Gesetzmäßigkeiten des Wachstums und der Entwicklung vonChaetomorpha darwinii (Chlorophyta, Cladophorales)

Abstract

The monosiphonous filaments of the Australian speciesChaetomorpha darwinii are most conspicuous in regard to the dimensions of their cells, which resemble strings of large and glistening pearls. Some 20 germlings could be isolated from samples ofCallipsygma wilsonii andRhipiliopsis peltata which were kindly sent to me by Mrs.S. C. Ducker, Melbourne. In culture they developed into mature gametophytes or sporophytes of 10–60 cm length. Developmental studies revealed a life cycle of isomorphic generations.Ch. darwinii is a most suitable object for investigations on growth and cell-physiology. Cells increase in length and width simultaneously. The growth process is confined to an aequatorial zone; since cross-walls and adjacent parts of the side walls lack the capacity for growth, the cells become increasingly barrel-shaped. The growth rate is distinctly influenced by the daily rhythm of illumination. The cell wall ofChaetomorpha species hitherto investigated in this regard is finely lamellated, with microfibrils crossing at a distinct angle (Frei &Preston 1961a). This structure is the prerequisit for the simultaneous elongation and enlargement of the cell, and thus provides the basis for spiral-growth observed in severalChaetomorpha-species (Frei &Preston 1961b,Kornmann 1968). Filament growth is exponential and results from the steady growth of all its cells which divide periodically. The cell-division exemplifies centripetally sectioning, with the margin of the iris-like cross-wall advancing steadily at an average speed of 17µ/h. Normally growingChaetomorpha cells show no morphological polarity; their protoplast is concentrated in an aequatorial girdle. When plasmolized, the protoplast remains attached to the upper cross-wall (Frei &Preston 1961a). A similar polarity-phenomenon was observed in quite a normally occuring process: the protoplasmatic layer containing nascent swarmers withdraws from the side walls and the lower cross-wall. A dark-coloured, folded sack remains attached to the upper cross-wall, until the zoids become motile spontaneously. Further manifestations of polarity are: the expansion of the basal cell in alga fragments and the subdivision of the filamentous thallus into segments of four cells whose height differs in a regular sequence.

Zusammenfassung

1.Chaetomorpha darwinii aus der Flora Südaustraliens, die stattlichste Art der Gattung, hat isomorphen Generationswechsel. Parthenogenetische Entwicklung der Gameten wurde nicht beobachtet.

2. Der Rhythmus der synchronen Kernteilungen, der sich in den Zellen der Keimlinge nachweisen läßt, regelt wahrscheinlich alle Wachstumsvorgänge.

3. Die Zelle vonChaetomorpha darwinii wächst in einer äquatorialen Zone gleichzeitig in die Länge und Breite. Sie wird tonnenförmig, weil die Querwände nicht wachstumsfähig sind. Wachstum und Morphologie der Zelle sowie die Drehung des wachsenden Fadens um seine Längsachse gehen auf die Verlängerung zweier gekreuzter Mikrofibrillensysteme zurück.

4. Die tägliche Zuwachsrate ist bei allen Zellen gleich. Das Wachstum erfolgt während der täglichen Lichtperiode schneller als in der Dunkelheit.

5. Die Zuwachskurve eines Fadens ergibt das Schaubild einer Exponentialfunktion. Sie erklärt sich als Summe der gleichmäßigen Streckung aller Einzelzellen, die sich in einem bestimmten Rhythmus teilen.

6. Bei der zentripetalen Teilung der Zelle rückt die Querwand radial mit gleichmäßiger Geschwindigkeit vor; dabei verringert sich die in der Zeiteinheit gebildete Membranfläche immer mehr.

7. Die normal wachsendeChaetomorpha-Zelle zeigt keine morphologische Polarität. Polaritätsäußerungen sind (a) die während der Schwärmerreifung auftretende Spontanplasmolyse, wobei der Wandbelag an der oberen Querwand hafter, (b) das Auswachsen der Endzelle eines Fadenstückes an seiner morphologischen Basis, (c) die Gliederung des Fadens in Abschnitte von jeweils vier Zellen unterschiedlicher Höhe.