Konrad Schmidt

Die Feinstruktur der Sinneshaare auf den Cerci von Gryllus bimaculatus Deg. (Saltatoria, Gryllidae)

Summary1.With the onset of apolysis the external extracellular space of the sensilla opens into the exuvial space. The cuticular sheaths and the ciliary structures become lengthened. The cuticular sheaths delimit and protect the modified cilia against the exuvial fluid.2.The old receptor apparatus stays in contact with the sensory cells above the cuticular sheath until ecdysis. In the formation of the new cuticle, the cuticular material is deposited around the cuticular sheath, thereby forming channels, called the ecdysial canals. These also remain intact after the cuticular sheath and the modified cilium become torn away.3.The ecdysial canal of the filiform and club-shaped hairs is situated above the base of the hair; the ecdysial canal of the campaniform sensilla is in the middle of the cuticular cap.4.A second and new tubular body is already formed under the new cuticle in the modified cilium before ecdysis. The old tubular body disappears during ecdysis. The sensilla therefore can probably perceive stimuli until the time of ecdysis through the old tubular body and there-after through the new tubular body.5.Mechanoreceptive sensory hairs and campaniform sensilla are homologous structures. The internal enveloping cell (H1) lays down the cuticular sheath. The middle enveloping cell (H2) is the trichogen cell, and the external one (H3) is the tormogen cell.Zusammenfassung1.Mit einsetzender Apolysis öffnet sich der äußere Liquorraum der Sensillen in den Exuvialraum. Die cuticularen Scheiden und die in ihnen enthaltenen Ciliarstrukturen werden verlängert. Die cuticularen Scheiden grenzen die Sinnescilien gegen die Exuvialflüssigkeit ab.2.Über die cuticularen Scheiden stehen die alten rezeptorischen Apparate mit den Sinneszellen bis zur Ecdysis in Verbindung. Bei der Bildung der neuen Cuticula wird das Cuticulamaterial um sie herum abgelagert. Dadurch entstehen Kanäle, die wir Häutungskanäle nennen. Sie bleiben auch nach der Ecdysis erhalten, wenn die cuticularen Scheiden und die Sinnescilien hier abgerissen sind.3.Der Häutungskanal der Faden- und Keulenhaare liegt über der Haarbasis, der der campaniformen Sensillen in der Mitte der cuticularen Kuppel.4.Im Sinnescilium wird bereits vor der Ecdysis unter der neuen Cuticula ein zweiter, neuer Tubularkörper gebildet. Der alte Tubularkörper geht bei der Häutung verloren. Dadurch können die Sensillen wahrscheinlich bis zur Häutung (alter Tubularkörper!) und sofort nach der Häutung (neuer Tubularkörper!) Reize wahrnehmen.5.Mechanorezeptorische Sinneshaare und campaniforme Sensillen sind homologe Bildungen. Die innere Hüllzelle (H1) legt die cuticulare Scheide an. Die mittlere Hüllzelle (H2) ist die trichogene und die äußere Hüllzelle (H3) die tormogene Zelle.

[The fine structure of the scolopophorous organs in the pedicle of the lacewing Chrysopa leach (Chrysopidae, Planipennia)].

1. Der Pedicellus von Chrysopa enthalt zweierlei stiftfuhrende Sinnesorgane: Das Johnstonsche Organ, das aus amphinematischen Scolopidien zusammengesetzt ist. Die Endfaden ziehen in die Gelenkmembran zwischen Pedicellus und Flagellum. — Das Zentralorgan, das aus mononematischen Scolopidien besteht, die am unteren Rand des ersten Flagellumgliedes ansetzen. 2. Zu jedem Scolopidium des Johnstonschen Organs gehoren eine Hull-, eine Stift- und drei Sinneszellen, auserdem sehr wahrscheinlich eine akzessorische Zelle. Jede Sinneszelle entsendet einen Sinnesfortsatz, in dem ein umgewandeltes Cilium wurzelt, in das Innere des Scolopidiums. Eine der drei Ciliarstrukturen weicht von den bisher aus Scolopidien beschriebenen ab. Sie ist wesentlich langer, hat groseren Durchmesser und enthalt viele Mikrotubuli. dagegen fehlen die elektronendichtere Struktur unterhalb des Stiftes und der massive Wurzelfaden. 3. Die Scolopidien des Zentralorgans enthalten auser der Kappen- und Stiftzelle mit einer Ausnahme zwei Sinneszellen. Die Ciliarstrukturen durchdringen den Stift; ihr Distalende ist zu einem Blaschen aufgetrieben. Im ubrigen sind sie den von Gray (1960) beschriebenen Scolopidien aus dem Tympanalorgan der Wanderheuschrecke recht ahnlich. 4. Die bisherigen Ergebnisse sprechen sehr fur enge morphologische Beziehungen zwischen Sinneshaaren, campaniformen Sensillen, sowie amphi- und mononematischen Scolopidien.Summary1.The pedicel of Chrysopa contains two Scolopophorous organs: The Johnston Organ, which is composed of amphinematic scolopidia; their terminal strands end in the articular membrane between the pedicel and the flagellum, and the “Central Organ”, which consists of mononematic scolopidia; they reach the lower end of the first joint of the flagellum.2.To each scolopidium of the Johnston Organ belong one enveloping cell, one scolopale cell, three sense cells and, very probably, one accessory cell. From each sense cell a dendrite, with a cilium-like process, expands to the internal region of the scolopidium. One of the three transformed cilia is much longer than the other two, has a larger diameter and contains many microtubules; on the other hand the electron dense structure in the dilatation of the cilium and the solid root are missing.3.The scolopidia of the “Central Organ” contain one cap cell (=enveloping cell of the amphinematic scolopidia), one scolopale cell and — with the exception of one sensillum, that contains only one — two sense cells. The cilia penetrate the scolopoid cap and end in a small bubble. Furthermore these scolopidia are similar to those of Locusta described by Gray (1960).4.The hitherto available results strongly support the assumption that close morphological relations exist between hair sensilla and campaniform sensilla on the one side and amphi- and mononematic scolopidia on the other.Zusammenfassung1.Der Pedicellus von Chrysopa enthält zweierlei stiftführende Sinnesorgane: Das Johnstonsche Organ, das aus amphinematischen Scolopidien zusammengesetzt ist. Die Endfäden ziehen in die Gelenkmembran zwischen Pedicellus und Flagellum. — Das Zentralorgan, das aus mononematischen Scolopidien besteht, die am unteren Rand des ersten Flagellumgliedes ansetzen.2.Zu jedem Scolopidium des Johnstonschen Organs gehören eine Hüll-, eine Stift- und drei Sinneszellen, außerdem sehr wahrscheinlich eine akzessorische Zelle. Jede Sinneszelle entsendet einen Sinnesfortsatz, in dem ein umgewandeltes Cilium wurzelt, in das Innere des Scolopidiums. Eine der drei Ciliarstrukturen weicht von den bisher aus Scolopidien beschriebenen ab. Sie ist wesentlich länger, hat größeren Durchmesser und enthält viele Mikrotubuli. dagegen fehlen die elektronendichtere Struktur unterhalb des Stiftes und der massive Wurzelfaden.3.Die Scolopidien des Zentralorgans enthalten außer der Kappen- und Stiftzelle mit einer Ausnahme zwei Sinneszellen. Die Ciliarstrukturen durchdringen den Stift; ihr Distalende ist zu einem Bläschen aufgetrieben. Im übrigen sind sie den von Gray (1960) beschriebenen Scolopidien aus dem Tympanalorgan der Wanderheuschrecke recht ähnlich.4.Die bisherigen Ergebnisse sprechen sehr für enge morphologische Beziehungen zwischen Sinneshaaren, campaniformen Sensillen, sowie amphi- und mononematischen Scolopidien.

Die Feinstruktur der Sinneshaare auf den Cerci von Gryllus bimaculatus Deg. (Saltatoria, Gryllidae)@@@The fine structure of the sensory hairs on the Cerci of Gryllus bimaculatus Deg. (Saltatoria, Gryllidae): I. Faden- und Keulenhaare@@@I. Filamentous and club-shaped hairs

Summary1.The non-free parts of filamentous and club-shaped hairs are similar in structure.2.Each filamentous hair may have 1–5 and each club-shaped hair may have 1–2 associated campaniform sensilla.3.Each hair and each campaniform sensillum is comprised of 1 sensory cell, 1 glial cell (= Sinneszellhüttzelle) and 3 enveloping cells.4.For the sensory hairs the sensory cilium terminates in a canal above the base of the hair and for the campaniform sensilla it terminates in a canal above the cuticular dome. In both cases the canal (ecdysial canal) opens externally and its inner wall is formed by the cuticular sheath.5.For the sensory hairs and for the campaniform sensilla, at the level of the tubular body and below, subjacent supporting ribs of cuticular sheath project inward. These ribs may serve to prevent a downward movement of the stimulated tubular bodies.6.Because of the form of its base, the filamentous hairs oscillate in a plane parallel to the short diameter of the oval basal plate; very likely they swing only toward the wall of the cup which is adjacent to the ecdysial canal. With this motion the shape of the cup is changed; this may have a significance for the sensing of the direction of oscillation of the hair by the campaniform sensilla.Zusammenfassung1.Bis auf das freie Haar stimmen Faden- und Keulenhaare in ihrem Aufbau überein.2.Jedem Fadenhaar können 1–5, jedem Keulenhaar 1–2 campaniforme Sensillen zugeordnet sein.3.Zu jedem Haar und jedem campaniformen Sensillum gehören: 1 Sinneszelle, 1 Gliazelle (= Sinneszellhüllzelle) und 3 Hüllzellen.4.Bei Sinneshaaren endet das Sinnescilium über der Haarbasis, bei campaniformen Sensillen über dem cuticularen Dom in einem nach außen offenen Kanal (=Häutungskanal), dessen Innenwand durch die cuticulare Scheide gebildet wird.5.Bei Sinneshaaren und bei campaniformen Sensillen ragen in Höhe der Basis des Tubularkörpers und darunter Verstärkungsrippen der cuticularen Scheide nach innen. Diese Rippen dürften dazu dienen, bei Reizung ein Ausweichen des Tubularkörpers nach unten zu verhindern.6.Die Fadenhaare schwingen aufgrund der morphologischen Gestalt der Haarbasis parallel zum kurzen Durchmesser der ovalen Basisplatte, sehr wahrscheinlich stets nach der dem Häutungskanal zugewandten Becherwand. Dabei treten Verformungen des Bechers auf. Diese dürften für die Wahrnehmung der Schwingungsrichtung der Haare durch die campaniformen Sensillen von Bedeutung sein.

Die campaniformen Sensillen im Pedicellus der Florfliege (Chrysopa, Planipennia)

SummaryAt the apex of the pedicel in Chrysopa there are five campaniform sensilla, which are arranged in a cycle. They are composed of four cells: two enveloping cells, a “trichogen cell” (= accessory supporting cell, Stuart and Satir, 1968) and one sense cell. The distal nerve process contains a transformed cilium. The tip of the cilium with the so called “tubular body” is enveloped by a cuticular sheath.ZusammenfassungDer Pedicellus der Florfliege (Chrysopa) enthält an seinem Distalende fünf campaniforme Sensillen. Sie bestehen aus vier Zellen: einer Sinneszelle, einer „trichogenen Zelle (= accessory supporting cell Stuart u. Satir, 1968) und zwei Hüllzellen. Im rezeptorischen Fortsatz der Sinneszelle wurzelt ein umgewandeltes Cilium, dessen Distalende von einer cuticularen Scheide umhüllt wird.

Die mechanorezeptoren im pedicellus der eintagsfliegen (insecta, ephemeroptera)

Summary1.The pedicel of May Flies contains two rings of sensilla; an outer ring composed of campaniform sensilla and an inner ring with mononematic scolopidia.2.Most of the mononematic scolopidia are innervated by two sense cells. The innermost scolopidia, as a rule, are supplied with three sense cells. The extracellular caps are open distally and are formed like hollow, obtuse cones.3.Each campaniform sensillum and each mononematic scolopidium is comprised of three enveloping cells; the dendritic sheath cell (scolopale cell), the trichogen cell (cap cell = attachment cell), and the tormogen cell (accessory cell).4.The phylogenetic origin of the mononematic scolopidia of the inner ring is discussed. The scolopidia of the inner ring are possibly homologous with those of the Johnston organ.5.Electronmicroscopic observations of the molting process of mononematic scolopidia are published for the first time. Richard (1957) has confirmed that the cap is not lost at ecdysis.Zusammenfassung1.Im Pedicellus der Ephemeropteren sind zwei Sensillenringe ausgebildet: ein äußerer, der aus campaniformen Sensillen, und ein innerer Sensillenring, der aus mononematischen Scolopidien zusammengesetzt ist.2.Die Mehrzahl der mononematischen Scolopidien wird von zwei, die am weitesten im Inneren stehenden Scolopidien werden in der Regel von drei Sinneszellen innerviert. Die extrazellularen Stifte sind distal offen; sic haben die Form hohler Kegelstümpfe.3.Den campaniformen Sensillen lassen sich ebenso wie den Scolopidien drei Umhüllungszellen zuordnen: die Dendritenscheiden- bzw. Stiftzelle, die trichogene bzw. Kappenzelle und die tormogene bzw. akzessorische Zelle.4.Die phylogenetische Herkunft der mononematischen Scolopidien des inneren Sensillenringes wird diskutiert. Möglicherweise ist der innere Sensillenring ein Homologon des Johnstonschen Organs.5.Erstmals werden elektronenmikroskopische Beobachtungen über die Häu-tungsvorgänge bei mononematischen Scolopidien mitgeteilt. Die Feststellung Richards (1957), daß der Stift nicht mitgehäutet wird, hat sich bestätigt.

Die Feinstruktur der Sinneshaare auf den Cerci von Gryllus bimaculatus Deg. (Saltatoria, Gryllidae)@@@The fine structure of the sensory hairs on the cerci of Gryllus bimaculatus deg. (saltatoria, gryllidae): IV. Die Hutung der kurzen Borstenhaare@@@IV. Ecdysis of short bristles

Summary1.Most part the sensory hairs on the cercus of Gryllus are short bristles, of thick and thin types.2.Generally 2 or 3 sensory cells are associated with each thick bristle, whereas there are 5 or 6 sensory cells with each thin bristle.3.The number and arrangement of the enveloping cells of thick and thin bristles are the same: each consists of one glial cell (=“Sinneszellhüllzelle”) and of three enveloping cells.3.In both types of short bristles one of the ciliary structures contains a small tubular body just below the base of the hair. All ciliary structures within the cuticular sheath run to the tip of the hair. There is a distal pore, the inner surface of which is formed by the cuticular sheath and through which the distal ends of the ciliary structures are exposed to the atmosphere. The diameter of the pore in the thick bristles is about 2000 Å. In the thin bristles it is about 3500 Å.4.The results of electrophysiological investigations of hairs of similar structure lead to the assumption that the short bristles are both contact chemoreceptors (=taste hairs) and mechanoreceptors.Zusammenfassung1.Der größte Anteil der Sinneshaare auf den Cerci von Gryllus besteht aus kurzen Borstenhaaren. Bei diesen lassen sich dicke und dünne Borstenhaare unterscheiden.2.Im allgemeinen gehören zu jedem dicken Borstenhaar 2–3, zu jedem dünnen Borstenhaar 5–6 Sinneszellen.3.Anzahl und Anordnung der Hüllzellen sind bei dicken und dünnen Borstenhaaren gleich. Jedem Haar sind außer einer Gliazelle (=Sinneszellhüllzelle) drei Hüllzellen zugeordnet.4.Bei beiden Haartypen ist in einer der Sinnescilien direkt unterhalb der Haarbasis ein kleiner Tubularkörper ausgebildet. Alle Sinnescilien verlaufen von einer cuticularen Scheide umhüllt bis zur Spitze des Haares. Dort kleidet die cuticulare Scheide einen Porus aus, über den die Distalenden der Ciliarstrukturen Kontakt nach außen haben. Der Porendurchmesser beträgt bei dicken Borstenhaaren ca. 2000 Å, bei dünnen ca. 3500 Å.5.Elektrophysiologische Befunde an morphologisch ähnlich gebauten Insektensensillen lassen uns annehmen, daß die kurzen Borstenhaare von Gryllus Kontaktchemorezeptoren (=Schmeckhaare) sind, die gleichzeitig mechanische Reize wahrnehmen können.

Mechanorezeptoren im Insektentarsus

Summary1.The construction of the tarsal scolopidial organ (TSO) in Notonecta was investigated by means of electron microscopy, semi-thin-section technique, and electrophysiological localization of receptor cells to complete and add to the information given by earlier descriptions (Debaisieux, 1938; Wiese, 1972).2.In contradiction to former observations, the TSO was found to consist of only 8 cells, 3 phasic-tonic receptor elements in a proximal, and 5 pure phasic cells located in a distal scoloparium.3.The proximal group of cell bodies remains anchored in place, while the somata of the distal scoloparium change position with their point of attachment on the epidermis envelope of the claw-tendon, depending on the position of the claw hinge at the time.4.The 2 cap cells of the proximal scoloparium insert at exactly the same place on the epidermis envelope as does the ligament anchoring the somata of the distal scoloparium. One cap cell of this distal group extends to the lumen of the larger, posterior claw and 2 other cap cells lead to the smaller anterior claw. The first point of their distal attachment was found to be distal to the hinge angulation.5.The anchoring of the distal scoloparium on a moved part of the claw-hinge mechanism enlarges the effective range of this receptor part and reverses the direction of the stimulus-effective movements.Zusammenfassung1.Der Aufbau des tarsalen Scolopidialorgans (TSO) von Notonecta wurde mit Hilfe von Elektronenmikroskopie, Semidünnschnittechnik und elektrophysiologischer Elementlokalisation untersucht, um bei Debaisieux (1938) und Wiese (1972) unvollständig gebliebene Angaben zu ergänzen.2.Entgegen der früher vertretenen Ansicht umfaßt das TSO nur 8 Elemente, 3 phasisch-tonische in einem proximalen and 5 rein phasische Elemente in einem distalen Scoloparium.3.Die Sinneszellen des proximalen Teilorgans sind ortsfest verankert, während die Zellen des distalen Teilorgans an der Epidermishülle der Krallensehne befestigt sind und in ihrer momentanen Lage von der Stellung des Krallengeleukes abhängen.4.Die 2 Kappenzellen des proximalen Scoloparium inserieren an der Krallensehnenepidermis dorsal genau am gleichen Ort, an dem auch Stiftkörper und Sinneszellen der distalen Gruppe des TSO befestigt sind. Von diesem distalen Scoloparium zieht eine einzelne Kappenzelle in die größere, posteriore, zwei Kappenzellen ziehen in die kleinere anteriore Krallenzinke. Der erste Punkt der Befestigung dieser drei Kappenzellen an der Krallenepidermis liegt jeweils unmittelbar distal des Gelenkdrehpunktes.5.Die Verankerung des distalen Scoloparium an einem bewegten Teil des Gelenkmechanismus dient zur Erweiterung des Arbeitsbereiches dieses Teilorgans und zur Richtungsumkehr der reizwirksamen Gelenkbewegung.

Die feinstruktur der flüigelschuppen einiger Lycaeniden (Insecta, Lepidoptera)

Green, blue and violet colours of Lycaenidae examined by us — with the exception of Rapala arata (Theclinae) — are due to iridescent scales which are arranged before a dark background. The iridescent scales are constructed according to the Urania-type and may be diverted from pigmented scales by laying in equidistant lamellae and little cuticular bars, which maintain the distance between the lamellae. The ribs in the longitudinal axis of the scales contain lamellae and bars only in the Plebejinae, in Lycaeninae and Theclinae they are small and sit on the plain upperside of the scale with a narrow base.