Die Einwirkung von Insektiziden auf die neurosekretorischen Zellen vonPemphigus bursarius L. (Aphidina)

Zusammenfassung Die histologischen Veränderungen nach der Anwendung der drei Insektizide, E 605, Systox und Plantaced, ergaben für die neurosekretorischen Zellen keine gleichartigen Veränderungen, vielmehr verhielten sich die verschiedenen Generationen in den untersuchten Entwicklungsphasen verschieden.Bei der Fundatrix traten eine Aufblähung des Plasmas und nekrotische Veränderung der Zellkörper sowie deutliche Volumenzunahme der Zellkerne bis zu ca. 78 ³ auf. Die NSZ zeigten abgeschwächte Färbbarkeit.Bei den geflügelten Nachkommen der Fundatrix wurden riesengroße NSZ beobachtet; das Volumen der Zellkerne war bis zu ca. 268 ³ gestiegen.Bei den Salatwurzelläusen konnten nach der Behandlung mit den genannten Insektiziden im Unterschlundganglion keine NSZ beobachtet werden. Eine starke Volumenabnahme der Zellkerne wurde, von ca. 268 ³ auf 50 ³ festgestellt. Nekrotische Veränderung der Zellkerne und Fragmentation (Karyorrhexis) des Chromatins waren nachweisbar. Der Unterschied im Verhalten der NSZ der Wurzelläuse im Vergleich zu den anderen Generationen ist vielleicht dadurch bedingt, daß die Wirkung der Insektizide im Boden anders ist.Bei den Sexuparae zeigte das Zellchromatin nach der Begiftung eine Pyknose, was schließlich zu einer Degeneration des Kernes führte. Außerdem trat eine Volumenzunahme des Nucleolus auf.Bei den Weibchen der zweigeschlechtlichen Generation war eine Veränderung der Kerne durch Schwellung zu beobachten, die mit großem Verlust der Färbbarkeit einherging.Bei den Männchen mit Flügelanlagen schließlich trat bei den Zellkernen der NSZ eine Volumenzunahme ein, jedoch zeigten die Nucleoli keine Vergrößerung. Am Zellchromatin war beginnende Pyknose zu bemerken. Beachtenswert war die wenig veränderte Gesamtanzahl der NSZ trotz Insektizideinwirkung. Die Prüfung mit dem t-Test ergab, daß die festgestellte Differenz zwischen den Mittelwerten normaler und behandelter Tiere nicht signifikant war.

---

Summary Histological experiments have been performed on the neurosecretory system of various generations of the poplarlousePemphigus bursarius (L.), after injection of various phosphor-acid-ester insecticides (E 605, Systox and Plantaced), in sublethal doeses.After poisoning the nuclei of the neurosecretory cells of both the fundatrix and flying generations, became very distinct, increasing in volume until finally the chromophobic could be observed. On the contrary after poisoning the lettuce-root generation, the nuclei appeared to decrease in volume from the approximately 267 ³ down to 50 ³, and nekrosis was observed.The degree to which the different insecticides effected the nuclei of the Sexuparae generation has been examined and pyknosis has been observed, culminating in the degeneration of cell nucleus material.Progressive intoxication in females of the sexual generation caused the chromatine of the nuclei to lose its distinctive colouring, whilst in males similar intoxication caused the onset of pyknosis. In these circumstances it was not possible to observe any enlargement of nucleoli.In all generations the number of active neurosecretory cells in the different parts of the nervous system decreased after poisoning. No significant difference in the total number of neurosecretory cells present in the fundatrix generation and the males of the sexual generation was found.

     

Longitudinal shrinkage of wood — Part I: Longitudinal shrinkage of thin sections

Summary The possibility of using microtomed longitudinal sections of wood for the study of longitudinal shrinkage has been investigated using hoop pine (Araucaria cunninghamii Ait.). Cutting of the sections was shown to distort them and to affect their subsequent shrinkage. However, by increasing the inclination angle of the microtome knife, sections could be cut without change in longitudinal dimensions. The longitudinal shrinkage behaviour of such sections more than 80 m thick was little different from that of thicker sawn specimens.Measurements of longitudinal shrinkage using this technique showed that very thin sections (40 m) had greater longitudinal shrinkage than sawn wood. Partial delignification with sodium chlorite also increased longitudinal shrinkage. The longitudinal shrinkage was reproducible over successive cycles of moisture content change but not reversible, the length of a specimen at a given moisture content being less during desorption than at the same moisture content during adsorption. It is considered likely that the longitudinal shrinkage of wood is markedly affected by stresses which develop within the cell wall as the wood dries.

---

Zusammenfassung Die Möglichkeit, Mikrotom-Längsschnitte zur Prüfung der Längsschwindung zu verwenden, wurde an Hoop Pine (Araucaria cunninghamii Ait.) geprüft. Dabei zeigte sich, daß die Längsschnitte beim Schneiden verschoben werden, was die nachfolgende Schwindung beeinflußt. Nachdem der Schnittwinkel des Mikrotommessers vergrößert worden war, konnten die Schnitte ohne Veränderung der Längsabmessungen abgetrennt werden. Das Längsschwindungs-Verhalten solcher Schnitte von über 80 m Dicke unterschied sich nur wenig von demjenigen dickerer, gesägter Proben.Messungen der Längsschwindung mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens zeigten, daß sehr dünne Schnitte (40 m) eine größere Längsschwindung aufweisen als gesägte Schnitte. Die teilweise Delignifizierung mit Natrium Chlorit erhöhte ebenfalls die Längsschwindung. Die Längsschwindung blieb während aufeinanderfolgender zyklischer Feuchtigkeitsänderungen reproduzierbar, war aber nicht umkehrbar. Die Länge einer Probe war, bei gleichem Feuchtigkeitsgehalt während der Desorption geringer als während der Adsorption. Es darf als wahrscheinlich angesehen werden, daß die Längsschwindung des Holzes deutlich durch Spannungen beeinflußt wird, die sich beim Trocknen des Holzes innerhalb der Zellwand entwickeln.

     

Topochemistry of delignification in Douglas-fir wood with soda,soda-anthraquinone and karft pulping as determined by SEM-EDXA

Summary Delignification studies on 0.5 m sections of Douglas-fir earlywood tracheids pulped by soda, soda-anthraquinone (soda/AQ) and kraft pulping processes were performed by determining bromine concentrations in various morphological regions with SEM-EDXA technique. Soda/AQ pulping was much more selective in removing lignin from the middle lamella regions than either soda or kraft pulping. However, up to 50% delignification, more lignin was removed from the secondary wall by soda or kraft, compared to soda/AQ pulping. The kinetics of lignin removal in the various morphological regions were established. Addition of AQ and sodium sulfide resulted in an earlier transition from a slow initial to a rapid bulk delignification, particularly in the middle lamella, and in an enhanced bulk delignification in the secondary wall. Anthraquinone was also found to promote residual delignification in the secondary wall, where sodium sulfide was not effective. The opposite was observed for the bulk delignification in the middle lamella, where only sodium sulfide addition improved the rate significantly. The great differences observed in the bulk delignification rates between middle lamella and secondary wall in soda pulping as well as their response to additives suggest structural differences between middle lamella and secondary wall lignins.Paper No. 6712 in the Journal Series of the North Carolina Agricultural Research Service, Raleigh, North Carolina. The paper, an excerpt from the Ph. D. dissertation of Shiro Saka, was selected for the second place Wood Award for 1980 cosponsored by Forest Products Research Society and the Kirby Forest Industries, Inc., Houston, Texas, and presented at the American Chemical Society Annual Meeting, Las Vegas, Nevada, August, 1980     

Distribution of lignin in normal and tension wood

Summary The distribution of lignin in normal and tension wood of four hardwood species has been studied by examination in the electron microscope of the lignin skeletons remaining after removal of the polysaccharides with hydrofluoric acid. In normal wood fibers, the S₁ had a higher lignin concentration than the S₂ layer, which was not as highly lignified as in conifer tracheids. Vessels had a high concentration of lignin in both normal and tension wood, while the extent of lignification of the parenchyma was variable.In tension wood fibers, the S₁ and S₂ layers were highly lignified. A thick, unlignified G-layer was often associated with an extremely thin S₂ layer with a high concentration of lignin. In both normal and tension wood, the lignin had the same orientation as the cellulose micro-fibrils in the different cell wall layers. The results confirm the earlier conclusion that, in the species investigated, the same amount of lignin is present in gelatinous as in normal fibers. Evidently, the lignification mechanism operates normally in the non-gelatinous layers of the fibers, as well as in the vessels and in the parenchyma of tension wood.

---

Zusammenfassung Die Ligninverteilung im Normalholz und im Druckholz von vier Laubhölzern wurde untersucht. Die Ligningerüste, die nach der Entfernung der Polysaccharide durch Fluorwasser-stoffsäure übrigblieben, wurden im Elektronenmikroskop beobachtet. In den Normalholzfasern hatte die S₁-eine höhere Ligninkonzentration als die S₂-Schicht, die weniger lignifiziert war als in den Koniferentracheiden. Die Gefäße hatten eine hohe Ligninkonzentration in sowohl Normal-als in Zugholz, während der Lignifizierungsgrad der Parenchymzellen variierte.In den Zugholzfasern waren die S₁- und S₂-Schichten völlig lignifiziert. Eine dicke, unlignifizierte G-Schicht war oft mit einer außerordentlich dünnen S₂-Schicht, die eine hohe Ligninkonzentration zeigte, verbunden. Sowohl im Normal- wie auch im Zugholz besaß das Lignin dieselbe Orientierung wie die Cellulosemikrofibrillen in den verschiedenen Zellwandschichten. Die Ergebnisse bestätigen den früheren Schluß, daß in den hier untersuchten Laubhölzern in den gelatinösen und in den normalen Fasern dieselbe Ligninmenge vorliegt. Offenbar läuft der Mechanismus der Lignifizierung in den S₁- und S₂-Schichten der gelatinösen Fasern des Zugholzes normal ab.

---

---

This investigation was supported by the United States Department of Agriculture, Forest Service, through Forest Service Research Grant No. 1, which is hereby gratefully acknowledged.     

Heterogeneity of lignin concentration in cell corner middle lamella of white birch and black spruce

Summary Raman microprobe spectroscopy was used to study the concentration of lignocellulosics in the cell corner middle lamella. Spectra obtained from 1.6 m regions, from 30 cell corner middle lamellae of both birch and spruce, showed the presence of lignin. However, the relative concentration of lignin to cellulose varied considerably. These results corroborate the view expressed in previous reports of the need for caution in using the lignin concentration values of cell corner middle lamella as a internal reference for studying the variation of lignin concentration in other morphological regions of the cell wall, such as secondary cell wall layers.The use of trade or firm names in this publication is for reader information and does not imply endorsement by the U.S. Department of Agriculture of any product or service     

Studies on compression wood—part VII: Distribution of lignin in normal and compression wood of tamarack [Larix laricina (Du Roi) K. Koch]

Summary The distribution of lignin has been studied in tracheids and ray cells of normal and compression wood of tamarack [Larix laricina (Du Roi) K. Koch]. The three layers in the secondary wall of normal wood tracheids are lignified to approximately the same extent, and previous evidence that the S ₃ layer should contain a higher proportion of lignin than the other regions has not been confirmed. The lignin follows closely the orientation of the cellulose microfibrils in all three layers. Compared to the tracheids, the ray cells contain a denser network of lignin in their secondary wall.Only a small proportion of the total lignin in compression wood tracheids is present in the compound middle lamella. The thick S ₁ layer is only slightly lignified; the orientation of the lignin in this region is that of the transversely oriented, lamellated microfibrils. The outer portion of S ₂ consists largely of lignin but also contains lamellae of cellulose microfibrils which probably have the same helical orientation as the microfibrils in the inner part of S ₂. The latter region, which contains the helical cavities, consists of lamellae of cellulose microfibrils which are uniformly encrusted with lignin. The ray cells in compression wood appear to be lignified to the same extent as in normal wood. Transverse sections of the cells reveal a lateral orientation of the lignin. The orientation of the cellulose microfibrils in the S ₂ layer of the first-formed springwood tracheids of compression wood is the same as in the cells which are formed later. It is suggested that for ease of reference, the outer, lignin-rich layer in compression wood tracheids be referred to as the S ₂(L) layer.

---

Zusammenfassung Im Druckholz und im normalen Holz von Tamarack (Larix laricina (Du Roi) K. Koch) wurde die Verteilung des Lignins in Tracheiden und Markstrahlzellen untersucht. Die drei Schichten der Sekundärwand in den Tracheiden normalen Holzes werden in nahezu demselben Umfange lignifiziert. Frühere Feststellungen, daß die S ₃-Schicht einen höheren Ligningehalt erreicht als andere Zellwandbereiche, konnten also nicht bestätigt werden. Das Lignin folgt sehr genau der Orientierung der Cellulose-Mikrofibrillen aller drei Schichten. Im Vergleich zu den Tracheiden erfahren die Sekundärwände der Markstrahlzellen eine stärkere Ligninauskleidung.Nur ein geringer Prozentsatz des gesamten Lignins der Druckholztracheiden befindet sich in der Mittellamelle. Die dicke S ₁-Schicht ist nur wenig lignifiziert. Die Orientierung des Lignins in diesem Bereich entspricht den transversal orientierten, lamellierten Mikrofibrillen. Der äußere Teil der S ₂-Schicht enthält sehr viel Lignin, daneben aber auch Lamellen von Cellulose-Mikrofibrillen, die wahrscheinlich dieselbe spiralige Orientierung besitzen wie die Mikrofibrillen des inneren Teiles der S ₂-Schicht. Der letzterwähnte Bereich, der spiralige Kavitäten enthält, weist Lamellen von Cellulose-Mikrofibrillen auf, in welche gleichmäßig Lignin eingelagert ist. Die Markstrahlzellen des Druckholzes erscheinen ebenso stark lignifiziert wie die Markstrahlzellen des Normalholzes. Querschnitte durch diese Zellen lassen die laterale Orientierung des Lignins erkennen. Die Orientierung der Cellulose-Mikrofibrillen in der S ₂-Schicht der zuerst gebildeten Frühholztracheiden des Druckholzes ist dieselbe wie in jenen Zellen, die später ausgeformt werden. Es wird vorgeschlagen, daß zur eindeutigeren Kennzeichnung die äußere ligninreiche Schicht der Druckholztracheiden als S ₂(L)-Schicht bezeichnet wird.

---

---

The authors wish to express their gratitude to Messrs. A. K. Bentum, D. C. Jones, and B. W. Simson for technical assistance. They are also thankful to Dr. D. A. I. Goring, McGill University, Montreal, Canada, for valuable discussions and for making available to them important, unpublished information. This investigation was supported by the United States Department of Agriculture, Forest Service, through Forest Service Research Grant No. 1, which is hereby gratefully acknowledged.     

Infrared spectra of some woods of taxonomic interest

Summary Infrared spectra (4000...250 cm^-1) of thin sections (12m) of woods from some pored gymnosperms of the order Gnetales and of a non-pored angiosperm of the family Winteraceae have been obtained and found to resemble closely the spectra of typical angiosperms rather than gymnosperms. These results indicate that the gross chemical composition of a wood is not related to its anatomical structure and show that chemically the Gnetales resemble angiosperms.

---

Zusammenfassung Die Infrarot-Spektren (4000...250 cm^-1) dünner Holzchnitte (12m) von einigen gefäßführenden Gymnosperment der Ordnung Gnetales, sowie von einem gefäßlosen Angiospermen der Familie Winteraceae zeigten mit Spektren von typischen Angiospermen — und nicht etwa mit denjenigen von Gymnospermen — eine große Ähnlichkeit. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, daß die chemische Zusammensetzung einer bestimmten Holzart nicht durch deren anatomisches Gefüge bedingt ist; sie zeigen fernerhin, daß die Ordnung Gnetales chemisch den Angiospermen nahesteht.

     

On the formation and fine structure of septate wood fibres of Ribes sanguineum

Summary The septate wood-fibres of Ribes sanguineum result from a genuine mitosis of the still functioning nucleus in lignified cells. The development of the septa occurs first in the vicinity of protoxylem and spreads centrifugally outwards and from the basis of the shoot towards the vegetative apex. Because there is no wall-layer fusion of the septum with the fibre-wall, the terms chambers or compartments are proposed for the partitions resulting from cytokinesis. The septum is built up by a middle lamella with primary-wall structures and plasmodesmata; it possesses a cellulose-pectin character and does not evince secondary wall appositions or lignification.During septum development a definite trend in the cytoplasmic organization of the living wood fibres is indicated. The probable significance of the various cytoplasmic organelles for the development and structure of the septa is discussed.

---

Zusammenfassung In den septierten Holzfasern von Ribes sanguineum Pursh entwickeln sich die Septen durch eine echte Mitose des aktiven Kernes. Die dabei entstehenden Aufteilungen werden als Kammer oder Fächer bezeichnet. Histochemische Versuche ergaben für die Septen eine Cellulose-Pektin-Struktur. In keiner Phase der Entwicklung erfolgt eine Sekundärwandauflage oder eine Lignifizierung. Die Septen zeigen zu der lignifizierten Wand der Faserzelle keine wandanaloge oder schichtengleiche Verbindung. Submikroskopisch weisen sie eine Primärwand-ähnliche Struktur mit einer deutlich ausgebildeten Mittellamelle und Plasmodesmen auf.In den septierten Holzfasern konnten jahreszeitliche Veränderungen in der cytoplasmatischen Organisation beobachtet werden. Nach der Septenbildung nimmt die Anzahl der Dictyosomen ab, verbunden mit einer zunehmenden Vakuolisierung und Entwicklung der Stärkekörner. Die mutmaßliche Bedeutung der cytoplasmatischen Organellen für die Septenbildung wird diskutiert.

---

---

Dedicated to Prof. Dr. Dr. h.c. Bruno Huber on the occasion of his 70th birthday.     

Formation of the protective layer and its role in tylosis development

Summary Growth of the protective layer is described as observed in the ray parenchyma of Quercus alba L. The protective layer apparently forms by processes typical of cell wall growth in higher plants and, when mature, resembles the secondary wall in appearance. It is considered to be a distinct layer of the cell wall.Tyloses are formed when the protective layer, surrounding the protoplast of the parenchyma cell, proliferates into the vessel lumen following degradation and rupture of the vesselparenchyma pit membrane. The role of the protective layer in the formation of sclerosed parenchyma is also discussed.

---

Zusammenfassung Die Entstehung der sogenannten Auflagerungsschicht wird anhand der Beobachtung von Markstrahlparenchym in Quercus alba L. beschrieben. Die Auflagerungsschicht entsteht ganz offensichtlich durch Wachstumsvorgänge, wie sie für das Zellwandwachstum höherer Pflanzen typisch sind und sie ähnelt im reifen Zustand der Sekundärwand im Aussehen.Thyllen werden dann gebildet, wenn sich die Auflagerungsschicht, die den Protoplasten der Parenchymzelle umgibt, im Anschlu£ an den Abbau und den Bruch der Tüpfelmembran im Gefä£parenchym in das Gefä£lumen hinein ausstülpt. Die Rolle der Auflagerungsschicht bei der Bildung von Stützparenchym wird ebenfalls erörtert.

     

Über den Einfluß der Herbizide Paraquat und Simazin auf die Fauna forstlich genutzter Böden

Zusammenfassung In zwei Feldversuchen zeigte Simazin sehr unterschiedliche Wirkungen auf die Bodenfauna. In einem langfristig weitgehend unkrautfrei gehaltenen Pflanzgarten zeigte sich bei Überdosierungen ein deutlich hemmender Einfluß auf einige Bodentiergruppen. Auf einer grasüberwachsenen Fichtenkultur wurde dagegen auf der simazinbehandelten Fläche eher eine Förderung der Bodentierwelt beobachtet. Es wird hierbei vermuter, daß im ersten Fall der Mangel im zweiten Fall der reichliche Anfall an verrottbarem organischem Material von großem Einfluß war und die Ausgangssituation bzw. die Behandlung der Vergleichsflächen für das Ergebnis von wesentlicher Bedeutung war. Praktisch gelingt es auch bei intensivem Jäten nicht, Kontrollflächen genauso gründlich und nachhaltig unkrautfrei zu halten, wie dies mit geeigneten Herbiziden möglich ist. Der bewuchs der Flächen hat jedoch Rückwirkungen auf die Nahrungsbasis der Bodentiere, das Bodenklima und die Bodenstruktur. Insofern standen hier wohl eher ökologische als toxikologische Nebenwirkungen der Herbizide im Vordergrund.Laboruntersuchungen zeigten, daß die beiden Herbizide in höherer Dosierung die Überlebensdauer von hungernden Hornmilben beeinträchtigen könne. Allerdings dürften hier wirksame Konzentrationen von 0,1% und höher in der Bodenlösung für längere Zeit kaum erreicht werden. Zudem könnte bei den Labortestversuchen die keimhemmende Wirkung von Simazin eine Rolle spielen. Dagegen zeigten alle Mittel in relativ hohen Konzentrationen keinen Einfluß auf die Bodenatmung.Die offenen Fragen, insbesondere über den unmittelbaren Einfluß von Pflanzenschutzmitteln auf die Bodenfauna, bedürfen einer eingehenderen Untersuchung mit verfeinerten Methoden.

---

The influence of the herbicides Paraquat and Simazin on the fauna in forest soils

Side-effects of the weedkillers Gramoxon and Simazin on the soil fauna were studied in two forest sites. For comparative purposes, the insecticide Toxaphen (M 5055) was used in some experiments. Simazin had a negativ influence on the number of nematodes, mites (Cryptostigmata) and Collembola in a nursery with low volume of weed growth. The application of this herbicide, nevertheless, had an adverse effect in a forest plantation showing dense grass cover. It is proposed that the different amount of organic decay was an important factor in both field trials.In Lab tests the survival rate of moss-mites was markedly reduced through the application of pesticides in concentrations ranging from 0.1% to 1.6%. However, the CO₂-respiration of 20 ccm soil samples was not reduced when 2mg Simazin, 2 l Gramoxon and 2 l Toxaphen was applied.

---

---

Die vorliegende Arbeit wurde mit Unterstützung der Gesellschaft für Strahlen- und Umweltforschung durchgeführt (GSF). Herrn Prof. Dr.P. Schütt und seinen Mitarbeitern vom Forstbotanischen Institut, München, danken wir für die Unterstützung bei den Freilandarbeiten. Ferner danken wir FrauB. Weber und HerrnH. Sommer für die Mithilfe bei der Bearbeitung des Materials.     

Movement of fluids in wood — Part I: Flow of fluids in wood

Summary The flow of fluids and diffusion through wood follow different laws and vary in effectiveness through different structures. For this reason this review has been divided into two parts, Part I covers flow of fluids and part II diffusion. The conclusions drawn here involve Part I only.Voids in wood vary in size from vessels in hardwoods, which are visible under very low magnification, down to spaces of molecular size. Voids in dry unbulked cell walls of wood cannot exceed a few per cent of the Volume. Reported findings of much higher values are in error due to the fact that the contained moisture and any bulking material in the cell walls was not taken into account. Only polar fluids can penetrate the cell walls where they are held in solid solution by an attractive force greater than that of wood for itself. Flow of this bound liquid through the cell walls is negligible compared to that through the permanent openings in the pit membranes. This fine pit structure controls the rate of flow of fluids through softwoods, the pressure drop occurring in the fiber cavities being negligible compared to that occurring across the pit membrane openings. In the case of hardwoods the pits share this resistance to flow with fine openings in tyloses in the vessels. Flow is 100 to 200 times greater in the fiber direction than transversely for softwoods under the same pressure because about that many more pits have to be traversed per unit distance. From various flow considerations the average effective pit membrane openings range from 10 to 200 millimicrons in radius, the smaller values being for impervious heartwood and the larger values for pervious sapwood.The rate of flow of fluids through wood is highly affected by the presence of air or other gases. Only when great precautions are taken to remove dissolved air can reproducable constant rates of flow be obtained. Considerably more pressure has to be applied to force a gas-liquid interface through wood than to cause flow of the liquid alone. The pressure to cause the first bubble of gas to appear through a liquid saturated specimen of wood as a result of displacement of the liquid can, together with the surface tension, be used to calculate the largest effective radius of all of the paths in parallel, where the effective radius is the smallest radius of each path in series. The maximum radius of the fiber cavities, the maximum effective radius of the pit membrane openings for passage through one pit in each path, and the approximate average maximum effective radius of the pit membrane openings for passage through a large number of pits in series can be calculated from displacement measurements on softwood cross sections varying from the thinnest possible sections to sections many fiber lengths thick. These values for a white cedar sapwood are 30 microns, 2 microns and 0.1 to 0.2 microns respectively. The latter values are 3 to 6 times the most probable pit membrane opening sizes obtained from measurements of the reduction in flow of humidified air through wood as a result of condensation occurring in the communicating openings. The combined data show that the most effective pit membrane openings may range from 0.01 to 2.0 m or more in radius. Considerable resistance to impregnation of wood is afforded by the small openings in resistant species due to the fact that the surface tension effect in the fine communicating openings has to be overcome. This is true even for the impregnation of dry wood, as vapor may condense ahead of the advance of liquid. In order to avoid these surface tension effects, gas phase treatments should be tried.Movement of free water in the drying of water saturated wood is restriced to [1] movement created by an internal hydrostatic head resulting from heating above the boiling point of water or to [2] drying of completely watersaturated wood under conditions such that the drying tension set up in the largest pit membrane opening of a fiber exceeds the proportional limit in compression perpendicular to the grain of the fiber. In this case the fiber collapses as water flows under tension from the fiber cavity. When the resistance to collapse exceeds the drying tension evaporation of water will occur from the largest pit opening and then recede into the fiber cavity. The wet line of the specimen will hence move inwards without internal loss of moisture above the wetline. A normal diffusion controlled drying gradient extends inwards to the fiber saturation point followed by an abrupt increase in moisture content to the original value.Usually the fiber cavities of wood contain some air in bubbles larger than the largest pit membrane openings. In this case free water moves under the drying tension without causing collapse due to the relief of internal stress because of the expansion of the air. Under these conditions the moisture distribution above the fiber-saturation point is a smooth continuation of the portion below the fiber-saturation point. This liquid movement of free water is not a diffusion, but it is controlled by the diffusion below the fiber-saturation point.It is thus evident that the movement of free liquids in wood is quite complex and affected by a number of different factors, the most important of which are to be considered in this paper.

---

Zusammenfassung Die Strömung von Flüssigkeiten durch das Holz einerseits und die Diffusion andererseits folgen jeweils verschiedenen Gesetzen und unterscheiden sich in ihrer Auswirkung je nach dem betroffenen Teil des Holzgefüges. Die vorliegende Arbeit wurde deshalb in zwei Teilen abgefaßt. Der vorliegende Teil I behandelt die Strömung von Flüssigkeiten, Teil II die Diffusion. Die Ergebnisse des ersten Teiles können wie folgt zusammengefaßt werden.Die Hohlräume im Holz variieren in Form und Größe von großen Gefäßen in Laubhölzern, die man sehon bei geringen Vergrößerungen erkennen kann, bis hinab zu kleinsten Zwischenräumen von molekularer Größenordnung. Die Hohlräume in trockenem ungequollenem Holz können einen Anteil von weingen Prozent nicht überschreiten. Berichte über wesentlich höhere Werte sind insofern falsch, als hierbei die in den Zellwänden enthaltene Feuchtigkeit und sämtliche füllenden Stoffe nicht mit in Rechnung gestellt werden. Nur polare Flüssigkeiten können in die Zellwände eindringen, wo sie in fester Lösung durch eine Kraft festgehalten werden, die größer ist als die Kohäsionskraft im Holze selbst. Der Fluß dieser gebundenen Flüssigkeit durch die Zellwände ist vernachlässigbar gering im Vergleich zu dem, der ständig durch die Öffnungen der Tüpfelmembranen stattfindet. Diese Elemente des Tüpfelaufbaues regeln die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeiten in Weichhölzern, da der Druckabfall in den Faserhohlräumen im Vergleich zu demjenigen, der durch die Membranöffnungen bedingt wird, vernachlässigbar klein ist. Bei den Harthölzern teilen die Tüpfel diesen Strömungswiderstand zusammen mit feinen Öffnungen in den Thyllen, die sich in den Gefäßen befinden. Die Strömung ist in Längsrichtung 100 bis 200 mal größer als bei Weichhölzern in Querrichtung bei gleichem Druck, da bei diesen wesentlich mehr Tüpfel je Längeneinheit durchströmt werden müssen.Auf Grund verschiedener Beobachtungen läßt sich feststellen, daß die effektive mittlere Weite der Tüpfelmembranöffnungen einen Radius zwischen 10 und 200 m haben; die kleineren Werte gelten für das wenig durchlässige Kernholz, die größeren für das durchlässigere Splintholz.Der Flüssigkeitsstrom durch das Holz wird weiterhin in hohem Maße von der Gegenwart von Luft oder anderen Gasen beeinflußt. Nur unter Anwendung verhältnismäßig aufwendiger Vorkehrungen zur Entfernung der in Lösung gegangenen Luft ist es möglich, reproduzierbar gleichmäßige Strömungsgeschwindigkeiten zu erhalten. Gegenüber einem reinen Flüssigkeitsstrom benötigt man für ein Flüssigkeits-Gasgemisch einen wesentlich höheren Druck, um es durch das Holz zu führen. Der Druck, der notwendig ist, um die erste Gasblase als Ergebnis einer Flüssigkeitsverdrängung in einem flüssigkeitsgesättigten Holz zu erzeugen, kann zusammen mit der Oberflächenspannung zur Berechnung des größten wirksamen Radius aller parallel laufenden Durchflußwege verwendet werden, wobei dieser wirksame Radius gleichzeitig auch der kleinste Radius aller in Serie, d. h. hintereinander liegenden Durchflußwege ist. Der größte Radius der Faserhohlräume, der größte wirksame Radius der Tüpfelmembranöffnungen für den Durchfluß durch einen Tüpfel jedes Durchflußweges und der mittlere größte wirksame Radius der Tüpfelmembranöffnungen für den Durchfluß durch eine größere Anzahl hintereinander liegender Tüpfel kann mit Hilfe von Verdrängungsmessungen an Weichholzquerschnitten, deren Dicke vom Mikrotomschnitt bis zum mehrere Faserlängen dicken Stück reicht, berechnet werden. Diese Dicken betragen für White cedar Splintholz 30 m, 2 m bzw. 0,1... 0,2 m. Die letztgenannten Zahlen sind das drei- bis sechsfache der am häufigsten auftretenden Größe der membranöffnungen, Sie wurden durch Messung des Abfalles der Durchflußmenge feuchter Luft durch Holz, der durch Kondensationserscheinungen in den zusammenhängenden Öffnungen zustande kam, ermittelt. Die errechneten Daten lassen erkennen, daß der Radius der am häufigsten auftretenden wirksamen Tüpfelmembranöffnungen zwischen 0,01 und 0,02 m liegt. Der große Widerstand gegen die Imprägneirung von Holz muß auf die sehr kleinen Membranöffnungen bei den schwer zu imprägnierenden Holzarten zurückgeführt werden, und zwar auf Grund der Tatsache, daß die Oberflächenspannung in den jeweiligen öffnungen der Feinstruktur überwunden werden muß. Dies gilt auch für die Imprägnierung von trockenem Holz, da die dampfförmige Phase schon vor der vordringenden Flüssigkeit kondensieren kann. Um also diese Oberflächenspannungseffekte zu umgehen, erscheint es sinnvoll, Behandlungsverfahren mit gasförmigen Mitteln zu entwickeln.Die Bewegung von freiem Wasser während der Trocknung wassergesättigten Holzes ist beschränkt 1. auf eine Bewegung, die durch ein inneres hydrostatisches Druckgefälle infolge der Erwärmung über den Siedepunkt des Wassers herbeigeführt wird, oder 2. auf die Trocknung von wassergesättigtem Holz unter der Bedingung, daß die Trocknungsspannung, die sich in der größten Tüpfelmembranöffnung einer Faser ausbildet, die Proportionalitätsgrenze für den Druck senkrecht zur Faserrichtung überschreitet. In diesem Falle kollabiert die Faser, da das Wasser unter Zugspannung aus dem Faserhohlraum ausfließt. Ist jedoch der Widerstand gegen den Zellkollaps größer als die Trocknungsspannung, so tritt an der größten Tüpfelöffnung Verdampfung ein und anschließend der Rückfluß in den Faserhohlraum. Die Feuchtigkeitszone in einer Holzprobe wird also in Richtung auf das Zentrum zu immer kleiner, ohne daß die Feuchtigkeit innerhalb der Zone selbst absinkt. Ein gewöhnliches diffusionsgesteuertes Feuchtigkeitsgefälle erstreckt sich nach innen bis zum Fasersättigungspunkt, gefolgt von einem plötzlichen Feuchtigkeitsanstieg bis zum Ausgangswert.Im Normalfalle enthalten aber die Faserhohlräume des Holzes einige Luftblasen, die größer sind als die größte Tüpfelmembranöffnung. Dabei fließt das freie Wasser unter der Trocknungsspannung ab, ohne daß ein Kollaps eintritt, da die innere Spannung auf Grund der Ausdehnung der Luft herabgemindert wird. Unter diesen Bedingungen bildet die Feuchtigkeitsverteilung oberhalb des Fasersättigungspunktes einen ziemlich glatten Übergang zu dem Teil unterhalb des Fasersättigungspunktes. Diese Art der Feuchtigkeitsbewegung des freien Wassers ist zwar keine Diffusion, aber sie wird durch die Diffusion unterhalb des Fasersättigungspunktes gesteuert. Aus all dem geht klar hervor, daß die Bewegung freier Flüssigkeiten in Holz sehr komplex ist und von einer ganzen Reihe verschiedener Faktoren beeinflußt wird, deren wichtigste hier besprochen werden sollen.

---

---

Contribution from the School of Forestry, North Carolina Agricultural Experiment Station, Raleigh, North Carolina, published with the approval of the Director of Research as Paper No. 2141 of the Journal Series.     

Seasonal development of secondary xylem in Pinus Strobus L.

Secondary xylem, or wood, is the tissue that conducts water and minerals in the tree; thus it performs physiologically one of the most important functions for the tree. In addition secondary xylem is the tissue that primarily determines the suitability of a tree for various economic uses.Investigation of the development of secondary xylem shows that it was gradual. Xylem mother cells, the immediate derivatives of cambial initals, were, at first, small cells with thin cell walls. Then the xylem mother cells enlarged radially, but still retained thin cell walls. When these cells reached the radial diameter of mature tracheids, the secondary wall deposition began. This continued until thick, rigid cell walls were attained. These thick, rigid walls determine the physical properties of a certain species of wood. This investigation shows that physical properties of tracheids can differ with stages of development.

---

Zusammenfassung Das Sekundärxylem, oder das Holz, ist dasjenige Gewebe, welches Wasser und Mineralstoffe im Baum führt. Damit erfüllt es eine der wichtigsten physiologischen Funktionen für den Baum. Außerdem bestimmt das Gewebe des Sekundärxylems in erster Linie die Verwendbarkeit des Baumes bzw. des Holzes zu wirtschaftlichen Zwecken. Die Untersuchung der Entwicklung des Sekundärxylems zeigte, daß diese Entwicklung abgestuft vor sich geht. Die Xylem-Mutterzellen, unmittelbare Abkömmlinge der Kambium Initialen, zeigten sich zuerst als kleine Zellen mit dünnen Zellwänden. Dann erweiterten sie sich in radialer Richtung, blieben aber immer noch dünn in ihren Zellwänden. Als diese Zellen etwa den Durchmesser von reifen Tracheiden erreicht hatten, begann die Auflagerung der Sekundärschicht. Dieser Vorgang setzte sich fort bis sich dicke, feste Zellwände gebildet hatten. Diese dicken, steifen Zellwände bestimmen weitgehend die physikalisch-mechanischen Eigenschaften der betreffenden Holzart. Die vorliegenden Untersuchungen zeigen, daß die physikalischen Eigenschaften der Tracheiden je nach der Entwicklungsstufe schwanken können.

---

---

This report is based on portions of work in fulfillment of the requirements for the Ph.D. degree in Botany at the University of Wisconsin.

---

Maintained at Madison, Wisconsin, 53705, U. S. A., in cooperation with the University of Wisconsin.     

The ultrastructure of wood

Summary The woody cell wall starts ontogenetically as an isotropic gel termed matrix which is later reinforced by elementary fibrils of cellulose and finally encrusted with lignin. The parallel texture of the fibrils induces the striking anisotropy of the wall. The reinforcing effect of the fibrils depends on the square of their length, their friction coefficient towards the matrix and the shear modulus (rigidity) of the matrix. Since the diameter of the reinforcing fibrils is not essential, but as their number is decisive, it makes sense that the cellulose fibres are dispersed down to the tiny elementary fibrils of only 35 Å diameter!Based on the reinforced matrix concept, the irregular longitudinal shrinkage of wood samples depending on the helical angle of their tracheid ultratexture can be explained, but for the pronounced shrinkage anisotropy perpendicular to the wood axis the amount of cell wall substances liable to considerable hydration in radial and tangential walls must be taken into consideration.

---

Zusammenfassung Die verholzte Zellwand besteht bei der Zellteilung ursprünglich aus einem isotropen Gel, der Matrix; später wird diese plastische Masse durch Elementarfibrillen aus Cellulose verstärkt und schließlich mit Lignin inkrustiert. Die Paralleltextur der Fibrillen verursacht die auffallende Anisotropie der Zellwand. Die Wandverstärkung durch die Fibrillen ist eine Funktion des Quadrates ihrer Länge, ihrer Reibungszahl mit Bezug auf die Matrix und des Schubmoduls (Steifheit) der Matrix. Da der Durchmesser der verstärkenden Fibrillen eine untergeordnete, die Zahl dieser Elemente dagegen eine entscheidende Rolle spielt, scheint es sinnvoll, daß die Fasercellulose in der Form von Elementarfibrillen bis zu einem Dispersionsgrad von 35 Å aufgeteilt ist!Auf Grund der Theorie der armierten Matrix kann das unregelmäßige Längsschwindmaß von Holzproben in Abhängigkeit vom Steigungswinkel der Schraubentextur ihrer Tracheiden erklärt werden. Andererseits müssen für das Verständnis der ausgesprochenen Schwindungsanisotropie auf dem Holzquerschnitt die verschiedenen Mengen stark quellbarer Membransubstanzen in den Radial-und Tangentialwänden in Betracht gezogen werden.

     

Chemical characterization of tissue fractions from the middle lamella and secondary wall of black spruce tracheids

Summary Elemental and functional group analyses were carried out on tissue fractions from the secondary wall and middle lamella of black spruce tracheids. The secondary wall lignin was found to contain 1.7 times as much methoxyl per C₉ as the middle lamella lignin, indicating a substantial proportion of unmethylated para-hydroxyphenylpropane residues in the middle lamella. The content of carbonyl groups was at least three times larger in middle lamella lignin than in secondary wall lignin. The carboxyl content of the middle lamella was found to be about three times as large as that of the secondary wall. Elemental analyses show a higher carbon and lower oxygen content in the middle lamella than in the secondary wall.     

Seasonal changes in lignin distribution during tracheid development in Pinus radiata D. Don

Summary Lignin distribution in developing tracheids of Pinus radiata was studied throughout the growth' season using quantitative interference microscopy. The pattern of lignification remained constant although the number of lignifying cells varied reaching a maximum in summer. Lignification of the secondary wall of latewood tracheids was incomplete at the onset of winter. Each stage of lignification was preceded by deposition of carbohydrates with lignification of the middle lamella starting after S1 formation and lignification of the secondary wall starting after S3 formation. Lignification of the middle lamella was completed before the start of lignin deposition in the secondary wall. In one of the trees examined, the secondary wall lignified concurrently with the middle lamella and this was associated with a low lignin concentration in the middle lamella of mature cells. The secondary wall reached a mature lignin concentration of 21–22% v/v except in one specimen containing severe compression wood which reached 28% v/v. The cell corner middle lamella reached a mature lignin concentration of 74–87% v/v.     

Leipdopterologische Beobachtungen in einer Ingelheimer Apfelanlage mit besonderer Berücksichtigung der Tortriciden

Zusammenfassung In einer Apfelanlage bei Ingelheim/Rhh. wurden in den Jahren 1954 und 1955 auftretende Schmetterlinge, besonders Tortriciden, durch nächtlichen Lichtfang und Befallskontrollen der Bäume und Früchte erfaßt. Apfelwickler waren nur im Jahre 1954 häufig. Dagegen entwickelten sich Knospenwickler(Argyroploce ochroleucana Hb.) und Schalenwickler (Adoxophyes orana F. R.,Pandemis corylana Fabr.,P. heparana Schiff.,Tortrix dumetana Tr. u. a.) in beiden Jahren sehr stark. Neben dem gesamten Laubwerk wurden die Früchte befressen. Am empfindlichsten war Schöner von Boskoop, bei dem 96% Ausfall zu verzeichnen war. Gespinstmotten(Hyponomeuta malinellus Zell.) und die NoctuidenMonima gothica L. undM. incerta Hfn. traten ebenfalls schädigend auf.Die untersuchte Apfelanlage wird von einem Buschwald umgeben, der die Mehrzahl der natürlichen Wirtspflanzen genannter Schâdlinge enthält. Von ihm wandern die einzelnen Arten auf die Apfelanlagen über. Die Bekämpfung der Raupen ist durch die versteckte Lebensweise der Raupen sehr erschwert. Das Überschneiden der Generationsfolgen dieser Wickler-Arten macht eine große Zahl von Spritzungen notwendig, um einen ausreichenden Schutz der Früchte zu gewährleisten. Die Ernteausfälle, die durch den Fraß der Raupen an den Früchten entstehen, werden durch sekundäreMonilia-Infektion noch vergrößert.Jetzt Forstzoologisches Institut Universität Freiburg.     

The torsion of an orthotropic rod in the theory of creep

Summary The analysis of the torsion problem for a rod of orthotropic material is presented. The analysis is based on Norton's law generalised for a multi-axial state of stress for an orthotropic medium. The components of displacement have been assumed to be similar to those given by the theory of elasticity. The resultant stress at the periphery of the rod has been assumed to be a function of . An expression giving the twist as a function of the time has also been derived.

---

Zusammmenfassung Die Frage der Torsion eines Stabes aus orthotropem Material wird analysiert. Die Analyse erfolgt mit Hilfe des Nortonschen Gesetzes, in Verallgemeinerung für den Fall einer mehrachsigen Beanspruchung eines orthotropen Materials. Für die Verformungskomponenten wurde angenommen, daß sie ähnlich jenen in der Elastizitätstheorie seien. Für die resultiernde Spannung in der Außenzone des Stabes wurde ferner angenommen, daß sie eine Funktion von darstelle. Eine Beziehung, welche die Verdrehung als Funktion der Zeit darstellt, wurde abgeleitet.

     

Zur Populationsentwicklung vonBemisia argentifolii in Südwesten der Dominikanischen Republik

Zusammenfassung Populationsveränderungen beiBemisia argentifolii wurden durch Zählungen von Larvenstadien an Blättern und durch Zählung von Adulten, die mit Gelbfallen gefangen wurden, erfaßt. Es wurden drei Typen von Gelbfallen getestet: a) horizontale, etwa 30 cm über dem Boden auf Tischchen ausgebrachte, b) vertikale frei hängende, rechteckige und c) vertikal, frei hängende Zylinder. Die besten Fangergebnisse brachte die Version b), die gleichzeitig den am leichtesten auszubringenden Fallentyp darstellt. Die meisten Nebenfänge wurden mit der horizontalen Falle gemacht.Populationsveränderungen waren abhängig von der Temperatur, Regenfällen, Art und Stärke der Bewässerung, Art, Alter und eventuell Pflanzdichte der Wirtspflanze, Düngung und Insektizidbehandlung. Antagonisten spielten nur eine untergeordnete Rolle. Bemisia argentifolii war erstaunlich ortstreu. Nach einer ersten Besiedlung wurde die Populationsdynamik sehr kleinräumig fast ausschließlich von der Vermehrungs- und Sterblichkeitsrate bedingt; Wanderungsbewegungen spielten eine untergeordnete Rolle.Durch den Bewässerungsfeldbau wurden klimabedingte Anbaupausen ausgeschaltet. Vergleiche zweier klimatisch ähnlicher Regionen, von denen in einer seit 1991 per Gesetz eine sommerliche Anbaupause für Wirtspflanzen der Weißen Fliege galt, führen zu dem Schluß, daß eine solche Anbaupause trotz Vorkommen von Wildkräutern hilft, den Befall deutlich zu reduzieren. Noch erarbeitet werden muß ein Konzept, wie auch Kleinbauern diese Anbaupausen ohne große finanzielle Verluste überstehen können.

---

Population dynamics ofBemisia argentifolii in the south west of the Dominican Republic

For monitoring whitefly populations, yellow sticky traps were placed in 1993/1994 on 11 sites in two valleys in the south west of the Dominican Republic. Additional countings of immature whiteflyes in untreated parts of field rials were evaluated. Trying different forms of traps showed that flat vertical traps gave better results than flat horizontal or cylindrical ones. The highest catching rates were obtained in eggplant fields as this culture remains long without any pesticide treatment on the field. The dependence of whitefly outbreaks (and yeald losses) on watersupply for the plants could be proofed. The movement in the field seems to be very low. Population dynamics in the field depend mainly on proliferation and nortality. Migration seems to have almost no influence.B. argentifolii was always permanently present on noncultivated lands, but even spots host weeds never reached the population density of cultivated lands. Also parasitoids were always present on noncultivated lands. After the establishment of irrigation, host plants were available and whiteflies could multiply the whole year. Since 1990 planting of host plants is prohibited from March till september in one of the two investigated valleys. This measure seems to be successfull.

---

---

Mit 4 Tabellen     

A contribution to the ultrastructure of tension wood fibers

Summary Pronounced tension wood from four North-American hardwood species has been examined by light and electron microscopy. Delignified fibers were also studied. The gelatinous layer was in all cases loosely attached to S₂ but varied considerably in thickness within each species and was in one case terminated towards the lumen by a layer resembling S₃. A terminal lamella was not observed. After considering both earlier evidence and the present results, it was concluded that the gelatinous layer has neither a honeycomb nor a homogeneous texture, as has been suggested, but that it consists of concentric lamellae of cellulose microfibrils. In the absence of hemicelluloses and lignin, the microfibrils are probably bound together less firmly than they are in other cell wall layers. The gelatinous layer is more readily separated from the remainder of the cell wall by mechanical forces than by chemical reagents.

---

Zusammenfassung Zugholz von vier nordamerikanischen Laubbäumen wurde im Licht-und im Elektronenmikroskop ebenso wie entlignifizierte Fasern untersucht. Die gelatinöse Schicht war überall locker an die S₂ gebunden, zeigte aber sehr verschiedene Dicken und war in einem Fall gegen das Lumen von einer Schicht, die der S₃ ähnlich sah, begrenzt. Eine Abschlußlamelle konnte nicht beobachtet werden. Frühere und die eigenen Resultate zeigten, daß die gelatinöse Schicht weder eine Wabenstruktur noch eine homogene Struktur besitzt, sondern daß sie aus konzentrischen Lamellen von Cellulosemikrofibrillen besteht. Da Hemicellulosen und Lignin nicht vorhanden sind, sind die Mikrofibrillen wahrscheinlich nicht so fest aneinander gebunden wie in den anderen Zellwandschichten. Die gelatinöse Schicht läßt sich von der übrigen Zellwand durch mechanische Kräfte leichter als durch chemische Reagenzien trennen.

---

---

This investigation was supported by the United States Department of Agriculture, Forest Service, through Forest Service Research Grant No. 1, which is hereby gratefully acknowledged.     

Lignin distribution in spruce (Picea abies) determined by mercurization with SEM-EDXA technique

Summary The lignin distribution between the middle lamella and the cell wall of spruce fibers has been determined by a new technique based on a mercurization of the lignin and a concomitant determination of mercury by the SEM-EDXA technique. The ratio of lignin in the middle lamella at the cell corners to the lignin in the secondary wall was 2.5±0.6 for latewood and 2.4±0.6 for earlywood. This gives a lignin content of 55–58% in the true middle lamella in the cell corners. The reactivity to mercuric acetate of different wood elements was determined in separate experiments. Fractions enriched in ray cells, middle lamella, and compression wood all reacted at the same rate as the whole wood; about one mole of mercury was incorporated per mole of lignin (C₉-unit).