Brösing, Andreas: Die Magenstrukturen der Brachyura (Crustacea, Decapoda): Morphologie und phylogenetische Bedeutung

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Kapitel 2. Material und Methoden

2.1 Arten

In die vorliegende Studie wurden 66 Arten aus 27 Familien der Brachyura sowie zwei Außengruppenvertreter (Orconectes limosus und Lithodes maja) einbezogen.

Tab. 1: Artenliste, MNHN - Musèum national d‘Histoire naturelle ; MB - Musèum national d‘Histoire naturelle ; SMF - Senckenbergmuseum Frankfurt; FSBC - Florida Marine Research Institute, St. Petersburg, Florida; AMS - Australian Museum Sydney; ZMUC - Zoological Museum Copenhagen; ZMB - Zoologisches Museum Berlin; QM - Queenslandmuseum Brisbane; p.S. - persönliche Sammlung

Arten / Autor

Museum / Registrierungs-Nummer

Dromia spinirostris Miers, 1881

p. S.

Dromia wilsoni Fulton and Grant, 1902

MNHN-B. 26255

Dromia personata (Linnaeus, 1758)

SMF 9685

Lauridromia intermedia Laurie, 1906

MP-B. 26370

Hypoconcha spinosissima Rathbun, 1933

FSBC I 48297 EJ67063

Dynomene praedator A. Milne Edwards, 1879

MNHN-B. 6903

Dynomene filholi Bouvier, 1894

p. S.

Paradynomene tuberculata Sakai, 1963

MP-B. 26608

Dagnaudus petterdi (Grant, 1905)

AMS P 53426

Homola barbata (Fabricius, 1793)

SMF 14939

Homola ranunculus Guinot and Richer de Forges, 1995

MNHN-B. 19869

Paramola cuvieri (Risso, 1816)

p. S.

Latreillia valida de Haan, 1839

ZMB 27446

Latreillia metanesa Williams, 1982

ZMB 27447

Cymonomus granulatus (Thompson, 1873)

p. S.

Ranina ranina (Linneaeus, 1758)

MNHN-B. 16183

Raninoides bouvieri Carpat, 1951

MNHN-B. 16176

Raninoides hendersoni Chopra, 1933

MNHN-B. 13401

Raninoides personatus Henderson, 1888

MP-B. 11558

Lyreidus tridentatus de Haan, 1841

MNHN-B. 13368

Lyreidus brevifrons Sakai, 1937

MP-B. 18959

Lyreidus channeri Wood-Mason, 1887

MP-B. 11562

Notopoides latus Henderson, 1888

MP-B. 18964

Carpilius convexus (Forskål, 1775)

MP-B. 7669

Leptodius sanguineus H. Milne Edwards, 1834

ZMB 15618

Portunus depurator (Linnaeus, 1758)

ZMB 16417

Portunus pelagicus (Linnaeus, 1758)

p. S.

Carcinus maenas Linnaeus, 1758

Zool. Lehrsammlung, HU-Berlin

Callinectes sapidus Rathbun, 1896

p. S. (Tarpon Bay, Florida)

Calappa granulata (Linnaeus, 1758)

SMF 6025

Dorippe sinica Chen, 1980

SMF 15134

Medorippe lanata (Linnaeus, 1767)

ZMUC CRU-4405

Potamonautes lirrangensis (Rathbun, 1904)

ZMUC CRU-4406

Ilia spinosa Miers, 1881

ZMUC CRU-4407


7

Philyra variegata (Fabricius, 1798)

ZMUC CRU-4408

Philyra laevis (Bell, 1855)

p. S. (Philipp Island, Australien)

Leucosia anatum Herbst, 1783

p. S. (Philipp Island, Australien)

Parthenope notialis Holthuis und Manning, 1981

ZMUC CRU-4409

Rhithropanopeus harisii Gould, 1841

p. S. (Tarpon Bay, Florida)

Trapezia cymodoce (Herbst, 1799)

ZMUC CRU-4410

Trapezia lutea Castro, 1997

ZMB 27450

Tetralia fulva Serène, 1984

p. S.

Austinograea alyseae Guinot, 1990

MNHN-B.

Segonzacia mesatlantica (Williams, 1988)

MNHN-B.

Cancer pagurus Linnaeus, 1758

p. S. (Roscoff, Frankreich)

Hyas araneus Linnaeus, 1758

ZMUC CRU-4411

Hyas coarctatus Leach, 1815

ZMUC CRU-4412

Inachus dorsettensis (Pennant, 1777)

ZMUC CRU-4413

Libinia dubia H. Milne Edwards, 1834

p. S. (Tarpon Bay, Florida)

Hexaplax sp.

p. S.

Retropluma quadrata Saint Laurent, 1989

p. S.

Crossotonotus compressipes A. Milne Edwards, 1873

p. S.

Pseudopalicus declivis Castro, 2001

p. S.

Parapalicus clinodentatus Castro, 2000

ZMB 27449

Micropalicus vietnamensis (Zarenkov, 1968)

ZMB 27448

Pinnotheres villosulus Guerin, 1830

AMS G 4226

Ocypode cursor (Linnaeus, 1758)

MNHN-B.

Ocypode gaudichaudi Milne Edwards und Lucas, 1843

p. S.

Minuca rapax (Smith, 1870)

p. S.

Uca tetragonum (Herbst, 1790)

p. S.

Eriocheir sinensis H. Milne Edwards, 1853

Zool. Lehrsammlung, HU-Berlin

Pseudosesarma moeschi (de Man, 1892)

QM W 25869

Cardisoma hirtipes Dana, 1852

ZMUC CRU-4414

Cardisoma armatum Herklots, 1851

p. S.

Mictyris longicarpus Latreille, 1806

ZMUC CRU-4415

Mictyris platycheles H. Milne Edwards, 1852

ZMUC CRU-4416

Orconectes limosus (Rafinesque, 1817)

Zool. Lehrsammlung, HU-Berlin

Lithodes maja (Linnaeus, 1758)

ZMUC CRU-4417

2.2 Präparation und Färbetechnik

Aufgrund der begrenzten Anzahl von verfügbaren Exemplaren an Vertretern der Brachyura, insbe-sondere bei Arten der Tiefsee, war es bereits zu Beginn der Magen-Untersuchungen notwendig, eine weitgehend zerstörungsfreie Präparationsmethode zu entwickeln. Es galt auch, möglichst viele nicht-Magenmerkmale für weiterführende Studien in ihrem ursprünglichen Zustand zu erhalten. Für die Entnahme des Magens hat es sich bewährt, die dünnhäutigen Membranen zwischen dem postero-dorsalen Carapaxrand und dem sich postero-ventral anschließenden Sternum, bzw. der sich ventro-lateral anschließenden Coxae der Thorakopoden zu durchtrennen. Nach vorsichtigem Anheben des dorsalen Carapax und der Durchtrennung des Oesophagus und aller dem Carapax anhängenden Magenmuskeln, war es nun möglich den Magen zu entnehmen. Die Fixierung der Mägen erfolgte in


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70 %-igem Ethanol. Mit der Entfernung aller am Magen inserierender Muskeln, des stomato-gastrischen Nervensystems und der Mitteldarmdrüsen werden die durchscheinenden, gelblich-weißen Magenossikel sichtbar.

In diesem ungefärbten Zustand sind jedoch oftmals die Abgrenzungen der einzelnen Ossikel nicht eindeutig erkennbar. Einen wesentlichen Fortschritt hat hierbei die Anwendung einer Färbemethode gebracht, welche erstmals von Pilgrim (1964) im Zusammenhang mit anatomischen Untersuchungen an Squilla mantis beschrieben wurde. Es zeigte sich, dass durch den Einsatz des Farbstoffes Alizarin Rot S der Kalzifizierungsgrad kutikulärer Strukturen sichtbar gemacht werden kann. Entscheidend für die Dauer der Färbung war zunächst die Größe der Mägen. Die Größe schwankte zwischen 2 mm bei Vertretern der Cymonomidae und der Trapeziidae und reichte bis ca. 3 cm bei Vertretern der Taxa Homolidae, Cancridae und Portunidae.

Die präparierten Mägen wurden für eine Dauer von 30 bis 60 Minuten (abhängig von der jeweiligen Größe der Mägen) in 10%-iger KOH-Lösung auf 100°C erhitzt. Dieser Vorgang hat zwei Funktionen; zum Einen werden alle dem Magen anhängenden Gewebereste entfernt, zum Anderen wird die Bindungsaffinität zum Alizarin Rot S erhöht. Vorausgehende Färbeversuche zeigten, dass ohne eine Erhitzung der Mägen auf 100°C die Ossikel ungefärbt blieben. Nach der erwähnten Erhitzungsphase wurden die Magenossikel durch die Zugabe von ca. 0,02g Alizarin Rot S für 15 Minuten gefärbt. Abschließend wurden die Mägen in destilliertem Wasser gespült und in 70%-igem Ethanol für die weiteren Untersuchungen aufbewahrt.

2.3 Rasterelektronenmikroskopie

Für rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen der Magenzähne wurden jeweils ein lateraler Zahn, einschließlich der dazugehörigen zusätzlichen Zähne (accessory teeth), sowie der mediane Zahn einer Art präpariert und in einem Ultraschallbad gereinigt. Im folgenden wurden sie in 70 % - igem Ethanol fixiert und anschließend in einer aufsteigenden Alkoholreihe dehydriert. Die Kritisch-Punkt-Trocknung erfolgte mit CO2 (CPD BAT-TEC 030). Abschließend wurden die Präparate unter Verwendung eines Planetentisches mit Gold besputtert (SCD BAL-TEC 005).

Die rasterelektronenmikroskopischen Untersuchungen wurden an folgenden Geräten durchgeführt:


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Die abschließende digitale Bildbearbeitung erfolgte mit den Graphikprogrammen Photoshop 6.0 (Adobe) und Illustrator 9.0 (Adobe). Die Aufnahmen wurden dabei nicht retuschiert.

2.4 Dokumentation

Von je einem Vertreter einer Familie wurde der Magen in der Dorsal- und Lateralansicht mit Hilfe eines Stereo-Mikroskops (Zeiss; Stemi 2000) mit einem Zeichenspiegel gezeichnet. Abschließend wurden die eingescannten Zeichnungen wiederum digital mit Photoshop 6.0 (Adobe) und Illustrator 9.0 (Adobe) aufbereitet. Zur besseren Veranschaulichung wurden den verschiedenen Ossikeln, entsprechend einer überarbeiteten Nomenklatur (Brösing et al. 2002), Farben zugeordnet.

2.5 Kladistische Analyse

Aufgrund der geringen Daten zur vergleichenden Morphologie von Magenstrukturen der Decapoda, erschien es sinnvoll, ein breites Artenspektrum aus möglichst vielen Familien der Brachyura in die Analyse einzubeziehen.

Die Analyse eines der artenreichsten Taxa innerhalb der Decapoda impliziert mehrere Fragestellungen: Nach welchen Kriterien erfolgt die Auswahl der terminalen Taxa, das heißt durch welche Arten werden die jeweiligen Familien vertreten? Welche der ausgewählten Merkmale können für das Grundmuster der jeweiligen Familie angenommen werden?

Die Auswahl, der in die Analyse einbezogenen Arten, war zum größten Teil von praktischen Gegeben-heiten abhängig (Museumssammlungen etc.). Soweit es möglich war, wurden für die verschiedenen Familien mehrere Arten ausgewählt, um die Variabilität der Merkmale innerhalb einer Familie erfassen zu können. Für die Analyse wurden weitgehend Merkmale berücksichtigt, welche die selbe oder eine sehr ähnliche Merkmalsausprägung aufwiesen und somit für das Grundmuster der jeweiligen Familie anzunehmen sind. Bei einzelnen Vertretern von Familien war dies nicht möglich. Um deren Informationsgehalt nicht zu verlieren, wurden sie ebenfalls in die Analyse einbezogen. Für die anschließende computergestützte kladistische Analyse wurde die Lesrichtung der Merkmale durch die Wurzelung an einer Außengruppe bestimmt.

Die numerischen Berechnungen erfolgten mit NONA (Goloboff 1993a) bzw. WINCLADA (Nixon 1999-2000) nach dem Sparsamkeitsprinzip. Um die Stabilität der berechneten Monophyliehypothesen zu testen, wurden der Bootstrap-Wert (Felsenstein 1985) und der Bremer-Index (engl. »Bremer support«) (Bremer 1988) berechnet. Zur Überprüfung der berechneten Stammbäume wurden die Daten in einer weiteren Analyse mit PAUP 4.0 (Version beta 10) berechnet.


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