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Characterization of the cement of the stalked barnacle Dosima fascicularis (Crustacea, Cirripedia Thoracica)

Zheden, Vanessa (2014) Characterization of the cement of the stalked barnacle Dosima fascicularis (Crustacea, Cirripedia Thoracica).
Dissertation, Universität Wien. Fakultät für Lebenswissenschaften
BetreuerIn: Klepal, Waltraud
Gesperrt bis: 16 November 2015

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URN: urn:nbn:at:at-ubw:1-29445.83599.930054-1
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Abstract in Englisch

Cirripedia Thoracica are sessile marine Crustacea. They comprise acorn and stalked barnacles, all of which attach to the substratum with an adhesive (cement) produced by cement glands. The stalked barnacle Dosima fascicularis is unique amongst the Cirripedia, because it uses its adhesive not only for attachment but also as a float. The animal produces an excess amount of proteinaceous, foam-like cement with enclosed gas filled bubbles. With the float the normally sessile animal can drift autonomously at the water surface. In this thesis the morphology of the cement apparatus and the cement of Dosima fascicularis was analyzed in detail for the first time. The pathway of the cement was followed from its production in the cement gland cells to its secretion through pores at the base of the stalk where it polymerizes in the sea water. Further the biochemistry of the Dosima cement was investigated. The protein and carbohydrate content of the cement as well as the amino acids and chemical elements were analyzed. In its chemical composition the Dosima cement is similar to that of other barnacles, but it also shows interesting variations. In this thesis mechanical properties like elastic modulus, hardness and tensile stress of the cement float were tested for the first time. The values of these mechanical properties are considerably lower in the very soft and visco-elastic Dosima cement than in the rigid cement of other barnacles. Of special interest was the buoyancy of the float, which depends on the balance between the volume of the float and the volume of the gas in the cement. The studies on the morphology, the chemical composition and the mechanical properties of the Dosima cement are of particular interest because of the possible application of this biological adhesive in medicine and industry.

Schlagwörter in Englisch

barnacle / bio-adhesive / cement apparatus / cement proteins / foamy float / buoyancy / elastic modulus / hardness / tensil stress

Abstract in Deutsch

Cirripedia Thoracica sind marine, festsitzende Krebse (Crustacea), welche Seepocken und Entenmuscheln beinhalten. Diese Tiere setzen sich mit Hilfe eines überwiegend proteinhaltigen Adhäsivs (Zement) am Substrat fest. Die Entenmuschel Dosima fascicularis ist einzigartig unter den Cirripedia, da sie ihren Zement nicht nur zum Festsetzen sondern auch als Floß verwendet. Dieses Tier produziert eine große Menge an schaumigen Zement der mit Gasblasen gefüllt ist. Mit diesem Zementfloß kann das ursprünglich festsitzende Tier autonom an der Wasseroberfläche treiben. In dieser Doktorarbeit wurde zum ersten Mal detailliert die Morphologie des Zementapparats und des Zements von Dosima fascicularis untersucht. Es wurde der Weg des Zements von seinem Entstehungsort in den Zementdrüsenzellen bis zu seiner Sekretion über Poren an der Stielbasis des Tieres verfolgt. Weiter wurde die chemische Zusammensetzung des Zements analysiert, vor allem der Protein- und Kohlehydratanteil, die involvierten Aminosäuren sowie die chemischen Elemente. Die chemische Zusammensetzung des Dosima Zements ist ähnlich der anderer Cirripedia, weist aber einige interessante Unterschiede auf. In dieser Arbeit wurden das erste Mal mechanische Eigenschaften wie der Elastizitätsmodul, die Härte und die Zugspannung dieses speziellen Zementfloßes getestet. Die Werte dieser mechanischen Eigenschaften sind im sehr weichen und viskoelastischen Dosima Zement deutlich geringer als im harten Zement der anderen Cirripedia. Ein weiteres Hauptaugenmerk dieser Arbeit lag auf dem Auftrieb des Floßes bzw. des Tieres. Der Auftrieb ist abhängig vom Verhältnis zwischen Volumen des Floßes und dem Volumen des Gases im Zement. Die Arbeit über die Morphologie, die chemische Zusammensetzung und die mechanischen Eigenschaften des Dosima Zements sind von besonderem Interesse in Bezug auf mögliche medizinische und industrielle Anwendungen dieses biologischen Materials.

Schlagwörter in Deutsch

Rankenfüßer / biologischer Klebstoff / Zementapparat / Zementproteine / schaumartiges Floß / Auftrieb / Elastizitätsmodul / Härte / Zugspannung

Dokumentenart: Hochschulschrift (Dissertation)
AutorIn: Zheden, Vanessa
Titel: Characterization of the cement of the stalked barnacle Dosima fascicularis (Crustacea, Cirripedia Thoracica)
Untertitel: morphology, biochemistry and mechanical properties
Umfangsangabe: 96 S. : Ill., graph. Darst.
Institution: Universität Wien
Fakultät: Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw.
Universitätslehrgang (ULG):
Dr.-Studium der Naturwissenschaften Zoologie (Stzw)
Publikationsjahr: 2014
Sprache: eng ... Englisch
BetreuerIn: Klepal, Waltraud
BeurteilerIn: Rittschof, Daniel
2. BeurteilerIn: Høeg, Jens
Klassifikation: 42 Biologie > 42.60 Zoologie: Allgemeines
42 Biologie > 42.74 Articulata
42 Biologie > 42.71 Invertebrata: Allgemeines
42 Biologie > 42.62 Tiermorphologie, Tieranatomie
42 Biologie > 42.12 Biophysik
42 Biologie > 42.94 Meeresbiologie
35 Chemie > 35.70 Biochemie: Allgemeines
AC-Nummer: AC12145872
Dokumenten-ID: 35401
(Das PDF-Layout ist ident mit der Druckausgabe der Hochschulschrift.)

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