Einfluß der Temperatur auf den Atmungsstoffwechsel der Puppen vonFormica polyctena (Hymenoptera, Insecta)

Abstract

The influence of temperature on the respiratory processes of pupae of males, females and workers of the red wood antFormica polyctena Foerst. has been investigated by means of the Warburg technique. At temperatures between 16° and 32° C oxygen consumption values increase more or less along a straight line. Q₁₀-values are reduced correspondingly, and in sexuals values reach below 1.0 at temperatures above 32° or 34° C. The curve then bends down. Between 16° and 20° C, Q₁₀-values are above 5. They are higher in sexuals than in workers. In addition to inactivation of enzymes at high temperatures, diffusion of oxygen is considered to limit respiration with increasing temperatures. The relation of metabolism versus body size of different castes has been analyzed using a double logarithmic plot. In sexual forms and workers weight proportionality of metabolism could be established. Respiratory quotients of different castes decline with decreasing temperature; they reach a maximum at the optimal temperature for development, i. e. 28° C. The highest respiratory quotients as well as the most pronounced declines have been observed in workers. Undercooling leads to respiratory quotients close to 0.5, revealing uncomplete oxidation at low temperatures. It is concluded that the activity of decarboxylases is strongly inhibited.

Zusammenfassung

• 1. Der Einfluß der Temperatur auf die Atmungsprozesse der Puppen von Männchen, Weibchen und Arbeiterinnen der Roten WaldameiseFormica polyctena Foerst. wurde mit Hilfe der Warburg-Technik untersucht.

• 2. Die Sauerstoffverbrauchskurve steigt zwischen 16° und 32° C schwach S-förmig an. Die Q₁₀-Werte nehmen entsprechend ab und erreichen bei Geschlechtstieren oberhalb 32° beziehungsweise 34° C Werte unter 1. Die Kurve knickt dann ab. Zwischen 16° und 20° C wurden Q₁₀-Werte über 5 ermittelt. Sie liegen bei Geschlechtstieren höher als bei Arbeiterinnen.

• 3. Neben der Inaktivierung von Fermenten durch hohe Temperaturen wird die Diffusion des Sauerstoffs als der die Atmung begrenzende Prozeß angesehen.

• 4. Erstmals konnte im doppellogarithmischen Koordinatensystem die Beziehung zwischen Stoffwechsel und Körpergröße der Puppen verschiedener Kasten geprüft werden. Zwischen Geschlechtstier- und Arbeiterinnenpuppen wurde eine eindeutige Gewichtsproportionalität gefunden. Damit behält diese innerartliche Beziehung auch für verschiedene Kasten sozialer Hymenopteren ihre Gültigkeit.

• 5. Eine Untersuchung der RQ-Werte der Puppen verschiedener Kasten zeigte, daß diese mit sinkender Temperatur abfallen. Sie erreichten ihr Maximum bei der optimalen Entwicklungstemperatur von 28° C. Die höchsten RQ-Werte wurden bei Arbeiterinnen festgestellt; hier zeigte sich auch der stärkste Abfall. Versuche bei tiefen Temperaturen lieferten RQ-Werte von 0,5. Dieser Umstand läßt darauf schließen, daß bei tiefen Temperaturen eine unvollständige Oxydation stattfindet.

• 6. Es wird vermutet, daß die Aktivität von Decarboxylasen mit sinkender Temperatur gehemmt wird.