Aspekte der Ernährung bei Solenogastres (Mollusca)

Forschungsprojekt P 14330Aspekte der Ernährung bei Solenogastres (Mollusca)L. SALVINI-PLAWEN06.03.2000 Die Malakologie oder Weichtierkunde stellt einen traditionsreichen und bedeutenden Zweig der Zoologie der Wirbellosen (Evertebrata) dar. Trotzdem beschränkt sich ein Großteil der wissenschaftlichen Arbeiten auch heute nur auf die 3 bekanntesten und größten Weichtierklassen, die Schnecken, Muscheln und Kopffüßer. Kleinere, aber besonders in Hinsicht auf die Stammesgeschichte der Weichtiere hochinterressante Gruppen, wie die primär schalenlosen Schild- und Furchenfüßer (Caudofoveata und Solenogastres), werden dabei häufig vernachlässigt. Das vorliegende Projekt soll mit Hilfe von modernen Techniken das derzeitig nur lückenhaft vorhandene Wissen über die Ernährung der Solenogastres ergänzen. Beobachtungen und filmische Dokumentation des Freßverhaltens der Tiere, die sich vorwiegend von Nesseltieren ernähren, an den meeresbiologischen Stationen von Trondheim (Norwegen) und Banyuls-sur-Mer (Frankreich) sind geplant; zusätzlich sollen Tiere in Bermuda gesammelt werden. Der überwiegende Arbeitsaufwand liegt aber in feinstrukturellen und histochemischen Analysen der Speicheldrüsen und der Epithelien des Verdauungstraktes, welche am Institut für Zoologie der Universität Wien durchgeführt werden. Die Feinmorphologie von Geweben und die Ultrastruktur einzelner Zellen, wie sie im Transmissionselektronenmikroskop ersichtlich werden, ermöglichen Aussagen über die Funktion des betreffenden Gewebes. Enzymhistochemische Methoden sowie Nachweisreaktionen für diverse Schleimsubstanzen erlauben eine Charakterisierung von Drüsenzellen und ihrer Sekrete und weisen auf die Aufgabe der jeweiligen Drüsen (-organe) im Zuge des Verdauungsprozesses hin. Von besonderem Interesse ist, wie die Tiere mit ihrer wehrhaften Beute umgehen und den Auslösemechanismus der giftigen Nesselkapseln hemmen. Eine detaillierte Analyse des Verdauungstraktes kann wertvolle Informationen über die systematische Stellung der Solenogastres innerhalb des Weichtierstammbaumes geben. Das primäre Fehlen einer Schale zum Schutz des Körpers und auch der "einfache" Verdauungstrakt ohne distinkte Mitteldarmdrüse weisen dabei auf ein recht niedriges Organisationsniveau hin. Dieser Befund widerspricht der in den meisten Lehrbüchern propagierten Auffassung vom "Urweichtier", welches üblicherweise mit Schale und Mitteldarmdrüse dargestellt wird. Auch in Bezug auf die systematische Klassifizierung innerhalb der Solenogastres wird dem Verdauungstrakt große Bedeutung zugemessen. Daher sollen Arten aus zwei Ordnungen, welche sich durch histologisch unterschiedliche ventrale Vorderdarmdrüsenorgane auszeichnen, untersucht werden.

In diesem Projekt wurden neue Erkenntnisse über das Beutespektrum der Solenogastres und über die Funktion ihres Darmtraktes, einschließlich der Mechanik der Nahrungsaufnahme und die Verdauungsvorgänge (intrazelluläre Verdauung in den Mitteldarmzellen), gewonnen. Von besonderem Interesse sind zudem die Ergebnisse zur Feinstruktur der Drüsenorgane des Vorderdarmes, da diese bedeutend für Überlegungen zu den verwandtschaftlichen Beziehungen und der Stammesgeschichte innerhalb der Solenogastres sind. Solenogastres sind wurmförmig verschmälerte Weichtiere (Mollusca), die ausschließlich im Meer leben. Sie sind äusserlich durch eine Cuticula mit dicht gelagerten Kalkkörpern (Schuppen, Stacheln, Nadeln) gekennzeichnet, die an der Bauchseite durch einen schmalen, bewimperten Fuß durchbrochen ist. Die meisten Solenogastres-Arten ernähren sich von Nesseltieren (Cnidaria), wie vereinzelt durch direkte Beobachtungen, meist jedoch durch Analyse des Darminhaltes festgestellt werden konnte. Eine Reihe von Arten lebt direkt auf den Kolonien ihrer Nahrungstiere, etwa Hydroiden oder Weichkorallen. Bei freilebenden Arten hingegen, die auf Schlammböden oder im Sandlückenraumsystem gefunden werden, sind die beim Fressvorgang mit aufgenommenen Nesselkapseln oft der einzigen Hinweis auf die Nahrung. Wie verhindert wird, dass die Nesselkapseln ihre giftigen Nesselfäden ausschleudern und den Darmtrakt beschädigen, ist im Detail unbekannt, es dürften dabei jedoch die Sekrete der Vorderdarm-Drüsen eine Rolle spielen. In das vorliegende Projekt wurden 8 Arten von Solenogastres mit einer Körperlänge von 0,75-4 mm einbezogen. Die Tiere stammten von verschiedenen Lebensräumen an den Küsten von Norwegen, Bermuda und Nordspanien, sowie von heissen Tiefseequellen im Ostpazifik. Die Organisation des Darmtraktes der ausgewählten Arten ist zwar grundsätzlich ähnlich, weist aber deutliche Unterschiede hinsichtlich der Vorderdarm-Drüsen und der Radula ("Raspelzunge") auf. Zur Analyse des Anatomie des Darmtraktes wurden histologische Schnittserien (Schnitt- Dicke 2-8 m) erstellt. Die in den verschiedenen Drüsen des Vorderdarmes erzeugten Sekrete wurden auf histologischen Schnitten durch spezifische Färbemethoden charakterisiert (saurer oder neutraler Mucus, Proteinsekrete). Zudem wurde die Feinstruktur der Zellen des Darmkanals anhand von Ultradünnschnitten (70 nm) mithilfe von Transmissions-Elektronenmikroskopie untersucht.