Morphologische, ökologische und entwicklungsbiologische Untersuchungen ausgewählter Plectidae mit einem Entwurf eines Cladogramms

Abstract

Viele Arten und Gattungen wurden innerhalb der Plectidae Örley, 1880 beschrieben. Die zahlenmäßig größte Gattung ist Plectus Bastian, 1865 mit mindestens 123 beschriebenen, aber maximal 70 validen Arten. Der Beginn befasst sich mit der taxonomischen Charakterisierung einiger Arten mit einer zeichnerischen Darstellung für den Vergleich und der positiven Synonymisierung von Arten. Im nächsten Abschnitt wurde die Strukturierung der Ei-Oberfläche untersucht. Aus der sehr variablen, aber artspezifischen Oberfläche, welche glatt, gestachelt oder komplex arkadenartig aufgebaut sein kann, lassen sich Rückschüsse auf eine mögliche Funktion, wie zum Beispiel Schutz vor Prädation postulieren. Im Weiteren wird auf die juvenile Entwicklung eingegangen. Die Charakterisierung der Juvenilstadien bei Plectus ist extrem schwierig, da sich die Stadien (bis auf das erste Stadium), nur in der Größe und der Entwicklung der Gonaden unterscheiden. Mit einer stark kutikularisierten Struktur in der Mundhöhle lassen sich allerdings eindeutig drei morphologisch nicht anders abgrenzbare Juvenilstadien nachweisen, wodurch sich eine Gesamtanzahl von vier verschiedenen juvenilen Entwicklungsstadien ergibt. Der anschließende Abschnitt beschäftigt sich mit der Gonadenentwicklung nach dem Schlupf bis zur Adulthäutung. Es zeigt sich dabei, dass die Gonadenentwicklung zu Beginn nicht einheitlich ist. Einige Arten besitzen ein 4-zelliges Primordium, andere zwei 2-zellige Primordien. Dieses lässt sich mit unterschiedlichen Klappenapparattypen korrelieren. In den nächsten beiden Kapiteln wird die Bedeutung von Männchen innerhalb von Plectus diskutiert. Die Reproduktion ist generell parthenogenetisch, es treten sehr selten, aber immer wieder in Freilandproben Männchen auf, in Kulturen hingegen nie. Bei der Induktion wurden vor allem Temperatureinflüsse untersucht und es wurden bei erhöhter Temperatur Männchen induziert. Eine Reproduktionsfähigkeit der induzierten Männchen konnte ebenfalls nachgewiesen werden. Im letzten experimentellen Abschnitt wurde die Reproduktionsrate und -dauer verschiedener Arten bestimmt. Es zeigten sich im Vergleich deutlich unterscheidbare Reproduktionsstrategien. Die abschließende phylogenetische Untersuchung kombiniert morphologische und entwicklungsbiologische Merkmale, die gegen einen monophyletischen Ursprung von „Plectus“ und sogar für eine Paraphylie der „Plectidae“ sprechen.

The Taxon Plectidae, Örley, 1880 is an early described taxon. This is one reason, that many species and genii were described and retracted again. In the taxon Plectus Bastian, 1865 are at least 123 species described, but not more than 70 valid. Although there are many studies concerning this group, development and ecology are hardly known. Most of these studies are taxonomic ones. However, the monophyly of the genus “Plectus” is not very dismissed. There are some arguments for a monophyletic origin, but also evidence against this hypothesis. Main points of this work are developmental, ecological aspects and a phylogenetic analysis on morphological characters. The first part is about general morphology of Plectus and graphic descriptions of the Plectus and Anaplectus species in use. The analysis of ecological aspects starts with the egg. Main points are the structures of the species-specific egg-surfaces, which can be plain, spiked or a kind of arcade-structures. With the extremely different surfaces hypothesis about the function, like defence against predation, could be made. Next parts deal with the juvenile development. It is hard to differentiate the juvenile stages. Except the first one all stages differ only in length and gonad development. It is necessary to find a distinct parameter, that change only at defined development-points. In the oral cavity is a heavy cuticularised part, which only changes at moults. The comparison of the measurements of this part through the development after the first stage indicates two moults, these points to three different juvenile stages. With the first stage the total number of juvenile stages is four. The second part about the juvenile stages is the development of the gonads. The development is very similar, but not identical. The arrangements of the primordial cells differ, some species have one Primordium with four cells, and others have two primordia with two cells each. The difference in the primordial arrangement corresponds with the different valve-types in the plectids. The distinction in these complex structures is a good reason to doubt the monophyly of the plectids. The next chapters are about the males in Plectus. The reproduction in the normal term is parthenogenetic, but males are found seldom in samples but again and again, in cultures never. A first step is to find a factor for inducing these males. Temperature could be possible. In cultures with a temperature treatment males were found. In a next step the fertility was successfully tested with a reproductive test. The last experimental part is about the reproduction success and the reproductive period of different plectid-species. The comparison of these data indicates different mechanisms of reproduction. The finale phylogenetic analysis, combined morphological and developmental characters indicates a paraphyly of “Plectus” and even the “Plectidae”.