JAHRBUCHER für wissenschaftliche Botanik Begründet von Professor Dr. N. Pringsheira herausgegeben W. Pfeffer un.i E. Strasburger Professor au der Universität Leipzig Professor an der Universität Bonn Vierzigster Band Mit 1 lithographierten Tafel und 74 Textabbildungen Leipzig Verlag von Gebrüder Borntraeger 1904 Druck von E. Buchbinder in Neu-Ruppin. HüKARV NEW YOKK ÖOTA^frCAL QARUBM. Inhalt. Seite Jacob Nikitinsky. Über die Beeinflussung der Entwicklung einiger Schimmel- pilze durch ihre Stoff Wechselprodukte. Mit 6 Kurventafeln 1 I. Einleitung 1 II. Methodisches 2 A. Die Beeinflussung der Pilzentwicklung durch die Ausscheidung von Stoffwechselprodukten und andersartigen Veränderungen in der Kultur- flüssigkeit hei verschiedenen Ernährungsbedingungen 6 B. Einfluß der Oxalsäure auf die Pilzentwicklung 9 C. Einfluß der N-Quelle 11 Literaturbemerkungen 19 D. Einfluß der C-Quelle 25 III. Über die bei einigen Nahrungsbedingungen hervortretende Beschleunigung des Wachstums (bei Aspergillus niger van Tieg.) 32 IV. Allgemeines 60 V. Über die gegenseitige Beeinflussung verschiedener Mikroorganismen durch ihre Stoff Wechselprodukte 62 VI. Eesume 66 VII. Tabellarische Beilage 67 Angnst Piccard. Neue Versuche über die geotropische Sensibilität der "Wurzel- spitze. Mit 4 Textfiguren 94 Schlußfolgerungen . . 102 S. Simon. Untersuchungen über die Regeneration der Wurzelspitze. Mit Tafel I und 1 Textfigur 103 I. Anatomischer Teil 104 A. Spitzenregeneration 105 1. Direkte Regeneration 105 2. Partielle Regeneration 112 3. Reproduktion 116 4. Experimentelles 116 B. Regeneration an gespaltenen Wurzeln 121 II. Physiologischer Teil 122 A. Beeinflussung der Regeneration durch äußere Faktoren . . . . 125 1. Einfluß der Schwerkraft . 126 2. Einfluß der Temperatur 127 3. Atherwirkung 129 -v^ 4. Mechanische Hemmung 131 ..^j B. Korrelative Beeinflussung der Regeneration durch die Ersatz- ~" tätigkeit 133 I>- Experimentelles 134 >- < IV Inhalt. Seite III. Ausblick auf den Verlauf der Eegeneration 138 IV. Zusammenfassung der hauptsächlichsten Ergebnisse 140 Figuren - Erklärung 143 Hermauii VÖchting'. Über die Eegeneration der Araucaria excelsa. Mit 3 Textfiguren 144 Carl Mez. Physiologische Bromeliaceen- Studien. I. Die Wasser -Ökonomie der extrem atmosphärischen Tillandsien. Mit 26 Textfiguren 157 I. Umgrenzung des Gebiets der folgenden Untersuchungen 157 II. Allgemeine Morphologie der Ti7Zan(?sm-Schuppen 150 III. Die Funktion der einzelnen Schuppe als Pumpe 162 A. Bisherige Vorstellungen über den Akt der Wasseraufnahme . . . 162 B. Experimenteller Nacliweis, daß bei der Quellung der Schuppen luft- leere Bäume entstehen . 164 C. Erklärung der Mechanik der Trichompumpe 168 D. Die Struktur der Trichommembranen 171 1. Die Struktur des Trichomdeckels, des mechanisch wirkenden Teils der Pumpe 171 2. Die Anordnung der Kutikula am Trichom 174 E. Die Leistungsfähigkeit der Trichompumpen 175 F. Versuche, ob die tote Pflanze dem Schuppenbelag "Wasser entzieht . 181 IV. Die Zuleitung des Wassers zu den Trichompumpen 182 A. Die Funktion des Flügels der einzelnen Schuppe 182 B. Die Bildung von Kapillarräumen durch die Gesamtheit der Schuppen 185 1. Das Volum der Kapillarräume und seine Änderungen bei Be- netzung und Austrocknung 187 2. Verbindung der Kapillarräume untereinander und besondere Aus- bildungen derselben 191 3. Die Verdunstung des Wassers in den Kapillaren und aus den Trichommembranen 196 4. Verwendung der bezüglich der Kapillarräume festgestellten Er- gebnisse zur Erklärung biologischer Einzelerscheinungen . . . 199 C. Die Kondensation des Wasserdampfes an den Schuppen . . . . 204 1. Unterscheidung der extrem atmosphärischen Tillandsien in Regen- und Tauformen 204 2. Übergang der kleinsten Formen zur Lebensweise der Kryptogamen 209 3. Ausbildung besonderer Formen von Tauschuppen und Verhältnis derselben zur Wasserversorgung der Arten 213 4. Verhältnis der Größe der Pflanzen zur Art ihrer Wasserversorgung 216 V. Die Aufnahme des Wassers in den Körper der Pflanzen 219 A. Die osmotisch wirksame Substanz in den Aufnahmezellen . . . . 220 B. Die Struktur der Membranen der Aufnahmezellen 221 C. Die Ausnützbarkeit des Benetzungswassers 223 VI. Die Abgabe des Wassers durch die Spaltöffnungen 225 VII. Wasserbilanzen von zwei lebend untersuchten Arten 226 Walther Wiedersbeim. Studien über photonastische und thermonastische Be- wegungen. Mit 20 Textfiguren 230 Einleitung 230 Inhalt. V Seite Abschnitt I. Nutationsbewegungen 231 A. Photonastische Bewegungen 231 1. Einfache Rezeptionsbewegungen 231 2. Tägliche periodische Bewegungen 243 B. Thermonastische Bewegungen 246 1. Versuche mit Tulipa . . 246 2. Versuche mit Crocus luteus 252 C. Klinostatenversuche 256 Abschnitt II. Variationsbewegungen 257 A. Versuche mit Bohnen 259 Periodische Bewegungen 259 B. Versuche mit Miinosa purJica 264 1. Einfache Rezeptionsbewegungen 265 2. Tägliche periodische Bewegungen 267 Abschnitt III. Zusammenfassung und Schluß . . 269 Literatur -Verzeichnis 277 Ernst Küster. Beiträge zur Kenntnis der Wurzel- und Sproßbildung an Steck- lingen. Mit 4 Textfiguren 279 I. Einfluß des Sauerstoffs 279 IL Einfluß des Zentrifugierens 287 a) Stecklinge von Coleus 287 b) "Wurzelstecklinge von Scorzonera hispanica und TaraxaciDii offi- cinaU ... 289 c) Zweigstücke von Salix 289 d) Blätter von Cardamine pratensis 300 £. Pailtanelli. Zur Kenntnis der Turgorregulationen bei Schimmelpilzen . . 303 1. Plan der Untersuchung 303 IL Methodisches 306 A. Plasmolytische Messungen 306 B. Kryoskopische Versuche 307 III. Dürfen plasmolytische Werte als isosniotisch betrachtet werden? . . . 310 IV. Beziehungen zwischen einigen Kulturbedingungen und der Höhe des Turgors 317 V. Turgorschwankungen nach einem isosmotischen Bedingungswechsel . . 324 VI. Turgorregulationen nach einer Abnahme der Außenkonzentration . . 329 VII. Turgorregulationen nach einer Zunahme der äußeren Konzentration . . 333 VIII. Zusammenfassung 347 IX. Belege 351 A. Plasmolytische Versuche 351 B. Kryoskopische Versuche 360 C. Messungen der Dimensionsänderung bei der Plasmolyse . . . . 364 Literatur -Verzeichnis 366 E. tiriltay. Über die Bedeutung der Krone bei den Blüten und über das Farhen- unterscheidungsvermögen der Insekten. I. Mit 3 Textfiguren 368 Eigene Untersuchungen 379 Versuche des Jahres 1902 381 Versuche des Jahres 1903 392 VI Inhalt. Seite Alexander Nathansohn. Weitere Mitteilungen über die Regulation der iStoff- aufnahme ^03 I. Die Aufnahme des NH^-Ions aus rerschiedenen Ammonsalzen . . . 408 II. Die Mechanik des lonenaustausches 415 III. Konsequenzen bezüglich der Vei'teilung von Wasser und gelösten Stoffen in der Zelle 420 IV. Ausblicke auf die Dynamik des Stoffwechsels 431 Arno Müller. Die Assimilationsgröße bei Zucker- und Stärkeblättern . . 443 I. Einleitung 443 II. Untersuchungsmethoden 444 III A. Versuche über Schnelligkeit und Höhe der Stärkespeicherung sowie ihre Größe innerhalb einzelner Tagesstunden 448 HIB. Diskussion 469 A. Zeichnen sich amylophylle Pflanzen nicht nur durch schnellere Stärke- speicherung, sondern auch durch Bildung größerer Kohlehydratraengen vor saccharophyllen aus? 469 B. In welcher Weise verteilt sich die Zunahme auf die einzelnen Tages- stunden? 476 IVA. Versuche zur Ermittlung der Assimilationsgrenze 478 IVB. Diskussion 485 V. Welche Rolle spielt die Wasserversorgung bei der Assimilation der unter- suchten Pflanzen? 486 VI. Zusammenfassung . . 491 VII. Über die assimilatorische Leistungsfähigkeit von Schatten- und Sonnen- blättern 491 Literatur -Verzeichnis 497 Georg Hering'. Untersuchungen über das Wachstum inversgestellter Pflauzen- organe. Mit 5 Textfiguren 499 Einleitung 499 Spezieller Teil 502 I. Methodisches 502 A. Beleuchtungsmethode 503 1. Beleuchtungsapparat für Phycomyces nitcns 503 2. Beleuchtungsapparat für monokotyle und dikotyle Keimpflanzen . . 507 B. Methode einer mechanischen Erhaltung der Inverslage 510 1. Zugmethode durch Belastung 510 2. IL Zugmethode 513 3. Versuchsmethode bei Trauerbäumen 514 IL Versuchsergebnisse 514 1. Versuche mit Pilzen 514 2. Versuche an Monokotylen und Dikotylen 524 Beeinflußt die negativ geotropische Aufkrümmung der Sproßspitze korrelativ das Wachstum der inversgestellten Pflanze? .... 536 3. Untersuchungen an Trauerbäumen 545 4. Versuche mit positiv geotropischen Organen 555 Kesümee 560 Inhalt. Vn Seite S. Kostytschew. Über die normale und die anaerobe Atmung bei Abwesenheit von Zucker 563 Methodisches 565 I. Versuchsserie. Kohlenstof f quelle : Pepton 570 n. Versuchsserie. Kohlenstoffquelle: Chinasäure 575 III. Versuchsserie. Kohlenstof f quelle : Weinsäure 582 Alexander Artari. Der Einfluß der Konzentrationen der Nährlösungen auf die Entwicklung einiger grüner Algen. I. Mit 2 Textfiguren 593 I. Versuche mit Stichococeiis hacillaris 594 A. Schwache Konzentrationen 594 B. Starke Konzentrationen 598 II. Versuche mit Gonidien von Xanthoria parietina 602 A. Schwache Konzentrationen 602 B. Starke Konzentrationen 604 m. Versuche mit Scenedesmus caudatus 605 IV. Flechtengonidien 610 V. Scenedesmus 612 Literatur -Verzeichnis 613 Mit einer Tafel: Untersuchungen über die Regeneration der Wurzelspitze. S. Simon. Alphabetisch nach den Namen der Verfasser geordnetes InhaltsTerzeichnis. Seite Alexander Artari. Der Einfluß der Konzeutrationen der Nährlösungen auf die Entwicklung einiger grüner Algen. I. Mit 2 Textfiguren 593 E. Giltay. Über die Bedeutung der Krone bei den Blüten und über das Farben- unterscheidungsverniögen der Insekten. I. Mit 3 Textfiguren 368 (ireorg" Hering. Untersuchungen über das Wachstum inyersgestellter Pflanzen- organe. Mit 5 Textfiguren 499 S. Kostytschew. Über die normale und die anaerobe Atmung bei Abwesenheit von Zucker 563 Ernst Küster. Beiträge zur Kenntnis der Wurzel- und Sproßbildung an Steck- lingen. Mit 4 Textfiguren 279 Carl Mez. Physiologische Bromeliaceen- Studien. I. Die Wasser -Ökonomie der extrem atmosphärischen Tillandsien. Mit 26 Textfiguren 158 Arno Müller. Die Assimilationsgröße bei Zucker- und Stärkeblättern . . . 443 Alexander ^'athansoIln. Weitere Mitteilungen über die Regulation der Stoff- aufnahme 403 Jacol) Nikitinskj. Über die Beeinflussung der Entwicklung einiger Schimmel- pilze durch ihre Stoffwechselprodukte. Mit 6 Kurventafeln 1 E. Pantanelli. Zur Kenntnis der Turgorregulationen bei Schimmelpilzen . . 303 Aug'ast Piccard. Neue Versuche über die geotropische Sensibilität der Wurzel- spitze. Mit 4 Textfiguren 94 S. Simon. Untersuchungen über die Regeneration der Wurzelspitze. Mit Tafel I und 1 Textfigur 103 Hermann Töchting-. Über die Regeneration der Araucaria excelsa. Mit 3 Textfiguren 144 Walther Wiedersheim. Studien über photonastische und thermonastische Be- wegungen. Mit 20 Textfiguren 230 über die Beeinflussung der Entwicklung einiger Schimmelpilze durch ihre Stoffwechselprodukte. Von Jacob Nikitinsky. Mit 6 Kurventafeln. I. Einleitung. Obige Frage zerlegt man für ihre Beantwortung am besten in zwei kleinere und versucht erstens die Anwesenheit eines solchen Einflusses von Stoffwechselprodukten bei verschiedenen Ernährungs- bedingungen zu konstatieren und zweitens unter all den möglichen Stoffwechselprodukten in jedem einzelnen Falle die ausfindig zu machen, durch deren Wirkung diese Beeinflussung hervorgerufen worden ist. Unsere Kenntnisse über die Stoffwechselprodukte der Schimmelpilze sind bis jetzt sehr gering^). Unsere Aufgabe konnten wir darum auch nicht dadurch vereinfachen, daß wir den direkten Einfluß von verschiedenen schon bekannten Stoffwechselprodukten einfach durch deren Zusatz zu dem Substrat genau verfolgten^). Von vornherein könnte man vielleicht eher die Voraussetzung annehmen, dass durch die Stoffwechselprodukte immer eine hemmende Wirkung auf das Pilzwachstum ausgeübt wird'). So 1) Vergl. im allgeni.: Pfeffer, Pflauzenphys., II. Aufl., I, §§ 78 — 94; speziell: Wehmer, Botan. Ztg. 1891; Butkewitsch, Jahrb. f. wiss. Botan., XXXYIII, 1902; Puriewitsch, Ber. d. ü. botan. Ges., 16, 1898. 2) Obiges wurde nur für die von Wehmer ausführlich untersuchte Oxalsäure ausgeführt. 3) Erinnern wir uns hier z. B. der hemmenden Wirkung, welche, abgesehen von deren Ursache (chemisches Gleichgewicht oder nicht), fast alle Produkte von enzymatischen Eeaktionen auf den Eeaktionsverlauf aufweisen. Da aber diese Reaktionen eine hervor- ragende EoUe im Stoffwechsel und damit auch in der Ausbildung der Leibessubstanz spielen, so muß schon durch deren Hemmung die Pilzentwicklung natürlich auch gehemmt werden. Wenn also die Schimmelpilze in der Kulturfliissigkeit irgend welche Produkte enzymatischer Jahrb. f. wiss. Butanik. XL. 1 2 . Jacot Nikitinsky, sagt zB. Duclaux^) bei dieser Gelegenheit: „Tout ce qu'on peut dire de general ä ce siijet, c'est que le milieu que se cree le microbe est pour lui de moins en moins nutritif, de plus en plus antiseptique." Wir werden aber sehen, daß diese Annahme für unsere Schimmelpilzarten nicht immer die richtige ist. Auch für einige Bakterienarten ist es bekannt (Cholera-, Tuberkel - Bazillus) -), daß sie durch ihre eigenen Stoffwechselprodukte in ihrer Entwicklung nicht gehemmt, sondern im Gegenteil stark begünstigt werden. Ich habe mich in dieser Arbeit nur auf die möglichst exakte Lösung der Frage nach der Beeinflussung durch die Produkte der Erzeugung von trockner Pilzsubstanz beschränkt; die Beeinflussung von ver- schiedenen andersartigen Funktionen^) habe ich dabei vollständig unbeachtet gelassen. Ich erachte es als eine angenehme Pflicht, Herrn Geheimrat Prof. W. Pfeffer, in dessen Institut die vorliegende Arbeit aus- geführt wurde, an dieser Stelle meinen aufrichtigen Dank auszu- sprechen für die geneigte Überlassung der reichlichen Hilfsmittel des Leipziger botanischen Instituts, sowie für seine liebenswürdige Bereitwilligkeit, mir stets mit Bat und Tat beizustehen. Auch Herrn Dr. P. Klemm danke ich herzlich für sein bereit- wiUiges Entgegenkommen. II. Methodisches. An dieser Stelle habe ich nicht viel zu sagen; nur einige not- wendige Bemerkungen will ich hier machen. Fast alle Kulturen wurden in Erlenmeyerschen Kolben von verschiedenen Größen angestellt^). Umwandlungen und Zerspaltungen anhäufen, so dürfen wir eine 'Wachstumshemniung er- warten. Über die Beeinflussung der enzj-matischeu Reaktionen durch ihre Produkte vergl. z.B. Tammann, Zeitschr. f. physiol. Ch. (Hoppe- Seyler), III, 1889; XVI, 1892; Bredig, Ergebnisse der Physiologie, 1. Abt., p. 134. Herausgegeb. v. Ascher & Spiro 1902 (Wiesbaden), hier auch die Li^eraturangaben. 1) Duclaux, Trait. d. microbiol., I, 236; vergl. auch ebenda III, 519. 2) BuchneV, Münch. ärztl. Intelligenzbl., ISS.'j, No. 50. Carnot, C. R. soc. biol. 1898, 765. Literaturangaben bei Wassermann und Kolle, Handbuch d. pathog. Mikroorg. 1902, 1. Lief., p. 123. 3) Wie z. B. der Atmung, Oxalsäurebildung, Schnelligkeit des Wachstums u. a. 4) Wo dies nicht der Fall war, ist es überall in den Tabellen oder bei der Versuchsbesprechung besonders erwähnt. über die Beeinflussung der Entwicklung einiger Schimmelpilze usw. 3 Als Temperatur wandte ich: für Aspergillus mS04 in Lösungen größerei und kleinerer Konzentrationen von C- Quellen (Zucker und Glyzerin) mit AspercjÜlus nigcr unter- sucht; die Hauptresultate sind in den folgenden zwei Tabellen zu- sammengestellt. Vers. VII. Zucker 32%; Glyzerin 20 "/o; Aspergillus nigcr. Vol. ^ 50 ccm (veriiuderl.), t = 25 — 26" C. N- Quelle 1,495 7o NH.NOa 1,234 7o (NHJ,S0, l7o NH.Cl C- Quelle Glyzerin Zucker Gly- Zuk- zerin ker Glyzerin Zucker 1. Kultur Erntegewicht g 2. Kultur Erntegewicht g 3. Kultur Erntegewicht g 0,761 1,317 0,465 1,927 0,000 1,647 ■ 1,270 0,000 1,700 0,750 0,000 1,844 1,095 0,000 1,080 0,810 0,000 1,838 0,000 0,000 1,855 0,000 1,740 0,000 1,757 0,000 1,447 0,000 1,510 0,000 Summen 2,543 1,927 2,917 2,450 2,938 2,490 1,838 1,855 1,740 1,757 1,447 1,510 Mittlere Werte 2,235 2,683 2,938 2,490 1,811 1,584 Mittlere Werte 2,459 2,714 1,697 4. Kultur nach der Neu- tralisierung. Erntegewicht g 1,395 "" 1,11*2 1,425 1,830 1,700 0,915 1,330 über die Beeinflussung der Entwicklung einiger Schimmelpilze usw. 13 Yers. VI. Zucker 4%; Glyzerin 2,5''/'o; Aspergillus niger. Vol. = 50 ccm (veränd.); t = 25 — 26° C. N-Quelle 1,495 7o NH.NOj l7o NH.Cl C-Quelle Glyzerin Zucker Glyzerin Zucker 1. Kultur. Erntegewicht g 2. „ „ S 3. „ „ g 4. „ „ g 5- n n g G. „ Pilzentwicklung 0,380 0,345 0,362 0,400 0,375 + + + 0,422 0,510 0,416 0,442 0,392 + + + 0,395 0,420 0,245 0,082 0,000 0,382 0,405 0,382 0,124 0,000 0,457 0,700 0,000 0,466 0,653 0,000 Summen ) 1,862 > 2,182 1,142 1,293 1,157 1,119 Mittlere AVerte > 1,862 ) 2,182 1,217 ; 1^138 Mittlere Werte >2, 022 1:1 77 Aus der ersten der angeführten Tabellen ersehen wir, daß wir bei höheren Konzentrationen der C- Quellen imstande sind, bei allen drei Amraonsalzen nur eine sehr kleine Zahl sukzessiver Kulturen zu ernten: nämlich 1 — 2 und höchstens als Ausnahme 3. Dabei beobachteten wir. daß das Gesamtgewicht aller dieser Kulturen in allen Fällen verhältnismäßig klein ist: als Maximum finden wir (z. B. für (NH4)2S04 mit Glyzerin) nur 2.938 g. Vergleichen wir diese Zahlen mit denen, die wir unter anderen Ernährungsbedingungen etwas später') finden werden, und die für 100 ccm der Kulturflüssigkeit mit 30" o Zucker') bis auf 34,5 g und wahrscheinlich sogar noch viel höher ^) steigen können, so sind wir in der Tat berechtigt, die betreffenden Erntezahlen als klein zu bezeichnen. Es ist also klar, daß unter solchen Bedingungen der Pilz sehr rasch das Substrat in der Weise verändert, daß es für eine weitere Pilzentwicklung ungeeignet wird. Die Kulturflüssigkeiten zeigen (mit Methyloi'ange) stark saure Reaktion, und die letzte Zeile der ersten Tabelle zeigt uns, daß, wenn wir diese Flüssigkeiten 1) Siehe Vers. XXII zB. 2) Mit 207„ Zucker bis 32,0 g und mit 257o his 34,0 g. Siehe Vers. XXII. 3) In diesen Kulturen wurde die Erntegewichtsgrenze, also das Aufhören der Pilz- entwicklung nicht erreicht, und darum wissen wir nicht, wie hoch das Gesamtgewicht steigen kann; es muß nur ) als 34,5 g sein. J^4 Jacob Nikitinsky, mit NaOH-Lösung (mit Methyloraiige) neutralisieren, sie ihre für eine Pilzentwicklung schädlichen Eigenschaften verlieren, und wir wieder ganz gute Ernten erhalten. Bei niederen Konzentrationen der C- Quellen (letzte Tabelle) finden wir etwas andere und nicht so allgemein gültige Resultate, da hier der Schlußeffekt der sukzessiven Kulturen von der Qualität der N- Nahrung noch viel stärker abhängig ist. Wir sehen zB., daß wir mit NH4CI als N- Quelle schon nach 2 — 4 Kulturen ein Substrat bekommen, das für eine weitere Pilzentwicklung ganz un- tauglich geworden ist; mit NH4NO3 dagegen, unter ganz gleichen Bedingungen, sind wir imstande, viel weiter gehen zu können^). Ich muß hier hervorheben, daß in allen Kulturen, die in den beiden letztangefülirten Tabellen zusammengestellt sind, das Volum der Kulturflüssigkeit nicht konstant war und mit jeder neuen Kultur durch Verdunstung kleiner und kleiner wurde. Diese Volum- verkleinerung ist verhältnismäßig sehr stark-) und ruft selbst- verständlich eine Erhöhung der Konzentration der schädlich wir- kenden Stoffe hervor, wenn auch deren absolute Menge konstant bleibt. Da aber die schädliche Wirkung eines Stoffes haupt- sächlich^) durch dessen Konzentration, nicht aber durch dessen absolute Quantität bedingt wird', so werden also in diesem Fall die besonders günstigen Bedingungen für den Einfluß der schäd- lichen Stoffe geschaffen. Wenn wir jetzt das Volumen durch entsprechende Wasser- zusätze nach jeder Kultur konstant halten, so können wir, wie Vers. V, Kolben NN 3, 4 und 5 zeigt, es bis auf eine sehr große Zahl sukzessiver Kulturen bringen; in allen drei Kolben wurden 16 Ernten gesammelt, und konnten wir bis zum Ende keinen hemmenden Einfluß beobachten. 1) Der in der Tabelle angeführte- Versuch ist nur bis zur 6. Kultur fortgeführt, und noch immer war keine Hemmung bemerkbar; aus dem Vers. V (Kolben N 1) er- sehen wir, daß wir unter ähnlichen Bedingungen bis zu neun Kulturen steigen und erst dann eine vollständige Entwicklungshemmung beobachten können. 2) So z. B. fällt das Volum nach drei Kulturen in Vers. VII von 50 ccm auf 17, 25, in, 18,5, 23,5, 19 ccm, oder in Vers. V Kolben N 1 nach acht Kulturen von 50 ccm bis 17,5 ccm und nach zwölf Kulturen bis 5 ccm. 3) In den Fällen, wo das Gift derartig wirkt, daß es in Verbindung mit irgend welchen Stoffen der Lebenssubstanz tritt, wo also dessen Verbrauch stattfindet, kann auch seine absolute Menge eine kleine Rolle spielen. Vergl. auch Mann, Ann. de l'I. Past, t. VIII, 1894, 785. Pottevin, ebenda, t. VIII, 1894, 796. über die Beeinflussung der Entwicklung einiger Schimmelpilze usw. 15 Für NH4CI dagegen beobachten wir auch unter ungefähr gleichen Bedingungen, wie Vers. XXTII (mit 5" Zucker) zeigt, schon nach wenigen (drei) Kulturen eine vollständige Hemmung der Pilzentwicklung. Aus den Tabellen p. 12, 13 ist auch er- sichtlich, daß nicht nur die Zahl der Kulturen, sondern auch das Gesamtpilzgewicht aller sukzessiver Kulturen, welches wir überhaupt auf dem betreffenden Substrat zu erhalten imstande sind, für alle drei Ammonsalze etwas verschieden ist; (NH4)-2S04 und NH4NO:! gestatten uns nämlich etwas größere Pilzgewichte zu ernten als NHiCF). Durch die Neutralisierung der untauglich gewordenen Kultur- flüssigkeit wird, wie gesagt-), ihre entwicklungshemmende Wirkung vernichtet. Aus den Tabellen Vers. VI und VII ersehen wir, daß in diesen Kulturflüssigkeiten die Oxalsäure entweder garnicht oder nur spureuAveise nachweisbar ist; das Paralleltitrieren mit Methyl- orange und Methylviolett zeigt keine wesentlichen Unterschiede^). Die Azidität muß also durch irgend eine „starke" Säure verursacht sein. Wahrscheinlich kommen wir der Wahrheit nahe, wenn, wir sagen, daß diese Azidität in jedem Fall durch entsprechende bei N-Konsum disponibel gewordene anorganische Säure hervorgerufen ist^). Wie erwähnt, sind die Gesamternten für NH4CI kleiner als die für (NH4)oS04 und NHiNO,. Bei Klark-^) finden wir, daß für Aspergillus niger die Salzsäure merklich schädlicher ist als die Salpetersäure und Schwefelsäure. Je giftiger^) also die ent- sprechende Säure ist, desto niedriger wird die Gesamternte, die wir mit einem Amraonsalz zu sammeln imstande sind. Wenn wir jetzt aus den Titrierungsangaben den Prozentgehalt der entsprechenden Säure berechnen ^), so finden wir folgendes: 1) Siehe beide Tabellen p. 12, 13: die Zahlen für die mittleren Werte. 2) Siehe p. 14 und Tab. p. 12. 3) Vers. VI, VII, tabellarische Beilage. 4) Siehe auch Butkewitsch, Jahrb. f. wiss. Botan., XXXVIII, 1902, p. 210 bis 212. Daß sich die freie HNO3 bei der Pilzentwicklung mit NH^NOa als N- Quelle tatsächlich in der Kulturflüssigkeit ansammelt, siehe ibid. p. 213 (analytische und Titrier- Angaben). 5) Journ. of Physical Chemistry. Vol. 3, No. 5, 1899, Tab. p. 263. Siehe auch Steven, Botanic. Gazette, Vol. XXVI, No. 6. 1898. 6) Also, desto „stärker", je dissoziierbarer. 7) Siehe Vers. V, VI und VII. 16 Jacob Nikitinsky, N- Quelle NH4CI NH.NOa (NH,),SO, C- Quelle Zucker Glyzerin Zucker Glyzerin Zucker Glyzerin Gefunden von: HCl Ol '0 HCl 7o HNO3 /o HNO3 7o V2H2SO, V2H2SO4 7o 7o Starke Konzentrationen der C- Quelle 0,511 0,548 0,547 0,584 0,383 0,584 0,402 0,438 1,008 1,260 0,819 1,008 0,630 0,626 0,535 1,323 1,078 Schwache Konzentrationen der C- Quelle 0,383 0,438 — 0,945 0,630 — — — Mittlere "Werte 0,502 0,452 1,050 0,580 1,323 1,078 Mittlere "Werte 0,4 77 0,815 1,201 Bei Klark') finden wir als maximale Grenze für Sporen- keimung bei As'pergillus niijer rund 0,5% — 0,87o und 0,6 7o- Wir sehen, daß unsere Resultate für Aspergillus niger-) in den besser untersuchten Fällen (NH4CI und NHtNOj) mit denen von Klark im allgemeinen gut übereinstimmen^); diese Übereinstimniung spricht 1) In den Tabellen bei Klark sind die molekularen Lösungen angegeben; die an- geführten Zahlen sind in Prozenten daraus berechnet. 2) Für Pcnicillium glaucum haben wir keine ähnliche Übereinstiinnuing ge- funden; nach Klark ist Penic. glaucum viel resistenter gegen anorganische Säuren als Aspergillus niger; wir haben in unseren Versuchen gerade umgekehrte "Verhältnisse beobachtet, was auf die schon früher (p. 3) erwähnte "Unsicherheit und vielleicht physio- logische Variabilität der betreffenden Art wird zurückgeführt werden können. 3) Die Übereinstimmung für HNO3 hat vielleicht einen etwas zweifelhaften Charakter, da hier die Schwankungen zwischen den einzelnen Versuchen verhältnismäßig groß sind, und nur die mittleren Zahlen aus vielen Versuchen die L'bereinstimmung zeigen. Aber von solchen Bestimmungen kann man überhaupt keine sehr große Genauigkeit erwarten; nach einigen Kulturen wird gewöhnlich die Kulturflüssigkeit mehr oder weniger gefärbt (gelb bis braun) uud dadurch die Titrierung sehr erschwert, oft sogar ganz unmöglich; anderseits müssen wir aber bei den Versuchen mit Pilzen zuweilen überhaupt merkliche Unterschiede als zuverlässig betrachten; da wir die Methodik zur Zeit noch nicht voll- ständig beherrschen, geben oft zwei, scheinbar streng parallel angestellte Versuche sehr große Unterschiede in ihren Resultaten (vergl. Kunstmann, I.e., p. 15), und sind wir nicht imstande, die Ursache ausfindig zu machen. Darum ist hier die statistische Methode nicht "nur nützlich , sondern sehr oft auch notwendig ; es ist oft notwendig, um die an- gestellte Frage möglichst exakt zu beantworten, die mittleren "Werte nicht aus zwei, wie es gewöhnlich in anderen Gebieten verlangt wird, sondern aus vielen Parallelversuchen zu ermitteln. Mit NH^Cl aber finden wir auch bei einzelnen Zahlen ziemlich gute Über- einstimmung:. über die Beeinflussung der Entwicklung einiger Schimmelpilze usw. 1 7 auch dafür, daß unsere frühere Annahme, daß die schädhche Azidität durch die Anhäufung der freiwerdenden anorganischen Säuren bedingt werde, richtig ist. Dadurch wird die Tatsache ganz verständlich, daß wir bei höherem Gehalt an C- Quellen viel rascher die Hemmung der Pilz- entwicklung beobachten, als bei niederem; denn hierbei wird die Anhäufung der Säure garnicht durch die Zahl der Kulturen, sondern nur durch das ausgebildete Pilzsubstanzgewicht bezw. durch das von ihm für seinen Aufbau absorbierte N- Quantum bedingt. Von diesem Standpunkt ausgehend, muß also die Zahl der Kulturen bei verschiedenem Gehalt an einer C-Quelle auch ver- schieden sein, aber das Gesamtgewicht aller Ernten muß für ein bestimmtes Ammonsalz (und für ein bestimmtes Volumen) kon- stant bleiben. Wir beobachten jedoch (siehe Tab. p. 12 u. 13), daß das Gesamt- gewicht nicht ganz unabhängig von der Konzentration der C-Quelle bleibt, sondern bei niederer Konzentration etwas geringer ist als bei höherer, was ja auch ganz verständlich wird, wenn wir die be- kannte Tatsache berücksichtigen, daß die Resistenzfähigkeit eines Schimmelpilzes in den verscliiedenen Entwicklungsstadien eine ganz verschiedene ist'); für die Sporenkeimungsperiode ist sie gegenüber anorganischen Säuren kleiner als für das entwickelte Mycelium-). Bei einem großen Gehalt an der C-Quelle hat der Pilz immer einen Überschuß derselben und kann dann immer noch etwas weiter wachsen, obwohl der Säuregehalt schon die Grenze für die Sporen- keimung überschritten hat. Bei kleineren Quantitäten der C-Quelle dagegen muß der Pilz wegen des Mangels an C-Nahrung seine Ent- wicklung sehr bald sistieren, und müssen wir also von neuem eine C-Quelle zugeben und frische Sporen darauf aussäen; die letzteren aber werden, wenn die erwähnte Grenze schon erreicht ist, nicht mehr keimen. Um ungefähr gleiche Pilzgewichte zu erhalten, müssen wir hier eine viel größere Zahl von Sporenaussaaten machen. Hierdurch wird bei niederem Gehalt an einer C-Quelle eine etwas niedere Aziditätsgrenze — die ungefähr der Sporenkeimungs- hemmung entspricht — markiert^), und dementsprechend sind 1) Pfeffer, Pflanzenphys. II, 1901, 336. 2) Klark, I.e., graphische Tabellen. 3) Tatsächlich sehen wir aus der Tabelle p. 1 6 , daß der Säuregrenzgehalt für höhere Konzentrationen etwas höher ist als für niedere. J;ihrb. f. wiss. Botimik. XL. 2 \Q Jacob Nikitinsky, wir imstande, in diesem Falle auch nur geringere Pilzernten zu erhalten. Vers. V (Kolben NN 3, 4 u. .5) zeigt uns, daß wir bei konstant bleibendem Volum der Kulturflüssigkeit mit NH4NO3 als N-Quelle eine sehr große Anzahl (mehr als 16) Kulturen ernten können, ohne Sistierung oder sogar Hemmung des Wachstums beobachten zu können. Aus demselben Versuch (Kolben N 1) sehen wir anderseits, daß bei einem veränderlichen Volum die Konzentration der an- gehäuften Salpetersäure nur dann schädlich zu wirken anfängt, wenn das Volum der Kulturflüssigkeit bis auf 17 ccm (von 50 ccm) fällt, bei 2,353 g des Gesamtpilzgewichtes; die zweite Grenze (in dem- selben Kolben N 1) finden wir bei einem Volum von 5 ccm und einem Gesamtgewicht von 0,517 g, und die dritte bei 2,5 ccm Volum und 0,25 g Pilzgewicht. Nun ist es aber selbstverständlich, daß sowohl die absolute Menge der Salzsäure, die eben schädlich ist, als auch das damit im Zusammenhang stehende Gesamtgewicht umgekehrt proportional dem Volum sein müssen, und wir somit aus den angegebenen Zahlen sehr leicht die Grenze des Pilzgewichts für 50 ccm annähernd be- rechnen können. Dann werden wir finden, daß diese Pilzgewichte, berechnet aus dem ersten Fall gleich 6,7 g „ „ zweiten „ „ 5,2 g und „ „ dritten „ „ 5,0 g sind. Wir sehen nun, daß die tatsächlichen Ernten in Vers. V (Kolben NN 3, 4 u. 5) noch weit hinter diesen Grenzen liegen. Wenn wir vielleicht interpolieren dürfen, so können wir er- warten, daß diese Grenze mindestens noch nach einer solchen An- zahl von Kulturen erreicht wird, welche wir schon in unserem Ver- such vor uns haben, insgesamt also nach 30-40 Kulturen. Für Penicilltum glaiicuyn und P. griscum finden wir (Vers. XI) viel niedrigere Werte für die Gesamternten und dementsprechend auch eine viel geringere Azidität. Bei schwacher Konzentration der C- Quelle (5**/o Zucker auf 50 ccm) haben wir: , über die Beeinflussung der Entwicklung einiger Schimmelpilze usw. 19 Gesamternte Azidität in 7o der ent- sprechend. Säure N-Quelle NH.Cl NH^NOa NH,C1 NH.NOs PenidlUum glaucum a') b 0,740 0,935 1,309 0,146 1 0,157 0,109 0,126 Penicillium grismm a') b c d e 0,605 ? 0,795 0,883 0,788 0,G57 0,483 0,365 0,274 0,441 0,441 0,444 ? ? Dabei beobachten wir, daß die Grenzazidität mit beiden Ammonsalzen für PcnicUl'mm griseuni merklich größer ist als für P. ylaiicum. Nach dem Neutralisieren der Kulturflüssigkeit be- kommen wir wieder ganz gute Ernten-). Literatiirbemerkimgen. Dieser Einfluß der Säure, die durch den N-Konsum in unseren gewöhnlichen Nährlösungen mit Ammonsalzen (NH4NO:;, (NH4)oS04, NH4 Cl) als N-Quelle frei wird, ist bis jetzt noch nicht genügend berücksichtigt und richtig gedeutet worden; gewöhnhch schreibt man ihn der Oxalsäure zu. So sagt zB. Kunstmann'') auf ]). 14 u. 28: „Da die unter den gebotenen Bedingungen gebildete Oxalsäuremenge zu gering war, als daß sie bei Beurteilung der Resultate ins Gewicht gefallen wäre," und erklärt trotzdem auf p. 28 — 29 die Hemmung der Pilz- deckenbildung im Laufe der Zeit durch eine Anhäufung von Oxal- säure, da er bei Zusatz von Dinatriumphosphat eine Steigerung der Deckenbildung gefunden hatte. Augenscheinlich (da die Oxalsäure fehlte) war diese Steigerung nur eine Folge der Neutralisation der disponibel werdenden Salpetersäure, da er ja als N-Quelle NH4NO3 gegeben hatte. 1) Die Zahlen von Zeile a siehe im Vers. XI, die übrigen sind einigen, in den Tabellen nicht angeführten Versuchen entnommen. 2) Vers. XI. 3) Über das Verhältnis zwischen Pilzernte und verbrauchter Nahrung. 1895. Leipzig. 2* 20 Jacob Nikitinsky, Umgekehrt mißt neuerdings Czapek^) dieser Erscheinung eine schon zu große Bedeutung bei. Sonderbarerweise hat er nämHch keine Entwicklung des Aspcnjillus niger mit NH4CI als N-Quelle-) beobachtet, und erklärt diese Beobachtung^) folgendermassen: „Man erkennt leicht," sagt er"*), „daß die Salze (Ammonsalze der anor- ganischen Säuren) um so besser wirken, je verwendbarer der Säure- rest ist. Man kommt so zu der Annahme, daß die Untauglichkeit des Salmiak als Stickstoffquelle nur auf die schädliche Ansammlung von nicht resorbierten Chlorionen zurückzuführen ist, welche schon in den Anfängen des Wachstums die Pilzvegetation hemmen." Da er aber nun auf NH4CI als N- Quelle gar keine Pilz- entwicklung beobachtet hat, und da die Grenze der Chlorionen- anhäufung in der Kulturfliissigkeit, für Aspergillus niger, wie es aus Klarks Angaben und aus meinen Versuchen hervorgeht, garnicht so niedrig ist, um mit einer nicht merkbaren Pilzvegetation erreicht zu werden, so ist diese Erklärung unrichtig. Ammoniaksalze der organischen Säuren. Wir haben schon gesehen, daß die untauglich gewordenen Knltur- fiüssigkeiten durch die Neutrahsierung ihre giftigen Eigenscbaften ver- lieren. Es wäre jetzt interessant, auch zu untersuchen, was eintritt, wenn dem Pilze solche Ammonsalze als N- Quelle zur Verfügung stehen, welche bei N-Konsum keine scbädliche Säure liefern können. Als unschädlich kennen'') wir zB. die Weinsäure oder Zitronen- säure, also dürfen wir ihre Ammonsalze hier anwenden. 1) Czapek, Sep.-Äbdr. aus Beitr. zur ehem. Pliys. u. Pathol. Zeitschr. f. die gesamte Biochemie, 1902 I. 2) Mit l7oNHiCl; 37o Zucker; Salzen; 28° C; 22 Tage. 3) Daß diese Beobachtung schon selbst unrichtig ist, geht aus den zahlreichen Literaturangaben ganz deutlich hervor (vergl. zB. Wehmer, Bot. Ztg. 1891, p. 340 u. Tab. C [p. 471]; Butkewitsch, Jahrb. f. wiss. Botan., XXXVIIT, 1902, p. 211—212), und auch ich habe in meinen Versuchen immer unter ganz ähnlichen Bedingungen ein gutes Wachstum bei NHiCl als N- Quelle beobachten können. 4) Czapek, 1. c, p. 581 (Heft 10 — 12). 5) Aspergillus niger wächst sogar bei 30 "/o Weinsäure ganz gut; so hatten wir z.B. folgende Ernten: auf 100 ccm mit 17^ NH4NO3; 0,57o KH.,PO^; 0,257o MgSO^; 0,05 7„KC1, bei 5 7o 107« 157» fnner Weinsäure 0,368 g 0,647 g 1,045 g. Penicillium glaucum aber wuchs in unseren Versuchen schon bei 1 7o Weinsäure nicht ; Pen. griseum konnte noch bei 3 7o sich gut entwickeln, aber nicht mehr bei 10 7o- Citronensäure ist nach Wehmer (Beitr. z. Kenntnis einheim. Pilze, 1893, 49), für Peni- cillium bis zu sehr großer Konzenti'ation ganz unschädlich. über die Beeinflussung der Entwicklung einiger Schimmeliiilze usw. 21 Da alle Versuche, die in dieser Hinsicht mit Aspergillus niger auf weinsaurein Ammon angestellt worden sind, in einem der nächsten Kapitel eine genauere Besprechung finden sollen '), so will ich hier nur als Hauptresultat erwähnen, daß unter diesen Ernährungs- bedingungen (bei höheren Konzentrationen der C-quelle oder bei niederen, sowohl mit Zucker als auch mit Glyzerin) keine Hem- mung der Entwicklung bei den sukzessiven Reihen der Kulturen stattfindet, sondern wir im Gegenteil regel- mäßig eine oft sehr starke Beschleunigung der Entwick- lung erhalten. Für PeniciUii(in glaucum und P. griseum zeigt uns auch Vers. XI ähnliche Resultate; jedoch dürfen wir aus diesen keinen exakten Schluß über die Beschleunigung ziehen, da der Gehalt an Nährstoffen in diesem Versuch keiner Kontrolle unterlag; wohl aber sehen wir, daß, während wir mit NH^Cl und NH4NO3 nur 1 — 2 Kulturen bekommen, wir auf zitronensaurem Ammon mehr als 4 erhalten haben. Dabei wurden folgende Gesamtgewichte gefunden: Penic. glaucum Penic. griseum mit NH4CI 0,740 0,605 „ NH4NO3 0,935 0,795 „ (NH4)2C6Hfi07 > 2,553 > 2,062 Interessant ist es jetzt, diese Zahlen mit denen der ersten Kulturen zusammenzustellen. Penic. glaucum Penic. griseum mit NH4CI 0,678 0,605 „ NH4NO3 0,455 0,350 „ (NH4X.C,;H,;0t 0,688 0,350 Für die ersten Kulturen, in welchen der Einfluß der schäd- lichen Säure sich noch nicht so deutlich bemerken ließ, finden wir, daß NH4 Gl für F. glaucum eine ebenso gute N - Quelle wie (NH4)2C(;H6 07 ist, für P. griseum sogar eine viel bessere; um- gekehrt zeigt sich (NH4)2C(;H,;07 in beiden Fällen in der ganzen Reihe der Kulturen als die beste N-Quelle. Kalisalpeter als N-Quelle. Aus den Versuchen mit Ammonsalzen der anorganischen Säuren geht ganz klar hervor, daß die untersuchten Pilze nicht 1) Auch die Versuche mit Pepton, Asparagin und oxalsaurem Amnion als N-Quellen sind in dem Kapitel über die Beschleunigung angeführt. 22 Jacob Nikitinsky, befähigt sind, die in der Kulturflüssigkeit angehäuften Säuren auf selbstregulatorischem Wege durch entsprechende Ausbildung irgend welcher Verbindungen basischer Natur zu neutralisieren. Anderseits ist aus den Vers. XX und XXI ersichtlich, daß dieselben Pilze auch die bei C- Konsum aus weinsaurem Ammon und Kali frei werdenden Basen nicht immer zu neutralisieren im- stande sind'). Auf KNO;! als N-Quelle-) dagegen vermögen dies alle drei untersuchten Spezies, Aspergilhis niger sowohl als Penicillium glaucum und P. griscuiii. Während der sämtlichen 5 Kulturen (Vers. XII) bleibt die Reaktion der Kulturflüssigkeit immer stark sauer (auf Lackmus), es findet also augenscheinlich keine Anhäufung von K-Ionen^) statt. Trotzdem läßt sich aber auch hier eine Wachstumssistierung nach 5 Kulturen konstatieren. Nach einem Zusatz von Marmor haben wir wieder eine gute Pilzentwicklung. Das Wachstum ist hier also nicht durch eine Anhäufung der freien Base, wie es zu erwarten war, sondern, im Gegenteil, durch eine Säureansammlung sistiert; da es aber selbstverständlich keine anorganische Säure sein kann, und da, nach Wehmer*), mit KNO3 als N - Quelle eine Anhäufung von freier Oxalsäure statt- findet, so liegt die Vermutung nahe, daß auch das Stillstehen der Entwicklung in unserem Versuche durch die Oxalsäure hervorgerufen worden ist. Leider habe ich in diesem Versuche die Bestimmungen der Oxalsäure nicht vorgenommen. Bei diesem Versuche sehen wir auch, daß die Erntezahlen für die dritte Kultur merklich größer als für die zweite sind, also der Wachstumshemmung wahrscheinlich'^) eine Wachstumsbeförderung vorangeht. Hippursäure als C- und N-Quelle. Für Hippursäure können wir aus chemischen Gründen erwarten, daß sie durch die Pilztätigkeit in Benzoesäure und Glykokol zer- fallen wird*^). 1) Wenigstens mit anderen Säuren außer Kohlensäure. Vergl. p. 27 — 28. 2) Vergl. p. 8. 3) Bezw. OH- Ionen. 4) Botan. Ztg. 1891, p. 393. 5) „Wahrscheinlicli" deshalb, da hier keine Kontrolle des Zuckerverbrauches vor- genommen wurde. 6) Siehe auch Pf effer, Pflanzenphys. I, p. 442. Ich konnte aber in der Literatur keine experimentellen Angaben über die Produkte der Hippursäurezerspaltung ausfindig machen. über die Beeinflussung der Entwicklung einiger Schimmelpilze usw. 23 Aus dem Versuch XIII ersehen wir, daß auf 1, 2 und 5°/o Hippursäure ') ohne Zucker (Kolben NN 1, 2 u. 3), wo sie also als C-Quelle dem Pilze dargeboten war, die Ernten sehr gering sind, und wir bis zur vierten Kultur keine Hemmung der Pilzentwicklung konstatieren können. Dagegen beobachten wir mit 5 und 30 % Zucker (Kolben NN 4 u. 5) bei 3,35 Vo "0 Hippursäure viel grössere Erntegewichte, und schon nach 2 Kulturen ist die Kulturflüssigkeit für weitere Pilzentwicklung vollständig ungeeignet geworden. Wenn diese Hemmung der Pilzentwicklung tatsächlich durch die Anhäufung von abges])altener Benzoesäure hervorgerufen ist, so k()nnen wir vielleicht einen solchen Einfluß des Zuckerzusatzes dadurch erklären, daß ohne Zucker die abgespaltene Benzoesäure durch den Pilz weiter verarbeitet und assimiliert wird-^), und aus diesem Grunde nicht bis zu einer schädlichwirkenden Konzentration angesammelt werden kann; durch Zuckerzusatz aber wird sie vielleicht vor dem Verbrauch geschützt, und findet hier darum im Laufe des Pilzwachstums eine stärkere Benzoesäureansammlung statt. Für eine solche Erklärung spricht noch die Tatsache, daß nach dem Abdampfen der Kulturflüssigkeit und dem Wiederauflösen des Rückstandes in dem früheren Wasservolumen wir von neuem ein ganz gutes Wachstum bekommen haben. Wenn die Hemmung durch die Ansammlung von Oxalsäure hervorgerufen worden wäre, so würde diese Operation keinen Einfluß gehabt haben. Durch chemische Reaktionen gelang es mir jedoch nicht, die Benzoesäure in der Kulturflüssigkeit nachzuweisen. Chlorammon und weinsaures Ammon bei gleich- zeitiger Darbietung. Anstatt die schädliche Wirkung der Ansammlung von Anionen bzw. H-Ionen bei N-Konsum aus anorganischen Ammonsalzen durch Neutralisierung mit Basen zu beseitigen, können wir das gleiche Resultat auch auf einem etwas anderen Wege erreichen. Fügen wir zu der Kulturflüssigkeit mit NH4CI zB. noch das Ammonsalz einer organischen (schwach dissoziierten) Säure, zB. 1) Bei all diesen Prozent -Gehalten sind die Lösungen gesättigt, und die Kriställ- chen der Hippursäure bleiben auf dem Boden ungelöst liegen. 2) 3,357b Hippursäure = 261 mg N in 100 ccm = 1 7o NH^Cl. 3) Über die Assimilierbarkeit der Benzoesäure vergl. Eeinke, Untersuch, aus d. Bot. Lab. zu Göttingen, 1879. Stud. üb. d. Protoplasma, 2. Folge, IT, p. 29. 24 Jacob Nikitinsky, weinsaures Ammon, hinzu, so befinden sich die Kationen-NHi im Gleichgewicht mit den Anionen der beiden Säuren (und mit den nicht dissoziierten Teilen). Sobald aber durch Assimilation in das Pilzprotoplasma ein Teil der NH4- Ionen aus dem System entfernt wird, so ist da- mit das Gleichgewicht gestört; wir haben mehr Anionen als Kationen, also haben wir jetzt H-Ionen, und gemäß der Tendenz der Ionen der schwachen Säuren, in den nicht oder weniger disso- ziierten Zustand überzugehen, vereinigen sich die H-Ionen mit den Anionen der Weinsäure und bilden das sehr wenig lösliche saure weinsaure Ammon, welches in Kriställchen ausfällt. Demgemäß kann in der Kulturflüssigkeit keine Anhäufung von H-Ionen statt- finden. Vers. X zeigt uns tatsächlich, daß durch einen solchen Zusatz von weinsaurem Amnion der Pilz vor der Wachs- tumshemmung in einer Reihe von Kulturen geschützt wird. Wir haben in diesem Versuch zu den Lösungen mit gleichem Gehalt an NHiCl 1 7o (= ",- ^S ^ "^ ^^ ccm) verschiedene Quantitäten weinsauren Amraons hinzugefügt, die äquivalent (in bezug auf den N-Gehalt) mit 0,5, 1, 2 und 4 7o NH4CI waren. Chlorammon - N 1 1 1 1 1 "Weinsaures Ammon -N 0,5 1 2 4 4 1. Kultur. Erntegewicht g 4. „ n g 0,675 0,000 1,170 0,182 1,020 0,380 1,085 1,182 1,310 1,330 1,800 1,420 2. „ « g 1,065 2,325 2,525 2,660 1,950 1,660 Wir sehen, daß in den ersten') Kulturen, wo die Anhäufung der Cl- bezw, H-Ionen noch nicht einen so starken Einfluß ausüben kann, die Diff"erenzen in den zugesetzten Mengen des weinsauren Ammons noch keine entsprechenden DiÖerenzen der Pilzgewichte hervorrufen. In der vierten Kultur jedoch ist die schützende Wirkung des weinsauren Ammons ganz klar ausgesprochen. Ohne weinsauren Ammonzusatz haben wir schon nach 2 Kulturen keine Entwicklung mehr, und in der vierten Kultur finden wir desto größere Ernten, je größer der Zusatz von weinsaurem Ammon ge- wesen ist. 1) und in den zweiten. über die Beeinflussung der Entwicklung einiger Schimmelpilze usw. 25 In der zweiten Kultur sind, wie die letzte Zeile der Tabelle zeigt, die Erntezahlen viel größer als in der ersten Kultur. Also auch hier haben wir w-ahrscheinlich eine starke Beschleunigung des Wachstums durch die vorherige Pilzkultur. D. Einflufs der C- Quelle. Traubenzucker, Arabinose und Glyzerin als C-Quelle. Diese 3 C -Verbindungen scheinen einen nahestehenden, aber nicht ganz identischen Nährwert zu besitzen. So zB. haben wir nach 16 Tagen mit NH4NO3 als N-Quelle auf: l7o 2,5% 5 7o 10 "/o 20 'Vo 30 Vo 40 7o 50 Vo Zucker 0,135g 0,270g 0,460g 0,880g 1,275g 1,948g 2,525g 2,495g Glyzerin 0,180g 0,352g 0,630g 1,192g 1,670g 1,150g 0,700g 0,088g Arabinose 0,112g — 0,420g — — — — — Erntegewicht') (mit Aspfrgillus n/ger) erhalten. Bei niederen Konzentrationen scheint das Glyzerin etwas besser als die Dextrose zu wirken, und die Arabinose ist letzterer fast gleich. Bei höheren Konzentrationen dagegen finden wir das umgekehrte Verhältnis. Dies wird dadurch ganz verständlich, daß das Glyzerin einen ca. zweimal so hohen osmotischen Wert als die Dextrose besitzt-). In bezug auf die uns interessierende Frage sind sie insofern gleich, als wir bei allen, mit NHjNOs als N-Quelle bei höheren Konzentrationen eine sehr rasch ^) auftretende vollständige Ent- wicklungshemmung zu konstatieren imstande sind, bei niederen da- gegen entweder nur eine sehr langsame, oder^) gar keine. Die Ursache der Wachstumshemmung ist bei allen drei die gleiche, nämlich eine starke Erhöhung der Azidität der Kulturflüssigkeit, und zwar unter unseren Ver- suchsbedingungen nicht durch organische Säuren (Oxal- säure), sondern durch die beim N-Konsum frei werdende Salpetersäure. Dies erklärt uns den Einfluß der Konzentrations- differenzen, die ihrerseits die Differenzen in den Pilzerntegewichten und damit im N-Konsura hervorrufen. 1) In den ersten Kulturen. 2) Es ist interessant zu bemerken, daß die maximalen Pilzgewichte für die beiden C -Verbindungen (Zucker und Glyzerin) auf die isosmotischen Lösungen (20% Glyzerin und 407o Dextrose) fallen. Vergl. Pfeffer, Pflanzenphys. I, 375. 3) In der 2.-3. Kultur. 4) Wenigstens bei unserer Yersuchsdauer. 26 Jacob Nikitinsky, Freie organische Säure als C-Quelle. Die Versuche wurden mit Chinasäure und Weinsäure augestellt. Die erste dieser zwei C- Quellen zeigt ein von den übrigen untersuchten C-Quellen etwas abweichendes Verhalten. Auf Chinasäure (zB. auf 10 %) sehen wir (Vers. XV) mit Aspergillus niger noch in der sechsten Kultur ein ebenso gutes Wachstum wie in der zweiten und dritten Kultur. Dabei ist aber das Volum nach .5 Kulturen bis auf 5 ccm verkleinert. Die Ge- samternte aller 5 Kulturen ist gleich 1.608 g. Daraus folgt, daß der Pilz mit Chinasäure als C-Quelle ent- weder aus dem NHiNOa Molekül Ammoniak -N und Nitrat -N in äquivalenten Verhältnissen absorbiert, so daß überhaupt gar keine Anhäufung von Anionen in der Kulturflüssigkeit stattfindet, oder daß er die Fähigkeit besitzt, die frei werdenden NO:i -Ionen irgendwie zu binden. Die erste Voraussetzung scheint die wahrscheinlichere zu sein. Die Weinsäure zeigt uns aber ein ganz ähnliches Verhalten, wie wir es schon zB. bei Zucker gesehen haben. So haben wir zB. für Aspergillus niger auf 100 ccm mit NHjNOa als N- Quelle bei 25—26" C. folgende Resultate er- halten '). "Weinsäuregehalt 5 7„ 10 7o 15 7o 1. Kultur (16 Tage). Erntegewicht g 0,368 0,647 1,045 2. „ (30 „ ). g 0,205 0,152 0,147 3. „ (16 „ ). g 0,234 0,148 0,138 4. n (15 ,, )• g 0,146 0,053 0,195 •^- „ (20 „ ). P 0,146 0,000 0,000 S u m ni e 1,099 1,000 1,525 Salze organischer Säuren als C-Quelle. In diesem Fall, namentlich, wenn dem Pilze die Salze der organischen Säuren als einzige Quelle für die Deckung des C-Be- triebs vorliegen, ist selbstverständlich das Freiwerden der Basen 1) Dieser Versuch ist in den Tabellen nicht angeführt; nacli jeder Kultur fand ein Zusatz von 2,5 g Weinsäure (aucb NH^NOg und Salzen, wie gewöhnlich) statt. über die Beeinflussung der Entwicklung einiger Schimmelpilze usw. 27 und deren Anhäufung *) unabwendlich, und wenn nun die betreffende Base^) für den Pilz schädlich ist (zB. ein Alkalimetallist), so kann diese schädliche Wirkung nur dadurch beseitigt werden, daß der Pilz regulatorisch eine entsprechende, zur Bindung der Base ge- nügende Menge irgend einer organischen Säure (Oxalsäure) aus- bildet. Wenn aber der Pilz in solche Bedingungen gebracht wird, wo ihm die Fähigkeit, die Säure auszubilden, genommen ist, so ist da- mit schon eine Bedingung für die schädliche Wirkung der Basen im voraus gegeben. So tinden wir zB. bei Wehmer") ähnliche Verhältnisse. Er hat nämlich gefunden, daß AspergiUiti^ niger bei Zimmertemperatur auf weinsaurem Amnion (als einziger C- Quelle, mit NHiNO^i als N-Quelle), obschon sehr langsam, so doch verhältnismäßig gut zu wachsen vermag*). Bei höheren Temperaturen (34—35" C) ist die Ernte unvergleichlich kleiner'); Sporenbildung findet nicht statt, und sehr bald stirbt das Mj^celium unter Verfärbung und Zuboden- sinken ab. Man kann dabei in der Kulturflüssigkeit keine Oxal- säure nachweisen; sie besitzt eine alkalische Reaktion, die augen- scheinlich durch das kohlensaure Amnion hervorgerufen ist. Ahnliche Versuche wurden von mir auch mit Aspergillus iiiger, PenicilUum glauciim und P. grisenm auf weinsaurem Ammon und weinsaurem Kali angestellt. Aus den Vers. XX und XXI ersehen wir tatsächlich, daß alle 3 Pilze und insbesondere Pcnic/Uiinn glaucum durch den C- Konsum aus weinsauren Salzen, und wieder besonders aus wein- saurem Kali die Kulturflüssigkeit rasch und so stark alka- lisch machen können, daß sie für deren weitere Ent- wicklung ganz untauglich wird^). 1) resp. von deren kohlensauren Salzen. 2) resp. deren kohlensaures Salz. 3) Ber. d. Deutsch, botan. Ges., 1891, 9, p. 172, 173. Siehe auch Nägeli, Botan. Mitteil., III, p. 415. 4) Bei Zimmertemperatur aus 1,5 g weinsaar. Ammon wurde 0,030, 0,040, 0,048 g Trockensubstanz, neben 0,525, 0,760, 0,767 g Oxalat (die Zahlen geben die gefundene Menge von CaCoO^ • HjO an) ausgebildet: aus 20 g 0,530 g Trockensubstanz und 15,456 g Oxalat. Bei 34 — 35" C. aus 10 g weinsaur. Ammon wurde gewöhnlich weniger als 0,002 g Trockensubstanz und gar keine Oxalsäure ausgebildet. 5) Ein Zusammenhang dieser Erscheinung mit der Temperatur ist aus meinen Ver- suchen nicht zu konstatieren ; ich ging aber (für Aspergillus) mit der Temperatur nicht höher als 32 — 33" C, während "Wehmer seine Versuche bei 34 — 35"C. ausführte. 28 Jacob Nikitinsky, Aus solchen Kulturflüssigkeiten entweicht reichlich Ammoniak resp. kohlensaures Ammon, was sich durch einen befeuchteten Lackmuspapierstreifen sehr leicht nachweisen läßt; in die Kulturkolben- atmosphäre gehängt, wird er entweder langsam oder momentan stark blau. Nach dem Ansäuren der Kulturflüssigkeit mit KH2PO4 finden wir von neuem eine normal -gute Pilzentwicklung. Die Ursache der Wachstumssistierung war also nur die Alkaleszenz der Kultur- flüssigkeit. Interessant ist die große Verschiedenheit, welche beide Spezies von Penicillium unter einander zeigen. P. griseum wächst auf weinsaurem Ammon entweder garnicht oder nur sehr schwach, und dementsprechend ändert sich die Reaktion der Kulturflüssigkeit nicht oder nur sehr schwach. Bei P. (ilaucum dagegen beobachten wir eine gute Entwicklung und sehr starke und rasche Alkalisierung der Kulturflüssigkeit. Aspergillus nigcr steht zwischen diesen beiden Extremen. Aufweinsaurem Kali geht die Alkahsierung der Kulturflüssigkeit im allgemeinen viel energischer vor sich, und wir bekommen hier auch mit Aspergillus niger sehr rasch eine stark alkalische Reaktion. Aber auch hier erweist sich Penicillium glauciim zu dieser Alkali- siruug ganz besonders befähigt. Dies geht (außer der viel stärkeren alkalischen Reaction und stärkeren Ammoniakentwicklung) schon daraus ganz deutlich hervor, daß (Vers. XXI 1, 2, 5, 6), wenn wir zu den untauglich gewor- denen Flüssigkeiten (auch der ersten Kultur) etwas Zucker geben, wir darauf eine ganz gute Entwicklung in den Kulturen mit As- pergillus niger bekommen; dagegen hat in solchen von Penicillium glnucum Zuckerzusatz allein noch kein positives Resultat zur Folge; um ein solches zu erreichen, ist es notwendig, die Kulturflüssigkeit noch irgendwie anzusäuern. Aspergillus niger besitzt also die, obwohl geringe, Fähigkeit, die anhäufenden freien K- resp. NHi-Ionen (und letztere besonders), wahrscheinlich mittels schwacher Bildung von Oxalsäure, zu binden. Dem Penicillium glaucum aber geht diese Fähigkeit ganz ab, oder sie ist noch viel schwächer als bei Asp)ergillus niger. Verschiedene Glykoside. Hier muß ich vor allem eine methodische Bemerkung besonders hervorheben ; ich hatte nämlich Gelegenheit vielmals zu beobachten, Üher die Beeinflussung der Entwicklung einiger Schimmelpilze usw. 29 daß einige Glykoside, wie zB. Amygdalin und Helicin in frisch bereiteten Nährlösungen die Sterilisierung ganz gut aushielten; wenn wir aber die Kulturflüssigkeiten mit diesen Verbindungen nach vorhergegangener Kultur des Pilzes mit frisch zugegebenem Quantum der genannten Glykoside der Sterilisierung unterwarfen, so konnten wir darauf sehr oft (aber nicht immer) eine reichliche Bildung von Spaltungsprodukten konstatieren. Ferner habe ich noch bemerkt, daß, wenn sich z. B. sofort nach dem Abfiltrieren der ersten Kultur keine Spaltungsprodukte dieser Glykoside nachweisen ließen, wir oft imstande waren, nach einigem (nicht mehr als 6 stündigem Stehenlassen des Filtrats bei Zimmer- temperatur) deren Auftreten zu konstatieren. Worauf diese Erscheinungen beruhen, weiß ich nicht ^). Die Ver- suche werden aber dadurch sehr erschwert und verwickelt, und ihre Resultate sind nur mit Mißtrauen und mit Vorbehalt aufzunehmen -). Mit Arbutin, Sahcin und Helicin, wie das Purie witsch-'') konstatiert hat, können wir sehr bald in der Kulturflüssigkeit Spaltungsprodukte nachweisen. Das fand auch ich in meinen Ver- suchen; aber ich muß hier eine starke Abhängigkeit dieser Er- scheinung von den benutzten Pilzarten hervorheben. Verschiedene Arten verhalten sich gegen verschiedene Glykoside auch ganz ver- schieden. So zeigt zB. Vers. XVI, daß auf Arbutin das Wachstum von Penk'illium cjlaucum und Mucor .stolonifer schon in der zweiten Kultur vollständig sistiert ist, während wir imstande sind, von Aspergillus niger im allgemeinen mehr als 6 Kulturen zu sammeln. Mit Penic'dlium und Mucor tritt eine Wachstumssistierung ein, wenn nur 0,043 und 0,055 g Pilzsubstanz ausgebildet sind, mit Asper- gUJus aber steigt das Gesamtgewicht bis auf 0,787 g. Das gleiche finden wir mit Helicin (Vers. XIX) wieder. Während Aspergillus niger gar kein Salizylaldehyd bildet (richtiger anhäuft), und wir darum schon in der ersten Kultur eine 1) Leider hatte ich keine Zeit, diese interessante Erscheinung etwas näher zu untersuchen und zu versuchen, deren Ursache ausfindig zu machen. 2) Aus diesem Grunde muß ich z. B. alle meine "Versuche mit Amygdalin ganz unheachtet lassen, obwohl die Verhältnisse, welche wir bei dem Amygdalin antreffen müßten, aus vorhandenen Literaturangaben sehr interessant sein werden. Vergl. Puriewitsch, Ber. d. Deutsch, botan. Ges., 16, 1898, 371; Laborde, Kech. physiol. sur une moisissure nouvelle, l'Eurotiopsis Gayoni 189G, 53 ; Pfeffer, Pflanzenphys. I, 495. 3) \. c, p. 369, 370, 371. 30 Jacob Nikitinsky, verhältnismäßig sehr große Ernte erhalten (0,245 — 0,225 g), bilden es beide Fenicillium- Arten , Aspergillus flavus und Mucor stolonifer\ in Kulturen letzterwähnter Pilze finden wir eine reichliche Anhäufung von Salizylaldehyd und dementsprechend ist das Wachstum ganz kümmerlich; die Entwicklung wird sehr bald sistiert, und die Mycelien (öfters unwägbar) sterben ab ') Nur mit Salicin finden wir für alle Spezies ungefähr gleiche Verhältnisse; bei allen (Asp. niger, P. glaucum und griseum, und Mucor stolonifer), außer Aspergillus flnvus, läßt sich sehr bald eine starke Anhäufung von Saligenin nachweisen und ist das AVachstum schon nach der ersten Kultur sistiert"). Aspergillus flavus aber vermag überhaupt garnicht mit Salicin als C- Quelle sich zu entwickeln (Vers. XVIII). Mit Phloridzin, Quercitrin und Glycyrrhicin konnte ich wenig- stens nach 3 Kulturen keine Entwicklungshemmung nachweisen (Vers. XVII). Pepton als einzige C- und N-Quelle. Bei dem C- und N- Konsum aus Pepton'^) wird es, nach Butke witsch^), durch die proteolytischen Enzyme in Ammoniak, Tyrosin und Leucin gespalten. Die quantitativen Verhältnisse zwischen all diesen Produkten werden durch die Fähigkeit des be- treffenden Pilzes, Oxalsäure zu produzieren, reguliert^). Bei Aspergillus niger überwiegt Ammoniak, bei PeniciUium glaucum und Mucor- Arten Leucin und Tyrosin''). Dabei beobachtete Butkewitsch, daß die Kulturflüssigkeiten nach der Kultur von Aspergillus niger eine saure Reaktion be- 1) Das hatte auch schon Puriewitsch gefunden, 1. c, 370 — 371. 2) Nach einem directen Versuch mit Zusatz von Saligenin zu der gewöhnlichen Kulturflüssigkeit (57o Zucker, l7o NH^NOg usw. 50 ccm) ist das Saligenin für Asper- gillus niger bis 0,2.")% noch nicht giftig (das Pilzgewicht war 0,212 g), wohl aber bei 0,b und l7o (liier fand gar keine Entwicklung statt). Für PeniciUium glaucum und P. griseum ist 0,57o giftig (mit 0,25 7o wurden keine Versuche angestellt). 8) „Witts"- Pepton. 4) Jahrb. f. wiss. Botan., XXXVIII, 1902. Vergl. auch AVehmer, Botan. Ztg., 1891, 295; Marchai, Zentralbl. f. Bakt., 1895, 2. Abt., I, 753. 5) Und damit auch durch alle Kulturbedingungen, welche die Oxalsäurebildung irgendwie beeinflussen. 6) Ibid., p. 153 — 167. über die Beeinflussung der Entwicklung einiger Schimmelpilze usw. 31 halten^), durch die Kultur von Penicülium glaucum und Miicor- Arten dagegen eine alkalische Reaktion annehmen^). Meine Versuche beziehen sich auf Aspergillus niger, Peni- cilUiim glaucum und P. griseu)» (siehe Vers. XIV). Die von Butke witsch konstatierten Unterschiede zwischen Aspergillus niger und Penicillium treten in einer Reihe von suk- zessiven Kulturen sofort zu Tage. Für beide Pe)iicil/iu)n -Alten finden wir, daß die Kulturflüssigkeit schon nach einer Kultur neutral reagiert, aber nach 2 Kulturen bereits alkalisch. Bei Aspergillus niger ist sie noch nach 2 Kulturen schwach sauer, und erst nach 3 Kulturen wird sie alkalisch. Für Penicillium griseum ist die Entwicklung nach 2 , für P. glaucum nach 3, und für Aspergillus niger erst nach 4 Kulturen sistiert. Die Gesamtgewichte waren dabei: Pilzart Aspergillus niger Penicillium glaucum Penicillium griseum mit 2,57o Pepton') , . n 5,07. „ n 10,07« „ 0,765 1,126 1,765 0,568 0,640 0,729 0,580 0,436 0,684 Mittlere Werte 0,219 0,646 0,566 Aspergillus niger ist also imstande, auf Pepton allein merklich weiter als Penicillium glaucum und P. griseum sich zu entwickeln, indem er das abgespaltene Ammoniak mit der von ihm produzierten Oxalsäure neutralisiert. Nach einem Zusatz von KH2PO4 zu den Kulturflüssigkeiten finden wir überall eine verhältnismäßig gute Entwicklung, d. h. die Wachstumssistierung war tatsächlich nur durch die alka- lische Reaktion hervorgerufen. Ein Vergleich der Erntezahlen (siehe Vers. XIV) für die erste und für die zweite Kultur erlaubt uns auch hier eine starke Beschleunigung der Entwicklung in der zweiten Kultur zu kon- statieren. 1) Ibid., p. 153, Yers. 1 und 2; p. 156, Vers. 3. 2) Ibid., p. 159, Vers. 4; p. 161, Vers. 5; p. 164, Vers. 6; p. 165, Vers. 7. 3) Der Peptongehalt wurde nicht konstant gehalten (siehe in der Tabelle). 32 Jacob Nikitinsky, Zwischen der ersten und der zweiten Kultur fand überall ein Zusatz von nur 1 g Pepton statt; die Unterschiede in den Pilz- gewichten der ersten Kultur (zwischen 2,5, 5 und 10 7o Pepton) im Vergleich mit den Unterschieden zwischen den Ernten von der ersten und der zweiten Kultur, fallen so klein aus, daß wir letztere in keinem Falle auf die Veränderungen im Peptongehalt zurück- führen dürfen. iil. Über die bei einigen Nahrungsbedingungen hervortretende Beschleunigung des Wachstums (bei Aspet'gUlus nujer van Tieg.). Wir hatten schon bei der Beschreibung früherer Versuche vielmals Gelegenheit gehabt, nebenbei auf diese interessante Tat- sache hinzuweisen '). Wenn wir ferner die zahlreichen Versuche, die Raul in in seinen „Etudes chimiques sur la Vegetation"-) anführt, etwas näher betrachten, so lassen sie uns auch dieselbe Erscheinung konstatieren. Er stellte bekanntlich alle seine Versuche derartig an, daß er nicht nur die erste Ernte, sondern auch die zweite, dritte usw. sukzessiv folgende Ernte eines jeden Versuchs sammelte. Der Zweck dieses Verfahrens war, die dem Pilz dargebotenen Nährstoffe möglichst gut auszunutzen und dementsprechend möglichst große Pilzernten zu bekommen. In sehr vielen Fällen ■'') ersehen wir aus seinen Zahlen, daß die zwei sukzessiv folgenden, in gleichen Zeiträumen erzevigten Pilz- ernten wenig verschieden oder gleich sind, und sogar die zweite Ernte oftmals größer ist als die erste. Zuweilen ist dieser Unter- schied relativ sehr groß; so finden wir zB. solche Verhältnisse^): 1) Siehe p. 22, 25, 31. 2) Ann. d. Sc. nat. XI, 1869, s. V. 3) Siehe 1. c, p. 215 Exp. du 21 mars No. 4, 5, Exp. du 31 mars No. 3 ; p. 226 Premier exp. No. 1, 2; p. 228 Troisieme exp. No. 2, 3, 4; p. 232 Troisieme exp. No. 1, 2, 3, 4, 5; p. 234 Cinquieme exp. No. 1, 2, 3; p. 239 Deuxieme exp. No. 1, 3; p. 243 Cinquieme exp. No. 1, 2; p. 245 Troisieme exp. No. 3; p. 246 Cinquieme exp. No. 3; p. 248 Septieme exp. No. 1, 2, 3, 4; p. 249 Huitieme exp. No. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7; p. 251 Neuvieme exp. No. 2, dixieme exp. No. 1, 2, 3, 4, 5; p. 255 Premier exp. No. 1, 2, 3; p. 262 Exp. 20 octobre No. 2; p. 269 Exp. 23 juin No. 2; p. 270 Premier exp. No. 1, 2. 4) Siehe 1. c, p. 255, 251, 249, 232. über die Beeinflussung: der Entwicklung einiger Schimmelpilze usw. 33 1. Ernte g 4,9 6,5 7,2 6,4 5,0 2. „ „ 8,6 10,5 10,0 10,5 2,3 3. „ „ 5,8 4,0 3,3 3,7 10,3 Es ist klar, daß unter solchen Bedingungen ein bestimmter Teil der Nährstoffe durch die erste Kultur verbraucht wird, und daß dadurch den folgenden Kulturen bedeutend weniger Nährstoffe zur Verfügung stehen. Trotzdem ist aber das Gewicht der folgenden Kultur oft größer als das der ersten. Wir können also aus diesen Tatsachen schließen, daß der Pilz im Laufe der ersten Kultur Veränderungen in der Kulturflüssigkeit hervorruft, welche diese für die Pilz- entwicklung besonders tauglich machen. Es schien mir interessant, diese Erscheinung etwas eingehender zu prüfen. In zwei Versuchen, die im wesentlichen nach dem Raulin- schen Verfahren von mir angestellt wurden^), also aus einer Reihe von sukzessiven Kulturen auf einem und demselben Substrat, ohne jeden neuen Zusatz von Nährstoffen, bis keine Pilzentwicklung mehr stattfand, bestanden, fand auch ich verhältnismäßig große Unter- schiede zwischen den ersten und zweiten Kulturen, nämlich (siehe Vers. XXVI NN 4, 5) I.Ernte g 1,823 1,843 2. „ „ 3,180 3,075 3. „ „ 0,110 0,197 In ihrer vollen Klarheit aber kann diese Erscheinung erst dann hervortreten, wenn in der zweiten und in den weiteren Kulturen der Pilz die Existenzbedingungen findet, die mit denen der ersten Kultur möglichst identisch sind. Es handelte sich also darum, die Konzentrationen und absoluten Quantitäten der Nährstoffe und alle anderen Kulturbedingungen während der ganzen Versuchsdauer annähernd konstant zu halten. Wir wissen aber-), daß die Konzentration der Salze (KH2PO4, MgS04 und KCl) und sogar der N-Quelle in sehr weiten Grenzen fast ohne Einfluß auf die Pilzentwicklung bleibt^). Aus diesem 1) Diese beiden Versuche unterscheiden sich von denen Raulins nur dadurch, dass die Kulturflüssigkeiten nach jeder Kultur wieder auf das frühere Volum (100 ccm) gebracht wurden. 2) Siehe Vers. II und auch p. 5. Vergl. auch Wehmer, Botan. Ztg. 1891, p. 424. 3) Sobald der Salzgehalt höher liegt, als für den Aufbau der Pilzsubstanz not- wendig ist, wirken sie wahrscheinlich nur auf osmotischem Wege, und ihre Ansammlung über dieser Grenze kann nur einen schädlichen und in keinem Falle einen befördernden Einfluß auf die Pilzentwicklung ausüben. Jahrb. f. wiss. Botanik. XL. 3 34 Jacob Nikitinsky, Grunde, im Verein mit der Unmöglichkeit, eine einfache und unter den Versuchsbedingungen zulässige Methode für die Salzlcontrolle zu schaffen, wurde nur dafür Sorge getragen, daß alle notwendigen Nährsalze (KH2PO4, MgSO^, KCl) und die N-Quellen dem Pilz stets im Überschuß zur Verfügung standen. Das Hauptgewicht jedoch liegt auf den C- Quellen. Da der Verbrauch derselben, verglichen mit dem von Salzen und N-Quellen, und damit auch die durch diesen Verbrauch bedingten Konzen- trationsschwankungen, sehr groß sind, und da die Pilzentwicklung durch die Variationen der Quantitäten der C- Quellen auch sehr stark beeinflußt wird, so erweist sich eine wenn auch nur annähernde analytische Kontrolle in diesem Falle als unentbehrlich. Eine Kontrolle auf analytisch-chemischem Wege war in diesem Fall nicht anwendbar, da sie den Verlust des zu der Analyse ge- nommenen Quantums der Kulturflüssigkeit voraussetzt. Es schien mir darum am vorteilhaftesten, als C- Quelle Dextrose zu wählen und deren Gehalt in der Kulturflüssigkeit durch Polarisation zu bestimmen. Diese Methode aber muß unter unseren Bedingungen aus vielen Gründen als eine sehr ungenaue betrachtet werden. Zu der Dextrosedrehung kommt noch die Drehung der N -Ver- bindungen, in den Fällen, wo N als organische Verbindung gegeben ist, hinzu, und da, wie gesagt, der Gehalt an der N- Quelle in meinen Kulturen ohne jede genaue Kontrolle bleibt, so kann dieser Umstand große Fehler verursachen. Ferner können sich ja auch im Laufe der Pilzentwicklung irgend welche organische optisch ebenfalls aktive Verbindungen in der Kulturflüssigkeit ausscheiden. Um genaue Resultate durch Polarisation zu bekommen, muß man bekanntlich für die Bestimmungen immer ungefähr lOprozentige Lösungen anwenden; dieser Forderung konnten wir nun aber auch nicht nachkommen, da wir, je nach dem Verbrauch des Zuckers, im einen Fall sehr kleine, in anderen Fällen sehr hohe Zuckerkon- zentrationen der Untersuchung unterwerfen mußten. Es kommt noch der Umstand hinzu, daß sich die Kulturflüssigkeiten, besonders mit höheren Zuckerkonzentrationen, bereits durch die Sterilisierung etwas gelb oder bräunlich färben; die Intensität dieser Färbung wächst allmählich mit der Zahl der Kulturen und liefert somit wieder eine neue Fehlerquelle, indem sie die Genauigkeit der Ein- stellung des Polarisationsapparats verringert. über die Beeinflussung der Entwicklung einiger Schimmelpilze usw. 35 Nun wissen wir aber, daß die Polarisation eine sehr große Verwendung in der Zuckerindustrie findet, was teils in der Leichtig- keit und Schnelligkeit der Ausführung dieser Methode, teils aber in einem sehr starken Dominieren des der Bestimmung unter- liegenden Stoffes in dem Zuckerrübensaft den übrigen, beigemengten optisch wirkenden Stoffen^) gegenüber, seine Erklärung findet. Ahnlich ist der Fall bei uns. Die Zuckerkonzentration schwankt in unseren Versuchen zwischen 5 und 30 Vo« Gewöhnlich ist in den Kulturen mit 5Vo und 10% die ganze Menge, mit 15 7o fast die ganze Menge des vorhandenen Zuckers nach der Kultur verschwunden, was aus den Tabellen ersichtlich ist, und sich auch durch die Fehlingsche Reaktion nachweisen läßt. Wir brauchen hier also nach jeder Kultur nur die anfängliche Quantität des Zuckers hinzuzufügen , und können dieserhalb hier die Fehler nicht so groß sein. Bei den Kulturen mit 20, 25 und 30 7o ist aber der Gehalt an Zucker im Vergleich mit allen anderen optisch-aktiven Stoffen, die sich in der Kulturflüssigkeit finden können, so groß, daß die durch die letztere verursachten Fehler keine große Bedeutung haben können. Außerdem ruft bei so großen Konzentrationen sogar eine Er- höhung oder Verminderung des Zuckergehalts um 5"/ü nur einen verhältnismäßig kleinen Effekt hervor-). Wenn wir aber auf die Unterschiede zwischen den Parallel- bestimmungen des Zuckers auf Soxhlets titrimetrischem Wege^) und durch Polarisation , die fast in allen Kulturen nach der Be- endigung des Versuchs ausgeführt wurden und in den Tabellen (Vers. XXII — XXV) angegeben sind, einen Blick werfen, so werden wir uns überzeugen, daß dieser Unterschied nicht so groß ist und nur in einem einzigen Falle etwas über 1,5% steigt, in den meisten Fällen aber unter 1% liegt. 1) zB. Asparagin und Glutamin. 2) Siehe Vers. I, III, IV. 3) Die titrimetrische Methode dürfen wir für unseren Fall auch nicht als ganz exakt betrachten, da die Anwesenheit von anderen reduzierenden Stoffen außer Zucker nicht ausgeschlossen ist. Die Möglichkeit aber, durch die Fehlingsche Keaktion die Abwesenheit von Zucker nach der Kultur nachzuweisen (wenn dessen ganze Menge ver- braucht ist), erlaubt uns vielleicht den Schluß zu ziehen, daß in der Kulturflüssigkeit keine anderen reduzierenden Stoffe vorhanden sind. 3* 36 Jacob Nikitinsky, Tafel I. ■ \ g 5% : 10% uchei- 20% 9r> "" Zuc\ er 8 /" 7 p, \, ~- \^ \ \, / "\ y V / \ / ^^ / / \ / \ s / ' / \, ^ \ 1 / \, \ // /^ \^ \ / \ \ \ / /f / \ "■^ \ \, / / s, /' ~^, \ / A ^•^ V \V ^, / r \ ~^ A j '// ' -^^ "^ ^ s ^ y' / \ \ ^ /- -~ ^ \ ' / // •- -/ . \ •^ -^ /' — ■ — 35 1 1 / ""■ -■ \ " , / ^^- -•'■' •- -• -•- 1 1 In \ _. _ .-^• _. ^ -- -^' ■^ i / l//l / II ._. -■■ _..- ••- ..- ■••- ■•- -- /j i y / X y 11 / ' n' /■•' ^ -... ■■" ...^ -• — •■- ,.._ -- _.. -• ■ ~— -• __. 1 ■^ _, .-" Em leaewtchie ^J^\ a 3 4 5 6 7 8 Aus allem Gesagten können wir schließen, daß, wenn uns auch die betreffende Methode als eine sehr grobe erscheint, wir sie doch für unsere Zwecke unter der Bedingung anwenden dürfen, daß wir aus den mittels dieser Methode erhaltenen Resultaten nur ent- sprechend allgemeine Schlüsse ziehen und nur die großen Unter- schiede der Zahlenwerte beachten, alle Details und Kleinigkeiten aber unbeachtet lassen. Da ich für alle diese Kulturen das Trockengewicht des Pilzes und die für dieses Trockengewicht verbrauchte Zuckermenge kannte. über die Beeinflustiung iler Entwicklung einiger Schimmelpilze usw. 37 Tafel IL r 1 "1 nr 40 375 ■^S- 325 "^n i ■■■- ^'- '7i \ ,. / -" y . . \ \ . y^ ~~^ / 27.5 j -- ^. ■ J' '' '•" /& -:.- ^-^ -... _.., - ^' >(' / ! y i " -■■' ••" / "'S '^. ^ H v^ -^- <' -7 .^/j; ?'^ y /■' J '/ \_ ■ -•., ..-• \ ■■- /' t / ^ 1 1 1 :\ / \ / ■^ 22.5 / /7 si S t 1 '/ '•^ / \ ^ -^ /' s. / V \, / \ 20 . 1 '. y .■ A / / / ^f."' ll / / IS •/ 12.5 ^ 10 5 1 1 e ^Uz 1 1 1 100 ny ver bra uc hte m Z"' Uer 1 ■/of r 25 \ 1 1 1 1 \ 1 ACV1 h 5 6 7 6 SO schien es mir interessant, nicht nur das Pilzgewicht, sondern auch die Werte für den ökonomischen Koeffizienten ^) als Kriterium der Pilzentwicklung zu berücksichtigen. Für diese letzteren Zahlen gilt aber die oben erwähnte Warnung in einem noch höheren Grade als für die Pilzgewichte, da in jeder Kultur zu den Fehlern, hervorgerufen durch die Ungenauigkeit der Zuckerbestimmungsmethode, sich hier noch ein bestimmter Verlust 1) Siehe Pfeffer, Pflauzenphys. I, 374. Jahrb. f. wiss. Botan., 1895, XXVIII, p. 257. Kunstmann, I.e. Flügge, Mikroorganismen, 1896, in. Aufl., I, 152. 38 Jacül Nikitiusky, der KulturÜüssigkeit gesellt, die mit der Pilzdecke zusammen ent- fernt worden ist'). Auf diese "Weise wurden von mir zuerst eine Reihe von Kulturen mit verschiedenen Zuckerkonzentrationen 5, 10, 15, 20, 25 und 30 Vo und mit weinsaurem Ammon (l,727o) als N-Quelle angestellt (Vers. XXII). Die betreffenden Kurven (siehe p. 36 — 37; auf den Abszissen die NN der Kulturen, auf den Ordinaten die entsprechenden Pilz- gewichte in g) zeigen, daß das Pilzgewicht auf allen Zucker- konzentrationen sehr rasch steigt, in der 2. — 3. Kultur auf eine bestimmte, für einige Konzentrationen sehr große Höhe, in den folgenden Kulturen auch sehr hoch bleibt und bis zur achten Kultur in keinem Falle bis zu dem Gewicht der ersten Kultur sinkt. Für 5 ^ (1 Zucker steigt das Pilzgewicht in der dritten Kultur auf 1,6 g (gegen 0,7 g der ersten Kultur) und schwankt späterhin nur zwischen 1,2 — 1,5 g, also nicht stark. Für 10 "/o Zucker ist das Maximum auch in der dritten Kultur erreicht; es ist gleich 2,7 — 2,8 g, während die erste Kultur nur 1,2 g Trockengewicht besitzt; die folgenden Kulturen schwanken zwischen 2,8—25 g, also auch sehr wenig. Bei allen höheren Konzentrationen^) finden wir eine sehr starke Steigerung schon in der zweiten Kultur und später auch verhältnis- mäßig sehr starke Schwankungen; aber trotz dieser großen Schwankungen sinken die gesamten Kurven nie unter das doppelte Gewicht der ersten Kulturen. Die Mycelgewichte der ersten Kulturen bei 15, 20, 25 und 30 Vo Zucker liegen alle sehr nahe aneinander — von 1,3 — 1,5 g, während in allen späteren Kulturen wir die Gewichte immer höher als 3,3 g finden. Als maximale "Werte haben wir für 25 Vo Zucker in der zweiten Kultur — 6,3 g Trockengewicht (fünfmal so groß als in der ersten 1) Nach Beendigung der Kultur operierte ich folgendermaßen: die Kulturflüssigkeit wurde in einen reinen Kolben abgegossen und, nachdem die Pilzdecke mittels eines Glas- stabes in eine vertikale Lage im Innern des Kolbens gebracht worden, wurde der ganze Kulturkolben mit der Decke auf einem Stativ mit dem Hals nach unten über einem anderen Kolben befestigt und 10 — 20 Minuten in dieser Lage gelassen, bis die letzten Reste der Kulturflüssigkeit abgetropft waren. Die Decke wurde dann mit einer Pinzette herausgenommen, gut ausgewaschen und getrocknet, während in der Kulturflüssigkeit nach dem Filtrieren die Drehungsgröße bestimmt wurde. 2) Also 15, 20, 25 und SO"/,,- über lue Beeiiiflus.siii)?: der Entwicklung einiger Schimmelpilze usw. 39 Kultur — 1,3 g) und für 20 "/o — 5,8 g (4,5 mal so groß als die erste Kultur — 1,3 g). Wenn wir jetzt diese Kurven mit denjenigen vergleichen, die uns die Ökonomie, mit welcher der Pilz arbeitet, charakterisieren, uns also zeigen, wieviel Pilzsubstanz aus 100 g verbrauchten Zuckers gebildet worden ist'), so werden wir finden, daß diese Kurven ''^) auch in der zweiten und in der dritten Kultur für ö^/o und 10%, und in der zweiten Kultur der ü])rigen Zuckerkonzentrationen sehr rasch steigen und später immer auf diesem Niveau bleiben. Sie stimmen also in ihrem Verlauf mit den Pilzgewichts- kurven ganz überein. Die maximalen Steigerungen der Ökonomie sind auch sehr groß; so bildet der Pilz zB. aus 100 g verbrauchten Zuckers in sechs Tagen Trockengewicht: auf 5% Zucker in der 1. Kultur 16,3 g und in der 3. Kultur 31,3 g, also 1,9 mal soviel, auf 10% Zucker in der 1. Kultur 14,3 g und in der 4. Kultur 28,0 g, also 2,0 mal soviel, auf 15Vo Zucker in der 1. Kultur 12,8 g und in der 4. Kultur 30,8 g, also 2,4 mal soviel, auf 20 7o Zucker in der 1. Kultur 10,0 g und hi der 4. Kultur 31.2 g, also 3,1 mal soviel, auf 25 7o Zucker in der 1. Kultur 9,2 g und in der 4. Kultur 29.3 g, also 3,2 mal soviel, auf 30% Zucker in der 1. Kultur 10,1 g und in der 5. Kultur 31,3 g, also 3,1 mal soviel. Die gesamten Erntegewichte aller acht Kulturen, der ihnen entsprechende Zuckerverbrauch und die Verhältnisse zwischen beiden sind dabei folgende: Bei der Zuckerkonzentration: 5 7o 10 7o 15 7o 20 7o 25 7o 30 7o Die Gesamternten . . . . g Der gesamte Zuckerverbr. g Also aus 100 g verbraucht. Zuckers Pilz- suhstanz ausgebildet g 10,2 39,6 25,8 19,1 78,4 24,3 28,0 110,2 25,4 31,7 123,1 25,8 33,7 140,4 24,0 34,3 143,0 24,0 Wenn die Zahlen \ die Gesamternten . . für 5% gleich 1 > der gesamte Zucker- sind, so sind: J verbrauch 1,00 1,00 1,87 1,98 2,74 2,78 3,11 3,11 3,30 3,54 3,36 3,50 1) Siehe Pfeffer, Pflanzenphys. 1. 374, auch bei Kunstmann, 1. c. 2) Siehe p. 37. 40 Jacob Nikitiusky, (Fertsetzung der Tabelle.) Bei der Zuckerkonzentration: 5 7o 10 7o 15 7o 20 7o 25 7o 30 7o Und die entsprechenden Zahlen für die erste Kultur: Pilzgewicht . . . g Zuckerverbrauch g Also aus 100 g verbraucht. Zuckers Pilz- substanz ausgebildet g 0,75 4,60 16,30 1,21 8,40 14,30 1,55 12,10 12,80 1,34 13,40 10,00 1,3t 14,30 9,20 1,52 15,10 10,10 Wenn die Zahlen für 57» 1 Pilzgewicht . gleich 1 sind, so sind : | Zuckerverbr. 1,00 1,00 1,62 1,84 2,08 2,63 1,80 2,92 1,76 3,12 2,03 3,29 Aus den angeführten Zahlen können wir folgende Schlüsse ziehen: Zuerst sehen wir, daß wir imstande sind, auf ein und der- selben Kulturflüssigkeit sehr große summarische Pilz- gewichte zu ernten und dementsprechend sehr große Quantitäten Zucker im Stoffwechsel des Pilzes umzuwandeln. Als maximale "Werte finden wir in unseren Versuchen für das Pilzgewicht 34,3 g (auf 100 ccm der Kulturflüssigkeit) und für den im Pilzstoffwechsel umgewandelten Zucker — 143 g. Aber auch diese Zahlen sind noch nicht die maximalen, da wir nur acht Kulturen vor uns haben, und wir nicht wissen, welche Zahl von Kulturen wir überhaupt ausführen können. Trotz dieser großen Zahlen bemerken wir, daß sämtliche Pilz- gewichtskurven in ihrem Verlauf im allgemeinen nur eine schwache, für 5, 10 und 30% Zucker gar keine Neigung zum Fallen zeigen. Anderseits bleiben aber auch die Verhältnisse zwischen ver- brauchtem Zucker und produzierter Pilzsubstanz, wie die Kurven zeigen, von der zweiten bis achten Kultur ungefähr konstant. Daraus folgt, daß unter unseren Bedingungen der Pilz in die Kulturflüssigkeit gar keine, oder nur spurenweise irgend welche schädliche Stoffwechselprodukte ausscheidet. Dagegen müssen wir annehmen, da der Pilz, wie die Kurven zeigen, in den weiteren Kulturen nicht nur viel größere Ernten liefert, sondern dabei auch viel ökonomischer arbeitet, als in den ersten Kulturen, daß durch die Pilzkultur in der Kultur- flüssigkeit irgend welche Veränderungen hervorgerufen werden, die die Pilzentwicklung sehr stark befördern. In gleichen Zeiträumen bekommen Avir in den späteren Kulturen viel größere Pilzernten als in den ersten; die Ausbildung der Pilz- substanz verläuft also hier mit viel größerer Geschwindigkeit. über die Beeinflussung der Entwicklung einiger Schininielpilze usw. 41 Zugleich will ich noch darauf hinweisen, daß die Pilzernten (in sechs Tagen) in den ersten Kulturen für verschiedene Zucker- konzentrationen verhältnismäßig sehr kleine unterschiede unter- einander zeigen. Maximale Unterschiede haben wir hier zwischen 57o Zucker 0,747 g Pilzgewicht und 15 Vo Zucker 1,552 g Pilz- gewicht; für 30% Zucker haben wir 1,520 g Pilzgewicht ^). Früher-) haben wir ausgeführt, daß sogar ein Fehler in der Zuckerbestimmung von 5Vo bei höheren Zuckerkonzentrationen kaum einen großen Effekt hervorrufen kann^). Aus den zuletzt angeführten Zahlen sehen wir sogar, daß eine Differenz in der Zuckerkonzentration von 25 "/o eine so kleine Schwankung hervorruft, verglichen mit dem Unterschied in der Pilz- entwicklung, Avelche durch den Einfluß der früheren Pilzkultur her- vorgerufen wurde, daß wir diesen Einfluß ganz gut unbeachtet lassen können^). Dann ist noch zu bemerken, daß die Pilzernten in den ersten Kulturen mit der Erhöhung der Zuckerkonzentration viel unregel- mäßiger steigen, als es in s])äteren Kulturen geschieht, was aus dem Vergleich der Gewichte der ersten Kulturen mit den Gesamt- gewichten von allen acht Kulturen zur Genüge hervorgeht. Das Maximum fällt in den ersten Kulturen auf 15 70 Zucker, also auf eine verhältnismäßig schwache Konzentration, während die Gesamt- gewichte bis 30 'Vo Zucker immer steigen, dagegen die absoluten Quantitäten des verbrauchten Zuckers in beiden Fällen von 5% bis 30% ununterbrochen steigen. Diese Erscheinung ist eine Folge der Beschleunigung der Wachstumsgeschwindigkeit: bekanntlich'') ist ja das Wachstum auf höheren Zuckerkonzentrationen etwas langsamer, als auf geringeren, und deshalb werden wir, je nach der Versuchsdauer, ganz verschiedene Kurven für die Pilzgewichte auf den verschiedenen Konzentrationen finden. Nach 2 — 3 Tagen finden wir zB. auf 5% Zucker ein größeres Pilzgewicht als auf 30^70*^); bei größeren Zeiträumen dagegen wird das Verhältnis umgekehrt. 1) Siehe Vers. XXII. 2) Siehe p. 35. 3) Tatsächlich ist dieser Fehler immer viel kleiner, nicht grösser als 2 7o (s- P- 35). 4) Hierdurch ist die besprochene ungenaue Methode sogar genauer, als es not- wendig ist, um unsere Hauptschlüsse ziehen zu können. Auch in späteren Kulturen sind, abgesehen von diesen, auf 5 und 10% die Schwankungen des Pilzgewichtes mit der Zuckerkonzentration kleiner, als dessen Steigerung in der 2. Kultur gegen die 1. Kultur. 5) Siehe Kunstmann, 1. c, p. 24, Tah. 3 — 4. 6) Ders., 1. c, Tab. 4. 42 Jacob Nikitinsky, Tatsächlich zeigt uns nun der Versuch III, daß bei längerer Kulturdauer (15 Tage) das Erntegewicht immer bis zu 40 — 50 7o Zucker und verhältnismäßig stark') steigt. Was hier durch größere Kulturdauer, das wird in unserem Fall durch Vergrößerung der Wachstumsgeschwin- digkeit erreicht. In kurzer Zeit bringt es dann der Pilz zu einer Leistung, zu welcher er unter anderen Bedingungen viel längere Zeit gebraucht hätte; und als Resultat davon beobachten wir in den späteren Kulturen eine Verschiebung des Maxiniumpunktes nach oben (zu den höheren Konzentrationen) im Vergleich zu den ersten Kulturen, wo die Geschwindigkeit des AVachstums noch normal ist. Ferner ist noch zu bemerken, daß in den ersten Kulturen'"^) sich der ökonomische Koeffizient mit der Konzentrationssteigerung immer vergrößert, während seine Mittelwerte aus allen acht Kulturen von dem Zuckergehalt unabhängig, konstant bleiben. Diese Erscheinung läßt sich vielleicht auch auf die Beschleu- nigung der Geschwindigkeit des Pilzsubstanzaufbaues zurückführen. Denn „im allgemeinen scheint dieser summarische ökonomische Koeffizient unter sonst gleichen Bedingungen für eine schlechter ernährende Kohlenstoffverbindung (also für langsameres Wachsen) geringer auszufallen, als für einen gut ernährenden Körper" •^) und wir finden, wie erwähnt, bei den höheren Zuckerkonzentrationen gerade ein langsameres Wachstum als bei den niederen, d. h. der Zucker ist bei höheren Konzentrationen eine schlechtere, bei niederen dagegen eine bessere C-Nahrung; aus den Zahlen ersehen wir, daß der ökonomische Koeffizient tatsäch- lich in den ersten Kulturen bei den höheren Konzen- trationen geringer als bei den niederen ist. Da aber die Steigerung der Wachstumsgeschwindigkeit in den späteren Kulturen für die höheren Konzentrationen größer als für die niederen ist, so hat dieser Einfluß in einer ganzen Reihe von Kulturen eine ausgleichende AVirkung auf die ökonomischen Koeffizienten. Mit weinsaurem Ammon als N- Quelle und mit 20 "/o Zucker wurden noch folgende zwei Versuche angestellt (Vers. XXV). Das gleiche Volum (100 ccm) der Kulturflüssigkeit wurde nicht, 1) Für 57o 0,460 g Pilzgew., für 407o 2,525 g auf 50 ccm Csiehe Vers. IIl). 2) Mit weinsaurem Ammou als N- Quelle; das gleiche gilt aber auch für Chlor- ammou. 3) Pfeffer, Pflanzenphys. 1, 374. über die Beeiiillussung der Entwickluug einiger Schimmelpilze usw. 43 wie früher, in Erlenmeyersche Kolben, sondern in breite Kri- stallisierschalen gegossen; die Kulturflüssigkeit hatte also hier eine viel größere Oberfläche und eine viel geringere Höhe. Zu einer von diesen beiden Kulturflüssigkeiten wurden wie gewöhnlich zwei Tropfen Fe.» Gl,; -Lösung zugefügt, zu der anderen dagegen nicht. Wie die Tabelle Vers. XXV zeigt, haben wir hier, wie schon von vornherein zu erwarten war, eine viel stärkere Pilzentwicklung in den ersten Kulturen, und mit Fe:. Gl,; etwas bessere als ohne dieses. Auch eine Steigerung des Pilzgewichtes in späteren Kulturen, gegenüber den ersten, beobachten wir; für die Kulturen ohne Eisen ist sie etwas größer als für die Kulturen mit Eisen; da aber hier die ersten Ernten viel größer sind als in den Erlenmey ersehen Kolben'), während die maximalen Pilzernten den früheren ungefähr gleich sind-), so ist hier die Steigerung gegenüber den ersten Kulturen relativ viel geringer als in den Versuchen in Erlenmey ersehen Kolben. Parallel mit dem früher-^) angeführten Versuch mit weinsaurem Amnion wurde noch ein ganz ähnlicher Versuch mit Ghlorammon als N-Quelle angestellt. Die Tabellen von Vers. XXIII und die Kurven p. 44—45 zeigen uns, daß hier die Verhältnisse ganz andere sind, als bei weiusaurem Amnion. Ich muß vorher darauf hinweisen, daß, wenn wir, wie früher, die Kulturdauer von sechs Tagen annehmen, wir schon in der zweiten Kultur nach Verlauf dieser Zeit fast keine Pilz- entwicklung finden; und zwar beobachten wir dabei auf 20, 25 und 30% Zucker gar keine Keimung, auf 5, 10 und 15"/o ein sehr langsames Wachstum, so daß nach sechs Tagen eine geringe, wenn auch unwägbare Pilzmasse erzeugt ist. Aus diesem Grunde wurde die Dauer der zweiten und ebenso die der dritten Kultur bis auf 20 Tage verlängert. Nach Verlauf dieser Zeit waren wir imstande, eine beträchtliche Pilzentwicklurig konstatieren zu können; dies zeigt uns, daß nach der ersten Kultur die Pilzentwicklung nicht ganz unmöglich ge- worden ist, sondern nur ihre Geschwindigkeit sehr stark herab- gesetzt wurde. 1) 4,26 g mit Eisen und 3,55 g ohne Eisen. In den Erlenmeyerschen Kolben auf 20 7o Zucker mit Eisen 1,345 g. 2) 6,73 g ohne Eisen und 5,79 g mit Eisen. In den Erlenmeyerschen Kolben auf 20''/o Zucker mit Eisen 5,76 g. 3) Siehe Vers. XXII. 44 Jacob Nikitinsky, Tafel III. 3'' 5'/ 10' 15 1 Zucker 30 Vo 2 ucker — „ ,, Z5 % 9ft % » „ Q >/ /' i> )J ö Ernteaewlchte 1 7 1 1 \ c, 1 D ■^1 V /■ 1 \ ,\ 55 ^ ^ ) 1 \A / c ^ ^ __t \ 1 / — i r^ / / /' \_ / \ \ 45 1 — / /' / ^ / / jT j / ] \ ^ /• \ f i / \ \ '/ \ W/ /' ~ " N 1 35 — 1 / / i ./ ••- '•— ■\ T^ / /' / o — t^ /' ^ y '/ / 1 / 2.5 i / (' 1 1 / . 1 / /" 1 A / ■y \ / Z- ' "^ \\ .^ 1 ' ;/ / / 1 j 15 oc/i len e 1 °ilz. ^uL Uar yz c las 10C pr. ver 6ra UCi htci n 2 :uc ker ge b//c. 'et — LD 1 \ ^S- 1 i 1 \ \ ,^- 1 — "^T i; i .V - \ -- — - -~=* 1 r ' '\ ^n i i ä: 1 1 / / -^ ^. 275 / 1 i ^ >■ \ \ "^ >< ::;^ 1 l J<' y \ ^^ \' 9'^ / ^ ^ 1 \ N ^0 ■v / ; 1 \ 22.5 \ \ ^ l j \ N ^ y \ 1 1 i i \ 90 - ■-. ^_ \ 1 \ 1 1 .'/ N \ ■"•- "^•.% y '\ \ / 175 S, \, '\ \ \ \ \ \ / \ \/ \ ■\ . '\ / 1 / 1S \ \ ^ \ '\ \\\ /' 1 \ \ \ *^ \ '/ /: 125 \ ^N \ \ 1 \\ '\ '\ ff 10 V \ J \\ M ^ ^'' ¥ \\ / 75 \v Ih / \ \ 1 : 5 '^:, n^ \ \ il \ 1 \ W 11 25 \ A / ■:i \ / \'i n 's f i V ' JfM % 46 .Taeob Nikitinsky, Wenn wir also die Kurven der Pilzgewichte für eine sechs- tägige Kulturdaiier zeichnen würden, so müßten wir sämtliche Kurven schon in der zweiten Kultur bis zur Abszisse fallen lassen. Auf der Tabelle p. 44 — 45 sind die Kurven für eine verschiedene Kulturdauer abgebildet: die erste Kultur dauerte sechs Tage, die zweite und dritte dauerte 20 Tage, und alle späteren Kulturen mit Marmorzusatz sind wieder sechstägig. Auf diese viel längere Kulturdauer können die kleinen Stei- gerungen der Pilzgewichte in den Kulturen mit 15. 20 und .25% Zucker gegenüber den ersten Kulturen zurückgeführt werden, nicht aber die Steigerungen der dritten Kultur gegenüber der zweiten mit 5 und 10 "/o Zucker, da sowohl die zweite wie die dritte Kultur in 20 Tagen geerntet wurden. Mit 20tägiger Kulturdauer können wir also etwas weiter gehen; mit 5, 10 und 15% Zucker sind wir imstande, drei, mit 20, 25 und 30" nur zwei sukzessive Ernten zu sammeln; nach diesen Ernten beobachten wir bei allen Konzentrationen des Zuckers, sogar nach 20 Tagen, gar keine Pilzentwicklung; wir dürfen also annehmen, daß die Kulturflüssigkeit für die Pilzentwicklung schon vollständig untauglich geworden ist. Auch ein Vergleich der Kurven, die eine Ausbildung der Pilzmasse aus 100 g verbrauchten Zuckers repräsentieren, mit weinsaurem Ammon als N- Quelle, zeigt uns das umgekehrte Ver- hältniß. Dort steigen diese Kurven in späteren Kulturen gegen die ersten sehr stark, hier dagegen, besonders bei höheren Zucker- konzentrationen, sinken sie zu der Abszisse herab '). Da die Pilzentwicklung in den zweiten und dritten Kulturen, wie gesagt, sehr langsam vor sich geht, so ist diese Verringerung der Ökonomie wahrscheinlich nicht durch die längere Kulturdauer ^), sondern durch die schädliche Wirkung der sich in der Kultur- flüssigkeit allmählich anhäufenden Chlor-Ionen^) bedingt. 1) Für die Kulturen, in denen kein Wachstum eingetreten ist, können selbst- verständlich diese Kurven keinen Sinn haben , da der Nenner sowohl als der Zähler des Verbrauchter Zucker Bruches ;— 7- m diesem Fall srleich ist, wir also — = Unbestimmtheit Pilzge wicht ^ haben. Da aber diese Kurven gewöhnlich mit den Gewichtskurven in gleicliem Sinne verlaufen, und die letzteren in diesen Kulturen bis zur Abszisse fallen, so habe ich auch die „ökonomischen" Kurven in diesen Fällen bis zur Abszisse fallen lassen. 2) Siehe Pfeffer, P/lanzenphys. I, 374; Kunstmann, I.e., p. 40. 3) und zugleich auch der Wasserstoff -Ionen. über die Beeinflussung der Entwicklung' einiger StOiinunolpilze usw. 47 Die summarischen Zahlen sind dabei folgen ie: Bei der Zuckerkonzentration 5 7o 10 7. 15 7o 20 7o 25 7o 30 7o Die Gesamternten . . . . g 3,20 3,60 3,66 3,17 3,22 2,43 Der gesarate Zuckerverbr. g 12, .36 16,68 19,23 17,97 20,40 15,98 Also aus 100 g verbraucht. Zuckers Pilz- substanz ausgebildet g 2.0,9 21,6 19,0 17,6 15,7 15,2 Wenn die Zahlen die Gesaniternten . . 1,00 1,12 1,14 0,99 1,01 0,7G für 57o gleich 1 > der gesamte Zuiker- sind, so sind: J verbi-auch 1,00 1,35 1,56 1,45 1,65 1,29 Und die entsprechenden Zahlen für die erste Kultur: Pilzgewicht .... 0,7'J 1,12 1,25 1,32 1,22 1,31 Zuckerverbrauch g 3,08 5,09 6,12 6,15 5,91 7,12 Also aus 100 g verbraucht. Zuckers Pilz- substanz ausgebildet g 25,8 22,1 20,5 21,4 20,5 18,3 Wenn die Zahlen für ,t"/„ | Pilzgewicht . 1,00 1,42 1,58 1,67 1,54 1,66 gleich 1 sind, so sind: ) Zuckerverbr. 1,00 1,6Ö 1,99 2,00 1,92 2,31 Aus diesen Zahlen ersehen wir, daß die Gesamt- ernten, die überhaupt eine und dieselbe Kulturflüssigkeit zu liefern imstande ist, verhältnismäßig sehr gering sind. Während wir mit weinsaurem Ammon als Maximum unter allen acht Kulturen 34,3 g') hatten, finden wir hier nicht mehr als 3,7 g; dementsprechend sind wir imstande, mit Ammoniumchlorid nicht mehr als 20,5 g Zucker (mit weinsaurem Ammon aber mehr als 140 g)-) durch den Pilz verarbeiten zu lassen. Es ist interessant, festzustellen, daß die Ökonomie, mit der der Pilz seine Leibessubstanz aufbaut, für die ersten Kulturen bei Chlorammon höher ist, als bei weinsaurem Ammon; so bildet der Pilz aus 100 g verbrauchten Zuckers in sechs Tagen in der ersten Kultur Trockensubstanz bei 5% 10 7o l57o 20% 25% 30% Zucker mit Chlorammon 25,8g 22,1g 20,5g 21,4g 20,5g 18,3gi. Mittel 21,4g, mit weinsaurem Ammon . . 16,3g 14,3g 12,8g 10,0g 9,2g 10,1 gi. Mittel 12,1g. Gerade umgekehrte Verhältnisse finden wir aber, wenn wir nicht die Zahlen für die erste Kultur, sondern die gesamten Werte einer Reihe von Kulturen betrachten; hier erweist sich, daß der 1) und die Grenze war dabei noch garnicht erreicht. Siehe Tab. Vers. XXII, Kultur auf 307« Zucker. 2) Vergl. Tab. p. 39—40. 48 Jacob Nikitinsky, Pilz mit weinsaurem Ammon ökonomischer arbeitet als mit Chlor- ammon; er bildet nämlich aus IOC) g Zucker in sechs Tagen bei 5«/ü 10% 15 «/o 20 7o 25 "/o 30 7o Zucker mit Chlorammon 25,9g 21,6g 19,0g 17,6g 15,7g 1 5,2 gi. Mittel 19,2g, mit weinsaurem Ammon . . 25,8g 24,3g 25,4g 25,8g 24,0g 24,6 gi. Mittel 25,0g. Hier taucht nun aber die Frage auf, welche quantitativen Verhältnisse wir beobachten w^erden, w^enn wir die schädliche An- häufung von freien Chlor- Ionen (richtiger H- Ionen), die bei dem N-Konsum aus NH4 Cl stattfindet, durch Neutralisierung beseitigen. Die Neutralisierung der Kulturflüssigkeiten fand nach jeder Kultur durch Zusatz von 5 g Marmor])ulver statt'). Wenden wir uns jetzt zu den Kurven p. 44 — 45, so zeigen uns diese, daß sofort nach dem Marmorzusatz (also in der fünften Kultur für 10 und 15 "/o Zucker-) und in der vierten Kultur für 20, 25 und 30"/o) die Pilzgewichte sehr stark steigen, und wir sie in späteren Kulturen (bis zur siebten) immer viel größer als vor dem Marmorzusatz finden. Die Ernten steigen nämlich vor dem Marmorzusatz in keinem Falle höher als bis 2 g°), und nach dem Marmorzusatz sind sie nie geringer als 2,6 g"*); im allgemeinen sind sie sogar noch viel höher. Als maximale Werte haben wir hier: 6,6 g für 20 "/o Zucker, 6,0 g für 25 Vo Zucker, 5.4 g für 15 und 30 Vo Zucker und 3.5 g für lOVü Zucker. Ebenso steigen nun aber auch die Kurven der Pilzsubstanz- ausbildung pro 100 g verbrauchten Zuckers sehr merklich; der Pilz 1) Dieses Marmorpulver war durch Zerreiben von Marmor in einem eisernen Mörser und nachfolgender, ungefähr 2 Min. langer Abschlämniuiig präpariert worden. Zum Gebrauche kamen die nach 2 Min. sich niederschlagenden Teilchen. Da dieses Pulver grob genug ist, lagert es sich sehr rasch auf den Boden, sodaß die Flüssigkeit ganz klar wird; anderseits ist es fein genug, um die Flüssigkeit nicht zu langsam zu neutralisieren. Die Anwendung eines solchen Marmorpulvers ist viel bequemer als die- jenige der geschlämmten Kreide, die gar zu fein ist. 2) Die Kultur mit 5% Zucker ging leider verloren. 3) Mit 15 und 25 7o Zucker in der 2. Kultur in 20 Tagen. Siehe Kurve p. 44 und Tab. Vers. XXIII. 4) Mit 107o Zucker in der 5. Kultur in C Tagen. Siehe Kurve p. 44 und Tab. Vers. XXIII. trber die Beeinflussung der Entwinklung einiger Schimmelpilze usw. 49 arbeitet also nach dem Marmorzusatz viel ökonomischer als vor dem Zusatz. Wir sehen auch, daß weder die Pilzgewichtskurven noch die „ökonomischen" Kurven eine bestimmte, klar ausgesprochene Ten- denz zum Fallen in ihrem weiteren Laufe haben, was darauf hin- weist, daß der Pilz außer der durch Marmorzusatz beseitigten, frei- werdenden Salzsäure keine anderen (oder nur sehr schwache) schäd- lichen Veränderungen in der Kulturflüssigkeit verursacht. Es ist jetzt interessant, die Resultate, die wir für Chlorammon mit Marmorzusatz als N- Quelle erhalten haben, mit denen für weinsaures Ammon (ohne Marmorzusatz) zu vergleichen, um die Frage zu entscheiden, ob vielleicht das Chlorammon durch die Beseitigung der disponibel werdenden Salzsäure eine ebenso gute N-Quelle geworden ist wie das weinsaure Ammon. Tatsächlich sehen wir aus der Vergleichung der Kurven auf p. 36, 37 mit denen p. 44, 45, daß die Pilzernten, wie auch die Ökonomie der Pilzarbeit für Chlorammon mit denen für weinsaures Ammon im wesentlichen übereinstimmen, sobald der Marmorzusatz stattfand. Wenn wir die mittleren und die maximalen Werte für beide Fälle bei allen Zuckerkonzentrationen zusammenfassen, so finden wir folgendes : Zuckerkonzen- Pilzgewichte Aus 100 g verbraucht. Zuckers Pilzsubstanz ausgebildet tration weinsaur. Ammon Chlorammon weinsaur. Ammon Chlorammon mittl. maxim. mittl. maxim. mittl. maxim. mittl. maxim. 10 7„ 15 7o 20% 25 7o 30 7o 2.4 g 3.5 „ 4,0 „ 4,-2 „ 4,3 „ 2,8 g 4,6 „ 5,8 „ 6,3 „ 5,6 „ 3,15 g 4,6 „ 4,5 „ 5,2 „ 4,8 „ 3.5 g 5,4 „ 6.6 „ 6,0 „ 5,4 „ 24.3 g 25.4 „ 25,8 „ 24,0 „ 24,6 „ 28,0 g 30,8 „ 31.2 „ 29.3 „ 39,3 „ 33.7 g 31.1 „ 29.2 „ 25.8 „ 26,6 „ 34.5 g 38.1 „ 33.6 „ 29,6 „ 29.2 „ Mittl. 3,68 5,02 4,46 6,38 24,82 31,72 29,28 33,0 Chlorammon ist also unter solchen Bedingungen mindestens eine gleichwertige, sogar eine etwas bessere N-Quelle als wein- saures Ammon, worauf schon die mittleren Werte der Erntegewichte und besonders die mittleren Zahlen der ökonomischen Koeffizienten hinweisen. Der Pilz arbeitet mit Chlorammon {-\- Marmor) merk- lich ökonomischer als mit weinsaurem Ammon. Jahib. f. wiss. Botanik. XL. 4 50 • Jacob Nikitinsky, Außerdem wurden noch Versuche mit Ammonnitrat und auch solche mit Chlorammon als N-Quelle angestellt, jedoch wurde hier schon bei Beginn des Versuches ein Zusatz von Marmor gegeben ') (Vers. XXIV). In diesem Fall finden wir, wie auch schon "Wehmer-) vielmals beobachtet hatte, eine starke Erniedrigung des Wachstums^) im Gegensatz zu den Kulturen ohne Marmorzusatz. Wir bekommen hier^) in den ersten Kulturen nur 0,215 g Pilzgewicht für Chlorammon und 0,235 g Pilzgewicht für Ammon- nitrat, während wir ohne Mannorzusatz für Chlorammon 1,317 g"^) und für Ammonnitrat 1,105 g'') unter gleichen Bedingungen erhalten, also eine ganz klar ausgesprochene Erniedrigung. Aber schon in der zweiten Kultur steigt, wie die Kurve auf S. 52 zeigt, das Pilzgewicht mit Chlorammon auf seine gewöhnliche Höhe, 1,2 g; in der dritten Kultur erreicht es die Höhe von 4,2 g, in der vierten jene von 3,8 g. Bei Ammonnitrat steigt die Kurve schon in der zweiten Kultur auf 2,6 g, also ungefähr 2,4 mal höher als für die gewöhnliche Ernte (ohne Marmor), 1,1 g. Si)äter aber steigt sie nicht weiter, sondern bleibt in der dritten und vierten Kultur auf diesem Niveau, das jedoch immer niedriger liegt als bei der Kurve iür Ammonchlorid. (Mit Chlorammon ohne Marmor haben wir, wie gesagt^), unter den gleichen Bedingungen, bei gleicher Kulturdauer (6 Tagen), schon in der zweiten Kultur keine Entwicklung mehr.) Mit Marmorzusatz finden wir, ebenso wie bei Chlorammon, auch bei Ammonnitrat nicht nur eine starke Wachstumserniedrigung, sondern auch eine noch stärkere Erniedrigung'^) der Ökonomie, mit welcher der Pilz den Zucker verbraucht (siehe die Kurven p. 53). Auf Chlorammon (-\- Marmor) bildet Asjyergillus niger in der ersten Kultur aus 100 g verbrauchten Zuckers nur 3,82 g, auf 1) Diese Versuche wjirden nur mit einer Zuckerkonzentratiou, nämlich mit 20 7o. ausgeführt; das Yoluni war dabei wie gewöhnlich 50 ccni, die Kulturdauer betrug G Tage. Siehe Vers. XXIV. 2) Botan. Ztg. 1891, p. 355 und Tab. 1— III. Siehe auch Butkewitsch, .Jahrb. f. wiss. Botan., XXXVIII, 1902, p. 178. 3) In den ersten Kulturen. 4) Siehe Vers. XXIV. 5) Siehe Vers. XXIII. 6) Aus einem in den Tabellen nicht angeführten Versuch. 7) Siehe p. 46. 8) In den ersten Kulturen. über die Beeinflussung der Entwicklung einiger Schimmeliiilze usw. 51 Ammonnitrat (-|- Marmor) 4,52 g Trockensubstanz, während er auf Chlorammon ohne Marmor 21,4g bildet; in den späteren Kulturen dagegen sehen wir auch in dieser Hinsicht eine sehr starke Be- günstigung der Pilzentwicklung; es wurde nämlich aus 100 g ver- brauchten Zuckers Trockensubstanz ausgebildet: 1. Kult. 2. Kult. 3. Kult. 4. Kult, mit Chlorammon (-|- Marmor) 3,82 g 15,6 g 29,3 g 25,3 g mit Ammonnitrat (-■{- Marmor) 4,52 g 27,8 g 24,5 g 21,3 g Weiter wurden noch ähnliche Parallelversuche mit oxalsaurem und weinsaurem Amnion mit und ohne Marmorzusatz angestellt. Leider war aber eine Bestimmung des Zuckers durch Polarisation in den Kulturen mit Marmorzusatz hier unmöglich, da die be- treffenden Kulturflüssigkeiten nach der Sterilisierung tiefbraun ge- worden waren. Ich fügte darum zu diesen Kulturen immer nur 10 g Zucker hinzu. In den ersten Kulturen ist oxalsaures Ammon') (Vers. XXIV) eine etwas bessere N-Quelle als weinsaures Ammon-). Marmorzusatz ruft bei weinsaurem Ammon ebenso wie bei Ammonnitrat und Chlorammon in den ersten Kulturen eine Er- niedrigung des Wachstums hervor, tut dies aber nicht bei oxal- saurem Ammon. So haben wir für die Kulturen mit: weinsaur. Ammon oxals. Ammon mit Marmor 1,400 g 2,815 g ohne Marmor 2,335 g 2,590 g Bei weinsaurem Ammon mit Marmor beobachten wir in den weiteren Kulturen eine sehr große Steigerung (in der ersten Kultur 1,40 g, in der zweiten 5,145 g)^). Bei weinsaurem Ammon ohne Marmor haben wir eine Steige- rung wie in den früheren Versuchen. Oxalsaures Ammon ohne Marmor gibt auch eine Steigerung, die der für weinsaures Ammon ähnlich ist (Vers. XXIV): 1) Ohne Marmor. 2) Obgleich in dieser Kultur, wie gesagt, die Zuckerbestimmungen nicht ausgeführt werden konnten, so ist dennoch diese Steigerung so groß, daß wir sie nicht auf die Ver- änderung des Zuckergehalts zurückführen dürfen. 3) Siehe Anm. p. 51. 4* 52 Jarob Nikitinsky, Tafel V. i 1 i gr 375 7«^ ~1 "7 ! 1 1 £• Oxaisaures /immon Chlorammon Ammonnitrat Trockene Pilzsubstam au^lOOgr 1 R — Verf^'''y'-"~f^f''rn 7 urUfr rrphi/Hff 1 1 1 1 1 \ 1 1 1 75 Erntegewichte \ 7 ' oo 32.5 "XCk- 1 fiS c 275 0*\- / N / / \ x^ 55 1 \ 1 A / '^^ N, t; / \ 1 / "-, ' % / / \, ^0 225 y ,^ ^ / "■ -,. / ^ \, 1 i / X ^ ^.5 / / V y / -. A / / \ ^ / / / \ 17.5 / 1 / / \ / l 1 / / / 7 Y / ( / y ' / 10 125 1^^ / y ^_ 1 ^ / 25 ; 1 "~~ -~ " ' / 9 1 j / / 1 / / lU 75 c 1 / f / / 1 1 / 1.5 ' 1 4 1 / 1 1 1 1 1 / O 2.5 0.! 1 / ' '/ / 1 1 1 JOfi hJ{J{A über d'iti Üeeiulliibbiiug der Eutvvickluiig einiger Sehimiiiel].iilze usw. 53 Tafel VI. 1 ' 40- 375 35- 32 5 30- 27.5 25- 22.5 20- 175 15- 125 10- 75 5- 25 \ ! qr. l Z0% Zucker, Z07oZucker\ Fbptvn ^^ \ ' ^ 8 Aspa- ragin ) J% " "j 7.5 1 V \ 7 i 1 \ \ 6.5 1 \ 1 / \ -, A 1 / \ ""- 1 / / " \ \ 1 \ ■^ h- ■ \ \ } / L>r - ^ ^ K / '"- ^ / ' y y 1 \ / 1 4.5 ' ^ r / A / / / "- ^~ ^~. i 7 ! / / / ' / f 3 / // / / ' 1 / / - / t / / / / / ^ "^Z / 1.5 f ^' ? 1 A ^ / / / ~-. __- -' -' - 1 / "~~- / Trockene Pilzsubstanz ausiOOgr \ 1 ! 1 1 0.5 Ernteoewichte verbrauchtem Zucker gebildet \ ! 1 cACVl % h-J^Jfi 4 54 Jacob Nikitiusky, mit weinsaurem Ammon von 2,33 g der ersten Kultur auf 4,86 g der vierten Kultur, mit oxalsaurem Ammon von 2,59 g der ersten Kultur auf 5,37 g der dritten Kultur. Bei oxalsaurem Ammon mit Marmor finden wir eine relativ schwache Steigerung; nach drei Kulturen können wir aber keine Pilzentwicklung mehr beobachten '). Außer Ammonsalzen wurden noch auf dieselbe Weise Pepton^) und Asparagin-) als N- Quelle bei 5 und 20 'Vo Zucker untersucht (Vers. XXV). Bei einem so großen Gehalt an Zucker, wie 20 7o (also 20 g) es sind, muß die Bedeutung von Pepton und Asparagin als C- Quellen sehr gering sein, obgleich sie sogar durch die Dextrose nicht gänzlich geschützt wurden. Bei großem Zuckergehalt findet nach Butkewitsch"^) (in den Kulturen mit 4'Vo Pepton und 10" o Zucker auf lOO ccm) keine Ammoniakanhäufung in der Kulturflüssigkeit statt, wie sie ohne Zucker zutage tritt. Mit 0,2% Zucker und mit ()"/„ Zucker (auf 50 ccm) konnte er dagegen eine Ammoniakanhäufung nachweisen*); hier war die ganze Menge des Zuckers am Ende des Versuchs verschwunden. Da wir in unseren Kulturen auf 5"/o Zucker auch gewöhnlich einen totalen Zuckerverbrauch finden, so können wir hier auch eine Am- moniakanhäufung und vielleicht auch eine damit verbundene Ver- änderung der Reaktion der Kulturflüssigkeit erwarten. Die Prüfung zeigte uns tatsächlich''), daß nach drei Kulturen die Kulturflüssigkeit in den Kulturen mit 20 "/o Zucker noch stark sauer"), mit 5 7o dagegen neutral oder ganz schwach sauer reagierte. In den ersten Kulturen sind die Ernten mit diesen beiden 1) Die Kultlirflüssigkeit reagierte dabei auf Lackuuis alkalisch ; befeuchtete rote Lackmuspapierstreifen wurden, in die Atmosphäre der Kultiirkolben gehängt, sehr i'asch blau; aus der Kulturflüssigkeit entweicht also wegen ihrer alkalischen Eeaktion freies, resp. kohlensaures Ammoniak. In dieser alkalischen Eeaktion der Kulturflüssigkeit glaubte ich zunächst die Ursache der Pilzentwicklungshemmung zu finden ; aber nach der Ansäuerung mit Phosphorsäure fand auch keine Pilzentwicklung statt. — Dieser Versuch wurde übrigens nicht wiederholt, und da dessen Eesultat ganz vereinzelt dasteht, darf ich keine Schlüsse daraus ziehen. 2) Pepton 1,75 7o und Asparagin l,237u = l'/o Chlorammon an N-Gehalt. 3) Jahrb. f. wiss. Botan., XXXVIII, 1902, p. 205—206. 4) Ebenda, p. 204. "Wahrscheinlich gilt das gleiche auch für Asparagin. 5) Siehe Vers. XXV. 6) Gegen Lackmus. über die Beeiuflussuiig der Eutwicklang einiger Schiuuiielpiki' usw. 55 N-Quellen ziemlich groß; mit Pepton sind sie für beide Konzen- trationen etwas größer als für Asparagin (siehe die Kurven p. 53). In den späteren Kulturen beobachten wir auch hier eine Steigerung der Pilzernten'). Diese Steigerung ist für Pepton (bei 20 Vo Zucker) geringer als für xlsparagin. So haben wir (Vers. XXV) : mit Pepton mit Asparagin in der 1. Kultur 1,61 g 1,23 g in der 3. Kultur 3,05 g 3,95 g In einer Reihe sukzessiver Kulturen zeigt sich also Asparagin als eine etwas bessere N-Quelle als Pepton, währendin den ersten Kulturen ein umgekehrtes Verhältnis vorhanden zu sein scheint. In den Kulturen mit S'Vo Zucker sehen wir auch in den ersten zwei Kulturen^) ähnliche Verhältnisse: mit Pepton mit Asparagin in der 1. Kultur 1,42 g 0,76 g in der 2. Kultur 1,12 g 1,96 g Die Ökonomie der Pilzarbeit steigt auch mit der Steigerung der Erntegewichte und erreicht (wie die Kurven p. 53 zeigen) eine besondere Höhe in den Kulturen mit 5% Zucker, so zB. 39,3 g Trockensubstanz aus 100 g verbrauchten Zuckers für Asparagin und 44 g für Pepton. Im allgemeinen ist mit Pepton und Asparagin die Wachstums- beschleunigung durch die vorhergehende Pilzkultur, also die maxi- male Höhe, die das Pilzgewicht in einer Reihe von sukzessiven Kulturen erreichen kann, niedriger als mit Ammonsalzen^). Wenn wir nun jetzt die Resultate für alle von uns untersuchten N-Quellen zusammenfassen und miteinander vergleichen, so werden wir das auf p. 56 folgende finden. Wir finden die maximalen Zahlen in allen acht Kolumnen bei Chlorammon mit Marmor, wenn letzterer nicht bei Beginn des Versuchs, sondern erst nach den zwei ersten Kulturen, sobald die Kulturflüssigkeit schon durch die Anhäufung von Chlor-Ionen un- geeignet für die Pilzentwicklung geworden war, zugegeben wurde. 1) Wir müssen hierbei hauptsächlich den Zahlen für 20''/o Zucker unsere Auf- merksamkeit zuwenden, da in den Kulturen mit 5 "/o Zucker das Bild durch die erwähnte Veränderung der Reaktion ein verwickeltes geworden sein kann. 2) Wenn die Reaktion der Kulturflüssigkeit noch nicht stark verändert ist. 3) Mit weinsaurem und oxalsaurem Ammon ohne Marmor und mit Chlorammon und Ammonnitrat bei Marmorzusatz. 56 Jacob Nikitiusky, Erntegewichte Aus 100 g verbr. Zuckers g Pilzsubstanz ausgebildet g Mit 20 7o Zucker. Vol. = lOOccni; t = 25 — 26''C. Kiüturdauer 6 Tage. § s II aj 's i 1 l| 41 'S "^ S CO § a • als die anderen. Darauf folgt Asj). flavus und Panicilu^^ 3uni, und in letzter Reihe kommen Pen. glaucum, Mncor acoionifer , Saccharoinyces rosaceus und Sacch. cercvisiae. Demgemäß entwickelt sich As^). niger nach einigen sukzessiven Kulturen aller übrigen genannten Organismen nicht nur gut, sondern sogar gewöhnlich besonders üppig. Dasselbe finden wir bei der Aussaat andersartiger Spezies in die Flüssigkeiten (mit schwachen Zuckerkonzentrationen), in welchen sich nur eine Kultur von Aspeig/Ilus niger entwickelt hatte '). Nach einigen Kulturen von Asp. nigor (oder nach einer mit höheren Zuckerkonzentrationen) wächst keine der untersuchten Spezies mehr. PeniciUkuii griseiun wächst nach Penic. glaucum sehr üppig; nach einigen Kulturen von Penic. grisenn) wächst Petüc. glaucum garnicht usw. Als Beispiel für die beobachtete Beschleunigung will ich hier folgende Zahlen anführen-'). Es wurde gefunden: Mit Mucor Penicill. griseum As])erg. flavus stolonifer a b a b Nach der 1, Asp. 1 m^rer-Kultur . . 0,420 0,869 0,862 0,927 0,785 Kontroll-Kultur . . 0,120—0,138 0,205—0,242 1 0,363 0,278—0,322 0,422 Mit Aspergillus niger Penicill. griseum Penicill. glavAium Sacchar. rosaceus Nach der 1 . Sacchai '-. cere- visia -Kiütvir . . 1,362 1,495 1,770 0,225 Kontroll -Kultur . 0,300—0,450 — 0,400—0,720 0,090 — 0,095 1) also die Kulturflüssigkeit noch nicht sehr stark sauer geworden war. 2) Die erste Kultur in diesen Versuchen wurde mit 47o Zucker, l7o NH4NO3 (und Salzen) auf 50 ccin, bei 22tägiger Kulturdauer, angestellt; darauf fand ein Zusatz von 2 g Zucker (die ganze Menge des früher vorhandenen Zuckers war nach einer solchen Kulturdauer verschwunden) und eine Aussaat von Sporen andersartiger Pilze statt. Parallel wurden auch Koutrollkultiu'eu augestellt. über die Beeiiiflussiiug der Entwicklung einiger Scliinnnelpilze usw. 65 Ahnliche Resultate ergaben alle die zahlreichen auf gleiche Weise angestellten Versuche. Im allgemeinen gilt also: 1. Alle antagonistischen gegenseitigen Beeinflussungen der untersuchten Spezies unter den angeführten Kulturbedingungen lassen sich auf Aziditätsveränderungen zurückführen'). 2. Die Veränd'^-'hgen in den Kulturflüssigkeiten, welche die Pilzentwicklung r •'•''"eren Kulturen befördern, sind für alle untersuchten Spezies gemeinsame und wahrscheinlich identische Erscheinungen. Bei den gegenseitigen Beeinflussungen in den abwechselnden Reinkulturen können alle erwähnten Organismen, je nach den KulturbedinguLgen, eine hemmende oder begünstigende "Wirkung aufeinander ausüben. Wir dürfen aber nie vergessen, daß diese Resultate mit ab- wechselnden Reinkulturen von den Konkurrenzverhältnissen in der Natur und sogar von denjenigen in Mischkulturen sehr weit entfernt sind. Hier kommen zahlreiche andere Existenzbedingungen in Betracht, vor allem die relative Vermehrungsschnelligkeit-), oft auch die Entfernung von Produkten^), der Aggregatzustand des Substrats^), rein physikalisches Hinausdrängen, direkter Parasitismus") oder innige symbiotische Verhältnisse usw. usw., was die genauere Kenntnis dieser Verhältnisse im höchsten Grade erschwert. Aus diesen Gründen haben auch alle unseren Versuche mit Misch- kulturen'"') verschiedener Species keine interessanten, allgemein- gültigen Resultate ergeben. Da die Pilze sich ganz verschieden z. B. gegen Temperaturbedingungen verhalten, so würde es hier für eine exakte Analyse aller Verhältnisse einer Unmenge von Ver- 1) Reinhardt (Jahrb. f. wiss. Botan., 1892, XXIII) hat die antagonistischen Beeinflussungen zwischen Peziza- Arten und Aspergillus beobachtet und neigt auch zu der Annahme, daß diese Beeinflussungen sich auf die Aziditätsveränderungen zurückführen lassen; er meint nämlich, daß hier die Oxalsäure die Hauptrolle spielt. 2) Vergl. z. B. Duclaux, Tr. d. microbiol. IV, 745 — 746; Nägeli, Botan. Mittl. III, 205; auch Duchesne, Contrib. ä l'etude de la concurrence vitale chez les microorganismes. These, Lyon 1897. 3) Vergl. Pfeffer, Pflanzenphys. I, 105, 107, für Phanerogamen 156, 436, 434, 435. 4) Vergl. Wehmer, Beitr. zur Kenntnis einheim. Pilze, 1893, I, 68. 5) Vergl. Wehmer, ebda.; Brefeld, Schimmelpilze I, 33 — 34; Reinhardt, 1. c. 6) Literatur über Mischkulturen bei Wassermann und Kolbe, Handbuch der pathog. Mikroorgan. 1902, 1. Lief. 123. Duclaux, 1. c, III. ■Jahrb. f. wiss. Botanik. XL. 5 66 Jacob Nikitinskj-, suchen bei verschiedenen Temperaturen, verschiedenen Nahrungs- und anderen Kulturbedingungen bedürfen. Da aber in meiner Arbeit diese Frage nur eine Nebenfrage war, so konnte ich solche nicht unternehmen. Wie wichtig und entscheidend zB. die Tempe- ratuibedingungen^) bei dieser Frage sind, zeigt auch folgender Versuch. Es wurden vier ganz gleiche Kulturen mit gleichzeitiger Aus- saat von Aspergillus niger und PenicUliinn glaucuin, aber bei ver- schiedenen Temperaturen (32— 33^' C, 25— 26» C, 20" C, 15 bis ] 6 " C.) angestellt. Bei den ersten drei fand gar keine Entwicklung von Penicillium. aber eine üppige von Aspergillus niger statt; bei den letzten dagegen entwickelte sich nur Pen. glaueum. Wenn wir die optimalen, minimalen und maximalen Tempe- raturen für beide Pilzarten berücksichtigen-), so werden wir aber auch sehen, dass außer der Temperatur noch andere, unbekannte Bedingungen, welche die betreffenden Resultate bedingen, existieren müssen; sonst müßten wir bei 25 — 26" C, wo sich PenieiUium unter optimalen Temperaturbedingungen befindet, während Asper- gillus von solchen noch weit entfernt ist, ein umgekehrtes Resultat erhalten. Folgender Versuch zeigt uns, welch' eine große Bedeutung für die Konkurrenzresultate die Unterschiede in den Aussaatzeiten haben. Vier Kolben mit je 50 ccm Lösung, 5"/ü Zucker, 2 7ü Pepton und allen Salzen, wurden geimpft: Mit Saccharom. cerevisiae am 12. 11. 10. 10. Januar „ Penidll. glaueum „ 10. 10. 10. 11. . Entwicklung am | Sacchar. cer. + + + + + + 16. Januar ( Penic. glatte. + + + + + + + + Trockengew. v. Penic. gl. 18. Jan. 0,432 g 0,380 g 0,245 g unwägbar VI. Resun 11 e. 1. Unter allen untersuchten Ernährungsbedingungen ruft die Schimmelpilzkultur in der Kulturflüssigkeit einige nicht näher be- 1) Siehe zB. für Saceharomyces- Arten Duclaux, 1. c. III, 649, da auch Literaturangaben. 2) Optimum: Penic. glaueum 2.5 — 27" C; Asperg. niger 33 — 37" C. Vergl. Pfeffer, Pflanzenphys. II, 87; Flügge, Die Mikroorganismen, 1896, I, 132. über die Beeinflussung der Entwicklung einiger Schimmelpilze usw. 67 kannte Veränderungen hervor, die auf die späteren Kulturen eine befördernde Wirkung ausüben. 2. Unter gewissen Ernährungsbedingungen ist diese befördernde Wirkung durch andere, entgegengesetzte Beeinflussungen verdeckt (zB. durch H- resp. OH-Ionenanhäufung bei N-Konsum aus den Ammonsalzen der anorganischen Säuren, resp. bei Peptonzerspaltung usw.). Nach der Beseitigung der verdeckenden Ursachen tritt die erwähnte Beförderung wieder hervor. 3. Eine hemmende Wirkung in unseren gewöhnlich gebrauchten Nährmedien (Zucker, Glyzerin usw. als C-Quelle und Ammonsalze der anorganischen Säuren als N- Quelle) kann nur durch eine Aziditätserhühung hervorgerufen werden; diese Azidität kann ent- weder durch die bei N-Konsum disponibel werdende anorganische Säure oder durch eine Anhäufung der freien Oxalsäure verursacht werden. 4. Unter allen untersuchten Ernährungsbedingungen liefert nur die Zerspaltung von Glykosiden einige schädliche Produkte, die nicht durch ihre H- resp. OH -Ionen wirken. 5. Alle gegenseitigen Beeinflussungen der untersuchten Spezies in den aufeinander folgenden Reinkulturen sind einerseits durch eine beschleunigende Wirkung von unbekannten Produkten, ander- seits durch die Anhäufung von H- resp. OH -Ionen und durch die Empfindlichkeit der betrefienden Arten gegen diese bedingt. VII. Tabellarische Beilage. Einige Erklärungen zu den Tabellen. Überall, wo die Nährstoff'zusätze nach der Kultur garnicht an- gegeben sind, fand ein Zusatz von 5 ccm Lös. A^) bei 100 ccm der Kulturflüssigkeit und 2,5 ccm Lös. A bei 50 ccm der Kultur- flüssigkeit statt. Überall, wo nur die C-Quelle -Zusätze angegeben sind, fand ein Zusatz von 5 ccm Lös. B ^) (bei 100 ccm) oder 2,5 ccm Lös. B (bei 50 ccm) statt. Überall, wo die Zusätze von C- und N- Quellen angegeben sind, fand ein Zusatz von 5 ccm (bei 100 ccm) resp. 2,5 ccm (bei 50 ccm) von Lös. C ^) statt. 1) Vergl. p. 3. 5* 68 Jacob Nikitinsky, W ri .S ^ 'S t- o o »« 2 ^ o o o o o o oj T* o o in 00 ." o o c o (M M CC 't 00 m ^ 05 (M lO m (N 1-1 «5 O CO O O 1« ^ «5 o o in »-1 ,in t>^ cT cT sn_ o_ o_ >n -g oo" cT cT (N^ 03 M.ä S 2 + + w ^ "i bo + + + + + + + + + + + + + + + + + + + ij ^ -g s .-ä 1 w g ^ ^ = • ►? P "^ :o &D 3 ho CS * TS E-i o ^ Cß t •S ^ "S 15 L> ö O C^ m: yj l^ ^ P3 N N N «5 « c:) tn o t^ 3 tc AI 1^; & ^ o n W Sl s* a a> __o + '-> o + - 1 fco u 1 !> h3 So 's u S > 7a bo •,-1 CS 3 Ta- c S 5 1 03 fco a ge ccm S ccm g ue ccm g ccm g ccm g ge ccm g ccm g Anfangs- volumen 50 50 100 100 50 50 50 1. Kultur 11 0,461 0,468 8 90 0,598 87 0,844 42 0,309 11 0,539 0,514 2- 9 0,518 0,520 9 88,5 0,954 89 0,903 44 0,469 12 0,265 0,169 3. 10 32,0 0,3.50 32 0,370 9 89 0,588 90,5 0,514 44 0,283 9 0,432 0,321 4. „ 9 28,5 0,212 28,5 0,230 9 92 0,538 92 0,510 44 0,185 9 0,100 0,135 5. „ 9 26,0 0,227 25 0,225 10 91,5 0,380 91,5 0,362 44 0,191 10 0,277 0,235 6. „ 10 23,0 0,299 21 0,267 11 91 0,398 91 0,348 44,5 0,182 10 0,217 0,240 7- r, 11 20,0 0,155 19 0,042 90 90 0,247 89,5 0,242 42,50,130 10 0,197 0,103 8. „ 90 17,0 0,131 ver- 9 91 0,310 92 0,334 44,5 0,145 10 0,220 0,192 9. „ 10 17,5 0,000') loren 10 90 0,330 90 0,325 43,5 0,143 11 0,195 0,194 10. „ 10 12,5 0,243 12 91 0,328 91,5 0,334 43 0,153 10 21 0,200 23 0,125 11. „ 12 8,0 0,172 12 88 0,277 90 0,275 40 0,145 be- be- 12. „ 12 5,0 0,202 12 88 0,440 88 0,435 42 0,242 endet endet 13. „ 12 5,0 0,000') 13 88 0,448 90 0,460 42,5 0,190 14. „ 13 2,5 0,250 14 90 0,400 90 0,525 43 0,165 15. „ 20 0,000 16 92 0,605 90 0,645 42,5 0,285 16. „ beendet 30 85 0,645 92 0,657 44 0,220 No. Nach jeder Kultur fand ein Zusatz von je 2,5 ccm Lös. A zu der Kulturflüssigkeit der Kolben 1, 2, 5, 6, 7 und von je 5 ccm Lös. A zu der der Kolben No. 3 und 4 statt. 1) Nach diesen Kulturen (9. und 13.) wurde die Kulturflüssigkeit mit Na OH -Lösung mit Methyl - Orange als Indicator neutralisiert. über ilie Beeinflussung der Entwicklung einiger Schimmelpilze usw. 71 Vers. VI. Aspcrgültis niger mit NHiCl und NH1NO3 als N-Quelle und mit Zucker und Glyzerin als C- Quelle. Volum = 50ccm; Temp. = 25 — 26"C.; NH.Cl 17«; NH^XOg 1,495%. C- Quelle 2,5 7ü Glyzerin 4 7o Traubenzucker 207o Glyzerin 32 7o Traubenzucker N-Quelle NH4NOS NH4CI NH4NO3 NH4CI NH4NO3 NH4CI NHiNOg NHiCI No. der Kolben 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1. Kultur (16 Tage). Erntegewicht . . g 0,380 0,395 0,382 0,422 0,457 0,466 1,927 1,855 1,740 1,700 1,447 1,510 Volum d. Kulturflüssig- keit ccm 40,0 38,0 40,0 37,5 38,0 38,0 39,0 37,5 38,0 32,5 36,0 35,0 Zusatz: a) C- Quelle g 1,25 1,25 1,25 2,0 2,0 2,0 5,0 5,0 5,0 2,0 2,0 2,0 b) N-Quelle g 0,37 0,25 0,25 0,37 0,25 0,25 0,37 0,25 0,25 0,37 0,25 0,25 2. Kultur (14 Tage). Erntegewicht . . g 0,345 0,420 0,405 0,510 0,700 0,653 0,000 0,000 0,000 0,750 0,000 0,000 Volum d. Kulturflüssig- keit ccm 35,0 32,5 34,5 32,0 29,0 30,5 41,0 41,5 41,0 28,0 35,0 35,5 Tro 10 ccm y NaOH- Lös. verbraucht a) — — — — — — 0,85 1,10 1,20 — 1,5 1,6 b) — — — — — — 0,85 1,10 1,10 — 1,5 1,45 Oxalsäure — — — — — — Spuren keine keine — keine keine auf die entspr. Säure berechnet . . "/o — — — — — — 0,535 0,402 0,438 — 0,547 0,584 Zusatz: a) C- Quelle g 1,25 1,25 1,25 2,0 2,0 2,0 kein kein kein 4,0 kein kein b) N-Quelle g 0,37 0,25 0,25 0,37 0,25 0,25 kein kein kein 0,37 kein kein Neutralisiert od. nicht nicht nicht nicht nicht niciit nicht ja ja ja nicht ja ja 3. Kultur (14 Tage). Erntegewicht . . g 0,362 0,245 0,382 0,416 0,000 0,000 1,395 1,425 0,830 0,000 0,915 1,330 Volum d. Kulturflüssig- keit ccm 29,0 26,0 28,0 30,0 27,5 28,0 12,0 27,0 27,0 27,5 20,0 22 Pro 10 ccm - NaOH- Lös. verbraucht a) — — — — 1,05 1,20 — — — 2,0 — — b) — — — — 1,00 1,15 — — — 1,8 — — Auf die entspr. Säure berechnet . . . . 7o — — — — 0,383 0,438 — — — 1,260 — — Zusatz: a) C- Quelle g 1,25 1,25 1,25 2,0 kein kein 5,0 5,0 5,0 kein 4,0 4,0 b) N-Quelle g 0,37 0,25 0,25 0,37 kein kein 0,37 0,25 0,25 kein 0,25 0,25 Neutralisiert od. nicht nicht nicht nicht nicht ja ja nicht nicht nicht ja nicht nicht 4. Kultur (6 Tage). 0,400 0,082 0,124 0,442 0,398 0,412 0,256 0,000 0,000 0,936 0,000 0,000 Zusatz: b) C- Quelle g 1,25 1,25 1,25 2,0 2,0 2,0 5,0 be- be- 4,0 be- be- h) N - Quelle g 0,37 0,25 0,25 0,37 0,25 0,25 0,37 endet endet 0,37 endet endet 5. Kultur (14 Tage). Erntegewicht . . g 0,375 0,000 0,000 0,392 0,430 0,345 0,000 0,000 72 Jacob Nikitinsky, Yers. YII. Aspergillus niger mit NH^Cl, NH^NOs und (NHi)2S04 als N- Quelle und Zucker und Glyzerin. Vol. = 50 com; Temp. := 25 — 26". C-QueUe 20 7o Glyzerin 3 2 7o Zucker N- Quelle l,4957o NH.NOa l7o NH4CI l,2347o (NH^SO, l,4957o NH.NOa l7o NH,C1 l,2347o (NHASO, No. der Kolben 1 2 3 4 5 6 1, Kultur (14 Tage). Ernte- gewicht g 0,761 1,838 1,844 1,647 1,757 1,680 Volum d. Kulfurflüssigk. com 32,0 34,0 33,0 26,0 31,0 27,0 Zusatz nach der Kultur: a) C-QueUe g 5 5 5 8 8 8 b) N- Quelle g 0,37 0,25 0,31 0,37 0,25 0,31 2. Kultur (12 Tage). Ernte- gewicht g 1,317 0,000 1,095 1,270 0,000 0,810 Volum d.Kulturflüssigk. ccm 22,0 32,5 22,0 19,0 31,5 20,0 N Pro 10 ccm Na OII-Lösung verbraucht ccm : a) mit Metliylorange | als - 1,05 — — 1,40 — b) mit Methylviolett Jindic. — 1,00 — — 1,40 — Auf die entsprechende Säure berechnet . . . . % — 0,383 — — 0,511 — Zusatz nach der Kultur: a) C- Quelle g 5 kein 5 4 kein 4 b) N- Quelle g 0,37 kein 0,31 0,37 kein 0,31 Neutralisiert oder nicht nicht ja nicht nicht ja nicht 3. Kultur (3 Mon.). Ernte- gewicht g 0,465 ') 1,112 0,000 0,000 1,700 0,000 Volum d. Kulturflüssigk. ccm 17,0 25,0 19,0 18,5 23,5 19,0 N Pro 10 ccm — NaOH-Lösung verbraucht ccm: a) mit Methylorange | als 1,00 1,60 2,20 1,60 1,50 2,70 b) mit Methylviolett llndic. 1,00 1,50 2,10 1,50 1,50 2,75 Auf die entsprechende Säure berechnet . . . . "/o 0,626 0,584 1,078=) 1,008 0,548 1,323 ') Nach d. Versuchsschi. CjHjO« als CaCsOi • H„0 gef dn. g 0,016 0,000 0,000 0,009 0,000 0,000 1) Nach der Titrierung und C2H2O4- Bestimmung wurden zu dem Eeste dieser Kulturflüssigkeit 2 g Zucker und 0,3 g NH^NOj hinzugefügt, und nach 10 Tagen wurde gar keine Püzentwicklung beobachtet ; also ist diese Ernte die letzte und die entsprechende Azidität ist die Greuzazidität. 2) V2 H,SO,. über die Beeiuflussuiig der Entwicklung einiger Scliiiiuuelpilze usw, 73 Vers. YIIL Pcnicillium glaucimi und P. griseum. NH^CI, NH1NO3 und (NHJaCjHgO, als N-Q,uelle. Vol. = 50 ecm; Temp. --^ 22 — 23° C; Rohrzucker 5%; Kulturdauer 20 — 22 Tage. Pilzart Penidllium griseum Penidllium glaucuvi Zuckergehalt 5 5 5 5 5 5 N- Quelle 17. NH«C1 1,495 7o NH.NOa 2,1107« (NH^CoHeO, l7o NH.Cl 1,495 7o NH4NO3 2,1107« (NHj^CeHeO, l.Kult.(22T.). Erntegew. g 0,605 0,350 0,350 0,678 0,455 0,688 Volum der Kulturflüssigkeit nach der Kultur . com 41,0 42,0 43,0 41,5 42,0 40,5 Zusatz nach der Kultur: a) Zucker g 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 b) N- Quelle g o,.->oo 0,748 1,050 0,500 0,748 1 ,050 2. K u 1 1. (20 T.). Erntegew. g 0,000 ') 0,445 0,735 0,062 0,480 0,810 Volum der Kulturflüssigkeit nach der Kultur . ccm f ? 33,0 ? ? 29,0 Zusatz nach der Kultur: a) Zucker g 0,0 2,5 2,5 0,0 2,5 2,5 b) N- Quelle g 0,000 0,748 1,050 0,000 0,748 1,050 3.Kult. (20T.). Erntegew. g 0,000 0,000 0,455 0,000 0,000 0,545 Volum der Kulturflüssigkeit nach der Kultur . ccm 39,0 36,0 30,0 43,5 36,0 25,5 N Pro 10 ccm - Na 011 - Lösung verbraucht ccm: a) mit Methylorange | als 1,00 0,70 — 0,40 0,25 — b) mit Methylviolett 1 Indic. 1,00 0,60 — 0,40 0,25 — Auf die entspr. Säure ber. '/o 0,365 0,441 — 0,146 0,157 — Zusatz nach der Kultur: a) Zucker g — — 2,5 — — 2,5 b) N- Quelle g — — 1,050 — — 1,050 Neutralis. m. Na OH-Lös. (m. Methylorange a. I.) od. nicht ja ja nicht ja ja nicht 4. Kult. (21 T.). Erntegew. g 0.365 0.525 0,522 0.452 0,305 0,510 Volum der Kulturflüssigkeit nach der Kultur . ccm 24,0 20,5 28,5 27,0 20,0 23,5 Pro 10 ccm — Na OH- Lösung verbraucht ccm : a) mit Methylorange ] als 0,75 0,90 — 0,30 0,20 — b) mit Methylviolett ) Indic. 0,75 0,80 — 0,30 0,20 — Auf die entspr. Säure ber. 7o 0,274 0,441 — 0,109 0,126 — Grenzerntegewicht ^) 0,605 0,795 ) 2,062 0,740 0,935 ) 2,553 1) Unwägbar. 2) Das summarische Gewicht, das wir ohne Neutralisation zu bekommen imstande sind. 74 Jacob Xikitiusky, Vers. IX. Aspergillus niger, Penicillium glaucuvi und Saccharomyces rosaeeus mit Ammouoxalat als X-Quelle. Traubenzucker 4'/o; Vol. =: 50 ccm; Temp. 22 — 23° C; nach jeder Kultur fand ein Zusatz von 2 g Zucker und 0,5 g Ammonoxalat statt. Pilzart Asperg. niger Penic. glauc. Sacch. rosac. Gehalt an Ammonoxalat % 1 2 1 2 1 2 1. Kultur (12 Tage). Erntegewicht g 0,420 : 0,420 0,625 0,483 0,182 0,159 2. „ (14 „ ). „ g 0,415 j 0,385 0,315 0,298 0,052 0,034 Volum der Kulturflüssigkeit ccm 32,0 32,5 37,5 36,5 ? ? 3. Kultur (12 Tage). Erntegewicht g 0,402 0,411 0,523 0,462 ? 0,015 Vers. X. Aspergillus niger. NH^Cl und (NHjjCiHjOe als N- Quelle bei gleichzeitiger Darbietung. Vol. = 50 ccm; Temp. =^ 25 — 26*'C.; Kulturdauer 11 — 13 Tage. Glyzerin als C-Quelle. Glyzeringehalt % 20 NH, Gl -Gehalt 7o — 1 1 1 1 1 (NHAC,H,06- Gehalt "1^ 6,88 — 0,86 1,72 3,44 6,88 1. Kultur (12 Tage). Erntegewicht g Volum der Kulturflüssigkeit . . ccm Zusatz nach der Kultur: a) Glyzerin g b) NH.Cl g c) (NH,),C,H,Oe g 2. Kultur (11 Tage). Emtegewicht g Volum der Kulturflüssigkeit . . ccm Zusatz nach der Kultur: a) Glyzerin g b) NH,C1 g c) (NKJ^C^H^Oe g 3. Kultur (12 Tage). Erntegewicht g Volum der Kulturflüssigkeit . . ccm Zusatz nach der Kultur: a) Glyzerin g b) "Wasser ccm Neue Volumen ccm 4. Kultur (13 Tage). Emtegewicht g Volum der Kulturflüssigkeit . . ccm 1,800 35,0 5 3,44 1,660 5 3,44 1,415 16,0 5 16,0 36,0 1,420 27,0 0,675 36,0 5 0,5 1,065 5 0,5 0,000 36,0 14,0 50,0 0,000 ? — 1,170 35,0 5 0,5 0,43 2,325 5 0,5 0,43 1,592 24,5 5 8,5 36,0 0,182 30,0 1,020 37,5 5 0,5 0,86 2,525 5 0,5 0,86 0,285 29,0 5 5,0 36,0 0,380 30,0 1,085 41,0 5 0,5 1,72 2,660 5 0,5 1,72 1,550 26,0 5 7,0 36,0 1,182 27,5 1,310 36,5 5 0,5 3,44 1,950 5 0,5 3,44 1,425 20,0 5 12,5 36,0 1,330 28,5 über die Beeinflussung der Entwicklung einigei' Schimmelpilze usw. 75 Vers. XI. PenicilUum glaucum und P. griseum. NH4CI, NH4NO3 und (NHJaCeHeO, als N-Quelle. Vol. = 50 ccm; Tenip. = 22 — 23" C; Eohrzucker 5%; Kulturdauer 20—22 Tage. Pilzart Zuckergehalt /o PenicilUum griseum PenicilUum glaucum N-Quelle I.Kult. (22 T.). Erntegew. g Volum der Kulturfliissigkeit nach der Kultur . ccm Zusatz nach der Kultur: a) Zucker g b) N-Quelle g 2. Kult. (2U T.). Erntegew. g Volum der Kulturflüssigkeit nach der Kultur . ccm Zusatz nach der Kultur: a) Zucker g b) N-Quelle g 3. Kult. ('20T.). Hrntegew. g Volum der Kulturfliissigkeit nach der Kultur . ccm N Pro 1 ccm Y Na 011 - Lösung verbraucht ccm : a) mit Methylorange ] als b) mit Methylviolett ) Indic. Auf die entspr. Säure her. 7o Zusatz nach der Kultur: a) Zucker g h) N-QueUe g Neutralis. m. Na OH-Lös. (m. Methylorange a. I.) od. nicht 4. Kult. (21 T.). Erntegew. g Volum der Kulturflüssigkeit nach der Kultur . ccm N Pro 1 ccm y Na OH - Lösung verbraucht ccm: a) mit Methylorange \ als b) mit Methylviolett ) Indic. Auf die entspr. Säure her. "/o 17. Nil. II l,4957o NH.NOj 2,1107o (NH,),CäO, i7o NH,C1 l,4957o NH^NOj 2,1107„ (NH,)3CeH,0, 0,C05 41,0 2,0 0,500 0,000 0,0 0,000 0,000 Grenzemtegewicht ') 1,00 1,00 0,365 kein kein ja 0,365 24,0 0,75 0,75 0,274 0,350 42,0 2,5 0,748 0,445 0,0 0,000 0,000 39,0 36,0 0,70 0,60 0,441 kein kein ja 0,525 20,5 0,90 0,80 0,441 0,350 43,0 2,5 1,050 0,735 33,0 2,5 1,050 0,455 30,0 2,5 1,050 nicht 0,522 28,5 0,678 41,5 2,5 0,500 0,062 0,0 0,000 0,000 0,455 42,0 2,5 0,748 0,480 0,0 0,000 0,000 43,5 36,0 0,40 0,40 0,146 kein kein ja 0,452 27,0 0,30 0,30 0,109 0,25 0,25 0,157 kein kein ja 0,305 20,0 0,20 0,20 0,126 0,688 40,5 2,5 1,050 0,810 29,0 2,5 1,050 0,545 25,5 2,5 1,050 nicht 0,510 23,5 0,605 I 0,795 I > 2,062 0,740 0,935 | > 2,553 1) Das summarische Gewicht, das wir ohne Neutralisation zu bekommen imstande sind. 76 Jacob Nikitinsky, Vers. XII. Aspergillus niger, Penicillium glaiiemn und Penic. griseum. KNO3 als N-Quelle (l^). Zucker ö"/«; Vol. = 50 com; Temp. = 22 — 23" C. Nach jeder Kultur fand ein Zusatz {0, g Zucker 1 ögKNOsj statt. P i 1 z a r t Asperg . niger Penic. glauc. Penic gris. a b a b a h 1. Kultur (15 Tage). Erntegewicht g 0,185 0,195 0,305 0,285 0,105 0,115 2. „ (16 „ ). g 0,760 0,810 1,130 1,022 0,395 0,475 3. „ (14 , ). g 1,095 1,192 1,562 1,505 0,500 0,365 4. „ (18 „ ). g 0,295 0,195 0,863 0,855 0,431 0,342 5. „ (18 „ ). g 0,300 0,280 0,025 0,352 0,255 0,130 6. „ (18 „ ). g 0,000 0,112 0,000 0,000 0,000 0,082 Reaktion iiiii JiRcknius sauer sauer sauer sauer sauer sauer Zusatz von Marinorinilver .... g 2 2 2 2 2 2 7. Kultur, rilzentwicklung . . . + + + ++ + + + + + + + + + + + + + Vers. XIII. Aspergillus niger mit Hippursäure als C- Quelle und NH^NOj als N-Quelle und mit Hippursäure als N-Quelle (mit Zucker). Vol. = 50 ccm; Temp. =^ 25 — 26" C. Gehalt an Hippursäure "/o 1') 2 5 3,35 3,35 Zuckergehalt "/o — — 5 30 NH4NO3- Gehalt 7o 1 1 1 — — 1. Kultur (20 Tage). Erntegewicht . . . g 0,087 0,130 ?=0 0,307 0,495 Ungelöste Hippursäure nach der Kultur geblieben keine keine wenig viel viel Zusatz nach der Kultur: a) Zucker . . . g — — — 2,5 2,5 b) Hippursäure . g 0,5 1,0 2,5 — — 2. Kultur (22 Tage). Erntegewicht . . . g 0,025 0,100 0,078 0,675 0,168 Ungelöste Hippursäure nach der Kultur gebliehen keine wenig wenig wenig viel Zusatz nach der Kultur: a) Zucker . . . g — — — 2,5 2,5 b) Hippursäure . g 0,5 1,0 2,5 2,0 2,0 3. Kultut (19 Tage). Erntegewicht . . . g 0,035 0,058 0,058 0,000 0,000 Volum der Kulturflüssigkeit .... ccm 35,0 34,0 35,0 30,0 29,0 Ungelöste Hippursäure nach der Kultur geblieben wenig wenig viel viel viel Zusatz nach der Kultur: a) Zucker . . . g — — — — — b) Hippursäure . g 0,5 1,0 0,5 — — Auf dem "Wasserbade abgedampft bis . . ccm — — — trocken 5 Darauf gebracht auf ccm — — — 30,0 29,0 4. Kultur (19 Tage). Erntegewicht . . . g 0,040 0,087 0,064 0,295 0,000 Volum der Kulturflüssigkeit .... ccm 27,0 26,0 28,0 24,0 26,0 Reaktion mit Lackmus sauer sauer sauer sauer sauer 1) Bei einem Gehalt an Hippursäure von l°l^ ist die Lösung schon gesättigt; alle unsere Kulturen wurden also mit gesättigten Lösungen von Hippursäure angestellt, und verschieden war nur das Quantum der ungelösten, kristallinischen Hippursäure. 2) Das Mycelium enthielt die Kriställchen. über die Beeinflussung der Entwicklung einiger Schimmelpilze usw. 77 Vers. XIV. Aspergillus niger, Peneülimn glauciim und P. griseum mit „Pepton" als einziger C- und N-Quelle. Vol. = 50 ccm; Temp. = 22 — 23''C; in den ersten Kulturen fand ein Zusatz von 0,1 '/o Zucker statt. Pilzart Aspergillus niger Penicill. glaitcum Penieill. griseum Peptongehalt . 7o 2,5 5 10 2,5 5 10 2,5 5 10 I.Kult. (18 Tage) Ernte- gewicht . . . . g 0,195 0,305 0.335 0.365 0,380 0,355 0,212 0,141 0,134 Vol. d. Kulturfliissigk. ccni 85.0 87,0 88,0 89,0 88,0 89,5 89,5 89,0 89,0 Reaktion mit Lackmus sauer sauer sauer neutr. neutr. neutr. neutr. neutr. neutr. Kriställchen von Ammon- oxalat ausgeschied. . . keine keine keine viel viel viel keine keine keine Zusatz von Pepton . g 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2. Kult. (20 Tage) Ernte- gewicht . . . . g 0,330 0,660 0,945 0,105 0195 0.285 0,213 0,295 0,550 Vol. d. Kulturflüssgk. ccm 73,0 69,0 69,0 75,0 75,5 77,0 76,5 76,0 74,0 Reaktion mit Lackmus . sauer schwach sauer schwach sauer schwach alkal. alkal. alkal. alkal. stark alkal. stark alkal. stark Zusatz von Pepton . g 1 1 1 1 1 1 1 1 1 S.Kult. (20 Tage) Ernte- gewicht . . . . g 0,140 0,107 0.405 0.098 0,065 0,089 0,155 0,000 0,000 Vol. d.Kulturflüssigk. ccm 59,0 54,0 56,0 50,0 58,5 65,0 68,0 67,5 65,5 Reaktion mit Lackmus alkal. schwach alkal. schwach alkal. schwach alkal. stark alkal. stark alkal. stark alkal. alkal. alkal. Zusatz von Pepton . g 1 1 1 — — — — — — 4. Kult. (21 Tage) Ernte- gewicht . . . . g 0.105 0,054 0,080 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 Vol. d.Kulturflüssigk. ccm 56,5 53,0 54,5 58,0 66,5 63,0 65,5 65,5 61,5 Reaktion mit Lacknnis alkaL alkal. alkal. alkal. stark alkal. stark alkal. stark alkal. alkal. alkal. schwach NH3 in der Kolbenatmo- sphäre mäßig viel mäßig sehr viel sehr viel sehr viel mäßig mäßig Spuren Zusatz: a) Pepton . . g 1 1 1 — — — — — — b) KH.PO, . g — — — 1 1 1 1 1 1 5. Kult. (20 Tage) Emte- gewicht . . . . g 0,000 0,000 0,000 0,198 0.115 0.142 0.198 0,143 0,159 Vol. d. Kulturflüssigk. ccm 55,0 52,0 53,0 57,0 64,0 60,5 60,0 60,0 58,5 Reaktion mit Lackmus . alkal. alkal. alkal. alkal. stark alkal. stark alkal. stark neutr. alkal. schwach neutr. NH3 in der Kolbenatmo- sphäre ? ? ? sehr viel sehr viel sehr viel mäßig viel Spuren Zusatz von KHoPO^ . g 1 1 1 beendet beendet beendet beendet beendet beendet 6. Kult. (21 Tage) Ernte- gewicht 0,212 0,145 0,225 — — — — — — Urenzerntegewicht . 0,770 1,126 1 1,765 0,568 1 0,640 0,729 0,580 . 0,436 i 0,684 78 Jacob Nikitinsky, Vers. XXV— XXVI. Aspergillus niger, Penicillium glaucum und Mucor stolonifer mit Chinasäure und Arbutin als C-Quelle; NH^NOj 1%; Vol. = 50 ccm; Temp. = 22 — 23" C. C-Quelle Chinasäure (frei) Arbutin Pilzart Aspergillus niger Aspergillus niger Gehalt an C-Quelle 7o 1 3 10 20 0,5 1 3 10 3 3 I.Kult. (16 Tage) Ernte- gewicht . . . . g Volum der Kulturflüssig- 0,105 0,273 0,640 1,700 0,064 0,123 0,358 0,0850,0430,055 keit .... ccm 40,0 37,0 32,5 30,0 44,5 42,5 40,0 45,5 46,0 43,0 Zusatz von C-Quelle . g 2 2 - 2 5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 2. Kult. (16 Tage) Ernte- gewicht . . . . g 0,077 0,085 0,188 0,810 0,042 0,101 0,130 0,0000,0000,000 Volum der Kulturflüssig- keit .... ccm 40,0 37,0 30,0 28,0 ? ? ? ? ? ? Zusatz von : a) C-Quelle . . . g b) Marmorpulver . g 3. Kult. (15 Tage) Ernte- gewicht . . . g Volum der Kulturflüssig- 2 0,165 2 0,207 2 0,185 5 0,725 0,5 0,057 0,5 0.057 0,5 0,060 1 0,000 1 0,000 1 0,000 keit .... ccm 33,0 30,0 25,0 25,0 9 ? 9 ? ? ? Zusatz von C-Quelle . g 2 2 2 ver- loren 0,5 0,5 0,5 4. Kult. (18 Tage) Ernte- gewicht . . . . g Volum der Kulturflüssig- 0,220 0,355 0,305 0,090 0,095 0,095 keit .... ccm 28,0 25,5 17,0 ? ? ? Zusatz von C-Quelle . g 2 2 2 0,5 0,5 0,5 5. Kult. (16 Tage) Ernte- gewicht . . . . g Volum der Kulturflüssig- 0,124 0,180 0,290 0,145 0,022 0,035 keit .... ccm 20,0 15,5 5,5 ? ? ? Zusatz von C-Quelle . g 6. Kult. (16 Tage) Ernte- gewicht . . . . g Volum der Kulturflüssig- keit .... ccm 2 0,280 14,0 2 0,238 8,5 2 0,245 3,0 0,5 0,057 15,0 0,5 0,000 13,0 0,5 0,072 11,5 Reaktion mit Lakmus . Zusatz von: sauer sauer sauer sauer schwach sauer schwach sauer schwach a) C-Quelle . . . g beendei beendet beendet 0,5 — 0,5 b) Marmorpulver . g 7. Kult. (94 Tage) Ernte- — 1 — gewicht . . . . g 0,038 0,000 0,037 Gesamtgewichte. 0,971 1,338 1,853 3,235 0,493 0,398 0,787 [0,085 0,043 0,055 über die Beeinflussung der Entwicklung einiger Schimmelpilze usw. 79 Vers. XVII. Aspergillus niger mit Phloridzin, Quercitrin und Glycyrrhizin als C-Quelle; NH^NOa 1%; Vol. = 50 com; Temp. = 25 — 26° C. Glykosid Gehalt an Glykosid "/^ Phloridzin 0,5 1,0 3,0 Quercitrin 0,5 1,0 3,0 Glycyrrhizin 0,5 1,0 1. Kultur (20 Tage) Ernte- gewicht g Zusatz von Glykosid . . g 2. Kultur (20 Tage) Emte- gewicht g Zusatz von Glykosid . . g 3. Kultur (25 Tage) Ernte- gewicht g Zusatz von Glykosid . . g 4. Kultur (22 Tage) Ernte- gewicht g 0,033 0,075 0,25 0,030 0,25 0,037 0,25 0,035 0,25 0,032 0,152 0,25 0,038 0,25 0,052 0,25 0,25 i0,25 0,026!o,03o!o,035 0,025 0,021 0,25 0,021 beendet 0,025 0,019 0,25 0,035 0,023 0,25 0,030 0,019 beendet beendet + + + beendet + + + beendet Vers. XVin. Aspergillus niger, Penicillium glaucum, P. griseum, Mucor stolonifer und Asper- gillus flavus mit Salicin als C-Quelle; NH^NO, l7o; Vol. = 50 ccm; Temp. = 22—23" C. rilzart Aspergill. niger 14 31 ^2 Gehalt an Glykosid '0 0,5 1,0 3,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1. Kultur (16 Tage) Emtegewicht . g 0,005 0,017 0,028 0,050 0,040 0,002 0,044 Zusatz von Salicin g 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 2. Kultur (20 Tage) Erntegewicht . . g 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 Zusatz von Zucker g 1 1 1 1 1 1 1 3. Kultur (16 Tage) Erntegewicht . . g 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 Volum der Kulturflüssigkeit ccm 38,0 38,5 38,0 — — — — N Pro „Volum" — NaOH-Lös. verbraucht 1 a) Methvl-Orange 1 , , ,. als Indic. b) Methyl- Violett | 0,1 0,15 0,35 — — — — 0,0 0,05 0,10 — — — — Zusatz von Marmorpulver .... g — — 1 1 1 1 4. Kultur (15 Tage) Entwicklung . — — — — — — — Saligenin-Nachweis (durch Eisenchlorid) viel viel viel viel viel kein viel 80 Jacob Nikitinsky, c "1 « M + =v. S 1 o gq S «2 «i ~i , 1^ 1 CO o + -■2 o «5 + C-..2 1-1 fco o ^'e. c s ® -a: .„ S.2 + -f C S g o_ 1 1 1 KJ "'s ÖS CO + C-.2 1 ^ -S^ Sä o ' > ' (1 'S '2 '^ ,ü 2 ' s d" + --g 1 :3 + ^ - o 1 (N .S IT -1 It?^ eo + ^ = ^'1 %~ 1 S 1 •<* .5 ir " ' CS 's "u ^ 1 o o "^ ?^ ■ 1 ■n ^ -►^ .5 M rA ^ Oi .sl SiS 1 B ^-' o< 1 fe^ = ' 1 ^ :3 CS o 'S . . o * • C ö ■ s D bO ! _Ö CS o - .4^ CC Cd § ja e 2 o y « ^ 6J3C5 CS '' H -a ^ 2'i C5 ^ÄO.S •« « -« £ is . Ä •g-2 5»^ W W CO N — ^ „ t> _ CO ?< ^ o „Ö o »-1 o O ;^ _^ 5 ® ;^ 5 o toi «5 O" CS gO O CS g c •S C^ O CS •* Ö o ^ -r ^ O CS ^ _, (N s CO iH o ^ o lO 9-:^ 5S ® :i3 Ä ® S<1 O CS go O CS S o O iH aj g d .. ct. 1 1 h 1— ( a s o a © ■>* CO o o a o §-- 1 1 o ^ o »o ,• o i O a5 d" "^ -2 eo '"' o 1 d o <= ;^ ■> o O f= CB O CS o o S to • • fajj • • hc ^^ 1 -. .^^ sc a o 'S ' " ' 'S •Pö fcj ? ■ 1 ? • 2 • &^ 5=^ s •t «^4 be . ^ ® :« aj bü ^ . faO § 'S -«1 r3 a o t^ r^ a W 3 5 es Oh a .9 'S a "a ,-s a =* CS cS ä ,_ = CS ,,_^ » 5 a o aj ^ CS S "^ * H i_5 o jij H CO ^j * fcÖ »o H i a S a CD^ W CS ^'S J3 a^ ■*^ (-1 "=! h -O O iH CS a a 3 a > a Ci3 O - M >^ ü .° a -" S. Simon, sind zu regenerieren. Auch sind dieselben sehr empfindlich, und geht daher stets ein Teil derselben infolge der Verwundung zugrunde, im Gegensatz zu den Wurzeln der anderen besprochenen Keim- pflanzen, welche sehr widerstandsfähig sind. Schließlich boten unter den Monokotylen noch die Luftwurzeln einer Reihe Araceen gute Studienobjekte, unter ihnen besonders diejenigen von Philodendron Daijanuni und Antlmriiim Andreanum. Infolge ihres für Luftwurzeln immerhin schnellen Wachstums (sie regenerierten meist in vier Tagen) und ihrer Widerstandsfähigkeit waren sie besonders gut zu einer Anzahl der später zu besprechenden Versuche geeignet. Endlich ist noch zu erwähnen, daß an Keimwurzeln von Pinus Pinea ebenfalls Regeneration beobachtet wurde, doch nur dann, wenn außer dem Meristem sehr wenig hinweggenommen wurde. Die Art der Regeneration ist relativ einfach und schließt sich eng an die der Leguminosen an. Es bildet sich nach den typischen Tei- lungen im Perikambium quer durch den Zentralzylinder eine meristematische Zone, aus der ein neuer Vegetationspunkt hervor- geht. Allerdings verstreichen daim noch einige Tage, ehe die Wurzelhaube in ihrem ganzen Umfang wieder ersetzt ist. Leider war es auch mir, wie früher schon Prantl'), nicht möglich, eine Regeneration der Wury.eln von Gefäßkryptogamen mit dreiseitiger Scheitelzelle zu erzielen. Ebensowenig konnte eine solche der Wurzeln von Pistia, Lemiia, Trianra usw., welche die bekannten lockeren Hauben besitzen, beobachtet werden. Ich muß es dahingestellt sein lassen, ob das Ausbleiben der Regeneration von der mangelnden Widerstandsfähigkeit der Wurzeln oder wirklich von dem Nichtvorhandensein der Regenerationsfähigkeit abhing. 2. Partielle Regeneration. Während im vorhergehenden eine direkte Regeneration be- schrieben wurde, treffen wir in etwas weiterer Entfernung vom Scheitel eine zweite Art des Ersatzes, bei der es zwar ebenfalls noch zur vollkommenen Restituierung der Spitze kommt, aber nur unter BeteiUgung der Perikambialzone und des angrenzenden Fibro- vasalkörpers. Im Gegensatz zur direkten Regeneration, die zwar auch im Perikambium ihren Anfang nimmt, später jedoch unter Beteiligung aller Gewebe des Zentralzylinders verläuft, bezeichne 1) 1. c, p. 559. Untersuchungen über die Regeneration der Wurzelspitze. 113 ich diese nur aus einem Teil der Wundfläche resultierende ße- generationsart als partielle. Diese dürfte identisch mit der von PrantP) prokambial genannten sein, da er bei derselben als Aus- gangspunkt der Gewebebildung ebenfalls den Fibrovasalkörper be- zeichnet. Ebenso beruht das von ihm angegebene Auftreten von zwei Vegetationspunkten, wie ich unten schildern werde, auf par- tieller Regeneration. Übrigens sind in den Untersuchungen Prantls die Vorgänge nicht näher beschrieben. Man erhält diese Art der Regeneration, wenn man an Wurzeln z. B. von Zea die Spitze (incl. Haube) ungefähr V4 — 1 mm weit abträgt. Es streckt sich in diesem Falle die Wurzel viel weniger in die Länge, wie bei der direkten Regeneration und hört später damit ganz auf. Auch zeigen hier die Wurzeln jene von Sachs^) beschriebenen Nutationen, die Prantl für seine prokarabiale Re- generation ebenfalls angibt. Charakterisiert ist sie am zweiten Tage durch eine ringwallförmige Bildung, die sich dort aus der Wund- fläche erhebt, wo die äußeren Partien des Fibrovasalkörpers liegen. Bedingt ist diese Art der Regeneration stets, wie dies PrantP) bereits mutmaßte, durch das Erlöschen der Bildungsfähigkeit der inneren Partien des Zentralzylinders. Die bei der partiellen Regeneration sich abspielenden ana- tomischen Vorgänge sind ungefähr folgende. Wie die direkte Re- generation, so beginnt auch die partielle im Laufe des zw^eiten Tages mit der Bildung einer neuen Epidermis, die aber in anderer Weise vor sich geht. Es strecken sich nämlich nicht alle Rinden- zellstränge annähernd gleichmäßig in die Länge, sondern die Epi- dermis sowohl, wie die äußeren drei bis vier Zellstränge bleiben in diesem Falle stark im Wachstum zurück (Fig. 2, Taf. I). Hierdurch entsteht eine weit auseinandergezogene Wundfläche in der Rinde, die hauptsächlich von den Längswänden der Rindenzellen begrenzt wird. Die Rindenzellen bilden nach reichlichen Querteilungen und Verdickung der äußeren Zelhvand die neue Epidermis. Der Unter- schied zwischen dieser Epidermis und derjenigen der direkten Re- generationsart liegt auf der Hand. Während bei letzterer nur die Querwände die neuen Außenwände abgeben, sind es bei der partiellen Regeneration neben den Querwänden auch die Längswände, wodurch diese neue Epidermis ein unregelmäßiges treppenartiges 1) 1. c., p. 554. 2) 1. c, p. 434. 3) 1. c, p. 555. Jahrb. f. wiss. Botanik. XL. XI4 ^- Simon, Aussehen erhält (Fig. 2, Taf. I). Erst allmählich wird durch die Teilungstätigkeit der inneren Rinde die Epidermis auch hier nach außen gedrängt, doch behält sie stets ihre unregelmäßige Form. Fast gleichzeitig beginnen auch die Längsteilungen im Peri- kambium aufzutreten, zu denen sich hier noch solche der inneren Rindenzellreihen gesellen, wie oben bereits angedeutet wurde. Wieder entstehen in der Perikambialzone. welche in diesem Falle gelegentlich mehrere Längsteilungen erfährt, die typischen Bogen- teilungen, unter deren, fast möchte ich sagen, dirigierendem Einfluß die Zellen des äußeren Zentralzylinders ihre Teilungen wieder auf- nehmen. Bis zu welcher Entfernung vom Perikambium diese Tei- lungen im Innern des Pleroms auftreten, hängt von der Lage des Schnittes ab. Es können die in der Anlage vorhandenen Gefäß- stränge noch von ihnen ergriffen werden, und bildet dann dieser Modus ein Übergangsstadium zur direkten Regeneration. Zumeist liegen diese Gefäßanlagen aber schon außerhalb dieser Ringwall- bildung und gehen nach Streckung und teilweiser Hypertrophie gleich den Zellen des inneren Pleroms in ein Dauergewebe über '). Diese verschiedene Reaktionsfähigkeit der Gefäßstränge hängt natürlich davon ab, wo der betreffende Schnitt geführt wurde. Je weiter er vom Vegetationspunkt entfernt war, desto mehr nimmt die Regenerationsfähigkeit der Gefäßstränge ab, und wir stehen zuletzt vor dem Fall, wo eben nur jene dem Perikambium benach- barten vier bis fünf Pleromreihen zur meristematischen Tätigkeit zurückkehren, wie dies die Fig. 2 u. 3((, Taf. I darstellen. Wie verläuft nun in der Folge die weitere Ausgestaltung dieses oben geschilderten Ringwalles? — Hier wollen wir erst den ein- fachsten Fall, den, wo gerade das innere Plerom seine Tätigkeit eingestellt hat, ins Auge fassen. Naturgemäß wächst dieser Ring- wall durch Quer- und Längsteilungen der beteiligten Zellzüge an Höhe und Breite. Da die aktioiisfähigen Zellen fast ausschließlich auf der Innenseite des Perikambiums liegen, nimmt auch, wie leicht ersichtlich, die Breite des Ringwalles in der Hauptsache nach Innen zu. Hierdurch wird natürlich auf Schließung der Lücke hin- gearbeitet, die durch Sistierung der Teilungstätigkeit der Zellen des inneren Zentralzylinders entstand, und dieser Effekt in der Tat auch bald, meist schon am dritten Tage, erreicht. Der so ent- 1) Diesen extremeu Fall veranschaulicht Fig. 2, Taf. I. Die auf der Innenseite des Eingwalles gelegenen Zellen bei i haben bereits ihre Teilungen eingestellt und beginnen zu hypertrophieren. Untersuchungen über die Regeneration der "Wurzelspitze. 115 standene Vegetationspunkt unterscheidet sich kaum von dem durch direkte Regeneration gebildeten. Die erwähnte Lücke wird derart von den benachbarten Geweben geschlossen, daß später im fertigen Wurzelzylinder an der betreffenden Stelle nur eine geringe An- deutung von dem stattgehabten Vorgang vorhanden ist. Wie sehr übrigens eine vollkommene Schließung derartiger Lücken durch den Regenerationsverlauf erzielt wird, soll später noch experimentell be- wiesen werden. Gehen wir jetzt zu jenem Modus der partiellen Regeneration über, bei dem auch die Gefäßanlagen ihre Teilungstätigkeit eingestellt haben , so tritt uns hier ein Ringwall entgegen , an dessen Bildung außer dem Perikambium nur ein geringer Teil des Zentralzylinders beteiligt ist (Fig. 2 u. 3/', Taf. I). Auch die Endodermis pflegt in den meisten Fällen aktiv in diesen Prozeß einzugreifen. Li der Folge kann nun die Tätigkeit dieses Ringwalles denselben Effekt wie oben haben, d. h. es wird auch hier die vorhandene, durch Aussetzen der Teilungstätigkeit des mittleren Pleroms entstandene Lücke ge- schlossen. Anderseits können sich, und das ist wohl der interes- santeste Vorgang, durch die verschieden starke Aktivität der am Ringwall beteiligten Zellstränge einige Zentren stärksten Wachs- tums auf demselben bilden. Indem diese nun allmählich die Ober- hand gewinnen, kommt es zur Bildung von mehreren, meist zwei Vegetationspunkten. Diese letzteren ergeben in der Folge entweder wirklich getrennte Wurzelspitzen, oder können auch, jedoch nur im Anfangsstadium, wieder verschmelzen. Übrigens scheint die Wurzel stets auf eine derartige Verschmelzung dieser Anlagen hinzuarbeiten, eine Tatsache, die später noch eingehender experimentell dargelegt werden soll. Natürlich muß jene zuletzt geschilderte Bildung von mehreren Vegetationspunkten als Grenze der Regenerationsmöglichkeit an- gesehen werden, da sie bereits durch das Zurückbleiben der Bil- dungstätigkeit einiger Stellen jenes Ringwalles bedingt ist. So ist denn auch bei weiterem Abtragen von Querschnitten, d. h. bei Entfernung von mehr als 1 mm von der Spitze, keine echte Re- generation mehr möglich. Dagegen findet, wie bereits PrantP) feststellte, durch Neubildung von Nebenwurzeln ein Ersatz der Hauptwurzel statt, der unter Umständen ein ähnhches Endbild liefern kann, wie die Regeneration. 1) 1. c, p. 555. 8* X16 i^- Simon, 3. Reproduktion. In diesem Falle streckt sich die Wurzel nur noch am ersten Tage und zwar um 3 — 5 cm, je nachdem mehr oder weniger von der wachstumsfähigen Zone hinweggenommen wurde. Es kommt aber in der Folge nicht, wie PrantP) angibt, zu einer Callus- bildung des Rindengewebes. Vielmehr wölben sich aus rein mecha- nischen Gründen, nämlich durch die etwas stärkere Streckungs- tätigkeit der Rinde und des Perikambiums gegenüber dem Zentral- zylinder, diese beiden Schichten über letzteren bis fast zur Schließung der Wundfläche, Aus den an die Wundfläche grenzenden Teilen des Peri- kambiums brechen nun sehr schnell — in wenigen Tagen — Neben- wurzeln hervor. Dieselben erscheinen nicht nur, wie Prantl an- gibt, an der Längsoberfläche der Wurzel, sondern mindestens ebenso häufig an der Wundfläche infolge der geschilderten Umwölbung des Perikambiums. Eilt eine von diesen Wurzeln besonders stark in der Entwicklung voran, so erhalten wir den schon oben erwähnten, fast vollkommenen Ersatz der Hauptwurzel. Sonst kann auch ein Büschel von mehreren Wurzeln an der Schnittfläche hervorbrechen und dann äußerlich dem Bild der partiellen Regeneration mit mehreren Vegetationspunkten ähneln. Natürlich sind derartige Vorkommnisse anatomisch stets durch den Ansatz der betreffenden Wurzel an die Hauptwurzel klar zu unterscheiden. Nimmt man endlich, dies möge hier nur kurz angedeutet sein, noch mehr, d. h. über 2 — 3 mm von der Spitze hinweg, so findet keine Überwallung des Stumpfes mehr statt. Je nach der Ent- fernung des Schnittes vom Scheitel und des hierdurch bedingten Zustandes der Nebenwurzelanlagen kann durch korrelative Be- einflussung dieser ein mehr oder weniger vollkommener Ersatz der Hauptwurzel erfolgen-). Wie sich dies jedoch im einzelnen verhält, liegt außerhalb des Rahmens dieser Studien, und ist also an dieser Stelle nicht zu diskutieren. 4. Experimentelles. Bei den oben beschriebenen Regenerationsvorgängen war es möglich, auf Grund der durch die mikroskopische Untersuchung festgestellten Tatsachen auf den Grad der Beteiligung der einzelnen 1) 1. c, p. 555. 2) Vergl. auch Pfeffer, Physiologie Bd. II, 1901, p. 207. Untersuchungen ülur die Kegeueration der Wurzelspitze. 117 Gewebe zu schließen. Es ergab sich dort das Resultat, daß jed- wede Neubildung der Wurzelspitze selbst dort, wo noch alle Ge- webe des Zentralzylinders an ihr mitarbeiten, von dem Perikambium aus resp. direkt unter dem Einfluß der in ihm auftretenden Tei- lungen vor sich geht. Dem gegenüber könnte man nun einwenden, daß lediglich aus dem anatomischen Bilde die überwiegende Notwendigkeit gerade dieser Gewebeschicht nicht gefolgert werden könne. Ferner sind die einzelnen Phasen des Regenerationsverlaufes zu sehr ineinander geschachtelt, und es ist daher ohne weiteres nicht möglich, zu entscheiden, was das Primäre oder Sekundäre dieses Vorganges sei. Es kam also darauf an, experimentell festzustellen, ob die regeneratorische Fähigkeit des jugendlichen Pleroms, die ja, wie die Tatsachen der direkten Regeneration zeigen, vorhanden ist, beim Fehlen des Perikambiums von der Pflanze nicht ausgenutzt werden kann. Bei Bejahung dieser Frage war auch gleichzeitig erwiesen, daß die Anwesenheit des Perikambiums für die Auslösung des Regenerationsprozesses unbedingt erforderlich ist. Gleichzeitig wurde noch untersucht, welchen Einfluß das Fehlen der nicht direkt notwendigen Gewebearten auf den normalen Verlauf der Regeneration ausübt. — Ich nehme diese letzteren Versuche vorweg. Zu diesem Zwecke wurden zuerst an dekapitierten Wurzeln von Zea und Vicia Faha mit feiner Nadel resp. feinem Skalpell Gewebepartien an der Schnittfläche verletzt oder entfernt, und die so behandelten Objekte in Sägespänen weiter kultiviert. Hierbei ergaben sich folgende Tatsachen. Zerstörte man in der angegebenen Weise das Plerom, welches sich auf der Schnittfläche scharf abhebt, ohne das Perikambium zu verletzen — es ist dies naturgemäß nur durch Stehenlassen der äußeren Schichten des Pleroms möglich — , so streckt sich die Wurzel, jedoch verlangsamt, weiter. Am zweiten Tage beginnt, wie bei der partiellen Regeneration, die Bildung eines Ringwalles, der sich, wie früher geschildert, weiter entwickelt und zum Ersatz der Spitze führt. Ein besonders gutes Objekt für diese Operationen sind wegen ihrer Dicke die schon angeführten Luftwurzeln einiger Araceen, besonders diejenigen von Änihurium Andreanum und Philodendron Daycwum. Hier war es möglich, mittels scharf abgebrochener, sehr dünnwandiger Glaskapillaren, welche beim Einstoßen gedreht wurden, \]^Q S. Simon, größere oder kleinere Teile des Pleroms zu exstirpieren. Der Erfolg war derselbe, wie bei den Wurzeln der Keimpflanzen. Partielle Verletzung des Perikambiums führt zur Anlage einzelner Vegetationspunkte; ein Vorgang, der große Ähnlichkeit mit dem gleichen Fall der partiellen Regeneration hat. Er veranlaßte mich hauptsächlich, dieses Auftreten mehrerer Vegetationspunkte auf die Sistierung des Wachstums einiger Stellen der Perikambialzone, also auf Kontiuuitätsstörung — hier durch Erlöschen ihrer Regenerations- fähigkeit bedingt — zurückzuführen. Die eingehendere anatomische Untersuchung bestätigte, wie schon gesagt, diese Annahme. Bevor ich zur weiteren Besprechung der Operationen übergehe, welche zur Lösung der Frage nach der Gewebebeteiligung angestellt wurden, möchte ich noch einmal auf eine Tatsache der partiellen Regeneration zurückkommen. Diese konnte bei der Behandlung der anatomischen Details nur kurz gestreift werden, weil es zu ihrer Klärung einiger experimenteller Eingriffe bedurfte. Es handelt sich um die Erscheinung, daß trotz der nur partiellen Tätigkeit des Pleroms und sogar gelegentlicher Bildung getrennter Wachstums- zentren im Ringwall eine einheitliche Wurzelspitze gebildet wird. Zu der Inter])retation dieser Tatsache konnte jedoch erst ge- schritten w'erden, sobald entweder festgestellt war, ob, wie infolge der mikroskopischen Befunde angenommen wurde, die Kontinuität der Wundfläche wirklich dauernd unterbrochen wird oder aber, was experimentell feststellbar ist, ob sich, wenn künstlich eine dauernde Unterbrechung der Kontinuität geschaffen wird, auch dann dieselben Tatsachen wie bei der partiellen Regeneration ergeben würden. Ich bemühte mich also, die Wiederherstellung der Kontinuität der Wundfläche künstlich zu verhindern, was leicht auf folgende Weise erreicht wurde. In das freiliegende Plerom der dekapitierten Wurzeln wurde ein wenige mm langer Glasfaden gestoßen, so daß er aus der Schnittfläche noch l mm weit hervorragte. Oft wurden bei diesem Experiment Teile der Perikambialzone mit verletzt, so daß auch hier eine dauernde Unterbrechung stattfand. Wieder ging in diesem Fall die Ringwallbildung vor sich, wölbte sich über die Glasspitze empor, schloß sich über ihr zusammen und schließlich war spätestens nach vier Tagen in fast allen Fällen eine einheitliche Wurzelspitze gebildet. Der Glasfaden lag im Innern des Zentral- zylinders eingebettet. Es hatten sich also trotz der Hindernisse die getrennt regene- rierenden Gewebepartien vereinigt und so eine Bestätigung unserer obigen Voraussetzung erbracht. Untersuchungen über die Itegeuerution der WurzeLspitze. 119 Soweit die Tatsachen über dies eigenartige Zusammenwachsen, das übrigens auch Lopriore^) bei künstlich zusammengebogenen, vordem gespaltenen Wurzelspitzen beobachtet hatte. Wie ist nun dieser Vorgang zu interpretieren? Meines Erachtens beruht derselbe auf der Eigenschaft des Perikambiums, nach Freilegung stärker auszuwachsen als die benachbarten, ebenfalls sehr streckungsfähigen Gewebepartien des äußeren Pleroms. Die hierdurch bewirkte Hemmung des Perikambiums auf der Innenseite (die Rinde kommt hier nicht in Betracht, da ihr Wachstum, wie ich schon sagte, nur ein passives ist) bewirkt natürlich eine Einwölbung nach Innen und hiermit sind auch die notwendigen Bedingungen gegeben. Alles übrige, wie das Ausfüllen der Hohlräume durch Zellwucherungen, Umwachsen der Hindernisse (Glasstäbchen) ist erklärlich und auch für andere Objekte bekannt. Ich verlasse jetzt diese Betrachtung und wende mich wieder den Versuchen über die Beteiligung der verschiedenen Gewebe an der Regeneration zu. Wir sahen also, daß der Zentralzylinder kein für das Zustandekommen der Regeneration erforderliches Gewebe ist; wie verhält es sich nun mit der Rinde? — Auch diese ist von nebensächlicher Bedeutung, wie wir bereits bei der partiellen Regeneration sahen, wo eigentlich nur ihre inneren Schichten bei der Epidermisbildung beteiligt waren, Avährend die äußeren mehr passiv mitwirkten. Experimentell läßt sich die Frage durch Ab- schälen der an die Schnittfläche grenzenden Partien der Rinde be- weisen, was aber ziemlich mühsam ist. Ein besseres Resultat er- gab folgende Versuchsanstellung, welche sich auch für die bereits genannten Operationen als praktischer erwies. Spaltet man an Wurzeln zweiseitig gleichmäßige Rindenlappen hinweg, so w'achsen dieselben, wie bereits Sachs-) zeigte, bei verti- kaler Stellung gerade w^eiter. Nun kann man noch weiter gehen und selbst das Perikambium zweiseitig entfernen. Man erhält dann eine kaum 1 mm starke Mittellamelle, die sich in einem dampf- gesättigten Raum ebenfalls noch gut, ohne besondere Nutationen streckt und nach der Dekapitation in normaler Weise regeneriert. Auf derartig behandelten Wurzeln treten natürlich die einzelnen Gewebepartien scharf hervor, und es ist dann leicht, dieselben an der durch Dekapitation geschaifenen Schnittfläche nach Wunsch (event. unter dem Mikroskop) herauszupräparieren. 1) 1. c., p. 235. 2) 1. c, p. 436. 120 S. Simon, Trennt man nun von solchen Präparaten beiderseits die Rinde mit einem Skalpell ab — wohlgemerkt ohne das Perikambium zu verletzen, was das Belassen von ungefähr drei Rindenreihen an demselben erfordert — so regeneriert die Wurzelspitze ebenfalls vollkommen normal. (Die hierbei einsetzende, durch die Spaltung bedingte Flankenregeneration ist hier als nebensächlich zu über- gehen; sie wird im nächsten Abschnitt eingehend erörtert.) Noch lange beobachtet man an der regenerierten Lamelle die beiden anhängenden Rindenlappen, die sich kaum gestreckt haben, da sie allein nicht wachstumsfähig sind, während die Spitze unverändert ihr Wachstum fortsetzt. Natürlich gelingt auch auf derartig behandelten Lamellen be- sonders gut eine beliebig weitgehende Zerstörung des Pleroms. So beobachtete ich Fälle, wo nur noch vier an das Perikambium grenzende Zellreihen des Pleroms übrig waren (was unter dem Mikroskop festgestellt werden konnte), und doch eine Regeneration erfolgte; gewiß ein sprechendes Beispiel für die Bedeutung des Perikambiums. Nur kommt es seltener zur Verschmelzung der beiden Vegetationszentren, die hier ja völlig getrennt sind. Dies ist wohl nur dann der Fall, wenn sich die regenerierenden Spitzen infolge von Nutationen oder anderen Ursachen stark gegen einander pressen. Nachdem sich im vorhergehenden das Vorhandensein des Pleroms wie der Rinde nicht als unbedingt erforderlich für das Zustandekommen des Regenerationsprozesses erwiesen hatte, mußte ein letzter Versuch, zur Klärung der Hauptfrage dieses Abschnitts, in der Beseitigung des Perikambiums bestehen. Hierbei mußte sich zeigen, ob in der Tat die Möglichkeit einer Regeneration an das Vorhandensein des Perikambiums gebunden sei, ob also das Plerom trotz sonstiger regeneratorischer E^ähigkeit allein für sich keinen Ersatz zu leisten vermag. Entfernt man mit großer Vorsicht das Perikambium, ohne zu viel von den benachbarten Gewebepartien zu verletzen (in jedem Fall gehen einige Reihen der Rinde und des Pleroms zugrunde), so tritt nie mehr eine Regeneration ein! Wohl erfuhr das so be- handelte Plerom zuerst noch eine geringe Längsstreckung, doch war damit auch seine Teilungstätigkeit beendet und seine Gewebe gingen in den Dauerzustand über. Es entwickelte sich dann oft nach einigen Tagen, weiter oben an dem noch unverletzten Teil des Perikambiums, eine Seitenwurzelanlage , die, wie an anderer Untersuchungen über die Regeneration der "Wurzelspilze. 121 Stelle bereits geschildert, die Hauptwurzel ersetzte, aber auch in späteren Stadien stets ihren Ursprung erkennen ließ. Wir stehen also hier vor der sehr bedeutsamen Tatsache, daß die regeneratorische Fähigkeit des Pleroms nur bei Anwesenheit des Perikambiums von der Wurzel verwertet werden kann. B. Regeneration an gespaltenen Wurzeln. Während im vorhergehenden die Regenerationen berücksichtigt wurden, welche beim Entfernen der ganzen Wurzelspitze eintraten, komme ich jetzt zur Besprechung des mehr oder weniger voll- kommenen Ersatzes der durch Spaltung beseitigten einen Längs- hälfte der Wurzel. Diese seitliche Regeneration ist insofern von großer Bedeutung, da sie ein sehr klares Bild von der Tätigkeit der einzelnen Gewebearten in verschiedener Entfernung vom Scheitel gibt. Sie gestattet so eine Vervollständigung, sowie Prüfung unserer bei der Dekapitation gemachten Befunde. Auch diese seitliche Regeneration wurde bereits von Prantl') studiert, doch liegen von diesem Autor nur Angaben über den unter Beteiligung aller Gewebe entstehenden Ersatz nahe der Spitze vor. Der basalwärts allmählich ausklingenden Bildungsfähigkeit der Gewebe und den dadurch ge- schalfenen Modifikationen des Ersatzes schenkte dieser Autor keine weitere Beachtung. Diese Lücke sollte eine größere Arbeit Lopriores^) ausfüllen, in welcher die Regeneration gespaltener Wurzeln an den Vertretern der Haupttypen eingehend geschildert wurde. Leider richtete dieser Autor sein Augenmerk in erster Linie auf jene bei weniger voll- kommener Regeneration resultierenden Abnormitäten in der An- ordnung der Gewebe. Dagegen schenkte er gerade den Anfangs- stadien des Regenerationsprozesses weniger Beachtung. Auch stellen seine schönen Abbildungen von Zea Mays, die er, wenn ich recht verstehe, teilweise als Stadien des fortschreitenden Regene- rationsverlaufes auffaßt, bereits Endprodukte desselben dar. Die- selben hätten, was aus der vorgeschrittenen Differenzierung der Gewebe klar hervorgeht, nie einen vollkommenen Ersatz ergeben. Im folgenden sollen nun die topographischen Eigentümlichkeiten der neugebildeten Gewebe, wie zB. die Umlagerung der Gefäße, 1) 1. c, p. 5.5G. 2) 6. Lopriore, Über die Eegeueration gespaltener "Wurzeln. Nova Acta d. Leopoldin. Academ. 1896, Bd. 66, p. 211. ]^22 ^- Simon, die Lopriore') beschreibt, außer Acht gelassen werden, da sie in keinem direkten Zusammenhang mit den prinzipiellen Fragen dieser Arbeit stehen. Das Schwergewicht liegt demnach auch hier wieder — dies möchte ich nochmals betonen — auf der Klarlegung des Regenerationsvorganges, wie er durch die verschiedene Aktivität der Gewebe bedingt ist, sowie auf der Präzisierung der einzelnen Phasen des Regenerationsverlaufes. Spaltet man Keim wurzeln von Zea Mays von der Spitze aus genau median ungefähr 1 cm weit, so wachsen, wie schon Sachs'-) feststellte, die Spalthälften allerdings unter starker Verzögerung, sowie häufigen Krümmungen weiter. Es ergeben sich dann in ge- ringer Entfernung vom Vegetationspunkt an der Schnittfläche zwei Arten der Regeneration, eine vollkommene und eine unvollkommene. Dagegen findet in größerer Entfernung von demselben nur eine oberflächliche Vernarbung der Wundfläche statt. Betrachten wir zunächst die vollkommene Regeneration. Sie findet naturgemäß vor allem in den rein meristematischen Teilen der Wurzelspitze statt. Sie beginnt mit tangentialen Teilungen, die parallel zur Schnittfläche auftreten und zwar gleichzeitig auf der ganzen Linie, so daß hier, wo noch keine Spur von Diffe- renzierung vorhanden ist, nach Abstoßung der Zellreste in zwei bis drei Tagen die Regeneration vollendet ist. Dann setzt diese Regenerationsart auch an dem Teil der Längs- schnittfläche ein, der etwas oberhalb des Vegetationspunktes liegt, etwa dort, wo bei Dekapitation eine direkte Regeneration eintreten würde. Ebenfalls finden hier parallel zur Wundfläche Längs- teilungen in den angrenzenden Zellen statt, und zwar im Plerom etwas stärker wie in der Rinde, so daß die Mitte des Wundrandes hervorgewölbt wird. Dadurch werden auch die freien Enden des Perikambiums und der Endodermis etwas nach Innen gezogen. Eine neue, allerdings etwas unregelmäßige Epidermis hat sich übrigens nach Abstoßung der Zellreste durch Verdickung der jeweiligen Außenwände der betreff'enden Zellen des Wundrandes sehr schnell gebildet. In der Folge beginnen Perikambiuni wie Endodermis eine leb- hafte Teilungstätigkeit zu entwickeln; hierin schließen sich ihnen die Nachbarschichten beiderseits an. Die beiden erstgenannten 1) 1. c, p. 222 f. 2) 1. c, p. 434. Untersuchungen über die Eegeueration der Wurzelsyitze. 123 Schichten pflegen zuerst eine tangentiale, dann eine Reihe radialer Längsteilungen auszuführen. Doch konnte nicht festgestellt werden, ob die Teilungen des Perikambiums auch hier das Primäre dieses Prozesses seien, da sie zu plötzUch erfolgten. Durch diese Teilungs- vorgänge, zu welchen noch völlig regellose Zellteilungen in den dicht an der Wundfläche gelegenen jugendlichen Gefäßzellen hinzu- kommen, entsteht ein unregelmäßiges Gewebe von z. T. hypertro- phischen Zellen, deren Uisprung nicht mehr festzustellen ist. Das- selbe läßt bald Interzellularen zwischen sich erkennen und nimmt ganz den Charakter eines Rindengewebes an '). Erst nach Ablauf des zweiten Tages bemerkt man deutlich zwischen den beiden einwäits gebogenen Enden des Perikambiums an der Grenze der hypertrophischen und normalen Zellen eine meristematische Zone auftreten. Aus ihr entstehen zuerst nach außen hin eine Reihe größerer weitlumiger Zellen, die ebenfalls zur Rinde übergehen, welche letztere dann in der Bildung einer Endodermis ihren Abschluß findet. Dann ersetzt dies Meristem den fehlenden Teil des Perikambiums und Pleroms. EndHch wird auch durch lebhafte Teilungen der an der Wundfläche gelegenen, alten Rindenzellen die gelegentlich dort etwas eingefaltete neue Epi- dermis ausgewölbt, so daß die fertig regenerierte Wurzel bis auf die meist etwas ovale Querschnittsform ganz normal erscheint. So kann denn in der Nähe des Scheitels unter Mitarbeit sämtlicher Gewebearten ein vollkommener Ersatz der entfernten Wurzelhälfte geleistet werden ; dagegen kommt es in größerer Ent- fernung von demselben nicht mehr zu einem solchen. In diesem Fall wölben sich die innere Rinde, das Perikambium, sowie die äußeren Schichten des Zentralzylinders mehr oder weniger hervor, je nach der Teilungstätigkeit der au der Wundfläche gelegenen Zellen dieser Gewebe. Naturgemäß beteiligen sich desto mehr Gewebe an diesem Prozesse, je näher die betreffende Stelle des Wundrandes dem Scheitel liegt. Anderseits bleibt dort, wo die Regenerationstätigkeit bereits zu erlöschen beginnt, diese Tätigkeit nur auf das Perikambium und die dasselbe umgebenden Zellstränge beschränkt, analog den bei der partiellen Spitzen-Regeneration ge- 1) Diese soeben geschilderten Vorgänge lassen sich auch an Fig. ib, Taf. I, welche die unvollkommene Regeneration darstellt, verfolgen. Nur ist in diesem Fall die Rinden- bildung regelmäßiger, weshalb auch die neue Epidermis meist geradliniger verläuft. Die meristematische Zone würde sich bei x ansetzen. 124 S. Simon, fundenen Tatsachen, Teilungen gehen auch hier in dem der Wund- fläche benachbarten inneren Zeutralzylinder vor sich, doch sind die- selben nur imstande, ein neues Rindengewebe mit Epidermis zu erzeugen, dagegen nicht eine neue Endodermis und ein neues Perikambium (Fig. 4/>, Taf. I). Es tritt demnach keine Verbindung der freien Enden dieser letzteren ein, und somit kommt eine völlige Ergänzung des Zentralzylinders nicht zustande. Wir erhalten dann Bilder, wie sie Lopriore') auf seinen Tafeln gibt, wobei nicht zu vergessen ist, daß diese ausschließlich Endprodukte des Regene- rationsprozesses darstellen, was der Autor übersehen zu haben scheint. Endlich findet in noch größerer Entfernung vom Vegetations- punkt, also in den Partien, die zur Zeit des Schnittes über 1 mm von der Spitze entfernt waren, nur eine oberflächliche Verkorkung der an der Schnittfläche gelegenen Zellen statt, ohne jegliche regeneratorische Tätigkeit -). Es liegen demnach am vierten Tage nach der Spaltung an der Längsschnittfläche alle Arten der Regeneration von der vollständigen bis zu den verschiedenen Modifikationen der zuletzt geschilderten unvollständigen vor, und zwar auf eine größere Strecke verteilt. Regenerationsfällig war natürlich die ganze zur Zeit des Schnittes 1 mm lange Spitze analog wie bei der Dekapitation (man kann dies durch Tuschmarken feststellen). Im Verlaufe des weiteren Wachs- tums wurde diese Strecke stark auseinander gezogen und so kam es, daß Partien, die zuerst noch teiluugsfnhig waren, später schon an ganz altes Gewebe grenzen, was bereits PrantP) hervorhob. So ist es zu verstehen, daß jene oberen Teile, die normalerweise ebenfalls noch eine vollständige Regeneration ergeben hätten, durch die Beeinflussung der bereits difi"erenzierten benachbarten Gewebe, diesen Prozeß nur noch unvollständig zustande bringen konnten'). Schließlich haben auch die Befunde der Regeneration an ge- spaltenen Wurzeln die Tatsachen bestätigt, welche bei derjenigen des ganzen Vegetationspunktes ermittelt wurden. Das Mark ist hier ebenfalls das Gewebe, welches am schnellsten seine Regene- ration sfähigkeit verliert; ihm schließen sich allmählich die äußeren Teile der Rinde und der innere Fibrovasalkörper an. Dieser Mangel 1) 1. c, Taf. 1, Fig. 2, und Taf. 2, Fig. 1. 2) Vergl. Lopriore, 1. c, Taf. 1, Fig. 1. 3) 1. c, p. 557. 4) Vergl. auch Pfeffer, Physiologie, Bd. II (1901), p. 209. Untersuchnngen ülier die 'Regeneration der "Wnrzelspitze. 125 kann jedoch nicht wie bei der Spitzenregeneration durch vermehrte Tätigkeit des Perikambiums und der peripheren Teile des Zentral- zylinders ausgeghchen Averden, sondern es leisten diese Gewebe nur einen unvollständigen Ersatz des fehlenden. Überhaupt erscheint ein zu eingehender Vergleich zwischen beiden Regenerationsarten nicht angebracht, da die Endprodukte, ihrem Ursprung entsprechend, verschiedener Natur sind. Im letzten Falle handelt es sich hau])tsächlich um den Ersatz von Dauer- gewebe — abgesehen vom fehlenden Teile des Vegetationspunktes — , der in wechselnder Vollkommenheit geleistet werden kann, im übrigen aber für die weitere Existenz des Organes nicht unbedingt erforderlich ist. Dagegen läuft es bei der Spitzenregeneration nur auf die Möglichkeit oder Nichtmöglichkeit der Wiederherstellung des Vegetations])unktes hinaus, von der das weitere Wachstum des betreffenden Organs abhängt. Zun) Schluß will ich noch erwähnen, daß auch die übrigen Versuchsptianzen dasselbe Resultat wie Zca Mays ergaben. Es wurden außer den Keimpflanzen von ]'icia Faha noch die Luft- wurzeln der angeführten Araceen sowie ein Pandanus untersucht. Bei AUiuin ccpa konnte ich nur in wenigen Fällen eine Regene- ration beobachten, da der Vegetationspunkt der Mehrzahl der zarten Wurzeln nach der Operation zugrunde ging. II. Physiologischer Teil. A. Beeinlliis.siiii«j;- der Regeneration durch äußere Faktoren. Bei den bisher geschilderten Regenerationsprozessen befanden sich die betreffenden Pflanzen unter den optimalen Wachstums- bedingungen, was Temperatur, Kulturmedium usw. anbetraf. Zwar wurde schon dort gelegentlicli hervorgehoben, daß in Wasser, feuchter Luft oder Sägespänen der Prozeß gleich gut verlaufe, jedoch blieben andere äußere Einflüsse bisher unberücksichtigt. In der Folge erschien es aber wünschenswert, einmal systematisch festzustellen, wie sich der Regenerationsverlauf unter verschiedenen Außenbedingungen verhielte; und ob vor allem durch dieselben eine Verzögerung resp. völliges Aussetzen erzielt würde. So wurde nacheinander der Einfluß der Lage, Temperatur und der künstlichen Hemmung einer eingehenden Untersuchung unterzogen. 126 ^- Simon, ]. Einfluß der Schwerkraft. Allgemeine Erwägungen ließen es geboten erscheinen, kurz den Einfluß der Schwerkraft auf das Zustandekommen der Regene- ration zu ermitteln. Denn einmal spielen die barymorphotischen Reizwirkungen bei der Ausgestaltung des pflanzlichen Organismus so vielfach eine Rolle, daß auch die Ausbildung des Regenerates möglicherweise von diesen beeinflußt sein könnte. Anderseits war es auch denkbar, daß veränderte Einwirkung der Schwerkraft hemmend auf den Regulationsverlauf einwirken würde. — Gehen wir jetzt zu den Versuchen über. Wurden dekapitierte Keimpflanzen von Vicia und Zea auf einem Klinostaten in hoiizontaler Lage gedreht, so daß also die Schwerkraft senkrecht zur Wurzel gerichtet war, so ging die Regene- ration normal in drei Tagen vor sich. Es war ein solches Resultat zu erwarten, da auch die normale Wachstumstätigkeit unter diesen Bedingungen keiner Veränderung unterliegt'). Andere Ergebnisse waren bei der Inversstellung möglich. Hier konnte einmal, ähnlich den von einigen Autoren') für das Längen- wachstum gemachten Erfahrungen, eine merkliche Verzögerung des Prozesses eintreten. Dann aber lag auch unseren obigen Er- wägungen entsprechend die Vermutung nahe, daß durch sie ein wesentlich verändernder Einfluß auf die Ausgestaltung des Regene- rates ausgeübt werde. Die größte Schwierigkeit der diesbezüglichen Untersuchung lag darin, die Pflanzen derart zu kultivieren, daß sie wohl in inverser Richtung gehalten, dabei aber keinen wachstumhemmenden Neben- umständen ausgesetzt wurden. Dies erreichte ich am besten auf folgende Weise. Die dekapitierten Wurzeln wurden von unten in dünne Glasröhren gesteckt, die an einem Gestell befestigt waren, welches seinerseits wieder in einen weiten , feuchtgehaltenen Glas- zylinder gestellt wurde. Die betr. Glasröhren wurden so eng ge- nommen, daß sie den Wurzeln in den späteren Stadien der Regene- ration keinen Raum zum Umkrümmen boten. Anderseits durften sie aber auch nicht zu eng sein, damit die wachsenden Wurzeln keiner stärkeren Reibung ausgesetzt waren. Die Grundbedingung für die zu verwendenden Wurzeln war somit eine möglichst gleich- mäßige Dicke in allen Zonen, wie sie die Wurzeln von Zea Mays 1) Vergl. Pfeffer, 1. c, Bd. II, p. 12G. Untersuchungen über die Regeneration der Wurzelspitze. 127 aufweisen. Dagegen waren die Wurzeln von Mcia Faba, Ltipinus usw., die nach der Basis hin an Umfang zunehmen und in einer zylindrisclien Glasröhre der dünnen Spitze genügend Raum zum Umkrümmen lassen, für diesen Versuch nicht brauchbar. Das Resultat dieser Versuche, die in großer Anzahl angestellt wurden, bestand darin, daß die invers gestellten Wurzeln von Zea meist noimal in drei Tagen regenerierten und nur selten eine geringe Verzögerung der Regulation von 12 Stunden aufwiesen. Auch Luftwurzeln des schon genannten Philodendron Dayanum regene- rierten in Glasröhren , in welche sie einfach von unten eingeführt wurden, ungefähr in derselben Zeit wie vertikal wachsende. Was die Gestaltung des Regenerates bei Zea anbetrifft, so möge hier noch bemerkt werden, daß der Vegetationspunkt voll- kommen normal war. Die Wurzelhaube dagegen wies nicht die bekannte kegelförmige Gestalt auf, sondern bestand nur aus 3 — 4 Reihen abgeplatteter Zellen, die der Spitze wie eine Kappe auf- saßen. Leider war es nicht möglich, die Entwicklung dieser Haube in der Inversstelhing weiter zu beobachten, da die meisten Wurzeln in dieser Lage nach vier Tagen abstarben. Zurückgebracht in die Vertikalstellung nahmen diese Hauben in einem Tage wieder ihre normale Gestalt an. 2. Einfluß der Temperatur. Es ist selbstverständlich, daß die Temperatur von großer Wichtigkeit für den mehr oder minder schnellen Verlauf der Regene- ration ist. Bereits Lopriore') gab an, daß die Luftwurzeln im wärmeren Kulturhause schneller regenerierten als im kalten, daß also optimale Wachstumsbedingungen auch für die Regeneration die günstigsten seien. So fand auch ich, daß Wurzeln von Zea und Yicia bei einer Temperatur von 14 — 16 "C, bei welcher ich sie anfangs beobachtete, schlechter und unregelmäßiger regenerierten wie bei 22" C im Wärmezimmer. In letzterem wurden sie in der Folge stets kultiviert und es beziehen sich auf diese Temperatur, wenn nicht anderes bemerkt, alle früheren Angaben über die Regenerationsdauer. Diese betrug, wie schon gesagt, drei Tage bis zur vollständigen Resti- tuierung des Vegetationspunktes und konnte auch durch höhere 1) 1. c, p. 280. 128 ^- Simon, Temperatur von zB. 32" C, welche bei Zea die optimale für das Wachstum ist, kaum abgekürzt werden. Selten waren in diesem Falle die betreffenden Wurzeln nach 2\/s Tagen vollkommen regeneriert. Es ist also hieraus zu ersehen, daß der Differenzierungsvorgang — selbst unter günstigsten Wachstumsbedingungen — ein gewisses Zeit- minimum beansprucht, unter das er nicht herabgedrückt werden kann. Anderseits ist es aber möglich, ohne ein Mißlingen der Regulation herbeizuführen, den Vorgang sehr in die Länge zu ziehen. So wurde zB. bei Keimpflanzen von Lupinus, die bei einer Tempe- ratur von -f- 4" C. im Eisschrank gehalten wurden, erst nach 14 Tagen eine völlige Regeneration beobachtet. Dabei war das Längenwachstum der niedrigen Temperatur entsprechend langsam (3 — 4 mm pro Tag). Aber nicht nur starke Verzögerung, sondern sogar vollständige Hemmung kann durch niedere Temperatur erreicht werden , ohne daß die betr. Pflanze ihre Regenerationsfähigkeit einzubüßen braucht. So regenerierten Keimpflanzen von Zea^ die während zwei Tagen ebenfalls bei -|- 4" C. gehalten waren und hier eine vollständige Sistierung des Wachstums erfahren hatten, in die gewohnten Be- dingungen zurückversetzt, normal in zwei Tagen. Bei einem andern Versuche, wo die Pflanzen drei Tage hindurch im Eisschrank ver- blieben, starben bei der Hälfte derselben nach dem Warmstellen die Spitzenteile der Wurzeln ab; alle intakt gebliebenen regenerierten wie vorher. Ich möchte hier noch bemerken, daß die Regenerationsdauer von zwei Tagen nicht kürzer ist als in anderen Fällen, wo der ganze Vorgang drei Tage beansprucht. Denn der eigentliche Regenerationsprozeß dauert, wie bereits an anderer Stelle eingehend erörtert ist, auch nur zwei Tage, da der erste Tag von internen Vorgängen ausgefüllt wird. Dieselben bestehen vermutlich neben dem Wundshock aus jener Kette von Aktionen, deren Endziel die Auslösung der Regulation ist. Diese internen Vorgänge, sowie die Beseitigung des hemmenden Wundshocks können sich demnach auch während der Hemmung abspielen, sodaß nach deren Aufhebung sogleich die Regeneration beginnt. übrigens war, wie durch eine Reihe genauer mikroskopischer Untersuchungen festgestellt werden konnte, die Hemmung der Regeneration in diesem Fall eine vollkommene. Es waren nicht die geringsten auf eine Einleitung des Prozesses deutenden Zell- teilungen zu bemerken. Untersuchungen über die Regeneration der Wurzelspitze. 129 3. Atherwirkung. In der Voraussetzung, durch Anwendung eines Anästhetikums eine teilweise oder völlige Hemmung des Regenerationsverlaufes herbei- führen zu können und hierdurch weitere Einblicke in das Wesen desselben — besonders seine Beziehungen zum Wachstum — zu gewinnen, stellte ich eine Reihe von Versuchen mit verschieden konzentrierten Atherlösungen an. Durch diese hatte schon Townsend') in höherer Konzentration starke Verzögerung des Längenwachstums bei Keimpflanzen erzielt"). Während die bei niederer Temperatur angestellten Versuche ergaben, daß Wachstum und Regeneration meist in gleicher Intensität nebeneinander herlaufen, lieferten die Versuche in Ather- lösungen andere Resultate. Bevor ich auf die Versuche selbst eingehe, will ich kurz auf die Technik der Versuchsanstellung hinweisen. Von vornherein war es natürlich geboten, eine möglichst hohe Konzentration der Atherlösung anzuwenden, um die gewünschten Hemmungen zu er- zielen. Die Pflanzen wurden nicht im Dampfraum — wie bei Townsend — sondern in großen 2 1 fassenden Wasserkulturgefäßen gehalten, welche mit der betr. Atherlösung beschickt und von einer nicht zu großen Glocke überdeckt waren. Die relativ große Wasser- menge verhinderte bei der unausbleiblichen Verdunstung des Äthers das zu starke Fallen des Konzentrationsgrades. Übrigens wurde z. T. die Mischung täghch erneuert, um diesen Fehler auszuschheßen; doch zeigten Vergleiche, daß dies kaum notwendig war. Was nun die Versuche anbetrifft, so will ich hier nur erwähnen, daß bei geringem Äthergehalt wie 0,1 — 0,2% die dekapitierten Keimwurzeln von Zea und Vicia normal in drei Tagen regenerierten, und zwar unter geringer Wachstumshemmung. Ebenso war durch vorübergehende — einstündige — Einwirkung der stärksten zu- lässigen Lösung von 1 % kein Einfluß auf den Regenerationsverlauf 1) Annais of Botany, 1897, Bd. 11, p. 522. 2) Vor kurzem beobachtete Olufsen (Beih z. Bot. Zentralbl. 1903, Bd. XV, p. 306) den Einfluß verschieden starker Ätherdosen auf die Wundperidermbildung an Kartoffelknollen. Er erhielt bei vorübergehender Einwirkung des Äthers (nach der Job annsen sehen Methode) keine gesteigerte oder sogar eine weniger kräftige Periderm- bildung, wie bei den nicht ätherisierten Kontrollknollen. Die Folgerung des Autors hieraus, daß der Wundreiz allgemein durch Anästhetika ausgeschaltet wird, ist jedoch, wie die fol- genden Tatsachen der Eegeneration in Ätherwasser zeigen, jedenfalls in dieser gene- rellen Fassung nicht haltbar. Jahrb. f. wiss. Botanik. XL. " ]^3Ö ^- Simon, wahrzunehmen. Bei dauernder Einwirkung von höheren Konzen- trationen machten sich dagegen unter starker Wachstumsabnahme in der Streckungszone starke Anschwellungen bemerkbar, und schließlich begannen, bei Anwendung noch höherer Konzentrationen, die "Wurzeln von der Wundfläche an abzusterben. Dies geschah bei Vicia, die sehr empfindlich ist, schon bei einem Athergehalt von 0,5%, während Wurzeln von Zea erst bei iVo zugrunde gingen. Die Anschwellung der Streckungszone wird übrigens durch eine gleichmäßige E[ypertro])hie sämtlicher Grewebezellen — nicht durch Zellvermehrung — hervorgerufen. Die derartig hypertrophisch veränderten Zellen des Rindenparenchyms und der jugendhchen Gefäße enthalten ziemlich allgemein zwei Kerne von normalem Aussehen. Als Beispiel für die eigenartigen Erfolge bei der Ather- behandlung will ich mich im folgenden nur an den die Verhältnisse am klarsten zeigenden Fall bei Anwendung möglichst hoher Konzen- tration halten. Wurden nämlich dekapitierte Wurzeln von Zea in ^/i "/o Ätherwasser kultiviert , so war zuerst die tägliche Streckung eine geringe — höchstens 1 cm — und wurde dann später ganz sistiert. Dagegen regenerierten die Wurzeln meist in drei Tagen — selten mit Verzögerung von einem Tage — allerdings unter Bildung eines etwas unregelmäßigen Vegetationspunktes. Letzterer wuchs dann nicht weiter, sodaß die im Wachstum sehr geförderten zahlreichen Neben wurzeln ihn bald übeiragten. Jedoch war dieser Vegetationspunkt völlig lebenskräftig, was die nach viertägigem Aufenthalt in Athermischung in Wasser übertragenen Wurzeln be- wiesen, da sie bald ihr Wachstum wieder aufnahmen. Wir stehen also hier vor der eigenartigen Tatsache, daß zuerst trotz starker Retardierung des Wachstums die Regeneration in normaler Schnelligkeit verläuft, und daß dann trotz ausgebildeten Vegetationspunktes eine weitere Streckung nicht stattfindet. Jeden- falls ist es schwer, eine Erklärung zu finden für diese einseitige Wachstumshemraung der Hauptwurzel, während doch die Entwicklung der Nebenwurzeki besonders angeregt wird. Daß diese Hemmung der Hauptwurzel nicht durch irgendwelche von den Nebenwurzeln ausgelöste Korrelationen bedingt sein kann, geht aus den Aus- führungen eines späteren Abschnittes hervor. Häufig treten bei der Kultur in Vi % Ätherwasser Fälle von partieller Regeneration mit mehreren Vegetationspunkten auf, die, in reinem Wasser weiterkultiviert, oft drei bis vier getrennte Spitzen Untersuchungen über die Regeneration der Wurzelspitze. 131 ergeben. Es ist dies wohl so zu erklären, daß einzelne Zellkomplexe des Ringwalles durch die schädigende Wirkung des Äthers abgetötet wurden und die getrennten Wachstumsherde später infolge der weiteren Hemmung nicht — wie sonst häufig — wieder zusammen- wachsen konnten. Die Regeneration längsgespaltener Wurzeln wurde nur in schwach konzentriertem Ätherwasser beobachtet, wo sie ebenfalls normal verlief. Dagegen trat sie in stärkerem von 0,5 Vo überhaupt nicht mehr ein. 4. Mechanische Hemmung. Bereits gelegentlich der Besprechung des Einflusses der Tempe- ratur auf den Verlauf der Regeneration liatte ich hervorgehoben, daß durch starke Erniedrigung derselben bei Keimwurzeln von Zea Mays eine vollständige Hemmung des Prozesses gleichzeitig mit einer solchen des Wachstums hervorgerufen werden könne. Hier war es aber nur möglich, die Hemmung bis höchstens zum dritten Tage auszudehnen, weil späterhin die so behandelten Wurzeln ab- starben. Da es aber aus theoretischen Gründen interessant erschien, festzustellen, wie lange Zeit die Gewebe nach der Verwundung regenerationsfähig bleiben, ohne in einen Dauerzustand überzugehen, so wurde die vielfach mit Erfolg benutzte Methode einer mecha- nischen Hemmung durch Eingipsen zu diesem Zwecke herangezogen. Pfeffer^) hat bekanntlich festgestellt, daß Keimwurzeln lange Zeit hindurch im Gips ihre Lebensfähigkeit bewahren. Später fand auch Tittmann ^), daß bei Po2)ulus- Stecklingen das Kambium zwar durch Gipsverband gehindert wird, an der Schnittfläche Kallus zu produzieren, daß es aber diese Fähigkeit nicht einbüßt, sondern sofort nach Entfernung des Hemmnisses seine Tätigkeit beginnt. Selbst nach einer drei bis vier Wochen andauernden Hemmung blieb die Reproduktionsfähigkeit des Kambiums erhalten. Auch bei meinen Versuchen gelang es, eine völlige Hemmung zu erzielen, ohne die Regenerationsfähigkeit der Gewebe zu beein- trächtigen, wie im folgenden gezeigt werden soll. 1) Pfeffer, Druck- und Arbeitsleistung durch wachsende Pflanzen. Leipzig 1803, p. 351. 2) Tittmann, Physiol. Unters, üb. Kallusbildung. Jahrb. f. wiss. Botan., 1895, Bd. XXVII, p. 185. 132 ^- Simoi^i Für die Versuche wurden Keimpflanzen mit ca. 3 — 5 cm langen Wurzeln benutzt, welche ' ä — '^4 mm weit dekapitiert und dann nach der von Pfeffer^) angegebenen Manier eingegipst waren. Sie wurden in einer Umhüllung von feuchten Sägespänen bei 19" C. im Wärme- zimmer gehalten. Vom vierten Tage au wurden täglich je 6 Stück von ihrer Gipshülle befreit und bei gleicher Temperatur in Säge- spänen weiterkultiviert. Es ergab sich da das Resultat, daß bis zum sechsten Tage alle Pflanzen nach dem Herausnehmen aus ihrem Verbände normal regenerierten. Die Regenerationsdauer betrug auch hier nur zwei Tage. Dies läßt sich wie bei der Kältehemmung wieder dadurch erklären, daß die vorbereitenden internen Regulationsvorgänge usw., die sonst den ersten Tag nach der Dekapitation beanspruchen, sich schon während des Verweilens im Gipsverbande abspielen. — Am siebenten Tage zeigten sich bei V/cin nur noch die Hälfte der Pflanzen regenerationsfähig, während bei den anderen Exemplaren ein Teil der Wurzel abgestorben war. Die noch länger in Gips gehaltenen Exemplare gingen fast regelmäßig zugrunde. — Dagegen zeigten sich die Wurzeln von Zre von Tillandsia streptophijlla Scheidw. Vergr. 280 : 1. Physiologische Bronieliaceeu-Studieii. 161 Viel wichtiger für die Erklärung der Wasseraufnalime durch die Schup])en als das Flächenbild ist der Querschnitt der Trichome. Der breite, raembranöse Flügel, welcher den die weiteste Flächenerstreckung des Trichoms darstellenden Randteil bildet, wird aus den erwähnten 64 -Zellen gebildet; diese Zellen sind ab- gestorben, führen keinen erkennbaren Inhalt, sind allseitig relativ dickwandig und sehr langgestreckt. Die Zellen der Scheibe (4 + 8 + 16 oder bei Tillandsia trifjlochinoides Presl 4 -f 8) sind in dem Zustand, welchen ge- wöhnliche, wasserhaltige Präparate zeigen (Fig. o), höher als breit und zugleich in charakteristischer Weise keilförmig schief nach oben zugespitzt. Wird die Außenwand des Trichoms (der Deckel) x; Figur 3. Schuppe von Tillandsia usneoides L. Querschnitt. Halb gequollen. Vergr. 546 : 1. auf dem Querschnitt betrachtet, so zeigt diese dicke Membran- masse zwei schräg nach unten und außen gestellte, spitze Membran- zapfen, welche in ein Stück dünner Membran plötzlich übergehen. Diese dünnen Membran streifen werden die Harmonikawände der Schuppe genannt. Auch die Unterseite des Trichoms weist auf dem Querschnitt gleichartige Membranzapfen auf, nur sind diese schräg nach oben und gleichfalls nach außen zugespitzt; ihre Enden werden durch die Harmonikawände mit den Spitzen der Zapfen der Oberseite verbunden. Im Gegensatz zur Oberseite finden sich zwischen den Zapfen der Unterseite kurze Strecken ganz dünner Membran. Irgend welcher Inhalt ist in diesen Scheibenzellen nicht sichtbar. Die Zentralzellen der Scheibe (die erste 4 -Teilung) legen sich kuppelartig und vollkommen nach oben deckend über eine große, dünnwandige Mittelzelle; diese sei im folgenden die Kuppelzelle genannt. So vollkommen ist die Deckung dieser in Einzahl vor- 162 ^^^1 ^^^2' handenen Zelle, daß sie von oben gesehen bei keiner Tillandsia- Schuppe erkennbar ist. Sie ist stets durch besonderen, allermeist braun gefärbten Inhalt ausgezeichnet. Vollkommen gleichmäßig setzen an diese Kuppelzelle nach unten 1 — 3 schmalere, gleichfalls dünnwandige und durch denselben (aber meist in der Masse vermehrten) Inhalt, wie die Kuppelzelle ihn aufweist, ausgezeichnete Stielzellen an (vgl. Fig. 23). Diese durchsetzen die Epidermis des Blattes, schließen an das zartere subepidermale Parenchym an und vermitteln, wie der Augenschein lehrt, die Überleitung des in die Sclieibenzellen und die Ku])pelzelle eingetretenen Wassers. Diese Zellen seien A ufn ah mez eilen genannt. Mit einem beträchtlichen Teil der Unterseite ist das Trichom kreisförmig der Epidermis aufgewachsen, und zwar geht die Ver- wachsung stets bis zu dem 8 -Zellkranz. Diese feste Verbindung der Scheibenzellen mit der Epidermis der Pflanze ist die Ursache, warum abgeschabte Schuppen in sehr vielen Fällen nur den ge- rippten Rand, nicht aber die Scheibe im Präparat zeigen; sie ist für die Erklärung der wasseraufnehmenden Funktion der Haare von Bedeutung. III. Die Funktion der einzelnen Schuppe als Pumpe. A. Bisherige Vorstellung-en über den Akt der Wasser- aufnahme. Nachgewiesen wurde die Wasseraufnahme durch die Schuppen von Schimper '): „Die ferneren Vorgänge können nur mit Hilfe des Mikro- „skops verfolgt werden. Da zeigt sich, daß die Zellen des „Schildes sich mit Wasser füllen, indem ihr gasförmiger „Inhalt auf immer kleinere Blasen reduziert wird und binnen „einigen Sekunden bis einer Minute gänzlich schwindet." Von dieser Beobachtung bleibt als richtig bestehen, daß sich die Zellen des Schildes mit Wasser füllen; dagegen hat sich heraus- gestellt, daß die in den Lumina der Scheibenzellen auftretenden Blasen nicht von Gas (Luft) gebildet werden. Zwei Arbeiten 1) Schimper, I.e., p. 70. — Seine Darstelluugen sind auch übernommen worden von Haberlandt, Physiol. Pflanzenanat. ed. 2 (1896), p. 208, 209. Physiologische Bromeliaceen-Studien. 163 Kamerlings') haben gezeigt, daß rasch schwindende Blasen in Zellhöhlungen Vakuum- resp. Wasserdampfblasen zu sein pflegen. Aber auch angenommen, die von Schimper mitgeteilte und von mir vielfach an totem und lebendem {Tülandsia usneoides L., T. recurvnfa L., T. pruinosa Sw., T. meridionalis Bak., T. Duratii Vis.) Mateijal kontrollierte Beobachtung wäre richtig gedeutet, so könnte doch die folgende, von Schimper-) gegebene Darstellung des Vorgangs unmöglich die Beobachtung erklären: „Die Bedeutung des dicken Deckels wird uns bei Ver- „gleichung luftführender und wasserhaltiger Schuppen sofort „klar; im ersteren Fall sind die dünnen Zellwände unter „dem Deckel ganz eingeknickt, letzterer liegt daher dem „lebenden Stielteile fast unmittelbar auf; wird das Haar „befeuchtet, so dehnen sich die bisher luftführenden Zellen „aus und heben den Deckel in die Höhe. Der dicke „Deckel dient als Schutzmittel gegen Wasserverlust durch „die unverkorkten Zellen der Durchgangsstelle, verhindert „aber, dank dem eben erwähnten Blasebalgspiel, das Ein- „dringen des Wassers nicht." Die Mechanik der Wasseraufnahme selbst wird von Schimper nicht gestreift. Klar geht aus seinen Ausführungen nur hervor: 1. Das Wasser dringe von außen zunächst in die Lumina der Scheibenzellen und strafte diese ; 2. dadurch soll der bei der Wasseraufnahme selbst angeblich unbeteiligte und nur als Schutz gegen Wasserverlust dienende Deckel mechanisch in die Höhe gehoben werden. Nur zwei Möglichkeiten sind für die Wasseraufnahme in die Scheibenzellen nach diesen Anschauungen vorhanden: entweder haben die Zellen kräftig osmotisch wirkenden Inhalt und ziehen durch diesen das Wasser ein, oder es müssen Löcher in den Mem- branen vorhanden sein, welche (vgl. Sphagnum usw.) das Wasser kapillar eindringen lassen. Beide MögHchkeiten wurden zunächst geprüft. 1) Kamerling-, I. Zur Biologie und Physiologie der Marchantiaceen in Flora LXXXIV (1897), besonders p. 13, 14. — 11. Zur Biologie und Physiologie der Zell- nienibran in Bot. Zentralbl. LXXII (1897), p. 50. — Nach Beendigung meiner Arbeit ersehe ich aus einem Wort Kamerlings (p. 53), daß er das Vakuum in den Bromelia- ceen-Schuppen kennt; ob er die Verhältnisse selbst beobachtet hat oder nur aus Schimpers Darstellung erschließt, ist nicht festzustellen, da von ihm nicht weiter auf den Gegenstand der vorliegenden Arbeit eingegangen wird. t) Schimper, I.e., p. 72. 164 Carl Mez, Osmotisch wirkender Inhalt ist in den Scheibenzellen nicht vorhanden. Weder Zucker noch Gerbstoff noch sonst irgend etwas ist in den Zellen enthalten; zunächst ergaben die Untersuchungen das gleiche Resultat, welches Schimper erhalten hatte, daß die Zellen Luft führen müßten. Infolgedessen kam die Möglichkeit zur Prüfung, ob in der Membran irgendwo Löcher vorhanden seien, durch welche das Wasser kapillar eindringen könnte. — Weder direkte Beobachtung noch Färbung mit Hämatoxylin ließen Perforationen entdecken. Da aber die Möglichkeit nicht völlig ausgeschlossen war, daß doch ii'gendwo Poren vorhanden seien, welche vielleicht an der trockenen Membran offen, an der nassen und gequollenen aber stark ver- kleinert und deswegen leicht übersehbar wären, wurden Quellungs- versuche in Emulsionen gemacht. Die dafür maßgebende Über- legung war, daß trocken in die Emulsion gelegte Blattstückchen im Innern der nachher gefüllten Zellen reines Wasser enthalten mußten, wenn keine Löcher vorhanden waren, daß die Hohlräume andernfalls mit der Emulsion ausgefüllt sein müßten. Als Emulsion wurde zunächst chinesische Tusche verwendet; das Resultat war aber negativ, die Zellen waren mit reinem Wasser gefüllt. Die Schuld an dem vermeintlichen Mißerfolg wurde in der Größe der Tuscheflitter gesucht und deswegen die Tusche durch frisch aus Ferrocyankali und Eisenchlorid bereitetes, feinst verteiltes Berlinerblau ersetzt. Aber auch auf diesem Wege konnte nur nachgewiesen werden, daß keine Löcher in der Membran vor- handen seien. Bei diesen teilweise unter dem Mikroskop ausgeführten Quellungsversuchen wurde das leicht ausführbare Fundamental- experiment gefunden, welches eine völlige und interessante Er- klärung für den Mechanismus der Wasseraufnahme gewährt. B. Experimenteller Nachweis, daß bei der Quellung der Schuppen luftleere Räume entstehen. Die folgenden Beobachtungen wurden zunächst bei Tillandsia usneoides L. gemacht; wegen der relativen Kleinheit der Organe bei dieser Pflanze eignen sich aber Trichome anderer, größer be- schuppter Arten (z. B. T. streptocarpa Bak.) besser für die Demonstration. Physiologische Bromeliaceen-Studien. 165 Schneidet man ein Blatt einer dieser Tillandsia- Arien in trockenem Zustand, so wie es aus dem Herbar kommt, legt die Schnitte in Alkohol absol. und betrachtet sie darin, so sieht man (Fig. 4) folgendes : Die Schuppen Hegen, wie dies Schimper beschreibt, mit der Scheibe fest der Epidermis der Pflanze an, während die Randteile (Flügel) im Schnitt beiderseits schräg nach oben stehen. Der gesamte Zentralteil bildet eine gelbhche, stark hchtbrechende, im Innern völlig undifferenzierte Masse (höchstens sind von der Mitte nach rechts und links je drei hakenförmige Schatten zu Figur 4. Schuppe von Tillandsia usncoides L. Querschnitt, in Alk. absol. gezeichnet. Vergr. 546 : 1. sehen); seine Oberfläche ist fast völlig eben oder eher nach dem Zentrum zu etwas konkav, doch sind starke, auf dem Querschnitt als Höcker erscheinende Runzeln vorhanden. Sind die Schnitte genau durch das Zentrum des Trichoms ge- legt, so ist die inhaltführende Kuppelzelle als niedergedrückter, durch den braunen Zellinhalt unverkennbarer Hohlraum sichtbar. Zu diesem Schnitt wird, unter steter mikroskopischer Be- trachtung, Wasser zugesetzt. Um nicht durch die bei der Mischung von Wasser und Alkohol entstehenden Zuckungen irritiert zu werden, ist es vorteilhaft, den Alkohol zunächst durch konz. Glyzerin zu verdrängen und erst diesem das Wasser zu- zuführen. Einige Zeit ist keine besondere Einwirkung des durchgesaugten und in seiner Menge allmählich vermehrten Wassers zu beobachten. Dann aber plötzlich, beinahe explosiv, tritt eine sehr starke Quellung des vorher undifferenzierten dicken Trichoms ein; sehr rasch er- scheinen die Lumina der Scheibenzellen; die Harmonikawände lösen sich von der Seite der Membrankeile und straffen sich; die ebene Oberfläche des Deckels wird konvex; die .Kuppelzelle ver- ändert ihre breite Gestalt und wird in die Höhe gezogen. 166 '-'"i'l ^s^' Durch geeignete Dosierung der Wasserzugabe hat man es in der Hand, die QueUungserscheinungen etwas langsamer verlaufen zu lassen (doch rasch treten sie immer auf und sind stets auf Augen- bhcke beschränkt). Dann kann man sehen, wie Oberteil und Unterteil des Trichoms sich auseinander lösen, insbesondere wie die Zapfen der Oberseite aus den Kerben der Unterseite und um- gekehrt herauskommen. — Dies Quellungsstadium wurde in Figur 3 dargestellt, und zwar ist diese Figur von demselben Schuppenhaar abgenommen, welches ungequollen in Figur 4 gezeichnet ist. Das Experiment zeigt, daß es nicht die Aufnahme des Wassers in die Lumina der Zellen ist, welche den Deckel hebt, sondern daß das Wasser zunächst in den Deckel aufgenommen wird, diesen quellen läßt und dadurch die Zellumina zur Er- scheinung bringt. Es entstehen durch die Quellung der Deckelmembran luftleere Räume, welche eine starke Saugwirkung aus- üben müssen. Folgende Beobachtungen legen dar, daß die entstehenden Räume wirklich luftleer sind: Zunächst lag der Versuch nahe, die durch Quellung unter dem Mikrosko]) entstandenen Hohlräume durch wasserentziehende Mittel (Alkohol absol. usw.) wieder zum Verschwinden zu bringen. Dies gelingt in keiner Weise; das Aufquellen ist direkt sichtbar, eine Formveränderung beim Entziehen des Wassers dagegen nicht ohne weiteres. Wasserentziehende Mittel setzen sich in Schnitten selbst an Stelle des Wassers und leisten der für die Wiedereinnahme des Trockenzustandes notwendigen Bewegung Widerstand. Dagegen kann Zusammenziehung und Ausdehnung der Lumina der Scheibenzellen beliebig oft direkt gesehen werden, ueun Ge- legenheit gegeben wird, daß der Inhalt der Zellen, und wäre er auch nur Luft, entweicht. Dies geschieht leicht, indem man die Eintrocknung von Schnitten direkt unter dem Mikroskop beobachtet. Die angeschnittenen Zellen können dann bei der Zusammenziehung des Trichoms die Luft entweichen lassen. — Sehr elegant ist dieser Versuch, wenn das Wasser des Präparats zunächst durch Alkohol ersetzt wird und durch die rasche Verdunstung dieses Mediums dann ein oft ruckweises Verschwinden der Lumina in Erscheinung tritt. Nur achte man, um des Ergebnisses sicher zu sein, darauf, mit reinem Wasser zu arbeiten, da insbesondere der Physiologische Bromeliaceen-Studien. 167 aus hartem Wasser entstehende Verdunstungsrückstand die Zell- membranen oft an den Objektträger anklebt und so die Bewegung hemmt. Eines weiteren Beweises dafür, daß die Scheibenzellen luftleer sind, bedurfte es eigentlich nicht; wäre Luft darin enthalten, so müßten Poren nachweisbar sein, um sie zu entlassen. Diese sind nach den oben dargestellten Versuchen nicht vorhanden. Mit Hilfe eines sehr einfachen Experiments kann aber auch der positive Beweis dafür, daß die Zellen luftleer sind und nicht etwa nur verdünnte Luft enthalten, erbracht werden. Bemerkt sei, daß das sonst so überzeugende Anschneiden der Zellen in Flüssig- keit und das Eindringen dieser hier kein Ergebnis liefert, da die Lumina, wenn sie überhaupt sichtbar sind, stets Flüssigkeit ent- halten. "Wird ein mit Schuppen besetztes Blattstück mit konz. Ferro- cyankalilösung getränkt, getrocknet und mehrmals (bei meinen Ver- suchen 6 mal) wieder getränkt und getrocknet, so gelingt es, reich- liche Mengen von Blutlaugensalz in die Lumina der Scheibenzellen einzubringen. Dies Ferrocyankali kann mittels Eisenchlorid in unlöshches Berlinerblau verwandelt werden, eine Substanz, die nicht mehr aus dem Lumen der Zellen entweichen kann. Läßt man nun ein derart vorbehandeltes Blattstück wieder vollkommen eintrocknen, so wird der in viel Wasser suspendierte Farbstoff komprimiert und muß, da er selbst nicht quillt, bei Wiederquellung des Trichoms durch seine Form genau anzöigen, wie weit oder vielmehr wie nahe die Wände der Zellen sich beim Austrocknen aufeinander zu bewegt haben. Das Experiment läßt mit aller Deutlichkeit erkennen, daß beim Austrocknen ein völliges Verschwinden der Lumina stattfindet, daß also die Lumina der Scheibenzellen auch in unverletztem Zu- stande nicht etwa verdünnte Luft, sondern überhaupt gar keine Luft enthalten. — Bei der Betrachtung der Berlinerblau-Präparate zeigt sich nämlich, daß eine an normalen Trichomen nicht vor- handene, tiefschwarze Linie sich am Unterrand des Deckels hinzieht. Es sieht aus, als ob dort die Kontur mit Tusche schwarz ge- zeichnet sei. Das Berlinerblau ist zu dieser Linie zusammen- gedrückt, der ganze übrige Innenraum der Lumina dagegen ist farblos. Warum die Schicht des Berlinerblau sich stets auf der Ober- seite der Zellen findet, ist an sich hier ohne Bedeutung; es könnte 168 Carl Mez, sein, daß diese Erscheinung daher rührt, daß (das Austrocknen der Schuppen findet nach oben [außen] hin statt) die nach oben ge- richtete Wasserströmung die Farbstofifschicht der Oberseite anklatscht. Ein typisches Gelingen dieses Experiments wird vielfach dadurch verhindert, daß die meisten Schuppenhaare infolge der auch in die Membranen der Deckel stattfindenden Berlinerblau -Einlagerung ihre Quellungsfähigkeit nur in sehr gemindertem Zustand behalten haben. Über den Zellinhalt der Kuppelzelle gibt das Experiment keine Auskunft; dieselbe ist mit Schollen von Berlinerblau erfüllt. Schon aus dem mikroskopischen Bild der trockenen Schuppe geht hervor, daß diese Zelle niemals schwindet, sondern bei der Quellung nur ihre Gestalt ändert. C. Erklärung- der Mechanik der Trichompumpe. In welcher Weise durch Quellung, also durch Vermehrung des Membranvolums, Hohlräume entstehen können, mußte durch Messungen klargestellt w^erden. Dieselben Avurden zunächst bei Tillandsia usncoidcs L. gemacht. Aus dem anatomischen Befund geht hervor, daß gequollene Schuppen ein konvexes Schild haben im Gegensatz zu dem ebenen der trockenen Schuppen. Alle Spezies mit starker Schuppen- bekleidung eignen sich zur Prüfung dieser Tatsache; je gr(ißer die Trichome sind, umso besser tritt sie hervor. Im folgenden sind besonders Versuche, welche über die Quellung der Schuppen von Tillmidsia streptocarpa Bak. angestellt wurden, genauer beschrieben. Ein in Wasser liegender Blattquerschnitt dieser Pflanze ist von sich drängenden, mit den Rändern und partiell mit den Scheiben- teilen sich deckenden Trichomen derart umsäumt, daß eine Kuppel an die andere stößt. Nur selten erscheinen ebene Schuppen. Genauere Betrachtung lehrt dann, daß eine solche (auf dem Quer- schnitt) mit beiden Seiten die nebenstehenden Trichome deckt, daß also die Ebenheit ihrer Oberfläche durch passive, von dem Aufquellen der Nebenschuppen bewirkte Streckung sich erklärt. Ferner ist hier die oben hervorgehobene Beobachtung heran- zuziehen, daß die Schuppen mit einem großen Teil ihrer Schild- unterfläche der Epidermis der Pflanze fest aufgewachsen sind. Bei einer mehr in die Breite als in die Dicke gehenden Quellung der Membranen der Scheibe kann diese sich wegen der Physiologisclie Bromeliaceen-Studien. 169 Aufwachsung ihrer Unterseite nicht in die Breite dehnen, sondern muß konvex, kuppelartig in die Höhe gehen. Es mui3 ferner bei dieser Kuppelwölbung ein Vertikalzug ausgeübt, es müssen die Harmonikawände gestrafft und die Zellumina freigemacht resp. ver- größert werden, wenn eine festere Umrahmung die quellende Masse davor zurückhält, die Lumina auszufüllen. Bei einer großen Anzahl von Schuppen verschiedener Spezies wurde die Länge der Außenlinie des Schildes in trockenem und gequollenem Zustand gemessen; die typischen Zahlen für TiUandsia usneoides L. seien hier eingefügt: Außenlinif iingt'(|iu )llen in H-: Außenlinie gequollen in \l: 115 160 136 195 145 210 106 145 98 135 120 180 Sa. 720 Sa. 1025 Diese Messungen ergeben als Durchschnitt der Länge der un- gequollenen Außenwand 120//, der gequollenen 170 /i; die Längen- zuualime der Außenwand beträgt bei der Quellung fast 50 %• — Bedenkt man, daß diese Längenzunahme nur in Gestalt der Wölbung sich auswirken kann, weil die Scheibe der Schuppen auf der Unterseite aufgewachsen ist, so wird der Mechanismus der Wasseraufnahme erklärlich. Vorbedingung für ein Freiwerden der Lumina in der quellenden Schuppe ist, daß die Umrandung der Zellhöhlungen von einer die allgemeine Form bewahrenden, also die Hauptmasse der auf- quellenden Membranen etwas an Starrheit übertreffenden Substanz gebildet wird; daß tatsächlich diese Umrandungen cellulosereicher sind als die anderen Teile der Membranen, wird unten gezeigt werden. Aber nicht nur die Messung, sondern auch die Würdigung emes direkt beobachtbaren, bei der Quellung erscheinenden Details spricht für die Richtigkeit der Erklärung. Die trockenen, in Alkohol betrachteten Deckelwände erscheinen vollkommen struktur- los. Bei der Quellung wird deutliche Schichtung sichtbar, wie sie schematisch in Fig. 5 dargestellt ist. Die Schichten laufen, soweit sie in der Nähe des unteren Randes des Deckels sich finden, mit 170 Carl Mez, dem TJuteiraiid parallel; insbesondere bilden sie in den spitzen Zapfen im Querschnitt spitze Winkel. — Daß durch Volum- vermehrung bei der Quellung diese Winkel stumpfer werden, war vorauszusehen. Der Widerstand, welcher einer durch die Volum- vermehrung bewirkten Formänderung sich entgegenstellt, ist nach den luftleeren Zellumina hin ein geringerer als nach dem dicken Deckel zu. Beim Stumpferwerden der Winkel müssen die Zapfen breiter und weniger steil gespitzt sein. Zugleich müssen bei dieser Formveränderung der Zapfen die Harmonikawiindo gehoben, also gestrafft werden. Audi diese Überlegungen können durch Herbeiführung extremer Quellung, wie sie bei der Erwärmung eines Querschnittspräparats mit Schwefelsäure eintritt, experimentell geprüft werden. Durch die Einwirkung der Schwefelsäure erscheint die Schichtung so stark oder fast so stark, wie sie die schematische Fig. 5 zeigt. — Figur '). Sühuppp von Tillandsia usncoldcs L. Qucrsclinitt, mit sclieiiiatischor Einzeiclinung der Schiclituiii;- der Deckelineniliraii. Vergr. .540 : 1. Zeichnet man die Zapfen eines Deckels vor und nach Einwirkung der Säure, so ergibt der Vergleich der Bilder ohne weiteres das Stumpferwerden der Winkel, die Verbreiterung und Verkürzung der Zapfen. — Messungen in diesem Fall mitzuteilen, erübrigt sich, da so extreme Quellungen, wie sie im Experiment die Säure bewirkt, in der Natur nicht vorkommen. Wird durch Kalilauge eine noch stärkere, zugleich die relativ staiTe Umfassung der Zellumina erweichende Quellung erzeugt, so geht die charakteristische Form des Trichoms verloren: die quellenden Membranen füllen auch die sonst stets freibleibenden Zellhöhlungen aus, wobei die Zapfen sich kugelförmig runden. Das quellende Haar wirkt als Saugpumpe. Über die kapillare Wasserströmung zwischen Schuppenbelag und Epidei-mis der Tillandsien soll unten genaueres angeführt werden. Vorgreifend Physiologische Bromeliaccen-StiKlien. 171 sei hier darauf aufmerksam gemacht, daß durch Kapilhirwirkung der Raum (die körperlichen Ecken) rings um die Anwachsung des Trichoms herum bei jeder Benetzung sich mit Wasser füllt. Die Saugpumpe kann, des dicken Deckels wegen, nur nach unten wirken; hier sind als zwei Ringzonen um die Haarbasis herum die auf der Figur (3 und 5) ohne weiteres sichtbaren dünnen Membranstellen, durch welche das Wasser eingezogen wird. Bei der Saugwirkung des Trichoms infolge der Quellungs- spannung des Haardeckels erfolgt ein dauernder Wasserstrom aus dem kapillar außerhalb der Pflanze festgehaltenen Wasser in die Deckelzellumina hinein, wenn durch die Kuppelzelle auf osmo- tischem Wege Wasser aus den uudiegenden Scheibenzellen ent- nommen wird: die Pumpe wirkt nicht nur einen Moment, sondern konstant, solange Wasser dem Trichom entnommen wird und noch Wasser in den körperlichen Ecken vorhanden ist. So hat der dicke Deckel der Aufnahmetrichome von Tillandsia eine ganz andere, viel wichtigere Rolle, als sie ihm von Schimper zugeschrieben wurde; nur als untergeordnete Funktion neben der Wirkung als Saugorgan kommt die wohl gleichfalls vorhandene als Abschlußorgan der Wasserdurchlaßstellen in Betracht. 1). Die Struktur der Trichommembraiien. 1, Die Struktur des Trichomdeckels, des mechanisch wirkenden Teils der Pumpe. Die Inbetriebsetzung der Trichompumpen und ihre Funktion ist abhängig von der Struktur der Schuppenmembranen , ins- besondere des Deckels. Folgende Versuche gaben über seine Substanz Auskunft: Chlorzinkjod färbt die Deckel der Trichome nur schwach gelblich; dagegen nehmen mit diesem Reagens die Außenwand der Epidermis sowie die Unterseite der Trichome samt den Zapfen der Unterseite eine intensiv, manchmal leuchtend gelbe Farbe an. Stellenweise und undeutlich violett werden die Flügel der Trichome; nicht merklich fingiert erscheinen die Harmonikawände und die Quer- wände der Aufnahmezellen. Frisch bereitetes Kupferoxyd -Ammoniak löst die Flügel sehr langsam und öfters unvollkommen unter Bildung der charakte- ristischen Auftreibungen; die Deckel der Scheibenzellen werden tief gelb, im übrigen bleibt das Haar unverändert. 172 '^^""^ ^^'''1 Phlorogluciu- Salzsäure färbt die Deckel grünlichgelb; als ver- holzte Elemente im Blatt erweisen sich nur die Sklerenchym- scheiden um die Gefäßbündel, sowie die (kleinen und spärlich vor- handenen) Tracheen. Methylenblau bewirkt höchst intensive Färbung der Deckel- substanz wie der Sklerenchymscheiden um die Gefäßbündel; weniger werden die andern Elemente des Schnittes tingiert. Durch vor- sichtiges Auswaschen des gefärbten Präparats mit 2Vo Essigsäure gelingt es leicht, die Farbe aus allen Gewebeteilen bis auf die Trichomdeckel und Sklerenchymfasern zu entfernen: das Bild, welches die blauen Deckel rings um den farblosen Schnitt herum bieten, ist recht elegant. — Methylenblau färbt also nur die wulstig verdickten Bestandteile der Außenwand der Trichome, soweit die- selben für den Pumpmechanismus in Frage kommen, d. h. die Außenwände der Zellen 4, 8, IH: am Rand von 16 hört die Färbung auf. Dies stimmt mit der oben angeführten Beobachtung, daß die am Rand von 1(5 ansetzenden Flügelzellmembranen auf Chlorzinkjod (wenn auch undeutlich) positiv reagieren. Es halten die Methylenblaufärbung nicht: die Harmonikawände und die Unterseite des Trichoms samt den Zapfen der Unterwand; nach der mechanischen Erklärung des Pumpvorgangs sind diese Teile nur passiv von Wichtigkeit, insbesondere scheinen die Zapfen der Unterseite nur als Widerlager für, diejenigen der Oberseite zu dienen, um bei der Austrocknung das Lumen der Deckelzellen wieder völlig zum Verschwinden zu bringen. Als Resultat dieser Färbungsversuche ergab sich die Vermutung, daß die Trichomdeckel aus einem Pektinstoff bestehen. Auf einen solchen ließ auch die leuchtende Färbung, welche die Deckel (wie auch die Mesophyllmembranen) mit Rutheniumrot annehmen, schließen. Um weiter auf Pektin zu prüfen, wurden nach Mangins') Vorschrift Schnitte während 24 Stunden in 5% Salzsäure gelegt und dann mit Kalilauge behandelt. Dabei trat ein Zarterwerden der Trichomdeckel ein, Lösung fand aber nicht statt. Werden derartig vorbehandelte Präparate nun durch Aus- waschen von der Kalilauge befreit und mit Chlorzinkjod tingiert, so tritt momentan die tiefst violette Färbung sowohl der gesamten Trichomraembranen inklusive der Deckel, wie auch der Mesophyll- wände ein. 1) Mangln in Comptes rendus CX (1890;, p. 295. Physiologische Bromeliaceen-Sfiidien. 173 Daraus ist zu schließen, daß die Trichomdeckel aus einem Zellulosegerüst bestehen, in welches ein Pektinstoff reichlich ein- gelagert ist. Der Pektinstoff ist wohl als eigentlicher Träger der Quellung anzusehen. Die Frage nach der Anordnung von Pektin und Zellulose in den Schuppendeckeln wurde mit Hilfe der Corrensschen*) Ber- linerblau-Methode untersucht: Nicht besonders vorbehandelte , also trocken geschnittene und sukzessive mit 10% Ferrocyankalilösung und Eisenchlorid getränkte Schuppen ergaben zunächst die schichtenweise Einlagerung des Berlinerblau hauptsächlich in die Membranzapfen der Oberseite. Damit ist zunächst erwiesen, daß die Schichtung auf verschiedenem Wassergehalt der Membranlamellen beruht und daß die bei der Imbibition das meiste Wasser aufnehmenden Teile des Deckels die Zapfen sind. Ferner läuft direkt unter den Umfassungslinien des Deckels und in sehr geringem Abstand von ihnen (mit Immersion Viä zu sehen) eine dunklere Berlinerblau -Linie; die außerhalb gelegene schmale Zone ist im Präparat fast farblos. Dies bestätigt, daß eine dichtere Zelluloselamelle den Abschluß der Deckelsubstanz nach außen und nach den Höhlungen der Scheibenzellen zu über- nimmt. Viel schöner sind die nach der Correns 'sehen Methode ge- wonnenen Bilder, wenn mit 5% Salzsäure während 24 Stunden und darauffolgend mit Kalilauge behandelte, also pektinfreie Schnitte nach ihr ausgefärbt werden. Diese Behandlung gewährt auch eine Vorstellung davon, wieviel Pektin in allen nicht kutikularisierten Membranen der Pflanze, also sowohl in den Wänden des Mesophylls wie denen der Trichome, vorhanden ist. Während nicht besonders vorbereitete Schnitte beim Eintauchen in die Eisenchloridlösung makroskopisch betrachtet nur den schwärzlichen von den Trichom- deckeln gebildeten Saum ringsum erhalten, im Innern aber fast farblos bleiben, nehmen entpektinisierte Schnitte momentan pracht- volle blaue Färbung an. — Auch auf diese Weise sind schöne Bilder der farblos bleibenden und sich scharf von den übrigen blauen Membranen abhebenden kutikularisierten Membranen zu erhalten. Die Einlagerung des Berlinerblau in entpektinisierte Trichom- deckel, welche wesentlich an den Stellen erfolgen muß, wo das 1) Correns in Jahrb. f. wiss. Botan., XXXIII, p. 2 94. Jahrb. f. wiss. Botanik. XL. 12 174 <^3rl Mez, Pektin weggelöst ist, zeigt aufs schönste, daß dicht unter Ober- und Unterseite der Deckelmembran eine Anhäufung des Pektinstoifs im Zellulosegerüst statthatte: dort finden sich breite, tiefblau ge- färbte Zonen, während die Mitte der Deckelmembran wesentlich heller, d. h. dichter und ärmer an Pektinstoff ist. Diese periphere Lagerung des Hauptträgers der Quellung ist nach den mechanischen Gesetzen über Biegungsfestigkeit zweck- mäßig. 2. Die Anordnung der Kutikula am Trichom. Sudanglyzerin, welches als Kutikularreagens angewandt wurde, ließ die Trichome in allen Teilen vollkommen ungefärbt. Ins- besondere wurde genau darauf geachtet, ob nicht eine wenn auch noch so dünne Kutikula sich über die Deckel und Flügel hinweg- ziehe. Dies ist durchaus nicht der Fall, ein Beobachtungsresultat, welches bereits Haberlandt') (wenigstens bezüglich der Deckel- wände) erhalten hat und auf welches später bei Besprechung der Benetzungsfähigkeit der Trichome zurückgegriffen werden soll. — Stark kutikularisiert ist dagegen die ganze Außenwand der Epi- dermis inklusive der Wände der Aufnahmezellen. Das mit Sudan- glyzerin gewonnene Bild zeigt, daß morphologisch die Aufnahme- zellen noch zum Trichom gehören, also dessen eingesenkten und seitlich mit den Epidermis -Zellwänden verwachsenen Stiel bilden derart, daß die unten an die Aufnahmezellen angrenzende Paren- chymzelle die haarbildende Epidermiszelle darstellt. Geradezu ideal klar zeigen die nach der oben gegebenen An- weisung entpektinisierten und dann mit Chlorzinkjod gefärbten Schnitte die feinsten Details der Kutikular- Erstreckung. Alle Zell- wände sind in solchen Präparaten dunkel violett, die Kutikula aber ist tief und leuchtend gelb gefärbt; der Kontrast der Farben ist ein sehr großer. — Auch derartige Bilder zeigen, daß insbesondere Oberseite, Flügel und der allergrößte Teil der Unterseite der Trichome nicht kutikularisiert sind. Die gelbe Kutikulalinie zieht sich von der Verwachsungsstelle von Haar und Epidermis aus nur ein ganz kurzes Stückchen an der Unterseite der 4 -Zellen hin und bedeckt, wie besonders hervorgehoben sei, die für die Wasser- aufnahme wichtige dünne Membranstrecke nicht mehr. 1) Haberlandt, 1. c, p. 209. Physioloffisclio Bromeliareen-Studien. 175 E. Die Leistungsfähigkeit der Trichompumpen. Nicht ohne Interesse ist die Frage, wie groß das Wasser- quantum ist, welches durch einmahgen Hub der Pumpeinrichtung ins Innere der Deckelzellen eines Trichoms befördert wird; wieviel Trichome auf einer gegebenen Fläche stehen und wieviel Wasser dementsprechend bei einmaliger Benetzung, ohne Berücksichtigung des osmotischen Stroms in Kuppel- und Aufnahmezellen hinein, zur Förderung gelangt. Eine derartige Berechnung kann Näherungswerte für das bei der ersten Benetzung eines trockenen Blattes aufgenommene Wasser gewähren, welche geeignet sind, eine Vorstellung von den natür- Figur 6. Tillandsia streptocarpa Bak. Schuppenhälfte, für die Berechnung des Inhalts der Scheibenzellen eingerichtet. Vergr. 820 : 1. liehen Lebensverhältnissen der Pflanzen zu geben. Sie wurde aus- geführt, indem eine Anzahl von Schuppen, welche beim Schneiden genau median getroffen waren, mit dem Zeichenapparat bei Ver- größerung 820 gezeichnet und die Durchmesser der Deckelzellen ausgemessen wurden. — Von einem dem Mittelwert dieser Durch- messer möglichst entsprechenden Haar (Fig. 6) wurde dann in der Weise weiter der Flächeninhalt des Querschnittes der Scheibenzell- lumina bestimmt, daß die unregelmäßigen Querschnittsfiguren an- nähernd (so genau, wie dies ohne besondere Hilfsmittel möglich war) in regelmäßige Figuren (Dreiecke und Vierecke) verwandelt wurden, aus welchen dann die Querschnittsflächen bestimmbar waren. 12* 176 Carl Mez, Wie das Flächenbild (zB. Fig. 1) jeder TÜlandsia Schnippe lehrt, sind die Scheibenzellen ungefähr im Kreis angeordnet, sodaß ohne wesentlichen Fehler für die Bestimmung ihrer körperlichen Inhalte die Guldinsche Regel angewendet werden kann. Unter Vernachlässigung der sehr schmalen Radialwände sowie der dünnen Harmonikawände, welche beide überdies auch durch Imbibition "Wasser aufnehmen, ist also der Flächeninhalt der Quer- schnittsfiguren (in mm ^ der vergrößerten Figur) mit dem Abstand ihrer jeweiligen Schwerpunkte (in mm der vergrößerten Figur) von der Rotationsachse zu multiplizieren, um auf diese Weise den Rauminhalt (in mm ^ der vergrößerten Figur) zu erhalten. Durch Division mit der räumlichen Vergrößerungszahl (=: lineare Ver- größerungszahl ^ [820^]) wird somit der wirkliche Rauminhalt der Scheibenzellen in mm'' erhalten'). Derselbe beträgt in dem der Untersuchung hier unterzogenen Spezialfall bei Tillandsia strepto- carpa Bak. 0,000464 mm^ =^ annähernd — — mm^; somit heben 2153 Schuppen auf einen Hub 1 mm^ Wasser. Diese Ziffern müssen , wenn die Wasserförderung durch die Trichompumpen gewürdigt werden soll, unter Berücksichtigung folgender weiterer Faktoren betrachtet werden: 1) Unter Zugrundelegung unserer Fig. 6 wird die Berechnung des Fassungsraiuns der Deckelzellen 4 -)- 8 -)- IG von Tillandsia strepiocarpa Bak. im folgenden durch- geführt : 1 2 3 4 5 6 7 8 No. der Abstand d. Schwer- punkte V. d. Achse in mm log. von (2) Flächen- inhalt in mm" log. von (4) Rauminhalt beschriebe des von (1) nen Einges Fig. log. num (inmm°) I. 11,3 1,05308 331,5 2,52048 4,37174 23 536,67 00 II. 26,0 1,41497 84,0 1,92428 4,13743 13 722,50 00 III. 32,8 1,51587 52,8 1,72263 4,03768 10 906,41 IV. 54,9 1,73957 60,375 1,78085 4,31860 20 825,71 !l V. .'>0,0 1,69897 534,8 2,72819 5,22534 168 011,54 n VI. 37,ü 1,57403 81,2 1,90956 4,28177 256 135,44 Su mme der Bau niinhalte in mm' . 256 135,44 o Vergrößerung linear ^820. Vergrößerung räumlich =820^=551368000. Wahrer Rauminhalt der von I — VI beschriebenen Ringe = 256 135,44 = 0,000464545 mm' = ca. mm' ' 2153 3% nicht überschreiten. 551 368 000 Die Fehlergrenze dieser Berechnung dürfte Physiologische Bromeliaceen-Studien. 177 Zunächst ist die zur Imbibition der Trichomwände behufs Quellung und Auslösung des Pumpzuges nötige Wassermenge nicht berücksichtigt. Nach derselben Methode, welche der Berechnung der Zellinhaltsräume diente, wurden trockene und maximal ge- quollene Trichome von Tillandsia strepfocarpa Bak. ausgemessen. — Es sei gestattet, diese Berechnungen in extenso hier zu unter- drücken; ihr Resultat war, daß bei der genannten Art annähernd mm^ (fast genau -/s der Wassermenge, welche für die Füllung der Hohlräume benötigt wird) in die Membranen von Scheibe und Flügel der Schuppe eingelagert wird, um die Quellung zu bewirken. Ferner ist, wie oben bereits angedeutet, der dauernde Wasser- strom, welcher osmotisch der Kuppelzelle entnommen wird und solange ungeschwächt andauert, als in den körperlichen Ecken unter dem Trichom noch kapillar festgehaltenes Wasser sich findet, und noch keine Sättigung des Pflanzengewebes stattgefunden hat, zu berücksichtigen. Dieser Wasserstrom muß bedeutende Quanti- täten ergeben, wahrscheinlich größere Ziffern, als sie durch den ein- maligen Hub der Deckelzellen geliefert werden. Denn ein solcher Hub findet einmal in dem Bruchteil einer Sekunde statt, der os- motische Strom dagegen dauert sicher stundenlang an. Um die Werte dieses Stromes festzustellen, wurden Wägungen gemacht, deren Ergebnisse am Schluß der vorliegenden Arbeit ihren Platz gefunden haben. Dagegen ist von der Menge des durch einen Hub geförderten Wassers ein mit dem Trockenheitszustand des Untersuchungs- materials wechselnder Faktor abzurechnen. Die oben gegebenen Ermittlungen stützen sich auf die Quellung, welche beim Übergang von absoluter Trockenheit (Alkohol) zu maximaler Benetzung ein- tritt. Derartige Maximalgrenzen der Pumpwirkung werden in der Natur kaum vorhanden sein; jedenfalls müßte erst an den natür- lichen Standorten der Pflanzen nachgewiesen werden, daß eine ähn- liche Austrocknung der Trichome, wie sie an Herbarpflanzen statt- hat, im Leben erreicht wird. — Ohne weiteres wird nach dieser Erwägung zuzugeben sein, daß das Quantum des in Wirklichkeit von Tillandsia streptocarpa Bak. durch den Hub einer Schuppe geförderten Wassers geringer ist als ^-— mm^; seine Größe muß mit dem Austrocknungs- Koeffizienten der Deckelzellmembranen wechseln. 1 78 ^^^^ ^^^' Aus der Ziffer, welche die maximale Wasseraufnahme eines Trichoms bei einmaligem Hub ergibt, lassen sich Berechnungen über die Ergiebigkeit der Einrichtung für die Wasseraufnahme einer ganzen Pflanze mit approximativem Resultat anstellen. Die Zahl der Trichome auf einer gegebenen Epidermisfläche ist bei TiUandsia streptocarpa Bak. leicht zu ermitteln. Werden die Schuppen abgeschabt, so bleiben dunkelbraune Kreise in der Flächenansicht sichtbar, welche den Aufnahmezellen entsprechen; jeder Kreis repräsentiert ein abgeschabtes Haar. — Spaltet man das Blatt seiner Fläche nach längs und schabt das Mesophyll ab, so gelingt es leicht, sehr ausgedehnte Präparate zu erhalten, welche durchsichtig genug sind, um die dunklen Kreise mit voller Klarheit zu zeigen. Durch Einzeichnen der Haaransatzstellen im Rechtecke mittels des Zeichenapparats ist dann die Zahl der in die Recht- ecke fallenden Trichome festzulegen. — Viele Messungen ergaben für T. streptocarpa Bak. als Durchschnittszahl pro 1 mm^ = 53 Schuppen. Ein Unterschied in der Schuppenzahl von Ober- und Unterseite des Blattes, pro mm- berechnet, ist nicht vorhanden; dies erleichtert die folgenden Rechnungen. Das Exemplar von TiUandsia streptocarpa Bak., welches zu diesen Untersuchungen diente, ist mir von Herrn Prof. Schwacke (No. 10 010) mitgeteilt worden. Wie dies bei der Spezies typisch ist, verschmälern sich die Blätter vom Ende des Scheidenteils, wo die größte Breite liegt, ganz allmählich in die Blattspitze. Die Blätter stellen also sehr langgezogene und schmale gleichseitige Dreiecke dar, deren Flächeninhalt aus Basis und Höhe ohne weiteres ermittelbar war. Nur mußte bei dem Herbarexemplar darauf Rücksicht genommen werden, daß die Messungen an ge- quollenen Blättern auszuführen waren. Das Mittel aus sieben Messungen (so viele unversehrte Blätter waren an dem Exemplar; die übrigen sind teilweise abgebrochen) war für die Basalbreite 8,6 mm, für die Blattlänge (Höhe) 227 mm; der Flächeninhalt der vorliegenden Blätter beträgt im Durchschnitt für Oberseite -|- Unterseite = 1952 mm^. — Das Exemplar hatte 18 gute Blätter und dazu eine Anzahl nicht mit in Rechnung zu stellender, durch braune Farbe schon sich als abgestorben er- weisender. Die von Schuppen bedeckte, für die Wasseraufnahme zur Verfügung stehende Fläche beträgt also 35 136 mm^. Unter Einstellung der oben gewonnenen Zahlen sind an den 18 Blättern rund 1880 000 Schuppen vorhanden. Jede Schuppe Physiologische Bromeliaceeu-Studieu. 179 braucht -— mm'' Imbibitionswasser, um in Tätigkeit zu treten und fördert maximal — -~- mm^ Wasser mit dem ersten Hub; die Ge- 2153 samtmenge des bei einmaliger Benetzung von der vorliegenden Pflanze aufgenommenen Wassers beträgt also maximal 1451 mm^ Wasser. Hier trat die Frage auf, wie sich die rechnerisch gefundene Wassermenge zu dem bei einmaliger Benetzung einer toten Pflanze aufgenommenen Wasserquantum verhalte. Die folgenden Wägungen wurden auf Veranlassung von Herrn Prof. Dorn im physikalischen Institut zu Halle durch Herrn Dr. Wallstabe nach den von mir angegebenen Versuchsbedin- giingen ausgeführt. Ich bin beiden Herren für ihre Bemühungen zu großem Dank verpflichtet. Folgende Versuchsanordnung war nach den im vorstehenden beschriebenen Ergebnissen der mikroskopischen Betrachtung ein- zuhalten : Ein Stück eines trockenen Blattes, dessen Flächenausdehnung in gequollenem Zustand zunächst unbekannt war, wurde derart aus- geschnitten, daß oben und unten (an den Schmalseiten) Schnitt- flächen waren, während die Längsseiten von der unverletzten Epi- dermis mit Schuppenbelag gebildet waren. Zugleich war darauf Rücksicht genommen, das Stück von einem Blatt auszuschneiden, welches durch andere Blätter derselben Pflanze vor Verletzungen geschützt gewesen war. Durch Eintauchen der Enden in eben an der Erstarrungs- grenze befindliches Paraffin wurden darauf die Schnittflächen ge- schlossen; die Temperatur des Paraffins gab die Sicherheit, daß beim Eintauchen keine weitergehende Füllung der zwischen Schuppen und Epidermis befindlichen Kapillarräume durch das Verschluß- mittel eintrat. Von diesem Blattstück wurde das Gewicht ohne und mit Paraffin ermittelt; dann wurde es zunächst 1 Minute in 75 Vo Alkohol getaucht, um bei der folgenden Benetzung mit Wasser ein völliges Eindringen des Wassers in die Kapillarräume zwischen Schuppen und Epidermis zu gewährleisten. Endlich wurde das Blattstück direkt aus dem Alkohol in ein großes Quantum erwärmten destilherten Wassers gebracht und unter mehrmaliger Veränderung der Lage darin belassen. — Nach j^gQ Carl Mez, den bei der mikroskopischen Untersuchung gewonnenen Ergebnissen durfte erwartet werden, daß völlige Quellung der Trichome ein- treten, also ein Hub der vorhandenen Pumpen stattfinden werde. Beim Herausnehmen aus dem Wasser wurde das oberflächlich anhaftende Wasser, so gut dies ging, durch Abschleudern entfernt und darauf in einem mit gut eingeschliffenem Stöpsel verselienen Wägegläschen (welches schon bei den beiden vorhin erwähnten Wägungen gedient hatte) das Gewicht des benetzten Stückes er- mittelt. Folgendes waren die Wägeergebnisse: a) 6. Dezember 1903. Pflanzenstück ohne Paraffin 75,78 mg, „ mit „ 86,26 „ „ „ „ , 5 Minuten in Wasser von 20" benetzt 281,46 „ Aufgenommene Wassermenge 195,20 „ b) 13. Dezember 1903. Pflanzenstück ohne Paraffin laut oben angegebener Wägung 75,78 mg, Pflanzenstück mit Paraffin ') 85,53 „ „ „ „ , 15 Minuten in Wasser von 25« benetzt 325,62 „ Aufgenommene Wassermenge 240,09 „ Durch die beschriebene Benetzung wurde dasselbe Pflanzen- stück im ersten Fall mit dem 2,8fachen, im zweiten mit dem 3,2 fachen seines Trockengewichts belastet: die tote Pflanze nimmt also bei Benetzung ungefähr das dreifache ihres Eigengewichts an Wasser in den Schuppenbelag auf. Nach Abbruch der Wägeversuche wurde das verwendete Blatt- stück aufgeweicht, unter Abzug der kleinen mit Paraffin bedeckten Enden auf seine Flächenausdehnung berechnet und diese zu zwei- mal 336,62 mm^ gefunden. Auf die ganze Pflanze berechnet nimmt ihre mit Schuppen bedeckte Fläche bei einer 5 Minuten dauernden Benetzung (erster Wägeversuch) 10 187 mm^ bei 15 Min. Benetzung (zweiter Versuch) 12 530 mm''', wie sich gleich ergeben wird, nur in ihren Schuppenbelag auf. 1) Die Differeuz im Gewicht des paraffinierten Stückes an den beiden AVägungs- tagen wird durch in der Zwischenzeit stattgefundene geringfügige Bestoßung des (nachher auf seine Dichtigkeit geprüften und gut befundenen) Paraffinverschlusses erklärt. Physiologische Bronieliaceeii-Ötiuiien. 181 F. Versuche, ob die tote Pflanze dem Schuppenbelag Wasser entzieht. Für die s])ätere Verwertung dieser Wägeresultate ist nun von Wichtigkeit die Beantwortung der Frage, ob am toten Material innerlialb der ersten bei jenen Versuchen angesetzten Quellungs- dauer von 5 — 15 Minuten und ferner ob während der Dauer der Wägung eine osmotische Aufnahme des Wassers durch die Auf- nahmezellen eintritt. Folgende Versuche Avurden in dieser Hinsicht angestellt: a) Ein 2 cm langes Blattstück wurde in der oben angegebenen Weise mit Paraffin an den Schnittflächen verschlossen; nach kurzer Vorbehandlung in 75 7o Alkohol 5 Minuten in Wasser von 20" gelegt; darauf für 5 Minuten in 10% Ferrocyankalilösung von 20" gebracht, endlich, ohne Abwaschen, in verdünnte Eisenchloridlösung übertragen und darin 15 Minuten belassen. Wenn vom toten Material während der gegenüber dem ersten Wägeversuch doppelt so langen Dauer der Benetzung in die Auf- nahmezellen Wasser aufgenommen wird, muß auch die (gleiche Imbibitionskraft besitzende) Ferrocyankalilösung eindringen, es muß also die Bildung von Berlinerblau in der oberen Aufnahmezelle an Schnitten konstatierbar sein. Dies war nicht der Fall. Das Blattstück wurde getrocknet, in trockenem Zustand geschnitten und die Schnitte in Wasser untersucht. Berlinerblau war in den Scheibenzellen, wesentlich weniger in den Kupjielzellen vorhanden; es fehlte vollständig in den Aufnalimezellen. Damit ist bewiesen, daß die osmotische Substanz in den (toten) Aufnahmezellen, wenigstens für die erste Füllung der Trichome, nichts von dem Wasser wegnimmt. Zugleich ergab der Versuch nebenbei noch die völlige Ver- sicherung, daß der Paraffinabschluß der Schnittflächen vollkommen dicht ist. Es hätte zweifelhaft sein können, ob des Schuppenbelags der Blätter wegen in dem am Erstarrungspunkt befindlichen Paraffin nicht doch die Bildung kleiner Wasserwege nach den Schnittflächen hin möglich gewesen wäre. Diese hätten bei dem geschilderten Versuch sich durch Berlinerblaubildung verraten müssen; sie waren nicht vorhanden. b) Ein in gleicher Weise durch Paraffin abgeschlossenes Blatt- stück wurde nach Eintauchen in Alkohol für 5 Minuten in 10 Vo Ferrocyankaliumlösung von 20" getaucht und dann mit dem an- 182 Carl Mez, haftenden Ferrocyankalium 36 Stunden lang in der feuchten Kammer bei Zimmertemperatur gehalten. Nach dieser Zeit wurde das gelbe Blutlaugensalz in Berliner- blau verwandelt mit dem Resultat, daß der Farbstoff überall in den Scheiben- und Kuppelzellen, nirgends aber in den Aufnahme- zellen gefunden wurde. Es findet also auch in der Zeit von 36 Stunden keine osmo- tische Aufnahme von Wasser ins Innere der toten Pflanze statt. Die aufgewendete Versuchszeit ist lang genug, um sogar zu dem Schluß zu führen, daß die toten Aufnahmezellen überhaupt kein Wasser mehr osmotisch den oberen Trichomzellen entziehen. Die bei den Wägungsversuchen gefundene Zunahme des Gewichts der benetzten Pflanze muß sich also auf die periphere, außerhalb der Epidermis liegende Wasserspeicherung beziehen; sie muß sich, später genauer darzustellende Resultate hier vorwegnehmend, zu- sammensetzen aus dem Imbibitionswasser der Trichommembranen, dem Füllwasser der Trichomlumina, dem Füllwasser des von Tri- chomen und Epidermis gebildeten Kapillarsystems und scliheßlich dem oberflächUch liegenden, nicht durch Imbibition in die Trichom- membranen aufgenommenen Benetzungswasser. IV Die Zuleitung des Wassers zu den Trichompumpen. A. Die Funktion des Flügels der einzelnen Schuppe. Nachdem im vorstehenden die Mechanik der Pumptrichome von Tillandsia ihre Erklärung gefunden hat, sei untersucht, in welcher Weise die Pflanze das Wasser den Pumpen zuleitet; eine weitere Tätigkeit der Einzelschuppe und das Zusammenarbeiten der Schuppen- bekleidung eines ganzen Blattes steht nun in Frage. Der leicht zu wiederholende Fundamentalversuch dieses Ab- schnittes wird von Schimper') wie folgt beschrieben: „Befeuchtet man eine dicht mit Schuppen besetzte Art, „etwa Tillandsia usneoides, T. recurvata oder T. Oardneri, „so geht sofort die bisherige silbergraue Farbe der Pflanze „in Reingrün über. Ein kleiner Wassertropfen, auf ein „solches Blatt gelegt, verhält sich ganz ähnlich, wie auf „Fließpapier; er verschwindet in einigen Sekunden und 1) Schimper, 1. c, p. 70. Physiologische Bromeliaceen-Studien. 183 „hinterläßt einen dunklen Fleck. Diese Erscheinung zeigt „uns, daß die Epidermis sehr benetzbar ist, sodaß die Luft „zwischen den Haaren schnell verdrängt wird, eine Eigen- „schaft, welche sonst stark beschuppten Blättern vieler „nicht epiphytischer Bromeliaceen vollständig fehlt." Bei der Aufsaugung des Wassers durch den Schuppenbelag handelt es sich um eine kapillare Erscheinung, welche an lebenden wie toten Blättern in gleicher Weise eintritt. So vollständig ist die Verdrängung der Luft durch das Kapillarwasser, daß Stücke aus dem Herbar genommener Blätter der typisch beschuppten, extrem atmosphärischen Arten auf Wasser geworfen nach kurzer Zeit untersinken. Die immense Benetzungsfähigkeit der Pflanze wird durch das Fehlen der Cuticula um das Trichom herum (siehe oben, p. 174), nicht aber durch die Benetzbarkeit der in Wirklichkeit unbenetz- baren Epidermis erklärt. Rasche Einsaugung des Wassers folgt nach den Kapillar- gesetzen aus der dichten Stellung der benetzbaren Membranen; hier treten die Flügel der Trichome als wichtigste Organe auf und finden ihre physiologische Erklärung. Schimper') hielt sie, mit Reserve ausgesprochen, für dem Verduustungsschutz dienende Organe: „Es erschien mir die schützende Funktion der Flügel einer „experimentellen Beantwortung nicht fähig, indem ihre „Entfernung kaum möglich sein dürfte. Es kann daher „diese Funktion nicht als definitiv festgestellt betrachtet „werden, so wahrscheinlich sie auch ist." Ohne Zweifel ist die Funktion der Flügel als Schutzorgan gegen Verdunstung eine sehr wichtige und wird unten genauer ge- würdigt werden; noch größere Bedeutung aber haben diese Organe für die Aufnahme des Wassers. Die Flügel der Schuppen wirken als kapillare Saug- organe, um das Wasser den Scheibenzellen zuzuführen. unter der Annahme, daß Trichome und Epidermis des Blattes, welche in spitzem Winkel gegeneinander geneigt sind, positive und gleiche Benetzungsfähigkeit hätten, würde der benetzende Tropfen in dem von Unterseite eines Trichoms und Oberseite der Epidermis gebildeten Winkel derart fortschreiten, daß er (vorausgesetzt die 1) Schimper, 1. c, p. 73. 184 ^^1'^ ^'^^j Luft könne entweichen) schließlich in der körperlichen Ecke selbst zur Ruhe käme. Um die vollständige Aufnahme des Tropfens durch die Pumpeinrichtung des Trichoms zu ermöglichen, müßte die Adhäsion an der Oberseite der Epidermis überwunden, also eine gewisse und nicht kleine Kraft aufgewandt werden, um den Tropfen von der Epidermis loszureißen. Nach dem oben dargestellten anatomischen Befund liegen die Verhältnisse aber anders und für die Pflanze viel günstiger. Benetzung findet nur an den nicht kutikularisierten Zellwänden statt; das Trichora ist auch auf der Unterseite nicht kutikularisiert und deswegen benetzbar, die Außenseite der Epidermis dagegen mit Kutikula überzogen und nicht benetzbar. Dies gegensätzliche Verhalten ist zunächst für die Verdrängung der Luft durch das Wasser von Wichtigkeit. Da das Wasser nur einseitig adhäriert und an der Schuppenmembran herabfließt, kann die Luft längs der nicht benetzbaren Ei)idermis entweichen; die vollkommene Füllung des Kapillarraumes wird dadurch ermöglicht. Femer ist die Einrichtung geeignet, das Wasser mit der möglichst geringen Arbeits- leistung in die Trichompumpen aufnehmen zu lassen. Unter der Annahme, daß nur ein l^iß"r <"■ kleinstes Tröpfchen sich im Schenm zur Veranschauliclu.ng des ^;^-^rhalteu« ^. j^^ zwischen SchuppC und eines Wassertropfeni? im Winkel eines Irichonis. ' i^ Epidermis befinde, wird dies ungefähr die Gestalt haben, welche in Fig. 7 dargestellt ist. Oben sind die Menisken negativ, das Tröpfchen breitet sich ringsum weit aus und benetzt eine große Fläche, unten ist ein positiver Meniskus vorhanden, welcher im äußersten Fall die Kutikula gerade eben berührt. Eine Zerreißung des Tropfens bei der Aufnahme ist nicht nötig, deswegen auch kein Kraftverlust und kein Verlust an der Epidermis adhärierenden Wassers vorhanden. Ein völliges Einsaugen des AVassers in den innersten Winkel der körperhchen Ecke unter dem Trichom findet nicht statt: aus der oben beschriebenen Verbreitung der Kutikula etwas über die Anwachsungsstelle des Trichoms hinaus flach becherförmig um die Basis der Scheibe herum (Fig. 8) folgt, daß der innerste Teil des Winkels (oder besser der körperlichen Ecke) oben und unten mit Kutikula bekleidet, also beiderseits nicht benetzbar ist. Vor dieser Physiologische Broineliaceen-Studien. 185 beiderseits kutikularisierten Strecke bleibt der Tropfen liegen: es ist, wie oben gezeigt, diejenige Stelle, welche als verdünnte Membran- strecke für das Einströmen des Wassers in das Lumen der 8 er Zellen in Frage kommt. Die ganze Einrichtung, daß der Kapillartropfen unten nicht oenetzt, also kein Wasser durch Ausbreitung auf der nicht auf- nahmefähigen Epidermis und in den innersten räumlichen Ecken verloren geht, ist ein Ausdruck der höchsten Sparsamkeit mit Wasser. Die Einrichtung ermöglicht ferner das Entweichen der ^:<- > Figur 8. Schematische Darstellung der Kutikula-Anordnung an der Schuppe von Tillanäsia usneoides L. — Tief scliwarz gezeichnet sind die kutikularisierten Menibranteile. Luft und entlastet zugleich die osmotisch aus dem Trichom das Wasser heraussaugenden Zellen, da das kapillar unter den Schuppen befindliche Wasser nicht zerrissen w^erden muß und deswegen bei geringer Arbeitsleistung große Wasserquantitäten gefördert werden können. B. Die Bildung von Kapillarräumen durch die Gesamtheit der Schuppen. Nach der Erwägung der Kapillarwirkungen, welche zwischen einer einzelnen Schuppe und der Epidermis der Pflanze statthaben, sind die von mehreren nebeneinander stehenden Trichomen und damit die von dem gesamten Schuppenkleid eines Tälandsia-Blaites bewirkten Verhältnisse ins Auge zu fassen. Die Verteilung der Schuppen über die Oberfläche der extrem atmosphärischen Tillandsien ist eine sehr dichte mit allseitigem ungefähr gleichem Abstand der Einzeltrichome. Insbesonders fehlt bei diesen Arten die ausgeprägte Stellung der Schuppen in Längszeilen mit größerem Querabstand, welche bei manchen \Qß Carl Mez, anderen, speziell terrestrisch lebenden Bromeliaceen vorkommt. Wird in der oben (p. 178) beschriebenen Weise das Bild der Trichomverteilung auf einem größeren Epidermisstück entworfen, so ordnen sich die Glieder in (unregelmäßige) Parastichen. Ausmessungen der Schuppen und der ihnen auf der Epidermis zur Verfügung stehenden Fläche geben Auskunft über die gegen- seitige Deckung der Schuppenflügel und damit über die von diesen gebildeten Kapillarräume. — Genauer untersucht wurde in dieser Beziehung zunächst TiUandsia sfreptocarpa Bak. Bei dieser Art sind aus später anzuführenden Gründen die Schuppenflügel einseitig stark verlängert, nach den anderen Seiten rings um das Schild herum ziemlich schmal. Aus den unregel- mäßig gezackten Umrissen wurden durch viele Messungen die Mittelwerte von Schildbreite und kleinstem Durchmesser des Flügels am Schild bestimmt: ersterer beträgt 177 /t, letzterer 247 fx. — Auf 1 mm^ kommen bei der Pflanze 53 Schuppen (siehe oben, p. 178), welche gegenseitig ungefähr gleichen Abstand haben. Nach diesen Ziffern beträgt die Fläche des Schildes 0,0246 mm^, der ganzen Schuppe 0,0479 mm-; die 53 Schuppen würden, ohne Deckung ihrer Ränder, nicht 1 mm-, sondern 2,544 mm- ein- nehmen. — Daraus folgt, daß eine sehr starke Deckung stattfindet, und zwar beträgt die gedeckte Fläche der Schuppe 0,0290 mm'^, die ungedeckte 0,0189 mm-: Gedeckt liegen von der ganzen Schuppenfläche ungefähr ^/s, ungedeckt dagegen ungefähr Vs- Zur weiteren Verrechnung dieser Größen wurden zwei kon- zentrierte Kreise gezeichnet im Größenverhältnis von Schild und Schuppe. Naturgemäß gibt ein Sektor, der -'r, des ganzen Kreis- winkels groß ist, die Größe der ungedeckt bleibenden Fläche. Da- bei ist außer acht gelassen, daß vom Schild nicht nur ein Sektor frei bleibt; denn unter der Voraussetzung, daß die Schuppen auf Geraden angeordnet seien, deren sich im mm^ = I53 = 7,28 finden, ergab sich, daß die übergreifenden Flügelteile ungefähr V3 des Schild-Durchmessers decken müssen. Infolgedessen kommt für die Berechnung des unbedeckt bleibenden Schildteils nicht nur der "^/r, des Schildes einnehmende Sektor (= 0,0058 mm-) in Betracht, sondern auch noch der Sektor, welcher begrenzt wird von Radien, die = 'A des Schildradius sind und einen Winkel von Vs des Kreiswinkels = 216*^ einschließen (also -/« der Schildfläche bildet), also = 0,0016 mm^ groß ist. Die Genauigkeit erhöht sich noch, wenn mau beachtet, daß einer- Physiologische Bromeliaceen-Studien. 187 seits beide der zu addierenden Größen nach unten abgerundet sind, während zugleich anderseits bei Hinzunahme des zweiten kleinen Sektors der erste größere Sektor um ein weniges verkleinert werden muß. — Die Summe der beiden Sektoren beträgt 0.0074 mm-; dies ist der freibleibende, nicht gedeckte Teil des Schildes. Die freibleibende Fläche des Flügels wird durch Subtraktion des freibleibenden Schildteils von -/r. der ganzen Schuppenfläche, somit =: 0,0115 mm- gefunden. Wie unten auszuführen sein wird, kommt für die Verdunstung der Pflanze gegen Ende ihrer jeweiligen Austrocknung wesentlich die Abgabe aus den Deckelwänden der Scheibenzellen in Betracht; die Berechnung des frei der Luft ausgesetzten Teils der Scheibe ist deswegen nicht ohne Wichtigkeit. Welche Bedeutung sie besitzt, mag daraus erhellen, daß aus der Rechnung ein für die Wasseraufnahrae von Tillandsia strepto- carpa Bak. bemerkenswertes morphologisches Detail seine Er- klärung findet: Vorgreifend sei hier darauf aufmerksam gemacht, daß bei dieser (und einer ganzen Anzahl anderer Spezies der Gattung), wie Fig. 20, 21 zeigt, die Trichomflügel einseitig in lange, zungenförmige Flächen ausgezogen sind. Diese Zungen decken immer; sie sind im trockenen Zustand aufgerichtet und stehen, als haarartige Ge- bilde schon dem unbewaff'neten Auge sichtbar, frei in die Luft. An ihnen schlägt sich der Tau vorzugsweise nieder. Da nach der ohne weiteres durch mikroskopische Betrachtung ihre Bestätigung findenden Rechnung jede Zunge sich über dem Schild der Nachbar- schuppe aufrichtet, läuft das kondensierte Tauwasser sofort auf dies Schild herab, wird hier durch Imbibition in die Deckelwände der Scheibenzellen aufgenommen und setzt die Pumpeinrichtung in Tätigkeit. 1. Das Volum der Kapillarräume und seine Änderungen bei Benetzung und Austrocknung. Durch die weitgehende gegenseitige Deckung der Schuppen wird ein sehr ausgebreitetes System von Kapillarräumen geschaften. Daß ein einzelner Wassertropfen nicht nur von einem einzigen Trichom, sondern von Hunderten ausgenutzt wird, geht aus der Würdigung der Größenverhältnisse von Wassertropfen und Schuppen sowie aus der (vgl. oben p. 182 die Beschreibung des Benetzungs- verlaufes) Beobachtung hervor, daß jeder eingesogene Tropfen auf 188 Carl Mez, ein größeres Gebiet sich kreisförmig verteilt. Die völlige Füllung der Kapillarräume durch das Wasser erhellt aus der absoluten Farbenänderung des befeuchteten Stückes aus Weißgrau in tief Grün; nur durch Verdrängung aller Luft aus den Kapillaren kann die den weißgrauen Farbenton trockener atmosphärisch lebender Tillandsien hervorbringende totale Lichtreflexion an den Membranen der Flügel beseitigt werden. Die völlige Benetzbarkeit der Schuppen und zugleich die Unboietzbarkeit der Epidermis ist, wie oben dargelegt, Vorbedingung für derartig vollkommene Füllung der Kapillarräume. Hier sei darauf hingewiesen, daß die für die lebende Pflanze in Betracht kommende Summe des Volums der Kapillarräume sowohl aus dem nachher zu schildernden Verlauf der Verdunstungs- linie wie auch (noch leichter) in folgender Weise berechenbar ist: Ist das Volum des Wassertropfens, welches leicht durch Do- sierung einer sehr genau graduierten Pipette abgemessen werden kann, bekannt (V) und nachher der Durchmesser der kreisförmigen, durch die Benetzung grün gewordenen Fläche, so ergibt sich das Volum der wassergefüllten Kapillaren daraus, daß das bekannte Wasservolum verwendet wurde: als Quellungswasser der Trichom- Membranen (A), zur Füllung der Trichom- Lumina beim ersten Hub (B), als Füllwasser der Kapillaren (X). Ferner ist noch den Trichomen äußerlich anhaftendes Wasser, welches ohne direkten Nutzen für die Pflanze verdunstet und nur indirekt durch Erzeugung von Verdunstungs - Kälte nützt (C), zu berücksichtigen. — Die Größen A -|- B sind direkt durch Ausmessung von ungequollenen und gequollenen Schuppen ermittelbar (siehe oben, \). 176); C ist auf sofort anzugebendem Weg bestimmbar. Also ist X = V — (A + B 4- C). Dabei ist nun zu beachten, daß die zur Bestimmung von C zu machende Wägung an toten (ad hoc von der zu untersuchenden Pflanze zu trocknenden) Blättern, welche (vgl. oben, p. 182) die Gewähr bieten, daß kein Wasser osmotisch aufgenommen wird, ausgeführt werden muß. Die zur Bestimmung von C dienende Wägung beruht auf folgender Überlegung: Wird das Blatt maximal benetzt, so muß den Trichomen äußerlich anhaftendes Wasser vorhanden sein. Dies ist nicht (durch Imbibition) fixiert; es verdunstet also rascher als das Imbibitionswasser der Membranen. Werden in raschen Inter- vallen Wägungen vorgenommmen (was zweckmäßig in der Weise geschieht, daß der wandernde Zeiger der Wage beobachtet wird), Physiologische Bromeliaceen-Stiulien. 139 SO muß die Abfallsliiiie solange steil gehen, als noch frei ver- dunstendes Wasser vorhanden ist; sie muß weniger steil werden in dem Moment, wo nur noch imbibiertes Wasser verdunstet. Aus der Lage der Knickung der Abfallslinie ist ohne weiteres die Menge des freien Benetzungswassers ablesbar. Einwandsfreie Resultate, welche erlauben, die Knickungsstelle in der Abfallslinie klar zu erkennen, können nur dann erzielt werden, wenn für starke Benetzung des zu wägenden Pflanzenteils gesorgt, wenn dieser frei aufgehängt wird und endlich genügend hohe Lufttemperatur die Verdunstung des Wassers sicli rasch ab- spielen läßt. Da die vorhin (p. 180) dargestellten Wägungen im Wäge- gläschen stattfanden, war bei ihnen die Knickung der Abfallslinie zwar vorhanden, aber für Berechnungen nicht genügend markiert; es wurde deshalb ein neuer Versuch unternommen. Ein Blattstück von Tülandsla strcpfocnrpa Bak. wurde ge- wogen, mit Paraffin beiderseits verschlossen, wieder gewogen, mit einer Drahtschlinge versehen und auch davon das Gewicht ermittelt. Ohne vorherige Benetzung mit Alkohol wurde das Blattstück darauf 30 Minuten lang derart in Wasser von 25" gelegt, daß der Diaht nicht weiter, als dies unbedingt erforderlich war, ins Wasser kam. Die ermittelten Gewichte waren folgende : Blattstück trocken, ohne Draht L57,91 mg, » » mit „ 193,79 „ „ „ „ „ und Paraffin 218,79 „ „ benetzt, „ „ „ „ 590,84 „ Die Wägung des frei aufgehängten Blattstücks begann am 16. Dezbr. 1903, Vorm. 9 h 30'; Gewichtsbestimmungen wurden bis 11 h 8' alle 2 Min. gemacht mit Ausnahme der Pause von 10 h 47' bis 10h 54'; von 11h 8' ab wurden die Wägungen mit Intervallen von je 10 Min. ausgeführt bis 1 h 55'. — Von 2h 53' bis 3h 0' erfolgten nochmals vier Wägungen. — Barometerstand während des Versuchs 750.24 beiO"; Temperatur konstant 15,8"; Luftfeuchtigkeit 7,04 g pro cm^. Das benetzte Blattstück wog zu Anfang des Versuchs 590,84 mg. Bis zum 91' 59' erreichten Gewicht von 548,80 mg geht die Linie, welche die graphisch dargestellten W ägungsziflern verbindet, absolut gerade; von dem um 9 h 59' erreichten Punkt ab nimmt die Ver- Jahrb. f. wiss. Botanik. XL. 13 190 ^ai'^ ^fez, dunstuüg wenig, aber bei der Genauigkeit der Wägungen deutlich ab. Bei 9 ii 59 ' und Gewicht 548,80 mg liegt die gesuchte Knickung in der Linie, von da ab geht diese wieder bis 12ii 46' und 286,58 mg als vollkommene Gerade weiter. Der Winkel, welchen die sich im Knickungspunkt schneidenden Geraden bilden, beträgt unter den eingehaltenen Versuchsbedingungen 3^ 20'. Nach den eben angegebenen Ziffern hat das Blattstück bei der Benetzung 372,05 mg Wasser aufgenommen; davon ist frei- liegendes, weder in die Kapillaren noch in die Membranen und Lumina der Schuppen aufgenommenes Benetzungswasser 42,04 mg. Die Methode dieser Bestimmung wurde deshalb so genau dar- gestellt, weil sie für die spätere Aufstellung der Wasserbilanz der lebend untersuchten TiUandsia - Arten von Wichtigkeit ist. — Einige weitere Angaben, die aus dem ferneren Verlauf der Ver- dunstungslinie abzunehmen sind, seien weiter unten gemacht. Eine Berechnung der Summe der Kapillarvolumina nach der ersten (p. 188 skizzierten) Methode ist bei der trockenen Pflanze nicht möglich, weil infolge der stattgehabten Zersetzung und Ent- färbung des Chlorophylls beim Trocknen sich die Grenzen der kapillaren Ausbreitung eines benetzenden Wasservoliims nicht genau bestimmen lassen. Auch würde eine derartige Berechnung keinen zutreffenden Schluß auf die Verhältnisse des Lebens zulassen, da an totem Material die Fehlergrenzen bei den vor stattgehabter Be- netzung außen übermäßig erweiterten Kapillaren viel zu groß wären. Über die Änderungen im Volum der Kapillaren bei der Aus- trocknung gibt ein für das Verständnis der gesaraten Verhältnisse wichtiges Experiment genügend genauen Aufschluß: Legt man ein trockenes, dem Herbar entnommenes Blatt von Tillandsia usneoldes L. (Arten mit größeren Blättern, also auch T. streptocarpa Bak. eignen sich nicht gut für den Versuch, weil die Bilder nicht übersichtlich genug sind) unter das Mikroskop und betrachtet mit schwacher Vergrößerung das Vordringen von Wasser in und an der Schuppenbedeckung (vom Wassertropfen aus schiebt sich rasch ein Wassermantel über das ganze Organ), so sieht man eine deutliche und charakteristische Lageveränderung der Schuppenflügel. Die vorher stark abstehenden Flügel senken sich und legen sich aufeinander. Aus den Fig. 3 und 4 geht hervor, daß diese Bewegung der Flügel die mechanische Folge der Quellung der Deckelwände des Schildes ist. Physiologische Bromeliaceen-Studien. 191 Durch diese Lageveränderung der Flügel geht zwar, wie unten auszuführen sein wird, ihr für die Tau -Kondensation besonders günstiges Abstehen in der Luft verloren, aber die Kapillaren werden nach außen verkleinert, das kondensierte Wasser wird vollkommener aufgenommen und insbesondere fester gehalten. Die zweite mikroskopische Beobachtung, welche hier augezogen werden muß, ist folgende: Läßt man unter dem Mikroskop einen Schnitt wechselnd quellen und eintrocknen (siehe oben, p. 166), so beobachtet man, daß bei der Austrocknung die Scheibenteile der Schuppen (welche sich partiell decken, vgl. p. 186) sich fest aufeinander pressen, bei der Quellung dagegen sich von der Epidermis entfernen. Daraus geht hervor, daß die innern, nach der Epidermis des Blattes zu be- legenen Kapillarräume sich bei der Benetzung des Blattes erweitern. — Die Erweiterung ist zwar relativ bedeutend, aber absolut so gering, daß die Kapillarität in diesen Räumen niemals aufgehoben wird; es findet zunächst eine Speicherung des Wassers statt. Zugleich kommt aber die Erweiterung der innern Ka])illaren auch der Verschiebbarkeit des aufgenommenen Wassers zugute, d. h. der kapillaren Ausbreitung des gegebenen Wasserquantums in benach- barte, noch unbenetzte oder nicht völlig gefüllte Kapillaren, bis alles Wasser in die inneren, nach der Epidermis zu belegenen Kapillarräume aufgenommen ist. Beide durch die Quellungsbeweguug der Scliup])en bewirkten Änderungen in der Größe der Kapillarräume, sowohl die Ver- engerung der äußern (der Ausführungsräume) wie die Erweiterung der inneren (der Speicher- und Fortleitungsräume) sind zweck- mäßige Anpassungen, welche die Wasseraufnahme unterstützen. Die Austrockuungsbewegung der Schuppen dagegen schützt das in den Pflanzenleib (das Mesophyll) aufgenommene Wasser vor Verdunstung und reckt zugleich die Flügel wieder in die Luft, um bei Abkühlung derselben neue Taubildung hervorzurufen. 2. Verbindung der Kapillarräume untereinander und besondere Ausbildungen derselben. Je weiter hin das System der Kapillarräume sich erstreckt, umso vollkommener wird das benetzende Wasser aufgesogen. Das Ideal der Ausdehnung des Ka])illarnetzes wird erreicht, wenn nicht nur alle Schuppen des Blattes, sondern auch alle der ganzen Pflanze 13* 192 Carl Mez, in kapillarer Verbindung stehen. Am leichtesten ist dies bei stiel- rundem, insbesondere keine die Verbindung unterbrechende scharfe Blattränder aufweisendem Blatt zu erreichen. Tatsächlich sehen wir alle extrem atmosphärisch lebenden und zugleich den Tau kondensierenden Tillaiidsia-Arten nach stielrunden Blättern streben und es ist wohl kein Zufall, daß die Art, deren Blätter durchaus den Stämmchen gleichen und mit ihnen durch ununterbrochenen Schuppenbelag in völliger kapillarer Verbindung stehen, daß TiUand- sia usneoides L. weitaus die größte geographische Verbreitung besitzt. Die Zahl der ^' t^ ' Arten, welche, ohne ge- genseitige Verbindung verschiedener Blätter, stielrunde Blätter oder solche mit derart gerun- deten Kanten haben, daß die normalen Schuppen die Kapillar- verbindung über die ganze Blattfläcbe weg herstellen , ist bei den Untergattungen Phyta- r/ti.iü und Diaphoran- fltcnia übergroß. Nur bei wenigen Arten der genannten Untergattungen (zB. Tilldinhiü angidosa Griseb., T. coarctata Gill.), häufiger dagegen bei § ÄnopJophi/tiini und § Plati/sfnchys treten so scharfe Blatt- ränder auf, daß besondere Anschlußschuppen (Fig. 9) die kapillare Verbindung von Ober- und Unterseite des Blattes vermitteln müssen. Diese Trichome haben, wie die beigegebene Figur von TiUandsia coarctata Gill. zeigt, eine gekielte, dachförmige Gestalt; sie liegen auch in gequollenem Zustand der Epidermis relativ dicht auf und werden einerseits von den Nachbarschuppen der Oberseite, ander- seits von denen der Unterseite gedeckt. Noch bemerkenswerter ist die durch besondere Randschuppen hergestellte Kapillarverbindung bei zwei Alten, nämlich bei Tilland- Figiir 9. Quersclinift durch den Blattraud von TiUandsia roarc- iata (iill. mit auf der Kanto stehender Anschlußscliuppe. Vergr. 280 : 1. Physiologische Bromeliaceen-Studien. 193 sia variegata Cham, et Schdl. und T. hulhosa Hook. — Hier sind, wie dies Schimper^) für die letztgenannte Art genauer beschreibt, die Blätter dauernd derart schlauchförmig eingebogen, daß sie eine vollkommene Röhre bilden. Ein Rand deckt und liegt fest dem Rücken des andern Randes angepreßt. Hier kann nun die Kapillar- verbindung des Wassers von einem Rand zum andern quer über die Mitte ohne weiteres erfolgen. Um den Weg aber abzukürzen, sind auch hier besonders ausgebildete Anschlußschuppen (Fig. 10) längs des ganzen deckenden Randes vorbanden. Dachförmige Gestalt derselben würde hier den Zweck verfehlen; deshalb sind Figur 10. Querschnitt durch Jen Blattraud von Tillandsia variegata Cham, et Schdl. mit Anschlußschuppe. Vergr. 250 : 1. die Flügel asymmetrisch nach außen gewaltig verlängert, legen sich dicht auf die normalen Schuppen des Blattrückens in der Nähe des gedeckten Blattrandes und stellen so die kapillare Ver- bindung her. Eine biologisch abweichende Stellung von den übrigen atmo- sphärischen Bromeliaceen wird dadurch den beiden genannten Arten (und ebenso, wie es scheint, einigen Spezies der Untergattung Pseudocatopsis, welche merkwürdigerweise wie jene nach Herrn Ules Mitteilung je eine besondere Ameisenart in ihren Rosetten beherbergen) ermöglicht. Es sind Rosettenformen mit großen, knollenförmigen Wasserreservoirs, die aber nicht durch freien Ein- lauf des Regenwassers in rinnenförmigen Blattoberseiten, sondern durch kapillare Zuleitung im Schuppenbelag gefüllt werden. Von Wichtigkeit für diese Formen ist, daß das Wasser in die Kapillar- 1) Schimper, 1. c, p. 75, 194 Carl Mez, räume der geschlossenen Blattröhre rasch hineinkommt; der Weg wird abgekürzt durch die geschilderten Anschlußtrichome. Wie vollkommen der gegenseitige Anschluß der Kapillaren um ein Tillandsia-BlAit der extrem atmosphärischen Form herum ist, zeigt die Möglichkeit, es als Heber zu benützen. Krümmt man ein frisches Blatt (sehr schön geht der Versuch zB. bei TRlandsia strepfophylla Scheidw.), stellt es in ein Glas Wasser und sorgt dafür, daß der über den Rand des Glases überhängende Blatteil tiefer liegt als das Niveau des Wassers, so wird dies rasch ab- gehebert. Eine Vergrößerung des für die erste Aufsaugespeicherung des benetzten Wassers (welches nachher durch die Trichome ins Figur 11. Tülandsia xiphioidcs Ker. Querschnitt (hirch die Blattuuterseite. Vergr. 250 : 1. Mesophyll gepumpt werden soll) wichtigen Kapillarraums, also ge- wissermaßen ein Reservoir, aus dem die Pumpen gespeist werden können, zugleich auch eine intensive Vermehrung der Pumpen selbst stellen mit Schuppen ausgekleidete Skulpturen der Blattfläche, ins- besonders tiefe Längsriefen derselben, dar. Bei nur wenigen Arten kommen sie vor; merkwürdigerweise haben zwei verschiedene Untergattungen (Aerohia und PlatystacMjs) unabhängig die gleiche Anpassung ausgebildet {Tillandsia xiphioides Ker, T. arequitae Andre, T. pruinosa Sw., T. capiit-medusae Ed. Morr., T. purpiirea R. et Pav.). Physiologische Bromeliaceen-Studien. 195 Die Abbildung dieser Anpassung (Fig. 11) schon zeigt, daJ3 neben der Vergrößerung des kapillaren Systems und der Vermehrung der Pumptrichome durch derartige Riefen zugleich ein Verdunstungs- schutz für die in den Versenkungen befindlichen Schuppen geliefert wird, eine Ausbildung, die in noch erhöhtem Maße sich bei Tilland- sia redangida Bak. findet. — Auch hiervon eine Abbildung zu geben erübrigt sich, da der Blattquerschnitt dieser Art einer sehr bekannten Figur, nämlich dem Querschnitt durch das cölosperme Endosperm von Coniiun maculatum L. gut entspricht. Als tiefe, nach innen stark erweiterte Rinne ist hier die Blattoberseite der Unterseite eingesenkt; die Blattränder berühren sich in trockenem Zustand völlig, in nassem beinahe. Das von den Schuppen in der großen Höhlung gebildete Kapillarsystem kann nur vom Blattrücken Figur 12. Tillandsia coarctata Gill. Querschnitt durch die äußersten Teile des Blattes, nahe der Blattscheide. Vergr. 280 : 1. her gefüllt werden ; enthält es aber (von Regenfällen herstammendes) Wasser, so ist dies vor jeder Verdunstung geschützt. Eine auf anderem Wege erzielte Vergrößerung der Kapillar- räume ist relativ selten; sie kommt nur bei der durch die Dicke ihres Schuppenbelags fast abnorm erscheinenden Tillandsia Spren- gelii Kl. sowie bei wenigen sehr kleinen, aber in viele dicht ge- drängte Stämmchen geteilten kryptogamoiden Formen vor, welche sich schon durch ihren moosartig- polsterförmigen Wuchs vor allzu großer Verdunstung schützen, nämlich bei Tillandsia coarctata Gill. (= T. hryoides Griseb.), T. pusilla Gill. (= T. lichenoides Hieron.), T. virescens R. et Pav. — Hier treten (Fig. 12) papillös vor- gezogene Epidermiszellen auf, welche die Schuppenflügel hindern, völlig herabzusinken und stets relativ sehr große Kapillarräume zwischen sich garantieren. Eine Verbindung beider Prinzipien der Kapillarenvergrößerung, nämlich tief eingesenkte, mit Schuppen bekleidete Buchten und 196 Carl Mez, zugleich die Flügel der Schuppen von der Epidermis abhaltende Hörner, wurde bei der gleichfalls kryptogamoiden Tillandsia loUacea Mart. gefunden und in Fig. 13 dargestellt. 3. Die Verdunstung des Wassers in den Kapillaren und aus den Trichommembranen. Während bisher nur das Verhalten des tropfbar flüssigen Wassers unter den Schuppen in Frage kam, ist nun nicht un- interessant, die Verdunstungsvorgänge zu verfolgen. Figur 13. Tillandsia loliacea Mart. Teil eines Blattquerschnittes. Vergr. 300 : 1. Daß bei reichlicher Benetzung nicht alles Wasser sofort durch die Saugpumpen aufgenommen wird, geht daraus hervor, daß eine in Wasser getauchte lebende Tillandsia noch lange grün bleibt. Nur tropfbar flüssiges Wasser kann die Lichtzerstreuung an den Schuppenmembranen aufheben, nicht aber Wasserdampf. Bei dem sonnigen Standort aller extrem atmosphärischen Tillandsien ist Physiologische Bromeliaceen-Studien. 197 aber sicher, daß sehr rasch auch in den Kapillaren Verdunstung eintreten muß. Hier sei daran erinnert, daß die gesamten Trichome und damit auch die Schuppenflügel nicht kutikularisiert sind; daß die Wasser- tropfen das Trichom benetzen, nicht aber die Epidermis. Solange überhaupt noch tropfbar flüssiges Wasser in den Kapillaren vor- handen ist, hängt es an den Membranen der Schuppen, müssen diese also maximal mit Wasser imbibiert sein. Aus den imbibierten, nicht gegen die Luft abgeschlossenen Membranen findet selbst- verständlich Verdunstung statt, wenn die äußere Luft nicht dampf- gesättigt ist. Solange die Membranen Wasser verdunsten, findet weiter Wärmebindung, also Abkühlung, statt. Demnach wird, solange noch Wasser unter den Schuppen sich befindet, bei Temperaturerhöhung der Atmosphäre (wie sie unter der Einwirkung der Sonne jeden Tag stattfindet), wenigstens so- lange die Luft bewegt ist (und die extrem atmosphärischen Tilland- sien wachsen, soweit ich dies übersehen kann, nur an Stellen, die dem Wind zugänglich sind, ja sie suchen zugige Standorte) ein fortgesetzter Wechsel des Aggregatzustandes des Wassers eintreten: Wasserdampf in den Kapillaren wird infolge der Wärmebindung, welche durch die auf der iVußenseite der Schuppe stattfindende Verdunstung dauernd erfolgt, stets wieder flüssig, sobald ein den äußern Druck übersteigender Gasdruck in den Kapillaren vor- handen ist. Es wird demnach, solange noch flüssiges Wasser in den Kapillaren sich findet, stets Druckkonstanz außen und innen herrschen. Daraus folgt zunächst, daß der Wasserverlust, welcher aus den Ausmündungen der Kapillaren stattfindet, nur sehr klein sein kann. Aus ihnen entweicht Wasser nur durch Diffusion in die äußere Luft; bei der bedeutenden Reibung des Gases in den Kapillaren wird der Diff'usionsverlust minimal sein. Im wesentlichen trifi't deswegen die Verdunstung nur das Imbibitionswasser der Schuppenmembranen. Da dies Wasser nun nicht frei liegt, sondern zwischen die Mizellen der imbibierten Membran eingelagert ist, unterliegt der Verdunstung wesentlich nur besonders festgehaltenes Wasser, sie muß also relativ langsam ver- laufen. Dies stimmt mit den Ergebnissen des oben mitgeteilten ersten Wägungsversuchs überein: Das tote Blattstück jenes Versuchs wog am 6. Dez. 1903 Vorm. 11 h 8' = 277,54 mg; es wog am 7. Dez. 198 t'arl ilez, 1903 Vorm. 10h 8'= 162,94 mg, hatte demnach in 23 Stunden (bei Temperatur konstant = 10,2*^ und Druck 744 mm) nur 114,60 mg Wasser abgegeben und hielt noch 48,34 mg des kapillar aufgesaugten Wassers. — Dabei ist allerdings besonders hervor- zuheben, daß dies Blattstück sich dauernd in dem (offenen) Wäge- gläschen und im abgeschlossenen Raum des Wagekastens befand. Bei völlig unbehinderter Verdunstung, wie sie durch die Bedingungen des dritten Wägeversuchs angestrebt wurde, geht die Abgabe des Wassers rascher vor sich. Nach diesen Erwägungen ist der weitere geradlinige Verlauf der bei langdauernden Wägungen gefundenen xlbfallslinie ver- ständhch. Nach der (vgl. oben, p. 190) ersten Knickung der Linie, welche durch das Verbrauchtsein des äußerlich anhaftenden Wassers ihre Erklärung findet, müßten Unregelmäßigkeiten (jedenfalls Ab- weichungen von der Geraden) eintreten, wenn nicht ganz auto- matisch der Druck in den Kapillaren dem äußern Luftdruck gleich gehalten würde. Im Verlauf der völlig durchbearbeiteten Verdunstungslinie des dritten Wägeversuchs war rechnungsmäßig die Menge des in die Lumina der Scheibenzellen des Blattstücks aufgenommenen Wassers des ersten Hubes (bei einem Flächeninhalt des Blattstücks von 1369,98 mm- nach den p. 176, 177 gegebenen Ziffern berechnet =; 33 mm^) um lOi» 25' verdunstet. Bei dem von diesem Zeitpunkt und 496 mg gebildeten Punkt der Linie zeigt sich keinerlei Knickung oder Krümmung des geradlinig zur Darstellung kommenden Ver- dunstungsverlaufes. Bei der Dauerwirkung der Pumpen muß jeder durch Verdunstung aus den Deckelwänden im Lumen der Scheiben- zellen entstehende Wasserverlust solange kontinuierlich aus den Kapillaren gedeckt werden, als darin noch reichlicher tropfbar flüssiges Wasser vorhanden ist. Erst mit dem Verbrauch dieses kann eine Änderung im Verlauf der Verdunstungslinie eintreten. Diese Änderung kann aber nicht als Knickung, sondern muß als Rundung in Erscheinung treten. Sie beginnt mit minimaler Ab- weichung von der Geraden um 12li30' und 307,0 mg und geht wieder in eine Gerade über beim Punkt 2ii 43' und 239,0 mg; der letztbezeichnete Punkt ist der, bei welchem nur noch gasförmiges Wasser in den Kapillaren sich findet, das ganz langsam, unter dauernder Abkühlung, durch Diffusion entlassen wird. So kann auch aus diesem Versuch mit großer Genauigkeit das Volum der Summe der Kapillaren des untersuchten Blatt- Physiologische Bromeliaceen-Studien. 199 Stücks berechnet werden: das darin aufgenommene Wasser wiegt 284,01 mg. Ferner ist der Versuch geeignet, das Imbibitionswasser der Schuppen zu bestimmen: sein Gewicht ist die Differenz zwischen 239,0 mg und dem Trockengewicht des Blattstücks (218,79 mg); es beträgt 20,21 mg. Nach den oben (p. 177) gegebenen Ziff'ern ist rechnungsmäßig das Gewicht des Imbibitionswassers = 22,58 mg zu bestimmen; die frappante, weit innerhalb der Fehlergrenzen fallende Überein- stimmung dieser Zahlen ist ohne Zweifel ein günstiger Zufall, denn wenn auch die Fehlergrenzen des Wäge Versuchs minimal sind, so betragen die der Trichomausmessung doch 3 Vo und die vorhandene Differenz zwischen rechnungsmäßig und durch Wägung gefundenem Imbibitionswasser dürfte das sechsfache des ermittelten Wertes haben, ohne einen Zweifel an der Richtigkeit der stattgefundenen Ermittlungen zuzulassen. So ist das Resultat dieser Berechnung ein sicherer Beweis dafür, nicht nur, daß die ünstetigkeiten in der beobachteten Verdunstungshnie richtig interpretiert sind, sondern auch für die Richtigkeit der oben ausgeführten rechnungsmäßigen Bestimmung des Schuppenvolums in ungequollenem und gequollenem Zustand. Wird dieser physikalisch exakte Wägungsversuch in die Praxis des Pflanzenlebens mit der jede Nacht stattfindenden Betauung der Blätter übersetzt, so kann als sicher ausgesprochen werden, daß, ganz abgesehen von dem durch die Stomata aus dem Mesophyll kommenden Wasser, in den Kapillarräumen dauernd feuchtere Luft vorhanden ist, als außen. 4. Verwendung der bezüglich der Kapillarräume festgestellten Ergebnisse zur Erklärung biologischer Einzelerscheinungen. a) Epiphytische Mikroflora im Schuppenbelag. Eine bemerkenswerte Illustration der vorstehenden Ergebnisse wird durch das Leben geliefert. Nicht nur die Wasserbehälter, welche von den Blattscheiden großer Bromeliaceen (insbesondere Vriesea-Aiten) gebildet werden, haben ihre Vegetation von Utricii- laria-Formen und ihre endemischen Crustaceen '), sondern auch 1) Vgl. Ule iu Ber. Deutsch, bot. Gesellsch. XVI (1898), p. 308. 200 Carl Mez, unter den Trichomen, insbesondere in den Schuppenwinkeln der extrem atmosphärischen TiUandsia- Arten, hat sich häufig eine Mikroflora angesiedelt. Unsere Fig. 14 stellt eine (größtenteils am Rand abgebrochen gezeichnete) Schuppe von T. ionanfha Planch. dar, welche im Innenwinkel Fäden einer chlorophyllgrünen Alge (des einen, fast geschlossen zylindrischen Chromatophors wegen vielleicht Ulothrix spec.) beherbergt. Unter den Schuppen von T. usneoides L. fand sich ein Pleurococcus\ T. caput-medusae Ed. Morr. war reichlich mit einem Chroococciis besetzt; bei T. dependens Figur 14. Tillandsia ionantha Planch. Schuppe mit Fäden einer epiphytischen Alge im Innenwinkel. Vergr. 190 : 1. Hieron. und T. decomposüa Bak. begegnete (oft massenhaft) Oloeo- capsa spec; T. capitata Bak. beherbergt eine niedliche Calothrix- Art usw. Alle diese Algen gehören amphibischen, auch Austrocknung ertragenden Formenkreisen an ; ich halte es nicht für wahrscheinlich, daß die Arten endemische Bewohner der Ti/Zonr/^m-Schuppen sind. Sie mögen mit angewehtem Staub an ihren merkwürdigen Standort gelangt sein; dieser aber bot den Keimen reichlich Wasser zur Vermehrung und Ausbreitung. Physiologische Bromeliaceen-Studien. 201 b) Einige pflanzengeographische Probleme. Eines der beachtenswertesten pflanzengeographischen Probleme ist vielleicht von den Betrachtungen über die an den Schuppen der extrem atmosphärischen Tillandsien stattfindende Wärmebindung ausgehend in Angriff zu nehmen: die rätselhaft weite Verbreitung von Tillandsia usneoides L. und einigen nahen Verwandten, ins- besondere T. recurvata L. und T. polytrichioides Ed. Morr. — Nicht nur im Habitus, welcher bei zweien dieser Arten durch den Namen vorzüglich beschrieben wird, sondern auch im Vorkommen unter den verschiedensten äußeren Bedingungen haben diese Arten etwas kryjitogamenartiges. Insbesondere T. usneoides L., dieses typischste Charaktergewächs des wärmeren Amerika, geht von den Südstaaten Nordamerikas bis an die Grenzen Patagoniens und bis an die temperierte Region Chiles. Sie steigt auch in vertikaler Richtung hoch in den Anden an ; die vertikale Verbreitung teilt sie mit T. polytrichioides Ed. Morr. „Les memes especes se retrouvent absolument identiques, „au sommet du Sorata, dans la »puna« de l'Argentine et „dans la foret vierge de Rio de Janeiro" '). Mit aller Reserve sei auf folgende Möglichkeit der Er- klärung für das Ertragen der verschiedensten Klimate hingewiesen: Das Schuppenkleid dieser extrem atmosphärischen Arten könnte als Isolator wirken, welcher verhindert, daß der Pflanzen- körper die Temperaturschwankungen der Außenwelt so intensiv mit- macht, wie dies ohne die Trichome geschähe. In heißem Klima wird bei der nächtlichen Taubildung ein größeres Wasserquantum den Kapillarräumen zugeführt werden, bei der intensiven Tagesverdunstung eine größere Wärmemenge ge- bunden werden, als in kühlerem Klima, wo einerseits die Tages- verdunstung, anderseits aber auch die nächthche Betauung geringer sind. Dementsprechend wäre es nicht ausgeschlossen, daß die Innentemperatur der Pflanze (und auf die kommt es wesentlich an) eine nicht völlig parallel der Außentemperatur des Standorts ver- laufende Kurve darstellte, sondern bei den kältesten wie wärmsten Standorten sich vielleicht wenig von einem Durchschnittswert entfernte. Hinzu kommt, daß nach Verdunstung des Wassers in den Kapillaren die Schuppenbekleidung als stark wirksame Isolation gegen die Außentemperatur in Betracht zu ziehen ist. 1) Mez iu DC. Mouogr. Phauerog. IX (1896;, p. LXXXII. 202 Carl Mez, Inwieweit die poetische Schilderung Grisebachs') von der Dattelpalme, welche durch Wasserzufuhr aus dem Boden und Ver- dunstung in der Laubkrone sich die Innentemperatur ermäßigt, experimentell begründet ist, weiß ich nicht. Bei den extrem atmo- sphärischen Tillandsien ist die Frage aber, wenigstens innerhalb gewisser Grenzen, der Messung zugänglich und in folgender Weise vorläufig untersucht worden: Stahl '^) hat die in der tierischen Physiologie schon lange ge- übte Methode der Messung von Innentemperaturen mit der Thermo- nadel auf pflanzliche Objekte bereits angewandt. Herr Professor Dr. Dorn hatte nicht nur die Freundlichkeit, die benutzten Thermonadeln in seinem Institut herstellen zu lassen, sondern unterzog sich auch der großen Mühe, die Versuche an- zuordnen und selbst zu beobachten und zu berechnen. Ich bin ihm dafür zu besonderem Dank verpflichtet. Untersucht wurden die Differenzen von Außentemperatur und Tem])eratur im Mesophyll bei unbenetzten und stark benetzten lebenden Blättern von TiVandshi, sfrcpfophijUa Scheidw., welche Herr Prof. Stahl mir aus dem Pflanzenbestand des Gartens zu Jena freundlichst mitgeteilt hat. Auf die Versuche selbst, ihre Anordnung, die beobachteten Vorsichtsmaßregeln und ihre Beweiskraft werde ich in einer spätem Arbeit zurückkommen. Hier sei nur kurz erwähnt, daß durch die Verdunstung des Wassers in dem (bei Tillaiuhia strcpto'pliyVa Scheidw. sehr dicken) Mesophyll tatsächlich eine wesentliche Tempe- raturerniedrigung eingetreten ist, und zwar sank die Innentemperatur nach Benetzung des Blattes mit Wasser von Zimmertemperatur bis 4,079*' unter die Außentemperatur, um allmählich wieder zu steigen. Aus den Versuchen geht aber hervor, daß sehr beträcht- liche Wassermengen von der Pflanze aufgenommen werden müssen, um bei warmer Atmos])häre lang anhaltende Temperaturerniedrigung zu erzielen. Ob die Verhältnisse an den verschiedenen Standorten der Pflanzen derart sind, daß sich, wenigstens für eine längere Zeit des Tages, Abkühlung durch Verdunstung und Erwärmung durch Zufuhr von außen kompensieren, läßt sich nur bei Unter- suchung an Ort und Stelle klarlegen. Es scheint aber, daß die Wirkung des Schuppenbelags als Isolationsmasse diese Kompen- sation an Bedeutung wesentlich überragt. 1) Grisebach, Vegetation d. Erde, ed. 2, II (1884), p. 81, 82. 2) Stahl in Ann. Jard. Buitenz. XIU (1896;, 2, p. 153. Physiologische Bromeliaceen-Studien. 203 Eher könnte aus der Erwcägung der bei stark beschuppten Tillandsien außerhalb der Epidermis vorliegenden Kapillarverhält- nisse ein anderes pflanzengeographisches Problem wohl seine Auf- lösung finden: das Fehlen von TiUandsia usneoides L. und T. re- ciirvata L. in der Hyläa, während sie sowohl im Norden (Guyana) vae im Süden (Cearä usw.), wie auch im Westen (Andenländer) häufig, ja meist massenhaft vorhanden sind. An sich schon gibt die geringe Zahl von nur vier in der Hyläa vorkommenden T illanchia- Arien zu denken, wenn sie mit den Ziffern von Mexiko (63), Kolumbien (52), Argentinien (34), Guyana (17) '), Rio de Janeiro (16)-) verglichen wird. Insbesondere aber ist, soweit ich jetzt übersehen kann, kein einziger Standort der ubiquistischen TiUdnilsia recurvata L. in der eigentlichen Hyläa mit Sicherheit nachgewiesen. In den beiden großen Hyläa-Samm- lungen von Poeppig und Spruce fehlt die Pflanze; das sagt bei der Genauigkeit dieser Sammler, daß die Spezies, wenn sie über- haupt vorkommt, jedenfalls sehr selten ist und wohl in den Regen- wäldern der Hyläa sich nicht findet. Auch TiUandsia usneoides L. kommt, wie mir Herr Ule be- sonders mitteilte, in den Regenwäldern der eigentlichen Hyläa nicht vor; sie erscheint erst in den trockenen Wäldern des Übergangs- gebietes wiedei^). Gelegentlich einer zoologischen Kontroverse wurde das Vorhandensein der Art im Amazonengebiet erörtert: Huber^) schreibt als Resume über diesen Punkt: „Que a Tillands/a usneoides, taö frequente no resto da „America tropical, deve se considerar, ate prova contraria, „como completaniente ausente do valle amazouico." Bei der enormen Wanderungsfähigkeit der Art als Nestmaterial der Webervögel-') müßte sie auch in der eigentlichen Hyläa vor- handen sein, wenn sie ihre Existenzbedingungen dort fände. In dauernd feuchter und warmer Luft kwawT illandsiausneoideslj. nicht gedeihen; die Kapillarräume der Beschuppung würden dauernd mit Wasser erfüllt bleiben; der Wassermantel würde aus dem extrem atmosphärischen Gewächs eine Wasserpflanze machen. — Daß dies bei einer andern Art tatsächlich vorkommt, wird unten gezeigt 1) Mez in DC. Monogr. Phanerog. IX (1896), p. LXXXVII. 2) Mez in Mart. Flor. Brasil. Bromel., p. 630. 3) Ule iu Engl. Jahrb. XXXIII (1903), p. 75. 4) Huber in Boletin do Museu Paraense III (1902), Sep. p. 15. 5) Vgl. Schimper, 1. c, p. 31; Huber, 1. c, p. 1 ff. 204 Carl Mez, werden; T. us-neoides L. scheint sich aber nicht zum Übergang zur Wasseratmung bequemen zu können. Unrichtige Behandlung in unseren Gewächshäusern ist der Grund, warum diese Pflanze, welche nach ihrer geographischen Ver- breitung offenbar sehr anspruchslos ist, in Europa stets nach kurzer Zeit eingeht. Das Hyläaklima wird in unsern Viktoriahäusern recht gut nachgeahmt. Da hinein pflegt man eine Pflanze zu hängen, welche durch Abkühlung den Tau zu kondensieren organisiert ist und welche anderseits die Nässe verdunsten lassen muß, um atmen zu können. Ohne Zweifel würde eine weniger warme Kultur an Stellen, die dem Luftzug ausgesetzt sind, der Pflanze besser be- hagen. Die Taubefeuchtung könnte dann leicht durch die Wasser- brause ersetzt werden. C. Die Kondensation des Wasserdampfes an den Schuppen. Als letzter Punkt der physikalischen Fragen, welche an totem Material erledigt werden können, sei auf die im vorstehenden bereits mehrfach gestreifte Taukondensation durch die Schuppeuhaare ein- gegangen. Hier kann die Behandlung der Frage eine kürzere sein, denn daß der Tau im allgemeinen stets als wichtiger Wasserlieferant der Tillandsien angesehen wurde, geht aus der ganzen Literatur hervor. — Verwiesen sei nur auf die neuste Bemerkung in dieser Frage, wo Karsten und Stahl') über mexikanische Cacteen- regionen schreiben: „Scheinbar einander ausschließende Formationen, wie die- „jenigen der ausgeprägten Xerophyten und der Epiphyten, „treten hier vereinigt auf. Die Erklärung wird einmal in „der außerordentlichen Genügsamkeit gerade der Tilland- ,,sien und besonders dieser bestausgerüsteten Art (T. recur- „vata L.), anderseits darin zu finden sein, daß bei der „immerhin nicht unbeträchtlichen Erhebung und dem klaren „Himmel dieser Cacteenregionen starke nächtliche Tau- „bildung eintritt, die anspruchslosen Pflanzen ihr Fori:- „kommen ermöglicht." 1. Unterscheidung der extrem atmosphärischen Tillandsien in Regen- und Tauformen. Eine Unterscheidung der bei den extrem atmosphärischen Tillandsien vorhandenen Anpassungen zur Ausnutzung des Regens 1) Karsteu uud Schenk, Vegetationsbilder, Heft 8 (1903) ad tab. 45 — 47. Physiologische Bromeliaceen-Studien. 205 einerseits, des Taus anderseits wurde bisher nicht gemacht: Regen- und Taubefeuchtung wurden als für die Pflanzen gleichwertig an- gesehen. Dies entsj^richt aber den Ergebnissen der physiologisch- anatomischen Betrachtung niclit. Nicht nur rosettenbildende Bromeliaceen, sondern auch extrem atmosphärische Tillandsien haben vielfach Regenblätter; welche* Unterschiede zwischen dem Regen- und dem Taublatt dieser Formen vorhanden sind, sei an zwei Beispielen erläutert: In Argentinien leben Tillandsia unea Griseb. und T. usneoidesJj. unter gleichen äußern Verhältnissen. Die erstgenannte Art, eine Bewohnerin dürrer Felsen, ist eine typische Regenform, welche das Wasser genau wie die andere mit den schuppenbesetzten Blatt- spreiten aufnimmt, aber doch im Bau sehr wesentlich von ihr abweicht; T. unrieoides L. hängt an Bäumen. Zunächst ist der ganze Bau der Pflanzen höchst verschieden. Bei Tillandsia unca Griseb. sind starre, wie aus Blech geschnittene Blätter zu einer festen (doch kein Reservoir an der Basis bildenden) Rosette vereinigt; T. n.^ni'okles L. hat den schwank -flexilen Bau, welcher bekannt genug ist') und der Pflanze den bezeichnenden Namen „crin vegetal" eingebracht hat. Versuche haben ergeben, daß T. usneoidrs L. im Regen nur sehr langsam und unvollkommen benetzt wird, weil ihre schwanken Teile von den Regentropfen zur Seite geschlagen werden. T. unca Griseb. dagegen wird völlig und sofort benetzt, weil die Blätter den schwersten Tropfen vollkommenen Widerstand leisten. Die Blätter beider Arten haben das typische graue Aussehen der extrem atmosphärischen Tillandsien. Nur sind die Schuppen, welche die Färbung bewirken, sehr verschieden angeordnet. Bei Tillandsia u»ca Griseb. bilden die Schupjien einen pflaster- artig festgefügten, sehr dichten Belag; unter der Lupe sehen die Blätter feinkörnig aus. T. iisneoides L. dagegen führt spreuartig lockere, abstehende, im trockenen Zustand kleiig aussehende Tri- chome. Der Wasseraufsaugung dienen beide Schuppenformen in gleicher Weise, aber bezüglich des (sekundär in Frage kommenden) Verdunstungsschutzes verhalten sie sich insofern wesentlich ver- schieden, als die ausführenden Kapillaren bei T. unca Griseb. dauernd auf das geringste Durchschnittsminimum reduziert sind. Die Hauptsache aber ist, daß an der Pflasterschicht dieser Art sicher 1) Vergl. Schimper, Pflanzengeogr. (1898), p. 350, Fig. 168, 169. Jahrb. f. wiss. Botauik. XL. 1-t äÖ6 '^arl Mo7,, keine besonders starke Taubildung auftreten kann, während die dünnen und abstehenden Flügellamellen der Tauform jede Nacht durch Ausstrahlung sich wesentlich unter die Temperatur der um- gebenden Luft abkühlen und jede Nacht ganz regelmäßig eine Taubenetzung herbeiführen müssen. Die Regenfälle sind an den Standorten von Tillandsia unca Griseb. (Provinzen Cordoba und Catamarca von Zentral -Argen- tinien) selten und durch Dürrepeiioden getrennt. Ein Gewächs, welches hier wurzellos ist und vom Regen lebt, muß Wasserspeicher ausgedehnterer Art, als die Kapillarräume des Trichombelages sie bieten, aufweisen. — Tatsächlich ist bei T. unca Griseb. eigentlich das ganze Mesophyll nur Wassergewebe und eine besonders mächtige Ansammlung typischer, sehr großer Wasserspeicherzellen zieht sich fest geschlossen von der ganzen Oberseite bis in die Blattmitte. — Bei T. usneoides L. dagegen sind im Mesophyll zwischen den Chlorophyllzellen nur einzelne wenige, nicht besonders vergrößerte Wasserzellen zerstreut, wie dies Schimi)er') gut abbildet. Nur für einen Tag braucht die Tauform Reservewasser zu speichern; sie tut dies zwischen den Bedarfsstätten zerstreut und hat dadurch den Vorteil, bei der glühenden Tageshitze das Wasser auf dem kürzesten Wege den Ohlorophyllzellen zukommen lassen zu können. Schließlich treten die gleichen Prinzipien nochmals überaus klar bei der Betrachtung der Epidermisausbildung beider Pflanzen entgegen. 'Tillandsia usneoides L. hat große, dünnwandige Epi- dermiszellen, welche, wie der erste Blick auf den Schnitt lehrt, keine besondere Fähigkeit haben, die Verdunstung zu mindern; T. unca Griseb. zeigt eine Verdickung der Epidermiswände, welche direkt an die Gewölbezellschicht um die Samen der Leguminosen erinnert. Das Lumen der Zellen (welche, wie bei den meisten Bromeliaceen, sehr viel stärker nach innen als nach außen verdickt sind), ist nur als feiner Strich sichtbar. Ein stärkerer Epidermal- schutz gegen Verdunstung ist kaum zu denken. Nach diesem Vergleich von zwei -extrem gegensätzlichen Arten, welche Regen- und Taublatt der extrem atmosphärischen Tillandsien repräsentieren, kann es nicht zweifelhaft sein, daß die Formen, welche besonders merkwürdige Wasserspeicher, selbst in den Schuppenkapillaren, besitzen. Regenformen sind; dies ist tatsächlich bei den oben zitierten T. xiphioidcs Ker und T. rectanijula Bak. \) Schiniper, Mitt. Trop. II (1888), t. III, Fig. 16. Physiologische Bromeliaceen-Sfudieii. 207 in ausgesprochenster Weise der Fall und kann aus dem anatomischen Bau einer großen Anzahl von andern Arten {T. vernicosa Bak., T. Goyazensis Mez seien als besonders gute Beispiele noch genannt) ohne weiteres gefolgert werden. — Wenn man die Standorte der Regen- und der Tauformen miteinander vergleicht, so zeigt sich, daß jene meist Felsbewohner, diese fast ohne Ausnahme Epi- phyten sind. Schimper') hat für diesen Punkt keine Erklärung finden können: „Daß noch andere spezielle Anpassungen an epiphytische „Lebensweise, die aufzudecken ich nicht imstande war, „existieren, geht aus dem Umstände hervor, daß viele „Arten, namentlich unter den Tillandsieen, auf Felsen nicht „oder in abweichenden Varietäten (Tillandsia recurvata „var. sax/cola Hieron.) wachsen". Die hier zitierte Form heißt Tillandsia propinqua var. saxi- cola Hieron. ^) und gehört damit nicht zu der exquisiten Tauform T. recurvata L., sondern schließt sich an eine andere, einen Über- gang von Tau- zu Regenblättern aufweisende Art an. Daß aber Arten mit typischen Taublättern besser in der Atmosphäre, solche mit typischen Regenblättern vorteilhafter am Boden, d. h. auf Felsen ihr Fortkommen finden, braucht nur angedeutet zu werden. Nur Zwischenforraen vermögen gleich gut sowohl epiphytisch wie auf Felsen zu wachsen; als nicht extrem angepaßte Formen pflegen sie aber der Konkurrenz der extrem angepaßten und deshalb günstiger konstruierten umso besser zu begegnen, je näher sie dem einen oder anderen Extrem kommen. Die Mittellinie haltende Zwischenformen sind meist auf relativ enges Gebiet beschränkt. Eine extremer Taublattbildung sich nähernde Mittelform ist die von Schimper genauer untersuchte Tillandsia Oardneri Lindl., eine sehr interessante und im folgenden nochmals genauer heran- zuziehende Art. Tillandsia Oardneri Lindl. hat dichten Tauschup])enbelag und zugleich stark ausgebildetes Wassergewebe ^) bei ziemlich groß- zelHger, unverdickter Epidermis. Die Art ist eine aus Regenformen entstandene und ihnen noch nächst verwandte Tauform. Wie die mit der Natur sehr gut übereinstimmenden Figuren Schimpers 1) Schimper, 1. c, p. 82. 2) Hieronynius, Je. et descript. Argent. p. 16. 3) Vgl. die Ahhildung Schimpers, I.e., t. III, Fig. 6, 7. 14* 208 Carl Mez, lehren, liegt das Wassergewebe in seiner ganz überwiegenden Menge als breite Schicht auf der Unterseite des Blattes. Bedenkt man, daß bei der Austrocknung das "Wassergewebe vorzüglich schrunapfen muß, so resultiert bei seiner Lage eine der allbekannten Norm') sich krümmender Blätter völlig entgegen- gesetzte Austrocknungsbewegung des ganzen Blattes: trocken ist dasselbe flach, wassergefüllt dagegen rinnenförmig gebogen, ja selbst eingerollt. Die Erscheinung ist an Herbarexemplaren sehr schön zu sehen. Während bei den meisten, insbesondere den terrestrischen BromeHa- ceen die gepreßten Blätter derart eingerollt sind, daß beim Auf- kochen oft schmal erscheinende Blätter zu unvorhergesehener Breite sich entfalten, bestehen die Rosetten der TiUandsia Oardneri Lindl. aus Blättern, von denen man glauben möchte, jedes einzelne sei mit größter Sorgfalt auseinander gelegt und geglättet. So stark ist diese charakteristische Anordnung des Wasser- gewebes sonst bei Taufornien nicht immer ausgebildet; TiUandsia Schenkii Wittm. sei als zweites, fast ebenso schönes Beispiel erwähnt. Aber wo immer Wassergewebe in Taublättern in größerem Umfang vorhanden ist, liegt es auf der Unterseite des Blattes. Bei zwei sich physiognomisch so nahestehenden Arten, daß sie in den Gärten vielfach verwechselt werden, ist der Unterschied zwischen Taublatt mit Wassergewebe auf der Unterseite und Regen- blatt mit solchem auf der Oberseite selir typisch ausgepriigt. TiUandsia strcptopluilla Scheidw. aus Mexiko und T. Duratii Vis. [= T. circinaJis Griseb.^)] aus den Laplata- Staaten leben beide auf Bäumen und halten sich bei ihrer fast völligen Wurzellosigkeit mit den spiralig eingerollten Blattenden fest. T. Durafii Vis. ist eine Regenform mit anliegenden Schujjpen, stark nach innen verdickter Außenwand der Epidermis, versenkten Spaltöffnungen und unter der Blattoberseite liegendem Wassergewebe; T. sfrrjHoji/njIIn Scheidw. entspricht anatomisch in den hier in Betracht kommenden Punkten der T. Gardneri Lindl. Im Herbar sind ihre Blätter flach, die der T. Duratii Vis. dagegen längs eingerollt -gefurcht; letztere breitet bei Benetzung die Blätter aus, um recht reichlich Regenwasser zu bekommen, erstere rollt sie bei Benetzung ein. Die Taublätter der Tillandsien breiten sich, soweit sie nicht stielrund sind, beim Austrocknen aus; sie sind beiderseits stets 1) Vgl. zB. Tschirch in Jahrb. f. wiss. Botan. XIII (1882j, p. 544 ff. 2) AbbilJuug zB, bei Seh im per, 1. c, t. V. Physiologische Bromeliaceen-Studien. 209 gleichmäßig mit Tauschupi)en überdeckt und machen durch die Ebnung die Oberseite, welche am nassen Blatt vor der Luft mehr geschützt ist, gebrauchsfertig. Hier sei auf folgenden weiteren Vorteil, den diese Aus- trockiiungs- und Naßlagc der Blätter mit sich bringt, hingewiesen: Die Spaltöffnungen aller Bromeliaceen liegen stets auf der Blattunterseitc und niemals auf der Oberseite. Dies könnte wohl bei Blättern, welche denen der oben zitierten TiUrnidda variegata Ch. et Schdl. und T. bulbosa Hook, gleichen, bei denen also die Stomata von dem verdunstenden Rücken weg in die absolut wind- geschützte Blattröhre hinein verlegt werden könnten, als unzweck- mäßig erscheinen. Aber dann würde der an sich schon sehr ge- minderte Gasaustausch durch die Spaltöffnungen gänzlich unter- bunden, die Pflanze würde zur Wasserpflanze trotz ihrem luftigen Standort, wenn die Stomata nicht dort lägen, wo wenigstens während eines Teiles des Tages das tropfbar flüssige Wasser verdunstet. Deslialb ermöglicht die Einrollung der Blätter bei den be- zeichneten Tauformeu den Gasaustausch der Pflanze; sie hält zugleich das Kapillarwasser auf der konkaven Oberseite fester. 2. Übergang der kleinsten Formen zur Lebensweise von Kryptogamen. Besonders hervorgehoben sei, daß die Ausbildung des be- schriebenen, den Blattquerschnitt ändernden Mechanismus für alle größeren, infolge der Maße ihrer Gewebe stärker atmenden Tau- formen eine unbedingte Notwendigkeit ist; daß nur die kleinen Spezies mit geringem Gasaustauschbedürfnis dies durch Lösung der Gase im Kapillarwasser, also durch das Wasser hindurch, be- friedigen können. Diese Erklärung läßt sich durch Beobachtungen stützen, welche leicht bei Tiücuidsia coarctata Gill. zu machen sind. Schon bei der ersten für diese Arbeit gemachten vorbereitenden Durchmusterung aller zur Verfügung stehender Arten war es mir aufgefallen, daß bei Tülandsia coarcfafa Gill. keine Spaltöffnungen zu finden waren. Genaue Nachprüfungen haben dies Ergebnis be- stätigt. Bei T. coarctida Gill. sind die Blätter sehr klein, dabei die Schuppen sehr dicht gestellt und zugleich sehr fest aufgewachsen. Die oben (p. 178) bei T. strej)tocarpa Bak. bewährte Methode, die Epidermis durch Abschaben der Schuppen zu entblößen, geht hier 210 Carl Mez, nicht so leicht. Es wurde deswegen zu dem Mittel gegriffen, einige Blätter in toto in Paraffin einzubetten und sie mit dem Mikrotom in lückenlose Serien (zunächst von 10 /n, nachher von der für die vorhegende Frage genügend dünnen Stärke von 50 jn) zu zerlegen. An den Blättern des mir von Herrn Prof. Kurz (No. 8637) ge- sandten Materials konnte überhaupt nicht eine einzige Spalt- öffnung gefunden werden. Sollten an anderem Material solche auffindbar sein, so sind sie jedenfalls sehr selten. Tillandsia coarctata Gill., welche (um ihren kryptogamoiden Habitus darzustellen) hier in Fig. 15 abgebildet Avird, bewohnt von Figur 15. Tillandsia coarctata Gill. Habitus. 1 : 1. allen Bromeliaceen wohl die trockensten Standorte („pito de la piedra"); sie ist zugleich ihren wesentlichsten physiologischen Eigen- schaften nach eine typische Wasserpflanze. Ihr Gasaustausch geht nicht in gewöhnlicher Weise durch Spaltöffnungen, sondern in Wasser gelöst durch die Membranen. Unerwarteterweise konnten auch an Fruchtstiel und Kapsel, welch letztere vollkommen kahl ist, keine Stomata gefunden werden. Bei der Kapsel ist die Untersuchung deswegen sehr leicht, weil die ganze Epidermis eines Kapselfaches sich als farbloses Häutchen abziehen läßt. - An diesem glaube ich zerstreute, ganz außer- ordentlich kleine Poren in der Außenwand gesehen zu haben und halte es nicht für ausgeschlossen, daß diese dem Gasaustritt dienen. Nur mit größter Reserve könnten diese Fragen hier erörtert werden, wenn die Blattscheiden und Stämmchen von Tillandsia coarctata Gill. nicht den Beweis dafür lieferten, daß hier sicher der Gasaustausch in Wasser gelöst stattfindet. Physiologische Bromeliaoeen-Studien. 211 Die dünnen Stämmchen der Art sind (Fig. 16) vollkommen kiihl und ringsum aufs dichteste von den fest aneinander ge- schlossenen Blattscheiden in mehr- facher Lage eingewickelt. Auch die Blattscheiden sind kahl; sie sind so dünn, insbesondere nach den Rän- dern zu in so lange einzell-lagige Flügel ausgezogen, daß ihr Quer- schnitt ohne weiteres an den eines Moosblattes erinnert. — Wird mit Sudanglyzerin die Kutikularisierung von Blattscheiden und Stammepi- dermis untersucht, so zeigen Quer- schnitte deutlich, daß sie unter- brochen ist ; und zwar (Fig. 1 7) treten häutige, verdickte und geschichtete Membranstellen auf, über w^elchen die Kutikula fehlt. Besonders in- struktiv ist auch das Flächenbild, welches in der Nähe der drei Ner- ven und besonders über denselben mit Sudanglyzerin tief gefärbte, lange Kutikularlinien und zwischen denselben farblose Linien nicht kutikularisierter Membran zeigt. Die Verdickungen sind den Deckeln der Trichome analog; die Bedeutung der Stellen als Wasser- durchlaßpforten kann nicht bezweifelt Averden. So ist nicht nur der Habitus der Tillandsia coarctafa Gill., son- dern auch ihr ganzes biologisches Verhalten dem der Moose identisch. Auch diese Kryptoganien sind bio- logisch Wasserpflanzen, deren Leben abhängig ist von der äußeren, kapil- laren Wasserströinung') und dementsprechend von der Aufnahme und Abgabe der Gase in gelöstem Zustand. 1) Oltmanns, Über die Wasserbewegung in der Moospflanze. Dissert. Straß- burg 1884. Figur 16. Tillandsia coarctata Gill. Querschnitt durch den Rand eines Stänuuchens mit zwei auliegenden Blattscheiden. Yergr. 250 : 1. 212 Carl Mez, Aber noch weiter gelit die Übereinstimmung. Obwohl ohne Zweifel den „plantae vasculares" zuzurechnen, hat TiUandsia coarc- tata Gill. (und wie sie auch T.pusüla Gill., T. usneoidesh. und wohl noch andere krypto- gamoide Arten) keine Ge- fäße. Auf die Reduktion der Gefäßbündel derjenigen Ar- ten, bei welchen das Wasser kapillar im Schuppenbelag strömt und auf dem nächsten Weg jeder Parenchymzelle von außen zugeführt wird, hat bereits Schimper') hin- gewiesen. Untersuchungen an mazeriertem Material haben ergeben, daß bei den drei genannten Arten überluiupt nur Tracheiden in dem sehr reduzierten Holzteil der Gefäßbündel vorhanden sind (Fig. 18). Fifrur 17. TiUandsia coarctata Gill. Querschnitt durcli eine Wasserdiircblaßstelle an der Blatt.sclieide. Bei X Grenzen der als schwarze Striche gezeich- neten Kutikula. Vergr. 820 : 1. Figur 18. TiUandsia usneoides L. Die leitenden Elemente aus dem Zentralstrang. Mazeriertes Präparat, Vergr. 120 : 1. Der Zentralstrang von TiUandsia usneoides L. bietet zwar noch ein recht kom])liziertes Querschnittsbild gegenüber Schnitten zB. von T. coardida Gill., weil die mächtige Entwicklung des mechanischen Gewebes der hängenden Spezies etwas sehr Auf- l) Schimper, 1. c, p. 79. Physiologische Bronieliaceen-Studien. 213 fallendes hat. Aber trotzdem ist, wie Fig. 19 zeigt, die äußerste, kryptogamoide Reduktion der in das Sklerenchym eingebetteten Gefäßbündel unverkennbar. \ ■'- ■. .V- <> •■ ''''■ i' ^Z ^ c r, r ' I ' '^~'lAv Tillandsia usncoides L. Figur 19. Zentralstrang mit 7 reduzierten Gefäßbündeln. Vergr. 70 : 1. 3. Ausbildung besonderer Formen von Tauschuppen und Verhältnis derselben zur Wasserversorgung der Arten. Wo immer Tauschuppen vorhanden sind, weisen sie in trockenem Zustand eine lockere, in die Luft gereckte Lagerung der deckenden Figur 20. Tillandsia Schenkii Wittm. Schuppen. Vergr. 135 : 1. 214 Carl Mez, Flügelteile auf, welche mindestens ein spreuiges Aussehen der Blätter bewirkt. Als besonders gut für die Taukondensation angepaßt sind die- jenigen Schuppen zu bezeichnen, welche einseitig stark verlängert sind. Die vorgestreckte Zunge dient dann als besonders wirksamer Kondensationsapparat. Im einfacheren Fall (zB. TiUandsia streptü- carpa Bak., T. Scltenlii Wittm., Fig. 20) ist die Zunge glattrandig; größere Flächenausbreitung und noch intensivere Wärmeabgabe wird durch Teilung des Randes der Zunge (zB. T. myosiirus Griseb., Fig. 21) erreicht. Stark entwickelte Tauzungen der Schuppen gewähren den Blättern ein besonderes, langhaariges Aussehen; am besten ent- wickelt ist diese Einrichtung bei TiUandsia tectorum Ed. Morr., wo Vx c^ \/ Fipur 21. TiUandsia myosurus Griseb. Schuppe. Vergr. 135 : 1. die Tauzungen an Länge den Durchmesser des trockenen Blattes übertreffen, des nassen erreichen. — Auf die wichtige Regel, daß jede Tauzunge sich über der Scheibe der Nachbarschuppe auf- richtet und das kondensierte Wasser behufs Auslösung des Pump- mechanismus direkt auf die Deckelwände ablaufen läßt, wurde oben hingewiesen. Noch eine andere besonders vorteilhafte Anordnung der Tau- schuppen ist denkbar: bei flachen Blättern als breiter Saum längs des dünnen, an sich schon relativ stark wäi'meausstrahlenden Blatt- randes. Diese Ausbildung ist bei TiUandsia Gardneri Lindl. und T. RegneUi Mez in schönster Weise entwickelt. An der Abbildung Physiologische Bromeliaceeu-Studien. 215 der letztgenannten Art ') heben sich außerhalb des Blattrandes mit ihm parallel verlaufende Säume deutlich ab: sie werden von den ganz abnorm großen Randschuppen gebildet. — Auch bei Tillandsia straminea Presl (Fig. 22) liegen die gleichen Verhältnisse vor, obgleich diese Spezies nicht näher mit den beiden vorgenannten verwandt ist: ein Zeichen dafür, daß derartige Ausbildungen mehr- fach und vor ziemlich kurzer Zeit von den Arten erworben wurden. Figur 22. Tillandsia straminea Presl. Querschnitt durch den Blattrand. Vergr. 250 : 1. Nicht uninteressant ist ein Vergleich zwischen den beiden hauptsächlich differenzierten Abweichungen in der Beschuppung der Tauformen. Bei Tillandsia streptocarpa Bak. ist jede Schuppe in die lange Tauzunge ausgezogen, bei T. Gardneri Lindl. besteht nur eine relativ geringfügige Asymmetrie der Einzelschuppe auf l) Mez in >Iart. Flor. Brasil. Bromel., t. IIU, 216 <^'ail Mez, den Blattflächen, welche für die nächstverwandte T. Regnelli Mez anderwärts^) dargestellt ist. Ein bedeutendes Mehr der Tau- aufnahme muß deswegen bei jener Art vorhanden sein. Dafür hat die letztgenannte viel größere Schuppen, wenn sie auch lockerer stehen. Messung und Rechnung haben ergeben: TiUandsia Gardncri Lindl. hat Schuppen von durchschnitt- lichem Durchmesser von 445 fi, durchschnittlicher Schildbreite von 150 ß\ dabei Zahl der Schuppen pro mm- = 17. TiUandsia streptocnrpa Bak. weist (siehe oben, p. 186) für die gleichen Größen die Ziffern 247 ;«, 177 ^i und 53 auf. Die Verrechnung der letztgegebenen Zahlen ist oben (p. 186) erfolgt; sie hat ergeben, daß bei T. streptocaipa Bak. der größere Teil des Schildes jeder Schuppe freiliegt, also ungehindert ver- dunstet. Werden die für T. G ardner i Lindl. gefundenen Ziffern in gleicher Weise verrechnet, so zeigt sich, daß hier die Schilder der Schuppen vollständig von den Flügeln der Nebenschuppen gedeckt werden. Das heißt: TiUandsia streptocarpa Bak. nimmt Nachts mit den Tauzungen der Schuppen zwar mehr Wasser auf, verdunstet aber auch während des Tages mehr; T. Gardneri Lindl. dagegen ver- dunstet wesentlich weniger, braucht aber dafür nicht entfernt soviel aufzunehmen. Beide Einrichtungen erhalten in vollkommener Weise das Gleichgewicht von Aufnahme und Ausgabe. 4. Verhältnis der Größe der Pflanzen zur Art ihrer Wasserversorgung. Bei Betrachtung der extrem atmosphärischen Tillandsien drängt sich die Frage auf, ob die kleine Statur aller mit den Blattspreiten allein das atmosphärische Wasser aufnehmenden Tillandsien in erkennbarem Zusammenhang steht mit der Art ihrer Wasser- versorgung. — Es ist auffallend, daß keine Art, deren Blattspreiten mit Tau- oder Regenschuppen dicht besetzt sind und welche zugleich keine Wasserreservoirs im Grund der Blattrosette hat, über 0,35 m hoch wird, während der Größe derjenigen Arten, welche das atmosphärische Wasser (den Regen) in von den Scheiden der Blätter gebildeten Reservoirs aufsammeln und es daraus entnehmen, fast keine Grenze gezogen ist. An die riesigen, mehrere Meter 1) Mez, 1. c, t. 110, Fig. Lep. Physiologische Bronieliaceen-Studien. 217 hohen Gestalten der TiUandsia grandis Ch. et Schdl. aus Mexiko, der T. iityens Mez aus Jamaika, der V)iesea regina Ant., TV. ini- perio/is Ed. Morr., Vr. vada Mez aus Rio de Janeiro sei hier er- innert. Es scheint wirklich , als ob die Wasseraufnahme durch die Schuppen der Blattspreite nicht genügt, um große Gewebemassen mit Wasser zu versorgen. Mögen die Einrichtungen noch so raffiniert sein: nach relativ kurzer Zeit muß die Wirkung der Trichompumpen auf den Blattspreiten sistieren, wenn nämhch nur noch Wasserdampf und nicht mehr tropfbar flüssiges Wasser in den Kapillaren vorhanden ist. Die Wasserbehälter dagegen, welche eine eigene Phanerogamenflora und endemische Crustaceen hervor- gebracht haben, sind für die Pflanze fast unerschöpflich; aus ihnen können die Trichompumpen, ohne jemals zu kollabieren, dauernd Wasser entnehmen. Auch einfacher können die Pampen hier sein: es erklärt sich, warum bei den meisten Vricsea-Axien^) die äußern Scheibenzellen (welche, wie oben bemerkt, auch bei TiUandsia fiiglochiiioidcö- Presl fehlen ; hierauf wird in einer späteren Arbeit einzugehen sein) nicht vorhanden zu sein brauchen. Auch eine einfacher konstruierte Pumpe liefert hier genug Wasser, denn sie hat lange Zeit zur Arbeit. Die sicherste, jede Nacht stattfindende (wenn auch vielleicht quantitativ nicht große) Benetzung erfolgt durch Aufnahme des Taus; wirklich große Quantitäten Wassers werden nur durch den Regen geliefert. Um den Regen völlig zweckmäßig auszunützen, muß eine gewisse Größe der Blätter vorhanden sein, insbesondere sind atmosphärische Bromeliaceen bedeutender Statur nicht denkbar, wenn nicht rinnenförmige Blätter das Regenwasser zum Reservoir der Blattrosette leiten. — So wird es verständlich, daß zweck- mäßigerweise kleine Statur der Pflanzen und Tauaufnahme, größere Statur und Speicherung des Regenwassers sich gegenseitig bedingen. Wie ein Paradigma, das die Natur für diese Erklärung liefert, tritt hier die Heterophyllie einiger Arten, welche Morren^) zuerst gefunden hat und welche ich^) wie folgt beschrieb, ein: „Mr. Morren a decrit un cas d'heterophylHe dans le deve- „loppement du meme individu pour le TiUandsia virginalis „Ed. Morr. Je puis ajouter que le meme phenomene 1) Vgl. Haberlandt, Physiol. Pflanzenanat. ed. 2 (1896J, p. 208, Fig. 81. 2) Morren in Belg. Hortic. 1873, p. 138. 3) Mez in DC. Monogr. phanerog. IX (189G), p. XVII. 218 f'ai"l Mez, „s'observe aussi chez le T. grandis Ch. et Schdl. et il se „trouvera probablement chez les especes affines. Pendant „longtemps (souvent pendant un laps de un ä deux ans), „les plantules aussi que les jeunes repousses produisent „des feuilles etroites [soll sagen: nicht rinnenförmig], ä in- „dument ecailleux dense et grisatre contrastant singuliere- „nient avec les feuilles larges, glabres, luisantes et d'un „vert sature des plantes adultes." Die Erklärung dieser Erscheinung ist ohne Zweifel folgende: Der Sämling lebt als Taupflanze, ^Yeil er noch nicht groß genug ist, um das Regenwasser befriedigend auszunutzen; er ist schwach und zieiit die jede Nacht sicher eintretende Taubenetzung zum Leben heran. Der großen Pflanze mit ihren meterlangen Blättern und mehrere Liter fassenden Reservoirs ist die Ausnutzung des Regens vorteilhafter; sie wirft die Tauschuppen ab. Übrigens haben nicht wenige mittelgroße Formen der alier- dürrsten Standorte beide Wasserquellen für ihr Leben beibehalten; ich nenne TiUandsia dasyUriifoVia Bak., T. aloifolia Hook., T. iitricu- lata Sw., T. Balbisiana Schult, fil. usw. Nicht übergangen sei hier die Bemerkung, daß die kleine Statur der extrem atmosphärischen Formen neben der Wasserfrage auch mit bedingt sein kann durch die Menge der zur Verfügung stehenden minerahschen Nährstoffe. Während die Rosettenformen in ihren Reservoirs reichlich durch Laubfall angesammelten oder durch Ameisen *) beigeschleppten Detritus ausnutzen können, kommen für die extrem atmosphärischen Arten wesentlich nur die Mineral- bestandteile in Frage, welche als Staub angeweht werden. Diese Nahrungsquelle ist nicht ergiebig und dürfte ebensowenig wie das Tauwasser zum Unterhalt voluminöser Pflanzengestalten genügen. Aus den Betrachtungen über die Tauformen wird auch die bei Schimper-) vermerkte Tatsache erklärlich, daß diese kleinsten Arten „des sonst bei den Rosetten epiphytischer Bromeliaceen "sehr starken negativen Geotropismus entbehren". Die Wirkung der Schwerkraft kann Pflanzen, wenn sie nur genügend angeheftet sind, gleichgültig sein, wenn ihre Blätter beiderseits funktionell gleichwertig, insbesondere gleichmäßig für die Wasseraufnahme ehi- gerichtet sind und wenn Zisternen, die das Regenwasser speichern, 1) Ule in Ber. Deutsch, bot. Gesellscli. XVIII (1900), p. 123, 126. 2) Schimper, 1. c, p. 75. Physiologische Bromfiliacefin-Studien. 219 fehlen. Derartige Spezies werden in ihrer Lage wesentlich durch den Lichteinfall sowie (bei Lichtüberfülle, wie sie in den ameri- kanischen Quartieren aller extrem atmosphärischen Tillandsien herrscht) durch das gegenseitige Drängen der Exemplare beeinflußt werden. V. Die Aufnahme des Wassers in den Körper der Pflanzen. Mit der Aufsaugung des Wassers durch die Kapillaren, seiner Hinleitung zu den Pumphaaren und seiner Aufnahme in die Zellen der Trichomscheibe ist es noch nicht im Körper der Pflanze; es muß den Trichomen nun entzogen werden. Dies bewirken, nach dem übereinstimmenden Urteil aller, die sich mit der Frage ge- Figur 23. TiUanchia pulcheUa Hook. Uuorschnitt durch eine Schuppe mit Anfnahiiiezellen. Vergr. 410 : 1. nauer beschäftigt haben [Schimper '), Haberlandt'^)], insbesondere nach den Plasmolysierversuchen Schimpers die plasmaführende Kuppelzelle, an welche sich die mit ebenso dichtem oder noch dichterem Plasmainhalt erfüllten Aufnahmezellen nach unten an- setzen. Dies ist von mir bei jedem geschnittenen Exemplar be- stätigt worden. Zellkerne pflegen zwar an Herbarmaterial nicht mehr erkennbar zu sein, aber der dunkle, oft tief braune Inhalt der bezeichneten Zellen, welcher aufs stärkste mit dem farblosen Inhalt der übrigen Zellen kontrastiert, ist stets auffallend. Daß diese Zellen lebendigen Inhalt haben, ist an jedem frischen Exemplar aus der Anwesenheit großer Zellkerne, die auch 1) Schimper, 1, c, p. 69. 2) Haberlandt, 1. c., p. 209. 220 Carl Mez, von Schimper und besonders Haberlandt abgebildet werden, mit Sicherheit zu ersehen. Unsere Fig. 23 zeigt in Vergrößerung 410 : 1 die Verteilung des lebenden Eiweiß in den Zellen unter dem Trichom von Tillandsia pulcheJla Hook, aus dem Garten zu Halle. Fixiert wurde das in sehr kleine Stücke geschnittene Material mit Pikrinsäure (konz. alkoh.), gefärbt mit Säurefuchsin. A. Die osmotisch wirksame Substanz in den Aufnahmezellen. Als osmotisch wirkende Verbindung wurde zunächst bei Tillandsia mendionalis Bak. {T. pidchcUa Hook, eignet sich wegen der Dicke der Zellwände wenig zur Untersuchung, gibt aber das Figur 24. TiUamlsia »loidinnalls Hak. Querschnitt durcli eine vollständige Schu]ip('. In Kuiipcl- und Aufnaliniezclleu sind Zuckcrspliärile. Vergr. 25(t : 1. gleiche Resultat), dann bei einer größeren Zahl von anderen in dieser Hinsicht geprüften Arten ein Fehlingsche Lösung energisch reduzierender Zucker gefunden. Es ist empfehlenswert, die trockenen, aus dem Herbar kommenden Blätter nicht zu dünn zu schneiden; die Schnitte in Fehlin gscher Lösung auf dem Objektträger zu erwärmen, bis Dampf bildung eintritt und dann in dunklem Feld zu betrachten. Die roten Kupferoxydulkörnchen sind dann unverkennbar. Der Zucker kann in so reicher Menge in den osmotisch wir- kenden Zellen vorhanden sein, daß er sich manchmal (zB. bei Tilhoidsia meridionaliö' Bak., Fig. 24) an trockenem Material in Sphäriten abgelagert vorfindet. Physiologische Bromeliaeeen-StiuHen. 221 Die einzige chemische Analyse einer zu dem hier behandelten Formenkreis gehörigen Pflanze findet sich bei Peckolt') und betrifft Tillandsia usneoides L. — Im frischen Zustand enthält diese Art 2% Zucker; werden aber aus den Ziffern jener Analyse Wasser (56,5%) und Asche (1,5 ''/'o) als anorganische Bestandteile ausgeschaltet, so beträgt die Menge des Zuckers 20,75% der ge- samten organischen Substanz. Anderwärts, insbesondere im Mesophyll, war bei der Einwirkung der Fehlingschen Lösung an toten und lebenden Pflanzen nirgends Zucker zu finden, sodaß die Vermutung viel für sich hat, daß diese ganze Zuckermenge als osmotisch wirkender Körper nur in den Trichomzellen sich findet, welche die Überleitung des Wassers aus den Scheibenzellen ins Mesophyll zu bewirken haben. Die Bromelia- ceen lagern ihre Kohlehydrate in Form von Stärke, welche leicht an jedem frischen, gut genährten Blatt nachweisbar ist. In Blättern, die aus dem Herbar genommen werden, pflegt Stärke zu fehlen. Dies erklärt sich aber aus der großen Lebenszähigkeit der Pflanzen: da das Wasser überaus festgehalten wird, kann die gewöhnliche Methode, die Pflanzen zwischen Fließpapier zu pressen, erst dann Erfolg haben, wenn die Exemjjlare nach Verbrauch aller Reserve- materialien vor Hunger gestorben sind. Dann erst entlassen die Blätter ihr Wasser. Höchst auffallend ist dabei das gegensätzliche Verhalten der Stärke im Mesophyll und des Zuckers in den lebenden Trichom- zellen. Zucker fand sich hier bei jedem daranf untersuchten trockenen Exemplar von Tillandsia. Er wurde nicht als letzte Hungernahrung verbraucht. Dies mag wohl seine Erklärung dahin finden, daß der Zucker der Kuppel- und Aufnahmezellen überhaupt nur als osmotisch wirkende Substanz, also gewissermaßen als Maschinenteil der Pumpen, in Betracht kommt, daß seine Anwesenheit in den lebenden Zellen des Trichoms gerade in höchster Dürrenot am nötigsten ist, um die erste kommende Benetzung ausnützen zu können. B. Die Struktur der Membranen der Aufnahmezellen. Noch beachtenswerter als der Inhalt der lebenden Trichom- zellen (der Kuppel- und Aufnahmezellen) ist die Struktur ihrer Membranen. Über sie schreibt Schimper-): 1) G. et Th. Peckolt, Historia das plantas medicin. e iiteis do Bräzil I (1888), p. 194. 2) Schimper, 1. c, p. 71. Jahrb. f. wiss. Botanik. XL. 15 222 Carl Mez, „Während die das Haar umgebenden Zellen der Epidermis „und subepidermalen Schichten häufig sehr stark verdickt „und stets kutinreich sind, sind sämtliche Zellwände, die „das "Wasser, um in die tieferen Gewebe zu gelangen, zu „passieren hat, ganz kutinfrei und in ihrer ganzen Aus- „dehnung entweder sehr dünn, oder die unterste Zellwand ..des Haargebildes ist wohl etwas verdickt, aber sehr stark „getüpfelt, während die umgebenden Zellwände weit dicker „und weit weniger getüpfelt sind." Hier irrt Schimper, wie Haberlandt^) bereits gezeigt hat: „Die wasserabsorbierenden Trichome sind, von wenigen „Ausnahmen abgesehen, auch an jenen Stellen, durch welche „das Wasser eintritt, mit einer in Schwefelsäure unlöslichen „Kutikula versehen. Ob die bedeutende Permeabilität „derselben für Wasser auf einem abweichenden chemischen „Verhalten beruht, oder auf besonderen Struktureigentüm- „lichkeiten — etwa dem Vorhandensein von äußerst feinen „Poren, welche sich der mikroskopischen Wahrnehmung „entziehen — , diese Frage läßt sich derzeit nicht beant- „ Worten." Die Untersuchung dieses Punktes wurde wesentlich an TUJand- sia pulcheUa Hook. ..von der lebendes Material zur Verfügung stand, ausgeführt. Mit Sudanglyzerin gefärbte Schnitte zeigen, daß alle Quer- wände des ganzen Trichoms (also die Wand von der Kuppelzelle zur ersten, von dieser zur zweiten Aufnahmezelle und von dieser zur Basalzelle der Schuppe) aufs deutlichste kutinisiert sind. Oben (p. 174) wurde bereits hervorgehoben, daß auch der Trichter, welcher die Aufnahmezellen umfaßt, k