Georg Birukow’s research while affiliated with University of Göttingen and other places

Zusammenfassung1Der Mistkäfer Geotrupes silvaticus Panz. kann sich auch in duftfreien Luftströmen gerichtet orientieren. Neben positiver und negativer Anemotaxis ließ sich erstmals auch Anemomenotaxis nachweisen; besonders häufig sind Einstellungen unter 90° zur Windquelle. Bei der Windorientierung wechselt der Käfer seinen Richtungswinkel häufiger als bei der Photomenotaxis.2Als Rezeptoren für den Windreiz dienen wahrscheinlich die John-Stonschen Organe im Pedicellus der Antennen. Einseitig antennenlose Tiere orientieren sich im duftlosen Wind nur wenig schlechter als zweifühlige; beidseitig antennenlose sind unorientiert.3Während des windgerichteten Laufes nimmt der Käfer, je nach seinem Orientierungswinkel, typische Körperstellungen ein: Bei Seitenwind neigt er sich um die Längsachse, so daß er den Rücken dem Wind zukehrt, bei Gegen-wind „duckt” er sich, bei Rückenwind richtet er sich auf. Diese kompen-satorischen Haltungen, stets mit negativem Anstellwinkel des Körpers zum Wind, bieten dem Luftstrom den geringsten Widerstand und nutzen einen Teil der Windkraft zur Erhöhung der Bodenhaftung aus.4Die gleichen Körperhaltungen lassen sich durch künstliche mechanische Auslenkung der Antennen in verschiedenen Richtungen mittels elektro-statischer Anziehungskräfte auslösen. Diese neue, sehr schonende Methode ist auch bei anderen Insekten anwendbar. Auch bei solcher Reizung steuert jede Antenne zweisinnig, wie überdies Orientierungsversuche an einseitig fühler-losen Tieren bei adäquater Windreizung beweisen.5Die antennalen Mechanorezeptoren des Mistkäfers richten den Lauf im Windfeld und regulieren zugleich den Tonus der Beinmuskulatur.6Bei simultaner Reizung mit Licht und Wind entscheiden sich die Käfer alternativ für einen der beiden Reize; Resultanteneinstellungen wurden nicht beobachtet. Nach der Windreizung nimmt der Käfer fast immer den früheren photomenotaktischen Kurs wieder auf. Sofort nach der Windorientierung transponiert er auf einer senkrechten Fläche denjenigen Kurs in das Feld der Erdschwere, den er zuvor nach dem Lämpchen eingehalten hatte, nicht aber den Windkurs bzw. den Winkel, unter dem er während der Windorientierung das Lämpchen sah. Ebenso verhielt er sich, wenn er während seiner Licht-kompaßorientierung ein Hindernis umgehen mußte und dabei den Richtungswinkel relativ zur richtenden Lichtquelle änderte.7Die biologische Bedeutung der Windorientierung in duftfreien Wind-strömen sowie der Photomenotaxis im Rahmen des Gesamtverhaltens wird erörtert.

Zusammenfassung1Der Wasserläufer Velia currens F. läßt sich mitten im Winter allein durch Verlängerung der Lichtperiode eines 24stündigen Tages im Kunstlicht einer 150-Watt-Lampe auf die hochsommerliche Sonnenazimutkurve umstimmen; dabei rechnet er bei seiner “Südflucht” eine Sonnenbahn ein, die zur Länge der Hellperiode im künstlichen Tag paßt. Diese Umstellung leistet er im diffusen Lampenlicht ohne Ausblick auf die Sonne oder eine andere Lichtquelle. Die Amplitude der Richtungsänderungen hängt demnach allein von der Länge der Hellperiode im 24stündigen Tag ab.2In konstanter Helligkeit oder im Dauerdunkel erlöschen die rhythmischen Änderungen des Kurses, den Velien zu verschiedenen Tages- und Nachtzeiten steuern, schon nach mehreren Stunden vollständig, wobei die Amplitude der Richtungsänderungen allmählich abnimmt und die Tiere einen beständigen Kurs von annähernd 0° einzuhalten beginnen.3Werden Dunkeltiere erneut belichtet bzw. Helltiere ins Dunkle versetzt, so beginnt der Orientierungswinkel sich sogleich wieder zu verändern, jedoch stets zuerst gegen den Uhrzeigersinn, d. h. indem die Rechtsazimute immer größer werden. In konstanten Lichtbedingungen muß also die innere Uhr um 12 Uhr stehen geblieben sein; sie beginnt bei Wiederbelichtung bzw. -Verdunkelung erneut zu gehen; ihre Gangrichtung läßt sich jedoch niemals umkehren.4Die Orientierungsrhythmik der Wasserläufer ist außenbedingt; sie wird durch den ständigen Wechsel zwischen Hell und Dunkel während 24 Std. in Gang gehalten, wobei in der Dunkelperiode ein entgegengesetzter Vorgang im ZNS abläuft, dem Änderungen des Orientierungswinkels im Sinn des Uhrzeigers entsprechen. Daher läßt sich die Orientierungsperiodik unabhängig von der wahren Ortszeit verhältnismäßig leicht auch auf andere als 24stündige Rhythmen umstellen, am schlechtesten jedoch auf einen 10stündigen Tag, in dem Hell- und Dunkelperioden alle 5 Stunden miteinander abwechseln.5Stellt man Velien auf einen verkehrten 24stündigen Tag um, in dem Hell- und Dunkelperioden miteinander vertauscht sind, so fliehen sie auch im Freien unter dem polarisierten blauen Himmelslicht nicht mehr wie gewohnt nach Süden, sondern vorzugsweise nach Norden. Sie rechnen dabei die scheinbare Bewegung der Sonne von West über Nord nach Ost ein. Alle tageszeitlichen Kurswerte verschieben sich um 180° gegenüber denen des Normaltages. Auch während der Dunkelperiode seines Orientierungsrhythmus kann der Wasserläufer den jeweils geltenden Sonnenstand mit der zugehörigen Schwingungsrichtung des polarisierten Lichtes am Himmel koordinieren.6Die bei der Orientierungsrhythmik beteiligten mutmaßlichen physiologischen Mechanismen werden erörtert und mit denen von anderen Arthropoden verglichen. Die Zeitdauer der Hellperiode ist bei Velien als “Zeitgeber” offenbar wichtiger als ihre absolute Intensität.