Die Wachstumskosten vonPorcellio scaber (Crustacea, Isopoda)

Abstract

The assimilation of food inPorcellio scaber, considered over the entire life cycle, follows a two-phase function with a turning point at a body weight of about 3 mg. It is assumed that an important factor in this relationship is the efficiency of digestion, which should depend on the surface/volume ratio of the mid-gut and on the speed with which food is passed through the intestine. Calculation of these values reveals a size-dependent drop in efficiency of digestion roughly following the “surface rule”. The drop in efficiency of digestion may pose to the system a problem of information retrieval since inefficient digestion increases the “noise” level against which specific “signals” have to be selected — that is, specific molecules have to be absorbed and used in syntheses of cell constitutents. In order to offset decreasing efficiency of digestion, the system would have to increase redundancy, e. g. by assimilating progressively more food and thus, inevitably, increasing “cost” of some kind. The young larvae ofP. scaber, up to a body weight of 3 mg, do, in fact increase the amount of food assimilated in proportion to the calculated increase in redundancy. At about this critical size a switch in metabolism seems to take place, and weight specific assimilation of food decreases despite the continuously dropping efficiency of digestion. The actual use that the organism makes of the food ingested is represented by the ratio assimilation/cost of redundancy. Calculation of this ratio over the whole life cycle shows it to parallel neatly the curve for the monthly growth rate of the species.

Zusammenfassung

• 1. Die Nahrungsassimilation der KellerasselPorcellio scaber läßt sich in Abhängigkeit vom Körpergewicht als eine zweiphasige Funktion beschreiben, welche durch einen ansteigenden und einen absteigenden Ast gekennzeichnet ist, wobei der Wendepunkt bei einem Körpergewicht von etwa 3 mg liegt.

• 2. Es wird angenommen, daß ein Faktor dieser Beziehung die Veränderung der Verdauungsleistung ist, die vom Oberflächen/Volumen-Verhältnis des Mitteldarmes sowie von der Geschwindigkeit der Nahrungspassage abhängt. Eine Berechnung der entsprechenden Werte ergibt ein Absinken der Verdauungsleistung, welche näherungsweise der „Oberflächenregel“ folgt.

• 3. Bei sinkender Verdauungsleistung kann eine konstante Nahrungsverwertung nur dann möglich sein, wenn das Stoffwechselsystem die „Kosten“ erhöht, die für Resorption, Speicherung und Mobilisierung von Zellbestandteilen aufgewendet werden müssen.

• 4. Die Resorption spezifischer organischer Moleküle kann als ein informationstheoretisches Problem angesehen werden, indem mit sinkender Verdauungsleistung das „Geräusch“ ansteigt, aus dem bestimmte „Signale“ — die benötigten Moleküle — ausgewählt werden müssen. Um eine konstante Informationsausnutzung zu erreichen, muß nach dem Prinzip vonShannon (1948) die Redundanz des Systems erhöht werden. Hieraus folgt, daß die „Redundanzkosten“ der sinkenden Verdauungsleistung indirekt proportional sind.

• 5. Tatsächlich ist beiP. scaber der Anstieg der gewichtsspezifischen Nahrungsassimilation bis zu einem Körpergewicht von 3 mg proportional dem Anstieg der geforderten „Redundanzkosten“. Dann scheint eine Umschaltung des Stoffwechsels stattzufinden, und die Nahrungsassimilation sinkt trotz weitersteigender „Redundanzkosten“.

• 6. Die wahre Ausnutzung der Nahrung läßt sich als Quotient von Assimilation/Redundanzkosten definieren. Eine Berechnung dieses Quotienten für den gesamten Gewichtsbereich ergibt, daß er der monatlichen Wachstumsrate der Art weitgehend parallel verläuft.