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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-57366
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2012/5736/


Physiologische Adaptationsprozesse von Scyphozoa - Lebensstadien gegenüber physikalischen und biologischen Parametern auf der Basis von Cnidom- und Venomanalysen

Wiebring, Annika

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Basisklassifikation: 42.17 , 42.94
Institut: Biologie
DDC-Sachgruppe: Biowissenschaften, Biologie
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Jarms, Gerhard (PD Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 25.05.2012
Erstellungsjahr: 2012
Publikationsdatum: 19.07.2012
Kurzfassung auf Deutsch: Quallen spielen als Prädatoren von beispielsweise Zoo- und Ichthyoplankton eine große Rolle in marinen Nahrungsnetzen. Ein immer häufiger beobachtetes Phänomen ist das Massenauftreten von Medusen.
Quallen gehören zu den Nesseltieren und bilden in ihren Nesselzellen spezielle Zellorganellen, die Nesselkapseln, welche zum Beutefang und zur Verteidigung dienen. Im Gewebe der verschiedenen Lebensstadien der Cnidaria sind unterschiedliche Kapseltypen enthalten. Es wird diskutiert, ob diese Kapseltypen unterschiedliche Aufgaben haben.
In bisherigen Studien wurden die Nesselkapseln verschiedener Cnidaria-Spezies beschrieben. Der Einfluss verschiedener biotischer und abiotischer Parameter auf die Verteilung der Kapseltypen im Gewebe und auf ihre Morphologie wurde bisher jedoch nur unzureichend untersucht. Eine Analyse der Inhaltsstoffe der einzelnen Nematocystentypen erfolgte bislang nicht.
In dieser Arbeit wurden bei Cyanea capillata Änderungen in der Größe, der Verteilung und der Proteininhaltsstoffe der Nesselkapseln im Zusammenhang mit variierendem Futter und unterschiedlicher Salinität untersucht. Die morphologischen Daten wurden lichtmikroskopisch erfasst. Die Separierung der Nesselkapseltypen erfolgte mit Hilfe einer neuen mikromanipulativen Methode, dem LMPC, an die sich die massenspektrometrische Untersuchung mit MALDI-TOF anschloss.
Die Verteilung der Nesselkapseln im Gewebe der Polypen, Ephyren und Medusen war klar an den jeweiligen Beutefangmodus der Lebensstadien angepasst. Für den Beutefang wichtige Körperregionen waren mit einer höheren Anzahl an Nesselkapseln ausgestattet als die nicht oder nur zu einem geringeren Umfang am Beutefang beteiligten Körperoberflächen. Außerdem war die Größe der Nesselkapseln an die Körpergröße der Tiere gekoppelt. Die Hälterungssalinität und Menge bzw. die Art des Futters hatten einen indirekten Einfluss auf die Verteilung und Größe der Nesselkapseln.
Die Analyse der Nematocysten zeigte einen Einfluss von Salinität und Futter auf deren Proteininhaltsstoffe. Diese zeigten eine komplexere Zusammensetzung sowohl bei Polypen aus einer höheren Hälterungssalinität als auch in den oft gefütterten Tieren. Bei Medusen zeigte sich eine größere Komplexität der Proteininhaltsstoffe mit größeren Schirmdurchmessern und bei zunehmender Salinität.
Die Ergebnisse dieser Arbeit deuten auf eine Anpassung der Nesselkapseln an den Beutefangmodus verschiedener Lebensstadien von C. capillata hin. Es wurde außerdem der Zusammenhang zwischen Körpergröße der Tiere und Nesselkapselgröße deutlich. Erstmals wurde die Proteinzusammensetzung verschiedener Kapseltypen miteinander verglichen und ein Einfluss unterschiedlicher Umweltparameter wie Salinität und Beute auf ihn festgestellt.
Kurzfassung auf Englisch: Jellyfish as predators of for instance zoo- and ichthyoplankton play a large role in marine food webs. Mass occurrences of medusae are more frequently observed phenomenon.
Jellyfish belong to the Cnidaria and produce special cell organelles, the nematocysts, in their stinging cells, which serve as tool for prey capture and defence. Cnidarian tissues contain different types of nematocysts and it is discussed if these capsule types have different functions.
Previous studies describe the nematocysts of different Cnidaria species. The influence of biotic and abiotic parameters on the distribution of nematocyst types in tissues and their morphology has been insufficiently investigated. The analysis of the protein content of distinct capsule types has not been carried out yet.
In this work, the size, distribution, and protein contents of nematocysts from Cyanea capillata were investigated under varying food and salinity conditions. The morphological data of the nematocysts were determined microscopically. The different capsule types were separated with a novel micromanipulative method, LMPC. Subsequently, the mass spectrometric analysis of the nematocyst content was conducted with MALDI-TOF.
The nematocyst distribution in the tissues of polyps, ephyrae und medusae is adapted to the modes of the prey capture in the different life stages. Body regions which are important for prey capture were equipped with more nematocysts than surfaces which were not or to a lower proportion involved in prey capture. Furthermore, the size of the capsules was linked to the body size. The cultivation salinity and the food amount and type had an indirect influence on the nematocyst distribution and size.
The analysis of capsules showed the influence of salinity and food on the protein constituents. These showed a more complex composition for polyps cultivated in higher salinity as well as for more frequently fed polyps. For medusae a higher complexity of their protein constituents was observed for larger umbrella diameters and for increasing cultivation salinities.
The results of this work suggest an adaptation of the nematocysts to the different modes of prey capture in the life stages of C. capillata. Furthermore, it was found that the nematocyst sizes are correlated highly with animal size. For the first time, the protein constituents of different nematocyst types were compared and an influence of different environmental parameters like salinity and prey on the capsules was observed.



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