Revue Suisse de Zoology V94-3-4 1987

/
Tome 94

1987

Fascicule 3

REVUE

SUISSE

DE

ZOOLOGIE
ANNALES

\

Vi/eRAR!ES_

DE LA

SOCIÉTÉ SUISSE DE ZOOLOGIE
ET DU

MUSÉUM D'HISTOIRE NATURELLE
DE GENÈVE

GENEVE
IMPRIMERIE SRO-KUNDIG

SEPTEMBRE

1987

ISSN 0035-418X


REVUE SUISSE DE ZOOLOGIE
TOME

94 -

FASCICULE

3

Publication subventionnée par la Société helvétique des Sciences naturelles
et la Société suisse de Zoologie

Rédaction

VILLY AELLEN
Directeur du

Muséum

d'Histoire naturelle de

Genève

FRANÇOIS BAUD
Conservateur au

Muséum

d'Histoire naturelle de

Genève

VOLKER MAHNERT
Conservateur au

Muséum

d'Histoire naturelle de

Genève

Administration

MUSÉUM

D'HISTOIRE NATURELLE
1211

GENÈVE

6

Prix de l'abonnement dès 1972:

SUISSE

Fr.

UNION POSTALE

225.-

Fr. 230.
(en francs suisses)

Les demandes d'abonnement doivent être adressées
à la rédaction de la

Muséum

Revue

suisse de Zoologie,

d'Histoire naturelle,

Genève


Tome 94

Fascicule 3

REVUE

SUISSE

DE

ZOOLOGIE
ANNALES
DE LA

SOCIÉTÉ SUISSE DE ZOOLOGIE
ET DU

MUSÉUM D'HISTOIRE NATURELLE
DE GENÈVE

GENEVE
IMPRIMERIE SRO-KUNDIG

SEPTEMBRE

1987

1987


REVUE SUISSE DE ZOOLOGIE
TOME

94 -

FASCICULE

3

Publication subventionnée par la Société helvétique des Sciences naturelles
et la Société suisse de Zoologie

Rédaction

VILLY AELLEN
Directeur du

Muséum

d'Histoire naturelle de

Genève

FRANÇOIS BAUD
Conservateur au

Muséum

d'Histoire naturelle de

Genève

VOLKER MAHNERT
Conservateur au

Muséum

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Genève

Administration

MUSÉUM

D'HISTOIRE NATURELLE
1211

GENÈVE

6

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SUISSE

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Revue

suisse de Zoologie,

d'Histoire naturelle,

Genève


REVUE SUISSE DE ZOOLOGIE
Tome

94, fase. 3,

Septembre 1987

Communications
Faites à l'assemblée générale de la Société suisse de Zoologie
TENUE À Berne les 10 et 11 octobre 1986

Mitgeteilt an der Jahresversammlung der Schweizerischen Zoologischen
Gesellschaft IN Bern, 10. und 11. Oktober 1986

Communications publiées plus tard ou

Werden später oder an anderem Orte

ailleurs:

veröffentlicht:

Blondel (Montpellier). Fondements scientifiques de

J.

la gestion

des paysages appliqués à la pro-

tection des Vertébrés.

P, DoUinger (Bern). Das
tallen

und

Reh

als

Bioindikator für die Belastung unserer

Umwelt mit Schwerme-

chlorierten Kohlenwasserstoffen.

R. Drent (Groningen). Energieengpässe bei Vögeln.
B. Nievergelt (Zürich). Sinkt der biologische Wert eines Lebensraumes mit abnehmender Grösse
allmählich oder gibt es kritische Stufen?
J. Reichholf (München). Vogelbestände und Umweltveränderungen:
und/oder Früh war nsy stem?

D. Jenny, M. Weggier

& W.

Müller (Zürich). Vögel

als

Integrierte Information

Indikatoren von Landschaftsveränderun-

gen im Kanton Zürich. Ein Zehnjahres vergleich.
V. Keller (Hinterkappelen). Unterschiedliche Reaktionen von Haubentauchern auf Störungen

durch Menschen

D. Dietrich

— Zeichen einer Anpassung?
&

Ch. Schlatter (Schwerzenbach). Aluminium Toxicity

in

Rainbow Trout (Salmo

gairdneri R.).

L. Herrer.., R. Jordana

& A. Arino (Pamplona).

Simphfied biotic indice definition for early

river

quality monitoring.

Ch. Hintze-Podufal

& Ch.

Hinkelmann (Göttingen). Insekten von biologisch bzw. konventionell

bewirtschafteten Hackfruchtfeldern.

A.

Ducommun & W. Matthey

(Neuchätel). Etude des bioindicateurs

animaux dans un agroéco-

système.
Cl. Troxler

&

J. Zettel (Bern). Einfluss verschiedener

Bewirtschaftungsweisen auf die Mikro-

arthropoden in Rebbergböden.
S.

Legendre (Montpellier). Les successions des communautés

fossiles

de mammifères en Europe

occidentale et leur milieu de l'Eocène supérieur et Oligocène.

G. Berthoud (Yverdon-les-Bains). Méthode d'évaluation écologique des milieux naturels.


Ch. Eichenberger, P. Duelli & A. Meylan
naturnahen Biotopen und Intensivkulturen.
L.-F. Bersier

&

B.

(Basel).

Faunenaustausch von Kleinsäugern zwischen

Magnin (Cugy/Fribourg). Recensement d'oiseaux dans

de

les forêts

la rive

sud du lac de Neuchâtel.

N. Gapany

Cl. Dorthe,

&

D. Meyer (Fribourg). Les invertébrés de

la rive

sud du lac de Neuchâ-

tel.

& H.

G. Bühlmann, A. Imdorf

Wille (Liebefeld). Pollenernte

und Volksentwicklung von Apis

mellifera an fünf Schweizer Standorten 1980 bis 1984.

M.

H.

Wille,

Wille,

A. Imdorf

& G. Bühlmann

(Liebefeld). Die

von der Honigbiene (Apis

melli-

fera) in der Schweiz gehöselten Pollensorten.

F. Meier

&

J. Zettel (Bern).

Zwei Komponenten im Kälteschutzsystem von Entomobrya

nivalis

(CoUembola).
K. Zbinden (Bern). Echolocation Pulse Design in Bats and Dolphins.
P. Enggist (Hinterkappelen). Die Lautäusserungen der Elster (Pica pica).

Ch. Hintze-Podufal & C. Brockmeyer (Göttingen). Embryonensterblichkeit und Missbildungen
Leghorn.

am Haushuhn, White
M.

Stauf fâcher (Hinterkappelen).

M. Lehmann

Have domestic

E. Kohli (Hinterkappelen). Ethologie

&

E. Brüning

rabbits lost their capacity to socialize?

(Hinterkappelen). Tentatives de locomotion ludique chez

und

les

lapereaux en cage.

Tiergerechtheit: Milchvieh-AnbindehaUung.

B. Lanzrein (Bern). Function of juvenile

hormone

in late

embryonic development

of an insect {Nauphoeta cinerea, Dictyoptera).

Ch. Bürgin, F. Lanz
crinology of

&

B. Lanzrein (Bern). Effect of parasitation by Chelonus sp. on the endo-

host, Trichoplusia ni.

its

R. Johansen

& E.

Hauschteck-Jungen (Zürich). Cytological analysis of basic proteins

in the sper-

miogenesis of Drosophila melanogaster.
L. Attanasiadou-Etter

A. Stranden
tids

and sperm

&

in

&

E. Hauschteck-Jungen (Zürich). Aberrant spermatogenesis in man.

E. Hauschteck-Jungen (Zürich).

No

binding of histone

HI

antibodies to sperma-

Drosophila subobscura.

Y. Yao, H. Imboden

& D.

Felix (Bern).

On

pleural ganglion neurons in the

pond

snail,

Planorbis

corneus.

U. Ch. Schneider, D. Felix

& H.

Besedovsky (Bern/Davos). Change

in brain activity after

immu-

nization.

H. Imboden, J. W. Harding & D.
on the staining patterns in rat brain.
D.

Felix,

angiotensin

Felix (Bern).

The

effect of affinity purification of angiotensin

H. Imboden & J. W. Harding (Bern). Angiotensin-sensitive neurons
the active form of angiotensin?

in the brain:

is

III

R.

Leemann &

M.

Klug, J.

nematocysts.

P. Tardent (Zürich).

Weber

&

The action of Hydra

stenoteles

upon

artificial targets.

P. Tardent (Zürich). Assay for direct observation of hemolytic activity in


Revue

Tome

suisse Zool.

Von

94

Fase. 3

p.

481-489

zum

der Nervenzelle

Genève, septembre 1987

Verhalten^

D. FELIX*

Mit

5

Abbildungen

Abstract

From

the Nerve Cell to Behaviour.

— In seeking a unifying principle for the variety

of actions exerted on the brain by peptides

we have come

to the conclusion that general

on the membranes of neurones and that it is the latter that vary
connections to the brain circuitry which mediates different behavioural

peptidergic action occurs

by

virtue of their

effects.

It

has been shown that angiotensin injected into various brain areas

elicits

drinking

behaviour and raises blood pressure. These effects can be inhibited by a specific competitor

analogue such as saralasin. The active peptide involved in
behaviour and blood pressure is the octapeptide, angiotensin

this influence
II.

The

on drinking

actual receptors for

II are the starting point for entry into the complex brain circuits that control
blood pressure and release of antidiuretic hormone. By defining these receptors in
the brain we should be able to study the physiological mechanisms involved.

angiotensin
thirst,

EINLEITUNG

PD Dr. Ingold und der Schweiz. Zoologischen Gesellschaft danmir die Gelegenheit boten, über ein aktuelles Thema zu berichten, das die
Neurobiologie in vermehrtem Masse beschäftigt. Wir sind zwar noch weit entfernt, diesen
Themenkreis in seiner Ganzheit zu verstehen
ich möchte als zellulär orientierter NeuroIch möchte Herrn

ken, dass

sie

—

biologe versuchen, einen Bogen von der Einheit

von der

Einzelzelle

zum

zum Ganzen

zu spannen,

d. h.

den

Weg

Verhalten aufzuzeigen.

* Prof. Dr. D. Felix, Universität Bern, Abt. Zoophysiologie, Erlachstr. 9a, CH-3012 Bern,
Schweiz.
'

Veränderte Fassung des Vortrages, gehalten an der Jahresversammlung der

Bern, 11. Oktober 1986.

SZG

in


482

D.

FELIX

Das Gehirn kann unter den verschiedensten Aspekten beschrieben werden. Die einen
spekulativ sein: Das Gehirn beinhaltet unser Denken und Handeln
es ist ein
Organ, das selbst befähigt ist, über seine eigenen Gedanken nachzudenken. Andere
Aspekte sind weniger spekulativ: Sie befassen sich mit den einzelnen Teilen und bestimm-

—

mögen

ten Regionen, denen spezifische Funktionen zugewiesen werden. Viele Neurobiologen

Summe der gesamten Aktivierung von HirnMan wird also nach Modellsystemen
zusammenwirken um ein bestimmtes Verhaltensmuster

vertreten die Ansicht, dass das Verhalten die

systemen mit komplexer Verschaltung
suchen, die zeigen, wie Nervenzellen

darstellt.

auszulösen.

PEPTIDE IM GEHIRN
Seit

bedient,

Jahren

um

ist

bekannt, dass sich die Natur niedermolekularer Peptidstrukturen

— also aus zwei
— neben dieser Steuerfunk-

physiologische Vorgänge im Körper zu regeln. Dass Peptide

oder mehreren Aminosäureresten aufgebaute Verbindungen
tion auch an Übertragungsprozessen

Peptide

in

im Gehirn

beteiligt sind, ist erst in neuester Zeit

Hirn und Rückenmark

Substanz P
Angiotensin

IT

Carnosin

nkephalin

Neurotensin
Angiotensin
Vasopressin

LHRH

Substanz P
Substanz P

/

Somatostatin
Enkephalin

Abb.

1.

Peptide mit neuronaler Funktion in spezifischen Regionen des Gehirns (oben)

und des Rückenmarks

(unten).

Als Beispiel wurde das Gehirn einer Katze gewählt.


VON DER NERVENZELLE ZUM VERHALTEN

483

bekannt geworden. Der Ausdruck ,,peptiderge Nervenzelle" bezog sich ursprünglich nur
auf Neurone des Zwischenhirns, welche Oxytocin und das antidiuretische Hormon ADH
synthetisieren und freisetzen. Peptiderge Neurone waren damit funktionell wie morphologisch dem neurosekretorischen System zugeordnet. Zetler (1976) revidierte diese strikte
Einteilung, nachdem Peptide in verschiedensten Zentren des Gehirns nachgewiesen wurden.

Seither ist einer der spannendsten neurobiologischen Wettstreite im Gange: Die Erforschung der physiologischen Bedeutung der Peptide im Nervensystem. Wir stehen noch am
Anfang der Beweisführung, doch bringt die Anhäufung der entsprechenden Literatur
bereits die Gewissheit, dass hier eine Klasse von Substanzen vorliegt, welche mit den neuronalen Übertragungsmechanismen eng verknüpft ist. Interessanterweise sind viele der
Peptide aus peripheren Systemen längst bekannt. Die erste Abbildung macht uns mit einigen Namen von Peptiden bekannt, wobei es sich nur um einen momentanen Überblick
handeln kann. Die Raschheit der Peptidforschung lässt keinen Anspruch auf Vollständigkeit zu. Im Gehirn wie im Rückenmark sind die Peptide meist spezifischen Strukturen oder
Regionen zugeordnet (Abb. 1).
Mit der Propagierung von Peptiden als neue Gruppe von Neurotransmittern oder
Neuromodulatoren stellt sich die Frage, weshalb das Zentralnervensystem so viele verschiedene Überträgersubstanzen kennt, nachdem die Informationsübertragung an der
Synapse nur inhibitorischer oder exzitatorischer Natur

ist.

Verschiedene Erklärungsmö-

ghchkeiten liegen vor: Einerseits wird dadurch eine unterschiedhche Dauer der Aktion
garantiert, andererseits

können durch

die Spezifität langdauernde

Veränderungen der neuz. B. durch

ronalen Funktion eingeleitet werden. Zusätzlich können solche Substanzen

Transport via Blut an Orten wirken, welche

vom

Syntheseort weit entfernt liegen. Dies

bedingt aber das Vorhandensein spezifischer Moleküle.

PEPTIDE UND VERHALTEN
Von besonderem Interesse für Neurobiologen ist die Tatsache, dass verschiedene
Peptide charakteristische Verhaltensänderungen verursachen. Solche Substanzen können
primitivstes lebenserhaltendes Verhalten, wie Trinken, Essen, Abwehrreaktion, Fluchtre-

aktion beeinflussen. Peptide können aber ebenso höher entwickelte Sinnesleistungen wie

Gedächtnis und Lernverhalten bei Tieren anregen. SelbstverständHch lassen sich dabei
niemals die an einer Tierart gewonnenen Ergebnisse und Kenntnisse direkt auf den Menschen übertragen. Auch der Modifizierbarkeit des Verhaltens bei Tieren sind gewisse

Grenzen

Anpassung wie in der genetischen Vorprogrammierung liegen.
ob die vielen exogen applizierten Peptide im Organismus selbst
eine Funktion besitzen, oder ob sie nur befähigt sind, in die biochemischen Prozesse der
Körpers einzugreifen und spezifische Reaktionen auszulösen.
In den folgenden Ausführungen möchten wir auf ein Peptid eingehen, dem erst in
neuester Zeit eine Rolle an zentralnervösen Neuronen zugewiesen wurde: Angiotensin II.
gesetzt, die in der

Unbekannt

bleibt auch,

Warum man

so spät auf die neuronale Beteiligung dieses Peptides stiess, hegt vielleicht

daran, dass Angiotensin primär als zirkulierender Teil des Renin-Angiotensin-Systems den
Flüssigkeitshaushalt des Körpers reguhert.

Da Renin

sich nicht vorstellen, wie eine peripher auftretende

aus der Niere stammt, konnte

man

Substanz eine zentralnervöse Rolle aus-

üben konnte. Zwar hatte vor einigen Jahren Fitzsimons (siehe Monographie, 1972) ein
Experiment durchgeführt, das eine Beziehung zum Gehirn vermuten hess. Er injizierte
wassergesättigten Ratten ein Extrakt aus Nierengewebe, was die Tiere zur sofortigen weiteren


484

D.

FELIX

Wasseraufnahme drang. Dieser dipsogene Faktor entpuppte
eiweissabbauenden

Enzym

der Niere. Epstein et

al.

sich als das Renin,

einem

(1970) wiederholte Fitzsimons Expe-

riment, benutzte aber anstelle eines Nierenextraktes Angiotensin

II.

Intrakraniale Injek-

tionen dieses Peptides in verschiedenen Regionen des Zwischenhirns lösten

massives Trinkverhalten sowie Blutdruckerhöhung aus (Abb.

2).

nun

ebenfalls

Noch bheb aber

die

Frage offen, auf welche Weise Angiotensin dieses Verhalten auslösen könnte. Diese Frage
gewann sprunghaft an Interesse als Ganten et al. (1971) in Heidelberg endogenes Angiotensin

im Hirn entdeckte. Gab

es

neben dem peripheren Angiotensinsystem ein ähnUches

Renin- Angiotensin-System im Gehirn? In der Tat fand man unabhängig von der Präsenz
der Niere im Gehirn das Reninsubstrat Angiotensinogen, das Enzym Renin und Angiotensinase.

Die Syntheserate für Angiotensin

II ist

im Gehirn sogar 30 mal

grösser als

Plasma.

Angiotensin!!

Blutdruck

Trink

Wasseraufnahme

Blutdruck

mm Hg

ml

15-

10 H

8
6
4

10 H

5

2

-\

O
5

5

50

100

0.5

Aüng
Abb.

5

50

100

Aïïng
2.

Intraventrikulär appliziertes Angiotensin II verursacht bei Ratten Blutdrucksteigerung
und induziert Trinkverhalten.

im


VON DER NERVENZELLE ZUM VERHALTEN

485

Ein weiteres Problem bildet die Spezifität der Wirkung. Angiotensin-Injektionen
führen neben der erwähnten dipsogenen Reaktion zusätzlich zur Ausschüttung des

ACTH,

sowie des antidiuretischen

Hormons ADH, doch

rekter Natur zu sein. Die dipsogene

beschränkt. Renin und Angiotensin

Wirkung

bleibt

Hormons

scheinen diese Wirkungen indi-

auf das Oktopeptid Angiotensin

II

lösen zwar Trinkverhalten aus, doch bleibt die

I

Wirkung aus, wenn die Umwandlung zu Angiotensin II im Gehirn verhindert wird. Die
Wirkung von Angiotensin II hingegen wird durch einen spezifischen kompetitiven
Blocker, das Saralasin, unterbunden. Saralasin

ist

ein Angiotensin II-Analog mit unter-

schiedhchen Aminosäuren an den beiden Endstellen. Die Wirkung von Angiotensin

II

kann ebenfalls durch Bildung von Antikörpern blockiert werden. Damit haben wir gute
Gründe anzunehmen, dass nur das Oktapeptid für die dipsogene Wirkung in Frage

kommt.

Nachdem

um

endogenen Renin-AngiotensinEpstein et
al. (1970) lokalisierten die Rezeptorstellen im Gebiet des Ventrikelsystems. Diese Hypothese
wird durch die Befunde von Simpson & Routtenberg (1973) unterstützt. Intraventrikuläre Injektion von geringen Mengen Angiotensin in die Nähe des Subfornikalorganes,
einem millimetergrossen Organ im III. Ventrikel (Abb. 3A), löst kurzlatentes Trinken aus;
Läsionen dieses Organs verhindern das induzierte Trinken.
wir

System wissen,

die Existenz

stellt sich

eines neuronalen

die wichtige Frage der LokaHsation dieses Systems.

®

30-1

Subfornikalorgan

Kontrolle

0^

jj/v
AII20

Während
P-113

Mé^

IH.Ventrikel
30 sec

Kontrolle
5
2

An

mV

sec

40
Abb.

3.

(A II) im Subfornikalorgan (A):
spontane Entladungsrate von SFO-Neuronen
Der spezifische Antagonist von Angiotensin II, Saralasin (P-113)
antagonisiert in spezifischer und reversibler Weise diese Wirkung (C).
Die Wirkung von Angiotensin

Direkte Zugabe von Angiotensin

II erregt die

II

(B).


486

D.

In unserem

FELIX

Labor sind wir der Frage nachgegangen, ob

die zentrale

Wirkung von

Angiotensin ein komplexes indirektes Phänomen darstelle oder ob Nervenzellen des Subfornikalorganes direkt auf die Apphkation des Peptides reagieren würden (Felix et al.
1982). Unsere Arbeiten bestätigen, dass Nervenzellen spezifisch und kurzlatent durch
II aktiviert werden (Abb. 3B). Diese exzitatorische Wirkung wird durch
Zugabe des kompetitiven Angiotensin Il-Inhibitors Saralasin spezifisch antagonisiert
(Abb. 3C). Untersuchungen mit Angiotensin-Fragmenten erlaubten es, die physiologisch
aktive Komponente des Angiotensin-Moleküls darzustellen (Felix & Schlegel 1978).
Eine Abspaltung der Asparaginsäure führt zu einer leicht verkürzten Latenzzeit und emer
signifikant höheren Stimulation der spontanen Entladungsrate, was darauf schhessen
lässt, dass das sogenannte Angiotensin III für die biologische Wirkung verantwortlich ist.
Bei weiterer Abspaltung von Aminosäuren nimmt die Aktivität ab und verliert beim Tripeptid seine Wirkung. Diese Befunde bestätigen, dass Neurone des Subfornikalorganes

Angiotensin

spezifische Rezeptorstellen für Angiotensin II oder III besitzen. Neuere Arbeiten mit
immunhistochemischen und biochemischen Methoden weisen darauf hin, dass neben dem

VENTRIKEL

OSMOREZEPTOR

Abb.

4.

Schematisches Diagramm möglicher Angiotensinrezeptoren (A II)
im Ventrikelsystem des Gehirns und im Gefässystem.
Eine Beteiligung von Osmorezeptoren unterstützt den neuronalen Schaltkreis.


VON DER NERVENZELLE ZUM VERHALTEN

487

Subfornikalorgan spezifische Angiotensin Bindungsstellen und Angiotensin-enthaltende

Nervenendigungen in verschiedenen supraspinalen und spinalen Regionen vorkommen.
Die breite Verteilung von Angiotensin-Immunoreaktion zeigt, dass das AngiotensinSystem im Gehirn nicht exklusiv mit dem Ventrikelsystem korrehert ist. Ein uniformes
Prinzip über die Angiotensin-Wirkung im Gehirn besteht nicht. Die Abb. 4 mag schematisch, z. T.

hypothetische Rezeptorstellen für die zentrale Wirkung des Oktapeptides

strieren: a) Rezeptorstellen mit

illu-

direktem Kontakt zur Ventrikeloberfläche setzen die Prä-

senz des Peptides in der cerebrospinalen Flüssigkeit voraus, b) Rezeptorstellen im Kontakt

mit Blutgefässen bedingen das Fehlen einer Bluthirnschranke. Dies

trifft z.

B. für das Sub-

fornikalorgan zu. Beide Rezeptorstellen stehen im Kontakt mit einem neuronalen Schaltkreis,

welcher das Trinkverhalten kontrolliert. In diesen Kreis muss die Beteiligung von

Osmorezeptoren

in ventrikelnahen

Regionen miteinbezogen werden.

ANGIOTENSIN-SYSTEM IM GEHIRN
In

neuester

Zeit

haben

sich

viele

Forschergruppen mit

der

Darstellung

Angiotensin-Projektionen im Hirngewebe befasst. In einzelnen Fällen gelang

es,

von

Faser-

fragmente oder wenige angiotensinerge Nervenzellen zu erkennen. Zusammenhängende
man es von einem neuronalen System erwarten würde, konnten jedoch
nie in befriedigendem Masse dargestellt werden. Methodische Verbesserungen der immunProjektionen, wie

histochemischen Technik haben in neuester Zeit geholfen, diese Schwierigkeiten zu über-

winden.

Die meisten immunhistochemischen Studien für den Nachweis von Angiotensin im
Gehirn wurden mit Hilfe von ungereinigten Angiotensin-Antikörpern durchgeführt und
ergaben diffuse Färbung von Neuronen und einzelnen Fasern in verschiedenen Regionen
des Zwischenhirns. In unserm Labor ist es Imboden et al. (1987) mit Hilfe eines affinitätsgereinigten Angiotensin-Antiserums gelungen, spezifische Angiotensinprojektionen im

Hypothalamus nachzuweisen. Eine Reinigung des Antikörpers eliminierte die bisher
bekannte diffuse Färbung und führte zur Markierung von relativ kleinen Zellen mit kurzen Fortsätzen in verschiedenen hypothalamischen Kerngebieten. In Abb. 5 ist eine vollständige Markierung eines angiotensinergen Fasersystems und spezifischen Neuronen
einer Projektion von Nucleus paraventricularis zur Hypophyse dargestellt. Durch die verbesserte immunhistochemische Methode gelang es erstmals feine Fasern mit sogenannten
Varikositäten zu erkennen

und damit

ein spezifisches Angiotensinsystem zu charakterisieren.

Diese neuen Erkenntnisse erfordern eine Überprüfung der topographischen Karten von

Angiotensin im Gehirn.

ENDSTATION VERHALTEN
Durch

die Darstellung angiotensin-spezifischer Rezeptoren in verschiedenen

des Gehirns wie

z.

Regionen

B. Subfornikalorgan, Hypothalamuskerne mit Hilfe elektrophysiologischer

Techniken und die Sichtbarmachung angiotensinerger Systeme mit Hilfe immunhistochemischer Methoden haben wir einzelne Bausteine eines Systems im Gehirn kennengelernt,
das, wie eingangs erwähnt, eng mit dem Trinkverhalten verknüpft ist. Neben der peripheren Flüssigkeitskontrolle besitzt das Gehirn spezifische Strukturen, welche befähigt sind,
durch übergeordnete Kontrollzentren Verhaltensreaktionen wie z. B. das Durstverhalten
zu beeinflussen. Noch bleiben viele Fragen unbeantwortet: Übt Angiotensin eine Rolle als


488

D.

FELIX

Überträgersubstanz? Wie wird die endogene Freisetzung von Angiotensin im Gehirn
Welche Beteiligung an der zentralen Wirkung von Angiotensin besitzt das

gesteuert?

dem Gebiet der Forschung werden uns sicher neue Aspekte über die neuronalen Wirkungsmechanismen dieser

peripher zirkulierende Angiotensinsystem? Rasche Fortschritte auf

Substanz eröffnen.

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Abb.

''^

5.

Immunhistochemischer Nachweis von Angiotensinsystemen im Gehirn.
Markierung angiotensinerger Nervenzellen im Nucleus paraventricularis (oben rechts)
und spezifischer Fasern im Hypothalamus. (Aufnahme Dr. H. Imboden). Balkenlänge 20 |xm.

:


VON DER NERVENZELLE ZUM VERHALTEN

489

RÉSUMÉ
En

recherchant un principe

peptides dans
sur la

le

commun

relatif à la

gamme

d'activités exercées par les

cerveau, nous avons conclu qu'une activité générale peptidergique s'exerce

membrane neuronale

que ce sont

et

les

neurones qui varient en fonction de leurs
le comportement.

connections au circuit cérébral conduisant ainsi à des effets divers sur
Il

a été démontré que l'angiotensine injectée dans diverses régions cérébrales provoque

la soif et

augmente

la

spécifique compétiteur

tension artérielle. Ces effets peuvent être inhibés par un analogue

comme

l'octapeptide angiotensine

II.

la saralasine,

point de départ de l'entrée dans
artérielle et la sécrétion

par exemple. Dans ce cas

le

Les véritables récepteurs de l'angiotensine
les circuits

cérébraux complexes qui règlent

peptide actif est

II

représentent

la soif, la

le

tension

de l'hormone antidiurétique. La locaHsation de ces récepteurs

cérébraux devrait nous permettre d'étudier

les circuits

neuronaux responsables de

ces

mécanismes physiologiques.

Verdankung
Die Forschungsarbeiten

in

unserem Labor wurden durch den Schweizerischen

Nationalfonds (Kredit 3.627-0.84) unterstützt. Wir möchten Frau R. Bandi für die
Vorbereitung dieses Manuskripts danken.

LITERATUR
Epstein, A. N.,

J.

T. Fitzsimons and B. Rolls. 1970. Drinking induced by injection of angiotensin

into the brain of the rat. /. Physiol.,

Felix, D. and

W. Schlegel.

Lond. 210: 457-474.

1978. Angiotensin receptive neurones in the subfornical organ. Structure-

activity relations.

Arcrm

7? e5.,

149: 107-116.

Felix, D., P. Schelling and H. L. Haas. 1982. Angiotensin and single neurons. Expl. Brain Res.
Suppl. 4: 255-269.

Fitzsimons,

Ganten, D.,

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Genest. 197 L Angiotensin-forming enzyme in brain tissue. Science: 173, 64-65.
W. Harding, D. Ganten and D. Felix. 1987. Comparison of angiotensin II staining
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E. Minnich, P.
J.

Imboden, H.,

J.

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tensin

Zetler, G.

1976.

II.

site

of drinking eUcitation by angio-

Science 181: 1172-1175.

The peptidergic neuron:

1817-1818.

A

working hypothesis. Biochem. Pharmacol. 25:



Revue

Tome

suisse Zool.

94

Fase. 3

p.

491-502

Genève, septembre 1987

Effect of reafforestation by conifers
in natural biotopes of

middle

and South Navarra (Northern Spain)'
par

R.

JORDANA *, J. I. ARBEA *, L. MORAZA *, E. MONTENEGRO
M. D. MATEO *, M. A. HERNANDEZ * and L. HERRERA *
Avec 6

*,

figures

Abstract
The

on

fauna (Nematoda, Oribatei and Collembola) of reafforestation
sites of Middle and South of Navarra have
been studied. The analysis of Equitability, Richness and Similarity, as well as comparisons
among biotopes by means of correspondences analysis, have been made.

effects

soil

with Pinus nigra and Pinus halepensis, in two

INTRODUCTION
This

work

is

a part of the

the Forestal Exploitation
is

CAICYT

research contract No. 0220, entitled "Effect of

and Reafforestation on the

Soil

Fauna". The aim of

this

study

to determine the relationships between the actual fauna of the soil of a natural environ-

ment and the fluctuations induced by both seasonal changes and the reafforestation with
pine species.

The
stability

Gers

&

soil

of

fauna and their dynamics

soils.

Several authors

Izarra 1983; Arpin

may

be useful as monitors of the productivity and

(Cassagnau

et al. 1984)

1961;

Bonnet

et al.

1976;

Ponge

have pointed out the quality of the

soil

1983;

fauna

as biological indicators.

*

Department of Zoology, University of Navarra, E-31080 Pamplona, Spain.

Poster presented at the
10/11, 1986.

'

Annual Meeting of the Swiss Zoological Society

in Berne,

October


492

R.

JORDANA ET AL.

In a former paper (Arbea & Jordana 1985) the effect of a coniferous reafforestaand fell on a beech forest in Quinto Real (Humid Navarre) was studied. It was determined that the reafforestation with larch produced a rupture in the Collembola population
dynamics. This fact was also observed by Bonnet et al. (1976, 1979).

tion

METHODOLOGY
Samplings. As this work is a part of a wider one, which comprised the study of the
woods of Navarra with more than 500 sampHngs in one single year, the sampling was performed once in each season in each site. Every sample was 25 x 25 cm, being of different
depth depending upon the amount of litter. The ^7 horizon was sampled up to about three

cm

deep, since this research concerns to the fauna involved in the natural transformation

of the organic materials. The samples were extracted level by level, although here we present the global results. The weight of each sample was between 800 and 1000 g. For the

study of the Nematoda, 20 g of each horizon were taken from the original sample, after
homogenization.

The data presented here
less

are referred to 100 g dry weight of soil. Species ocurring in

than one percent of the total have been omitted. The total number of determined spe-

cimens of acari, collembola and nematoda

is

68,436.

Extractions. In order to obtain the complete nematocenoses, the

Nematoda were

means of the centrifugation method in sucrose of Caveness & Jensen 1955,
redescribed by Grisse 1969, and modified by Nombela & Bello 1983, and by Montenegro 1986. Staining was performed with Fuchsine and mounting was in Lactophenol
(Franklin's & Goodey's method, 1949) and in Glycerine (Seinhorst's method, 1959).
The mesofauna of microarthropods was extracted by the method of Tullgren,
1918, modified as follows: The funnels were made of inox steel, 20 cm diameter and
25 cm deep, with an opening of two cm at the base. The sample containers were 15 cm
diameter and 8 cm deep, with 2 mm mesh sieves fitted at the bottom. The lighting was
from 15 watt electric bulbs, placed 12 cm above the surface of the sample. The temperature at the surface of the sample was 22° C. The animals were collected into 70 percent

extracted by

aqueous ethyl alcohol with

five percent glycerol

Edwards & Fletcher have compared

during the six-day extraction period.

methods for edaphic invertebrates
For the microarthropods, they have compared, among others, the
Rothamsted controlled-gradient funnels (with heat) and the MacFayden high gradient
canister extractor. The former one shows better efficiency than the latter, and is by far
the one must used by the soil ecologists. Our method is similar to this one. Judging by
the number of larval stages of microarthropods, specially of acari Prostigmata and Mesostigmata which are currently under study in the Acarology Laboratory of The Columbus
University, Ohio (USA), the method proves to be very efficient (Johnston, personal
communication).
of forest

several extraction

soils.

STATISTICS
The following

statistics

the J index of Equitability

(Looman
using the

were calculated: The Richness (R) index of

(Lloyd

& Ghelardi

1964); the

T

Margalef

1951;

coefficient of similarity

& Campbell 1960). Also, some Correspondences Analysis were performed
anafacor program (Lagarde 1983) modified by arbea and arino.


.

EFFECTS OF REAFFORESTATION BY CONIFERES

493

SAMPLING SITES

1.

Bardenas. In the

arid area of Bardenas (South of Navarre)

two

sites

were

chosen: one was a mediterranean bush biotope with an arid vegetation belonging to

Rosmahno-Ericion ahance and Rosmarino-Linetum subfruticossi association, supporting
an endemic Gipsophilion alliance on the gypsum outcropping (Ursua et al. 1984). The
other was located fifty meters away, being a Pinus halepensis evergreen forest planted
thirty years ago.

Sansoain. The natural biotope chosen was a Quercus rotundifolia oak evergreen
on a North-facing
slope. This is the potential vegetation of the area. In the same slope, a substitution biotope
of reafforested Pinus nigra was selected.
2.

forest of the Quercetea-ilicis class, Quercion-ilicis alliance, located

R

Richness of

Microarthropods
Pine grove
Mediterrane'an bush

7.5.

^^

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5.0

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*
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2.5-

R

Richness of

Equi tabil

Nematodes

Nematodes

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of

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Pine grove
7.5-

5.0-

Mediterranean bush

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\
.-Pine grove

2.5-

^^»

— Mediterranean

Fig.

bush

1.

Seasonal variation of Richness (R) and Equitability (J) in Bardenas S: Spring; S': Summer;
A: Autumn; W: Winter. Horizontal lines: Average of each one.

Rev. Suisse de Zool., T. 94, 1987

32


494

R-

JORDANA ET AL.

RESULTS
Bardenas (Bush and Pine

forest).

In the bush soils a total of 102 species (seventy-one of Oribatei

and thirty-one of Col-

lembola) have been found. Out of them, thirty-four Oribatei and twenty-two Collembola
are exclusive of this environment, having disappeared in the pine forest.

The

of the pine grove shows an original microarthropod population with thirty-

soil

nine exclusive species (thirty-one Oribatei and eight Collembola) of the total eighty-five
species (sixty-eight Oribatei

When

and seventeen Collembola).

calculating the Equitability

the Richness

is

winter. Winter

lower in spring and
is

and Richness

indices (fig. 1) it can be observed that

both biotopes, increasing in autumn and
the natural environment, while it decreases con-

summer

the richest season in

in

siderably in the pine grove.

The minimal

Equitability of the

media are due

to massive flocks of Xenylla maritima

appearing in spring in the bushes and in winter in the pine forest.

Autumn and

winter are the most favourable seasons for the microarthropod fauna

more complex (it is richer) and more stable (it has a higher
and summer for both biotopes. In these moments
microarthropod populations of the pine soils are more stable, possibly because of the

of the bush

soil.

This biotope

is

Equitability). Critical seasons are spring

the

protection that the forest offers against adverse climatic conditions.

nematoda were found, thirty of them being
and disappearing from the pine grove soils. This last environment
shows a poorer fauna, with only ten exclusive species out of a total of twenty-eight. The
Richness is higher in bush soils than in pine soils, presenting two maximums in summer
and autumn. The Equitability is smaller in the bush soils, because of a massive population
of Aphelenchoides parietinus in summer and the addition of Paraphelenchus
pseudoparietinus in autumn. The pine grove diminishes the complexity of the nematoda
biocenose (the Richness is smaller), but, however, it is a more stable biotope than the bush
In the bush soil forty-eigth species of

exclusive of the bush

(greater Equitabihty).

A correspondences analysis was performed with the sixty-eigth species of Collembola,
Oribatei and
relates to the

fig.

2

soils,

Nematoda that occurred at one percent or higher abundance. The first axis
34.49% of the total variance and the second axis does to the 19.24%. In

we may observe that the first axis groups in one part all the samples of the pine grove
separating them from the bush soil samples placed in the opposite half. This fact

points to a great substitution of species between both media.

It is

interesting to point out

nematoda lay preferably around the coordinates corresponding to the bush samples. The exclusive species from this biotope are: P. acuminatus,
P. opistocirculus, C. troglophilus, H. teres, D. gr. lutonensis, N. alii, D. durus and
that the dots associated with the

common to both biotopes but favoured in the bush
environment are: T. auriculatus, C. persegnis, E. mucronatus, P. pseudoparietinus,
A. parietinus, L. penardi, N. cylindricus, E. miser and D. cf. monticolus. The pine grove
holds no exclusive species, nor has it any preferential one. The Collembola show a similar
E. monohystera; other species

behaviour, the bush
P. parvulus,

M.

soils

presenting the exclusive species C. engadinensis, H. vernalis,

krausbaueri, O. minutus, P. nemorata, C. thermophilus and P. minuta.

Whereas there is no exclusive species in soils from the pine grove, /. (P.) notabilis is well
represented. The acari Oribatei populations show quite a different behaviour. Although
there are relatively many exclusive species in the bush {A. coleoptrata, C. horrida, H. vin-


EFFECTS OF REAFFORESTATION BY CONIFERES

495

dobonensis, L. costula, L. sellnicki, P. ocris and T. tectorum), some species are exclusive

of the pine soils {L. leonthonycha, S. subtrigona and X. tegeocranus). Also, there is a
group of well represented but not exclusive species in the pine soils: O. confinis, O. serrata,
O. nova, Q. quadricarinata, S. sarekensis and T. alatus.

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A

PINE GROVE

MEDITERRANEAN BUSH
NEMATODA
ACARI ORIBATEI

COLLEMBOLA

Fig. 2.

Correspondences analysis made with 68 species (Nematoda 27, Oribatei 26, Collembola 15) from soils
of spring (S), summer (S'), autumn (A) and winter (W) of the mediterranean bushy land and a
reafforested area with pine (Pinus halepensis).


496

R.

JORDANA ET AL.

Richness of

Equi tabi

Microarthropods

Microarthropods .'^.

Richness of

1

ity

of

Equitability of

Nematodes

J

Nematodes

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0.50-

Pine grove

Evergreen oak

Pine grove

0.25-

S

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SEASONS

Fig. 3.

Seasonal variation of Richness (R) and Equitability (J) in Sansoain S: Spring; S': Summer;
A: Autumn; W: Winter. Horizontal lines: Average of each one.


effects of reafforestation by coniferes

497

Sansoain
In the soils of evergreen oak grove a total of 183 species (eighty of Oribatei, thirtyeight of

Collembola and

Nematoda) have been found. Out of them,

sixty-five of

Oribatei sixteen Collembola and twenty-seven

Nematoda

ment, having disappeared in the pine forest. In the

soils

fifty-two

are exclusive of this environ-

from pine grove a

total of 149

Collembola and seventy-two Nematoda) have been
found. Out of them, seventeen Oribatei, ten Collembola and seventy-two Nematoda are

species (forty-five Oribatei, thirty-two

exclusive of these soils.

The microarthropods Richness

the soils from pine grove than in
Both biotopes show a minimum in summer
and two maximums, one in autumn and other in winter. The Equitability is smaller in soils
from pine grove, and interesting to notice the minimum of Equitability in winter by T. tectorum and H. vernalis dominance. The faunal populations in evergreen oak soils are more
complex and more stable. The Nematoda populations behaviour are quite different, the
soils from pine forest are richer than evergreen oak soils in spring and winter, but the latter
is more stable (Equitability highest and constant throughout the year). The minimum of
Equitability in the pine soils is in autumn due to the great amount of P. rhizophilus. The
soils from pine grove show faunal populations more complex but less stable than those
the evergreen

oak

(fig. 3) is lesser in

forest throughout the year.

of the natural environments.

From

> 1%)

245 species found in Sansoain in both media 78 have been selected (Abundance

make

a correspondences analysis (fig. 4). The first axis support the 33.57% of
and the second axis the 19.15%. First axis groups the pine grove soils in the
positive values and in the opposite place the evergreen oak soils. The exclusive species of
these environments are plotted around the seasonal samples and are enlarged following
to

the variance

the second axis, they are indicating the seasonal substitution of the species.

from evergreen oak

by following species are characterized: E. simplex,
P. myceliophthorus, D. brasicae, M. bastiani,
X. tullbergi, P. armata, C. debilis, F. gr. fimetaria, P. xavieri, D. minuta, E. cordiformis, P. perlongus, R. elliptica, R. translamellata, S. anomalus, C. jugata, E. granulatus and O. obsoleta; instead of the soils from pine grove only have as exclusive
species: Aporcelaimellus sp.,
papillatus, E. pseudobulbosa, R. clavata and T. tecSoils

C. assimilis,

C. lorica tus,

forest

P. rigidus,

C

torum.

DISCUSSION
The potential vegetation substitution (mediterranean bush and evergreen oak grove)
by a reafforestation with coniferous trees {Pinus halepensis and Pinus nigra) produce a
rupture on the dynamics and structure of the soil fauna populations. The soil fauna
become poorer specifically and numerically. We can see too that few species appear as
exclusives from pine forest soils, and only some species, which have high ecological
valence, are able to adapt to the

new

conditions.

We point out specially that in Bardenas,

reafforestation with Pinus halepensis (closed
environment) from an open land (mediterranean bush) do not produce an increasing in
species and specimens number of the edaphic fauna; these effect could be expected

because of the better protection from evaporation and insolation that the pine forest
offers. Perhaps the organic matter excess contributed by the pine, as well as the very short
period with enough humidity, makes

its

degradation very difficult.


498

R.

JORDANA ET AL.

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pine grove

nematoda
ACARI ORIBATEI

• Db
Pp*

COLLEMBOLA

FiG. 4.

Correspondences analysis made with 78 species (Nematoda

Oribatei 29, CoUembola 18) from soils
the evergreen oak grove
(Quercus rotundifolia) and a reafforested area with pine (Pinus nigra).

of spring

(S),

summer

(S'),

3

1

,

autumn (A) and winter (W) of


EFFECTS OF REAFFORESTATION BY CONIFERES

These considerations for application of
firmed. Calculations have been

bola found in the samples
similarity

among

made with

(figs 5

and

6).

all

T

index of

species of

499

Looman & Campbell

are con-

Nematoda, Oribatei and Collem-

In these clusters

we can

seasonal soil samples from each plant formation

see that the significant
is

established. There

is

a complete gap between natural and reafforested media, which shows the rupture of
ecological equihbrium

and a high species substitution.

,

10

10

99%

20

99%
20

30

30

40

40

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A

W

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Fig. 5.

Cluster of the eight "Biotopes-Season" from Bardenas, based on association index T
of Looman-Campbell. Broken line: 99% confidence level. Triangles: Soils from mediterranean bushy
land; Squares: Soils from reafforested area with Pinus halepensis. S, S', A, W: as figures 1 and 2.

Fig. 6.

Cluster of the eight "Biotopes-Season" from Sansoain, based on association index T
of Logman «fe Campbell. Broken line: 99^70 confidence level. Triangles: Soils from evergreen oak
grove; Squares: Soils from reafforested area with Pinus nigra. S, S', A, W: as figures 1 and 2.