II. Lichtreize.

Wie die Wärme wirkt auch das Licht in vielen Fällen als Reiz

auf thierisches und pflanzliches Protoplasma ein. Es ruft

charakteristische Gestaltveränderungen an einzelnen Zellen und

bestimmte Bewegungsrichtungen an freilebenden, einzelligen Organismen

hervor. Namentlich die Untersuchungen der Botaniker haben auf diesem

Gebiete interessante Ergebnisse zu Tage gefördert.

Plasmodien von Aethalium septicum breiten sich nur im Dunkeln auf

der Oberfläche der Lohe aus, während sie sich im Lichte in die

Tiefe derselben zurückziehen. Wenn man auf ein Plasmodium, das auf

einer Glasscheibe zierliche Netze gebildet hat, einen Lichtstrahl

in einem beschränkten Bezirk auffallen lässt, so strömt alsbald das

Protoplasma von den belichteten Stellen hinweg und sammelt sich in

den beschatteten an (Barenezki, Stahl IV. 35).

+Pelomyxa palustris+, ein amöbenartiger Organismus, führt

im Schatten durch Einziehen und Ausstrecken breiter Pseudopodien

lebhafte Bewegungen aus. Wenn sie von einem mässig starken

Lichtstrahl getroffen wird, zieht sie plötzlich alle Pseudopodien ein

und wandelt sich zu einem kugeligen Körper um. Erst nach einer Zeit

der Ruhe kehrt im Schatten allmählich die amöboide Bewegung wieder.

„Wenn dagegen das Dunkel ganz allmählich (etwa innerhalb ¼ Stunde)

durch Tageslicht wachsender Helligkeit vertrieben wird, bleibt die

Reizwirkung aus, ebenso wenn nach längerer Beleuchtung plötzlich

verdunkelt wird“ (Engelmann IV. 6b).

Sehr lebhaft reagiren auf Licht die sternförmigen Pigmentzellen

vieler Wirbellosen und Wirbelthiere, welche in der Literatur unter

dem Namen der +Chromatophoren+ (IV. 3, 29, 30, 33) bekannt und

die Ursache für den oft augenfälligen Farbenwechsel vieler Fische,

Amphibien, Reptilien und Cephalopoden sind. Im Licht nimmt z. B. die

Haut der Frösche eine hellere Färbung an. Es rührt dies daher, dass

schwarze Pigmentzellen, die sich mit reichlich verzweigten Aesten in

der Lederhaut ausgebreitet hatten, unter dem Reiz des Lichtes sich

zu kleinen, schwarzen Kugeln zusammengezogen haben. Indem sie selbst

weniger auffällig werden, kommen ausserdem noch vorhandene, grün und

gelb gefärbte und sich nicht contrahirende Pigmentzellen besser zur

Geltung.

Ferner erfahren unter dem Einfluss des Lichtes die +Pigmentzellen

der Retina+ auffällige Formveränderungen und zwar auch sowohl

bei den Wirbelthieren (Boll) als bei den Wirbellosen, z. B. im

Cephalopodenauge (Rawitz IV. 31).

Von vielen einzelligen, durch Flimmern oder Geisseln sich

fortbewegenden Organismen. Flagellaten, Infusorien, Schwärmsporen

von Algen etc. ist es eine bekannte Erscheinung, dass sie sich mit

Vorliebe an der nach dem Fenster gekehrten, diffus beleuchteten Seite

des Zuchtglases anhäufen oder umgekehrt.

Sehr überzeugend ist ein einfaches, von Nägeli (III. 16) angestelltes

Experiment. Eine drei Fuss lange Glasröhre wird mit Wasser, in

welchem sich grüne Algenschwärmer (Tetraspora) befinden, gefüllt, und

senkrecht aufgestellt. Wenn man nun die Röhre mit schwarzem Papier

umwickelt, mit Ausnahme des unteren Endes, auf welches man Licht

einfallen lässt, so haben sich in diesem nach einigen Stunden alle

Algenschwärmer versammelt, so dass der übrige Theil der Röhre farblos

geworden ist. Umwickelt man jetzt das untere Ende, lässt dagegen das

obere Ende frei, so steigen alsbald alle Schwärmsporen nach diesem

empor und sammeln sich an der Oberfläche des Wassers an.

In hohem Grade gegen Licht empfindlich ist +Euglena viridis+,

(Fig. 44 _A_ IV. 8). Wird in einem auf den Objectträger

gebrachten Wassertropfen, der Euglenen enthält, ein nur kleiner

Theil beleuchtet, so häufen sich alle Individuen binnen Kurzem im

Lichtbezirk an, der, um einen Ausdruck von Engelmann zu gebrauchen,

wie eine Falle wirkt. Besonders interessant aber wird dieses

Versuchsobject noch dadurch, dass die Lichtperception nur an einen

ganz bestimmten, kleinen Theil des Körpers gebunden ist. Jede

Euglena besteht aus einem grösseren, hinteren, chlorophyllführenden

Theil und dem geisseltragenden, farblosen Vorderende, an welchem

sich ein rother Pigmentfleck findet. Nur wenn dieses Vorderende vom

Lichtstrahl getroffen oder verdunkelt wird, reagirt der Organismus

durch veränderte Richtung seiner Bewegung. (Engelmann.) Ein Theil des

Körpers wirkt hier also gewissermaassen als Auge.

Am eingehendsten haben sich mit der Einwirkung des Lichtes auf

+Schwärmsporen+ Stahl (IV. 34) und Strasburger (IV. 37)

beschäftigt.

Ersterer fasst seine Resultate in folgende Sätze zusammen; „Das

Licht übt einen richtenden Einfluss auf den Schwärmsporenkörper

in der Weise, dass dessen Längsaxe annähernd mit der Richtung des

Lichtstrahls zusammenfällt. Hierbei kann das farblose, cilientragende

Ende entweder der Lichtquelle zu- oder von derselben abgewendet

sein. Beiderlei Stellungen können, unter sonst unveränderten,

äusseren Bedingungen, mit einander abwechseln und dies zwar bei

sehr verschiedenen Graden der Lichtintensität. Den grössten

Einfluss auf die relative Stellung hat die Intensität des Lichtes.

Bei intensiverem Lichte kehren die Schwärmer ihr Mundende von der

Lichtquelle ab, sie entfernen sich von derselben; bei schwächerem

Lichte bewegen sie sich lichtwärts.“

Die Reizbarkeit gegen Licht ist eine sehr verschiedene, sowohl nach

den einzelnen Arten, als auch bei einzelnen Individuen derselben

Art, sie ändert sich endlich auch bei demselben Individuum in

Folge wechselnder, äusserer Bedingungen. Strasburger bezeichnet

dieses ungleiche Reactionsvermögen der Schwärmsporen als

+Lichtstimmung+.

Zwei zur Untersuchung der Lichtstimmung geeignete, sich etwas

verschieden verhaltende Objecte sind die +Schwärmsporen von

Botrydium und Ulothrix+.

Wenn Schwärmsporen von Botrydium in einem Tropfen Wasser auf einen

Objectträger gebracht werden, so vertheilen sie sich im Dunkeln

gleichförmig im Wasser. Werden sie dagegen jetzt beleuchtet, so richten

sie sich gleich mit ihrem vordern Ende nach der Lichtquelle und eilen

derselben in geraden, somit ziemlich parallelläufigen Bahnen zu. Nach

wenigen, meist 1½ bis 2 Minuten, sind fast sämmtliche Schwärmer an der

Lichtseite des Tropfens, welche Strasburger der Kürze wegen auch als

positiven Rand im Unterschied zum entgegengesetzten oder negativen

Rand bezeichnet, angesammelt und schwärmen hier, reichlich copulirend,

durcheinander. Wird das Präparat um 180° gedreht, so verlassen alle

noch beweglichen Schwärmer momentan den jetzt von der Lichtquelle

abgekehrten Rand des Tropfens und eilen wieder dem Lichtstrom zu.

Wird die Beobachtung unter einem Mikroskop mit drehbarem Objecttisch

angestellt, so kann man durch Drehung des letzteren die Schwärmer zur

fortwährenden Aenderung der Bewegungsrichtung bringen. Sie lenken stets

in die vom Fenster gegen das Zimmer geradlinig gerichteten Bahnen ein.

Ein etwas abweichendes Verhalten zeigen +Ulothrixschwärmer+.

„Auch diese eilen rasch und auch in fast geraden Bahnen nach dem

positiven Tropfenrand; doch nur selten thun sie es alle, vielmehr

wird man in den meisten Präparaten einen grösseren oder geringeren

Theil derselben ebenso rasch in entgegengesetzter Richtung, also

nach dem negativen Rand zu, sich bewegen sehen. Es gewährt nun ein

eigenes Schauspiel, wenn die Schwärmer so in entgegengesetzter

Richtung und daher mit scheinbar verdoppelter Schnelligkeit an

einander vorübereilen. Wird das Präparat um 180° gedreht, so sieht

man sofort die an der zuvor positiven Seite angesammelten wieder

der negativen Seite, die zuvor an der negativen Seite angesammelten

wieder der positiven Seite zueilen. Hier angelangt, bewegen sich die

Schwärmer durcheinander, sich je nach den Präparaten schärfer oder

weniger scharf am Rande haltend. Ununterbrochen bemerkt man auch,

sowohl an der positiven, als auch an der negativen Seite, einzelne

Schwärmer, die plötzlich den Rand verlassen und gerade aus durch den

Tropfen nach dem andern Rande eilen. Ein solcher Austausch findet

ununterbrochen zwischen beiden Rändern statt. Ja nicht selten kann

man einzelne Schwärmer, die eben vom entgegengesetzten Rande kamen,

wieder dorthin zurückkehren sehen. Noch andere bleiben mitten in

ihrem Laufe stehen und eilen nach dem Ausgangsort ihrer Wanderung

zurück, um eventuell von dort aus das Spiel längere Zeit pendelartig

zu wiederholen.“

Wie fein und rasch die Reaction der Schwärmer auf Licht ist, zeigt

folgendes von Strasburger mitgetheiltes Experiment. „Schaltet

man, während die Schwärmer auf dem Wege von dem einen Rande des

Tropfens zum andern sind, ein Blatt Papier zwischen das Mikroskop

und die Lichtquelle ein, so schwenken die Schwärmer sofort zur

Seite ab, manche drehen sich selbst im Kreise, doch das dauert nur

einen Augenblick, und sie lenken in die verlassenen Bahnen wieder

ein (Schreckbewegung). +Strasburger+ (IV. 37) +nennt die

Schwärmer, welche der Lichtquelle zueilen, lichthold (photophil),

solche dagegen, welche sie fliehen, lichtscheu (photophob).+

Wie schon oben angedeutet wurde, ist die Ansammlung der Schwärmer

am negativen oder positiven Rand des Tropfens, worin sich

die besondere +Art ihrer Lichtstimmung+ kund giebt, von

+äusseren Bedingungen+ abhängig, von der Intensität des

Lichtes, von der Temperatur, von der Durchlüftung des Wassers, von

Entwicklungszuständen.

Wenn man mit Schwärmern experimentirt, die bei intensiver Beleuchtung

sich am negativen Rand angesammelt haben, so kann man dieselben

zum entgegengesetzten Rand hinüber locken. Man muss dann das Licht

auf einen ihrer Stimmung entsprechenden Grad allmählich abdämpfen,

indem man einen, zwei, drei oder mehr Schirme aus mattgeschliffenem

Glas zwischen das Präparat und die Lichtquelle einschiebt. In noch

einfacherer Weise kann man das Resultat auch dadurch erreichen, dass

man sich mit dem Mikroskop langsam weiter vom Fenster entfernt, und

dadurch das einfallende Licht abschwächt.

Durch die +Temperatur+ der Umgebung wird der Grad der

Lichtempfindlichkeit bei vielen Schwärmern sehr beeinflusst.

Dieselben werden gewöhnlich durch Erhöhung der Temperatur,

welche ausserdem auch ihre Beweglichkeit steigert, auf höhere

Lichtintensitäten, durch Erniedrigung der Temperatur auf geringere

Lichtintensität abgestimmt. Im ersteren Fall werden sie also

lichtholder, im zweiten Fall lichtscheuer gemacht.

„Ferner verändern die Schwärmer auch ihre Lichtstimmung im Laufe

ihrer Entwicklung, so zwar, dass sie in der Jugend auf höhere

Intensitäten als im Alter gestimmt erscheinen.“

Wie durch Experimente von Cohn, Strasburger u. A. festgestellt ist,

haben nicht alle Strahlen des Spectrums auf die Bewegungsrichtung

der Sporen einen Einfluss, sondern +es sind vorzugsweise nur

die starkbrechbaren Strahlen, die blauen, indigofarbigen und

violetten+, welche als Reiz empfunden werden.

Schiebt man zwischen Lichtquelle und Präparat ein Gefäss mit

dunkler Kupferoxydammoniaklösung, welche nur blaues, violettes

Licht hindurchlässt, so reagiren die Schwärmsporen, als ob sie

von gemischtem Tageslicht getroffen würden, dagegen reagiren

sie gar nicht auf Lichtstrahlen, welche durch eine Lösung von

doppeltchromsaurem Kali, durch die gelben Dämpfe einer Natriumflamme

oder durch Rubinglas hindurchgegangen sind.

Ein anderes, mannigfaltiges und wichtiges Gebiet von Lichtwirkung

bietet sich uns dar in der +Chlorophyllwanderung pflanzlicher

Zellen+. Licht wirkt als Reiz auf chlorophyllhaltiges Protoplasma

und veranlasst es, durch langsame Bewegungen sich an zweckmässigen

Stellen innerhalb der Cellulosemembran anzusammeln.

Zum Studium dieser Erscheinungen ist wohl das geeignetste Object

die +Fadenalge Mesocarpus+, an welcher Stahl (IV. 34) sehr

überzeugende Beobachtungen angestellt hat.

In den zu langen Fäden vereinigten, cylindrischen Zellen spannt sich

ihrer Länge nach ein dünnes Chlorophyllband mitten durch den Saftraum

aus, ihn in zwei gleich grosse Hälften zerlegend, und geht mit seinen

Rändern in den protoplasmatischen Wandbeleg der Zelle über. Je nach

der Richtung des einfallenden Lichtes verändert das Chlorophyllband

seine Stellung. Wird es direct von oben oder von unten durch

+schwaches Tageslicht+ getroffen, so kehrt es dem Beobachter

seine Fläche zu. Wenn man dagegen die Beleuchtung so regulirt, dass

nur Strahlen, die dem Mikroskoptisch parallel verlaufen, von der

Seite zum Präparat gelangen, so drehen sich die grünen Platten um

etwa 90°, bis sie eine genau verticale Stellung einnehmen und jetzt

als dunkelgrüne Längsstreifen die sonst durchsichtigen Zellen ihrer

Länge nach durchziehen. Zwischen beiden Extremen kann das Band

alle möglichen Zwischenstellungen einnehmen, indem es stets seine

Fläche senkrecht zur Richtung des einfallenden Lichtes zu orientiren

sucht. In warmen Sommertagen erfolgt der Stellungswechsel schon in

wenigen Minuten; er erklärt sich aus activen Bewegungen, welche das

Protoplasma innerhalb der Zellmembran ausführt.

Auch hier übt wie bei den Schwärmsporen die +Intensität des Lichtes

einen verschiedenen Einfluss+ aus. Während diffuse Beleuchtung das

oben beschriebene Resultat herbeiführt, bewirkt directes Sonnenlicht

eine ganz entgegengesetzte Stellung der Chlorophyllplatte. Diese

kehrt jetzt ihre eine Kante der Sonne zu. Wir erhalten also

folgendes Gesetz: „Das Licht übt einen richtenden Einfluss auf den

Chlorophyllapparat von Mesocarpus. Bei schwächerem Lichte orientirt

sich derselbe senkrecht zum Strahlengang, bei intensiver Beleuchtung

fällt dessen Ebene in die Richtung des Strahlengangs.“ Die erste

Anordnung bezeichnet Stahl als +Flächenstellung+, die +zweite

als Profilstellung+.

Bei langer Dauer der intensiven Beleuchtung zieht sich das ganze Band

zu einem dunkelgrünen, wurmförmigen Körper zusammen, um später unter

günstigen Bedingungen wieder seine ursprüngliche Gestalt anzunehmen.

Alle diese verschiedenartigen, unter dem Reiz des Lichtes

erfolgenden Bewegungen des Protoplasmas werden den Zweck haben, den

Chlorophyllapparat einerseits in eine für seine Function günstige

Stellung zum Licht zu bringen, anderseits ihn vor der schädigenden

Wirkung zu intensiver Beleuchtung zu schützen.

Dem Einfluss des Lichtes, der bei Mesocarpus sich in so klarer

Weise äussert, sind übrigens auch die mit +Chlorophyllkörnern+

versehenen, gewebeartig verbundenen Zellen der Pflanzen unterworfen.

Nur sind hier die Erscheinungen von etwas complicirterer Art (Fig.

52).

Wie zuerst Sachs entdeckt hat, sind im intensiven Sonnenlicht die

Blätter hellgrüner als bei matter Beleuchtung oder im Schatten. Auf

Grund dieser Wahrnehmung konnte Sachs +auf intensiv beleuchteten

Blättern Lichtbilder künstlich hervorrufen, wenn er sie theilweise

mit Papierstreifen bedeckte+ (IV. 32a). Nach einiger Zeit

erscheinen nach Entfernung der Papierstreifen die von ihnen

beschattet gewesenen Stellen dunkelgrün auf hellgrünem Grund.

Die ganze Erscheinung erklärt sich auch hier aus dem für Mesocarpus

festgestellten Gesetz, wie die Untersuchungen von Stahl (IV. 34)

nach den Vorarbeiten von Famintzin, Frank, Borodin ergeben haben.

Bei matter Beleuchtung und im Schatten führt das Protoplasma

solche Bewegungen aus, dass die Chlorophyllkörner an die dem

Licht zugekehrten Aussenflächen der Zellen zu liegen kommen (Fig.

52 _A_), während sie an den Seitenwänden geschwunden sind.

In directem Sonnenlicht dagegen strömt das Protoplasma mit den

Chlorophyllkörnern den Seitenwänden (Fig. 52 _B_) zu, bis

die Aussenwand ganz chlorophyllfrei geworden ist. Im ersten Fall

nimmt also der ganze Chlorophyllapparat wie bei Mesocarpus zum

einfallenden Licht eine Flächenstellung, im zweiten Fall eine

Profilstellung ein; dort erscheinen daher die Blätter dunkler, hier

heller grün gefärbt.

Ausserdem +verändern die Chlorophyllkörner selbst noch ihre Gestalt

in der Weise, dass sie bei intensivem Licht kleiner und kugliger

werden+.

Alle diese Vorgänge führen zu ein und demselben Ziel: „+Die

Chlorophyllkörner schützen sich bald durch Drehung (Mesocarpus),

bald durch Wanderung oder Gestaltveränderung vor zu intensiver

Beleuchtung.+“ -- „+Bei schwacher Beleuchtung wird der Lichtquelle

die grösste Fläche zugekehrt; das Licht wird so viel wie möglich

aufgefangen. Ein entgegengesetztes Verhalten macht sich bei sehr

starker Beleuchtung bemerkbar; es wird dem Lichte eine kleinere Fläche

dargeboten.+“

[Illustration: =Fig. 52. Querschnitt durch das Blatt von Lemna

trisulca= (nach ~Stahl~).

_A_ Flächenstellung (Tagstellung). _B_ Anordnung der Chlorophyllkörner

im intensiven Licht. _C_ Dunkelstellung der Chlorophyllkörner.]

Die Zelle und die Gewebe (Vol. 1/2) · 第 101 / 170 题