf also über die "Wasserstoff Oxydation durch Mikroorganismen. 137 der Nachprüfung. Wenn auch trotz der Gegenwart des Röhrchens mit Kalilauge auf Glukose gute Entwicklung des H. vitrea und eine Oxydation von Wasserstoff stattgefunden hat (denn der hohe Stand der Quecksilbersäule ist nicht durch bloße Kohlensäure- absorption erklärbar), so ist vielleicht diese Erscheinung so zu er- klären, daß die aus der Glukose gebildete Kohlensäure nicht schnell genug entfernt, sondern zur Wasserstoflfoxydation verwandt wurde. Nicht ohne Einfluß scheinen aber auch die organischen Stoffe zu sein, welche keinen Nährwert für die beiden Organismen haben. Gleich am Anfang der Versuche mit Reinkulturen überzeugte ich mich, daß auf einem Agarnährboden mit den üblichen Mineralsalzen, auf welchem an der Luft die Organismen sich sehr kümmerlich entwickeln, jeder allein gut in einer Knallgasatmosphäre gedeiht; die hohe Sauerstofftension war also hier ganz unschädlich. So hat denn H. flava in einer solchen Kultur in wenigen Tagen die Queck- silbersäule auf 47,5 cm, H. vitrea auf 40,2 cm gehoben. Wie die Schädlichkeit höherer Sauerstofiftension durch die Gegenwart verschiedener organischen Verbindungen, welche zum Teil gar keinen, zum Teil nur einen äußerst notdürftigen Nährwert für die betreffenden Organismen darstellen, beeinflußt wird, zeigt Tabelle III (S. 138/39). Die Versuche sind alle unter Benutzung einer Knallgasatmo- sphäre ausgeführt worden. Es zeigte sich also, daß Stoffe, welche in gewöhnlicher Atmosphäre die sonst zu heterotropher Lebens- weise veranlagten Organismen nicht oder nur sehr schlecht zu ernähren vermögen, die schädliche Wirkung höherer Sauerstoff- spannung aufheben können. Es wird eine so vollständige Konden- sation des Gasgemisches erzielt, wie ich es sonst besser mit dem Gemisch beider Organismen nicht beobachtet habe. Allerdings auffälhg erscheint der stark verzögerte Beginn der Entwickelung und der Kondensation der Gase, zudem bei großer Unregelmäßig- keit der Parallelkulturen, ohne daß eine äußere Ursache dafür verantwortlich zu machen wäre. Wenn aber einmal der Prozeß begonnen hat, dann geht die Entwickelung der Organismen ebenso wie die Kondensation der Gase schnell vor sich, ähnlich wie wir es schon bei der Wirkung der an die schädliche Grenze reichenden Sauerstoffmengen beobachtet haben. Bei Anwendung von Malat und Formiat vergingen bisweilen zwei Wochen, ohne daß irgend eine Entwickelung sichtbar gewesen wäre; dann trübte sich plötzlich die Flüssigkeit, und meistens war in 2 — 4 Tagen alles disponible 138 Bronislaw Niklewski, Tabelle Der Einfluß einiger organischen Verbindungen auf die Wasserstoff- Hydrogenomonas vitrea K-tartrat = 0,l"/o K-malat = 0,l7o Na -formiat = 0,1 7o Versuchs- Stand der Versuchs- Stand der Versuchs- | Stand der dauer Hg -Säule in cm dauer Hg-säule in cm dauer Hg-säule in cm Nr.l Nr. 2 Nr. 3 Nr. 1 Nr. 2 Nr. 1 Nr. 2 Nr. 3 In 11 Tagen 56,3 18. XII. 31. XII. geimpft Beginn der Ent- 7. I 12. I geimpft 8 In wicklung 13. I 24,5 9 Tagen 45,0 1. I. 17 21 14.1 51,5 23. V. geimpft 2. I. 2G 28 15. I 51,5 8,0 27. V. 6,1 3. I. 31 38 16. I 17,5 7,0 28. V. 14,0 4. I. 41 50 17. I 32,5 17,0 29. V. 17,5 5. I. 49,5 54 18. I 39,5 43,0 30. V. 29,0 6. 1. 53,5 53,5 19. I 39,5 44,0 2. VI. 33,0 7. I. 54,0 53,5 Gas verschwunden. Dagegen wirkte die in einem Falle verwandte Humatlösung ganz anders, schon am vierten Tage fand deutliche Entwickelung und eine erhebliche Kondensation der Gase statt. Diese Erscheinungen scheinen dafür zu sprechen, daß die geimpften Zellen bei Verwendung von Formiat, Malat während der langen Zeit vor der Entwickelung gewisse Umwandlungen des organischen Materials vollführen , die ihnen das Wachstum er- möglichen, Umwandlungen, welche in Humatlösungen anscheinend leichter stattfinden, wenn wir annehmen, daß alle drei Stoffe in gleicher Weise wirken. Vielleicht liegt die Ursache der günstigen Wirkung der untersuchten Stoffe in der Kohlensäureabspaltung, durch welche die Zellen in eine sauerstoffärmere Atmosphäre ver- setzt werden als die ursprünglich gebotene. Durch organische Verbindungen, welche für die Organismen einen Nährwert haben, wird der fieie Wasserstoff mehr oder weniger geschützt. Doch auch organische Verbindungen, welche nicht als Nährquelle dienen können, sind nicht ohne Einfluß auf die Wasser- stoffoxydation, indem nämlich die für die Organismen schädliche Wirkung höherer Sauerstoffspannung aufgehoben wird. Dieser Tat- sache dürfte eine wesentliche Rolle für das weitere Studium dieser Organismen zukommen, indem sie vielleicht zur Aufklärung der symbiotischen Wechselwirkung beider Organismen führen wird. über die Wasserstoffoxydation durch Mikroorganismen. 139 III. Oxydation in einer mit Kohlensäure versetzten Knallgasatmosphäre. Hydrogenomonas flava K-malat^O,!"/« Na-formiat = 0,l7„ K-humat = 0,03 7o Versuchs- Stand der Versuchs- Stand der Versuchs- Stand der dauer Hg- Säule in cm dauer Hg- Säule in cm dauer Hg-säule in cm Nr. 1 Nr. 2 Nr. 1 Nr. 2 18. XII. geimpft 7. I. geimpft 23. V. geimpft 4. I. 8,5 4,0 15. I. 10,5 27. V. 20,4 5. I. 35,5 8,0 IC. I. 38,0 28. V. 31,7 6. I. 59,6 14,0 17. I. 42,5 29. V. 41,2 7. I. 42,5 22. I. 11,0 30. V. 67,0 8. I. 42,5 23. I. 42,5 VI. Der Mechanismus der Wasserstoffoxydation. Mit der Kenntnis der beiden beschriebenen Organismen haben wir einen neuen Beweis dafür, daß anorganische Stofife als Quelle von Betriebsenergie für Organismen dienen können. Das Studium dieser neuen Organismen dürfte aber deshalb unser besonderes Interesse erwecken, weil es uns aus methodischen Rücksichten Aussichten bietet, die Mechanik des Atmungsprozesses und viel- leicht auch die Nutzbarmachung der daraus gewonnenen Betriebs- energie kennen zu lernen. Wenn seit mehreren Jahren zahlreiche Untersuchungen vor- liegen, welche gewisse Teilprozesse der Atmungsvorgänge klargelegt haben, indem besonders Betriebsenergie liefernde Prozesse bei Mikroorganismen auf Enzymwirkung zurückgeführt worden sind, und in letzter Zeit das Studium dieser Fragen auch auf höhere Pflanzen erweitert worden ist, so scheint doch die wichtigste Frage, wie die bei jenen Prozessen frei werdende Energie vom Organismus aus- genutzt wird, fast vollständig außerhalb des Bereiches der Diskus- sion zu liegen. Seitdem Pfeffer') die Grundlagen für eine Ener- getik der Pflanze geschaffen hat, sind die Studien besonders in experimenteller Richtung wenig gefördert worden. 1) W. Pfeffer, Studien zur Energetik der Pflanze. Leipzig 1892. 140 Bronislaw Niklewski, Insbesondere fehlt mit Rücksicht auf die Kenntnis der At- mungsvorgänge jeglicher Aufschluß darüber, ob die chemische Energie in eine andere Energieform transformiert wird und erst so für die verschiedenen Zwecke des Organismus (mechanische Lei- stungen, Synthesen usw.) nutzbar gemacht wird, oder ob sie als solche vom Organismus ausgenutzt wird und erst nach den mate- riellen Umwandlungen gleichsam der Überschuß an Energie als Wärme oder in anderer Form nach außen entweicht. Die zweite Möglichkeit, daß also Atmungsvorgänge mit den übrigen Lebens- funktionen durch chemische Reaktion verkettet sind, wäre wohl am ehesten einer experimentellen Prüfung zugänglich, eine Annahme, welche der Pflügerschen Atmungshypothese zugrunde liegt. Be- sonders geeignet wären für das Studium dieser Fragen die proto- trophen Organismen, welche anorganische Körper als Betriebs- material benutzen und damit organische Körper aufbauen; und in dieser Gruppe scheinen Wasserstoff oxydierende Organismen aus methodischen Gründen besondere Vorteile zu bieten. Diese Studien sind an der Hand prototropher Organismen besonders auch deshalb aufzunehmen, weil ihre Existenz gegen die Pflüg er sehe Hypothese zu sprechen schien. Wie erwähnt, ist die in die Sphäre dieser Probleme fallende Frage, ob bei Wasserstoff oxydierenden Organismen der Wasser- stoff unmittelbar mit dem Sauerstoff in Verbindung gesetzt wird, sowohl von Käser er wie Lebedeff in den Vordergrund ihrer Untersuchungen geschoben worden, wie mir scheint, zum Schaden ihrer Arbeit; denn aus Mangel an Kenntnis zwar allgemein weniger wichtiger, doch für die Physiologie der Organismen wesenthcher Eigenschaften ist es schwer, die Identität der von ihnen unter- suchten Organismen festzustellen. Und gerade in dem wichtigsten Punkte stehen sich die beiden Autoren diametral gegenüber. Lebedeffs Argument ist, worauf ich schon hingewiesen habe, nicht stichhaltig. Besonders mit Rücksicht auf die Möglichkeit der heterotrophen Ernährung neige ich zu der Ansicht, daß die Kohlensäure durch den Wasserstoff reduziert und erst das gebildete Produkt oxydiert wird, wobei aber nicht die Bildung einer bestimmten Art von Produkten, etwa Kohlenoxyd oder Formaldehyd, gefordert zu werden braucht, umso weniger als diese besonders charakteristisch sein müssen für besondere Gruppen von Organismen, wie es Kaserer annimmt. Ohne einen derartigen Schematismus anzunehmen, glaube ich, daß vom Plasma verschiedene über die Waaserstoff Oxydation durch Miliroorganisnien. 141 organische Stoffe aus Kohlensäure und Wasserstoff gebildet und in verschiedener Weise verbraucht werden, nach Maßgabe der je- weiUgen Konstellationen in den Plasmateilchen. Vielleicht finden die Oxydationsprozesse der übrigen proto- trophen Organismen in ähnlicher Weise statt. Es wäre z. B. von Interesse, Versuche darüber anzustellen, ob z. B. die Schwefel- bakterien den Schwefelwasserstoff in eine organische Schwefel- verbindung überführen und diese unter Schwefel- bezw. Schwefel- säureabspaltung oxydieren, ob jener Schwefelwasserstoff durch irgend eine organische Schwefelverbindung ersetzt werden kann, anderseits ob normalerweise die Schwefelbakterien neben den Oxydations- produkten des Schwefelwasserstoffes auch Kohlensäure bilden, die allerdings nur intermediär auftreten könnte, um sofort wieder ver- arbeitet zu werden. Derartige Fragen, weiter verfolgt, könnten uns wesentliche Beiträge zur Kenntnis der Atmungsvorgänge liefern. VII. Zusammenfassung. Die Wasserstoff oxydierenden Bakterien habe ich bis jetzt unter Feststellung folgender Ergebnisse untersucht: 1. In der Knallgasatmosphäre bei Gegenwart von Kohlensäure entwickelt sich nach Impfung mit Erde auf mineralischer Nährlösung eine Kahmhaut, welche Wasserstoff unter Kohlensäurereduktion oxy- diert; diese Kahmhaut besteht aus zwei morphologisch wie physio- logisch verschiedenen StäbchenbakteVien : Hijdrogenomonas vitrea und flava. 2. Jeder dieser Organismen vermag sich allein in der Knall- gasatmosphäre nicht zu entwickeln, wohl aber beide zusammen unter Kondensation der Gase. 3. Die Ursache der Entwickelungshemmung jedes der beiden Organismen in der Knallgasatmosphäre beruht in der hohen Sauer- stoffspannung. Die Grenze der schädlichen Wirkung liegt ungefähr bei 53 mm Druck. 4. Die beiden Organismen sind auch zu heterotropher Lebens- weise befähigt. Jedoch liegen zwischen beiden Organismen deutliche Unterschiede in den Ernährungsansprüchen. Hydrogenomonas vitrea vermag sich auf einer Reihe von Sioffen nicht zu entwickeln, die für H. flava genügende Ernährungsbedingungen bieten. 142 B. Niklewski, Über die Wasserstoffoxydation bei Mikroorganismen. 5. Durch organische Verbindungen, welche für die Organismen einen Nährwert haben, wird der freie Wasserstoff mehr oder weni- ger geschützt. Organische Verbindungen, welche nicht als Nähr- quelle dienen können, können dennoch die für die Organismen schädliche Wirkung höherer Sauerstoffspannung beseitigen. Eine Entwicklung ist in Anwesenheit dieser Stoffe selbst in der Knall- gasatmosphäre möglich. 6. Der Mechanismus der Wasserstoffoxydation scheint mir in der Weise zu erfolgen, daß aus Wasserstoff und Kohlensäure organische Substanz gebildet wird, die der Oxydation anheimfällt. Jedoch bedarf diese Annahme einer experimentellen Bestätigung. Dublany, den 8. Mai 1910. Erklärung der Tafel -Figuren. Fig. 1. Rand der Kahnihaut einer Rohkultur, im Jahre 1906 photographiert und im Bull, de l'acad. des Sc. de Cracovie publiziert, ötägige Kultur. Das mit Karbol- fuchsin stark gefärbte Präparat wurde mit Hilfe der Zeiß'schen Ülimmersion '/12 photo- graphiert. Länge der einzelnen Individuen auf 1,5 fJ. geschätzt. Fig. 2. Hydroyenomonas vitrea. Reinkultur auf Agar-Agar. 4 tägiges Präparat, mit Anilin-Gentianaviolett gefärbt, mit Zeiß'schem Apochromat photographiert. Länge der Individuen auf 2 ja geschätzt. Fig. 3. Sydrogenqmonas flava. Reinkultur auf Agar-agar, 4 tägig. Das Präpa- rat in gleicher Weise gefärbt und mit demselben Apparat aufgenommen wie Fig. 2. Länge der Individuen auf 1,5 |x geschätzt. Fig. 4. Hydrogenomonas vitrea. Makroskopisches Bild der Reinkultur auf Agar in einer Petrischale. 4 tägig. Fig. 5. Hydrogenomonas flava. Kultur in gleichen Bedingungen gewachsen wie die Kultur der Fig. 4, doch bei der photographischen Aufnahme länger exponiert als Fig. 4. Jahrb. f. tviss. Botanik, Bd. XLVIII. Taf. III. ■r \ \. <• ^ > 'lib \ '''v <* Fig. 2. Fig. 3. Fig. 1. Fig. 4. Fig. 5. über die Veränderungen im anatomischen Bau der Wurzel während des Winters. Aus der Abteilung für Pflanzenkrankheiten des Kaiser -Wilhelms -Instituts für Landwirtschaft in Bromberg. Von Menko Plaut. Mit Tafel IV u. V. Paul Siedler*) gibt an, daß zwar die subepidermalen Schichten einiger Wurzeln der Koniferen oft eine erhebliche Resistenz gegen konzentrierte Schwefelsäure zeigen, „doch komme den Zellen des Rindengewebes eine bestimmte Differenzierung hinsichtlich der An- ordnung und des Inhaltes nicht zu". Ich habe vor kurzem gezeigt'''), daß jene äußeren Partien der Wurzelrinde eine wichtige histologische Eigenschaft besitzen, die dadurch besonders interessant erscheint, daß sie einige Familien stets aufweisen, während sie bei anderen fehlt. Legen wir die mit Eau de Javelle vorbehandelten Quer- schnitte verschiedener Gymnospermenwurzeln in Sudanglyzerin, so finden wir, daß die Wurzeln der Cycadeen, der meisten Taxaceen, der Cupressineen und Taxodieen in der äußeren Rinde ein oder mehrere Schichten besitzen, deren Zellmembranen sich mit dem Reagens rot färbende Suberinlamellen erkennen lassen. Wir nennen diese Schichten Intercutis (s. Krömer S. 32^). Im Gegensatz zu den oben erwähnten Familien fehlt sie in der Regel den Abietineen und Gnetaceen. Während echte Intercutisbildung den Pteridophyten vollkommen abgeht — sie kommt nur Selaginellaceen zu , die auch eine besondere Stellung durch die zuweilen vorkommende Tertiär- endodermis einnehmen (vergl. Mager, S. 26ff.) — findet sie sich 1) Paul Siedler, Über den radialen Saftstrom in den Wurzeln. Cohns Beitr. zur Biologie der Pflanzen, V. Bd., 1892, S. 421. 2) M. Plaut, Untersuchungen über die physiologischen Scheiden der Gymno- spermen, Equisetaceen und Bryophyten. Jahrb. f. wiss. Bot., Bd. XLVII, Heft 2. 3) K. Krömer, Wurzelhaut, Hypodermis und Endodermis der Angiospermen- wurzel, Stuttgart 1903, Bibl. bot. Bd. 59. 144 Menko Tlaut. also recht verbreitet unter den höher als diese entwickelten Gymno- spermen. Die Art ihres Vorkommens spricht dafür, daß nicht sowohl die Lebensweise der Gewächse, als wie die Phylogeiiie ihr Auftreten beeinflußt, ebenso wie das Vorkommen von Primär-, Sekundär- und Tertiärendodermis phylogenetisch bedingt zu sein scheint. Die Eusporangiaten, die Marattiaceen und Ophioglossaceen weisen nach den Untersuchungen von Rumpfund Baesecke ebenso wie die ältesten Leptosporangiaten, z. B. Osmunda, Toclea und Trichomcmes Primärendodermis auf. Die Auflagerung der Suberin- lamelle auf die Primärmembran der Endodermis ist für sämtliche Gymnospermen charakteristisch, sie gleichen in dieser Beziehung den jüngeren Farnen der leptosporangiaten Reihe. Die von Rumpf (S. 29) z. B. bei Struthiopteris germanica, Alsophila austraUs und Onoclea sensihilis beobachtete halbseitige Auflagerung der Suberin- lamellen kommt ihnen nicht mehr zu. Wie sich weiter heraus- gestellt hat, kann die Abnahme der Breite des Casparyschen Streifens nicht als phylogenetisches Merkmal augesehen werden, wie das Rumpf noch annahm. Es hat sich nun gezeigt, daß Zellen mit Korklamellen auch bei einer großen Reihe von Formen im Winter in der Wurzel- haube angetroffen werden. Nachdem H. Müller^) im Marburger Institut die Erscheinungen der Metacutisierung der Wurzelspitze bei einer Anzahl ausdauernder Monokotyledonen gefunden hatte, sie aber bei einjährigen Pflanzen nicht nachweisen konnte, fand ich-) diese Verhältnisse , viel schöner und mannigfaltiger in den Typen, bei den Gymnospermen ausgeprägt. Ich muß bezüglich der Einzel- heiten auf die Arbeit selbst verweisen. Die Entwicklungsgeschichte und Einzelheiten für eine bestimmte Pflanze habe ich in derselben kaum erörtert. Deshalb habe ich in diesem Winter meine Unter- suchungen an Taxus baecata fortgesetzt. Bei der Wurzelspitze der Eibe habe ich den Typus III festgestellt: Eine Intercutis ist vorhanden, es wird eine Verbindung durch metacutisierte Zellen mit der Sekun- därendodermis hergestellt, außerdem setzen sich die metacutisierten 1) Hch. Müller, Über die Metacutisierung der Wurzelspitze und über die ver- korkten Scheiden in den Achsen der Monocotyledonen. Bot. Zeit. 1906. 2) Leider sind in meiner erwähnten Arbeit einige sinnstörende Druckfehler. Ich bitte zur Besprechung der Gymnospermen die Figuren - Erklärung auf S. 184, nicht die Texthinweise heranzuziehen. S. 156 muß es statt Pinus Pinsapo Abies Pinsapo heißen, auf S. 184 ist zu berichtigen, daß die Suberinlamelle bei Fig. 12, nicht bei Fig. 13 zu sehen ist. Auf S. 149 muß bei II. Podocarpus gestrichen werden. S. 185 Z. 3 lies mehrschichtiges. über die Veränderungen im anatom. Bau usw. 145 Wurzelhaubenzellen an die Intercutis an. Dieser Fall ist der kom- plizierteste. Zunächst noch einige Bemerkungen über den Bau einer älteren Taxus-V/ urzel. Wir haben hier ein einschichtiges, distinktes Primitiv- epiblem (s. Plaut S. 132, 146) mit verholzten äußeren Tangential- und Radialwänden; dasselbe wird oft abgestoßen; darunter befindet sich eine ein- bis zweischichtige Intercutis, deren Zellen eine ver- holzte Primärmembran und eine aufgelagerte Suberinlamelle zeigen. Läßt man Wurzelquerschnitte von Taxus 12 Stunden in Eau de Javelle, so heben sich die Suberinlamellen faltig von der Primär- membran ab. Dann folgt meist eine Reihe von Zellschichten mit endotropher Mycorrhiza (s. von Tubeuf), p. 43). Die Intercutis- zellen sind stets frei vom Pilz. Leider konnte ich bei Burgeff^) keine genauen Angaben finden, wie sich die von ihm untersuchte Mycorrhiza der Orchideen zur Intercutis verhält. K. Skibata^) schreibt: „Einige der äußersten Zellschichten der Knöllchen von Podocarpus chinensis und P. Nageia beherbergen meist keine oder nur spärliche, derbe Pilzfäden, die eine ungemein dicke Wand be- sitzen." Podocarpus chinensis besitzt keine Intercutis, wir können also anscheinend nicht ohne weiteres schließen, daß es die Intercutis ist, welche die Pilzbildung in den äußeren Schichten verhindert. H. V. Alten*) bemerkt, daß verkorkte Lamellen den Pilzhyphen unüberwindbare Schranken zu sein scheinen, während verholzte Membranen von ihnen durchbohrt werden. Mit welchem Stoff die Verdickungen der ^-Zellen, die außer- halb der Endodermis liegen, imprägniert sind, ist zweifelhaft, da zwar die von Reinke beschriebene Veränderung mit Äther ein- tritt, dagegen die Harzreaktionen fehlschlagen. Mit Phlorugluciu- salzsäure werden dieselben intensiv rot, mit Anilinsulfat gelb, mit salzsaurem Dimethylamidoazobenzol (s. p. 150) rot, mit Sudanglyzerin, Indophenol und Gelbglyzerin tritt keine Färbung ein. Mit den er- wähnten Holzreagentien, insbesondere mit dem ersten und dritten, habe ich beobachtet, daß die Verdickungen sich nach voraus- 1) von Tubeuf, Die Haarbildungen der Coniferen. Forstl. naturwissenschaftl. Zeitschrift, 1896. 2) Burgeff, Die Wurzelpilze der Orchideen. Jena 1909. 3) K. Shibata, Cytologische Studien über die endotrophen Mycorrhizen. Pr. 1902, Bd. 37, S. 645. 4) H. V. Alten, Beiträge zur vergleichenden Anatomie der Wurzeln nebst Be- merkungen über Wurzelthyllen, Heterorhizie und Lentizellen, 1908, S. 97. Jahrb. f. wies. Botanik. XLVIU. 10 146 Menko Plaut, gegangener kurzer Eau de Javelle -Behandlung nicht gleichmäßig tingieren. Man sieht die Mittellamelle intensiv kirschrot gefärbt, dann eine Partie, die sich etwas schwächer färbt, und schließlich ganz außen zwei Schalen, die farblos bleiben (s. Tafel IV, Fig. 4). Die Primärmembran ist 0,3 fi dick, der sich färbende Teil 4,7 ^, der farblose (eine Schalenhälfte) 3,9 /t. Manchmal kann in die unverholzte Partie eine oder mehrere verholzte Lamellen ein- gelagert sein. Es fiel mir bei Sudanpräparaten auf, daß ab und zu eine Meta- cutisierung auch in den ^-Zellen eintreten kann (übrigens können auch einzelne metacutisierte Zellen in der übrigen Rinde sich finden. Auf einem Querschnitt einer Taxus -Wurzel fand ich 56 metacutisierte Rindenzellen, abgesehen von der Intercutis). Dann sieht man eine feine Suberinlamelle über die Verdickungen hinweglaufen. Die eben erwähnte Tatsache ist keineswegs leicht zur Beobachtung zu bringen, aber bei Anwendung von Immersion kann man sich schon davon überzeugen. Auf einem Querschnitt durch einen etwas älteren Teil der Wurzel habe ich höchstens 1 — 2 solcher metacutisierter - Zellen mit angrenzender Sekundärendodermis, Eau de Javelle, Sudan- glyzerin, Anilinsulfat, a Mittellamelle, b verholzter, c unverholzter Teil. Fig. 5. Membran einer metacutisierten Wurzelhaubenzelle, Primärmembran und Suberinlamelle, Behandlung wie das Präparat von Fig. 4. Tafel V. Fig. 6. Seitenpartie, zur Demonstration der Überschiebung und des einschichtigen distinkten Primitivepiblems; die Pfeilspitzen stellen die Richtung der Wurzel dar. Fig. 7. Partie einer metacutisierten Wurzelspitze, die metacutisierte Schicht vier- schichtig, Anlage des Zwischenstückes; in der Mitte ist die Metacutisierung noch nicht eingetreten. Fig. 8. Dasselbe wie in Fig. 7, nur ist das Verbindungsstück vollendet. > liihih.l.'in.nolaniJc. Bd. XL \W. Taf.V. M.Phnitgp/.. liTn.Atist i^EA TunJce, Lei^.-rij. Jahrb. rmButwiik. BdXUW. Taf.W. M.PIaiUgez. liTh.AtLSt vFA Tmite, Leipzig. Aposporie und Apogamie bei Trichomanes Kauifussii Hk. et Grew'). Von Peter Georgevitch. Mit 30 Textfiguren. Seit Bower") ist es uns bekannt, daß Trichomanes Kauifussii seine Prothallien apospor bildet, die auch Gemmen erzeugen. So hat Bo wer beobachtet, daß diese Pflanze nur Faden-, aber keine Flächenprothallien bildet, und daß die ersteren von einer Rand- oder Oberflächenzelle des Blattes ihren Ursprung nehmen. Diese Prothallien tragen seitwärts an ihren Zellen Rhizoiden, die eine braune Farbe aufweisen. An ihren Enden tragen solche Pro- thallien eine oder mehrere kurze Sterigmen, und auf diesen balanciert je eine spindelförmige Gemma. Bower hat die Keimung der Gemmen wohl beobachtet, und zwar eine laterale, sowie eine von den Enden der Spindel. Es ist aber beachtenswert, daß Bower keine Sexualorgaue an diesen fadenförmigen Auswüchsen der Gemmen finden konnte. Außerdem betonte Bower, daß er keine scharfe Grenze zwischen beiden Generationen (Sporophyt und Gametophyt) ziehen konnte, glaubte aber, daß dies nur durch eine exakte cytologische Untersuchung möglich wäre. Die angeführten Resultate Bowers können wir nur bestätigen und insoweit ergänzen, als wir die Entwicklung der Gemmen viel weiter verfolgen, und sogar die Bildung der Antheridien an deren Auswüchsen beobachten konnten. Zu diesem Zwecke haben wir fast ausschließlich das frische Material zur Untersuchung gebraucht, und nur ein Teil davon 1) Auszug aus einer Mitteilung der Serbischen Akademie der "WissenBchaften. 2) On Apospory and produetion of Gemmae in Trichomanes Kauifussii. Annais of Botany III, 11* 156 Peter Georgevitch, wurde zum Zwecke einer cytologischen Untersuchung in Flem- mingscher Flüssigkeit oder in Alkoholsublimat fixiert. Das Material stammt aus der reichen Kollektion des botani- schen Gartens in Kew, wo es mir in freundlicher Weise von der Direktion des Gartens zur Verfügung gestellt wurde. Ich ergreife daher diese Gelegenheit, der löbl. Direktion des botanischen Gartens, sowie dem Herrn L. A. Boodle, Keeper of Jodrell Laboratory, meinen herzlichsten Dank auszusprechen für die Erlaubnis, das Material sammeln und in Jodrell Laboratory bearbeiten zu können. Apospores I*t*oth(fUiurn, Es ist eine bekannte Tatsache, daß die FarnprothalHen nor- malerweise aus den keimenden Sporen gebildet werden. Wir kennen aber auch solche Fälle, in denen die Prothallien auch ohne Mitwirkung der Spore gebildet werden. Ein solcher Fall liegt uns vor für Trichomanes Kaulfussii. Es ist für diese Pflanze bemerkenswert, daß keine Sporen an ihren Wedeln gebildet Fig. 1. Die Bildung eines Fadenprothalliums aus einer Randzelle des Blättchens. Oc. III, Obj. II L. werden; dementsprechend könnten auch keine Prothallien gebildet werden. Trotzdem finden wir eine Fülle von Prothallien, welche gewöhnlich aus einer Rand- oder Oberflächenzelle der Wedel erzeugt werden. Ein solches Prothallium ist also apospor gebildet, wes- halb wir es ein apospores Prothallium nennen wollen. Eine solche, das Prothallium liefernde Zelle wächst zu einem längeren Faden aus, welcher transversal geteilt wird, und sich ver- zweigt. Eine zum Prothallium bestimmte Randzelle (Fig. 1) wächst aus dem Niveau des Blattes aus, und krümmt sich nach der Blatt- spitze zu. Dabei wird auch der Zellkern in demselben Sinne, wie die Zelle selbst, gekrümmt. Einzelne oder alle Zellen eines Faden- prothalliums können verschiedene Auswüchse tragen. Einige der- selben verkümmern, färben sich braun und werden zu Rhizoiden. Andere Auswüchse dagegen können weiter zu Fäden aus- wachsen und sekundäre Prothallien bilden. EndHch kann aus einer Aposporie und Apogamie bei Trichomanes Kaidfussii Hk. et Grew. 157 Terminalzelle eines Fadenprothalliums ein Flächenprotliallium ge- bildet werden. Solches Prothallium wächst an seinem Vegetations- punkte weiter und vergrößert seine Fläche (Fig. 2). Fig 2. Die Bildung eines Flächenprothalliums aus der Zelle eines Fadenprothalliums, Oc. III, Obj. IIL. In diesem Bilde sehen wir noch eine andere Vermehrungsart der Fadenprothalhen aus den Zellen der Flächenprothallien dar- gestellt. Auf der rechten Seite des Flächenprothalliums ist ein Faden- prothallium gebildet und stellt einiger- maßen die Verlängerung des ursprüng- lichen Fadenprothalliums dar. An der linken Seite des Flächenprothalliums ist eine Verzweigung nur angedeutet, ihre weitere Entwicklung ist aber durch die Bildung eines Rhizoids verhindert. Ein Prothallium kann außerdem in der Weise entstehen, daß eine Apical- zelle des Wedels zu einer Papille auswächst, welche durch zwei schiefe Zellwände von den übrigen Zellen ab- getrennt ist (Fig. 3). Nachdem diese Papille in die Länge gewachsen war, wird sie durch eine horizontale Zell- wand in zwei Zellen geteilt. Die eine dieser Zellen (distale) hat die Form einer Papille bei- behalten, die andere (proximale) ist aber fünfeckig geworden (Fig. 4). Flg. 3. Die Bildung eines Prothalliums aus einer Papille des Blattes, welche durch zwei schiefe Wände von den übrigen Zellen getrennt ist. Oc. III, Obj. IV L. 158 Peter Georgevitch, Durch weitere Teilung dieser beiden Zellen, oder vielleicht nur jener proximalen, wird eine ganze Reihe von viereckigen Zellen gebildet, unter welchen auch jetzt deutlich eine distale Papille, und eine proximale fünfeckige Zelle wahrzunehmen sind (Fig. 5). Die Zellen dieser Reihe teilen sich auch weiter in derselben Richtung und so wird ein Prothallium gebildet, welches eine Mittelstellung zwischen dem Faden- und dem Flächenprothallium einnimmt. Das Flächenprothallium kann auch direkt an dem Farnwedel und ohne Vermittlung eines Fadenprothalliums gebildet werden. Fig. 4. Die Papille ist durch eine quere Wand in eine distale Papille und eine proximale fünfeckige Zelle geteilt. Oc. III, Obj. IV L. Fig. 5. Durch fortgesetzte Teilung dieser Zellen ist ein Pro- ^^S- 6- thallium gebildet, welches eine Die Bildung der Sterigmen Mittelstellung zwischen dem aus einer Terminalzelle des Faden- und Flächenprothallium Prothalliuras. einnimmt. Oc. III, Obj. IV L. Oc. III, Obj. IV L. Eine Zellengruppe an der Spitze eines älteren Blättchens teilt sich rasch in einer Richtung, und die Blattspitze selbst wächst zu einem mehrere Zellen breiten und nur eine Zelle dicken Bande aus. Es ist sehr schwer, eine genaue Grenze zwischen dem Sporo- phyten und dem Gametophyten zu ziehen, und nur durch äußere Merkmale können wir dieselben unterscheiden. So ist der Sporo- phyt durch das Vorhandensein von dreiteiligen Borsten und Fibro- vasalsträngen charakterisiert, während der Gametophyt durch die Bildung der Rhizoiden und Sexualorgane gekennzeichnet ist. Aposporie und Apogamie bei Tnchomanes Kaulfussii Hk. et Grew. 1 59 Fig. 7. Die Bildung der Sterig- men aus zwei Terminal- zellen eines Prothalliums. Oc. III, Obj. IV L. Gemmae, An den Enden der Prothallien werden mehrere Gemmen ge- bildet, und zwar sowohl an der bandförmig ausgezogenen Blattspitze, als auch an den Spitzen der Fadenprothallien. Diese werden aber gewöhnlich durch Zellenteilung zuerst flächenhaft ausgebreitet, und solche Pro- thallien bilden einen Übergang zum Fläch en- prothallium (Fig. 8). Außerdem können Gemmen auch an den Verzweigungen der Fadenprothallien entstehen, und zwar entweder terminal, oder auch lateral an den Zellen (Fig. 18). Endlich können Gemmen auch an solchen Prothallien entstehen, welche einen Übergang von den Faden- zu Flächen- prothallien bilden. Eine Terminalzelle wird zuerst in zwei oder mehrere Tochterzellen geteilt, und eine jede dieser Zellen trägt dann je eine Gemma (Fig. 6 bis 7). Inzwischen sind alle Gemmen verschiedenen Ursprungs ganz gleichförmig und dienen der vegetativen Ver- mehrung ihrer Prothallien. Eine Gemma entsteht in der Weise, daß eine Terminalzelle eines Prothalliums papillenförmig in die Länge wächst (Fig. 8, 1-II). Wenn eine solche Zelle die nötige Länge erreicht hat, so wird sie an ihrem Ende kugelförmig erweitert (Fig. 8 III). Diese terminale Erweiterung wird bald durch eine Querwand von der übrigen Zelle getrennt und stellt die einfachste Form einer einzelligen Gemma dar. Der übrige Teil der Zelle wird aber zu einem flaschenförmigen Sterigma, oder, wie Gramer^) es nennt, zu einer Konidie. Dabei kommt es sehr oft vor, daß aus einer und derselben Zelle eine neue Gemma gebildet wird, bevor die zuerst angelegte Gemma sich vollständig entwickelte (Fig. 8, 7, II). Die geschilderten Verhältnisse sehen wir auch in Fig. 6 — 7 bei stärkerer 1) Denkschrift, Schweiz. Nat. Ges., 1888. Fig. 8. Die Bildung der Sterigmen und der Gemmen aus den Endzellen eines am Ende verbreiterten Fadenpro- thalliums. Oc. IV, Obj. II. 160 Peter Georgevitch, (t) Fig. 9. Eine zweizeilige Gemma mit ihrer Narbe. Oc.IV.Obj.IVL. Vergrößerung dargestellt. Hier ist besonders die Fig. 7 beachtens- wert, da die Terminalzelle in zwei Tochterzellen schon geteilt ist, welche wiederum zwei verlängerte Zellen geliefert haben. Die terminale Verdickung einer verlängerten Zelle wächst in transversaler Richtung und bekommt eine mehr oder weniger ovale Form. Dieses in transversaler Richtung (zum Sterigma) verlängerte Gebilde wird durch eine vertikale Scheidewand in zwei gleiche Segmente geteilt (Fig. 9). Durch wiederholte Teilung einer Hälfte in derselben Richtung entsteht eine dreizellige Gemma (Fig. 10), welche durch weitere Teilungen in derselben Richtung eine spindel- förmige Gestalt annimmt, und aus 5 — 6 tonnenförmigen Zellen bestehen kann. Während dieser Umwandlung der Gemma ist auch ihr Sterigma insoweit in Mitleidenschaft gezogen worden, daß ihre Substanz jetzt in die Zellen der Gemma transportiert, ihr oberes Ende braun gefärbt und brüchig geworden ist. Dadurch Fig. lü. Eine dreizellige Gemma. Oc.IV,Obj.IVL. Fig. 11. Die mittlere Zelle einer drei- zelligen Gemma ist papillen- förmig ausgewachsen und durch eine horizontale Querwand in zwei Zellen geteilt. Oc. IV, Obj. IV L. Fig. 12. Eine gebogene Gemma aus sieben Zellen. Oc. IV, Obj. II L. Fig. 13. Die Terminalzelle einer vierzelligen Gemma hat sich zweimal in verschiedener Richtung geteilt und zwei neue Zellen (au. fe) gebildet, welche die Verzweigung der Gemma darstellen. Oc. IV, Obj. II L. wird eine Gemma sehr leicht von ihrem Sterigma abgetrennt, wobei der obere, braune Sterigmenteil an der Gemma selbst als eine Narbe kleben bleibt. Nach dem dreizelligen Stadium der Gemma wird die Richtung der Zellteilung insoweit verändert, als die mittlere Zelle papillen- förmig auswächst, und durch eine horizontale Querwand in zwei Zellen geteilt wird (Fig. 11). Nach diesem Stadium setzt die weitere Zellteilung wieder durch vertikale Querwände ein, wodurch eine spindelförmige, aber etwas Aposporie und Apogamie bei Trkhomanes Kaulfussii Hk. et Grew. 161 gebogene Gemma entsteht, welche aus sieben Zellen besteht (Fig. 12). Sehr oft verzweigt sich eine Gemma in der Weise, daß eine Terminalzelle zweimal in verschiedener Richtung geteilt wird (Fig. 13). Durch weitere Teilung der Zelle a und h in der angedeu- teten Richtung entstehen mehrzellige, fadenförmige Auswüchse, welche auch von der anderen Terminalzelle ebenfalls entstehen können Fig. 14. Die Verzweigung einer Gemma an ihren beiden Enden. Oc. III, Obj. 11 L. (Fig. 14). Die Zellen dieser fadenförmigen Verzweigungen tragen sowohl an ihren Enden als auch lateral braune Rhizoiden, wodurch nur ihre gametophyte Natur gekennzeichnet wird. Dieser Prozeß der Gemmenverzweigung stellt unzweifelhaft ihre Keimung dar; diese muß aber nicht immer mit der Verzweigung Fig. 15. Das Auskeimen einer Gemma nur an einem Ende. Oc. IV, Obj. II L. der Gemmen in verschiedener Richtung verbunden sein, sondern nur die Verlängerung der Gemmen selbst an einem oder beiden Enden vermitteln (Fig. 16 — 16). Sehr oft erzeugt eine Terminalzelle der Gemma nach zwei- maliger Teilung ein Fadenprothallium von über 30 Zellen, sowie eine verkümmerte Zelle, die zum Rhizoid bestimmt ist (Fig. 14 u. 17). 162 Peter Georgevitch, Sexualorgane. Von den Sexualorganen konnten wir bei Trichomanes Kauf- fussii nur Antheridien beobachten, die aber keine vollständige Entwicklung durch- machen und des- halb der Befruchtung nicht dienen können. Die Antheridien wer- den an den Zellen der Fadenprothallien gebildet, und zwar sowohl an den pri- Fig. 16, Das Auskeimen einer ßemnia an ihren beiden Enden. Oc. IV, Obj. II L. Fig. 17. Eine vierzellige Getnma hat an ihrem linken Ende eine An- theridie, an ihrem rechten Ende dagegen ein mehrzelliges Prothallium mit Rhizoiden und Antheridien gebildet. Oc. I, Obj. II L. den sekundären Ver- mären, als auch an zweigungen (Fig. 18). Außerdem konnten wir feststellen, daß Antheridien auch an den Zellen der Gemmen gebildet werden. Die Bildung der Antheridien konnten wir in den relativ sehr jungen Stadien der Gemmen beobachten. So sehen wir in der Fig. 19 eine vier- zellige Gemma dargestellt, deren zweite Zelle (von rechts) eine Antheridie schon gebildet hat. Das ist übrigens das jüngste Stadium einer Gemma, welche eine Antheridie gebildet hatte. In diesem Falle hat aber die Gemma ihre Keimung nicht vollendet, sondern sie kann sich an ihren Enden weiter teilen und Padenprothalhen bilden. Einen analogen Fall sehen wir auch in der Fig. 20 darge- stellt, wo eine sechszellige Gemma auch eine Antheridie gebildet hat. Flg. 18. Eine Antheridie ist an dem sekundären Fadenprothalli- um gebildet; die Sterigmen sind terminal oder lateral an seinen Zellen gebildet. Oc. III Obj. II L. Aposporie und Apogamie bei Trichomanes Kmdfussü Hk. et örew. 163 Außerdem können Antheridien auch an einem oder an beiden Enden einer Gemma entstehen, wodurch solche Gemma ihre Fähig- keit, weiter zu keimen, einbüßt. Einen solchen Fall sehen wir in der Fig. 21 dargestellt. Diese Gemma ist in fünf Zellen geteilt, und die linke Terminalzelle hat schon eine Antheridie gebildet. Fig. 19. Die Bildung einer Anthe- ridie aus der zweiten Zelle (von rechts) einer vier- zelligen Gemma. Oc. IV, Obj. II L. Fig. 20. Wie in der Fig. 19; die Gemma besteht aber aus sechs Zellen. Oc. IV, Obj. II L. Fig. 21. Die linke Terminalzelle einer vierzelligen Gemma hat eine Antheridie gebildet, die rechte Terminalzelle hat sich dagegen zweimal geteilt. Oc. IV, Obj. n L. Die Bildung der Antheridien an beiden Enden einer Gemma ist in der Fig. 22 dargestellt. Auch diese Gemma ist in fünf Zellen geteilt, und ihre beiden Terminalzellen haben je eine Antheridie gebildet. Sehr oft kann eine und dieselbe Gemma Fadenprothallien bilden, obgleich sie an ihren beiden Enden Antheridien schon gebildet hat. So sehen wir in der B^ig. 23 eine vierzellige Gemma dargestellt, und an ihren beiden Enden je eine Antheridie, und zwar die linke in der Verlängerung, die rechte aber in der Richtung der Ver- Fig. 22. Fig. 23. Eine fünfzellige Gemma hat je eine Die beiden Terminalzellen einer vierzelligen Antheridie an ihren beiden Enden Gemma haben je eine Antheridie und eine gebildet. Oc. IV, Obj. II L. Zelle als Verzweigung der Gemma gebildet. Oc. IV, Obj. II L. zweigung der Gemma. Außerdem haben beide Terminal zellen dieser Gemma noch je eine andere Zelle gebildet, welche die Entstehung der Fadenprothallien vermitteln sollen. Wir haben auch Fälle beobachtet, wo eine Gemma zuerst gekeimt und Fadenprothallien gebildet hat, und erst die Zellen solches Prothalliums eine oder mehrere Antheridien tragen. So sehen wir in der Fig. 24 eine aus 164 Peter Georgevitch, vier Zellen bestehende Gemma dargestellt, welche an beiden Enden gekeimt hat. Die linke Terminalzelle ist zweimal nacheinander in ver- schiedener Richtung geteilt und hat zwei fadenförmige Auswüchse gebildet. Die rechte Terminalzelle hat sich nur in einer Richtung geteilt und ein aus drei Zellen bestehendes Fadenprothallium gebildet. Die letzte Zelle dieses Prothalliums hat eine Antheridie gebildet, und somit hat das Prothallium sein Wachstum beendet. Endlich sind wir auch solchen Fällen begegnet, in denen eine Gemma an einem Ende unmittelbar eine Antheridie gebildet hat und am anderen Ende zu einem langen Fadenprothallium aus- gekeimt ist. Ein solches Stadium sehen wir in der Fig. 17 dar- gestellt. Die Gemma ist in vier Zellen geteilt; die Unke Terminal- zelle trägt eine Antheridie, die rechte aber ist zweimal geteilt und hat ein Fadenprothallium sowie ein Rhizoid gebildet. Dieses Fig. 24. Eine vierzellige Gemma hat an ihrem linken Ende zwei Fadenprothallien gebildet, an ihrem rechten Ende nur ein Fadenprothallium, dessen Endzelle eine Antheridie trägt. Oc. IV, Obj. II L. Prothallium besteht aus 23 Zellen (in der Fig. 17 sind nur 7 Zellen dargestellt); einige dieser Zellen tragen einfache oder verzweigte Rhizoiden, die anderen aber Antheridien. Diese Eigenschaft des fadenförmigen Auswuchses ist wohl der beste Beweis für seine Gametophyten-Natur , da nur ein Prothalhum Antheridien und Rhizoiden tragen kann. Diese Tatsache ist wichtig für Trichomanes Kaulfussii, da bis jetzt angenommen wurde, daß dessen Gemmen keine Sexual- organe bilden. Für Trichomanes Kaulfussii Hk. et Grew. hat Bower diese Vermutung ausdrücklich betont, dennoch betrachtete er die Gem- menauswüchse als Prothallien, und meinte, sie seien denjenigen von Trichomanes alatum ähnlich. Darüber sagt Bower folgendes: „The filaments show characters similar to those of Trichomanes alatum, Aposporie und Apogamie bei Trichoniancs Kaulfussii Hk. et Grew. 165 and though no sexual organs have been found lipon tliem in Trichomanes Kaulfussii . . ." (p. 467). Ebensowenig konnte Bower an den Gemmen von Trichomanes alatiim Antheridien entdecken, welche er nur an den Prothallien beobachtet hatte. In neuerer Zeit sind aber Antheridien sowohl an den Brutknospen als auch an den Prothallien bei Trichomanes Kraussii von H. Woronin') beschrieben worden. In allen beschriebenen Fällen werden Antheridien folgendermaßen gebildet. Eine Terniinalzelle, oder seltener auch eine andere Zelle einer Gemma, oder eines Eadenprothalliums bildet einen kürzeren oder längeren Auswuchs in der Verlängerung der Gemma selbst, oder unter einem schiefen bis rechten Winkel mit der Zelle. Dieser Auswuchs stellt das Sterigma dar, welches eine Antheridie trägt. Durch eine Querwand wird der obere, kugelförmige Teil des Sterigma abge- trennt, aus welchem durch weitere Zell- teilungen eine Antheridie gebildet wird. Es ist augenfällig, daß ein Sterigma sehr ge- krümmt sein kann, fast unter einem rech- ten Winkel, wie das in der Fig. 17 dar- gestellt ist. Die Antheridie selbst besteht aus einer Schicht von peripheren Zellen, welche eine zentrale Masse umgrenzt, die bei einer normalen Entwicklung der An- theridien zur Bildung der Spermatozoiden bestimmt wäre. Wir haben aber in keinem einzigen Falle beobachten können, daß aus dieser zentralen Masse Spermatozoiden gebildet wurden, weshalb wir annehmen müssen, daß sie dem Zerfall unterliegen muß. Die periphere Zellschicht einer Antheridie wird aus ihrem erweiterten Teil gebildet, aus welchem die einzelnen Zellen durch konkave Scheidewände abgetrennt werden. Es ist sehr schwer, die Reihenfolge genau festzustellen, nach welcher die Zellen der peripheren Schicht gebildet werden. Es ist aber sehr wahrschein- lich, daß zuerst durch eine Querwand eine niedere Basalzelle in der Verlängerung der Sterigma abgetrennt wird (in der Fig. 25 und 27 a mit a bezeichnet). Bei weiterer Teilung einer Antheridie 1)- Apogamie und Aposporie bei einigen Farnen. Flora, Bd. 98. Fig. 25. Die Bildung einer Antlieridie aus der Terminalzelle einer Gemma. Durch vier konkave und eine gerade Wand sind fünf Zellen der peripheren Schicht abgetrennt. Oc. IV, Obj. IV L. 166 Peter Georgevitch, sehen wir ausschließlich konkave Zellscheidewände auftreten. In der Fig. 26 a, dem Bilde einer Antheridie bei hoher Einstellung, sind zwei äquatoriale und eine kürzere, vertikale Zellscheidewand dargestellt, durch welche diese Antheridie in vier Zellen geteilt wurde. Bei niederer Einstellung sieht man nur eine horizontale und jene kürzere, vertikale Zellwand (Fig. 26b). Von der Seite betrachtet, zeigt eine Antheridie in diesem Stadium vier konkave und eine horizontale Zellwand, welche die ganze Antheridie in fünf Zellen der peripheren Schicht geteilt haben (Fig. 25). In diesem Stadium sehen wir weiter, daß sich die Ter- minalzelle der Gemma zur Bildung eines Fadenprothalliums an- Fig. 26. Eine Antheridie von der Seite betrachtet, und zwar a bei hoher, b bei niederer Einstellung. Oc. IV, Obj. IV L. schickt, daß aber diese Verzweigung noch nicht durch eine Querwand von der Mutterzelle abgesondert ist. Ein weiteres Stadium in der Entwicklung einer Antheridie sehen wir in der Fig. 27 a bis 27 & dargestellt. In diesem Stadium ist die Antheridie in sechs Zellen der peripheren Schicht geteilt, welche eine zentrale Masse umgrenzen (Fig. 27 a). Von oben betrachtet erscheint diese Antheridie mittels vier äquatorialer Zellwände geteilt, durch welche außer anderen Zellen auch eine kleine, bikonvexe Zelle, die in der Fig. 27 b mit x bezeichnet ist, abgetrennt wurde. Es scheint, daß diese Zelle jene apikale Deckzelle darstellt, von welcher auch die anderen Segmente der Antheridie entstanden sind. Wir konnten aber weder das Auswachsen dieser Deckzelle in ein Rhizoid, noch die Entwicklung des Prothalliums aus einer Wandzelle des An- theridiums an unserem Material beobachten, wie das für Tr. Kraussn Fig. 27. a: Wie in der Fig. 25; die peri- phere Zellschicht besteht aber aus sechs Zellen. Oc. IV, Obj. II L. h : Wie in a, aber von oben be- trachtet. Oc. IV, Obj. II L. Aposporie und Apogamie bei Triciiomanes Kaulfussii Hk. et Grew. 167 von H. W r n i n und für Tr. rigidum von G o e b e 1 fest- gestellt wurde. Apogamie. Wir haben schon erwähnt , daß an den Prothallien von Tri- chomanes Kaulfussii überhaupt keine Archegonien gebildet werden, und daß die Antheridien niemals ihre Reife erreichen. Die natür- liche Folge dieser Tatsache ist es wohl, daß diese Pflanze sich noch lediglich vegetativ durch die Bildung von Sporophytenknospen vermehren kann. Wir hatten nicht genügend geeignetes Material zum eingehenden Studium dieser Verhältnisse, dennoch konnten wir in einigen Fällen konstatieren, daß an den Flächenprothallien eine Knospe gebildet wurde, deren Zellen die für den Sporophyten charakteristischen Stacheln trugen. In einem Falle konnten wir eine solche Sporophytenknospe beobachten, welche genau derjenigen Knospe entsprach, die Bower für Trichomanes alatum beschrieben und in seiner Fig. 52 abgebildet hat. Wir stellen also hier nur die Tatsache fest, daß in der Entwicklung von Trichomanes Kaul- fussii ein typischer Fall der Apogamie uns vorliegt, d, h. die apo- miktische Entstehung eines Sporophyten aus den vegetativen Zellen eines Gametophyten. Wir haben außerdem schon gesehen, daß der Gametophyt dieser Pflanze nicht, wie gewöhnlich, aus der Spore entsteht, sondern unmittelbar aus einer oder mehreren Zellen des Sporo- phyten, welche Erscheinung als Aposporie uns bekannt ist. In dem Entwicklungszyklus von Trichomanes Kaulfussii sehen wir also die beiden Erscheinungen, die Aposporie und die Apo- gamie gleichzeitig vertreten. Aus dieser Tatsache ist zu folgern, daß zwischen beiden Erscheinungen ein sehr enger Zusammenhang bestehen muß, da z. B. die Apogamie nicht einmal ohne Aposporie denkbar wäre. Es ist weiter eine bekannte Tatsache, daß während der Sporogenese die Chromosomenzahl der Spore auf die Hälfte reduziert wird, und daß die Zellen des Gametophyten, welche aus der keimenden Spore entstehen, ebenfalls die reduzierte Chromo- somenzahl führen müssen. Bei der apogamen Entstehung eines Sporophyten aus den vegetativen Zellen des Gametophyten müßten demnach auch die Zellen des Sporophyten die reduzierte Chromo- somenzahl führen. Um dies aber zu verhüten, tritt die Aposporie in den Entwicklungszyklus ein, und ermöglicht, daß die Zellen des Gametophyten die volle Chromosoraenzahl bekommen, d. h. die 168 Peter Georgevitch, Reduktionsteilung wird ausgeschaltet. Die Aufgabe unserer weiteren Forschung wird somit sein: die Feststellung der Chromosomenzahl sowohl in den Zellen des Sporophyten als auch in den Zellen des Gametophyten. Die Ergebnisse dieser Forschung werden uns er- möglichen, die genaue Grenze zwischen dem Sporophyten und dem Gametophyten zu ziehen. Diese Grenze muß folglich in denjenigen Zellen des Sporophyten liegen, in welchen eben ihre Chromosomen- zahl reduziert wurde. Sollten wir aber keine Reduktion der Chro- mosomenzahl feststellen, so wird auch diese cytologische Methode uns im Stiche lassen, und die Feststellung einer scharfen Grenze zwischen dem Sporophyten und dem Gametophyten wäre demnach un- möglich. Ebensowenig ist es möglich, auch äußerlich eine scharfe Grenze zwischen dem Sporophyten und dem Gametophyten zu ziehen. So ist der Sporophyt durch das Vorhandensein seiner dreieckigen Stacheln gekennzeichnet, welche auf der ganzen Oberfläche, und beson- ders an den Blatträndern vorhanden sind. Die Entstehung dieser Sta- cheln ist in der Fig. 27 veran- schaulicht. Eine Randzelle des Blättchens bildet einen Auswuchs, welcher noch gebogen sein kann. An der Spitze dieses Stieles sitzt eine dreiteilige Borste, die Einfügungs- weise der einzelnen Arme ist aus der Figur ersichtlich. Der Gametophyt ist dagegen durch das Vorhandensein der Rhizoiden und der Sexualorgane charakterisiert. Die Rhizoiden stellen konische oder verzweigte Auswüchse einer Zelle dar, und ihre Spitzen werden braun gefärbt. Die Lage der Rhizoiden kann an den Zellen eine terminale oder auch eine laterale sein (Fig. 14). Um die Zahl der Chromosomen in den Zellen des Sporophyten festzustellen, haben wir die jüngeren Blättchen dieser Pflanze ge- wählt, dieselben nach der Schnittmethode behandelt und die Schnitte nach Heidenhain mit Hämatoxylin gefärbt. Wir haben die Chromosomenzählungen in vielen Zellen vor- genommen, deren Kern sich in verschiedenen Phasen der Mitose Fig. 28. Die Bildung einer dreiärmigen Borste. Oc. III, Obj. II L. Aposporie und Apogamie bei Trichomanes Kaidfussii Hk. et Grew. 169 befand. In allen diesen Fällen konnten wir die Zahl der Chromo- somen annähernd auf achtzig feststellen. Diese Zahl stellt wohl nur eine annähernde, aber sehr wahrscheinliche Zahl dar. So haben wir in der Fig. 29 eine Zelle des Sporophyten dargestellt, in welcher die Zellspindel noch nicht gebildet wurde, und die Chromosomen zerstreut in der Kernhöhle liegen. Diese Lagerung der Chromosomen erleichtert einigermaßen die Zählung der Chromo- somen, von denen einige noch in Paaren, andere aber erst in der Längsteilung zu sehen sind. Li der Fig. 30 ist das Bild eines schiefen Schnittes durch ein Fadenprothallium dargestellt. Der Kern dieser Zelle befindet sich im Stadium der Kernplatte. Bei der Zählung der Chromosomen in dieser Zelle konnten wir ebenfalls dieselbe Anzahl, annähernd achtzig, feststellen. Wir haben auch weitere Zählungen vorgenom- men, und zwar in den Zellen, deren Kerne in Meta- und Fig. 29. Anaphase sich befanden, und Eine Zelle aus der Blattoberfläche. Der Kern TT 11/^1 befindet sich in der Prophase. immer wurde dieselbe Chromo- Oc. VIII, Obj. Apochr. Immersion 2 m/m Zeiß. somenzahl ermittelt. Aus den mitgeteilten Resultaten bei den Chromosomenzählungen in den Zellen des Sporophyten und des Gametophyten geht wohl deutlich hervor, daß die Chromosomenzahl in den Zellen des Sporophyten beim Übergang zum Gametophyten nicht reduziert wird. Somit können wir die Angaben bestätigen, welche Farmer und Digby') für Athijrium Felix - foeyniyia var. clarissima Jones gemacht haben, und zwar „that the transition from the Sporophyte to the Gametophyte in this Fern is attended by no reduction or alternation in the number of the chromo- somes ..." (p. 164). 1) Stud. in Apospory and Apogamy in Ferns. LXXXII, 1UÜ7. Ann. of Bot., Vol. XXI, no. 11=* ] 70 ^- öeorgevitch, Aposporie u. Apogamie b. TricUomaneg Kcmlfussii Hk. et Grew. Auf Grund dieser Feststellung ist es wohl nicht möglich, eine scharfe Grenze zwischen dem Sporopbyten und dem Gametophyten auch cytologisch festzustellen. Es wäre wohl denkbar, daß man die Form der Chromosomen, sowie die Anzahl der Nukleolen zur Unterscheidung des Sporo- phyten und des Gametophyten verwerten könnte. Deshalb haben wir unsere Aufmerksamkeit auch auf diese Zellbestandteile ge- richtet, konnten aber dabei keine Unterschiede feststellen. Die Form und die Größe der Chromosomen und der Nukleolen in den Zellen des Sporophyten sowie des Gametophyten sind vöUig gleich. Auf Grund dieser Feststellung können wir uns wohl der Meinung Farmer-Digbys anschließen und annehmen, daß die Aposporie Fig. 30. Schiefer Schnitt einer Prothalliumzelle. Die Chromosomen befinden sich im Stadium der Kernplatte. Oc. VI, Obj. Apochr. Immersion 2 m/m Zeiß. immer die Reduktion der Chromosomen aus dem Entwicklungszyklus der geschilderten Pflanzen ausschließt. Die Resultate, welche wir beim Studium von Trichomanes Kaulfussii gewonnen haben, können somit die obige Theorie Farmer-Digbys nicht nur bestätigen, sondern ihre Gültigkeit noch für eine neue Pflanze erweitern. Zum Schluß können wir noch erwähnen, daß wir in den Zellen des Gametophyten von Trichomanes Kaulfussii keine Verschmelzung ihrer Kerne beobachten konnten, welche Erscheinung Farmer- Digby für Lastrea pseudomas var. polydadyla Wills festgestellt hatten. Diesen Unterschied kann man wohl aus den mitgeteilten Resultaten verstehen, da die Zellen des Gametophyten in Tricho- manes Kaulfussii durch Aposporie die volle, unreduzierte Zahl der Chromosomen bekommen und deshalb keine Vervollständigung der- selben nötig haben. Der Einfluß des Lichtes auf die Permeabilität der Plasmahaut. Von A. Tröndle. Mit 4 Textfiguren. Einleitung. Wolil allgemein sind die Pflanzenphysiologen der Ansicht, daß die Plasmahaut, als Organ, das über den diosmotischen Ein- und Ausgang der gelösten Stoffe entscheidet, befähigt ist, ihre Durch- lässigkeit regulativ zu ändern, so daß zu gewissen Zeiten ein be- stimmter Körper leichter, zu andern schwerer oder auch gar nicht permeiert. Hinweise auf die Notwendigkeit solcher Regulationen der Permeabilität finden sich an manchen Stellen in der Literatur verstreut. So schreibt z. B. Pfeffer (V, 1. Bd., S. 86/87): „Es ist wohl zu beachten, daß die Plasraahaut ein lebendiges und vom Organismus abhängiges Organ ist, dessen sich der Protoplast zur Regelung des Verkehrs mit der Außenwelt bedient. Im Zusammen- hang mit dieser Aufgabe besitzen die Plasmahäute verschiedener Pflanzen gewisse Unterschiede und voraussichtlich werden transi- torische oder bleibende Variationen der Plasmahaut häufig dazu, benutzt, um die Aufnahme (oder Ausgabe) eines bestimmten Körpers zeitweilig einzuleiten oder zu unterdrücken. Ohne Frage ist die lebendige Grenzschicht des Protoplasten in weit höherem Maße zur Veränderung der Eigenschaften befähigt, als die Zellhaut, und das umsomehr, als die aufbauenden Teile leicht verschoben und in das Innere des Protoplasmas zurückgeführt werden können. Mannig- fache Erfahrungen sprechen in der Tat dafür, daß in der Pflanze vielfach mit Modifikation der diosmotischen Qualität operiert wird, doch lassen sich freilich ganz einwandfreie Beweise zurzeit nicht beibringen." 172 A. Tröndle, Und ferner (IV, S. 282): „So dürfte z. B. die Plasmahaut, resp. der ganze Protoplast, abgesehen von spezifischen Eigenschaften, mit zeitlicher Entwicklung oder mit der jeweiligen Tätigkeit in seinen Eigenschaften sich ändern und in dieser Hinsicht kann natür- lich ein von dem Außenmedium ausgehender Reiz unter Umständen mitspielen." Seitdem sind mehrere Arbeiten erschienen, die das Studium der Regulation der Permeabilität zum Gegenstand haben. Nathansohn (I, II, III) und nach ihm Meurer versuchten nachzuweisen, daß permeierende Salze aus der Außenlösung nicht bis zum Konzentrationsgleichgewicht aufgenommen würden, sondern nur bis ein bestimmtes Verhältnis der Konzentration in der Zelle zur Außenkonzentration hergestellt wäre. Wurden nachher die Objekte in verdünntere Lösungen übertragen, so sollte das betreffende Salz so lange exosmieren, bis wieder das gleiche Verhältnis der Innen- zur Außenkonzentration hergestellt wäre. Das alles wäre natürlich nur verständlich gewesen, wenn das Plasma selbst regulativ durch Änderung der Permeabilität in den Vorgang der Endo- und der Exosmose eingegriffen hätte. Nun hat aber Ruhland durch sehr sorgfältige Untersuchungen überzeugend nachgewiesen, daß diese Resultate ledigHch die Folge der gewählten Versuchsanordnung sind, und daß bei geeigneter Versuchsanstellung das Salz bis annähernd zum Konzentrationsgleichgewicht eindringt. Es ist deshalb bis jetzt nicht erwiesen, ob eine Regulation der Permeabilität im Nathan- sohn sehen Sinne wirklich vorkommt. Eine Änderung (Erhöhung) der PermeabiHtät unter dem Ein- fluß bestimmter Salze konnte Fluri nachweisen. Die Plasmahaut der Spirogyren erwies sich nach dreitägigem Aufenthalt in 0,01 Vo Aluminiumsulfat bei nachheriger Plasmolyse völlig permeabel für Kaliumnitrat, Glyzerin, Rohrzucker, Traubenzucker, Natriumsulfat, Ammoniumchlorid, Ammoniumsulfat, Kaliumacetat, Kaliumtartrat. Wurden die Spirogyren aus dem Aluminium sulfat wieder in Leitungs- oder Regenwasser zurückgebracht, so trat in den genannten Stoffen wieder normale Plasmolyse ein. Gleich wie Aluminiumsulfat wirkten einige andere Aluminiumsalze und ebenso salpetersaures Yttrium und Lantan. Ob nun allerdings diese Permeabilitätsänderung eine Reaktion des Protoplasmas ist, oder ob sie bloß chemisch -physi- kalisch, durch vorübergehende Bindung des Aluminiums in der Plasraahaut zustande kommt, ist vorläufig noch unentschieden. Der Einfluß des Lichtes auf die Perineabilität der Plasmahaut. 173 Mit dem Einfluß der Temperatur auf die Permeabilität befaßten sich Krabbe und Rysselberghe. Der erstere legte entsprechende Hälften jugendlicher Markgewebezylinder von Helianthus annuus in plasmolysierende Zuckerlösungen, deren Temperatur einerseits bis 1 " 0, anderseits 20 " C betrug, und wobei die Kontraktionsgrößen der Markstücke sich verhielten wie 1 : 3 — 5. Die endlich erreichte Kontraktionsgröße war in beiden Temperaturen annähernd die gleiche, wurde aber bei 20 ° viel schneller erreicht als bei ". Bei Versuchen in reinem Wasser von " und von 20 " verhielten sich die Verlängerungen der entsprechenden Hälften im Mittel wie 1 : 4,22 (nach den ersten 10 — 30 Min.) Krabbe berechnet nun auf Grund der Pf eff ersehen Ver- suche, daß die Geschwindigkeit der Wasserbewegung durch eine Ferrocyankupfermembran bei einer Steigerung der Temperatur von — 20 " von 1 auf 1,68 bis 1,88 steigt. Er macht ferner darauf aufmerksam, daß die Geschwindigkeit der Bewegung des Wassers in Kapillaren bei 20 ^ etwa doppelt so groß ist wie bei ^ und daß W. Schmidt für die Wasserbewegung durch tierische Häute ein ähnliches Resultat erhalten hat. Daraus schließt Krabbe (S. 482): „Es ist nun nicht an- zunehmen, daß die Temperatur auf die wasserdurchtränkte Plasma- haut eine ganz andere physikalische Wirkung ausübt, als auf irgend welche andere Membranen, z. B. Ferrocyankupfermembran. Die Qualitätsänderungen des Plasmaschlauches infolge Temperatur- schwankungen sind daher nicht rein physikalischer Natur, sondern sie resultieren zum Teil aus Vorgängen, die von der Lebenstätigkeit des Plasmas abhängen." Dieser Schluß ist, wie leicht einzusehen, nicht zwingend, denn es ist absolut nicht bewiesen, daß für die Plasmähaut der gleiche Temperaturkoeffizient gelten muß wie für eine Ferrocyankupfermembran. Die ausgedehnteren Untersuchungen Rysselberghes ergaben, daß die Permeabilität für Wasser, Kaliumnitrat, Glyzerin und Harnstoff bei 6° 12« 16*^ 20" 25 » und 30 '^ sich verhält wie 1 2 4,5 t; 7 7,5 8. Es nimmt also die Permeabilität von — 6° langsam, von 6 bis gegen 20" rascher und über 20 ° wieder langsamer zu. Als Versuchsobjekte dienten Tradescantia discolor und Spirogyra. Die Methode war zum Teil die von Krabbe angewandte, zum Teil wurde aber auch die Zeit bestimmt, die nötig war, bis Plasmolyse eintrat oder die umgekehrt verstrich, bis plasmolysierte Zellen, nachdem sie in 174 A. Tröndle, Wasser übergeführt waren, wieder deplasmolysiert waren. Ryssel- berghe neigt der Ansicht zu, daß seine Versuchsresultate sich rein physikalisch erklären lassen; er fügt aber bei (S. 235): „Cependant, meme apres tout cela, on serait mal venu ä vouloir nier toute action vitale du protoplasme dans le but de faciliter ou d'entraver partiellem ent, suivant la temperature le passage de l'eau". Darin wird man Rysselberghe ohne weiteres beistimmen, aber man wird auch mit ihm einig gehen, wenn er sagt, daß aus seinen Versuchen, ebensowenig wie aus denen Krabbes, ein vitales Eingreifen sich nicht mit Notwendigkeit ableiten läßt. Ob die Temperatur bei der Permeabilitätsänderung als Reiz oder bloß rein physikalisch wirkt, ist somit noch unentschieden. Lepeschkin (II, III, IV) untersuchte hauptsächlich die Per- meabilität der Zellen in den Gelenkpolstern von Phaseolus und Mimosa. Es fand im Lichte die Permeabilität in der oberen Ge- lenkhälfte etwas höher als in der unteren. Nach Verdunkelung trat eine Permeabilitätsabnahme ein, und zwar oben stärker als unten. Allgemein war die Permeabilität im Hellen 1,2 — 1,5 mal so groß als im Dunkeln. Die Untersuchung geschah mit Hilfe dreier verschiedener Methoden. Nach der einen, der sogenannten chemischen Methode, wurden die aus den abgeschnittenen Gelenken ins umgebende Wasser exosmierten Stoffmengen abgewogen und aus einer Ver- mehrung der exosmierten Menge auf eine Erhöhung der Perme- abilität geschlossen. Die Methode der Konzentrationsverminderung besteht darin, daß die Turgorabnahme bestimmt wird, wenn die Gelenkschnitte einige Zeit in Wassej- gelegen haben. Am einwand- freiesten und am anwendungsfähigsten ist aber die Methode der isotonischen Koeffizienten, wobei Lepeschkin so vorging, daß er die plasmolytischen Grenzkonzentrationen eines permeierenden Stoffes (Salpeter) und eines nicht permeierenden (Rohrzucker) bestimmte und daraus den isotonischen Koeffizienten des permeierenden Körpers berechnete. Der so gefundene Koeffizient ist natürlich kleiner als der theoretisch zu fordernde und Lepeschkin hat eine besondere Formel abgeleitet (I), womit man aus dem ge- fundenen und dem theoretischen Koeffizienten die Permeabilität berechnen kann. Diese Methode habe ich in den folgenden Untersuchungen auch benutzt. Wie ein Vergleich mit Lepeschkin (I) lehrt, habe ich aber die Formel in einfacherer Weise abgeleitet, wobei ich nicht Der Einfluß des Lichtes auf die Permeabilität der Plasmahaut. 175 von den isotonischen Koeffizienten, sondern von den Dissoziations- faktoren ausgehe. Im übrigen ist das Resultat das gleiche, ob man mit Lepesclikins oder mit meiner Formel rechnet. Auch bei Tradescantia diseolor und Spirogyra konnte Le- peschkin (IV^) Abnahme der Permeabilität nach Verdunkelung feststellen. Aus der Lepeschkinschen Untersuchung geht mit Sicherheit hervor, daß er Permeabilitätsänderungen feststellte und daß das Licht dabei von Einfluß ist. Als die Lepeschkinsche vorläufige Mitteilung (III) erschien, hatte ich bereits am Linden- und Buxbaumblatt eine größere Reihe Permeabilitätsbestimmungen gemacht, aus denen hervorging, daß hier das Licht ebenfalls von Einfluß ist, worüber ich in einer vor- läufigen Mitteilung berichtet habe. Im Interesse der Sache schien es mir geboten, meine Unter- suchungen weiterzuführen und den Einfluß des Lichtes auf die Änderung der Permeabilität genauer zu analysieren. Die Unter- suchungen, die ich zu dem Zwecke anstellte, lege ich nun hier vor. In einem ersten, größeren Teil sollen die experimentellen Untersuchungen vorgeführt werden, während der zweite kleinere Teil die im Freien unter den natürlichen Vegetationsbedingungen gemachten Beobachtungen enthält. A. Physiologischer Teil. I. Methode zur Bestimmung der Permeabilität der Plasmahaut. Im Sommer 1908 üiachte ich die überraschende Beobachtung, daß Pahsaden- und Schwammparenchymzellen in den Schnitten eines Lindenblattes, die am Abend des .3. August in Kochsalz- lösungen von 0,2, 0,4, 0,6, 0,8, 1, 2, 3, 4 und 5 Mol gelegt wurden, am nächsten Morgen nicht plasmolysiert waren. Daß der Grund dieses Verhaltens in einem besonders hohen osmotischen Drucke zu suchen sei, war von vornherein wenig wahr- scheinlich, denn der Druck der Zellen hätte in dem Falle den Druck einer 5-moligen Kochsalzlösung übersteigen, also größer als 150 at sein müssen. Eher schien es möglich, daß die betreffenden Zellen für NaCl in hohem Grade permeabel waren, trotzdem nach der herrschenden Auffassung Salze nur in ganz geringem Maße in 176 A. Tröndle, die Zelle einzudriDgen vermögen. Um die Frage zu entscheiden, stellte ich die folgenden Versuche an mit Blättern von Tilia cor- data Mill. Versuch 1 {Tilia cor data). S.August. 8"* vorm. (sonniges Wetter): Blatt abgeschnitten. 9"" vorm.: Ein Schnitt wurde auf den Objektträger in 1 Mol NaCl gelegt. Es trat zum Teil gleich Plasmolyse ein, im Palisaden- wie im Schwammparencbym. Viele Pali- saden- und Schwammparenchymzellen ließen aber keine Abhebung erkennen. Eine Stelle mit deutlich plasmolysierten Zellen wurde im Mikroskop eingestellt und weiter beobachtet. 10^" vorm.: In einer Schwammparenchymzelle ist die Plasmolyse ganz, in einer anderen fast ganz zurückgegangen. 12^' nachm. : Die Plasmolyse ist in den beobachteten Zellen fast völlig zurückgegangen. 2°° nachm.: Die Zellen sind völlig deplasmolysiert. Versuch 2 (Tilia cor data). 5. August. Gleiches Blatt wie in Versuch 1. 4"° nachm.: Ein Schnitt kam in 1 Mol Na Gl auf den Objektträger. 4^" nachm.: In fast allen Zellen des Schnittes ist schwache Plasmolyse eingetreten. Eine Stelle mit plasmolysierten Zellen wurde weiter beobachtet. 4^° nachm.: In zwei Parenchymzellen Plasmolyse völlig zurück. .5^° nachm.: Eine stärker plasmolysierte Zelle ist deplasmolysiert. 5^" nachm. : In zwei weiteren Parenchymzellen Plasmolyse ganz zurück. 5** nachm.: In einer Pai'enchymzelle Plasmolyse zurück G*"^ nachm.: An der beobachteten Stelle sind alle Zellen mit Ausnahme von zweien völlig deplasmolysiert. 6^" nachm. : Auch in den zwei stärker plasmolysierten Palisadenzellen ist die Plas- molyse völlig verschwunden. Im ganzen Schnitt, der nun durchgemustert wurde, waren keine plasmolysierten Zellen mehr. "Während der ganzen Dauer der Beobachtung wurde mit Fließpapier immer wieder Na Gl 1 Mol durchgesaugt, um eine Erhöhung der Kon- zentration durch Verdunsten des Wassers zu verhindern. Aus diesen beiden, miteinander übereinstimmenden Versuchen ist zu schließen, daß Palisaden- und Schwammparenchymzellen des Lindenblattes in beträchtlichem Maße für Na Gl permeabel sind. Es interessierte mich nun auch, das Verhalten eines Nichtelektro- lyten zu prüfen, und ich wählte dazu Rohrzucker. Versuch 3 (Tilia cor data). 6. August 8*° vorm. (Eegen): Blatt abgeschnitten.' Ein Schnitt wurde direkt in 1 Mol NaGl gelegt. Nach 1 — 2 Min. waren alle Zellen schwach plasmolysiert. Ein neuer Schnitt kam in Rohrzucker 0,3 Mol., 9°" vorm. Während der bis 9^° dauernden direkten mikroskopischen Beobachtung ist keine Plasmolyse eingetreten. Ein Schnitt in Saccharose 0,6 Mol. 9*° vorm.: Bis 10^° keine Plasmolyse. Rohr- zucker 0,9 Mol verhielt sich gleich. Ein Schnitt in 1,2 Mol 11°° vorm. 11^^ vorm.: In manchen Zellen eben wahrnelimbare Plasmolyse. 11-^ vorm.: In allen Zellen schwache Plasmolyse. Der Einfluß des Lichtes auf die Permeabilität der Plasmahaut. 177 11" vorm.: Die Plasmolyse ist stärker geworden (besonders an den Palisadenenden deutlich), stärker als in Na Ol 1 Mol. 6"° nachm. : Die Plasmolyse ist noch gleich, nicht zurückgegangen. Die zwei beobachteten Schnitte wurden nun in eine Schale mit Saccharose 1,2 Mol gelegt und über Nacht darin gelassen. 7. August 8^° vorm. : Die Plasmolyse ist unverändert, nicht zurückgegangen. Versuch 4 (Tüia cordata). 6. August 7°° nachm.: Vier Querschnitte aus dem gleichen Blatt wie in Versuch 3 wurden in Saccharose 1,2 Mol gelegt. Nach etwa 30 Min., als überall Plasmolyse ein- getreten war, übertrug ich die Schnitte vom Objektträger in eine Schale mit 1,2 Mol Rohrzucker und ließ sie über Nacht darin. 7. August 8** vorm. : Die Plasmolyse ist unverändert, die Schnitte wurden wieder in die Lösung zurückgebracht. 2*^ nachm.: Plasmolyse noch gleich, Schnitte wieder in die Schale. 6^° nachm.: Plasmolyse immer noch vorhanden. 8. Aug. 8^" vorm.: Die Zellen sind an manchen Stellen ganz, an anderen fast ganz deplasmolysiert. Versuch 3 und 4 ließen also erkennen, daß Rohrzucker zwar auch eindringt, aber nur äußerst langsam, denn während die Plas- molyse in NaCl in 2V2 — 5 Stunden völlig zurückgegangen war, dauerte der gleiche Vorgang bei einer annähernd gleich starken Plasmolyse in Saccharose mehr als IV2 Tage. Um noch sicherere Vergleichswerte zu bekommen, stellte ich einige Parallelversuche an, wobei in einem Mikroskop die Plasmo- lyse in Na Gl und in einem zweiten Mikroskop die Plasmolyse in Rohrzucker bei gleicher Vergrößerung beobachtet wurde. Die Kon- zentrationen der beiden Lösungen wurden so gewählt, daß anfänglich darin annähernd gleich starke Plasmolyse eintrat und während der Versuchsdauer wurde immer wieder frische Lösung durchgesaugt, damit die Konzentration die gleiche blieb. Versuch 5 (Tilia cordata). 7. August 9"" vorm. (etwas Sonne, gestern trübe): Blatt abgeschnitten. Die Schnitte kamen in: NaCl 1 Mol: 9*^vorm. Saccharose 1,2 Mol: Protoplasten deutlich von d. Wand 9^° „ Protoplasten eben sichtbar von abgehoben. der "Wand abgehoben. Plasmolyse sehr deutlich. Pali- 10"° „ Plasmolyse schwächer als in NaCl, saden um schätzungsweise '/e besonders in den Palisaden, wo verkürzt. der Protoplast an den Enden nur wenig abgehoben ist. Jahrb. f. wiss. Botanik. XLVHI. 12 178 A. Trondle, An der beobachteten Stelle ist eine Parenchymzelle gänzlich deplasmolysiert. In einer Parenchymzelle Plasmo- lyse zurück. In zwei Parenchymzellen Plasmo- lyse zurück. 10^° vorm. 10* 11- 11-^ Die Plasmolyse hat ein wenig zu- genommen. Die Plasmolyse ist allmählich etwas stärker geworden. In den Palisaden ist der Protoplast an den Enden deutlich abgehob. Die Plasmolyse hat zugenommen und sieht nun etwa so aus wie in NaCl um lO"". Plasmolyse unverändert In vier Parenchymzellen Plasmo- lyse völlig zurück. Die Plasmolyse ist in den meisten 12^" nachm. der beobachteten Zellen ganz, in den anderen fast ganz zurück. In keiner Zelle des Schnittes ist 2*"' „ mehr Plasmolyse sichtbar. Um sicher zu sein, daß der Rückgang der Plasmolyse in NaCl nicht etwa durch das allmähliche Absterben der Protoplasten verursacht wurde, saugte ich jetzt eine 2-molige NaCl-Lösung durch. Nat^h etwa 30 Min. waren an der beobacliteten Stelle alle Zellen, in denen die Plasmolyse in NaCl 1 Mol vorher völlig zurückgegangen war, mit Ausnahme von einer, wieder plasniolysiert. Die Plasmolyse im Rohrzucker wurde allein weiter beobachtet. 2^" nachm.: Plasmolyse unverändert. Schnitte in eine geschlossene Schale mit 1,2-moliger Saccharoselösung gelegt. 1°" nachm.: Plasmolyse noch vorhanden, S.August 8^° vorm.: Plasmolyse merklich zurückgegangen. Versuch 6 (Tilia cordata). 7. August 3"" nachm. (bewölkt): Blatt abgeschnitten. Die Schnitte kamen in 3^^ nachm. Saccharose 1,2 Mol: 3»« „ NaCl 1 Mol: Deutliche, schwache Plasmolyse. Die meisten Zellen fast völlig de- plasmolysiert. Eben sichtbares Abheben der Proto- plasten. In den meisten Zellen keine Plas- molyse, in den anderen leichte Abhebung. Plasmolyse gleich geblieben. Von vereinzelten Ausnahmen ab- 4^° „ gesehen ist die Plasmolyse im ganzen Schnitt wieder völlig ver- schwunden. Die Plasmolyse im Rohrzucker wurde weiter beobachtet. 5"" nachm. : Keine Änderung. In einem zweiten Schnitte sind viele nichtplasmo- lysierte Zellen, die anderen aber sind stärker plasniolysiert als im ersten Schnitt. Die beiden Schnitte wurden in eine Schale mit. Saccharose 1,2 Mol gelegt. 7°" nachm.: Keine auffallende Veränderung. 8. August 8*^ vorm.: Im einen Schnitt ist nur vereinzelt Plasmolyse sichtbar, im anderen sind die meisten Zellen leicht plasmolysiert. Der Einfluß des Lichtes auf die Permeabilität der Plasmahaut. 179 Versuch 7 (Tilia cor data). 8. August 9°* vorm, (trübe): Blatt abgeschnitten. Die Schnitte kamen in NaCl 1 Mol: Plasmolyse deutlich sichtbar. Plasmolyse stärker. Palisaden um schätzungsweise '/; — 7g verkürzt. In einer der beobachteten Paren- chynizellen ist die Plasmolyse völlig zurück. In einer Parenchymzelle Plasmolyse zurück. Eine Palisaden- und eine Parenchym- zelle deplasmolysiert. Die meisten der beobachteten Zellen sind ganz, die übrigen fast ganz deplasmolysiert. Die Plasmolyse ist, von vereinzelten Ausnahmen abgesehen, im ganzen Schnitt völlig zurück. 10" 10^ 10» lO'' 10* 11' 11" Saccharose 1,2 Mol: Eben sichtbares Abheben der Proto- plasten. Die Plasmolyse hat etwas zuge- nommen, ist aber immer noch schwach. Plasmolyse stärker. Die Plasmolyse hat zugenommen. Die Plasmolyse ist etwa so stark wie in Na Ol 1 Mol um 9*". Unverändert. Unverändert. 12-^" nachm. Unverändert. Die Versuche 5, 6 und 7 ergaben übereinstimmend, daß zu der Zeit, wo die Plasmolyse in Kochsalz wieder voll- ständig zurückgegangen ist, eine anfänglich annähernd gleich starke Plasmolyse in Rohrzucker immer noch un- verändert ist. Dieser Satz gilt aber nicht nur für das Palisaden- und Schwammparenchym des Lindenblattes, denn ich fand ihn auch bestätigt für die entsprechenden Gewebe beim Blatt von Buxus sempervirens ^ so daß wir es vermutlich nicht mit einer bloß ver- einzelten Erscheinung zu tun haben. Die Versuchsanordnung bei Buxus war die gleiche wie bei Tilia, bloß wurden die Versuche mit NaCl und mit Rohrzucker nicht parallel, sondern nacheinander angestellt. Die Konzentrationen der beiden Lösungen wurden wieder so gewählt, daß darin an- fänglich annähernd gleich starke Plasmolyse eintrat, deren weiterer Verlauf ebenfalls direkt im Mikroskop beobachtet wurde. Die er- haltenen Resultate sind in der folgenden Tabelle summarisch zu- sammengestellt. 180 -*■• Tröndle, Versuch 8 (Buxus sempervirens rotundif.). a) Verhalten gegen Na Gl: Datum plasmolysiert mit Plasmolyse deplasmolysiert nach wieder plas- molysiert mit Plasmolyse 27. Oktober 0,794 Mol schwach 2 Std. 15 Min. 29. „ 0,617 „ n 50 „ NaCl 0,838 Mol schwach 29. „ 0,C61 „ n 25 „ . 1,014 „ n 30. „ 0,661 „ r 1 Std. 35 „ „ 0,882 „ n 30. „ 0,061 „ 11 1 n „ 0,926 „ n 30. „ 0,705 „ n 1 ,, 25 „ . 1,237 „ stark b) Verhalten gegen Saccharose Datum plasmolysiert mit Plasmolyse Plasmolyse noch unveränd. nach Bemerkungen 31. Oktober 2. November 3. 0,975 Mol 0,975 „ 0,975 „ schwach n 3 Std. 45 Min. 5 „ 30 „ 3 „ (Versuch hierauf abgebroch.) ^ n n n / hierauf ausgewaschen mit Leitungswasser, Plasmolyse nach 3 Min. zurück. Neu plasmolys. mit Saccharose 0,975 Mol =nach 10 Min. schwache Plasmolyse. Die Tabelle zeigt, daß schwache Plasmolyse in Kochsalz im Mittel nach 1 Std. 15 Min. völlig zurückgegangen war, während eine gleich starke Plasmolyse in Rohrzucker im Mittel auch nach 4 Std. 5 Min. noch unverändert war. Wurden die Schnitte, deren NaCl-Plasmolyse völlig zurückgegangen war, in eine höhere Koch- salzkonzentration übertragen, so trat wieder Plasmolyse ein, ein Zeichen dafür, daß das Eindringen des NaCl nicht durch das Ab- sterben des Protoplasten verursacht wurde. Im Rohrzucker trat nach Auswaschen mit Wasser, wobei die Plasmolyse in 3 Min. zu- rück war, aufs neue schwache Plasmolyse ein in derselben Saccharose- konzentration wie zu Anfang. Wir dürfen daraus entnehmen, daß die Menge Rohrzucker, die während der Zeit von 3 Std. in die Zellen eindrang, praktisch gleich Null zu setzen ist. Der Rückgang der Plasmolyse wurde ferner noch beobachtet bei Heclera helix. Der Einfluß des Lichtes auf die Permeabilität der Plasmahaut. 181 Versuch 9 (Hedra helix). • 2. November. Ein Schnitt kam in NaCl 0,617 Mol 3°^ nachm.: Sofort leichte Plasmolyse, 3*' „ : Plasmolyse in zwei Zellen zurück, 3*° „ : Plasmolyse in einer Zelle zurück, AP° „ : Plasmolyse an der beobachteten Stelle in allen Zallen zurück. Aus den Versuchen 1 — 9 läßt sich, wohl ziemlich allgemein, schließen: Palisaden- und Schwammparenchymzellen des Laub- blattes sind für Kochsalz relativ stark permeabel, für Rohrzucker nur in ganz geringem Maße. Wenn die Plas- molyse in NaCl schon völlig zurückgegangen ist, so ist eine gleichstarke Plasmolyse in Rohrzucker immer noch unverändert. Die während dieser Zeit eindringende Menge Rohrzucker ist praktisch gleich Null. Daß der Rohrzucker nicht eindringt, ist unabhängig von der Beleuchtung, unter der das Blatt vor dem Versuche gestanden hatte, denn die Rohrzuckerversuche sind an Tagen mit verschiedener Witterung, am gleichen Tage zu verschiedener Zeit, also bei ver- schiedenen Lichtintensitäten ausgeführt und das Resultat war doch das gleiche. Die beiden Stoffe Rohrzucker und Kochsalz können uns des- halb dazu dienen, eine allfällige Veränderung der Permeabilität für NaCl unter dem Einfluß der Belichtung festzustellen. Wir gehen dabei von folgenden Überlegungen aus^). Legen wir einen Schnitt, in dessen Zellen der osmotische Druck P herrscht, in eine Kochsalzlösung, deren osmotischer Druck ebenfalls P"^) ist, so tritt keine Plasmolyse ein, denn während der Versuchszeit dringt eine gewisse Menge NaCl in die Zellen ein, wodurch ein Teil des Außendruckes annulliert wird. Durch Ausprobieren finden wir eine osmotisch höherwertige NaCl-Lösung, in der eben Plasmolyse ein- tritt. Ihr Druck sei P'. Diese Lösung hält, da sie eben Plas- molyse bewirkt, dem Zelldruck P das Gleichgewicht, sie übt also nur den Druck P aus, trotzdem sie theoretisch den höheren Druck P' erzeugen müßte. Sie hat gewissermaßen einen Druckverlust P' — P erlitten. 1) Man vergleiche hierzu die theoretischen Ausführungen bei Lepeschkin (I). 2) In Wirklichkeit würde man natürlich, Impermeabilität der Plasniahaut für NaCl vorausgesetzt, Plasmolyse nur erhalten, wenn der Außendruck etwas größer wäre als P. Der Einfachheit halber sei er hier gleich P gesetzt. 182 A. Tröndle, Dieser Druckverlust, den die permeierende Lösung erleidet, erlaubt uns die Permeabilität zu messen , ein doppelt so hober Druckverlust bedeutet eine doppelt so bohe Permeabilität. Zu Vergleicbszwecken können wir diesen, wenn man so will, ab- soluten Druckverlust nicht brauchen, denn der Druck P der Zellen ist ja nicht konstant, sondern wir müssen an dessen Stelle den relativen Druckverlust verwenden, den wir dadurch ausdrücken, daß wir angeben, den wievielten Teil ihres theoretischen Druckes die NaCl-Lösung verloren hat, also P' — P = |it P', worin P' der theoretische Druck der NaCl-Lösung, P' — P ihr Druckverlust und jti der Druckverlustkoeffizient, oder, da wir die Permeabilität nach dem Druckverlust bemessen, der Permeabilitätskoeffizient ist. Für P die Berechnung von ju ergibt sich somit: jt* = 1 ^7 . . . . (l) Um jU. experimentell zu bestimmen, müssen wir also kennen den theoretischen Druck P' der eben plasmolysierenden NaCl- Lösung und den osmotischen Druck P der Zellen, der gleich ist dem Druck der eben plasmolysierenden, nicht eindringenden Rohr- zuckerlösung. Es ist also nötig, parallel mit NaCl und mit Saccha- rose zu plasmolysieren und aus diesem Grunde empfiehlt es sich, den Permeabilitätskoeffizienten }i auf andere Art zu berechnen. Wir ermitteln dazu die plasmolytischen Grenzkonzentrationen des Rohrzuckers und des Kochsal/es. Da die beiden Konzen- trationen isotonisch sind, so ist, wenn Kochsalz nicht permeiert, das Verhältnis der Konzentration des Rohrzuckers zur Konzen- tration des Kochsalzes gleich dem Dissoziationsfaktor des Koch- salzes, also: C- Rohrzucker . , . O-NaCl ^ ' ^ ^' worin i der Dissoziationsfaktor des NaCl ist. Wenn nun das Plasma für NaCl permeabel ist, so erhalten wir mit der Konzentration C-NaCl keine Plasmolyse, sondern erst mit der höheren Konzentration C-NaCl, d. h. die Konzen- tration C'-NaCl übt nicht ihren wirklichen Druck P', sondern nur den Druck P aus. Die Lösung von der Konzentration C- NaCl hat also einen Druckverlust fx P', oder was auf dasselbe hinauskommt, einen Konzentrationsverlust |uC"- NaCl erlitten, da der Druck der Konzentration proportional geht. Also: C'-NaCl — (7-NaCl = ^i C'-NaCl Daraus: C-NaCl = C'-NaCl (1 — /x) Der Einfluß des Lichtes auf die rermeabilität der Plasmahaut. 183 Setzen wir diesen Wert in (2), so erhalten wir 0- Rohrzucker C"-NaCl(l -/.) ^ ^ Daraus C- Rohrzucker • , x ., — ^.^jj^gj- = e (1 - „) = *' (3) d. h. : ist die Plasmahaut für NaCl permeabel, so ist der aus den plasmolytischen Grrenzkonzentrationeu von Rohrzucker und Kochsalz für das letztere ermittelte Dissoziationsfaktor i' gleich dem theo- retischen Dissoziationsfaktor mal l — ju. Aus (3) ergibt sich für den Permeabilitätskoeffizienten der Wert: ^* = l-7 (4)^) Diese Ableitung gilt streng genommen nur, wenn wir den Dissoziationsfaktor als konstant annehmen, also mit den isotoni- schen Koeffizienten rechnen, oder wenn die Schwankungen in der Konzentration des Kochsalzes sich nur innerhalb solcher Grenzen bewegen, daß dadurch der Wert für i nicht wesentlich geändert wird. Sämtliche im folgenden angegebenen Werte für /t sind nach der Formel (4) berechnet, wobei [i =■ 1,70 gesetzt wurde ^). Die experimentelle Bestimmung von /i geschah folgendermaßen. Frisch hergestellte Schnitte von derselben Stelle des gleichen Blattes wurden in kleine Näpfe gebracht, die einerseits Kochsalz- anderseits Rohrzuckerlösungen enthielten, und 25 Min. lang darin gelassen. Hierauf übertrug ich die Schnitte auf Objektträger in die gleichen Lösungen und kontrollierte die Plasmolyse mit dem Mikroskop, immer in derselben Reihenfolge, indem ich erst die Kochsalz- präparate von der schwächsten bis zur stärksten angewendeten Konzentration durchmusterte und alsdann in gleicher Reihenfolge die Zuckerpräparate. Für jede Messung wurden die Näpfe aus den Stammflaschen frisch gefüllt, nachdem sie vorher mit Wasser aus- gewaschen waren. Es gelangten gewöhnlich fünf verschiedene auf- einanderfolgende Kochsalzkonzentrationen zur Verwendung und 1) Man vergleiche Lepeschkin (I). Die dort abgeleitete Formel [Jg ^ 1 —^ ", ^ ist natürlich mit der obigen identisch, da die isotonischen Koeffizienten (K.^ u. k^ den Lissoziationsfaktoren proportional gehen. 2) Die Konzentrationen des NaCl schwankten in meinen Versuchen innerhalb 0,6 — 1,1 Mol. Nach der Formel von Arrhenius i= 1 -{- (fc — l)a berechnet sich i für 0,5 Mol NaCl zu 1,742, für 1 Mol zu 1,681. Wenn wir statt dessen einen mittleren Wert von 1,70 nehmen, so ist das für physiologische Zwecke durchaus genügend. 184 -A- Tröndle, ebensoviele Zuckerkonzentrationen. Der Konzentrationsunterscliied zwischen den einzelnen Lösungen betrug beim Rohrzucker 0,075 Mol = 2,565 7o und 0,044 Mol beim Kochsalz = 0,257 Vo- Diese beiden Unterschiede sind isotonisch, weil i gleich 1,7 genommen wurde. Sie wurden gewählt, weil die Plasmolyse, die bei einer dieser Konzentrationen eintrat, in der nächstunteren deutlich schwächer, in der nächsthöheren deutlich stärker war. Die Lösungen wurden von Zeit zu Zeit immer wieder frisch hergestellt, die Zucker- lösungen alle 4 — 5 Tage, die NaCl- Lösungen in größeren Zeit- abschnitten. Als plasmolytische Grenzkonzentration wurde die genommen, bei der in den meisten Zellen eben leichte Plasmolyse eintrat und wobei in der nächstunteren Konzentration die Zellen nicht, in der nächsthöheren aber deutlich stärker plasmolysiert waren. In jeder Konzentration wurden immer mehrere Schnitte durchgesehen. Die Zellen der verwendeten Objekte reagierten bei dem angewandten Konzentrationsunterschied der plasmolysierenden Lösungen sehr gleichmäßig und ließen schon die geringste Abhebung des Proto- plasten deutlich erkennen, so daß sich die Grenzkonzentrationen sehr deutlich feststellen ließen. Trat in einer Konzentration bloß vereinzelt, nur etwa in dem Fünftel der Zellen eben leichte Plasmolyse ein, während in der folgenden alle Zellen leicht plasmolysiert waren, so wurde als Grenz- konzentration das Mittel dieser beiden Konzentrationen genommen. Die angewendeten plasmolysierenden Lösungen gestatteten also eine Bestimmung der Grenzkonzentrationen mit einer Genauigkeit von 0,037 Mol Saccharose = 1,282 Vo und von 0,022 Mol NaCl = 0,128 o/o (= 0,22 % Salpeter). Da sämtliche plasmolytischen Messungen immer in genau gleicher Weise vorgenommen wurden, so möge hier als Beispiel nur eine einzige vollständig angeführt werden: Buxus sempervirens : 5. Dez. 08. Blatt abgeschnitten 11 ,50 vormitt. Trübe, 1,5'^ C. Temperatur der verwendeten Lösungen: 17,5 " C. NaCl Saccharose Mol 0,75 keine Plasmolyse Mol 1,05 keine Plasmolyse „ 0,794 „ „ „ 1,125 „ „ 0,838 schwache „ „ 1,2 schwache „ „ 0,882 etwas stärkere Plasm. „ 1,275 etwas stärkere Plasm. Der Einfluß des Lichtes auf die Permeabilität der Plasmahaut. 185 Plasmolyt. Grenzkonzentrationen: NaCl 0,838 Mol. Sacch. 1,125 „ i' = 1,125 : 0,838 = 1,43 1 4S ^=1-^=0,159 = 0,160 Es dürfte vielleicht für die Erleichterung des Verständnisses von Vorteil sein, wenn wir nun noch versuchen, uns den Perme- abilitätskoeffizienten jtt in Salpeterwerten vorzustellen, was ja aller- dings nicht völlig korrekt ist. Wir bestimmen zu dem Zwecke, was für eine Änderung von ^i* eingetreten ist, wenn während des Versuches nur die plasmolytische Grenzkonzentration des NaCl um einen bestimmten Betrag sich änderte, die des Rohrzuckers hingegen gleich blieb. Wir finden so z. B., daß einer Änderung von 0,022 Mol NaCl eine mittlere Änderung von fi = 0,0236 ent- spricht (die Angaben für diese Berechnung sind entnommen: Ver- such 24e, 7. Febr; 24/, 15. Dez. und 16. Dez.; 29c, 21. Dez.; 30 &, 18. Jan.). Da wir 0,022 Mol NaCl isotonisch setzen dürfen mit 0,022 Mol Salpeter (= 0,22 %), so entspricht einem Wert von fji =z 0,0236 ein Salpeterwert von 0,22 %. Daraus berechnet sich für ja = 0,010 ein Salpeterwert von 0,093 7o == ca. Vio Vo« Das heißt also, wenn sich bei gleich bleibendem osmotischem Druck der Permeabilitätskoeffizient für NaCl im Laufe des Versuches um den Wert 0,01 erhöht hat, so muß ich, um mit NaCl Plasmolyse zu bekommen, eine Konzentration nehmen, deren osmotischer Wert den der anfänglichen Grenzkonzentration des NaCl um Vio % Sal- peter übersteigt. n. Abhängigkeit der Permeabilität vom Licht. Die Permeabilitätsbestimmungen, die ich im Sept. 08 an den Blättern von Tilia cordata, und im Nov. — Dez. 08 von Buxus sempervirens, die beide unter den natürlichen Vegetationsbedingungen standen, vornahm, ergaben übereinstimmend, daß die Permeabilität sich nach den Beleuchtungsverhältnissen änderte. Bei Sonnen- schein war sie größer als bei trübem Wetter. Um einen genaueren Einblick in diese Verhältnisse zu be- kommen, war es nötig, die Beziehungen zwischen Permeabilitäts- änderung und Licht experimentell zu studieren, wobei die Licht- stärke, die Belichtungsdauer und die Stimmung der Zellen zu berücksichtigen waren. Ich versuchte also die folgenden Fragen zu beantworten: 186 A. Tröndle, 1. Wie ändert sich die Permeabilität in verschiedenen Inten- sitäten bei gleich langer Belichtungszeit? 2. Was für Permeabilitätsänderungen treten ein in ein und derselben Intensität bei verschieden langer Belichtung? 3. Besteht eine direkte Beziehung zwischen der zugeführten Lichtmenge und der G-röße der Permeabilitätsänderung, so daß einer bestimmten Lichtmenge immer eine bestimmte Permeabilitäts- änderung entspricht? 4. Ist die Permeabihtätsänderung, die in bestimmter Intensität bei bestimmter Belichtungsdauer eintritt, immer gleich, oder ändert sie sich nach dem inneren Zustand, der Stimmung der Zellen? Als Versuchsobjekt dienten vorzüglich abgeschnittene Zweige von Buxus sempervirens rotundif., die sich zu solchen Versuchen ganz gut eignen, da die Blätter meistens in annähernd der gleichen Ebene ausgebreitet sind, so daß sie bequem senkrecht zur Licht- richtung orientiert werden können. Einige Versuche wurden direkt am Strauche ausgeführt und in einigen anderen verwendete ich Blätter der Linde {Tilia cordata). Sämtliche Versuche mit abgeschnittenen Zweigen, die mit Watte auf mittelgroßen Erlenmayerkolben befestigt waren, führte ich im Dunkelzimmer des Institutes aus, die plasmolytischen Mes- sungen an meinem gewöhnlichen Arbeitsplatz im diffusen Tageslicht. Als Lichtquelle benutzte ich eine elektrische Lampe von 32 Kerzen, mit mattgeschliffener Birne, die so aufgestellt wurde, daß ibre Längsachse in die Horizontalebene fiel. Die montierten Zweige wurden immer so orientiert, daß die zur Untersuchung kommenden Blätter unmittelbar in der Nähe der verlängerten Birnenachse möglichst senkrecht zur Lichtrichtung standen. Bei der Bestimmung der Permeabilitätsänderung benutzte ich die Blatthälftenmethode. Der montierte Zweig wurde in der ge- wünschten Entfernung von der Lichtquelle aufgestellt, sofort eine Hälfte eines Blattes abgeschnitten und deren Permeabilität be- stimmt. Nach Ablauf der zu studierenden Belichtungszeit wurde die zweite Hälfte in gleicher Weise geprüft. Um die individuellen Verschiedenheiten einigermaßen zu kompensieren, war es natürlich nötig, immer mehrere Blätter unter den gleichen Versuchsbedin- gungen zu untersuchen, und als für den betreffenden Versuch gültigen ßeaktionswert das Mittel der Einzelreaktionen zu nehmen, eine Methode, die ja in der Physiologie nicht zu umgehen ist. Der Einfluß des Lichtes auf die Permeabilität der Plasmahaut. 187 Da, wie in der Literaturüb ersieht erwähnt, die Temperatur ebenfalls von Einfluß auf die Permeabilität ist, so bestrebte ich mich, die einzelnen Versuche in möglichst gleicher Temperatur durch- zuführen und die in verschiedener Entfernung von der Lampe ver- schieden hohe Temperatur mit Hilfe der Heizung möglichst gleich- mäßig zu machen. Absolut gelang das zwar nicht, doch praktisch 80, daß meine Versuche kaum gestört wurden. In den mitgeteilten Versuchsprotokollen ist immer die während des Versuches herr- schende Temperatur angegeben. Gemessen wurde sie durch ein neben dem Zweig frei aufgehängtes Thermometer. 1. Abhängigkeit der Permeabilität von der Licht- intensität. In diesen Versuchen wurde bei wechselnder Intensität die Beleuchtungsdauer konstant gehalten. Sie betrug immer annähernd 24 Std. Im einzelnen ist zu der Versuchsanordnung noch folgen- des zu bemerken. Nach Aufstellung des Zweiges in der gewollten Entfernung von der Lampe wurde sogleich in der abgeschnittenen Hälfte eines 1. Blattes und hierauf in der eines 2. und eines 3. die Permeabilität bestimmt. Den Zweig ließ ich in der betreffenden Lichtintensität stehen und untersuchte am folgenden Tage die drei stehen gelassenen Blatthälften zur gleichen Zeit wie die drei ent- sprechenden Hälften am vorigen Tag. Aus den drei Messungen des ersten und den dreien des zweiten Tages wurde der Mittelwert der Anfangs- und der Endpermeabilität und daraus der Größe der eingetretenen Reaktion bestimmt. Da die Anfangspermeabilität in den einzelnen Versuchen verschieden groß war, so war es nötig, die Permeabilitätsänderuug auf eine bestimmte Anfangspermeabilität zu reduzieren, und ich rechnete sie deshalb in Prozente der An- fangspermeabilität um. Die vier ersten Versuche wurden insofern etwas anders an- gestellt, als dabei an jedem Tage je vier Permeabilitätsbestim- muugen gemacht wurden, wobei ich aber die Blatthälftenmethode nicht so genau anwandte. Es sollen nun nach diesen Vorbemerkungen die einzelnen Ver- suche mitgeteilt werden. 188 A. Tröndle, Versuch 10. Ohne Licht, völlig verdunkelt. — Zweig abgeschnitt. 6. Jan. 09 8" vorm., sonnig, — G'C. Beginn der Verdunkelung 9°° vorm. Temperatur ') Nr. des Blattes Plasm. Grenzkonz. i' [J- Tagesmittel Dunkel- ranm der Lösung Mol NaCl Mol Sacchar. von (J. 6. Jan. 8" vm. 1 0,926 1,2 1,28 0,247 11°° „ 20 19 1 0,882 1,2 1,36 0,200 0,219 — 1200 19 18 2 0,860 1,.125 1,30 0,236 100 6'" nm. 19 18,25 2 0,816 1,125 1,37 0,194 7. Jan. 9*^ vm. 20 16 3 0,750 1,05 1,40 0,177 2"" nm. 20 17 3 0,750 1,05 1,40 0,177 0,176 = 4*» „ 20 17 4 0,794 1,087 1,37 0,194 80,36 6"' „ 20 17,75 5 0,705 1,012 1,43 0,159 Versuch 11. Entfern, von der Lampe 50 cm. — Zweig abgeschn. 18. Jan. 09 9'* vorm., Sonne, O" C. Beginn der Beleuchtung 10°° vorm. Temperatur Nr. des Blattes Plasm. Grenzkonz. i H- Tagesmittel Dunkel- raum der Lösung Mol NaCl Mol Sacchar von fJL 18. Jan. 9"* vm. 1 0,816 1,162 1,42 0,165 1" nm. 20,5 18 1 0,816 1,087 1,33 0,218 0,191 = 4« „ 20,5 18 2 0,816 1,125 1,37 0,194 100 5- „ 20,25 18 3 0,838 1,162 1,38 0,189 19. Jan. 9'° vra. 20 17,5 2 0,838 1,125 1,34 0,212 10»^ „ 21 18 3 0,860 1,162 1,35 0,206 0,240 = 5°° nm. 21 18 4 0,860 1,050 1,22 0,283 125,65 6" „ 21 19 5 0,860 1,087 1,26 0,259 Versuch 12. Entfern, von der Lampe 35 cm. — Zweig abgeschn. 8. Febr. 09, 8" vorm., hell, — 4°C. Beginn der Beleuchtung 9°" vorm. Datum Temperatur Nr. des Blattes Plasm. Grenzkonz. i' |J- Tagesmittel Dunkel- raum der Lösung Mol KaCl Mol Sacchar. von fx 8. Febr. 8" vm. 1 0,926 1,237 1,23 0,218 1»° nm. 19,5 19 1 0,904 1,162 1,28 0,247 0,219 = 19,75 19 2 0,860 1,162 1 35 0,206 100 rOO •^ n 19,75 18,3 3 0,860 1,162 1,35 0,206 9. Febr. 8*° vm. 19 17 2 0,860 1,125 1,30 0,236 10- „ 19 17 3 0,816 1,125 1,37 0,194 0,201 = 1»' nm. 20,5 17 4 0,838 1,125 1,34 0,212 91,78 9 so 19,5 17,6 5 0,816 1,162 1,42 0,165 1) Die Temperaturen verstehen sich in allen Versuchen in C°. Der Einfluß des Lichtes auf die Permeabilität der Plasmahaut. 189 Versuch 13. Entfernung von der Lampe 10 cm. — Zweig abgeschnitten 1. Febr. 09, 2"' nachm., es schneit, trübe, -f-l''C. — Beginn der Beleuchtung 2^' nachm. Temperatur Nr. des Blattes Plasm. Grenzkonz. % V- Tagesmittel Dunkel- raum der Lösung Mol NaCl Mol Sacchar. von fj. 1. Febr. 3" nm. 4»» „ 22,3 22 16,5 17 1 2 0,992 1,058 1,237 1,350 1,24 1,27 0,271 0,253 0,261 = 100 5- „ 22,75 17,25 3 1,036 1,312 1,26 0,259 2. Febr. 8'' vm. 22 17 1 1,036 1,312 1,26 0,259 9- „ 22 17 2 0,948 1,275 1,34 0,212 0,219 = 11" « 22 17 4 0,948 1,237 1,30 0,234 83,90 2'" nm. 22 17 5 0,904 1,275 1,41 0,171 Die Abhängigkeit der Permeabilität von der Lichtstärke ist in ihren Grundzügen durch die vorliegenden vier Versuche bereits bestimmt. Sie gaben ein Resultat, das mich überraschte: Bei Abwesenheit von Licht nahm die Permeabilität ab, in einer gewissen Lichtintensität zu, in einer stärkeren In- tensität wieder ab und in noch stärkerer Intensität noch stärker ab. Damit dieses Resultat noch besser gestützt und weiter aus- gebaut würde, waren neue Versuche nötig. Dabei war zu berück- sichtigen, daß die bisherigen Versuche zeitlich nacheinander durch- geführt wurden und es schien mir deshalb notwendig, Versuche bei verschiedener Intensität gleichzeitig vorzunehmen. Da die Messungen viel Zeit in Anspruch nehmen, war mir nur möglich, je zwei Ver- suche gleichzeitig auszuführen, doch genügte das völlig, wie aus dem folgenden hervorgeht. Der leichteren Übersicht wegen mögen die Resultate der Versuche 10 — 17 in einer besonderen Tabelle zusammengestellt werden. Die Protokolle der Versuche 14 — 17 finden sich im Anhang. Abhängigkeit der Reaktion von der Lichtstärke. Versuchsobjekt: Buxus scmpervirens rotundif., abgeschn. Zweige. Versuchsort : Dunkelzininier. Lichtquelle: Elektrische Lampe von 32 Kerzen. Temperatur (während der Versuche): 19 — 22" C. Nr. des Vers. Datum Temperatur im Dunkelzimmer 1 2 Größe u. Richtung der Reaktion = Änderg. von fj. Entfern. von der Licht- quelle 13 14a 1./2. Febr. 25./26. „ 22 — 22,75, meist 22 21,75 — 22 „ 22 0,26 0,29 0,22 0,24 -137o/~''''^" 10 cm 190 A. Tröndle, Fortsetzung der Tabelle. Nr. des Vers. Datum Temperatur im Dunkelzimmer li , IS w S Ol Größe u. Richtung der Reaktion = Änderg. von fi Entfern. von der Licht- quelle 12 8./9. Febr. 19 — 20,5 meist 19,5 0,22 0,20 -8 Vo] 15a 16./17. „ 20,5 — 21,25 „ 21 0,20 0,19 - 5,57„ - 6 "/„ 35 cm 141) 25./26. „ 18,75 — 19 „ 19 0,30 0,28 -5 Vj 11 18./19. Jan. 20 — 21 meist 21 0,19 0,24 + 26»/„| 15b lG./l7.Febr. 20,25 — 21 0,22 0.25 + 14»/o[ + 22''/o 50 cm 16a 18./19. „ 20 — 20,5 „ 20 0,20 0,26 + 26"/oJ 16b 17a 18. /19. Febr. 22./23. „ 20 — 20,5 meist 20,5 19 — 20 „ 20 0,22 0,23 0,26 0,26 60 cm 17b 2 2. /2 3. Febr. 19 — 20 0,23 0,23 o7o 90 cm 10 6./7. Jan. 19 — 20 meist 20 0,22 0,18 - 20 7o CO Stellen wir dieses Resultat graphisch dar, indem wir die Ent- fernungen von der Lichtquelle als Abszissen, die zugehörigen x^^nde- rungen des Permeabilitätskoeffizienten /i als Ordinaten auftragen, so erhalten wir eine Kurve, deren Ähnlichkeit mit der Kurve sofort auffällt, die beim Hehotropismus den Zusammenhang zwischen Lichtstärke und Stärke der Krümmung ausdrückt, also Fig. 1. Kurve der Reaktion bei 24-stiindiger Belichtung. Die Änderungen des Permeabilitätskoeffizienten fi (in "/„) sind als Ordinaten aufgetragen, während auf der Abszisse die Lichtintensitäten verzeichnet sind, wobei 1 = ca. 3000 Meter- Kerzen ist. Die Kurve ist konstruiert nach den Angaben der obigen Tabelle. in der Nähe der Lichtquelle Abnahme der Permeabilität, weiter weg geringere Abnahme, Indifferenz, immer stärker werdende Zu- nahme, bis ein Optimum erreicht ist, Schwächerwerden der Zu- nahme, Indifferenz und immer stärker werdende Abnahme. Der Einfluß des Lichtes auf die Permeabilität der Plasmahaut. 191 Während in der Tabelle der Zusammenhang zwischen Licht- intensität und Größe der Permeabilitätsänderung klar hervortritt, ist ein gesetzmäßiger Zusammenhang zwischen dieser und der An- fangspermeabilität nicht zu erkennen. Bei gleicher Anfangsperme- abilität kann die Permeabilitätsänderung, je nach der Lichtintensität ganz verschieden sein (man vergleiche in der Tabelle die Versuche 12, 15&, 16b und 10; 15« und 16a; 17a und Hb) und umgekehrt kann bei gleicher oder fast gleicher Permeabilitätsänderung die Anfangspermeabilität verschieden sein (man vergleiche in der Tabelle I5a und 146, 11 und 16a). Ebensowenig läßt sich eine bestimmte Gesetzmäßigkeit erkennen zwischen der erreichten Endpermeabilität und der Lichtintensität. Es darf deshalb wohl geschlossen werden, daß es sich bei der Permeabilitätsänderung nicht darum handelt, daß die Permeabilität sich in einer bestimmten Lichtintensität auf eine bestimmte Höhe einstellt, sondern in einer bestimmten Licht- intensität erfolgt eine bestimmte Änderung der Anfangspermeabilität unabhängig von deren Höhe. Da zwischen der Temperatur im Freien, unter der die Ver- suchszweige gestanden hatten, und der Temperatur im Dunkel- zimmer eine beträchtliche, in den einzelnen Versuchen verschieden starke Differenz war, so ist nun noch zu untersuchen, ob diese Differenz auf die Permeabilitätsänderung einen Einfluß hatte. Dies scheint nicht der Fall gewesen zu sein, denn aus der folgenden Tabelle geht hervor, daß bei gleicher Differenz zwischen Außen- und Innentemperatur die Permeabilitätsänderung 'ganz verschieden ausfiel, je nach der Intensität des Lichtes, und daß gleich starke Permeabilitätsänderung in derselben Lichtstärke eintrat, auch wenn die Temperaturdifferenz verschieden war. Nr. des Temperatur Temperatur Temperatur- Änderung Entfernung Versuchs im Freien i. Dunkelzim. differenz der Permeabilität von der Lampe 13 + 1 22 21 -16 7o 10 cm 15a 21 21 — 5,5% 35 „ 11 21 21 + 26 7n 50 „ ICb - 1 20,5 21,5 + 18 7o 60 „ 17h — 2 19,5 21,5 o»,« 90 „ 11 21 21 + 26 \ 50 cm IC — 5 20 25 + 2C»/o 50 „ 15a 21 21 - 5,5 7o 35 „ 14b — 9,5 19 28,5 - 5% 35 „ 192 A. Tröndle, Die bisher mitgeteilten Versuche waren alle in der relativ hohen Temperatur 19 — 20° C ausgeführt werden. Aber auch in tieferer Temperatur macht sich die Wirkung des Lichtes geltend, wie aus dem folgenden Versuch hervorgeht. Versuch 18. 19. Dez. 08, 8" vorm., trübe, 5° C. Zweig abgeschnitten, eine Blatthälfte sofort untersucht. Der Zweig wurde auf einem Erlenmayer montiert und vor dem Fenster auf- gestellt, während auf der inneren Seite des Fensters, im Zimmer eine Auerlampe auf- gestellt wurde, so daß die Blätter hell beleuchtet waren. Die Temperatur, neben den Blättern gemessen, betrug 9" C. Datum Temp. i. Freien Temp. d. Lösung Blatt- hälfte Plasmolyt. Grenzkonz. i fJ- Mol NaCl Mol Sacch. 19. Dez. 8" vm. 11~ . 5 9 18 18 1 2 0,794 0,838 1,200 1,200 1,51 1,43 0,112 0,159 = 100 = 141 Von Interesse ist es ferner noch, zu sehen, daß die Wirkung des Lichtes nicht nur in Blättern abgeschnittener Zweige zutage tritt, sondern auch in solchen, die am Strauch belassen wurden. Die betreffenden Versuche wurden folgendermaßen angestellt: 1. Die Permeabilität wurde bestimmt vor Erscheinen der Sonne und zum zweiten Mal nachdem die Blätter eine Zeitlang von der Sonne beschienen waren. Die Permeabilität nahm zu. 2. Die Blätter befanden sich während einer gewissen Zeit in trübem Tageslicht. Die Permeabilität nahm in dieser Zeit ab. 3. Die Blätter wurden während einer gewissen Zeit am Strauch mit Stanniol verdunkelt. Die Permeabilität nahm während dieser Zeit ab, unabhängig ob währenddem trübes Tageslicht, teilweise Sonnenschein, oder fortwährend Sonnenschein herrschte. Die Einzelheiten der Resultate dieser drei Versuche sind im folgenden zusammengestellt. Es wurde immer die Blatthälften- methode angewendet, so daß also nur Hälften des gleichen Blattes miteinander verglichen sind. Versuch 19. 30. Nov. 08, 8=^ vm. Hell , noch keine hierauf Sonne. Sonne, -1° fi 0,159 = 100 11"" . Sonne. 0» 0,212 = 133 2Std. 5 Min. 1 + 33-0 1. Dez. 08, 8^ vm. Hell, noch keine hierauf Sonne. Sonne, -3» fi 0,130= 100 11°« „ Sonne. 0" 0,189 = 145 2St.d. 30Min. 3 + 45 7o Der Einfluß des Lichtes auf die Permeabilität der Plasmahaut. 193 3. Dez. 08, 9" vm. Leicht bewölkt, hierauf 3,5" fi 0,159 = 100 teilweise Sonnenschein. l»'nm. 5,5» 0,189 = 119 3Std. 4 5 Min. Versuch 20. 2" + 19 "/o 2. Dez. 08, 8" vm. 11'» „ 2Sld. 55 Min. 1 Leicht bewölkt. — 0,5" 2 " fi 0,200 = 100 0,171= 85 2,5" - 15 7« 4. Dez. 08, 8'^ vm. 11- „ 3Std. 30Min. ) Nebel, trübe. 1° 2" fj. 0,200 = 100 0,183 = 91 1 » - 9°/„ 15. Dez. 08, 8" vm. 11" , 3 Std. l i Trübe, schwacher Eegen. 5" 5" fi 0,165= 100 0,159= 96 - 4"/„ Versuch 21. 14. Dez. 08, 9"' vm. Hell, Sonne. 9"^— 11": Verdunkelung mit Stanniol, während 5" }i 0,194 = 100 11" ^ 2 Std. 50 Min, dieser Zeit Sonnenschein. 8" 0,147 = 70 3" - 24 "/o 18. Dez. 08, 8" vm. Ziemlich bewölkt. 2" ji. 0,106 = 100 8"— 5"° nni. : Verdunkelg. mit Stanniol, während- dem teils Sonnenschein, 5=° nm. teils bewölkt. 5 " 0,059 = 55 8 Std. 35 Min. 3" — 45 "/„ 19. Dez. 08, 8^° vm. Trübe, regnerisch. 4,5" jjl 0,089 = 100 8-'"— 5^nm.: Verdunkelg. mit Stanniol, während- .5" nm. dem trübe und Regen. 7 " 0,030 = 34 9 Std. 2,5 " — 60 7, Vergleichen wir in Versuch 19 die zwei ersten Permeabilitäts- änderungen mit dem in der Tabelle S. 190 für die optimale Licht- intensität gefundenen Werte (50 cm Entfernung), so fällt auf, daß im ersten Fall die Änderung der Permeabilität größer war, trotz- dem sie sich auf eine kürzere Zeit bezieht. Ebenso sind die in Versuch 21 mitgeteilten Perraeabilitätsänderungen in zwei Fällen ziemlich größer als der in der Tabelle S. 190 für den Verdunkelungs- versuch angegebene Wert, trotzdem auch hier die Versuchszeit im letzten Fall größer war als im ersten. Man wird geneigt sein, Jahib. f. wies. Botanik. XLVIII. 13 194 A. Tröndle, daraus zu schließen, daß die Reaktionsfähigkeit in den abgeschnit- tenen Zweigen vermindert war. Dieser Schluß ist aber nicht ohne weiteres zwingend, denn wir dürfen Mittelwerte nur mit Mittelwerten, nicht mit Einzelwerten, und auch nicht Einzelwerto unter sich ver- gleichen, da ziemlich starke individuelle Verschiedenheiten vor- kommen können. So waren z. B. in Versuch 16 a die Permeabili- tätsänderungen: 1. Blatt 4-50%, 2. Blatt +12%, 3. Blatt -f 22 Vo- Immerhin aber soll nicht behauptet werden, daß durch das Abschneiden nicht eine Verminderung der Reaktionsfähigkeit möglich ist. Da wir aber auch keinen Grund haben anzunehmen, daß diese Verminderung in den einzelnen Versuchen sehr verschieden stark ausfiel, so würden die erhaltenen Werte, auf unverminderte Reak- tionsfähigkeit korrigiert, nur relativ geändert werden müssen. Es sollen nun noch einige Verdunkelungsversuche mit Tilia cordata mitgeteilt werden, die das gleiche Resultat hatten, wie die Verdunkelung bei Buxus. Versuch 22. 30. Sept. 08, S»»!!!!!. Sonne, 24" C. fi 0,31. Der Zweig mit der stehengelassenen Blatthälfte wurde im Dunkelzimmer ohne Beleuchtung aufgestellt von 3"— ö'^nm. Tenip. 18 — 19°C. 5'^ nm. fi 0,22. Versuch 23^). 21. Juli 09, 4"»nm. Sonne, 26» C. }i 0,17. Die stehengelassene Blatthälfte wurde mit Stanniol ver- dunkelt von 4 — 6 Uhr. 6~ nm. 23" C. fi. 0,07. 22. Juli 09, 4"" nm. Sonne, 27' C. fx 0,125. Die am Baum stehengelassene Blatthälfte mit Stanniol verdunkelt von 4 — G Uhr. 6«" nm. 24" C. H- 0,091. Auf Grund der Versuche, die in diesem Abschnitte mitgeteilt sind, können wir zusammenfassend die Beziehungen zwischen Perme- abilitätsänderung und Lichtstärke so ausdrücken: Werden Blätter während einer bestimmten Zeit verschiedenen Lichtintensitäten ausgesetzt, so sind nach Ablauf dieser Zeit in den einzelnen Intensitäten für diese charakteristische, nach Größe und Richtung bestimmte Permeabilitätsänderungen eingetreten. 1) Die Permeahilitätsbestimmungen in Versuch 23 wurden mit Glukose und Saccha- rose ausgeführt. Sie sind im 2. Teil ausführlich mitgeteilt. Der Einfluß des Lichtes auf die Permeabilität der Plasmahaut. 195 2. Abhängigkeit der Permeabilität von der Belichtungsdauer. Nach dem Ergebnis des vorigen Abschnittes, daß in höheren Intensitäten negative Reaktion (Permeabilitätsabnahme) eintritt, lag es nahe, zu untersuchen, ob das bei Beleuchtungszeiten, die kleiner sind als 24 Std. auch noch der Fall ist, oder ob nicht etwa bei kurzer Belichtung erst positive Reaktion eintritt und erst später negative. Zur Entscheidung dieser Frage mußten die Versuche in einer Lichtintensität durchgeführt werden, in der bei 24 -stündiger Be- lichtung starke negative Reaktion eintritt. Dazu war geeignet die relative Intensität 1, in 10 cm Entfernung von meiner Lampe. Da ich, schon bevor ich diese Versuche anstellte, die im 4. Abschnitt mitgeteilte Stimmungsänderung studiert hatte, so suchte ich mein Material möglichst gleichmäßig und tief zu stimmen, indem ich die abgeschnittenen Zweige vor Versuchsbeginn jeweilen ungefähr 24 Std. unter einem schwarzen Zylinder verdunkelte. Im folgenden sei die ausgeführte Versuchsreihe vollständig mitgeteilt. Versuch 24. Entfernung von der Lampe: 10 cm. a) Belichtungsdauer 7,5 Min. Datum Temp. i. Dunkelz. Temp. d. Lösung Plasmolyt. Grenzkonz. ■ 1 i P- Mol NaCl Mol Sacch. Anfang] Ende 26. Nov. 1025 vm. 22,5 18,5 0,772 1,050 1,360 0,200 1032.5 „ 18,5 0,772 1,050 1,360 0,200 2 6. Nov. 11^5 vm. 0,750 1,050 1,400 0,177 1132.5 ^ 0,750 1,050 1,400 0,177 27. Nov. 925 vm. 18,5 0,683 1,050 1,537 0,096 932,5 18,5 0,683 1,050 1,537 0,096 7. Dez. 850 ym_ 19 0,727 1,050 1,444 0,151 857.5 ^ 0,727 1,050 1,444 0,151 7. Dez. 11 55 vm. 19 0,705 1,050 1,489 0,124 1202.5nm. 21,5 0,705 1,050 1,489 0,124 7. Dez. 410 nm. 19 0,727 1,050 1,444 0,151 417,5 22 0,727 1,050 1,444 0,151 Mittelwert der Permeabilität (fi). Änderung der Permeabilität 7o Reaktion der einzelnen Blätter alle 6 0. Anfang : Ende: 13* 0,149 0,149 196 A. Tröndle, b) Belichtungs dauer 11 Min. Datum Temp. im Temp. der Plasmolyt. Grenzkonz. i f^ zimmer Lösung Mol NaCl Mol Sacch. Anfang Ende 15. Jan. 9"* vm. 0,772 1,050 1,360 0,200 21,5 18 0,772 1,050 1,360 0,200 15. Jan. 9" vm. 23 18 0,772 1,050 1,360 0,200 10"* „ 0,772 1,050 1,360 0,200 1 S.Jan. lO^-^vm. 23 18 0,750 1,050 1,400 0,177 1052.5 ^ 0,750 1,050 1,400 0,177 1 S.Jan. 1124.5 vm. 23,5 18 0,772 1,050 1,360 0,200 1 1 35,5 0,772 1,050 1,300 0,200 IS. Jan. 1" nm. 0,772 1,050 1,360 0,200 1* 23 18,5 0,750 1,012 1,349 0,207 IS. Jan. 2"* nm. 23,5 18,5 0,750 1,050 1,400 0,177 2» „ 0,750 1,050 1,400 0,177 Mittlere Permeabilität (fi) Anfang: 0,192 = 100 Ende: Änderung der Permeabilität Reaktion der einzelnen Blätter + 0,5 "/o 5 0, 1 +. 0,193 = 100,52 c) Belichtungsdauer 13 Min. Datum Temp. im Dunkel- zimmer Temp. der Lösung Plasmolyt. Grenzkonz. i f^ Mol NaCl Mol Saceh. Anfang Ende 8.Feb. lO^«'^ vm. 18,5 0,727 1,012 1,392 0,182 1 107,5 ^ 0,727 1,012 1,392 0,182 8. Feb. 2'* um. 23 19 0,772 1,087 1,408 0,172 2" „ 0,772 1,050 1,360 0,200 8. Feb. 3" nm. 23 19 0,772 1,050 1,360 0,200 o27 ^ n 0,772 1,050 1,360 0,200 9. Feb. 10*' vm. 0,727 1,012 1,392 0,182 10" „ 22 18 0,750 1,012 1,349 0,207 10. Feb. 9^* vm. 0,705 0,937 1,329 0,219 9'" „ 23 18 0,705 0,937 1,329 0,219 10. Feb. 10'" „ 0,772 1,050 1,360 0,200 10" „ 23 18 0,772 1,050 1,360 0,200 Mittlere Permeabilität (|j.) Änderung der Permeabilität Beaktion der einzelnen Blätter Anfang: 0,192 = 100 Ende: 0,201 + 4,5 7o = 104,68 2 +, 4 0. Der Einfluß des Lichtes auf die Permeabilität der Plasmahaut. 197 d) Bei euchtung sdauer 15 Min. Datum Temp. im Dunkel- zimmer Temp. der Lösung Plasmolyt. Grenzkonz. i fA Mol NaCl Mol Sacch. Anfang Ende 24. Nov. 9'° vm. 18 0,683 1,050 1,537 0,096 ^ n 0,661 1,012 1,531 0,100 24. Nov. 10*" vm. 22 0,683 1,012 1,481 0,129 10»^ „ 0,683 1,012 1,481 0,129 26. Nov. 9" vm. 18 0,772 1,087 1,408 0,172 q80 •^ n 22,5 0,750 1,050 1,400 0,177 I.Dez. 9" vm. 0,705 1,012 1,435 0,156 10°" „ 22 19 0,750 1,012 1,349 0,207 1. Dez. 11" vm. 0,750 1,050 1,400 0,177 11- „ 22,5 19,5 0,750 1,050 1,400 0,177 I.Dez. 1*° nm. 0,750 1,012 1,349 0,207 1« „ 22 19 0,727 0,975 1,341 0,212 Mittlere Permeabilität (fx) Anfang: 0,156 = 100 Ende: Änderung der Permeabilität -{~ T "lo Keaktion der einzelnen Blätter .... 3 -j-, 3 0. 0,167 = 107,05 e) Be euchtung sdauer 20 Min. Datum Temp. im Dunkel- zimmer Temp. der Lösung Plasmolyt. Grenzkonz. t IJ- Mol NaCl Mol Sacch. Anfang Ende- 5. Feb. 2™ nm. 23,5 18,5 0,772 1,050 1,360 0,200 2- „ 0,7 72 1,050 1,360 0,200 5. Feb. 3" „ 24 18,5 0,772 1,087 1,408 0,172 3" „ 0,772 1,012 1,310 0,230 7. Feb. 11°' vm. 0,750 1,012 1,349 0,207 11- „ 22,5 18 0,772 1,012 1,310 0,230 7. Feb. 3'* nm. 22,5 18,5 0,772 1,050 1,360 0,200 3" „ 0,750 0,975 1,300 0,236 7. Feb. 357.5 nn, 22,5 18,5 0,750 1,050 1,400 0,177 4.7,5 ^^ 0,727 1,012 1,392 0,182 8. Feb. 9" vm. 22 18,2 0,772 1,089 1,408 0,172 n49 22 18,2 0,750 1,012 1,349 0,207 Mittlere Permeabilität ((i) Änderung der Permeabilität -f- 14 % Reaktion der einzelnen Blätter .... 5 -|-, 1 0. Anfang : 0,188 = 100 Ende: 0,214 = 113,82 198 A. Tröndle, f) Be leuchtung sdauer 22 Min. Da tum Temp. im Dunkel- zimmer Temp. der Lösung Plasmolyt. Grenzkonz. i' 1^ Mol NaCl Mol Sacch. Anfang Ende 4. Dez. 9« vra. 0,727 1,012 1,392 0,182 10-" n 22,5 20 0,727 0,975 1,342 0,211 4. Dez. 11°« vm. 0,705 1,012 1,435 0,156 11" t) 0,683 0,975 1,427 0,161 11. Dez. 11" vm. 0,727 1,012 1,392 0,182 11" I) 22 0,727 0,937 1,288 0,243 U.Dez. 2'" nm. 0,750 1,050 1,400 0,177 282 n 21 19 0,750 1,012 1,349 0,207 15. Dez. 10°= vm. 20,5 19. 0,727 1,012 1,392 0,182 10" n 0,750 1,012 1,349 0,207 16. Dez. 10°' vm. 23 20 0,727 1,050 1,444 0,151 1026 n 0,750 1,050 1,400 0,177 Mittlere Permeabilität (p) Änderung der Permeabilität . Beaktiou der einzelnen Blätter Anfang: 0,171 = 100 Ende: 0,201 + 17,5% =117,54 alle 6 -f. g) Beleuchtungsdauer 30 Min. Datum Temp. im Dunkel-. zimmer Temp. der Lösung Plasmolyt. Grenzkonz. i' f^ Mol NaCl Mol Sacch. Anfang Ende 23. Nov. 8« vm. 9- „ 23. Nov. 10*' vm. 10^' „ 23. Nov. 11»* vm. 12°' nm. 8. Dez. 8" vm. 9" „ S.Dez. 11°' vm. 11- „ 9. Dez. 8*° vm. qlO ^ n 22 23 22,5 23 23 21,5 18 18 18,5 18,5 18,5 19 18 18,5 19 19 0,705 0,705 0,705 0,705 0,705 0,705 0,727 0,727 0,705 0,705 0,772 0,772 1,050 1,050 1,050 1,050 1,050 1,050 1,012 1,012 1,012 0,975 1,125 1,125 1,489 1,489 1,489 1,489 1,489 1,489 1,392 1,392 1,435 1,382 1,457 1,457 0,124 0,124 0,124 0,182 0,156 0,143 0,124 0,124 0,124 0,182 0,187 1,143 Mittlere Permeabilität (pi) Änderung der Permeabilität Reaktion der einzelnen Blätter Anfang : 0,142 = 100 Ende: 0,147 + 3,5 7o = 103,52 1 +, 5 0. Der Einfluß des Lichtes auf die Permeabilität der Plasmahaut. 199 h) B 3leuchtun jsdauer 1 Std. Datum Temp. im Duukel- zimmer Temp. der Lösung Plasmolyt. Grenzkonz. i' H- Mol NaCl Mol Sacch. Anfang Ende 16. Nov. 4" vm. 21,3 19 0,727 1,050 1,444 0,151 f:05 3 )) 21,3 19,5 0,727 1,050 1,444 0,151 16. Nov. 2*" nm. 21,3 19 0,683 0,937 1,372 0,193 s»» „ 21,3 19 0,683 0,937 1,372 0,193 18. Nov. 2=«nm. 0,727 1,125 1,547 0,090 21,3 18,5 0,727 1,125 1,547 0,090 9. Dez. 10'" vm. 18,5 0,727 0,975 1,341 0,212 11»» „ 22 18,5 0,727 0,975 1,341 0,212 9. Dez. 1»" nm. 18,5 0,727 0,975 1,341 0,212 980 23 18,5 0,727 0,975 1,341 0,212 11. Dez. 9"" vm. 18,5 0,750 1,050 1,400 0,177 10°» „ 22 18,5 0,750 1,050 1,400 0,177 Mittlere Permeabilität (fj.) Anfang: 0,172 Ende: 100 Änderung der Permeabilität Reaktion der einzelnen Blätter o7o alle 6 0. 0,172 — 100 i) Be euchtung sdauer 1'/- Std. Datum Temp. im Dunkel- zimmer Temp. der Lösung Plasmolyt. Grenzkonz. i' f* Mol NaCl Mol Sacch. Anfang Ende . 4. Feb. 10^' vm. 19,5 0,750 1,050 1,400 0,177 24 0,750 1,050 1,400 0,177 4. Feb. 1'' nm. 23 19 0,727 1,012 1,392 0,182 3" „ 24 19 0,750 1,050 1,400 0,177 4. Feb. 2" nm. 23 19 0,750 1,050 1,400 0,177 3" „ 24 19,5 0,772 1,087 1,408 0,172 5. Feb. 9°° vm. 23 18 0,794 1,087 1,369 0,195 10«° „ 24 18 0,794 1,087 1,369 0,195 5. Feb. 9'° vm. 23 18 0,772 1,050 1,360 0,200 ir „ 24 18 0,794 1,087 1,369 0,195 5. Feb. lO"" vm. 23 18 0,750 1,050 1,400 0,177 11'« „ 24 18 0,772 1,087 1,408 0,172 Mittlere Permeabilität (fx) Anfang: 0,184 = 100 Ende: Änderung der Permeabilität Reaktion der einzelnen Blätter -1,57« 4 — , 2 0. 0,181 = 98,36 200 A. Tröndle, k) Be leuchtung sdauer 2 Std. Datum Temp. im Dunkel- zimmer Temp. der Lösung Plasmolyt. Grenzkonz. i' l>- Mol NaCl Mol Sacch. Anfang Ende 16. Nov. 11*" vm. 21,5 0,683 0,937 1,372 0,193 l" nm. 21,3 19 0,683 0,975 1,427 0,161 18. Nov. 8" vm. 18 0,683 1,012 1,481 0,129 10« „ 21,3 18,5 0,683 1,012 1,481 0,129 18. Nov. 11« vm. 18,3 0,683 1,012 1,481 0,129 l«nm. 21,3 18,3 0,661 0,975 1,475 0,133 14. Dez. 8« vm. 18,5 0,750 1,087 1,449 0,148 10« „ 21,5 19 0,727 1,050 1,444 0,151 14. Dez. 11~ vm. 19 0,750 1,012 1,349 0,207 1»» nm. 21,5 19 0,750 1,050 1,400 0,177 15. Dez. 9« vm. 19 0,705 1,050 1,489 0,124 11« „ 21 19 0,705 1,050 1,489 0,124 Mittlere Permeabilität (fi) Anfang: 0,155 = 100 Ende: Änderung der Permeabilität Beaktiou der einzelnen Blätter - 6,5 7o -, 4 0. 0,145 = 93,54 1) Beleuchtungsdauer 3 Std. Da um Temp. im Dunkel- zimmer Temp. der Lösung Plasmolyt. Grenzkonz. t' \^ Mol NaCl Mol Sacch. Anfang Ende 5. Feh. l^nm. 24 18 0,727 1,012 1,392 0,182 4" „ 24 19 0,750 1,050 1,400 0,177 5. Feh. 2"^nm. 24 18,5 0,750 1,012 1,349 0,207 500 24 18,8 0,750 1,050 1,400 0,177 8. Feb. 8-*^ vm. 0,772 1,087 1,408 0,172 11» „ 22 19 0,772 1,087 1,408 0,172 8. Feb. l'"nm. 23 0,794 1,012 1,274 0,251 i" « 23 19 0,750 1,012 1,349 0,207 8. Feb. 2~nm. 19 0,750 1,050 1,400 0,177 23 19 0,727 1,050 1,444 0,151 10. Feb. 8" vm. 17,5 0,727 1,050 1,444 0,151 11" „ 23 18 0,727 1,050 1,444 0,151 Mittlere Permeabilität ([>.) Änderung der Permeabilität Reaktion der einzelnen Blätter Anfang: 0,190 = 100 Ende: 0,172 - 9,5 7o = 90,52 4 — , 2 0. Der Einfluß des Lichtes auf die Permeabilität der Plasmahaut. 201 m) Beleuchtungsdauer 4 Std. Datum Tenip. im Temp. der Plasmolyt. Grenzkonz. i' fi z immer Lösung Mol NaCl Mol Sacch. Anfang Ende 19. Nov. 9*" vm. 18,5 0,683 0,975 1,427 0,161 l*»nm. 21 18,3 0,705 1,012 1,435 0,156 19. Nov. 10"" vm. 21,5 18 0,683 0,975 1,427 0,161 2«" nm. 21 18,5 0,683 1,050 1,537 0,096 20. Nov. 9* vm. 18,5 0,683 1,012 1,481 0,129 l^nra. 20 19 0,683 1,050 1,537 0,096 16. Dez. 9* vm. 19 0,727 1,012 1,392 0,182 1* nm. 23 19 0,683 0,975 1,427 0,161 17. Dez. 10*" vm. 19,5 0,727 1,012 1,392 0,182 2" nm. 24,5 20 0,727 1,012 1,392 0,182 18. Dez. 9"" vm. 23 19,5 0,794 1,050 1,322 0,223 l^nm. 23 19 0,750 1,012 1,349 0,207 Mittlere Permeabilität (|x) Änderung der Permeabilität . Reaktion der einzelnen Blätter Anfang: 0,173 = 100 Ende: 0,149 — 14% =86,12 5 — , 1 0. n) Beleuchtungsdauer 24 Std. Datum Temp. im Temp. der Plasmolyt. Grenzkonz. i' JA zimmer Lösung Mol NaCl Mol Sacch. Anfang Ende. 16. Nov. 8" vm. 18,5 0,727 1,050 1,440 0,153 17. Nov. 8" , 21 19 0,727 1,050 1,440 0,153 16. Nov. 9» „ 21 19 0,683 0,975 1,420 0,165 17. Nov. 9« „ 21 19 0,661 1,012 1,530 0,100 16. Nov. 10" „ 21 19 0,683 0,975 1,420 0,165 17. Nov. 10- „ 21 19 0,705 1,087 1,510 0,112 17. Dez. 11" „ 24,5 20 0,705 0,975 1,382 0,187 18. Dez. 8« „ 23 19,5 0,727 1,012 1,392 0,182 17. Dez. 11" n 25 19,5 0,750 1,050 1,400 0,177 18. Dez. lO-o „ 23 19 0,772 1,125 1,457 0,143 17. Dez. 12"' „ 25 20 0,750 1,012 1,349 0,207 18. Dez. 11" r, 23 19 0,727 1,050 1,444 0,151 Mittelwerte der Permeabilität (fi) Anfang: 0,175 = 100 Ende: 0,140 80 Änderung der Permeabilität — 20 7o Reaktion der einzelnen Blätter . . , . , 5 — ,10, 202 A. Tröndle, Stellen wir nun die Resultate dieses Versuches noch in einer besonderen Tabelle zusammen, um die Übersicht zu erleichtern, so finden wir: Abhängigkeit der Reaktion von der Beleuchtungszeit. Objekt: Buxus semp. rotund. Lichtquelle: Elektr. Lampe 32 Kerzen. Entfernung v. d. Lampe: 10 cm. Versuchsort: Dunkelzimmer. Temperatur (während d. Versuch.): 21 — 24" C. Beleueh- tungs- dauer Minuten Stunden 7,5 11 13 15 20 22 30 1 IV3 2 3 4 24 Eeaktion in7o + 0,5 + 4,5 + 7 + 14 + 17,5 + 3,5 -1,5 — 6,5 — 9,5 — 14 — 20 Damit ist die eingangs dieses Abschnittes ausgesprochene Ver- mutung bestätigt. Belichten wir mit einer hohen Intensität, die bei längerer Einwirkung negative Reaktion auslöst, nur kurze Zeit, so. erhalten wir positive Reaktion. Das gilt nicht nur für die eine, hier geprüfte Intensität, sondern auch in 20 und 30 cm von der Lampe verhalten sich die Blätter gleich, und ich bin überzeugt, daß auch in noch höheren Intensitäten, als ich sie prüfen konnte, sofern sie überhaupt nur ertragen werden, zuerst positive und erst nachher negative Reaktion eintritt. Ich halte mit für berechtigt, verallgemeinernd zu sagen: In allen Intensitäten, die Reaktion auslösen, tritt zuerst positive Reaktion ein, die in den höheren Intensitäten später einer negativen Platz macht. Damit wissen wir nun aber nicht, ob auch in den schwächeren Intensitäten, die bei 24-stündiger Belichtung positiv reagieren, später auch noch negative Reaktion auftritt, oder ob die positive, immer mehr und mehr anwachsend, bestehen bleibt. Es wird deshalb von Interesse sein, hier einen Versuch anzuführen, in dem die Be- lichtungszeit auf eine ganze Anzahl Tage ausgedehnt wurde. In diesem Versuche wurden die Zweige vorher nicht verdunkelt, und jeden Tag 3 — 4 Messungen gemacht und daraus die Tagesmittel bestimmt. Das Ergebnis ist in der folgenden Tabelle zusammengestellt, das Protokoll befindet sich im Anhang (Versuch 25): Der Einfluß des Lichtes auf die Permeabilität der Plasmahaut. 203 Änderung der Permeabilität in Licht mittlerer Intensität bei längerer als 24stündiger Beleuchtung. Objekt: Buxus se^np. rot. Entfernung v. d. Lampe: 50 cm. Dauer der Beleuchtung 1. Tag 2. Tag 3. Tag 4. Tag 5. Tag 6. Tag Tagesmittel von fx 0,191 = 100 0,240 = 125,5 0,242 = 126,5 0,209 = 109,5 0,198 = 103,5 0,185 = 97 Aus diesem Versuch geht klar hervor, daß auch in schwächeren Lichtintensitäten auf die anfängliche Permeabilitätszunahme später eine Abnahme folgt, mit dem Unterschied, daß der Wechsel in den geringeren Intensitäten viel später eintritt als in den höheren. Es interessierte mich nun auch, das Schicksal der negativen Reaktion, die in hohen Intensitäten, schon vor 24 Stunden Belichtung be- ginnt, weiter zu verfolgen, denn man hat sich zu fragen, ob diese negative Reaktion bei längerer als 24 stündiger Belichtung einen Stillstand erreicht, oder ob sie eventuell nochmals umwendet. Wie aus der folgenden Zusammenstellung ersichtlich ist, ist das letztere der Fall. In einem Versuch nahm die Permeabilität vom 1. — 3. Tage ab, von da bis zum 6. Tage wieder zu, ohne die frühere Höhe zu erreichen, und sank hierauf nochmals. Der andere Versuch zeigt das gleiche, auch hier bis zum 3. Tage Sinken und von da an wieder Ansteigen. Änderung der Permeabilität in Licht höherer Intensität bei längerer als 24 stündiger Belichtung. Objekt: Buocus semp. rotund. a)') Entfernung v. d. Lampe: 10 cm. Dauer der Beleuchtung 1. Tag 2. Tag 3. Tag 4. Tag 5. Tag 6. Tag Tagesmittel von [). 0,261 = 100 0,219 ^ 83,9 0,179 = 68,5 0,238 = 91 0,249 = 95,5 0,198 = 76 b)') Entfernung von der Lampe: 35 cm Dauer der Beleuchtung 1. Tag 2. Tag 3. Tag 4. Tag 5. Tag Tagesmittel von }x 0,219 = 100 0,201 = 92 0,187 = 85,5 0,198 = 90,5 0,202 = 92 Ein Versuch, in dem die Verdunkelung auf mehr als 24 Std. ausgedehnt wurde, verhielt sich im Prinzip gleich, die negative Re- 1) Protokoll im Anhang, Versuch 26. 2) Protokoll im Anhang, Versuch 27. 204 A. Tröndle, aktion, die dabei eintritt, wendet nämlich um und zwar auch zwei- mal wie im ersten der obigen Versuche. Der erste Wendepunkt liegt am 4., der zweite am 8. Verdunkelungstage. Änderung der Permeabilität bei längerer als 24 stündiger Verdunkelung. Objekt: Bu.rus semp. rotund.^) Dauer der Beleuchtung I.Tag 2. Tag 3. Tag 4. Tag 5. Tag 6. Tag 7. Tag S.Tag 9. Tag 10. Tag Tagesmittel von |JL 0,219 = 100 0,176 = 80 0,125 = 57 0,143 = 65 0,150 = 68,5 0,159 = 72,5 0,175 = 80 0,163 = 74,5 0,152 = 69,5 Die Untersuchungen dieses Abschnittes haben ergeben: 1. In allen reizenden Intensitäten tritt erst positive Reaktion ein, die erst später, in den höheren Intensitäten nach kürzerer, in den geringeren nach längerer Einwirkung, einer negativen Reaktion Platz macht. 2. Ein Reiz löst nicht bloß eine Schwingung aus (Zunahme und -wieder Abnahme der Permeabilität), sondern es treten jeweilen mehrere Schwingungen auf. Eine Klärung der Beziehungen zwischen positiver und negativer Reaktion und des Auftretens mehrerer Schwingungen soll erst im theoretischen Abschnitt versucht werden. Hier sei bloß das tat- sächlich im Experiment gefundene konstatiert. 3. Abhängigkeit der Permeabilität von der Lichtmenge. Es handelt sich hier im wesentlichen um die Frage, ob das photochemische Grundgesetz, wonach gleichen Produkten aus Be- lichtungszeit X Lichtstärke gleiche photochemische Reaktion ent- spricht, für die Permeabilitätsänderung ebenfalls gültig ist. Die Entscheidung dieser Frage erscheint wichtig, nicht nur im Hin- blick auf die Untersuchungen Frosch eis und Blaauws, die die Gültigkeit dieses Gesetzes für den Heliotropismus nachwiesen, sondern sie ist auch mit von wesentlicher Bedeutung für unsere Auffassung der Permeabilitätsänderung. Das Licht könnte einmal direkt in der Plasmahaut als solches wirken, so daß durch photo- chemische Änderungen der Plasmahaut oder mindestens eines in ihr vorhandenen photochemischen Systems die Permeabilität ent- sprechend geändert würde und in dem Fall müßte das Gesetz 1) Protokoll im Anhang, Versuch 28. Der Einfluß des Lichtes auf die Permeabilität der Plasniahaut. 205 gültig sein. Oder aber das Licht wirkt als Reiz und die lebendige Plasmahaut reagiert darauf mit Änderung der Permeabilität, womit natürlich die Gültigkeit des Gesetzes nicht ausgeschlossen ist. Gilt es aber nicht, so trifft die erste Möglichkeit sicher nicht zu. Für die experimentelle Prüfung ergibt sich eine gewisse Schwierigkeit. Fröschel und Blaauw haben in ihren heliotro- pischen Untersuchungen den Pflanzen die bestimmte Lichtmenge zugeführt, hierauf verdunkelt und die Reaktion als Nachwirkung beobachtet. Bei unserem Objekt ist diese Methode nicht anwendbar, da Dunkelheit als solche ebenfalls und zwar negative Reaktion auslöst. Wir können deshalb nur so vorgehen, daß wir erst die Anfangspermeabilität bestimmen, hierauf eine bestimmte Lichtmenge zuführen und dann sofort die Endpermeabilität feststellen, gerade wie wir den Grad der Schwärzung, die nach Zufuhr einer bestimmten Lichtmenge auf dem Chlorsilberpapier entsteht, unmittelbar, nach- dem die Zufuhr aufgehört hat, feststellen. Ich mache deshalb noch besonders darauf aufmerksam, daß die im folgenden bestimmten Zeitrainima, während denen die Blätter den betreffenden Intensitäten ausgesetzt werden mußten, um eben Reaktion zu bekommen, im physiologischen Sinne nicht Präsen- tations- sondern Reaktionszeiten vorstellen. Für die photo- chemische Deutung der Permeabilitätsänderung fällt das nicht ins Gewicht, denn wenn die Permeabilitätsänderung ein rein photo- chemischer Prozeß ist, so müßte die Lichtwirkung sofort nach dem Beleuchtungsbeginn anfangen und nach beendeter Zufuhr der Licht- menge gerade die dieser entsprechende Permeabilitätsänderung bewirkt haben. Die Resultate dieser Versuche sind in der umstehenden Tabelle zusammengefaßt (Protokolle im Anhang, Versuche 29 — 33, sowie Versuch 24 im vorigen Abschnitt S. 195 ff.). Wenden wir uns nun zur Besprechung des Resultates. Die Reaktionszeiten wurden für sechs verschiedene Intensitäten bestimmt, von denen die schwächste 100 mal kleiner war als die stärkste und annähernd 30 — 32 Meterkerzen betrug. Daß nicht mehr Reaktions- zeiten bestimmt wurden, hat seinen Grund darin, daß diese Be- stimmungen sehr viel Zeit beanspruchen. Allein schon für die in der Tabelle enthaltenen Bestimmungen mußten 744 plasmolytische Grenzkonzentrationen ermittelt werden. 206 A. Tröndle, Bestimmung der Reaktionszeit. Objekt: Buxiis scinp. rotimd. Vorbehandlung: ca. 24 Std. verdunkelt. Versuchsort: Dunkelzimmer. Temperatur: 20 — 23" C. Lichtquelle: Elektr. Lampe 32 Kerzen. Inten- sität, re- lativ Belichtungsdauer : Ent- fern. V. d. Lampe Minuten Stunden Re- akti- 7,5 10 11 12 13 15 20 22 30 50 1 l'/a 2 3 37, 4 24 ons- in cm Reaktion in Prozent: 10 1 0,5 4,5 7 14 17,5 3,5 p — 1,5 -6,5 — 9,5 — 14 — 20 11 Min. 20 0,25 0,5 4 10 10 Min. 30 0,11 1 4 -1,5 -1,5 12 Min. 50 0,04 3 4 10 21 Min. 70 0,02 1 8 30 Min. 100 0,01 0,5 4 50 Min. Wie ersichtlich, nimmt die Reaktionszeit mit neigender Licht- intensität ab und zwar in immer schwächerem Maße, so daß die Abnahme in den schwächeren Intensitäten viel rascher erfolgt als in den stärkeren. Wenn wir nun die Lichtmengen bestimmen, die in den verschiedenen Entfernungen von der Lampe zugeführt wurden, bis eben Reaktion eintrat, so zeigt sich, daß sie unter- einander nicht gleich sind, wie au8 der folgenden Tabelle zu ent- nehmen ist. Entfernung von der Lampe Relative Intensität Reaktions- zeit Lichtmenge (= R.zeit X Intensität 10 cm 1 11 Min. 11,00 20 cm 0,25 10 Min. 2,50 30 cm 0,11 12 Min. 1,32 50 cm 0,04 21 Min. 0,84 70 cm 0,02 30 Min. 0,60 100 cm 0,01 50 Min. 0,50 Damit ist zugleich ausgedrückt, daß das Licht nicht einzig und allein durch eine photochemische Änderung in der Plasmahaut eine Änderung der Permeabilität bewirkt, sondern es müssen noch andere Faktoren eingreifen und es ist unsere Aufgabe, diese Faktoren zu bestimmen. Dies kann geschehen, wenn es uns gelingt, einen gesetzmäßigen Zusammenhang zwischen Intensität, Reaktionszeit und Lichtmenge aufzufinden. Und das ist in der Tat möglich. Der Einfluß des Lichtes auf die Permeabilität der Plasmahaut. 207 Den Schlüssel zur Lösung gibt uns die in der obigen Tabelle enthaltene Tatsache, daß die Lichtmenge mit steigender Intensität auch steigt, aber ohne daß sie einander parallel gingen. Eine ein- fache Beziehung besteht hier also nicht, wohl aber gibt sich eine solche zu erkennen, wenn wir die Differenzen der Intensitäten mit den entsprechenden Differenzen der Lichtmengen vergleichen: sie sind einander proportional, so daß das Verhältnis Differenz der Lichtmengen : Differenz der Intensitäten eine konstante Größe ist. In der folgenden Tabelle ist die Berechnung ausgeführt. Differenz der Differenz der dm Intensität Lichtmenge Intensität Lichtmengen = di = dm 1 11,00 0,75 8,50 11,33 0,25 2,50 0,14 1,18 8,43 0,11 1,32 0,07 0,48 6,85 0,04 0,84 0,02 0,24 12,00 0,02 0,60 0,01 0,10 10,00 0,01 0,50 Daß die Werte der letzten Kolumne zum Teil ziemlich dif- ferieren, ist natürlich, doch ist die Schwankung ganz ohne Gesetz. dm Aus der Formel -^ = ä; können wir das Gewünschte ent- di nehmen. Schreiben wir sie in anderer Form, so erhalten wir: i't' — it h V — % worin i' und i zwei Intensitäten, t' und t die dazugehörigen Reak- tionszeiten sind. Wir schreiben die Formel anders und finden: i't' — it = i'h — ih, woraus sich ergibt: i'{t' ^Jc) = i(t —Je) (1) d. h. das Produkt aus Intensität mal Reaktionszeit minus einer Konstanten k ist eine konstante Größe, oder anders ausgedrückt: die Lichtwirkung ist proportional der Intensität und proportional der Reaktionszeit minus l~. Die Reaktionszeit verhält sich also so, wie wenn sie aus zwei Teilen bestehen würde, einem unwirksamen Je, und einem wirksamen t — Je, dem die Lichtwirkung proportional ginge. Wir haben nun die Richtigkeit unserer Formel zu prüfen, in- dem wir mit ihrer Hilfe die Reaktionszeiten berechnen und zusehen, 208 A. Tröndle, ob sie mit den wirklich gefundenen übereinstimmen. Zu dem Zwecke stellen wir die Formel nochmals um, so daß wir erhalten: r = ^l±M,^ ^^^ worin f die gesuchte Reaktionszeit ist, it eine zugeführte Licht- menge und i' die zu f gehörige Intensität. Die Werte für k, i und it entnehmen wir aus der vorhergehenden Tabelle, k berechnet sich dort im Mittel zu 9,722. Wir runden auf und setzen k = 10. Für i können wir natürlich jede beliebige Intensität nehmen, für die wir die zugehörige Reaktionszeit t bestimmt haben. Wir wählen die kleinste geprüfte Intensität und setzen i == 0,01 und «7 = 0,5. Setzen wir diese Werte in die Formel (2), so erhalten wir: ,, _ 0,5 + (i--0,01)10 ^ ~ i^ In der folgenden Tabelle sind die nach dieser Formel be- rechneten Reaktionszeiten angeführt und zum Vergleich die wirklich gefundenen daneben gesetzt. Reaktionszeit berechnet gefunden 1 10,4 Min. 11 Min. — 0,6 Min. 0,25 11,G Min. 10 Min. + 1,6 Min. 0,11 13,63 Min. 12 Min. -f 1,63 Min. 0,04 21,2.5 Min. 21 Min. + 0,25 Min. 0,02 30,00 Min. 30 Min. 0,01 .50,00 Min. 50 Min. Man wird nicht verkennen können, daß die Übereinstimmung zwischen den wirkHch gefundenen und den theoretischen Reaktions- zeiten ganz gut ist, womit bewiesen ist, daß die Formel i{t — k) = i'{t' — k) die tatsächlichen Verhältnisse richtig wiedergibt. Konstruieren wir die Kurven der Reaktionszeiten (Fig. 2), so sind daraus die Beziehungen zwischen Reaktionszeit und Intensität so leicht ersichtlich, daß wir auf jede weitere Beschreibung ver- zichten können. Wenden wir uns nun zur Größe k. Sie ist als Konstante unabhängig von der Intensität und von der Belichtungszeit, die beide variabel sind. Sie muß deshalb durch das Objekt selbst be- dingt sein, ihre Ursache ist im lebenden Protoplasma zu suchen. Aus dem Mitgeteilten schließen wir: die Permeabilitätsänderung ist nicht ein rein photochemischer Prozeß, sondern das lebendige Plasma greift dabei ebenfalls ein. Der Einfluß des Lichtes auf die Permeabilität der Plasmaliaut. 209 Die Richtigkeit dieses Schlusses läßt sich auch noch auf andere Weise prüfen, nämlich mit Hilfe der Narkose. Kommt das lebende Protoplasma mit in Frage, so darf in der Narkose keine oder bloß beschränkte Reaktion eintreten, und es müssen die Blätter, nach- dem sie sich erholt haben, wieder normal reagieren. Wie aus den folgenden Versuchen hervorgeht, trifft das zu. In diesen Versuchen wurden die Zweige in einer großen Cuvette mit Blechdeckel so aufgestellt, daß sie in 10 cm von der Lampe standen. In die Cuvette stellte ich neben den Zweig zu ]5eginn des Versuches einen Napf mit dem Narkotikum, den ich am Ende des Versuches wieder herausnahm. Die erste Hälfte des Blattes wurde zu Beginn, die zweite am Schluß des Versuches auf ihre Permeabilität untersucht. Vor dem Versuch waren die Zweige 24 Std. verdunkelt. Behchtet wurde 22 Min. lang, da nicht narkotisierte Blätter unter diesen Bedingungen optimal positiv reagieren. D,Cl^ 0,11 o,lf B.SO Fig. 2. Kurve der Reaktionszeiten, konstruiert nach den Angaben der Tabelle S. 208. Die Eeaktionsseiten sind als Ordinaten aufgetragen. Auf der Abszisse sind die Licht- , it -\- (i — i)k Intensitäten verzeichnet. Die Kurve entspriclit der Formel t = —, , worin if = 0,5, i = 0,01 und k = 10 gesetzt sind (vgl. S. 208). X = experimentell bestimmte Kurvenpunkte. Die Kurve zeigt, daß in den schwächeren Lichtintensitäten eine geringe Erhöhung der Intensität eine starke Verminderung der Reaktionszeit zur Folge hat, während in den höheren Intensitäten einer eben so großen Intensitätszunahme eine nur schwache Verkürzung der Reaktionszeit entspricht. Stellen wir das Resultat dieser Versuche zusammen, so ergibt sich: Reaktion narkotisierter und nicht narkotisierter Blätter'): Entfernung von der Lampe: 10 cm. Objekt: Buxus. Belichtungs- und Narkotisierungsdauer: 22 Min. Permeabil.-Ander. narkotisiert mit Chloroform "/o narkotisiert mit Äther „ nach 24-stündiger Erholung von der Äthernarkose . . -|- 17 „ normale Zweige, die nicht narkotisiert waren ...-[" ^'^i^ n narkotisiert mit Amylalkohol -|-9„ 1) Protokolle siehe im Anhang, Versuche 34 a u. b, 35 u. 36. Jahrb. f. wiss. Botanik. XLVHI. 14 210 A. Tröndle, In diesem Abschnitt hat sich, wenn wir kurz zusammenfassen, als wichtigstes Ergebnis herausgestellt, daß eine Änderung der Permeabilität unter dem Einfluß des Lichtes nur möglich ist, wenn das lebende Protoplasma eingreift. Die Lichtpermeabilitäts- änderung ist nicht ein einfacher photochemischer Prozeß, sondern viel komplizierter. Sie ist ein Reizprozeß. 4. Änderung der Stimmung. Als ich weitere Versuche vornahm, um die Abhängigkeit der Permeabilitätsänderung von der Lichtintensität zu prüfen, machte ich die Beobachtung, daß die Reaktion, die bei einer bestimmten Intensität eintritt, nicht immer gleich, sondern je nach der Jahres- zeit verschieden ausfällt. Es stellte sich bald heraus, daß diese Buxus seiiijjervirens rotundifoUa. Änderung der Reaktion bei gleicher Lichtstärke. Entfernung von der Lichtquelle 10 20 30 35 40 50 60 90 00 6./7. Januar 09 -207„ 18./19. „ 09 + 2G 1./2. Februar 09 — 16 8./9. „ 09 — 8 16./17. „ 09 - 5,5 + 14 18./19. „ 09 + 2C + 18 22./23. „ 09 + 16 25./26. „ 09 — 13 — 5 1.5./16. März 09 — 12,. 5 — 7 17./18. „ 09 + 4,5 19./20. „ 09 — 21 23./24. „ 09 — 8 25./26. „ 09 + 7 ~ 1 30./31. „ 09 + 24 + 10 1./2. April 09 — 28,5 — 36 26./27. „ 09 + 11 28./29. „ 09 — 10 — 20 30./1. „ 09 — 4 3./4. Mai 09 — 48 5./6. „ 09 — 15 lO./ll. „ 09 — 30 12./13. „ 09 — 17 18./19. „ 09 — 30 6./7. Juli 09 — 48 22./23. „ 09 Än( — 8 lerung d er Perm — 21 eabilität in X Der Einfluß des Lichtes auf die Permeabilität der Plasmahaut. 211 Änderungen der Reaktion nicht willkürlich, sondern gesetzmäßig erfolgen, so daß die Kardinalpunkte der im zweiten Abschnitt ermittelten Kurve allmählich in höhere Lichtintensitäten verlegt wurden, wodurch sich die ganze Kurve immer mehr gegen die Lichtquelle hin verschob. Die Versuchsanordnung war die gleiche wie im ersten Abschnitt und als Versuchsobjekt wurden ebenfalls abgeschnittene Zweige von Buxus sempervirens rotundif. verwendet. Bevor ich in eine weitere Diskussion des Resultates eintrete, soll erst (S. 210 unten) eine Fig. 3. Änderung der Stimmung vom Winter gegen den Sommer hin. Die Änderungen des Permeabilitätskoeffizienten sind als Ordinaten aufgezeichnet. Auf der Abszisse sind die Lichtintensitäten verzeichnet (1 = ca. 3000 Meterkerzen). Die Angaben für die Konstruktion der Kurven sind der Tabelle S. 210 entnommen. I. Kurve der Permeabilität im Februar, II. „ „ „ Ende März — Anfang April, III. n n n Ende April, IV. „ „ „ Anfang Mai. Aus der Konstruktion ist ersichtlich, wie die Kardinalpunkte vom Winter gegen den Sommer zu in immer höhere Lichtintensitäten verschoben werden. Übersicht der einzelnen Versuche mitgeteilt werden. Die Einzel- heiten der Versuche sind im Anhang mitgeteilt (siehe diesen. Ver- such 37 — 43). In der Tabelle sind zusammengefaßt die Versuche 10—17 und 37—43. Es geht daraus hervor, daß bei gleich langer Wirkungsdauer ein und derselben Lichtintensität die Reaktion sowohl positiv wie negativ ausfallen kann und zwar so, daß im Laufe der Vegetations- 14* 212 A. Tröndle, periode z. B. in 50 cm Entfernung vom Licht die anfängliche positive Reaktion in die negative überging, und in 10 cm Entfernung die anfänghche negative Reaktion einer positiven und diese später wieder einer negativen Platz machte. Ein Blatt reagiert bei 24- stündiger Behchtung auf eine bestimmte Lichtstärke nicht regellos, beliebig positiv oder negativ, sondern es besteht zwischen positiv und negativ Reagieren ein bestimmter Zusammenhang. Um diese Gesetzmäßigkeit noch besser hervortreten zu lassen, als in der Tabelle, habe ich nach deren Angaben einige Kurven konstruiert (Fig. 3, S. 211). 1. Kurve der Permeabilität im Februar, 2. „ „ „ Ende März — Anfang April, 8. „ „ „ Ende April, 4. „ „ „ Anfang Mai. Aus dieser Konstruktion ist ohne weiteres ersichtlich, daß die Kardinalpunkte, z. B. die Intensitätsschwelle oder das Optimum der positiven Reaktion (beide bezogen auf 24 -stündige Belichtung) vom Winter gegen den Sommer hin in immer höhere Lichtintensitäten verlegt werden, was wir auch so ausdrücken können, daß wir sagen, die Blattzellen werden gegen Licht weniger empfindlich, ihre Licht- empfindlichkeit stumpft sich ab. Das Wesentliche dieser Erscheinung liegt darin, daß die Zellen auf die gleichen äußeren Bedingungen im Frühling anders reagieren als im Sommer. Daraus läßt sich schließen, daß in den Zellen selbst irgend etwas verändert worden ist, das zur Folge hat, daß die Reaktion auf dieselben Reizbedingungen anders ausfällt. Ände- rungen solcher Art pflegt man in der Physiologie als Stimmungs- änderungen zu bezeichnen. Die Lichtempfindlichkeit der Zellen nimmt gegen den Sommer hin ab, weil die Stimmung anders, höher geworden ist. Warum aber ändert sich die Stimmung? Das könnte aus zwei Gründen geschehen. Einmal ließe sich an eine gewisse innere Periodizität denken, anderseits aber ist nach dem, was wir über Stimmungsänderungen bei photischen Reizprozessen bis jetzt wissen (Oltmanns III, Pringsheim) von vornherein wahrscheinlich, daß das Licht selbst als stiramungsändernder Faktor in Frage kommt. Diese Annahme hat sich denn auch bestätigt, wie aus den folgenden Versuchen hervorgeht. Der Einfluß des Lichtes auf die Permeabilität der Plasmahaut. 213 Versuch 44. Buxus scmpcrvirens rotundifolia. 8. Nov. 09 11"° vm. : a) Zweig in 50 cm von der Lampe, b) Zweig in 70 cm von der Lampe. 9. Nov. 09 9^° vm.: Beide Zweige in 35 cm von der Lampe. a) Datum Temp. im Dunkel- zimmer Temp. der Lösung Plasmolyt. Grenzkonz. i' f^ Mol NaCl Mol Sacch. Anfang Ende 9. Nov. 8*" vm. 10. „ 8*^ „ 9.N0V. 10*^ vm. 10. „ 10"° „ g.Nov.U^^ vm. 10. „ ll^s „ 19 19 20 19,5 20 20 19 18 19 19 18,5 0,705 0,705 0,705 0,727 0,705 0,727 0,975 0,937 0,975 0,975 0,937 0,975 1,38 1,32 1,38 1 34 1,32 1,34 0,189 0,189 0,224 0,224 0,212 0,212 Mittelwerte der Permeabilität (a) Änderung der Permeabilität -j- 8 °/o Reaktion der einzelnen Blätter .... 2 -{-, 1 Anfang: 0,200=^100 Ende: 0,216 = 108 b) Datum Temp. im Dunkel- zimmer Temp. der Lösung Plasmolyt. Grenzkonz. i l^ Mol NaCl Mol Sacch. Anfang Ende 9. Nov. 9^" vm. 19 0,727 1,012 1,39 0,183 10. „ 9-« „ 19,5 18 0,683 0,975 1,42 0,165 9. Nov. 10^° vm. 20 19 0,705 0,975 1,38 0,189 10. „ 10*" „ 19,5 18,5 0,705 1,012 1,43 0,159 9. Nov. 12"" vm. 20 19 0,750 1,050 1,40 0,177 10. „ 12"" „ 20 18,5 0,750 0,9 75 1,30 0,236 Mittelwert der Permeabilität (|Ji) Anfang: 0,183 Ende: 100 Änderung der Permeabilität -|- 2 % Reaktion der einzelnen Blätter . . . . 2 — , 1 -)-. 0,186 ^ 101,63 In diesem Versuch reagierte der höher gestimmte Zweig a auf eine relativ starke Intensität stärker positiv, als der tiefer gestimmte Zweig b, für den die zur Reizung verwendete Intensität schon zu hoch ist. Wäre h noch tiefer gestimmt gewesen, so würde negative 214 A. Tröndle, Reaktion eingetreten sein. Wie der folgende Versuch beweist, gelang es bei geeigneter Kombination der Intensitäten beim höher gestimmten Zweig a positive, beim tiefer gestimmten h aber negative Reaktion zu erzielen. Versuch 45. Buxus scmpcrvircns rotundifoüa. 11. Nov. 09 9^^ vm.: a) Zweig in 50 cm von der Lampe. b) Zweig in 90 cm von der Lampe. 12. Nov. 09 9^" vm.: Beide Zweige in 40 cm von der Lampe. a) Datum Temp. im Dunkel- zimmer Temp. der Lösung Plasmolyt. Grenzkonz. i V- MolNaCl MolSacch. Anfang Ende 12. Nov. 8^* vm. 13. „ 8»^ „ 12. Nov. 10'° vm. 13. „ 10«« „ 12. Nov. 11-'^ vm. 13. „ 11^« „ 21 19,5 21 19,5 20,5 19,5 19 18,5 19 18,5 18,5 19 0,705 0,750 0,750 0,772 0,727 0,727 1,012 1,012 1,012 1,050 1,012 0,975 1,43 1,34 1,34 1,36 1,39 1,34 0,159 0,212 0,183 0,212 0,200 0,212 Mittelwerte der Permeabilität (fi) Änderung der Permeabilität -|- 13 7o Reaktion der einzelnen Blätter .... 2 -j-, 1 Anfang: 0,184 = 100 Ende: 0,208 ^ 113,04 b) Datum Temp. im Dunkel- zimmer Temp. der Lösung Plasmolyt. Grenzkonz. i' f^ Mol NaCl Mol Saech. Anfang Ende 12. Nov. 9^« vm. 13. , 9" „ 12. Nov. 10"« vm. 13. „ 10" „ 12. Nov. 12«« vm. 11" „ 21 19,5 20,5 19,5 20 19,5 19 18,5 19 19 18,5 19 0,727 0,683 0,683 0,683 0,727 0,750 1,012 1,012 0,937 1,012 0,975 1,050 1,39 1,48 1,37 1,48 1,34 1,40 0,183 0,194 0,212 0,130 0,130 0,177 Mittelwerte der Permeabilität (fx) Änderung der Permeabilität . Eeaktion der einzelnen Blätter Anfang: 0,196=100 Ende: 0,145 — 26 7o =73,98 alle 3 — . Der Einfluß des Lichtes auf die Permeabilität der Plasniahaut. 215 Beide Versuche führten übereinstimmend zu dem Ergebnis, daß die Reaktion, die in einer bestimmten Intensität bei 24 stündiger Reizung eintritt, abhängt von der vorgängigen BeHchtung. Im besonderen läßt sich aus unseren Versuchen noch entnehmen, daß, wenn ein Zweig a, der in einer bestimmten Lichtintensität vor- belichtet war, in einer höheren Intensität J positiv reagiert, ein in niedrigerer Intensität vorbelichteter Zweig h schwächer positiv oder negativ reagiert, weil bei seiner niedrigeren Stimmung, also größeren Lichtempfindlichkeit, die zur Reizung verwendete Intensität J höher ist als die optimal positive Reaktion auslösende Intensität. Oder anders ausgedrückt: niedrig gestimmte Zellen reagieren bei gleicher Belichtungszeit in höheren Intensitäten schwächer positiv als höher gestimmte, oder sogar negativ. Ein analoges Resultat bekam Frings heim (I), für den Heliotropismus. Niedrig gestimmte Keimlinge reagierten in hohen Intensitäten langsamer als hoch- gestimnite. Die in der Tabelle S. 210 angeführten Stimmungsänderungen lassen sich alle damit begreifen, daß es auch hier das Licht war, das die Stimmung änderte, denn je nach der Intensität der Be- leuchtung unter der die Zweige im Freien standen, war ja ihre Stimmung anders. So reagierten z. B. die aus niedrigen Intensi- täten im Februar geholten Blätter, die also niedrig gestimmt waren, in der hohen Intensität (10 cm von der Lampe) negativ, Ende März, wo sie aus höheren Intensitäten kamen, also höher gestimmt waren, positiv, und im Mai, bei noch höherer Stimmung wieder negativ, denn in dem Fall war die Lichtintensität, womit gereizt wurde, zu gering, um nach der gegebenen Belichtungszeit noch positive Reaktion auszulösen. Ich erinnere an den ersten Abschnitt, worin gezeigt wurde, daß sowohl zu hohe wie zu geringe Intensität negative Reaktion auslösen. In einer geringeren Intensität, 50 cm von der Lampe, wo anfänglich optimale positive Reaktion auftrat, muß später bei höherer Stimmung schwächere positive und noch später negative Reaktion eintreten. In gleicher Weise sind die übrigen Angaben der Tabelle zu erklären. Der Einfluß der Vorbelichtung geht auch hervor aus zwei Ver- suchen, die mit Lindenblättern im September 08 angestellt wurden. 216 A. Tröndle, Versuch 46. (Tilia cordata.) Datum Witterung Experim. Behandlung l"- Plasm. Grenzkonz. Mol NaCl MolSacch. 28. Sept. 9^0 vm. trübe, 15° 1. Blatthälfte: direkt un- tersucht 0,12=100 0,625 0,937 2. Blatthälte: 2 Std. im 0,27 = 224 0,750 0,937 Dunkelz. in 30 cm v. Auerlampe. 19 — 20° 28. Sept. 2"" nm. bewölkt, 20" 1. Blatthälfte: direkt un- tersucht 0,21 = 100 0,750 1,012 2. Blatthälfte: 2 Std. im 0,26 = 124 0,800 1,012 Dunkelz. in 30 cm v. Auerlampe. 20° Zunahme der Permeabilität (30 cm v. d. Auerlampe, 2 Std.): 9'" vorm.. + 124 % 2°" nachm.: + 24% Versuch 47. (Tilia cordata.) Datum Witterung Experim. Behandlung H- Plasm. Grenzkonz. Mol NaCl MolSacch. 29. Sept. 8»° vm. Sonne, vorh. Nebel, 13° 1. Blatthälfte: direkt un- tersucht 0,12 = 100 0,600 0,900 2. Blatthälfte: 2 Std. im 0,22 = 183 0,675 0,900 Dunkelz. in 30 cm v. Auerlampe. 19 — 21° 29. Sept. S*"* nm. Sonne, 24» 1. Blatthälfte: direkt un- tersucht 0,25=100 0,875 1,125 2. Blatthälffe: 2 Std. im 0,26 = 104 0,950 1,200 Dunkelz. in 30 cm v. Auerlampe. 20 — 21° Zunahme der Permeabilität (30 cm v. d. Auerlampe, 2 Std.): 8»" vorm. : -f- 83 »/„ 300 nachm.: + 4 °;o. Beide Versuche stimmen überein. Am Morgen, wo die Licht- intensität im Freien und damit die Stimmung geringer ist, ist die Änderung der Permeabilität viel größer, als nachmittags, wo die Stimmung viel höher ist, weil die Lichtintensität im Freien viel höher ist als morgens. Aber auch die Größe der Reaktion die bei Verdunkelung (= Lichtintensität 0) eintritt, ist abhängig von der Stimmung. Sehen wir nämlich in der Tabelle S. 210 die Reaktionen durch, die Der Einfluß des Lichtes auf die Pei-meabilität der Plasmahaut. 217 auf Verdunkelung erfolgen, so zeigt sich, daß sie im Mai und Juli über doppelt so groß waren, als im Januar oder März, also bei niedriger Stimmung geringere, bei höherer größere Permeabilitäts- abnahme, Das gleiche geht aus dem folgenden Versuch hervoi-, in dem zwei gleichzeitig abgeschnittene, gegenständige Zweige, auf Erlenmeyer montiert, 24 Std. am Fenster standen, der eine mit Seidenpapier umhüllt, der andere frei. Die beiden Zweige wurden hierauf verdunkelt und die Permeabilitätsabnahme war im ersten Fall, also bei dem niedriger gestimmten geringer als beim zweiten, höher gestimmten. Versuch 48. (Buxus.) Zwei gegenständige Zweige abgeschnitten 12. Juli 09 vorm., auf Erlenmeyer montiert, am Fenster im Zimmer nebeneinander aufgestellt. a) frei, b) mit Seidenpapier umhüllt. 13. Juli: die zwei Zweige wurden unter den gleichen schwarzen Zylinder gestellt. a) Beginn der Verdunkelung 13. Juli, 8^" vorm : Datum Temp. im Zimmer Temp. der Lösung Nr. des Blattes Plasm. Grenzkonz. i 1^ Tagesmittel von p. MolNaCl Mol Sacch. 13. Juli S^** vm. 15,5 16,3 1 0,794 0,975 1,22 0,283 0,286 = 100 9^^ „ 2«« nm. 15 17 16,3 17 2 3 0,750 0,727 0,937 0,862 1,24 1,18 0,271 0,306 14. Juli 8" vm. lO"» „ 2«o nm. 14 15,3 18 16,6 17 17,5 1 2 3 0,727 0,705 0,639 1,012 0,937 0,862 1,39 1,31 1,34 0,183 0,230 0,212 0,208 = 72,72 b) Beginn der Verdunkelung 13. Juli 9° " vorm. Datum Temp. im Zimmer Temp. der Lösung Nr. des Blattes Plasm. Grenzkonz. i' \^ Tagesmittel von fx Mol NaCl Mol Sacch. 13. Juli 9°" vm. 10^0 „ 2" nm. 14. Juli 9"^ vm. 10^^ „ 2" nm. 15 15,6 16,5 15 16 17,6 16,3 16,5 17 17 17,3 18 1 2 3 1 2 3 0,794 0,727 0,727 0,705 0,661 0,661 1,012 0,937 0,937 0,975 0,862 0,900 1,27 1,28 1,28 1,38 1,32 1,36 0,253 0,247 0,247 0,189 0,224 0,200 0,249 = 100 0,204 == 81,92 Permeabilitätsänderung nach Verdunkelung : a) normaler Zweig — 27% b) vorher mit Seidenpapier umhüllter Zweig — 18°/o 218 A. Tröndle, "Wie schon gesagt, sind die beobachteten Stimmungsänderungen erklärhch, auch wenn bloß das Licht stimmungsändernder Faktor ist. Es ist aber nicht ausgeschlossen, daß daneben noch eine periodische Stimmungsänderung aus inneren Gründen mit im Spiel sein könnte. Nähere Untersuchungen hierüber habe ich nicht an- gestellt, denn es kam mir hier bloß darauf an, daß das Licht bei der Permeabilitätsänderung gleich wie bei einem anderen Lichtreiz- prozeß, dem Heliotropismus, in doppelter Weise wirksam ist, reizend und stimmungsändernd. Fassen wir die Untersuchungen dieses Abschnittes zusammen, so ergibt sich: 1. Die Reaktion, die in einer bestimmten Intensität eintritt, hängt ab von der Stärke der vorgängigen Belichtung. 2. Ist die vorgängige Lichtintensität geringer, so ist die Stim- mung tiefer, die Lichterapfindlichkeit damit höher und die Dunkel- empfindUchkeit geringer. 3. Ist hingegen die vorgängige Lichtintensität höher, so ist die Stimmung höher, die Lichtempfindlichkeit damit geringer und die Dunkelempfindlichkeit höher. 4. Licht- und Dunkelempfindlichkeit verhalten sich also bei Änderung der Stimmung gerade entgegengesetzt: Lichtempfindlichkeit Dunkelempfindlichkeit Stimmung erniedrigt . . erhöht herabgesetzt Stimmung erhöht . . . herabgesetzt erhöht III. Theoretisches. Während ich bis jetzt nur das tatsächlich Beobachtete und die Schlüsse, die sich unmittelbar daraus ziehen lassen, vorgeführt habe, soll nun hier versucht werden, auf theoretischem Wege etwas tiefer in das Wesen der Permeabilitätsänderung einzudringen, wobei besonders auch andere Reizprozesse zum Vergleich heranzuziehen sind. 1. Das Reaktionszeitgesetz. Als Ausdruck der Beziehungen zwischen Lichtintensität und Reaktionszeit haben wir die Formel gefunden (S. 207): i (t — ]c) = i' (f — Je), worin i und «' zwei Intensitäten, t und t' die dazu gehörigen Reaktionszeiten sind, während Je eine Konstante vorstellt. Der Einfluß des Lichtes auf die Permeabilität der Plasmahaut. 219 Wir haben nun den Yersuch zu machen, diese Formel phy- siologisch zu begreifen. Wie schon erwähnt, können wir uns vorstellen, daß die Reaktionszeit t aus zwei Teilen zusammengesetzt ist, einem wirksamen t — Je und einem unwirksamen h. Die Folge davon wäre, daß wir nach der Zeit t ebenfalls gerade den Eintritt der Reaktion beobachten würden, auch wenn wir nicht während der ganzen Zeit t, sondern bloß während der Zeit t — h belichtet hätten. Da die Zeit t — Tc der Intensität i umgekehrt proportional, das Produkt i {t — li) eine konstante Größe ist, so würde sich weiter ergeben, daß wir, um eben Reaktion zu bekommen, eine bestimmte Lichtmenge zuführen müßten und weiterhin, daß nach beendeter Zufuhr dieser Lichtmenge die Reaktion nicht sofort, sondern erst nach der Zeit Tc eintreten würde. Damit wäre auch erklärt, daß die Zeit Tc konstant sein muß, da es ja bei der Reizung nicht auf die Intensität, sondern allein auf die Zufuhr einer be- stimmten Energiemenge ankäme. Nach dieser Auffassung wäre das Reaktionszeitgesetz nur eine erweiterte Form des Präsentationszeitgesetzes it = i't' , dessen Gültigkeit für Geo- und Heliotropismus erwiesen ist. Der direkte Weg, die Richtigkeit unserer Anschauung zu prüfen, wäre natürlich der, daß wir ein Blatt während der Zeit i — Ic belichteten und hierauf ins Dunkle stellten. Dann müßte nach der Zeit t, vom Beginn der Reizung an gerechnet, eben Reaktion eingetreten sein. Prak- tisch läßt sich das nicht ausführen, denn wie wir gesehen haben (S. 190, 210) ist die Dunkelheit nicht indifferent, sondern verursacht eine Herabsetzung der Permeabilität. Man könnte nun einwenden, daß es sich bei den erwähnten Versuchen um 24 -stündige Ver- dunkelung handelte, und daß vielleicht kürzere Verdunkelung noch keine Wirkung ausübte. Um diesen Einwand zu prüfen, habe ich einen besonderen Versuch angestellt, aus dem hervorgeht, daß auch kurze Verdunkelung die Permeabilität herabsetzt. Ich ging dabei folgendermaßen vor: Die Konstante h beträgt nach unserer Ab- leitung ungefähr 10 Min. (S. 208). Bei einer Belichtungszeit von 22 Min. hatte ich in 10 cm von der Lampe optimale positive Reaktion erhalten (+ 17,5 %, S. 202). Ich belichtete deshalb die Zweige, die vorher 24 Stunden verdunkelt waren, in 10 cm von der Lampe während 12 Min. und setzte sie hierauf 10 Min. ins Dunkle. Zu Beginn und zu Ende des Versuches wurde in den entsprechen- den Blatthälften die Permeabilität bestimmt. 220 A. Tröndle, Versuc h 49. Plasmolyt. Grenzkonz. i' fA Mol NaCl Mol Sacch. Anfang Ende 9. März l'^ vni. 0,794 1,012 1,274 0,251 15B „ 0,727 0,937 1,288 0,243 9. März 228-^ nm. 0,727 0,937 1,288 0,243 250,5 0,727 1,012 1,392 0,182 9. März 324.5 nm. 0,772 1,012 1,310 0,230 346,5 ^ 0,727 1,012 1,392 0,182 Mittel^rte der Permeabilität (|x) Änderung der Permeabilität . Keaktion der einzelnen Blätter Anfang: 0,241 = 100 Ende: -16% alle 3 — . 0,202 = 83,81 Der Versuch ergibt mit aller Deutlichkeit, daß auch schon eine Verdunkelung während 10 Min. (== l) nicht indifferent ist, sondern die Permeabilität beträchtlich herabsetzt. Auf diese Weise kommen wir nicht zum Ziel, und wir müssen deshalb versuchen, den indirekten "Weg zu gehen auf Grund fol- gender Überlegung. Beim Helio- und Geotropismus gilt das Präsentationszeit- gesetz. Beim Geotropismus ist femer bekannt (Bach), daß die Reaktionszeit gleich groß ist, ob die Zentrifugalkraft nur während der Dauer der Präsentationszeit oder während der ganzen Dauer der Reaktionszeit einwirkt, was darauf schließen läßt, daß beim Geotropismus sich die Reaktionszeit aus einem wirksamen Teil, Präsentationszeit {t — A), und einem unwirksamen {k) zusammensetzt. Zur Gewißheit wird das, wenn wir hier die Gültigkeit des Reaktions- zeitgesetzes ebenfalls nachweisen können. Dann aber ist es sicher, daß das Reaktionszeitgesetz wirkUch nur der erweiterte Ausdruck des Präsentationszeitgesetzes ist, und es muß in den Fällen, wo wir nur das Reaktionszeitgesetz konstatieren können, wie bei der Perme- abilitätsänderung, das Präsentationszeitgesetz ebenfalls gültig sein_ Es ist also nun unsere Aufgabe, zu suchen, ob sich aus den in der Literatur vorhandenen Angaben die Richtigkeit des Re- aktionszeitgesetzes für Helio- und Geotropismus ableiten läßt. Wenden wir uns zuerst zum Heliotropismus. Hier ist bekannt, daß die Reaktionszeit abnimmt mit zunehmender Intensität, aber nur bis zu einer bestimmten optimalen Intensität. Wird diese überschritten, so nimmt die Reaktionszeit wieder zu. Damit läßt Der Einfluß des Lichtes auf die Permeabilität der Plasmahaut. 221 sich also nichts anfangen, denn bei der Permeabilitätsänderung nimmt die Reaktionszeit gegen die höheren Intensitäten zu immer mehr und mehr ab, erst schneller, dann immer langsamer, um schließlich annähernd konstant zu werden. Es hat nun Pringsheim (I) eine zweite heliotropische Re- aktionszeit festgestellt für die am Orte auf dem Klinostaten vor- belichteten Objekte. Durch die Vorbelichtung schaltete er die störende Stimmungsänderung aus, die eintritt, wenn die Objekte einfach aus dem Dunkeln in die betreffenden Intensitäten gestellt werden, in denen sie zur Bestimmung der Reaktionszeit längere Zeit verweilen müssen. Ein BHck auf die Pringsheimsche Tabelle (I, S. 282) lehrt, daß sich die Reaktionszeit der so adaptierten Pflanzen ähnlich ver- hält, wie die Reaktionszeit für die Permeabilitätsänderung: von den niederen gegen die hohen Intensitäten Abnahme, erst schneller und dann immer langsamer. Wie die im folgenden mitgeteilte genauere Berechnung zeigt, geht die Übereinstimmung so weit, daß unser Reaktionszeitgesetz auch für die heliotropische Reaktionszeit der am Orte vorbelichteten Keimlinge gilt. Als Basis der Berechnung dienten die Pringsheimschen Messungen, die in seiner Tabelle (I, S. 282) zusammengestellt sind. Ich setzte dabei die Intensität in 100 cm von der Lampe = 1, woraus sich die Intensitäten in den übrigen Entfernungen be- rechneten. Am Orte vorbelichtete Keimlinge. Arena. Reaktionszeit bestimmt durch Pringsheim. Lichtquelle: Nernstlanipe, 30 Kerzen. Vorbehandlung: Keiml. aus d. Dunkeln, 2 Std. in der betreff. Intensität rotiert. Entfern. Relat. Reaktions- Licht- Differenz der Diff. d. In- dm , di v.d. Lampe Intensität zeit menge Mengen =^ dm t