Skip to main content
  • Published:

Die Nesselkapseln der Anthozoen und ihre Bedeutung für die phylogenetische Systematik

The nematocysts of the anthozoans and their importance for phylogenetical systematics

Abstract

Nematocysts of 35 anthozoan species from Atlantic Ocean, Mediterranean Sea and Red Sea were studied employing phase contrast and electron microscopy. The nematocyst-types ofWeill's (1934) system exhibit a great divergence between different anthozoan orders. Therefore, they are of little taxonomic and phylogenetical value. Atrichous haplonemes occur in the Ceriantharia and in the Actiniaria; all other Hexacorallia have holotrichous haplonemes with very different spines. Sometimes they are morphologically much more differentiated than the spines of the rhabdoid heteronemes, the only nematocyst-type present in the Octocorallia. If their distal ends form a T, the spines are considered plesiomorphous; they are present on the tube of some holotrichous haplonemes as well as on the thread of some rhabdoid heteronemes.Carlgren's (1940) subdivision of the rhabdoid heteronemes is quite useful because the b- and p-rhabdoid differ in all orders of Hexacorallia by having a different armature on the thread. Ceriantharia are considered to represent the most plesiomorphous group among the Hexacorallia. They have the simplest haplonemes (tube atrichous ore with spines forming a T) and rhabdoids heteronemes with the most differentiated shaft, but feature plesiomorphous T-forming spines on the thread of the b-rhabdoids. In certain Ceriantharia, p-rhabdoids occur with a short anoplotelic thread which is synapomorphous in the Ceriantharia as well as in the Actiniaria and Zoantharia. The rather differentiated shaft is a symplesiomorphous character of the Ceriantharia and the “early” Actiniaria, which exhibit other symplesiomorphous characters, ectodermal longitudinal muscles in the scapus and the same swimming behaviour (Robson 1966). The Zoantharia are derived from the “late” Actiniaria. Plesiomorphous Zoantharia, like Endomyaria of the Actiniaria, possess large b-rhabdoids in their mesenterial filaments. In addition, all Zoantharia have exactly the same p-rhabdoids, common in the Endomyaria; p-rhabdoids differ only in the Antipatharia in that they have a somewhat longer thread, which are armed with single spines. The Endomyaria, as well as the Zoantharia and Antipatharia, are also synapomorphous in the main distribution of their b-rhabdoids and in having a special form of sperm. In addition, Antipatharia have the same normal b-rhabdoids as the Zoantharia and the same chemical composition of the skeleton as the skeleton-forming ZoanthariaGerardia savaglia, which differs markedly from the chemical composition of the gorgonian skeleton (Roche &Tixier-Durivault 1951).

Zusammenfassung

1. Phasen- und elektronenoptische Untersuchungen an Nesselkapseln von 35 Anthozoenarten aus Atlantik, Mittelmeer und Rotem Meer haben bei den einzelnen Klassen und Ordnungen eine große morphologische Divergenz der bisher gültigen Nesselkapseltypen (Weill 1934,Carlgren 1940) ergeben.Weills Nesselkapseltypen haben daher nur geringe taxonomische und phylogenetische Bedeutung.

2. Atriche Haplonemen kommen nur bei den Ceriantharia und Actiniaria vor. Sie sind symplesiomorph.

3. Die holotrichen Haplonemen weisen die größte Dornenmannigfaltigkeit auf. Die Dornen sind teilweise morphologisch wesentlich differenzierter als bei den rhabdoiden Heteronemen. Die meisten holotrichen Haplonemen sind auf Grund ihrer speziellen Dornenstruktur apomorphe Merkmale verschiedener Anthozoengruppen. Sie sind aber als Kategorie kein konstitutives Merkmal.

4. Als symplesiomorphes Merkmal kommen bei zahlreichen Anthozoen am Schlauch verschiedener holotricher Haplonemen und am Faden verschiedener rhabdoider Heteronemen T-förmige Dornen vor. Spitze Dornen oder unbewaffnete Endfäden sind apomorphe Merkmale.

5. Rhabdoide Heteronemen sind der einzige Nesselkapseltyp der Octocorallia, die sich wie die b- und p-Rhabdoiden der Hexacorallia in der Bewaffnung des Fadens unterscheiden.

6. Auf Grund der vorliegenden Nesselkapselbefunde sind die Ceriantharia die ursprünglichsten Hexacorallia. Die Ceriantharia verfügen wie die ursprünglichen Actiniaria über die einfachsten Haplonemen und die am höchsten differenzierten Heteronemen.

7. Actiniaria und Zoantharia sind in der Ausbildung anoploteler p-Rhabdoiden synapomorph mit einigen Ceriantharia.

8. Die Zoantharia sind mit den Actiniaria in der Ausbildung völlig identischer p-Rhabdoiden (p-Rhabdoiden A) synapomorph.

9. Als Schwestergruppe der Zoantharia sind die Antipatharia zu betrachten, die über weitgehend gleiche rhabdoide Heteronemen, mit Ausnahme einiger autapomorpher Typen, wie die Zoantharia verfügen.

10. Die Nesselkapseln der Madreporaria (Scleractinia) und der Corallimorpharia stimmen mit Ausnahme einiger nur den Corallimorpharia eigenen spezieller Holotrichen in allen morphologischen Details vollständig überein. Die Nesselkapselbefunde beider Anthozoengruppen, die hier einheitlich als Madreporaria zusammengefaßt werden, haben dagegen nur wenige Hinweise auf verwandtschaftliche Beziehungen zu den Actiniaria ergeben. Die Ergebnisse werden in einer Stammbaumtabelle dargestellt.

Zitierte literatur

  • Carlgren, O., 1924. Die Larven der Ceriantharien, Zoantharien und Actiniarien mit einem Anhange zu der Zoantharia. Wiss. Ergebn. dt. Tiefsee-Exped. „Valdivia“,19 (8), 341–476.

    Google Scholar 

  • —— 1937. Ceriantharia and Zoantharia. Rep. G. Barrier Reef Exped. 1928–29.5 (5), 177–207.

    Google Scholar 

  • —— 1938. South African Actiniaria and Zoantharia. K. svenska VetenskAkad. Handl.17 (3), 1–148.

    Google Scholar 

  • —— 1940. A contribution to the knowledge of the structure and distribution of the cnidae in the Anthozoa. Acta Univ. lund. N. F. (Avd. 2)36 (3), 1–62.

    Google Scholar 

  • —— 1945. Further contribution to the knowledge of the cnidom in the Anthozoa, especially in the Actiniaria. Acta Univ. lund. N. F. (Avd. 2)41 (9), 1–24.

    Google Scholar 

  • —— 1949. A survey of the Ptychodactiaria, Corallimorpharia and Actiniaria. K. svenska VetenskAkad. Handl.1 (1), 1–121.

    Google Scholar 

  • Cutress, C. E., 1955. An interpretation of the structure and distribution of cnidae in Anthozoa. Syst. Zool.4, 120–137.

    Google Scholar 

  • Dantan, J. L., 1921. Recherches sur les Antipathaires. Archs. Anat. microsc.17, 137–237.

    Google Scholar 

  • Doumenc, D., 1971. Aspects morphologiques de la devagination du spirocyste chezActinia equina L. J. Microsc.12, 263–270.

    Google Scholar 

  • Hand, C., 1961. Present state of nematocyst research: Types, structure and function. In: Biology of Hydra and some other coelenterates. Ed. byH. M. Lenhoff &W. F. Loomis. Univ. Miami Press, Coral Gables, 187–202.

    Google Scholar 

  • —— 1966. On the evolution of the Actiniaria. In: The Cnidaria and their evolution. Ed. by.W. J. Rees. Acad. Press, London, 135–146. (Symp. zool. Soc. Lond.16.)

    Google Scholar 

  • Hennig, W., 1969. Die Stammesgeschichte der Insekten. Kramer, Frankfurt, 436 pp.

    Google Scholar 

  • Hyman, L. H., 1940. The Invertebrates. Bd 1: Protozoa through Centophora. McGraw-Hill, New York, 726 pp.

    Google Scholar 

  • Kaestner, A., 1969. Lehrbuch der speziellen Zoologie. — Fischer, Stuttgart,1 (1), 1–898. 1–898.

    Google Scholar 

  • Pesch A. J., van, 1914. The Antipatharia of the Siboga Expedition. Siboga Exped.17, 1–258.

    Google Scholar 

  • Picken &Skaer, R. J., 1966. A review of researches on nematocysts. In: The Cnidaria and their evolution. Ed. byW. J. Rees. Acad. Press, London, 19–50. (Symp. zool. Soc. Lond.16.)

    Google Scholar 

  • Renzi, M., de, 1966. Sobre la filogenia de los cnidarios particularmente de la clase de los antozoos. Instituto Biol. apl. Barcelona41, 89–101.

    Google Scholar 

  • Robson, E. A., 1953. Nematocysts ofCorynactis: The activity of the filament during discharge. Q. Jl microsc. Sci.94, 229–235.

    Google Scholar 

  • —— 1966. Swimming in Actiniaria. In: The Cnidaria and their evolution. Ed. byW. J. Rees. Acad. Press, London, 333–360. (Symp. zool. Soc. London16)

    Google Scholar 

  • —— 1971. The behaviour and neuromuscular system of Gonactinia prolifera, a swimming sea-anemone. J. exp. Biol.55, 611–640.

    Google Scholar 

  • Roche, J. &Tixier-Durivault A., 1951. Rapports des Gerardiides avec les Zoanthides et les Antipathaires. Bull. Mus. natn. Hist. nat., Paris23, 402–409.

    Google Scholar 

  • Schmidt, H., 1969. Die Nesselkapseln der Aktinien und ihre differentialdiagnostische Bedeutung. Helgoländer wiss. Meeresunters.19, 284–317.

    Google Scholar 

  • —— 1972a. Bionomische Studien an mediterranen Anthozoen: die Anthozoenfauna des Strombolicchio (Äolische Inseln). Mar. Biol.15, 265–278.

    Google Scholar 

  • —— 1972b. Prodromus zu einer Monographie der mediterranen Aktinien. Zoologica, Stuttgart121.

    Google Scholar 

  • —— &Béress, L., 1971. Phylogenetische Betrachtungen zur Toxizität und Nesselwirkung einiger Actiniaria (Anthozoa) im Vergleich zur Morphologie ihrer Nesselkapseln. Kieler Meeresforsch.27, 166–170.

    Google Scholar 

  • Seifert, R., 1928. Die Nesselkapseln der Zoantharien und ihre differentialdiagnostische Bedeutung. Zool. Jb. (Syst. Ökol. Geogr. Tiere)55, 419–500.

    Google Scholar 

  • Skaer, R. J. &Picken, L. E. R., 1965. The structure of the nematocyst thread and the geometry of discharge inCorynactis viridis Allman Phil. Trans. R. Soc. (B)250 (764), 131–164.

    Google Scholar 

  • Stephenson, T. A., 1929. On the nematocysts of sea anemones. J. mar. biol. Ass. U. K.16, 173–201.

    Google Scholar 

  • Tischbierek, H., 1936. Die Nesselkapseln der Antipatharien und ihre differentialdiagnostische Bedeutung. Diss. Breslau, 60 pp.

  • Weill, R., 1934. Contribution a l'étude des Cnidaires et leur nématocystes. II. valeur taxonomique du cnidom. Trav. Stn. zool. Wimereux10–11, 1–701.

    Google Scholar 

  • Wells, J. W. &Hill, D., 1956. Anthozoa-General features. In: Treatise on invertebrate paleontology. P. F.: Coelenterata. Ed. byR. C. Moore. Geol. Soc. America, New York, 161–165.

    Google Scholar 

  • Werner, B., 1965. Die Nesselkapseln der Cnidaria, mit besonderer Berücksichtigung der Hydroida. I. Klassifikation und Bedeutung für die Systematik und Evolution. Helgoländer wiss. Meeresunters.12, 1–39.

    Google Scholar 

  • Westfall, J. A., 1962. Fine structure of nematocysts in a sea anemone. Int. Conf. Electron Microsc.5, M-13.

    Google Scholar 

  • Westfall, J. A., 1965. Nematocysts of the sea anemoneMetridium. Am. Zool.5, 377–393.

    Google Scholar 

  • Will, L., 1909. Die Klebkapseln der Aktinien und der Mechanismus ihrer Entladung. Sber. Abh. naturf. Ges. Rostock1, 65–103.

    Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

Authors

Rights and permissions

Reprints and permissions

About this article

Cite this article

Schmidt, H. Die Nesselkapseln der Anthozoen und ihre Bedeutung für die phylogenetische Systematik. Helgolander Wiss. Meeresunters 23, 422–458 (1972). https://doi.org/10.1007/BF01625294

Download citation

  • Issue Date:

  • DOI: https://doi.org/10.1007/BF01625294