5. Die Temperatur.

Die organischen Gestaltungsprocesse werden durch Temperaturunterschiede

in noch höherem Maasse als durch das Licht beeinflusst, so vor

allen Dingen und in der auffälligsten Weise die Geschwindigkeit des

Wachsthums. Durch eine systematisch durchgeführte Untersuchung habe

ich für die Eier von Rana fusca und Rana esculenta nachgewiesen, wie

ein bestimmtes Stadium der Entwicklung für jeden Temperaturgrad eine

verschiedene, genau normirte Zeitdauer zu seiner Vollendung gebraucht,

und wie in Folge dessen durch Erhöhung und Erniedrigung der Temperatur

die allergrössten Entwicklungsdifferenzen hervorgerufen werden können.

Zur Veranschaulichung des Verhältnisses diene Fig. 48. Sie zeigt uns

vier Froscheier, die seit der Vornahme der künstlich ausgeführten

Befruchtung genau drei Tage alt, dabei aber in ihrer Entwicklung

sehr ungleich weit vorgerückt sind. Denn das erste Ei hat eben die

Gastrulation beendet, das zweite hat die Medullarplatte entwickelt,

deren Ränder sich als Medullarwülste über die Oberfläche deutlich

zu erheben beginnen. Das dritte hat sich schon zur Länge von 5 mm

gestreckt. Hinten ist das Schwanzende, vorn der Kopf abgesetzt, an

welchem sich die Haftnäpfe bereits angelegt haben und die Kiemen als

kleine Höcker hervorsprossen. Der vierte Embryo hat im Vergleich

zum dritten eine Längenzunahme von 2,5 mm erfahren; ist also jetzt

7,5 mm lang geworden. Die Kiemhöcker sind zu ansehnlichen Büscheln

ausgewachsen; der 3,5 mm lange Ruderschwanz hat sich in einen aus

Chorda, Rückenmark und vielen Muskelsegmenten zusammengesetzten

Axentheil und in einen dünnen, durchsichtigen Flossensaum gesondert.

[Illustration: =Fig. 48. Vier Froscheier, welche sich nach der

Befruchtung drei Tage entwickelt haben.=

_A_ Ei auf dem Gastrulastadium mit rundem Blastoporus, entwickelt bei

10 °C. _B_ Ei mit Medullarplatte, deren Ränder zu Medullarwülsten

erhoben sind, entwickelt bei 15 °C. _C_ Embryo mit kleinen

Kiemenhöckern, entwickelt bei 20 °C. _D_ Embryo mit Kiemenbüscheln und

langem Ruderschwanz, entwickelt bei 24 °C.]

Die erheblichen Differenzen in der Entwicklung der vier Eier sind

einzig und allein dadurch hervorgerufen worden, dass das erste sich bei

einer constanten Wassertemperatur von 10 °C., das zweite bei 15 °C.,

das dritte bei 20 °C. und das vierte bei 24 °C. entwickelt hat. Um das

Stadium, welches bei 24 °C. schon am Ende des dritten Tages eintritt,

zu erreichen, braucht das Ei von Rana fusca bei 10 °C. 13–14 Tage, bei

15 °C. 7 Tage, bei 20 °C. 4 Tage.

Aber nicht nur die Zeitdauer des Entwicklungsprocesses, auch seine

Form kann in dieser und jener Weise durch die Wirkung der Temperatur

verändert werden.

Für manche Pflanzen- und Thierarten ist durch Experimente festgestellt,

dass extreme Temperaturunterschiede zur Folge haben, dass sich aus

einer Anlage entweder nur die männliche oder nur die weibliche Form

entwickelt.

Melonen und Gurken, welche an demselben Stamme männliche und weibliche

Blüthen erzeugen, entwickeln bei hoher Temperatur nur die männliche, im

Schatten und bei Feuchtigkeit dagegen nur die weibliche Form.

Pendants zu den bei manchen Pflanzen erhaltenen Versuchsergebnissen

finden sich auch auf thierischem Gebiet. Der französische

Experimentator ~Maupas~ ist bei Versuchen über die Bestimmung des

Geschlechts zu sehr lehrreichen Ergebnissen bei +Hydatina senta+, einer

Rotatorie, gelangt. Unter gewöhnlichen Verhältnissen legen manche

Weibchen von Hydatina nur Eier, welche wieder Weibchen hervorbringen;

andere Individuen dagegen nur Eier, aus welchen sich ausschliesslich

Männchen entwickeln. Der Experimentator kann indessen durch Erhöhung

oder Erniedrigung der Temperatur zur Zeit, wenn bei jungen Thieren

die Eibildung im Eierstock im Gang ist, bestimmen, dass sich die

Entwicklungsrichtung später zum männlichen oder weiblichen Typus

vollzieht. Nach dieser Zeit ist dann allerdings der Charakter des

Eies weder durch Ernährungsweise, noch durch Licht oder Temperatur

abzuändern.

In einem Experiment, bei welchem fünf noch nicht erwachsene Weibchen

von Hydatina bei Zimmertemperatur (26–28 °C.) gehalten wurden, erhielt

~Maupas~ unter 104 Eiern nur 3%, welche sich zu Weibchen entwickelten,

dagegen von fünf anderen Weibchen derselben Zucht, die in einen

Kälteapparat gebracht wurden (14–15 °C.), nicht weniger als 95%. In

einer anderen Versuchsserie wurden junge Thiere zuerst einige Tage bei

niederer, alsdann bis zum Tode bei höherer Temperatur gezüchtet. Im

ersten Zeitraum bringen sie fast ausschliesslich Weibchen (76%), im

zweiten Zeitraume Männchen hervor (81%).

Die von ~Maupas~ gewonnenen Ergebnisse haben kürzlich durch ~Nussbaum~

eine andere Deutung erfahren, indem er die Entwicklung des männlichen

oder des weiblichen Geschlechts nicht durch die im Experiment gesetzten

Temperaturunterschiede, sondern durch gleichzeitig in den Zuchtgefässen

eintretende Veränderungen in den Ernährungsbedingungen der Rotatorien

verursacht sein lässt. Zur Entscheidung der Frage werden noch weitere

Versuche abzuwarten sein. Denn jedenfalls ist die Ernährung ein Factor,

welcher bei den Versuchen über Bestimmung des Geschlechts mit in erster

Linie zu beachten ist.

Sehr zu Abänderungen geneigt in Folge von Temperaturdifferenzen

sind +die auf verschiedenartigen Pigmenten beruhenden Färbungen im

thierischen Körper+. Hier liegt ein für experimentelle Untersuchungen

sehr geeignetes und lohnendes Gebiet vor. Verschiedene Untersuchungen,

welche von ~Fischel~ und ~Flemming~, von ~Dorfmeister~, ~Weismann~ und

~Fischer~ ausgeführt wurden, haben schon manche interessante Ergebnisse

zu Tage gefördert.

Von ~Fischel~ und ~Flemming~ wurden Larven von Salamandra maculata

in zwei Gruppen getrennt; die eine von ihnen wurde in fliessendem

Wasser von 5–7° Temperatur, die andere in stehendem Wasser bei einer

Temperatur von 15–18° gezüchtet. Bei ersteren nahm die Haut ein immer

dunkleres, schwärzliches Aussehen an; die Wärmelarven dagegen wurden

zusehends heller. „Der früher schwarze Grundton der Farbe wird zunächst

ein goldbrauner; am ganzen, früher gleichmässig schwarzen Rumpfe

treten helle Flecke hervor; am dritten Tage wird der Grundton mehr

gelblich, besonders am Kopfe. In diesem Stadium verharren die Larven

meist längere Zeit; es kann dieses Stadium auch wochenlang andauern;

gewöhnlich jedoch sind die Larven nach längstens zwei Wochen ganz hell.“

Wenn die während längerer Zeit in kaltem oder in warmem Wasser

gezüchteten Larven nachträglich noch in Wasser von höherer oder

niederer Temperatur gebracht werden, so tritt jetzt zwar auch noch eine

entsprechende Umfärbung, aber viel langsamer und in viel geringerem

Grade ein. ~Fischel~ schliesst hieraus, dass bei Salamanderlarven

in „jungen Stadien eine weit lebhaftere Reaction des Pigments auf

äussere Reize hin stattfindet, dass ferner die durch Wärme oder Kälte

hervorgerufene verschiedene Pigmentirung keinen bloss dem momentanen

Reize der verschiedenen Temperaturen entsprechenden vorübergehenden

Zustand darstellt, sondern dass sie sich allmählich stabilisirt und

daher um so schwerer veränderlich ist, je länger sie bestanden hat“.

Wärme und Kälte vermögen also die Färbung dauernd zu beeinflussen.

Die interessantesten Versuchsobjecte für das Studium der

Temperatureinflüsse liefern unstreitig die +Schmetterlinge+ mit ihren

prachtvollen, charakteristischen Färbungen. Es gibt unter ihnen eine

grössere Anzahl von Arten, welche unter zwei oder drei verschieden

gefärbten und gezeichneten Formen vorkommen. Die eine von ihnen

entwickelt sich aus Puppen, die überwintert haben, die andere aus

Puppen, welche ihre ganze Entwicklung aus dem Ei, sowie auch die

Raupen- und Puppenmetamorphose in den Frühjahrs- und Sommermonaten

durchmachen. Die erste oder die Winterform hat daher ihre Flugzeit im

Frühjahr, die letztere oder die Sommerform im Sommer und Herbst. Beide

Formen sind bei einzelnen Arten so verschieden von einander, dass sie

als besondere Species beschrieben worden sind, bis die Cultur der einen

Form aus den Eiern der andern gelang.

Die Erscheinung, dass eine Art in zwei Formen auftritt, die mit der

Jahreszeit variiren, hat man als +Saisondimorphismus+ bezeichnet. Man

kennt einen solchen von Vanessa, von Papilio Ajax, Autocharis, Lycaena,

von verschiedenen Pierisarten etc. Ihre Winterformen werden als Vanessa

Levana, Papilio Ajax Telamonides, Autocharis Belia, Autocharis Belemia,

Lycaena Polysperchon, Pieris Bryoniae beschrieben; die zu ihnen

gehörenden Sommerformen sind Vanessa prorsa, Papilio Ajax Marcellus,

Autocharis Ausonia, Autocharis glauca, Lycaena Amyntas, Pieris Napi.

Durch künstliche Veränderung der Temperatur gelang es nun, wie

~Dorfmeister~, ~Weismann~ und ~Fischer~ durch ausgedehnte Experimente

nachgewiesen haben, aus der Puppe, welche die Sommerform liefern

sollte, die Winterform oder wenigstens Zwischenformen zwischen ihnen,

welche allerdings in der Natur gewöhnlich nicht gefunden werden,

künstlich zu züchten.

~Weismann~ hat Puppen von Vanessa prorsa vier Wochen lang bei einer

Temperatur von 0–1 °R. aufgehoben. Als sie dann in Zimmertemperatur

gebracht wurden, erhielt er unter den ausgeschlüpften Schmetterlingen

eine kleine Anzahl von Exemplaren, welche in ihrer Färbung so

umgewandelt worden waren, dass man sie für die echte V. levana hätte

nehmen können; nur wenige glichen der Sommerform, die meisten stellten

Uebergänge zwischen V. levana und V. prorsa dar und glichen mehr

oder minder der sogenannten Prorima, „einer zuweilen auch im Freien

beobachteten Zwischenform, welche mehr oder weniger noch die Zeichnung

von Prorsa besitzt, aber bereits mit vielem Gelb der Levana vermischt“.

Bei Pieris Napi hatte ~Weismann~ noch durchgreifenderen Erfolg. Durch

dreimonatliche Abkühlung konnte er alle Exemplare der Sommerform in die

Winterform (var. Bryoniae) überführen. Dagegen gelang es ihm nicht, die

Wintergeneration von Vanessa zur Annahme der Sommerform zu zwingen.

Noch umfassender, weil mit Tausenden von Puppen ausgeführt, sind

die von ~Fischer~ vorgenommenen Experimente. Durch Kälte erhielt er

von Vanessa antiopa L. die Varietät artemis. Von Vanessa antiopa

L. die Varietät Fischeri, von Papilio Machaon eine Abart, die

der Wintergeneration entsprach. Ebenso liessen sich durch höhere

Temperaturen von 34–38 °C. Veränderungen in der Zeichnung und Färbung

hervorrufen; so lieferte Vanessa urticae eine Abart, die der in

Sicilien vorkommenden var. ichnusa gleicht; Vanessa antiopa ergab die

Varietät epione etc.

Auf Grund derartiger Experimente liegt der Schluss nahe, dass die

verschiedenen Varietäten, unter denen einzelne Schmetterlingsarten in

der nördlichen, in der gemässigten und in der heissen Zone auftreten,

direct durch die Einwirkung des Klimas auch in der freien Natur

entstanden sind. ~Eimer~, welcher dieser Ansicht ist, führt zu ihren

Gunsten noch folgende erläuternde Beispiele auf.

„Der bei uns so gemeine Bläuling, Polyommatus Phlaeas, welcher von

Lappland bis Sicilien vorkommt, hat in Lappland nur eine Generation

im Jahr, in Deutschland zwei. Aber erst in Süddeutschland sind diese

beiden Generationen verschieden -- in Deutschland sind sie sich noch

gleich.“

„Ein anderer Bläuling, Lycaena Agestis, hat eine doppelte

Jahreszeitenabartung: der Schmetterling kommt in dreierlei Gestalt

vor. A und B wechseln in Deutschland mit einander ab als Winter-

und Sommerform, B und C dagegen folgen in Italien als Winter- und

Sommerform auf einander. Die Form B kommt also beiden Klimaten zu,

aber in Deutschland tritt sie als Sommer-, in Italien als Winterform

auf. Die deutsche Winterform A aber fehlt Italien vollständig, die

italienische Sommerform dagegen (var. Allous) kommt in Deutschland

nicht vor. Damit ist also deutlich eine kleine Kette von offenbar durch

klimatische Verhältnisse veranlassten Umbildungen gegeben.“

Die Zelle und die Gewebe (Vol. 2/2) · 第 132 / 225 题