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Das kolorektale Karzinom gehört weltweit zu den häufigsten Krebserkrankungen. Die Leber ist der am häufigsten betroffene Ort für extralymphatische Metastasen. 35-60% der Patienten entwickeln Metastasen in der Leber (4). In 17% bis 25% der Fälle werden bereits bei der Diagnose des Primärtumors synchrone Lebermetastasen festgestellt (5). Etwa 80-85% der Lebermetastasen befinden sich in einem primär irresektablen Zustand (7). Somit ist bei einem großen Teil der Patienten der Goldstandard, dass heißt die Resektion, schon zum Zeitpunkt der Diagnose nicht mehr anwendbar. Da Lebermetastasen die Haupttodesursache beim kolorektalen Karzinom darstellen, versucht man, neben der systemischen Chemotherapie neue Verfahren für deren gezielte Behandlung zu entwickeln. In der hier vorliegenden monozentrischen Phase I-II Studie wurde die Sicherheit und Wirksamkeit Irinotecan beladener DC Beads Microspheres bei der Behandlung von inoperablen Lebermetastasen des kolorektalen Karzinoms mittels transarterieller Chemoembolisation (TACE) untersucht. Bei den DC Beads (Firma Biocompatibles UK Limited) handelt es sich um Hydrogel-Mikrosphären aus einem mit Sulfonatgruppen modifizierten Polyvinylalkohol. Sie können Irinotecan über einen Ionen-Austauschmechanismus aufnehmen und wieder abgeben. Es wurden 10 Patienten mit insgesamt 38 Chemoembolisationen behandelt und dabei Einzeldosen zwischen 21 mg und 143 mg Irinotecan appliziert. Hierbei traten ausschließlich Nebenwirkungen auf, die im Rahmen einer Chemoembolisation zu erwarten waren. Es wurden keine für Irinotecan typischen Nebenwirkungen wie Diarrhoe und Neutropenie beobachtet. Im Vergleich zu ähnlichen Studien, waren die Nebenwirkungen durchschnittlich seltener und schwächer. Das Tumoransprechen wurde gemäß der RECIST-Kriterien ausgwertet. Zum Studienende (objective response rate) hatten 2 Patienten einen Partial Response, 2 Patienten Stable disease und 6 Patienten Progressive Disease. Betrachtet man das beste in der Studie aufgetretene Ansprechen (best overall response), so gab es 2 Patienten mit Partial Response und 8 Patienten mit Stable Disease. Es wurde somit ein Ansprechen von 20% erreicht. Zwischen den CEA-Werten und dem endgültigen Studienausgang (objective response rate) nach RECIST gab es eine weitgehende Übereinstimmung. Bei vier Patienten konnte durch die Studienbehandlung ein Downstaging erreicht werden, wodurch eine laserinduzierte Thermotherapie (LITT) mit besserer Prognose möglich wurde. Die pharmakokinetische Untersuchung zeigte nach der Chemoembolisation mit Irinotecan beladenen DC Beads im Vergleich zur intravenösen Gabe von Irinotecan eine niedrigere Plasmakonzentration an Irinotecan aber eine höhere für den aktiven Metaboliten SN-38. Auch bei der Bewertung der Durchführbarkeit der Chemoembolisation traten im Umgang mit den DC Beads keine Komplikationen auf. Es konnte in dieser Studie gezeigt werden, dass Chemoembolisationen mit Irinotecan beladenen DC Beads technisch problemfrei, sicher und mit guter Wirksamkeit durchführbar sind. Auf Grund der guten Ergebnisse sollte die Studienbehandlung in weiteren Untersuchungen mit einem größeren Patientenkollektiv überprüft werden, um so statistisch signifikantere Daten zu erhalten.
In der vorliegenden Arbeit wurde die Lungenfunktion, insbesondere der MEF75/25, die unspezifische bronchiale Provokation mit Methacholin und die allergenspezifische bronchiale Provokation bei einem unselektionierten Patientengut von 100 Graspollenallergikern untersucht. Die 96 Patienten wurden anhand ihrer Anamnese mit einem modifizierten Fragebogen nach ISAAC in 5 klinische Gruppen eingeteilt: • 20 Probanden ohne Graspollenallergie » Gruppe 0 • 29 Patienten mit alleiniger allergischer Rhinitis » Gruppe 1 • 19 Patienten mit allergischer Rhinitis und bronchialer Hyperreagibilität » Gruppe 2 • 25 Patienten mit allergischem Asthma ohne Medikamentenbedarf » Gruppe 3 • 23 Patienten mit allergischem Asthma und Medikamentenbedarf » Gruppe 4 Wir fanden signifikante Unterschiede im Basis-FEV1 zwischen der Kontrollgruppe und den Asthmatikern mit Medikamentenbedarf. Ebenfalls war der MEF75/25 zwischen den Asthmatikern mit Medikamentenbedarf und der Kontrollgruppe (p=0,002) wie auch zur Gruppe der allergischen Rhinitiker (p=0,014) signifikant schlechter. Anhand der Anamnese (ISAAC-Fragebogen) konnten wir nachweisen, dass 67 von 96 Patienten (69,8 %) eine bronchiale Hyperreagibilität angaben und 48 Patienten (50 %) ein Asthma bronchiale aufwiesen. Diese enorme Prävalenz von bronchialer Hyperreagibilität und Asthma bronchiale wurde experimentell durch eine bronchiale Allergenprovokation und Messung der bronchialen Hyperreagibilität verifiziert. In guter Übereinstimmung mit dem ISAAC-Fragebogen fand sich bei 69 von 96 Patienten (71,9%) ein positiver Methacholintest. Legt man die kumulative Methacholindosis bei 1,2 mg fest, dann zeigen immer noch 58,3% (56 von 96 Patienten) eine bronchiale Hyperreagibilität. Im Gegensatz zur Literatur war der Parameter Δ FEV1/MEF75/52 nicht hilfreich eine positive Reaktion im Methacholintest sowie im allergenspezifischen bronchialen Provokationstest vorherzusagen. In der Allergenprovokation (FEV1-Abfall > 20%) waren 51 % der Graspollenallergiker positiv. Zwischen der Patientengruppe der allergischen Rhinitiker und den Asthmatikern fand sich kein signifikanter Unterschied (Gruppe 1 48,3 %, Gruppe 3 48 % und Gruppe 4 43,5 %). Dies zeigt, dass die Überlappung beider Entitäten mittlerweile höher ist als in der Literatur angenommen. Unsere klinischen und experimentellen Ergebnisse zeigen, dass in einem unselektionierten Patientengut mit allergischer Rhinitis 70 % der Patienten eine bronchiale Hyperreagibilität und 50 % ein allergisches Asthma aufweisen und die bislang in der Literatur gefundenen Werte mit 50 % für BHR und 30 % für Asthma nicht mehr auf die aktuelle epidemiologische Situation zu treffen.
Die schwere Malariaanämie stellt in endemischen Ländern bei Kindern bis 5 Jahren mit P. falciparum-Infektionen eine der Hauptkomplikationen mit hoher Mortalitätsrate dar. Ein besseres Verständnis der pathophysiologischen Mechanismen, mit denen P. falciparum die schwere Malariaanämie auslöst, ist eine unausweichliche Vorbedingung zur Ergreifung geeigneter Gegenmaßen. Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung der Genexpression der mononukleären Knochenmarkzellen von Kindern im Alter von 1 bis 6 Jahren mit schwerer Malariaanämie infolge einer P. falciparum-Infektion und ihren altersgleichen Kontrollgruppen. Dabei sollte die Regulation von Genen der Erythropoese in der Akutphase der Erkrankung und der Rekonvaleszenz verglichen werden. Darüber hinaus sollten Malariapatienten mit schwerer Anämie jenen ohne Anämie gegenüber gestellt werden. Dazu wurden genomweite Expressionsanalysen mittels Oligonukleotidarrays im Knochenmark der Studienpatienten durchgeführt. Eine Auswahl von differentiell exprimierten, Erythropoese-relevanten Genen wurde anschließend mittels Real Time PCR des gesamten Probenkollektivs validiert und quantifiziert. Die Auswertung der klinischen und laborchemischen Daten zeigte ein homogenes Bild der drei Patientengruppen, die sich nur hinsichtlich der zur Gruppenbildung herangezogenen Anämieparameter, des Laktatwertes, MODS-Score und der Milzgröße unterschieden. Der einheitliche Parasitämieverlauf belegte eindrucksvoll, dass die unterschiedlichen Anämiegrade der drei Gruppen nicht auf verschieden hohen Parasitämien beruhen. Die Daten suggerierten das Vorliegen einer Störung der Erythropoese unter Krankheitseinwirkung, die nach der Parasitenelimination einen zeitlich verzögerten, kompensatorischen Anstieg der Retikulozyten und CD71-positiven Zellen mit darauf folgendem Hämoglobinanstieg nach sich zieht. Mithilfe der Ingenuity Pathway Analyse der Mikroarraydaten und einschlägigen Literatur wurden 14 Erythropoese-relevante Kandidatengene ausgewählt, wovon 11 bei der Validierung mittels Real Time PCR ein eindeutig höheres Expressionsniveau in der Gruppe A der schwer anämischen Patienten zeigten. Im Rahmen der untersuchten Genauswahl ließ sich somit keine Störung der Erythropoese auf Transkriptionsebene feststellen. Ob andere Gene eine pathophysiologisch bedeutsame Rolle spielen, müssen weitergehende Untersuchungen zeigen.
Der Gestationsdiabetes steht in Zusammenhang mit einer erhöhten Morbidität für Mutter und Kind. Die maternale Hyperglykämie führt zur Erhöhung der kindlichen Blutglukose mit der Konsequenz eines fetalen Hyperinsulinismus. Die Folgen des erhöhten fetalen Insulinspiegels sind das Auftreten von prä- und postnatalen Komplikationen, wie z.B. Makrosomie, postpartalen Hypoglykämien sowie Atemstörungen. Angesichts dieser Tatsache liegt es nahe, diagnostische und therapeutische Strategien zu entwickeln, die es ermöglichen diese Stoffwechselstörung in ihrer Entstehung zu erkennen und überwachen zu können. Im Zentrum dieser Studie steht die pränatale Beurteilung der Dopplerindizes. Der Resistance-Index (RI-Wert) wird als möglicher prädiktiver Parameter für die maternale Stoffwechsellage und der Entwicklung des Kindes untersucht. In dieser Studie wurde nachgewiesen, dass bei den diätetisch eingestellten Gestationsdiabetikerinnen ein signifikant reduzierter RI-Wert, verglichen mit den Gesunden, bzw. Insulin-behandelten Gestationsdiabetikerinnen, zu verzeichnen ist. Die erhobenen Daten beziehen sich auf die letzten vorgeburtlich gemessenen RI-Werte. Bei den diätetisch eingestellten Gestationsdiabetikerinnen sinkt der RI Wert und zeigt eine statistische Signifikanz von p=0,002 zum gesunden Kollektiv. Die Indizes der mit Insulin behandelten Schwangeren unterscheiden sich hingegen nicht signifikant von denen der gesunden Frauen. Dies könnte auf bislang nicht untersuchte Insulinwirkung oder auf ein noch nicht näher charakterisiertes Kollektiv mit pathologischer Gen-Stoffwechselstörung zurückzuführen sein. Der Abfall des RI-Wertes zeigt in dieser Arbeit eine signifikante Korrelation mit der maternalen Stoffwechselsituation. Während sich ein gut eingestellter Gestationsdiabetes in der Doppler-Untersuchung nicht wesentlich von einer gesunden Schwangerschaft unterscheidet, können erniedrigte RI-Werte in Anbetracht der Ergebnisse dieser Studie als Hinweis auf eine Stoffwechselstörung gewertet werden. Die Änderung des Dopplerparameters (hier des RI-Wertes) kann im Sinne einer Prädiktion für eine Therapieeinleitung bzw. –änderung genutzt werden oder eine überwachende Funktion in der pränatalen Betreuung einnehmen. Dabei ist die Darstellung der fetalen Hämodynamik mit Hilfe der Indizes ein Bild für die Gefäßsituation des Kindes und seine Reaktion auf den mütterlichen Blutzuckerspiegel. In unserer Studie waren die Parameter der sonographischen Biometrie bei den stoffwechselerkrankten Müttern hinsichtlich der makrosomalen Tendenz deutlich verändert. Sowohl bei den diätetisch eingestellten, als auch den Insulin therapierten Schwangeren wurde eine Erhöhung des abdominalen Umfangs verzeichnet. Das postpartale Gewicht der Kinder bei diätetisch eingestellten Frauen lag signifikant höher (p=0,001) als bei den Neugeborenen der gesunden Mütter. Das Insulin-therapierte Kollektiv hingegen unterschied sich im Gewicht nicht von der Kontrollgruppe. Eine Korrelation zwischen dem RI-Wert und dem Geburtsmodus stellten wir nur bei dem Kontrollkollektiv (p=0,024) unterhalb der 40. SSW fest. Hier fanden wir eine signifikante Erhöhung der primären Sectiorate bei erhöhten RI-Werten. Die postpartale Blutzuckerkontrolle der Neugeboren brachten keine signifikanten Unterschiede zu Tage, ebenso wenig die Auswertung der 5 Minuten APGAR Werte. In dieser Studie konnten wir die Diagnostik und das Management des Gestationsdiabetes um einen möglicherweise prädiktiven Wert (RI-Index) erweitern. Desweiteren bestätigen unsere Daten bereits vorliegende Erkenntnisse wie z.B. die Tendenz zur Makrosomie. Ein neuer Aspekt dieser Arbeit ist die Korrelation des RI-Wertes mit der mütterlichen Stoffwechsellage sowie die positive Wirkung des Insulins auf das fetale Outcome. Mit den erarbeiteten Ergebnissen aus dieser Arbeit wird vorgeschlagen, dass die signifikante Senkung des RI-Wertes mit einer möglichen Störung der mütterlichen Stoffwechsellage in Zusammenhang gebracht werden kann.
Forschungsagenden von Wissenschaften, ihre institutionalisierten Netzwerke und gemeinsamen Grundannahmen werden durch das jeweilige soziale und politische Umfeld geprägt. Dieses Umfeld wird im Falle der Forstwissenschaften zunehmend durch inter- und transnationale Politikprozesse (wie bspw. zur Biodiversität oder zum Klimawandel) geprägt. Der Beitrag beschäftigt sich mit der Frage, auf welche Art und Weise und wie intensiv eine solche „globale Governance des Waldes“ die deutschen Forstwissenschaften beeinflusst. Er beschreibt eine signifikante Verschiebung im Umfeld der Forstwissenschaften von der lokalen bzw. nationalen in Richtung der inter- und transnationalen Ebene. Dies wird zum einen anhand von Veränderungen in den Akteurskonstellationen deutlich (Entstehung einflussreicher nichtforstlicher Akteure wie NGOs, zwischenstaatliche Bürokratien und epistemische Gemeinschaften). Zum anderen scheint sich der politische Diskurs zu verändern (von einem lokalen Forst zu einem globalen Walddiskurs). Beide Veränderungen haben Konsequenzen: Es wird deutlich, dass die Forstwissenschaften innerhalb dieser globalen Prozesse lediglich eine Randstellung einnehmen. Interessanterweise werden innerhalb der Gemeinschaft der deutschen Forstwissenschaften diese Veränderungen (noch) nicht als signifikant für die Forstpolitik im Allgemeinen und die Wissenschaft im Besonderen wahrgenommen. Dies zeigt sich anhand der Auswertung einer Umfrage in der deutschen Forstwissenschaftsgemeinschaft und von Interviews mit in der internationalen Waldpolitik involvierten politischen Akteuren. Der Beitrag schließt mit Vorschlägen für eine engere Einbeziehung forstwissenschaftlichen Wissens in die globale Wald-Governance.
Forstwissenschaftler und der Wissenstransfer: Erklärungen für unterschiedliche Kommunikationsstile
(2009)
Dieser Beitrag setzt sich mit den Fragen auseinander, in welchen unterschiedlichen Stilen Forstwissenschaftler kommunizieren und wie sich Wissenschaftler mit differierenden Kommunikationsstilen unterscheiden. Dabei wird gezeigt, dass die Wissenschaftler in vier Kommunikationstypen eingeteilt werden können. Wissenschaftler mit diesen unterschiedlichen Kommunikationsstilen unterscheiden sich in ihrer Stellung innerhalb der akademischen Welt und ihren Motiven für Kommunikation. Die Vorstellungen über Medienwirkungen unterscheiden sich nicht zwischen den Wissenschaftlern mit unterschiedlichen Kommunikationsstilen. Eine Third-Person-Wahrnehmung kann eindeutig festgestellt werden, diese hat jedoch keinen Einfluss auf das Kommunikationsverhalten.
Im vorliegenden Beitrag wird den Fragen nach der Identifikation und der finanziellen Bewertung von Ertragseinbußen in der forstlichen Produktion nachgegangen. Am Beispiel wird auf die Folgen von möglicherweise durch den Klimawandel zu erwartenden Wachstumseinschränkungen, von Ausfallrisiken der Bestände sowie von Hiebsatzbeschränkungen und Kulturkosten auf den Ertragswert von Forstbetrieben eingegangen. Anhand von für den kommunalen Forstbetrieb der Stadt Zittau erzielten Ergebnissen wird gezeigt, dass die Abweichung vom finanziell optimalen Einschlagzeitpunkt sowie hohe Kulturkosten, weit größeren Einfluss haben können als Klimawandel und Ausfallrisiko.
Der Beitrag vermittelt das Leitbild für die Bewirtschaftung des sächsischen Landeswaldes. Dabei wird zunächst auf übergreifende Fragen der Waldbewirtschaftung, wie die inhaltliche Weiterentwicklung des Nachhaltigkeitsbegriffes, grundlegende Fragen einer multifunktionalen Waldbewirtschaftung sowie die Einordnung des Waldbaus in den Kontext forstbetrieblicher Betrachtungen, eingegangen. Für die Standortsregionen Tiefland, Lößhügelland und Mittelgebirge wird auf der Basis regionaler Vorrangfunktionen die grundlegende Ausrichtung des Waldbaus mit ihren Auswirkungen auf das Holzaufkommen und notwendige Verjüngungsinvestitionen sowie der daraus resultierende Bedarf an forstlichem Vermehrungsgut erörtert. Als eine der Grundlagen für nachhaltige Bodennutzung werden Kriterien für den Einsatz hoch mechanisierter Holzerntesysteme, als Synthese aus standortskundlichen und forsttechnischen Parametern, dargestellt. Auf der Planungsebene wird mit dem Waldentwicklungstyp ein dynamisches Planungsinstrument vorgestellt, mit dessen Hilfe die formulierten Leitbilder und Ziele regional und lokal differenziert in der Forstpraxis realisiert werden können. Die projizierten regionalen Klimaveränderungen wurden als wesentliche Hintergrundinformation berücksichtigt. Gegenüber der aktuellen Richtlinie über die Bestandeszieltypen im Landeswald erfolgte eine stärkere Differenzierung auf der Grundlage von Substrattypen, als neue standörtliche Bezugseinheit. Die Umsetzung dieses Konzeptes wird beispielhaft für die beiden Modellregionen Dübener Heide und Lausitz dargestellt. Schlüsselwörter: Waldbau, Waldbewirtschaftung, Waldentwicklungstyp, Leitbild, Zielsystem, Holzernte, Bodenschutz, Holzaufkommen, Waldverjüngung
Waldwachstumsmodelle sind ein ideales Werkzeug, um Auswirkungen veränderter Umweltbedingungen auf das Wachstum der Bäume aufzuzeigen. Ziel des Teilprojektes „Waldwachstumsreaktionen und Systemprozesse“ im Rahmen von ENFORCHANGE war, durch die Kombination von Wachstumsmodellen mit unterschiedlichen methodischen Ansätzen regionale Auswirkungen standörtlicher und klimatischer Veränderungen auf die Waldentwicklung zu analysieren und somit bessere Grundlagen für eine angepasste Forstbetriebsplanung zu schaffen. Anhand des physiologischen Wachstumsmodells BALANCE wurde der Einfluss der prognostizierten Klimaänderungen auf das Wachstum der Bäume abgeschätzt. Die für verschiedene Baumarten und regionaltypische Bestände gewonnenen Reaktionsmuster konnten anschließend in das managementorientierte Wachstumsmodell SILVA übertragen werden. Die Entwicklung repräsentativer Waldbestände wurde in SILVA für einen Zeitraum von 30 Jahren simuliert, wobei verschiedene Nutzungsszenarien untersucht wurden, um Handlungsspielräume und mögliche strategische Planungen für Forstbetriebe aufzuzeigen. Die gewonnenen Erkenntnisse für die praktische Betriebsplanung wurden am Beispiel des kommunalen Forstbetriebes Zittau dargestellt. Es wird deutlich, wie die Forstplanung von derartigen Szenarioanalysen profitieren kann. Die Simulationsrechnungen unter Annahme geänderter Klimaverhältnisse zeigen, dass die Bestände unter diesen Bedingungen ein verringertes Reaktionsvermögen auf waldbauliche Maßnahmen aufweisen, was insbesondere bei den Zuwächsen bemerkbar ist. Dabei haben Laubholzbestände, die bereits jetzt auf 27% der Betriebsfläche stocken, vermutlich eine Pufferwirkung und mildern die Auswirkungen der Klimaänderungen auf die Produktivität des Gesamtbetriebes ab.
In den Untersuchungen des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) wird für das 21. Jahrhundert in Mitteleuropa von einem Temperaturanstieg zwischen 2, 5°C und 3,5°C ausgegangen. Auf der lokalen Ebene (Sachsen) wird ebenfalls eine Veränderung des Niederschlagsregimes erwartet. Leicht zunehmende Winter- und abnehmende Sommerniederschläge führen zu einer Reduzierung des verfügbaren Bodenwassers in der Vegetationsperiode. Diese Veränderungen führen zu einer Veränderung des Bestandes- Innenklimas, das wiederum von den Beständen selbst beeinflusst wird. Diese Abschätzung der Bedeutung der Rückkopplung zwischen dem Mikroklima und der Bestandesentwicklung ist dabei eine wesentliche Herausforderung. In dieser Studie wird mit Hilfe modellgestützter Untersuchungen (Vegetations-Atmosphären Grenzschichtmodell HIRVAC) die Variabilität des Bestandes-Innenklimas quantifiziert. Hierbei wurden Modellbestände für den Ist-Zustand und für die IPCC Szenarien B1 und A2 sowie für unterschiedliche Altersklassen als Output des Waldwachstumsmodells BALANCE herangezogen. Die Ergebnisse zeigen, wie sich unter diesen Voraussetzungen das Bestandes-Innenklima und dessen Variabilität verändert. So kann unter der Annahme der Erhöhung der mittleren Sommertemperaturen und einer Reduzierung des Niederschlags von einer Verschärfung der Extreme von Luft- und Vegetationsoberflächentemperaturen in den Beständen ausgegangen werden. Durch Optimierung der Bestandesstruktur konnten jedoch maximale Dämpfungsraten der Temperaturen im Kronenbereich zwischen 5,4° C und 6, 2° C in Abhängigkeit der betrachteten Klimaszenarien mit HIRVAC berechnet werden. Damit stellt der Waldumbau möglicherweise ein wichtiges Instrument zur Klimaregulierung innerhalb der Bestände der Zukunft dar.
In dieser Studie wird der Einfluss überwiegend historischer atmosphärischer Flugaschedepositionen auf physikalische Eigenschaften von Waldböden und insbesondere deren Humusauflagen untersucht. Es werden sechs Leitprofile der Region Oberlausitz mit und ohne Flugascheanreicherungen vorgestellt. Die flugascheangereicherten Standorte sind geprägt durch 1,0 bis 1,5 dm mächtige Durchmischungshorizonte (Humusauflage mit Flugasche), die extrem stark durchwurzelt sind. Die reinen Humusauflagen sind geringmächtiger (< 0,6 dm) und auch weniger stark durchwurzelt. Im Vergleich mit reinen Humusauflagen zeigen die flugascheangereicherten zum Teil signifikant höhere Luftkapazitäten, gesättigte Wasserleitfähigkeiten und Festsubstanzdichten, wohingegen emittentennah die nutzbaren Feldkapazitäten geringer sind. Für die flugascheangereicherten Standorte wurden mineralische Flugascheanreicherungen von 150 bis 280 t/ha berechnet, wobei emittentennähere Standorte höhere Werte aufweisen. Zeitweise Vernässung und anstehendes Ausgangsgestein schränken die Durchwurzelbarkeit stark ein. Die nutzbare Feldkapazität des effektiven Wurzelraums nFKWe ist daher deutlich von den Eigenschaften der Auflagen und des Oberbodens geprägt. Die flugascheangereicherten Humusauflagen stellen 20 bis 42% der nFKWe, die reinen Humusauflagen nur 8 bis 16%.
Raum-Zeitmuster von Stoffflüssen im Boden: Verbindung von Sickerwasserchemie und Bodenfestphase
(2009)
Raum-Zeitmuster von Kationenkonzentrationen in der Bodenlösung wurden durch Verknüpfung von Zeitreihendaten der Bodenlösungschemie und regionalisierten Kationensättigungen der Bodenfestphase berechnet. Hierfür wurden statistische Verfahren (Regression, Zeitreihenanalyse) und prozessorientierte Methoden (Gapon-Funktionen) eingesetzt. Die auf der Skala eines Kleineinzugsgebietes getesteten Methoden ergaben stabile Funktionen der Selektivitätskoeffizienten und sollten sich auch für Auswertungen im Rahmen des ICP Forest (Level I/II) sinnvoll einsetzen lassen. Die verwendeten QI-Beziehungen beschränken deren Anwendung allerdings auf den Mineralboden, und dort auch nur auf Bereiche mehr oder weniger stark saurer Bodenreaktion. Dabei sollte die zeitliche Auflösung der Modelle bei maximal einem Jahr liegen.
Daten zum bodenchemischen Zustand bilden eine wesentlich Grundlage für eine ökologische Bewertung von Waldbewirtschaftungsmaßnahmen. Die Dübener Heide ist eine Region, in der in der jüngeren Vergangenheit besonders drastische Veränderungen von Umweltfaktoren stattfanden. Dies gilt in besonderem Maße für den bodenchemischen Zustand. Hier besteht ein großer Bedarf an Karten, die im Landschaftskontext Informationen zur ökologischen Drift widergeben. Um die bodenchemische Drift des Zeitraums 1995 bis 2006 zu analysieren und räumlich zu modellieren (regionalisieren), wurden Regressions- und Validierungstechniken eingesetzt. Beispielhaft für andere Parameter werden Ergebnisse für pH-H2O und Basensättigung vorgestellt. Die regionalisierten bodenchemischen Daten zeigten auf der untersuchten Zeitskala eine extreme Änderung des bodenchemischen Zustandes. 71–92 % der Messwertvarianz ließen sich mithilfe multipler Regressionsmodelle erklären.
Zukünftige Entwicklung bodenchemischer Parameter auf ehemals emissionsbeeinflussten Waldstandorten
(2009)
Die vorliegende Arbeit stellt Prognosen zur Entwicklung verschiedener bodenchemischer Parameter (pH-Wert, Nährelementvorräte und Schwermetallgehalte) für flugaschebeeinflusste Waldböden der Dübener Heide vor. Untersucht wurden dazu zwölf Waldstandorte mit unterschiedlicher Entfernung vom Hauptemittenten und damit entlang eines Depositionsgradienten basischer, schwermetallhaltiger Flugasche. Aus der Kombination von vorhandenen Altdaten, dem gemessenen Ist-Zustand und den Ergebnissen von Freisetzungsversuchen wurden Modelle für zukünftig zu erwartende pH-Werte und Elementgehalte der Auflagen abgeleitet. Entsprechend dieser Modelle wird der am stärksten beeinflusste Standort Burgkemnitz voraussichtlich noch mindestens 100 Jahre über aufgebaste Auflagen verfügen, die sich durch überdurchschnittlich hohe Calcium- und Magnesiumvorräte auszeichnen, was als positiv für die Pflanzenernährung zu bewerten ist. Die Schwermetallgesamtgehalte von Cadmium, Kupfer, Nickel und Zink in den Auflagen dieses Standortes überschreiten zwar heute schon die Vorsorgewerte der BBodSchV. Aufgrund des hohen pH-Wertes sind zur Zeit die mobilen Gehalte aber noch so gering, dass sich daraus keine Gefährdung für Pflanzen und Mikroorganismen ergibt. Die mobilen Schwermetallgehalte von Nickel und Zink werden zwar aufgrund stetiger Wiederversauerung in den nächsten Jahrzehnten die Prüfwerte von Prüess (1994) überschreiten. Mit einem hohen Schädigungspotenzial ist allerdings nicht zu rechnen. Das durch die Flugasche verbesserte Nährstoffangebot könnte hier also noch langfristig waldbaulich genutzt werden. Schlüsselwörter: Flugasche, Waldboden, Dübener Heide, Freisetzung, Schwermetalle, Calcium, Magnesium
Am 19. Mai 2008 verstarb Dr. habil. Dietrich Kopp nach kurzer Krankheit und bis zuletzt in Hoffnung auf Wiedergenesung. Ein Leben hat sich vollendet, im 88. Lebensjahr, ein Leben in ungewöhnlicher wissenschaftlicher Produktivität, mit großer menschlicher Wärme, Freundlichkeit, Hilfsbereitschaft, Geradlinigkeit, ein Leben, eingebettet in einen großen Wirkungskreis von ihm zugetanen Menschen. Sein Geist, sein Wissen, seine Ehrlichkeit, seine Verantwortung prägten Generationen forstlicher Standortserkunder im Osten Deutschlands, in der Landschaft forschender Wissenschaftler. Viele übernahmen seine Ideen, entwickelten sie fort, trugen sie weiter, setzten sie um.
Es werden Forschungsergebnisse zur Variabilität und kleinräumigen Heterogenität von Bestandes- und Bodeneigenschaften aus Natur- und Wirtschaftswäldern der Rot-Buche (Fagus sylvatica L.), Trauben-Eiche (Quercus petraea [Matt.] Liebl.) und Wald-Kiefer (Pinus sylvestris L.) (Reinbestände) vorgestellt. Es sollte die Hypothese geprüft werden, dass Naturnähe mit einer höheren alpha- und beta-Diversität von Parametern des Bodens sowie weiterer Ökosystemkompartimente verbunden ist. Verschiedene Bodenparameter wurden an insgesamt 9.282 Mineralbodenproben aus 7 Tiefenstufen (0 – 5, 5 – 10, …, 25 – 30, 30 – 40 cm) ermittelt und geostatistisch ausgewertet. Begleitend dazu wurde die Diversität bestandesstruktureller, floristischer und bodenfaunistischer Eigenschaften (Lumbriciden) untersucht. Es wurden verschiedene Bestandesstrukturindices, die Durchwurzelungsstruktur und die (Bio-) Diversität der Waldbodenvegetation, sowie der Regenwurmfauna ermittelt. Kennwerte des Baumbestandes und der Bodenvegetation erwiesen sich in den Naturwäldern diverser als in den entsprechenden Wirtschaftswäldern gleicher Bestockung. In den Naturwäldern waren generell höhere Variabilitäten der Bodenkennwerte pH-Wert, effektive Kationenaustauschkapazität und Basensättigung nachzuweisen. Beim Humus-, C- und N-Gehalt trifft das auf die Buche und Eiche, jedoch nicht auf die Kiefer zu. Die Variabilität und Autokorrelationslängen der Auflage- und Horizontmächtigkeiten zwischen Natur- und Wirtschaftswäldern ergaben ein uneinheitliches Bild. Es wird versucht, die Autokorrelationslängen verschiedener Bodenkennwerte als Ausdruck des kleinräumigen Bodenmusters mit ökosystem- (= baumarten-)spezifischen und hemerobieabhängigen ober- und unterirdischen Bestandeskennwerten in Zusammenhang zu bringen. Der Einfluss der mittleren Baumabstände auf die pH-Werte und die Basensättigung, sowie die Bedeutung der Wurzelstruktur und des räumlich differenzierten Streuaufkommens für die Humus-, C- und N-Akkumulation werden diskutiert. Diese ersten Ergebnisse zur naturnäheabhängigen Bodenvariabilität und kleinräumigen Bodenheterogenität sollten in Zukunft durch die geostatistische Untersuchung weiterer Bestandestypen und ein optimiertes Probenahmedesign validiert werden. Schlüsselwörter: Bestandesstruktur, Bodenvegetation, Wurzelstruktur, Regenwürmer, Bodeneigenschaften, α-, β-Diversität, Variabilität, Heterogenität, Autokorrelation, Naturwald, Wirtschaftswald, Fagus sylvatica, Quercus petraea, Pinus sylvestris
Die Literaturstudie befasst sich mit Bewertungsmöglichkeiten der Natürlichkeit von Ökosystemen anhand biotischer und abiotischer Merkmale verschiedener Kompartimente. Schwerpunktmäßig wird die Indikatoreignung des Bodens berücksichtigt. Es wird festgestellt, dass durch die meisten Untersuchungsansätze nur der aktuelle Zustand der Ökosystemkompartimente oder ihre Beziehungen untereinander und damit der Hemorobiegrad des Systems (des Bestandes) abgeschätzt werden können. Demgegenüber ist die Analyse von Bodeneigenschaften geeignet, die Natürlichkeit auch in historischer Perspektive, also die Naturnähe i. e. S., festzustellen. Vor dem Hintergrund des mehrstufigen biologischen Diversitätskonzeptes von Whittaker (1972) wird der Frage nachgegangen, ob sich im Hinblick auf die einzelnen Kompartimente (1) das Auftreten spezifischer Merkmale (Merkmalspräsenz), (2) die Intensität, Menge, Abundanz (Merkmalsausprägung), (3) die Variabilität des Merkmals (alpha-Ebene) und (4) die räumliche Heterogenität bzw. Verteilung des Merkmals (beta-Ebene) zur Bewertung von Natürlichkeit eignen. Die genetische Variabilität der bestandesbildenden Baumart kann ein Merkmal für Naturnähe und Autochthonie sein, wenn die jeweilige Populationsbiologie berücksichtigt wird. In der Literatur werden tierische und pilzliche Urwaldzeigerarten beschrieben, während sich einzelne Gefäßpflanzen sowie die Artenanzahl (alpha- von Pflanzen, Pilzen und Tieren nicht zur Indikation eignen. Eine geklumpte Verteilung biologischer Arten (beta-Diversität) innerhalb des Ökosystems stellt ein gutes Natürlichkeitskriterium dar. Bei den Kompartimenten Bestandesstruktur und Boden können sehr viele Merkmale verschiedener Hierarchieebenen herangezogen werden, um Natürlichkeit abzuschätzen. Da Bodendiversität und -heterogenität i. d. R. verschiedene Ursachen haben, werden diese in ihrem Bezug zu Naturnähe bzw. Hemerobie erläutert. Keywords: naturalness, genetics, flora, fauna, fungies, stand structure, soil properties, α-diversity, β-diversity, variability, heterogeneity, autocorrelation, archive function
Ein Ziel des modernen Waldbaus in Mitteleuropa ist die Förderung von Mischbeständen anstelle von Reinbeständen. Auf basenreichen Standorten sollen daher an Stelle von Buchen-Reinbeständen Mischbestände aus Buche (Fagus sylvatica) und Edellaubhölzern entwickelt werden. Diese Wälder zeichnen sich durch eine artenreiche und produktive Krautschicht aus, die an vielen Ökosystemfunktionen entscheidend beteiligt ist. Ob mit einer Zunahme der Baumarten-Diversität eine Veränderung der Krautschicht-Diversität verbunden ist und welche kausalen Mechanismen möglicherweise dafür verantwortlich sind, wurde daher an den naturnah bewirtschafteten Buchen-Edellaubholz-Mischbeständen im Göttinger Wald (Süd-Niedersachsen) untersucht. Auf 63 Untersuchungsflächen (je 400 m²) mit einem Gradienten von nur einer Baumart (nur Buche) mit bis zu fünf Baumarten in der Baumschicht wurde die Artenzusammensetzung, Diversität und Produktivität der Krautschicht bestimmt. Als Umweltfaktoren wurden der pH-Wert und die PAR-Transmissivität direkt gemessen, die Wasser- und Stickstoffversorgung über die Zeigerwerte nach Ellenberg indirekt eingeschätzt. In den Kalk-Buchenwäldern (H o r d e l y m o - F a g e t u m l a t h y r e t o s um) konnten keine signifikanten Zusammenhänge zwischen der Diversität der Baumschicht und der Diversität und Produktivität der Krautschicht festgestellt werden. Mit zunehmendem Lichtangebot erhöhte sich die Diversität der Krautschicht. Gleichzeitig korrelierte die oberirdische Biomasse der Krautschicht positiv mit dem Shannon-Index der Krautschicht. Mit zunehmendem Buchen-Anteil sank der pH-Wert im oberen Mineralboden, ohne dass dies Auswirkungen auf die Diversität und Produktivität der Krautschicht hatte. Auch die kleinräumigen Unterschiede im Lichtangebot und der Basenversorgung hatten keinen Einfluss auf die Krautschicht-Diversität. Einzelne Krautschichtarten zeigten Beziehungen zur Baumarten-Diversität und zu den Umweltfaktoren, allerdings waren diese meist nur schwach ausgeprägt. Die Untersuchungsergebnisse unterscheiden sich deutlich von Ergebnissen aus dem Nationalpark Hainich, wo in Laubwäldern ein enger Zusammenhang zwischen der Baumarten- und Krautschicht-Diversität nachgewiesen wurde. Mögliche Ursachen für diese gegensätzlichen Resultate können in der Methodik (Probeflächenauswahl), der Standorthomogenität (insbesondere die breitere Spanne in der Lössbedeckung und dem Tonanteil in den Böden des Hainichs), der Waldgeschichte und Bewirtschaftung sowie den beteiligten Mischbaumarten (insbesondere in der Rolle der Linde) liegen. Zusätzliche vergleichende und experimentelle Untersuchungen sind daher notwendig, um unser Wissen über die Zusammenhänge zwischen Diversität und Ökosystemfunktionen in Wäldern zu verbessern.