Versuche zur Adaptation der Fische im normalen Temperaturbereich

Abstract

In most teleosts the metabolism of the intact individual and its isolated tissues have the ability for partial compensation. The metabolic rates of fish kept at colder acclimation temperatures are higher than the rates of fish kept for the same time at a higher temperature, when measured at the same test temperature. In this study a similar pattern of temperature acclimation is demonstrated in the golden orfe (Idus idus L.) for the rates of oxygen uptake of excised gill and muscle tissue, the activity of cytochrome oxidase in skeletal muscle, and the activities of aldolase and malic dehydrogenase in gill, liver and muscle homogenates. In contrast, the anaerobic acid production of excised gills and the succinate oxidation in the liver homogenates are not changed in the process of cold acclimation. Treatments with TSH increased the activity of malic dehydrogenase only in the liver of cold-adapted fish. As in the eel (Anguilla vulgaris L.) the metabolic rate of muscle in vitro does not completely reflect the capacity adaptation of the intact fish and, as the latter mainly depends on the temperature conditions of the head, the following parameters of metabolic capacity were estimated: the frequencies of opercular and cardiac cycles, the local oxygen pressure in the dorsal skeletal muscle, the heart cavity and the caudal blood vessels. In addition, structure and oxidative capacity of body muscles were investigated. The frequencies of opercular movements and heart beats were significantly higher for cold-adapted eels; but the local oxygen pressure in the white muscle and the oxygen tension in the arterial blood were independent of adaptation temperature. An analysis of the oxygen pressure in the venous bloodstream, in respect to changing test temperatures and different adaptation conditions, showed a lower oxygen tension in cold-acclimated eels than in warm-acclimated ones. This difference became more pronounced at higher test temperatures, showing a close correlation between breathing rate and the partial pressure of oxygen. The results are discussed in relation to other work on temperature adaptation in the eel.

Zusammenfassung

1. Untersuchungen über die Temperaturadaptation des Fischstoffwechsels wurden an Orfen (Idus idus L.) und an Aalen (Anguilla vulgaris L.) vorgenommen.

2. Beim isolierten Kiemen-, Muskel- und Lebergewebe der Orfe wurden der Sauerstoffverbrauch bei Zusatz verschiedener Substrate und die Aktivitäten der Aldolase und der Malatdehydrogenase bestimmt. Ferner sind die anaerobe Säurebildung des isolierten Kiemen- und Muskelgewebes sowie die Aktivität der Cytochromoxydase in der Skelettmuskulatur gemessen worden.

3. Der Sauerstoff verbrauch der Kiemen und der Rumpfmuskulatur zeigt eine Temperaturabhängigkeit im Sinne einer Kompensation (höhere Werte bei kaltadaptierten Fischen); gleiches gilt für die Cytochromoxydaseaktivität in der Muskulatur und für die Aktivitäten der Aldolase und Malatdehydrogenase in Kieme, Muskel und Leber. Der durch die Vorbehandlungstemperatur bedingte Unterschied im Sauerstoffverbrauch der Muskulatur ist unabhängig vom Zusatz exogener Substrate. Die Succinatveratmung der Leberhomogenate und die anaerobe Säurebildung isolierter Kiemen lassen keinen Einfluß der Adaptationstemperatur erkennen. Fructose-1,6-diphosphat wird besser von Leberhomogenaten warmadaptierter Orfen verwertet.

4. Durch Injektion von Thyreotropin wird nur die Malatdehydrogenase in der Leber kaltadaptierter Orfen signifikant erhöht.

5. Beim Aal sind die Atemfrequenz, die Herzfrequenz und die Sauerstoffspannungen in der dorsalen Rumpfmuskulatur, im Herzblut und im Blut der caudalen Hauptgefäße gemessen worden. Außerdem wurden Bau und oxydative Kapazität der Rumpfmuskulatur untersucht.

6. Die Atmungsintensität der Aalmuskulatur wird überwiegend durch den Anteil roter Muskelfasern bestimmt.

7. Atem- und Herzfrequenz der Aale weisen eine Temperaturanpassung im Sinne einer Kompensation auf.

8. Die niedrige Sauerstoffspannung in der weißen Rumpfmuskulatur und der Sauerstoffdruck im Blut der Schwanzarterie differieren nicht bei unterschiedlich angepaßten Aalen; dagegen hängt die Höhe der Sauerstoffspannung im venösen Blut von der thermalen Vorbehandlung ab.

9. An langfristigen Registrierungen des venösen Sauerstoffdrucks ließ sich seine Abhängigkeit von den Adaptations- und Versuchsbedingungen genauer analysieren. Schnelle Steigerungen der Versuchstemperaturen erhöhen die Atemfrequenz und die Sauerstoffspannung; ein Gleichgewicht zwischen der Sauerstoffaufnahme der Muskulatur und dem Sauerstoffgehalt des Blutes stellt sich erst nach längerer Versuchszeit ein. Beim Abkühlen der Versuchstiere verringert sich die arterio-venöse Differenz ohne Verzögerung. Wird zwischen dem Vorder- und Hinterkörper des Aales ein Temperaturunterschied längere Zeit aufrechterhalten, so ändert sich die Sauerstoffspannung, wie sie in der Caudalvene gemessen wird, kaum. Bei übereinstimmender Ventilationsleistung liegt die venöse Sauerstoffspannung der an 22° C adaptierten Aale höher als die der an 8° C adaptierten Fische; dies gilt für den gesamten Temperaturbereich zwischen 10° C und 21° C.

10. Die in-vitro-Befunde an Orfen und die in-vivo-Messungen an Aalen bestätigen eine Leistungsadaptation des Gewebestoffwechsels im Sinne einer Kompensation. Die Temperaturabhängigkeit des Stoffwechsels des Aales wird diskutiert.