Fachbereich 13 - Biologie
Institut für Zoophysiologie
Zoophysiologie (Prof. Dr. R. J. Paul)

Physiologie transparenter Tiere

Transparenz tritt sporadisch innerhalb der verschiedenen Tierstämme auf. Besonders Zooplankter und frühe Entwicklungsstadien von Fischen zeigen diese Eigenschaft, die es erlaubt, im eigentlichem Sinne des Wortes, "Einsichten" in tierische Funktionen durch optische Methoden zu gewinnen ("Optophysiologie"; Colmorgen und Paul 1995). Diese Methoden beinhalten u. a. Videomikroskopie und digitale Bildverarbeitung, Spektroskopie, Fluoreszenz- und Phosphoreszenztechniken sowie konfokale Lasermikroskopie. Verschiedene mikroskopische Meßplätze wurden etabliert, um unterschiedliche physiologische Variablen zu messen und häufig auch bildgebend darzustellen. Dazu gehören konvektive Gastransportprozesse (Ventilation und Perfusion), Sauerstoffpartialdrucke, die Sauerstoffsättigung des Hämoglobins sowie die mitochondriale NADH-Fluoreszenz. Sauerstoffverbrauch und in vitro Bluteigenschaften können ebenfalls untersucht werden.

Zur Zeit konzentrieren wir uns auf limnische Krebstierchen der GattungDaphnia. Um die spezifische Physiologie dieser millimetergroßen Tiere zu verstehen, analysieren wir den Gastransport und andere physiologische Prozesse, die mit Sauerstoff zusammenhängen, da O₂ eine Schlüsselgröße für aerobe Stoffwechselprozesse darstellt. Wir untersuchen die Wege des Sauerstoffs von der Umgebung bis zu den Körperzellen, die Rolle von Umweltfaktoren (z.B. Temperatur, Sauerstoff, Nahrungskonzentration) für systemische und molekulare Regelmechanismen sowie den aeroben und anaeroben Energiestoffwechsel. Darüber hinaus analysieren wir die Konsequenzen der Langzeitanpassung an verschiedene Umweltfaktoren. Die physiologische Rolle des Hämoglobins, des extrazellulären Atmungsproteins dieser Tiere, hat dabei eine besondere Bedeutung. All diese Untersuchungen dienen dazu, ein klareres Bild der Funktionsweise dieser Tiere zu gewinnen, die als wesentliche Mitglieder aquatischer Nahrungsnetze bereits ein wichtiges Untersuchungsobjekt der ökologischen Forschung darstellen.

Kernthemen:

• Analyse physiologischer Funktionen bei transparenten Tieren mit optischen Methoden (Optophysiologie)
• Untersuchung der spezifischen Physiologie von millimetergroßen Kleinsttieren
• Transport und Verwendung von Sauerstoff beim Kleinstkrebs Daphnia

  Drittmittelgeber:

  DFG

  Beteiligte Wissenschaftler:

  Prof. Dr. R. J. Paul, PD Dr. Ralph Pirow

  Veröffentlichungen:

  Steeger HU, Freitag, JF, Michl S, Wiemer M, Paul RJ (2001): Effects of UV-B radiation on embryonic, larval and juvenile stages of North Sea plaice (Pleuronectes platessa) under simulated ozone-hole conditions. Helgol Mar Res 55, 56-66

  Pirow R, Bäumer C, Paul RJ (2001): Benefits of haemoglobin in the cladoceran crustacean Daphnia magna. J Exp Biol 204, 3425-3441

  Bäumer C, Pirow R, Paul RJ (2002): Circulatory oxygen transport in the water flea Daphnia magna. J Comp Physiol B 172, 275-285

  Seidl M, Pirow R, Paul RJ (2002): Water fleas (Daphnia magna) provide a separate ventilatory mechanism for their brood. Zoology 105, 15-23

  Pirow R (2002): The contribution of haemoglobin to oxygen transport in the microcrustacean Daphnia magna - a conceptual approach. Adv Exp Med Biol 510, 101-108