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A comparative study of the adhesive in different species of Cirripedia Thoracica (Crustacea)
Elisabeth Rodharth
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Betreuer*in
Waltraud Klepal
DOI
10.25365/thesis.30015
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29378.95533.383364-8
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Der protenreiche Zement der Cirripedia besteht aus einem fasrigen Anteil der in eine Matrix eingebettet ist. Diese Tatsache lässt die Vermutung über den Zement als Faserverstärkten Verbundwerkstoff (Gibson, 2012; Sullan et al., 2009) zu. Vorangegangene Studien haben die Durchmesser der Fasern und globulären Strukturen des Zements zwischen 11 nm und 50 µm gemessen (Berglin & Gatenholm, 2003; Sullan et al., 2009; Wiegemann & Watermann, 2003). Es wurde berichtet, dass sich diese Strukturen zusammenschließen und aneinander legen können und z.B. „netzartige“ oder „schwammartige“ Strukturen bilden. Darüber hinaus zeigten Studien die Abhängigkeit der Struktur des Zements vom Substrat (Berglin & Gatenholm, 2003; Wiegemann & Watermann, 2003).
Bisher wurde die Struktur des Zements von Cirripedien hauptsächlich an Sessila untersucht. Die dabei verwendete Methode beschränkte sich weitgehend auf Atomic Force Mikroskopie (AFM) und Raster Elektronen Mikroskopie (REM) Nur wenige Autoren haben Untersuchungen des Adhesivs an pedunculaten Cirripedien mit dem Transmissions Elektronen Mikroskop (TEM) durchgeführt (Zheden et al., 2012).
Das Ziel dieser Diplomarbeit war die Struktur des Zements von drei gestielten Cirripedien, der Cypris-Larve von Scalpellum scalpellum (LINNAEUS, 1767), den Zwergmännchen von Scalpellum scalpellum und Ibla cumingi (DARWIN, 1851), sowie dem Hermaphroditen Pollicipes pollicipes (GMELIN, 1790), vergleichend zu untersuchen. Die dabei verwendeten Methoden waren Transmissions Elektronenmikroskopie (TEM) und Lichtmikroskopie (LM).
Die Dicke der in die Matrix des Zements eingebetteten Fasern wurde gemessen und liegt zwischen 9 nm und 57 nm. Die große Spannweite zwischen den Minima und Maxima kann damit erklärt werden, dass sich mehrere dünne Fasern aneinander legen und stärkere „Faserbündel“ bilden. Es wurde festgestellt, dass die elektronen-dichteren Fasern des Zementes unterschiedlich orientiert in der Matrix eingebettet sind. Bei der Cypris und dem Zwergmännchen von Scalpellum scalpellum kann zwischen dicht- und locker angeordneten Fasern unterschieden werden. Im Zement des Zwergmännchens von Ibla cumingi werden drei Zonen unterschieden. Die 1. Zone besteht aus ungleichmäßig verteilten elektronen-dichten Fasern. In der 2. Zone finden sich gleichmäßiger verteilte elektronen-dichte Fasern die längs angeschnitten sind. Und die 3. Zone zeichnet sich durch elektronen-dichte Punkte aus. Da die Querschnitte der punktförmigen Strukturen mit den Fasern der anderen Zonen übereinstimmen, liegt die Vermutung nahe, dass es sich um quergeschnittene Fasern handelt. Es wäre aber auch möglich, dass diese punktförmigen Erscheinungen kugelförmige Strukturen sind, da in Wiegemann & Watermann (2003) die Zusammensetzung der Fasern aus globulären Einheiten beschrieben wird. Der Zement von Pollicipe pollicipes zeigt eine deutliche Schichtung die als Abfolge von orthogonal zueinander orientierten Fasern zu verstehen ist.
Die Unterschiede im Zement der untersuchten Arten können durch die verschiedenen Substrate auf denen sie wachsen, erklärt werden. Denn das Zwergmännchen von Ibla cumingi wächst auf Cuticula des Weibchens (Klepal, 1985), die Cypris und das Zwergmännchen von Scalpellum scalpellum leben auf Gewebe des Hermaphroditen von Scalpellum scalpellum (Spremberg et al., 2012) und der Hermaphrodit Pollicipes pollicipes wächst auf Felsen (Barnes, 1996). Zusätzlich müssen auch die unterschiedlichen physikalischen Bedingungen, denen die Tiere ausgesetzt sind, berücksichtigt werden. So leben die Cypris und das Zwergmännchen von Scalpellum scalpellum und das Zwergmännchen von Ibla cumingi geschützt in den „Receptacles“ des Hermaphroditen beziehungsweise in der Mantelhöhle des Weibchens, während der Hermaphrodit Pollicipes pollicipes den mechanischen Beanspruchungen in der Brandung ausgesetzt ist. Die unterschiedliche Orientierung der Fasern im Zement kann auf diese unterschiedliche mechanische Beanspruchung hindeuten.
Die beiden Arten, Ibla cumingi und Pollicipes pollicipes, die phylogenetisch am weitesten auseinander liegen (Pérez-Losada et al., 2008), haben dieselben Faserdurchmesser. Die Cypris und das Zwergmännchen von Scalpellum scalpellum, phylogenetisch zwischen Ibla cumingi und Pollicipes pollicipes, haben um 5 - 8 nm dickere Fasern. Auffällig ist, dass nur der Zement von Pollicipes pollicipes, als Bewohner der Brandungszone klar geschichtet ist.
Abstract
(Englisch)
The proteinaceous barnacle cement consists of a fibrous component embedded in a matrix. This led to the suggestion of the cement as a fibre-reinforced composite material. Previous studies measured the diameter of fibrillar and globular structures of the adhesives between 11 nm and 50 μm. Further it was reported that these fibrillar and globular structures can merge and form e.g. “net-like” and “sponge-like” structures. Also differences in the structure of the adhesive on different substrata were found. These investigations on the structure of the barnacle adhesive mainly focused on the group of Sessilia using atomic force microscopy (AFM) and scanning electron microscopy (SEM). Only few investigations were made on the adhesive of Pedunculata.
The aim of this study is to describe the structure of the cement of three pedunculate Cirripedia (the cyprid and dwarf male of Scalpellum scalpellum, the dwarf male of Ibla cumingi and the hermaphrodite of Pollicipes pollicipes) by light- and transmission electron microscopy. Different fibre-thickness of the species analysed were measured. The orientation of the fibres within the cement of the species analysed differed from each other. This implies different physical properties of the adhesives according to the different environmental conditions the animals are exposed to such as e.g. substratum and water movement. It is obvious, that only the cement of Pollicipes pollicipes, living in the surf, shows clear zonation, compared to the cement of the other species analysed that live protected.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Cirripedia Ibla cumingi Scalpellum scalpellum Pollicipes pollicipes adhesive cement ultrastructure transmission electron microscopy
Schlagwörter
(Deutsch)
Cirripedia Ibla cumingi Scalpellum scalpellum Pollicipes pollicipes Adhäsiv Zement Ultrastruktur Transmissions Elektronenmikroskopie
Autor*innen
Elisabeth Rodharth
Haupttitel (Englisch)
A comparative study of the adhesive in different species of Cirripedia Thoracica (Crustacea)
Paralleltitel (Deutsch)
Eine vergleichende Studie des Adhäsives verschiedener Arten von Cirripedia Thoracica (Crustacea)
Publikationsjahr
2013
Umfangsangabe
33 S. : Ill.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Waltraud Klepal
AC Nummer
AC11604393
Utheses ID
26763
Studienkennzahl
UA | 439 | | |