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In Niedersachsen sind etwa 50 % der forstlichen Standorte in einem Maßstab 1 : 25 000 nach einem relativ komplexen Verfahren kartiert. Jede kartierte Einheit besteht aus Stufen für den Geländewasserhaushalt (WHZ; 43 Stufen), die Nährstoffversorgung (NZ; 16 Stufen) und die Substratund Lagerungsverhältnisse (SLZ; 105 Stufen). Das Ziel der Arbeit war es, WHZ und NZ Stufen der Niedersächsischen forstlichen Standortskartierung für nicht kartierte Gebiete vorherzusagen. Anhand von stratifizierten Zufallsstichproben der WHZ und NZ Stufen aus der Kartierung wurden zwei RandomForest-Modelle kalibriert. Das Modell klassifizierte etwa 77 % der Teststichprobe für die WHZ richtig. Die F1-Werte der einzelnen Stufen reichten dabei von 50–95 %. Falsche Vorhersagen mehrten sich bei Übergängen benachbarter WHZ (z. B. Übergang von Tälern zu Hängen) und bei WHZ mit ähnlichen Geländeeigenschaften, aber Abstufungen in der Wasserversorgung. Einige Modellfehler hängen aber offenbar auch von Unschärfen innerhalb der zugrundeliegenden Kartierung ab. Zusätzlich sagt das Modell im Vergleich zur Feldkartierung viel kleinräumigere Muster vorher, die zwar vom zugrundeliegenden Gelände her nachvollziehbar erscheinen, aber in dieser Genauigkeit nicht im Feld kartiert werden. Etwa 66 % des Testdatensatzes für die NZ wurden richtig klassifiziert. Falsche Vorhersagen traten hier vor allem in direkt benachbarten Stufen der Nährstoffversorgung auf. Unsicherheiten deuten zum einen auf weniger gut geeignete Kovariablen hin, sind möglicherweise aber auch durch zeitliche Änderungen der Bodeneigenschaften selbst sowie durch Ungenauigkeiten in der Kartierung zu erwarten, die wenige Regeln für die Vergabe der Nährstoffzahl vorgibt. Insgesamt beurteilen wir die Modelle als gut geeignet, um sie landesweit anzuwenden. Allerdings ist zu erwarten, dass eine lokale Kalibrierung der Modelle für einzelne Wuchsgebiete die Modellgüte deutlich erhöht. Gleiches kann eine Zusammenfassung ähnlicher Stufen zu waldbaulich relevanten Obergruppen leisten.
Ableitung von Leitbodenprofilen für die Punkte der Bundeswaldinventur in Sachsen und Thüringen
(2016)
Die Bundeswaldinventur (BWI) ist als Stichprobenverfahren zur Erhebung der Daten von Waldfläche und Baumartenverteilung sowie Holzzuwachs und Holzvorrat etabliert. Um das Wachstum der Bäume besser beschreiben, erklären und vorhersagen zu können, werden neben anderen Standortsfaktoren Bodeninformationen an den Traktecken dieser Inventurpunkte benötigt. Im Rahmen dieser Publikation wird die Ableitung der Leitprofile zur Charakterisierung des Bodens am BWI-Punkt aus Weiserprofilen der Standortserkundung für Sachsen und Thüringen aufgezeigt. An 81 % der sächsischen und 87 % der thüringischen Traktecken konnten Leitprofile mit vollständigen bodenphysikalischen Eigenschaften zugeordnet werden. Diese umfassen die Horizontabfolge in der Tiefe, für jeden Horizont die Horizontbezeichnung, Sand-, Schluff- und Tongehalte, Skelettgehalte, Angaben zur Trockenrohdichte, zum Stau- und Grundwassereinfluss sowie zu Geologie und Schichtung. Die Standortsverhältnisse an den Traktecken, als Stichprobe der kartierten Waldfläche, sind repräsentativ für die landesweiten Verhältnisse. Die aus der Methodik resultierenden Unsicherheiten konnten beispielhaft quantifiziert werden und erwiesen sich als akzeptabel. Es hat sich gezeigt, dass die Ergebnisse der Aggregierung zu Leitprofilen recht robust gegenüber verschiedenen Aggregierungsansätzen sind. Damit ist es möglich, für die Traktecken der BWI Kenngrößen des Wasserhaushaltes zu berechnen, diese für die Standorts-Leistungs-Modellierung zu nutzen und damit das Waldwachstum besser zu beschreiben, zu erklären und zu prognostizieren.
Im Rahmen der forstlichen Standortserkundung werden Informationen über die für das Waldwachstum wichtigen Faktoren Lage, Klima und Boden erhoben. Diese Daten bilden die Grundlage für die Beurteilung eines Standortes hinsichtlich seiner Baumarteneignung, seines Leistungsvermögens und möglicher Produktionsrisiken. Die forstliche Standortskartierung ist föderal organisiert, sodass sich historisch länderspezifische Kartierverfahren entwickelt haben (Gauer 2009). Mit Ausnahme der ostdeutschen Bundesländer, in denen die Kartierung auf einer gemeinsamen Standortserkundungsanleitung basiert (Veb Forstprojektierung Potsdam 1974), existieren nur länderweise gültige Kartenwerke.
Die steigende Nachfrage nach großmaßstäblichen Standorts-und Bodeninformationen im Bereich der forstlichen Planungs- und Entscheidungsunterstützung umfasst auch die Grundwasserflurabstände. Diese gehen entweder direkt in statistische und prozessorientierte Modelle ein oder sind eine wichtige Grundlage für die digitale Standortsprognose. In dieser Untersuchung wurde für das niedersächsische Tiefland ein Disaggregierungsansatz entwickelt, mit dem der mittlere Grundwassertiefstand (MNGW) der flächendeckenden BÜK50 von Niedersachsen (1 : 50000) in die Grundwasserflurabstandseinstufung der Standortskartierung (1 : 25000) übersetzt werden kann, die nicht flächendeckend vorliegt. Die Ergebnisse zeigen, dass durch die Disaggregierung eine Verbesserung der Ableitung von Grundwasserinformation für Waldstandorte aus der BÜK50 erreicht werden kann. Die Genauigkeit (AC) erhöhte sich von 0,64 auf 0,69 und der Kappa-Koeffizient von 0,34 auf 0,48. Trotzdem ist die Übereinstimmung zwischen modellierten und kartierten Einstufungen mit einem Kappa-Koeffizienten von 0,48 des Validierungsdatensatzes nur als „moderat“ zu bezeichnen.
Seit den 1980er Jahren wird in Baden-Württemberg die Bodenschutzkalkung angewendet, um Säureeinträge aus der Luft zu kompensieren. Die vorliegende Arbeit ist eine Auswertung der Kalkungsdokumentation aus Daten der Unteren Forstbehörden in Baden-Württemberg, die 2005 erstmalig von der FVA zusammengeführt wurde. Es wird dargestellt, dass der Fokus der Kalkungen bisher deutlich auf den Waldflächen des Schwarzwaldes lag, die durch die Grundgesteine des Buntsandsteins und des kristallinen Grundgebirges natürlicherweise und auch immissionsbedingt zu starken Bodenversauerungen neigen. Aber auch im Keuperbergland, dem Odenwald und im Verbreitungsgebiet der Altmoräne in Oberschwaben sind seit den 1980er Jahren regelmäßig Kalkungen durchgeführt worden. Die lehmigen Böden der Nördlichen Altmoräne wurden insbesondere seit 2005 deutlich mehr gekalkt, was die Veränderung der Kalkungsausrichtung hin zu den produktiveren, lehmigen Standorten zeigt. Die Auswertung der Kalkungsdokumentation geht auf verwendete Ausbringungsmaterialien und -techniken ein und stellt die unterschiedliche Flächenbedeutung der Waldkalkung für die zwei Schwerpunkt-Regionen Nordschwarzwald und Nördliche Altmoräne dar. Die Kalkungsdokumentation beruht auf analogen Karteneinträgen der Forstämter, welche die gekalkten Waldstandorte auf Ebene der Distrikte und Waldabteilungen abbilden, aber nicht detailscharf auf die Aussparung kalkungssensitiver Biotope eingehen.
Hartholzauwälder gehören mit bis zu acht Baumarten in der Kronenschicht zu den Wäldern mit der höchsten Baumartenvielfalt in Europa und beherbergen eine Vielzahl gefährdeter Pflanzen- und Tierarten. Das Fehlen von Eichen in der Etablierungsphase in ansonsten eichenreichen Waldgesellschaften wie Hartholzauen ist daher naturschutzfachlich gravierend. Vielerorts wird mit starken waldbaulichen Eingriffen und finanziellem Aufwand versucht, zumindest einen Anteil an Stieleiche in die nächste Bestandesgeneration hinüber zu retten. Hinzu kommt die eher konzeptionelle Frage der Natürlichkeit der Stieleiche in Hartholzauwäldern. In der Hartholzaue im Naturschutzgebiet Kühkopf-Knoblochsaue in Hessen wurde Stieleichenverjüngung in der Etablierungsphase auf zwei unterschiedlichen ungesteuerten Sukzessionsflächen untersucht, welche nach starken Hochwässern entstanden und von Hochwasser geprägt sind. Dies beinhaltet die Beschreibung des Standorts, die Quantifizierung der Eichenanteile, die Einschätzung ihrer Vitalität sowie die Charakterisierung des Wuchses der Stieleiche. Auf der insgesamt 4,53 Hektar großen Inventurfläche fanden sich fünf Strukturtypen (Straten) in Form (1) eines strauchreichen Pionierwalds; (2) eines offenen bis lückigen Gehölzkomplexes; (3) eines halboffenen bis geschlossenen Gehölzkomplexes; (4) eines fast geschlossenen Gebüschkomplexes, gezäunt; sowie (5) eines geschlossenen Pionierwalds, gezäunt. Auf diesen kamen insgesamt 155 Stieleichen vor und wurden aufgenommen (34 Stieleichen/ha). Es zeigte sich, dass Wildverbiss die Etablierung der Eiche zwar behinderte, dennoch in allen Straten stabile, vitale Jungeichen heranwachsen konnten. Starke Überschirmung und Konkurrenz durch Bodenvegetation wirkten sich negativ auf das Wachstum aus, bis hin zum Ausfall von Eichenverjüngung in Herden von Goldrute (Solidago canadensis) und Reitgras (Calamagrostis epigeios). Die Bestände am Kühkopf zeigen, dass sich die Stieleiche nach starken Hochwasserereignissen auf neu aufgelandetem Substrat unter den dann konkurrenzarmen Bedingungen und bei zugleich kontrolliertem Wildstand in Hartholzauen erfolgreich natürlich etabliert und auch in die Baumschicht einwächst, also Bestandteil der natürlichen Vegetation dieses Lebensraumes ist. Das Ausbleiben der natürlichen Eichenetablierung in den heutigen Überflutungsauen ist demnach auf die dort weitgehend fehlende Substratdynamik nach starken Hochwässern und damit fehlende natürliche Auensukzession sowie hohe Rehwilddichten zurückzuführen.
Bilberry (Vaccinium myrtillus L.) is a dwarf shrub with high ecological relevance as habitat and as a food source for many animals in mountain forests of central Europe. This species benefits from conifer forests and declines with an increase of broadleaved tree species in the canopy. The ongoing large-scale conversion from conifer to broadleaved forests may significantly alter the ground vegetation, especially the dominance of a key species such as bilberry. We used morphological indicators to investigate the vitality of bilberry. The first objective was to determine whether the vitality of bilberry is negatively impacted by increasing the proportion of beech (Fagus sylvatica L.) in Norway spruce (Picea abies Karst.) forests. The vitality of bilberry was measured by its cover, height, biomass, shoot length and basal diameter. The second objective was to determine whether these changes in bilberry vitality were related to light, canopy cover, soil pH, organic layer mass and tree species. The data was collected from three study areas in the southern and central Black Forest. The bedrock consisted of gneiss and granite whereas the stands were either: pure beech, a mixture of beech and spruce or pure spruce. The stands were located adjacent to each other. On all three areas a higher vitality of bilberry was observed under spruce compared to beech. Mixed effect models show that the occurrence of spruce is the most important variable explaining the increase in bilberry biomass. Light had a small positive effect, whereas soil properties had negligible effects and were site specific. These results are a strong indication of the negative influence that beech has on bilberry in conifer dominated forests. This has to be taken into consideration when developing silvicultural approaches and should be a consideration when making plans for the preservation of habitat for species like capercaillie (Tetrao urogallus L.). This is even more important today because the recent trend in central European forestry is to increase the proportion of beech.
Im November 2015 wurde in Jena das Buch „Die Botaniker Thüringens“ als 18. Beiheft der Schriftenreihe Haussknechtia der Thüringischen Botanischen Gesellschaft e. V. vorgestellt. Es ist die erste Auflistung aller Thüringer Botaniker überhaupt und ergänzt bzw. erweitert das Wissen über bereits zahlreiche in der „Flora von Thüringen“ (Zündorf & al. 2006) erwähnte Botaniker.
Bioindicators are organisms able to provide indirectly or directly information on the impact of pollutants in the environment. The content of heavy metals or other toxic compounds in these living organisms is of great interest to assess the level of contaminants. Leaves of the most common deciduous trees (Acer pseudoplatanus L., Betula pendula Roth, Carpinus betulus L., Cercis siliquastrum L., Ginkgo biloba L., Liquidambar styraciflua, Quercus robur L. and Tilia cordata Miller) and two invasive tree species Ailanthus altissima P. Mill. and Robinia pseudoacacia L., in the City of Bolzano (southern Alps in Northern Italy), were therefore studied to assess their suitability as bioindicators for the trace elements Cd, Cu, Mn, Pb, and Zn, mainly considered as traffic related elements. Leaves and soil samples were investigated, both from high-density traffic roads and control sites of minor traffic impact, such as parks. Our data reveal that Betula pendula has a considerable Zn accumulation potential compared to the other investigated tree species. The maximum value measured for Zn in a Betula specimen is 200 mg kg-1 dry weight. With regard to the soils, considering the geoaccumulation index, most of the analyzed soils belong to the first class, i. e. uncontaminated (Igeo ≤ 0) for all analyzed elements. Moreover, in several samples collected in high traffic areas, Cu and Zn show values within 1 < Igeo ≤ 2 (moderately contaminated). This allows to hypothesize a traffic-related origin for these elements. For this reason, B. pendula can be considered a potential heavy metal accumulator and therefore a good bioindicator for these urban pollutants. Since B. pendula is widely distributed in urban areas in Central and Northern Europe, it can be considered a species suitable for a systematic and comparative monitoring network.
Auf der Grundlage eines neuen Forschungskonzeptes für die Dauerbeobachtung in 26 bayerischen Naturwaldreservaten wurde in vier gemischten, laubbaumdominierten Reservaten mit der Aufnahme von Waldstrukturdaten und waldökologisch besonders wichtigen Artengruppen begonnen. Die dabei gewonnenen Artdaten zur Bodenvegetation, xylobionten Käfern, Schnecken und Pilzen wurden mit den Strukturdaten des Waldbestandes auf Probekreisebene verschnitten. Alle Artengruppen zeigten ähnliche Muster hinsichtlich ihrer Artenzusammensetzung in Beziehung zu Strukturparametern wie dem Buchenanteil des Bestandes und in zweiter Ebene zu Beteiligung der Hainbuche. Zudem konnten Vögel auf der Basis von Rasterkartierungen über die gesamten Reservatsflächen erfasst werden. Es kann daher abgeleitet werden, dass auch Aufnahmen im Rahmen eines entsprechend einfachen Monitorings Beziehungen zwischen den Arten und Waldstrukturen aufzeigen können. Genauere waldökologische Beziehungen zu naturschutzfachlich interessanten Arten wie Naturnähezeigern und Urwaldreliktarten lassen sich mit den Monitoringansätzen jedoch kaum ableiten.
NeoBiota, Volume 31 (2016)
(2016)
NeoBiota, Volume 30 (2016)
(2016)
Der viersemestrige Master-Studiengang Biochemie leitet sich aus der langjährigen Tradition in biomolekularer Forschung und Lehre in der Frankfurter Forschungslandschaft her und ist stark forschungsorientiert.
Ziel des Studienganges ist es, fachliche Kenntnisse, Fähigkeiten und Methodenkompetenzen zu vermitteln, mit denen die Absolventen in die Lage versetzt werden, in einem forschungsbezogenem Kontext selbstständig zu arbeiten.
Inhaltlich erstreckt sich der Studiengang von zellulärer Biochemie über Strukturbiologie bis hin zur Biophysik/Biophysikalischen Chemie und ermöglicht den Studierenden die Setzung individueller Schwerpunkte. Für eine forschungsnahe Ausbildung auf hohem Niveau ist der Studiengang integral mit dem lokalen Forschungsumfeld verknüpft, was neben dem Heimatfachbereich Biochemie / Chemie / Pharmazie auch die Fachbereiche Physik, Biowissenschaften, Medizin als auch außeruniversitäre Institutionen wie das Max-Planck-Institut für Biophysik und das Paul-Ehrlich-Institut involviert. Den besonderen Frankfurter Schwerpunkten Strukturbiologie und Membranproteinforschung wird im Studiengang Rechnung getragen.
Das Masterstudium am hochmodernen Life-Science Campus der Goethe-Universität bietet in einer einzigartigen Mischung aus Theorie und Praxis in Biochemie und Biophysikalischer Chemie das Rüstzeug für eine Karriere in der universitären sowie industriellen Umgebung. Die Beteiligung diverser Forschungsinstitute am Masterprogramm ermöglicht eine Spezialisierung in Immunologie, Tumorbiologie oder in Membranbiochemie. Die starke Vernetzung der Universität in nationale sowie internationale Forschungsverbünde gewährleistet den Studierenden einen engen Kontakt mit international führenden Wissenschaftlern und die Möglichkeit zu weltweiten Forschungsaufenthalten. ...
Catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia (CPVT) is a condition of abnormal heart rhythm (arrhythmia), induced by physical activity or stress. Mutations in ryanodine receptor 2 (RyR2), a Ca2+ release channel located in the sarcoplasmic reticulum (SR), or calsequestrin 2 (CASQ2), a SR Ca2+ binding protein, are linked to CPVT. For specific drug development and to study distinct arrhythmias, simple models are required to implement and analyze such mutations. Here, we introduced CPVT inducing mutations into the pharynx of Caenorhabditis elegans, which we previously established as an optogenetically paced heart model. By electrophysiology and video-microscopy, we characterized mutations in csq-1 (CASQ2 homologue) and unc-68 (RyR2 homologue). csq-1 deletion impaired pharynx function and caused missed pumps during 3.7 Hz pacing. Deletion mutants of unc-68, and in particular the point mutant UNC-68(R4743C), analogous to the established human CPVT mutant RyR2(R4497C), were unable to follow 3.7 Hz pacing, with progressive defects during long stimulus trains. The pharynx either locked in pumping at half the pacing frequency or stopped pumping altogether, possibly due to UNC-68 leakiness and/or malfunctional SR Ca2+ homeostasis. Last, we could reverse this ‘worm arrhythmia’ by the benzothiazepine S107, establishing the nematode pharynx for studying specific CPVT mutations and for drug screening.
Background: Malaria remains one of the most serious infections for travellers to tropical countries. Due to the lack of harmonized guidelines a large variety of treatment regimens is used in Europe to treat severe malaria.
Methods: The European Network for Tropical Medicine and Travel Health (TropNet) conducted an 8-year, multicentre, observational study to analyse epidemiology, treatment practices and outcomes of severe malaria in its member sites across Europe. Physicians at participating TropNet centres were asked to report pseudonymized retrospective data from all patients treated at their centre for microscopically confirmed severe Plasmodium falciparum malaria according to the 2006 WHO criteria.
Results: From 2006 to 2014 a total of 185 patients with severe malaria treated in 12 European countries were included. Three patients died, resulting in a 28-day survival rate of 98.4%. The majority of infections were acquired in West Africa (109/185, 59%). The proportion of patients treated with intravenous artesunate increased from 27% in 2006 to 60% in 2013. Altogether, 56 different combinations of intravenous and oral drugs were used across 28 study centres. The risk of acute renal failure (36 vs 17% p = 0.04) or cerebral malaria (54 vs 20%, p = 0.001) was significantly higher in patients ≥60 years than in younger patients. Respiratory distress with the need for mechanical ventilation was significantly associated with the risk of death in the study population (13 vs 0%, p = 0.001). Post-artemisinin delayed haemolysis was reported in 19/70 (27%) patients treated with intravenous artesunate.
Conclusion: The majority of patients with severe malaria in this study were tourists or migrants acquiring the infection in West Africa. Intravenous artesunate is increasingly used for treatment of severe malaria in many European treatment centres and can be given safely to European patients with severe malaria. Patients treated with intravenous artesunate should be followed up to detect and manage late haemolytic events.
This study investigated associations between parenting stress in parents and self-reported stress in children with children's diurnal cortisol secretion and whether these associations are moderated by known stress-regulating capacities, namely child cognitive control. Salivary cortisol concentrations were assessed from awakening to evening on two weekend days from 53 6-to-7-year-old children. Children completed a cognitive control task and a self-report stress questionnaire with an experimenter, while parents completed a parenting stress inventory. Hierarchical, linear mixed effects models revealed that higher parenting stress was associated with overall reduced cortisol secretion in children, and this effect was moderated by cognitive control. Specifically, parenting stress was associated with reduced diurnal cortisol levels in children with lower cognitive control ability and not in children with higher cognitive control ability. There were no effects of self-reported stress in children on their cortisol secretion, presumably because 6-to-7-year-old children cannot yet self-report on stress experiences. Our results suggest that higher cognitive control skills may buffer the effects of parenting stress in parents on their children’s stress regulation in middle childhood. This could indicate that training cognitive control skills in early life could be a target to prevent stress-related disorders.
Progressive neurodegenerative diseases plague millions of individuals both in the United States and across the world. The current pathology of progressive neurodegenerative tauopathies, such as Alzheimer’s disease (AD), Pick’s disease, frontotemporal dementia (FTD), and progressive supranuclear palsy, primarily revolves around phosphorylation and hyperphosphorylation of the tau protein. However, more recent evidence suggests acetylation of tau protein at lysine 280 may be a critical step in molecular pathology of these neurodegenerative diseases prior to the tau hyperphosphorylation. Secondary injury cascades such as oxidative stress, endoplasmic reticulum stress, and neuroinflammation contribute to lasting damage within the brain and can be induced by a number of different risk factors. These injury cascades funnel into a common pathway of early tau acetylation, which may serve as the catalyst for progressive degeneration. The post translational modification of tau can result in production of toxic oligomers, contributing to reduced solubility as well as aggregation and formation of neurofibrillary tangles, the hallmark of AD pathology. Chronic Traumatic Encephalopathy (CTE), caused by repetitive brain trauma is also associated with a hyperphosphorylation of tau. We postulated acetylation of tau at lysine 280 in CTE disease could be present prior to the hyperphosphorylation and tested this hypothesis in CTE pathologic specimens. We also tested for ac-tau 280 in early stage Alzheimer’s disease (Braak stage 1). Histopathological examination using the ac tau 280 antibody was performed in three Alzheimer's cases and three CTE patients. Presence of ac-tau 280 was confirmed in all cases at early sites of disease manifestation. These findings suggest that tau acetylation may precede tau phosphorylation and could be the first "triggering" event leading to neuronal loss. To the best of our knowledge, this is the first study to identify acetylation of the tau protein in CTE. Prevention of tau acetylation could possibly serve as a novel target for stopping neurodegeneration before it fully begins. In this study, we highlight what is known about tau acetylation and neurodegeneration.
Online reading behavior can be regarded as a "new" form of cultural capital in today’s digital world. However, it is unclear whether "traditional" mechanisms of cultural and social reproduction are also found in this domain, and whether they manifest uniformly across countries at different stages of development. This article analyzes whether the early home literacy environment has an impact on informational online reading behavior among adolescents and whether this association varies between countries with different levels of digitalization and educational expansion. Data from the 2009 Programme for International Student Assessment (PISA) were used for the empirical analyses. The results of regression models with country-fixed effects indicate a positive association between literacy activities in early childhood and informational online reading at age 15. This association was quite stable across countries. These findings are discussed in light of cultural and social reproduction theory and digital divide research.
The toolbox for imaging molecules is well-equipped today. Some techniques visualize the geometrical structure, others the electron density or electron orbitals. Molecules are many-body systems for which the correlation between the constituents is decisive and the spatial and the momentum distribution of one electron depends on those of the other electrons and the nuclei. Such correlations have escaped direct observation by imaging techniques so far. Here, we implement an imaging scheme which visualizes correlations between electrons by coincident detection of the reaction fragments after high energy photofragmentation. With this technique, we examine the H2 two-electron wave function in which electron–electron correlation beyond the mean-field level is prominent. We visualize the dependence of the wave function on the internuclear distance. High energy photoelectrons are shown to be a powerful tool for molecular imaging. Our study paves the way for future time resolved correlation imaging at FELs and laser based X-ray sources.
The cardiovascular system (CVS) consists of heart and blood vessels, forming a close circulatory loop. All tissues depend on the nutrients and molecular oxygen (O2) delivered by the blood. Therefore, it is not surprising that the CVS is one of the first working systems and the heart is the first functional organ in the forming embryo (Baldwin 1996). The building blocks of blood vessels are endothelial cells (ECs), which form the endothelium, a specialized epithelium that defines the luminal surface of the vessels (Pugsley and Tabrizchi 2000). The process of blood vessel development comprises several steps. The first events occurring are the formation of new vessels de novo to constitute the primary vascular loop known as vasculogenesis. During vasculogenesis the vascular precursors, known as angioblasts, migrate and coalesce to form the axial vessels. Subsequently, the main vessels undergo a specification step where they acquire either arterial or venous identity. As the embryo increases in size, the main vascular loop needs to increase in complexity. In order to reach all the different parts of the developing organs, new blood vessels are formed from pre-existing ones, a phenomenon known as angiogenesis (Gore et al. 2012).
Mature blood cells have a short lifespan. Therefore, hematopoietic stem cells (HSCs) are required throughout lifetime to constantly form new blood cells in a process called hematopoiesis. Interestingly, endothelial and immune cells development have been shown to converge at different points during their development, one of which is developmental hematopoiesis. During embryogenesis, definitive hematopoiesis occurs in a tissue called hemogenic endothelium (HE), a specialized subset of ECs at the ventral wall of the dorsal aorta (DA). HE acquires hematopoietic potentials and gives rise to HSCs, through a process known as endothelial-to-hematopoietic transition (EHT). During EHT, these specialized ECs extrude from DA and colonize the so-called aorta-gonadmesonephros (AGM) region, forming the native HSCs (Paik and Zon 2010).
As vascular development requires different steps, the molecular pathways involved are many. The Notch signaling pathway has been demonstrated to be one of the main players in vascular development. Among other functions, Notch signaling has been shown to be important during EHT. In the murine model, Runx1, a master regulator of HSC formation, has been shown to be transcriptionally regulated by NOTCH1 through GATA2 activation. This observation was later corroborated by knockdown studies for notch1a and notch1b in zebrafish (Butko, Pouget, and Traver 2016). Another essential pathway for vascular development is the HIF pathway. Hif-1α, Hif-1β and Hif-2α mouse mutants show severe vascular defects that result in early embryonic lethality (Simon and Keith 2008), which hinders a deep analysis of the phenotypes incurring in the mutant embryos. In addition, deletion of Hif-1α specifically in myeloid cells showed abnormalities in the motility, invasiveness, and adhesion of macrophages (Cramer et al. 2003). Intriguingly, Hif-1α deletion in vascular endothelial cadherin-expressing cells led to a significant but partial reduction of HSC number, suggesting that other players may be involved in this pathway (Imanirad et al. 2014).
Zebrafish embryos have been shown to be tolerant to hypoxia at very early stages of development (Padilla and Roth 2001). Also, zebrafish embryos develop externally and this allows to finely manipulate the environment where they grow (Lieschke and Currie 2007). These features make zebrafish an ideal model to investigate how hypoxia and Hif transcription factors affect vertebrate vascular development. In this study, I will examine the impact of hypoxia on zebrafish vascular development. Specifically, I will dissect the role of hif-1α in macrophage-EC interactions during vascular development and repair. Moreover, I show redundant functions for hif-1α and hif-2α in HSC development upstream of Notch signaling.
The ALICE High-Level-Trigger (HLT) is a large scale computing farm designed and constructed for the purpose of the realtime reconstruction of particle interactions (events) inside the ALICE detector. The reconstruction of such events is based on the raw data produced in collisions inside the ALICE at the Large Hadron Collider. The online reconstruction in the HLT allows the triggering on certain event topologies and a significant data reduction by applying compression algorithms. Moreover, it enables a real-time verification of the quality of the data.
To receive the raw data from the various sub-detectors of ALICE, the HLT is equipped with 226 custom built FPGA-based PCI-X cards, the H-RORCs. The H-RORC interfaces the detector readout electronics to the nodes of the HLT farm. In addition to the transfer of raw data, 108 H-RORCs host 216 Fast-Cluster-Finder (FCF) processors for the Time-Projection-Chamber (TPC). The TPC is the main tracking detector of ALICE and contributes with up to 16 GB/s to over 90% of the overall data volume. The FCF processor implements the first of two steps in the data reconstruction of the TPC. It calculates the space points and their properties from charge clouds (clusters) created by charged particles traversing the TPCs gas volume. Those space points are not only the base for the tracking algorithm, but also allow for a Huffman-based data compression, which reduces the data volume by a factor of 4 to 6.
The FCF processor is designed to cope with any incoming data rate up to the maximum bandwidth of the incoming optical link (160 MB/s) without creating back-pressure to the detectors readout electronics. A performance comparison with the software implementation of the algorithm shows a speedup factor of about 20 compared with one AMD Opteron 6172 Core @ 2.1 GHz, the CPU type used in the HLT during the LHC Run1 campaign. Comparison with an Intel E5-2690 Core @ 3.0 GHz, the CPU type used by the HLT for the LHC Run2 campaign, results in a speedup factor of 8.5. In total numbers, the 216 FCF processors provide the computing performance of 4255 AMD Opteron cores or 2203 Intel cores of the previously mentioned type. The performance of the reconstruction with respect to the physics analysis is equivalent or better than the official ALICE Offline clusterizer. Therefore, ALICE data taking was switched in 2011 to FCF cluster recording and compression only, discarding the raw data from the TPC. Due to the capability to compress the clusters, the recorded data volume could be increased by a factor of 4 to 6.
For the LHC Run3 campaign, starting in 2020, the FCF builds the foundation of the ALICE data taking and processing strategy. The raw data volume (before processing) of the upgraded TPC will exceed 3 TB/s. As a consequence, online processing of the raw data and compression of the results before it enters the online computing farms is an essential and crucial part of the computing model.
Within the scope of this thesis, the H-RORC card and the FCF processor were developed and built from scratch. It covers the conceptual design, the optimisation and implementation, as well as the verification. It is completed by performance benchmarks and experiences from real data taking.
Secretins form multimeric channels across the outer membrane of Gram-negative bacteria that mediate the import or export of substrates and/or extrusion of type IV pili. The secretin complex of Thermus thermophilus is an oligomer of the 757-residue PilQ protein, essential for DNA uptake and pilus extrusion. Here, we present the cryo-EM structure of this bifunctional complex at a resolution of ~7 Å using a new reconstruction protocol. Thirteen protomers form a large periplasmic domain of six stacked rings and a secretin domain in the outer membrane. A homology model of the PilQ protein was fitted into the cryo-EM map. A crown-like structure outside the outer membrane capping the secretin was found not to be part of PilQ. Mutations in the secretin domain disrupted the crown and abolished DNA uptake, suggesting a central role of the crown in natural transformation.
Studentische Lehrevaluationsergebnisse sind ein weit verbreitetes Maß, um die Qualität universitärer Lehre zu erfassen. Diese Ergebnisse werden unter anderem dafür genutzt, Entscheidungen für die Modifikation des Lehrangebots zu treffen oder die Vergabe der Leistungsorientieren Mittelvergabe mitzubestimmen. Aufgrund dieser relevanten Folgen wird in dieser Arbeit der Frage nachgegangen, wie ein angemessener Validierungsprozess bezüglich studentischer Lehrevaluationsergebnisse gestaltet werden könnte.
Bisherige Validierungsstudien zu studentischen Lehrevaluationsinventaren fokussierten sich meist auf die Überprüfung verschiedener Validitätsarten (inhaltsbezogene, kriteriumsbezogene oder faktorielle) und die Erfassung der Messfehlerfreiheit.
Allerdings ist zum einen zu hinterfragen, ob diese Ansätze grundsätzlich für alle Inventare geeignet sind. Weiterhin hat sich das Verständnis von dem verändert, was unter Validität verstanden wird: Von der Annahme von Validität als Testeigenschaft, verschiedener Validitätsarten und binärer Aussagen auf Basis von Einzelbefunden hin zu dem Verständnis von Validität bezogen auf die Testwert-Interpretation und Verwendung, zu einem einheitlichen Validitätskonzept und zu einer Validitäts-Argumentation. Diese Veränderungen werden in den neueren argumentationsbasierten Validitätsansätzen berücksichtigt und bieten einen Rahmen, der auf die jeweilige Intention ausgerichtet ist, einen Test oder Fragebogen einzusetzen.
Auf Grundlage dieser argumentationsbasierten Ansätze wird in dieser Arbeit die Interpretation studentischer Lehrevaluationsergebnisse überprüft, die als das Ausmaß an qualitätsbezogener Zufriedenheit der Teilnehmer mit der Durchführung einer Lehrveranstaltung und der Vermittlung von Lehrinhalten angesehen werden. Der Validierungsprozess wird anhand der Lehrevaluationsdaten des Frankfurter Promotionskollegs am Fachbereich Medizin dargestellt. Dieser Prozess bestätigte weitgehend die beabsichtigte Interpretation, zeigte aber auch eine zumindest teilweise Revision des Inventars und eine weitere Überprüfung an. Eine Validierung bezüglich der Verwendung der Lehrevaluationsergebnisse sowie der auf diesen basierenden beabsichtigten Konsequenzen wird in einer Folgestudie überprüft.
Anhand dieser Arbeit wird Anwendern und Entwicklern von Lehrevaluationsinventaren eine Her- und Anleitung für den Validierungsprozess gegeben und die Vorteile argumentationsbasierter Ansätze aufgezeigt.
Einleitung: Die Intention dieser Arbeit war es zu evaluieren, ob das Prüfungsformat eines OSPE (Objective Structured Practical Examination), durchgeführt im Fach Zahnerhaltungskunde (6. Fachsemester), Aussagen über den Studienerfolg im praktischen Teil des Staatsexamens (11. Fachsemester) im selben Fach zu treffen erlaubt. Ferner sollte unter Berücksichtigung allgemeiner Angaben der StudienteilnehmerInnen (Abitursnote, Physikumsnote, Studiendauer, Kohorte und Geschlecht) analysiert werden, ob bezüglich der Gesamt- sowie Teilnoten des OSPE und der Staatsexamensprüfung im Fach Zahnerhaltungskunde Zusammenhänge oder Unterschiede bestehen.
Methoden: Im Rahmen dieser longitudinalen, retrospektiven Studie wurden über einen Zeitraum von 11 Semestern prüfungsbezogene Daten von Studierenden (N = 223) des Fachbereichs Zahnmedizin in Frankfurt am Main erhoben und untersucht. Ferner wurden persönliche Angaben der Studienteilnehmer zu Alter, Geschlecht, Abitursnote, Physikumsnote und Studiendauer evaluiert sowie eine Zuordnung zu Kohorten vorgenommen. Für die statistische Auswertung der Daten wurden Spearman Rangkorrelationen, Partialkorrelationen, Korrelationskoeffizienten nach Pearson, und Multiple Regressionen (SPSS Statistics 21, IBM Corporation, New York) berechnet.
Ergebnisse: Die Ergebnisse zeigen, dass die Durchführung einer OSPE (Cronbachs α = .87) mit dem Erfolg im praktischen Teil des Staatsexamens im Fach Zahnerhaltungskunde korreliert (p = .01, r = .17). Als eine weitere signifikante Korrelation mit der Examensleistung erwies sich die Dauer des Studiums (p = .001, r = .23). Gemeinsam vermögen diese beiden Variablen einen signifikanten Beitrag zur Vorhersage der Examensnote (p = .001, R2 = .076) zu leisten. Das zeigte sich im größeren Umfang bei weiblichen Studierenden. Zudem wurde festgestellt, dass diese bessere Abitursnoten als männliche Studierende aufweisen (F = 6.09, p = .01, η² = .027) und dass es nur bei männlichen Studierenden eine signifikante Korrelation zwischen der Physikumsnote (Zahnärztliche Vorprüfung) und der OSPE-Benotung gab (r = .17, p = .01).
Schlussfolgerung: In der vorliegenden Untersuchung konnte der prädiktive Effekt eines durchgeführten klinischen OSPE auf die Prüfungsleistung im Staatsexamen nachgewiesen werden. Unter Berücksichtigung der Limitation der Studie empfiehlt sich aus unserer Sicht die Durchführung eines solchen Prüfungsformats im Rahmen des klinischen Studienabschnitts im 6. Semester im Fach Zahnmedizin.
Infections of the central nervous system (CNS) are infrequently diagnosed in immunocompetent patients, but they do occur in a significant proportion of patients with hematological disorders. In particular, patients undergoing allogeneic hematopoietic stem-cell transplantation carry a high risk for CNS infections of up to 15%. Fungi and Toxoplasma gondii are the predominant causative agents. The diagnosis of CNS infections is based on neuroimaging, cerebrospinal fluid examination and biopsy of suspicious lesions in selected patients. However, identification of CNS infections in immunocompromised patients could represent a major challenge since metabolic disturbances, side-effects of antineoplastic or immunosuppressive drugs and CNS involvement of the underlying hematological disorder may mimic symptoms of a CNS infection. The prognosis of CNS infections is generally poor in these patients, albeit the introduction of novel substances (e.g. voriconazole) has improved the outcome in distinct patient subgroups. This guideline has been developed by the Infectious Diseases Working Party (AGIHO) of the German Society of Hematology and Medical Oncology (DGHO) with the contribution of a panel of 14 experts certified in internal medicine, hematology/oncology, infectious diseases, intensive care, neurology and neuroradiology. Grades of recommendation and levels of evidence were categorized by using novel criteria, as recently published by the European Society of Clinical Microbiology and Infectious Diseases.
Deciphering the ecological functions of fungal root endophytes based on their natural occurrence
(2017)
Plants are colonized by a large diversity of fungi, some residing on the surface and others penetrating the plant tissues, the latter referred to as fungal endophytes (endon Gr., within; phyton, plant; de Bary 1879). Despite the saprotrophic potential of fungal endophytes, they are not found to cause visible disease symptoms to the host. Plants are colonized simultaneously by various fungal species, which form rich and diverse endophytic assemblages. Although it is hypothesized that fungal endophytes contribute to the fitness of their hosts and to the functioning of ecosystems, the ecological function of fungal endophytic assemblages remains cryptic. The aims of this doctoral thesis are to gain insight to the ecological functions of root fungal endophytes, by deciphering their roles in ecosystems based on their natural occurrence and the structure of their assemblages. The thesis focuses on studying the diversity and structure of the endophytic mycobiome within roots of two annual and widespread plant hosts Microthlapsi perfoliatum and M. erraticum (Brassicaceae) in several locations across northern Mediterranean and central Europe. The thesis is composed by six Chapters, with a primary focus on Chapter 1, 2 and 3.
Chapter 1 (Glynou et al., 2016) aimed at characterizing the diversity of fungal endophytes in roots at a continental scale and at assessing the factors affecting the structure of endophytic assemblages with the use of cultivation-based methods. For that, root samples were collected from 52 plant populations, along with a collection of soil, bioclimatic, geographic and host data. Cultivation of surface-sterilized root samples on culture media and isolation of fungal colonies in pure culture generated 1,998 fungal colonies. Grouping of sequences into Operational Taxonomic Units (OTUs), based on the 97% similarity of the isolates’ rDNA Internal Transcribed Spacer (ITS) sequence, generated in total 296 OTUs, representing taxa mostly within the phylum Ascomycota with a minor representation of Basidiomycota. Endophytic assemblages were mostly correlated with variation in bioclimatic conditions. Interestingly, despite the large diversity revealed, the assemblages were dominated by only six OTUs related to the orders Hypocreales, Pleosporales and Helotiales, which had a widespread distribution across populations but with some following patterns of ecological preferences.
Chapter 2 aimed at characterizing the uncultivable fraction of the root fungal endophytic diversity, which was not possible to capture in Chapter 1. High-throughput sequencing via the
Illumina Miseq platform was implemented in 43 of the 52 original populations and mostly in the same root samples. In comparison with the cultivation-based approach, the HTS managed to cover the overall diversity within samples. It revealed a large non-cultivated endophytic diversity but the same cultivable fungi dominated assemblages. Moreover, the endophytic diversity was grouped mostly within fungal orders with demonstrated ability to grow in culture and taxonomically related groups were found to have divergent ecological preferences.
The genetic identity of the most abundant OTUs was further investigated in Chapter 3 (Glynou et al., 2017), aiming to unravel genotypic variability, which was possibly overlooked due to the use of lTS, as a universal genetic marker, and could explain their high abundance and widespread distribution. Multi-locus gene sequencing and AFLP profiling for the five most abundant OTUs suggested a low within-OTU genetic variability and show that these fungi have ubiquitous distribution and are not limited by environmental conditions within the ecological ranges of the study. A selection of endophytes frequently isolated in Chapter 1 was functionally characterized in Chapter 4 (Kia et al., 2017) based on the isolates’ traits and interactions with plants. In Chapter 5 (Cheikh-Ali et al., 2015) fungal cultures of Exophiala sp. with differential colony structure where investigated for their production of secondary metabolites. Moreover, Chapter 6 (Maciá-Vicente et al., 2016) comprises the description of the new species Exophiala radicis based on morphological and molecular characteristics.
Compilation of all results shows that the fungal endophytic diversity in roots of Microthlaspi spp. is high but few widespread OTUs dominate the assemblages, and have unlimited dispersal ability. These fungi seem also to have a wide niche breadth and are not affected by environmental filtering. The findings indicate that the local environment but also processes of competitive exclusion determine the structure of endophytic assemblages. In addition, the fungal endophytes associated with Microthlapsi spp. likely have saprotrophic activity however the interactions with plants are likely context-dependent. Further research is needed to assess the biotic interactions among endophytes and their effect on the structure of fungal endophytic assemblages. Ultimately, the findings of this thesis are useful to shed light on the processes underlying the structure of endophytic assemblages. They also upraise the need to describe diversity by combining genetic, metabolic and physiological data, in order to disentangle the elusive ecological roles of the endophytic mycobiome.
Patients who undergo endovascular repair of aortic aneurysms (EVAR) require life-long surveillance because complications including, in particular, endoleaks, aneurysm rupture, and graft dislocation are diagnosed in a certain share of the patient population and may occur at any time after the original procedure. Radiation exposure in patients undergoing EVAR and post-EVAR surveillance has been investigated by previous authors. Arriving at realistic exposure data is essential because radiation doses resulting from CT were shown to be not irrelevant. Efforts directed at identification of factors impacting the level of radiation exposure in both the course of the EVAR procedure and post-EVAR endovascular interventions and CTAs are warranted as potentially modifiable factors may offer opportunities to reduce the radiation. In the light of the risks found to be associated with radiation exposure and considering the findings above, those involved in EVAR and post-EVAR surveillance should aim at optimal dose management.
IKZF1 deletion (ΔIKZF1) is an important predictor of relapse in childhood B-cell precursor acute lymphoblastic leukemia. Because of its clinical importance, we previously mapped breakpoints of intragenic deletions and developed a multiplex PCR assay to detect recurrent intragenic ΔIKZF1. Since the multiplex PCR was not able to detect complete deletions (IKZF1 Δ1-8), which account for ~30% of all ΔIKZF1, we aimed at investigating the genomic scenery of IKZF1 Δ1-8. Six samples of cases with IKZF1 Δ1-8 were analyzed by microarray assay, which identified monosomy 7, isochromosome 7q, and large interstitial deletions presenting breakpoints within COBL gene. Then, we established a multiplex ligation-probe amplification (MLPA) assay and screened copy number alterations within chromosome 7 in 43 diagnostic samples with IKZF1 Δ1-8. Our results revealed that monosomy and large interstitial deletions within chromosome 7 are the main causes of IKZF1 Δ1-8. Detailed analysis using long distance inverse PCR showed that six patients (16%) had large interstitial deletions starting within intronic regions of COBL at diagnosis, which is ~611 Kb downstream of IKZF1, suggesting that COBL is a hotspot for ΔIKZF1. We also investigated a series of 25 intragenic deletions (Δ2–8, Δ3–8 or Δ4–8) and 24 relapsed samples, and found one IKZF1-COBL tail-to-tail fusion, thus supporting that COBL is a novel hotspot for ΔIKZF1. Finally, using RIC score methodology, we show that breakpoint sequences of IKZF1 Δ1-8 are not analog to RAG-recognition sites, suggesting a different mechanism of error promotion than that suggested for intragenic ΔIKZF1.
In der Arbeit wird dargestellt, wie bzw. inwieweit Zuweisungen der Stamm-Nährkraft zu konkreten anhydromorphen Bodenprofilen innerhalb des SEA95-Systems auch auf Basis der Merkmale einzelner Bodenlagen (Horizonte i. w. S.) vorgenommen werden können, um einen Übergang von rein bodenklassenbasierter Zuweisung (über Feinbodenformen) zu einem weitgehend quantifizierenden Verfahren zu ermöglichen. Die benötigten Bodenlagenmerkmale sind Tiefe, Körnung, KMgCaP-Serie (Lithochemie) des Substrates, Humosität, Horizontbezeichnung und teilweise der Basenzustand. Schlüsselgröße der bodenlagenbasierten Nährkraftbestimmung sind körnungs- und lithochemieabhängige Nährkraftgrundwerte. Die Anwendung des Verfahrens wird unter anderem bei fehlender oder schwieriger Nährkraft-Zuweisung zu Feinbodenformen (z. B. Kippböden, auch meliorierte), der Bearbeitung von Konzept-Standortskarten auf Basis flexibler Profilverläufe und als Vergleichsbasis für methodisch abweichende Bewertungen der Nährkraft von Profilen gesehen.
Die Beurteilung von Standortseigenschaften ist eine der wichtigsten forstwirtschaftlichen Voraussetzungen für eine standörtlich angepasste Baumartenwahl. Die traditionelle Standortskartierung Bayerns klassifiziert forstlich relevante Bodeneigenschaften mit einem nominal- und ordinal-skalierten 3-ziffrigen Standortsschlüssel. Im physiographisch
ausgelegten Bayerischen Standortsinformationssystem BaSIS hingegen werden Bodeneinheiten der ÜBK 1 : 25.000 (Übersichtsbodenkarte des Bayerischen Landesamts für Umwelt) mit quantitativen Bodenkenndaten aus zugewiesenen Leitprofilen belegt (nutzbare Feldkapazität, Trockenrohdichte, volumetrischer Skelettgehalt, Tiefenverlauf der Basensättigung u. a.). Ziel dieser Studie ist es, den gutachterlichen Entscheidungsprozess der terrestrischen Wasserhaushaltsstufen (WHH-Stufen) der Standortskartierung unter Verwendung klimatischer und bodenkundlicher Größen statistisch nachzubilden. Datengrundlage sind 1.349 Profile des Bodeninformationssystems des Bayerischen Landesamts für Umwelt, die mit der Standortskarte und Klimakarten verschnitten wurden. Um die Aussagekraft der WHH-Stufe bezüglich der standörtlichen Trockenstress-Gefährdung zu verstehen, wird das Erklärungsmodell der WHH-Stufen mit zwei deterministischen Trockenstress-Größen unterschiedlich komplexer Wasserhaushaltsmodelle verglichen. Der Vergleich zeigt klar, dass die Transpirationsdifferenz TDiff als eine der beiden deterministischen Trockenstress-Größen und gleichzeitig Grundlage zur Ansprache des Wasserhaushalts in BaSIS wesentlich stärker niederschlagsgetrieben ist als die WHH-Stufe der Standortskartierung. In einem letzten Schritt wird – ermutigt durch eine relativ erfolgreiche Nachbildung der WHH-Stufen – das Potential der WHH-Stufen zur Schätzung der nutzbaren Feldkapazität als einer der wichtigsten bodenkundlichen Kennwerte untersucht. Dabei zeigt sich, dass der Einbezug der Standortskartierung in physiographisch basierte Standortsinformationssysteme die Schätzung dieser Parameter verbessern kann. Für die Praxis-Umsetzung empfiehlt sich, stärker nach den Bodeneinheiten oder aggregierten Bodeneinheiten zu differenzieren und Expertenwissen einzubeziehen. Zusammengefasst stellt diese Studie einen Brückenschlag zwischen den genannten Systemen her. Sie bringt einen Erkenntnisgewinn auf beiden Seiten und unterstützt die Kommunikation zwischen Nutzern des einen oder anderen Systems.
Bodeninformationen gehören zu den zentralen Merkmalen, die im Rahmen der forstlichen Standortskartierung erfasst werden. Die Differenzierung orientiert sich dabei weniger an einer streng bodengenetischen Gliederung (Deutsche Bodensystematik), sondern an forstlich relevanten Merkmalen (Standortsbewertungsverfahren). Dabei erweist sich eine Unterscheidung zwischen relativ stabilen Stammeigenschaften und variablen Zustandseigenschaften als sinnvoll. In den forstlichen Kartiersystemen der Bundesländer werden Bodeninformationen in unterschiedlicher Intensität und Qualität aufgenommen. Diese reichen von der bodenkundlich orientierten Bodenformen- oder Substratkartierung mit umfangreicher laboranalytischer Untersetzung bis zu vegetationsökologisch orientierten Aufnahmeverfahren mit indirekter Abschätzung von Bodeneigenschaften. Auch die Abdeckung der kartierten Waldflächen ist unterschiedlich. Perspektiven für die Bereitstellung von Bodeninformationen aus der Standortskartierung ergeben sich durch die Aufarbeitung und Harmonisierung von Altdaten sowie die Integration von weiteren Geodaten und datenintensiven Methoden aus dem Bereich der digitalen Bodenkartierung.
Im Rahmen der Standortskartierung wurde in den ostdeutschen Bundesländern seit den 1950er Jahren über mehrere Jahrzehnte bis heute einheitlich nach einem einstufigen, kombinierten Verfahren kartiert. Dieser Ansatz umfasst die Erkundung von abiotischen und biotischen Standortsfaktoren. Ein Teil der dokumentierten Ergebnisse, die detaillierten Profilbeschreibungen der Weiserprofile für Lokalbodenformen, welche häufig mit bodenphysikalischen und -chemischen Analysen hinterlegt sind, standen bisher nur analog zur Verfügung. Mit der Digitalisierung und expertenbasierten Harmonisierung dieser Altdaten entstehen wertvolle Grundlagen für die rechnergestützte Verarbeitung und Auswertung für aktuelle Fragestellungen. In Thüringen und Sachsen wurden bisher über 2.600 Bodenprofile mit vorliegenden bodenphysikalischen Laboranalysen im Geografischen Informationssystem verortet. Rund 1.000 sächsische Profile wurden vollständig harmonisiert und enthalten horizontweise und lückenlos die bodenphysikalischen Eingangsgrößen für die Anwendung von Pedotransferfunktionen. Mit dieser Datenbasis wurde das Substratfeuchtekonzept angewendet und damit eine räumlich differenzierte Berücksichtigung der Wasserspeicherfähigkeit von Waldböden für waldbauliche Planungen möglich.
Die Zielsetzung dieser Studie war die Evaluierung von publizierten Pedotransferfunktionen (PTF) zur Abschätzung der Trockenrohdichte (TRD) anhand von Ergebnissen der bundesweiten Bodenzustandserhebung im Wald (BZE II). Verschiedene Funktionstypen wurden mit publizierten Parameterwerten am BZE II-Datensatz geprüft. Viele Funktionen zeigten bei einer unkalibrierten Anwendung einen deutlichen Bias (ME) und einen großen Fehler der prognostizierten Werte im Vergleich zu den Messwerten (RMSE). Dem gegenüber erweisen sich die Funktionen von Alexander (1980), Manrique & Jones (1991) und Tamminen & Starr (1994) über alle Bodentiefen als sehr robust. Die Modellgüte der getesteten Funktionen ließ sich durch eine Neukalibrierung am BZE II-Datensatz z. T. wesentlich verbessern, allerdings zeigten viele Funktionen gerade im Bereich hoher TRD systematische Fehler. Die höchste Modellgüte wurde durch ein einfaches gemischtes additives Modell erreicht, das die organische Substanz, die Tiefenstufe, den Skelettgehalt und die Substratgruppe der BZE II als Eingangsdaten berücksichtigt.
We have determined the crystal structures of two decachlorocyclopentasilanes, namely bis(tetra-n-butylammonium) dichloride decachlorocyclopentasilane dichloromethane disolvate, 2C16H36N+·2Cl−·Si5Cl10·2CH2Cl2, (I), and bis(tetraethylammonium) dichloride decachlorocyclopentasilane dichloromethane disolvate, 2C8H20N+·2Cl−·Si5Cl10·2CH2Cl2, (II), both of which crystallize with discrete cations, anions, and solvent molecules. In (I), the complete decachlorocyclopentasilane ring is generated by a crystallographic twofold rotation axis. In (II), one cation is located on a general position and the other two are disordered about centres of inversion. These are the first structures featuring the structural motif of a five-membered cyclopentasilane ring coordinated from both sides by a chloride ion. The extended structures of (I) and (II) feature numerous C—H⋯Cl interactions. In (II), the N atoms are located on centres of inversion and as a result, the ethylene chains are disordered over equally occupied orientations.
Für die Inventurpunkte der zweiten Bundeswaldinventur (BWI2) im Land Brandenburg liegen umfangreiche Bodenund Standortsinformationen vor, die zum einen direkt aus der Bodenzustandserhebung (BZE) stammen und zum anderen mit Hilfe eines ausgewählten Regionalisierungsansatzes generiert wurden. Es erfolgt eine Verknüpfung der Bestandes- und Bodendaten und eine stichprobenbezogene Modellierung der Standorts-Leistungs-Beziehung für die Baumart Kiefer unter Berücksichtigung des Bestandesalters. Die in unterschiedlichen Teilkollektiven ermittelten Regressionsmodelle liefern bei einem R2-Wert von 0,56 identische Einflussgrößen (Nährkraft, Verdunstung) und vergleichbare Parameterkoeffizienten für die Zielgröße der absoluten Höhenbonität. Im Hinblick auf die Bonitäts-Alters-Beziehung ergibt sich aufgrund allgemein verbesserter Standortsbedingungen ein Vorteil der Jungbestände gegenüber den Altbeständen. Dieser Effekt ist umso stärker, je geringer die Stammnährkraft an einem Standort ist.
Im Rahmen eines Waldklimafonds-Projektes werden auf
Basis von Daten der Bodenzustandserfassung im Wald (BZE) und zusätzlichen Bodenprofilen Bodendaten auf die Traktecken der Bundeswaldinventur (BWI) so übertragen, dass nicht nur die Schätzdaten für die Parametrisierung klimasensitiver Wachstumsmodelle verfügbar, sondern auch deren Fehler abgeschätzt werden. Auf der Basis einer unabhängigen Validierung werden klassische Regressionstechniken (OLS, Regression-Kriging) alternativ zu Random-Forestsund BRT-Modellen getestet. Die Beobachtungsdatenbasis für die Modellbildung stammt aus den Messungen und Bodenbeschreibungen der BZE, anderen Projektdaten und der Forstlichen Standortskartierung. Die Regiogalisierung von 13 Zielgrößen (Skelettgehalt, Trockenrohdichte, %Sand, %Schluff, %Ton, Gründigkeit, nFK, Hydromorphie, C-Gehalt, C/N-Verhältnis, Basensättigung, effektive Kationen Austauschkapazität, pHKCl) wird in 1–2 Bodentiefen durchgeführt, was je 25 Regionalisierungsmodelle in 8 aggregierten Bodengroßlandschaften der BÜK1000 ergibt. Für die Modellanwendung werden individuell für die Charakteristika dieser Straten angepasste Prädiktorensets identifiziert und so die Erklärungsgüte der Modelle maximiert. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über die bundesweite Auswertungsstruktur, beschränkt sich für methodische Details und Ergebnisse aber hauptsächlich auf die Region Alpenvorland und Nördliche Kalkalpen. Dabei wird gezeigt: 1. dass eine objektive Abgrenzung von Regionalisierungsregionen anhand der naturräumlichen Variabilität der Zielvariablen innerhalb und zwischen Regionen 2. sowie eine länderübergreifende Regionalisierung trotz unterschiedlicher Datenqualitäten in den Ländern mit vertretbarem Fehlerrahmen möglich ist, 3. und die Auswirkung unterschiedlicher Datenqualitäten auf das Regionalisierungsergebnis quantifiziert werden kann. Bisherige Regionalisierungen von Bodendaten haben gezeigt, dass der Anteil der erklärten Parametervarianz zwischen ca. 50 und 80 % zu erwarten ist, dass die Residuen zufällig verteilt und nicht räumlich autokorreliert sind.
Over the last few decades, considerable attention has focused on small-scale studies of invasive plants and invaded systems. Unfortunately, small scale studies rarely provide comprehensive insight into the complexities of biological invasions at macroscales. Systematic and repeated monitoring of biological invasions at broad scales are rare. In this report, we highlight a unique invasive plant database from the national Forest Inventory and Analysis (FIA) program of the United States Forest Service. We demonstrate the importance and capability of this subcontinental-wide database by showcasing several critical macroscale invasion patterns that have emerged from its initial analysis: (1) large portion of the forests systems (39%) in the United States are impacted by invasive plants, (2) forests in the eastern United States harbor more invasive species than the western regions, (3) human land-use legacies at regional to national scalesb may drive large-scale invasion patterns. This accumulated dataset, which continues to grow in temporal richness with repeated measurements, will allow the understanding of invasion patterns and processes at multi-spatial and temporal scales. Such insights are not possible from smaller-scale studies, illustrating the benefit that can be gained by investing in the development of regional to continental-wide invasion monitoring programs elsewhere.
New Zealand harbours a considerable number of alien plants and animals, and is often used as a model region for studies on factors determining the outcome of introductions. Alien birds have been a particular focus of research attention, especially to understand the effect of propagule pressure, as records exist for the numbers of birds introduced to New Zealand. However, studies have relied on compilations of bird numbers, rather than on primary data. Here, we present a case study of the alien yellowhammer (Emberiza citrinella) introduced from the UK to New Zealand, to demonstrate how recourse to the primary literature highlights significant data gaps and misinterpretations in these compilations. We show that the history of the introduction, establishment and spread of the yellowhammer in New Zealand can be reconstructed with surprising precision, including details of the ships importing yellowhammers, their survival rates on board, the numbers and locations of release, and the development of public perception of the species. We demonstrate that not all birds imported were released, as some died or were re-transported to Australia, and that some birds thought to be introductions were in fact translocations of individuals captured in one region of New Zealand for liberation in another. Our study confirms the potential of precise historical reconstructions that, if done for all species, would address criticisms of historical data in the evidence base for the effect of propagule pressure on establishment success for alien populations.
Non-native rats (Rattus spp.) threaten native island species worldwide. Efforts to eradicate them from islands have increased in frequency and become more ambitious in recent years. However, the long-term success of some eradication efforts has been compromised by the ability of rats, particularly Norway rats (Rattus norvegicus) which are good swimmers, to recolonize islands following eradications. In the Falkland Islands, an archipelago in the South Atlantic Ocean, the distance of 250 m between islands (once suggested as the minimum separation distance for an effective barrier to recolonization) has shown to be insufficient. Norway rats are present on about half of the 503 islands in the Falklands. Bird diversity is lower on islands with rats and two vulnerable passerine species, Troglodytes cobbi (the only endemic Falkland Islands passerine) and Cinclodes antarcticus, have greatly reduced abundances and/or are absent on islands with rats. We used logistic regression models to investigate the potential factors that may determine the presence of Norway rats on 158 islands in the Falkland Islands. Our models included island area, distance to the nearest rat-infested island, island location, and the history of island use by humans as driving variables. Models best supported by data included only distance to the nearest potential source of rats and island area, but the relative magnitude of the effect of distance and area on the presence of rats varied depending on whether islands were in the eastern or western sector of the archipelago. The human use of an island was not a significant parameter in any models. A very large fraction (72%) of islands within 500 m of the nearest potential rat source had rats, but 97% of islands farther than 1,000 m away from potential rat sources were free of rats.
Using the MAXENT algorithm, we developed risk maps for eight invasive plant species in southern Transylvania, Romania, a region undergoing drastic land-use changes. Our findings show that invasion risk increased with landscape heterogeneity. Roads and agricultural areas were most prone to invasion, whereas forests were least at risk.
Lantana camara L., considered among the world’s worst invaders is in identity crisis and contentiously referred as Lantana camara L. (sensu lato). Taxonomic ambiguity in L. camara L. (sensu lato), a species complex is one of the grim caveats behind incompetence of its management efforts. Recognizing the extent of variability within the complex, we aim to highlight the need to circumscribe its composition to bring effective management and control efforts into practice. There is a need for clear terminology to examine weedy, naturalized and/or invasive complex constituents that have been placed under the contentious umbrella of 'L. camara L. (sensu lato)'. The time is ripe for invasion ecologists, cytogeneticists and conservationists to collaboratively focus on disentangling the complex and integrate their knowledge and expertise into management and control programs.
Recent critics of invasion biology advocate reduced efforts against nonnative species, arguing that attempts to manage invasions are often costly and futile and that managers are indiscriminately managing species regardless of their impact. Whether this criticism has affected ground-level operations is unknown. A survey of land stewards of a major conservation NGO reveals that this plea has not been heeded; in fact, managers report that they would increase nonnative species management if more resources were available. While respondents overwhelmingly listed nonnative, invasive species as their highest priority for management, we found little evidence supporting the criticism that practitioners focus on nonnative species with minimal ecological impact. Additionally, we found that more conservation practitioners reported managing problematic "weedy" native species over nonnative species that are not invasive. Our results indicate that these managers are selective rather than profligate, targeting species that are having a demonstrable impact or are likely to do so. They feel hamstrung by resource shortages despite their rigorous target selection. Why the increasing literature calling for changed treatment of nonnatives has not led to changed operations is uncertain. Possible reasons are that the critics are not prescriptive or unified about management prioritization, or that these managers simply reject the proposed new paradigm.
The impacts of invasive alien species are greatest when they become dominant members of a community, introduce novel traits, and displace native species. Invasions by alien mollusks represent a novel context by which to compare trait differences between generalist native and introduced herbivores in terrestrial ecosystems. Here, we determined the abundance, habitat, feeding preferences, as well as the metabolic rate of the native Pacific banana slug (Ariolimax columbianus) and the alien black slug (Arion rufus) in the coastal forests of British Columbia, Canada. Through a series of observational and experimental studies, we found that alien slugs are more abundant, differ in their habitat preferences, and consumed more fungi (mushrooms) than native banana slugs. Conversely, in an enclosures experiment we found that herbivory damage by native slugs was higher compared to enclosures with alien only and control enclosures. Finally, metabolic rates were similar for both slug species. These results suggest that alien black slugs possess a suite of traits that make them functionally different from native banana slugs.
Numerous fast growing and highly competitive exotic crops are being selected for production of renewable bioenergy. Tolerance of poor growing conditions with minimal inputs are ideal characteristics for bioenergy feedstocks, but have attracted concern for their potential to become invasive. Miscanthus × giganteus is one of the most promising bioenergy crops in the US, but grower adoption is hindered by high establishment costs due to sterility. Newly developed fertile tetraploid M. × giganteus may streamline cultivation while reducing establishment costs. However, fertile seed dramatically increases the potential propagule pressure, and thus probability of off-site plant establishment. To empirically evaluate the invasive potential of fertile M. × giganteus in the Southeastern US, we compared fitness and spread potential relative to ten grass species comprising 19 accessions under both high and low levels of competition and disturbance. We chose species known to be invasive in the US (positive controls: Arundo donax, naturalized M. sinensis, M. sacchariflorus, Phalaris arundinacea, Sorghum halepense) and non-invasive (negative controls; Andropogon gerardii, ornamental M. sinensis, Panicum virgatum, Sorghum bicolor, Saccharum spp.). This novel design allows us to make relative comparisons of risk among species with varying invasiveness. After three years of establishment and growth in Blacksburg, Virginia, neither aboveground disturbance nor interspecific weed competition influenced fitness for fertile M. × giganteus or our positive and negative control groups. Fertile M. × giganteus produced 346% and 283% greater aboveground biomass than our positive and negative species, respectively. However, fertile M. × giganteus produced 74% fewer inflorescences m-2 than our positive controls and 7% and 51% fewer spikelets inflorescence-1 than the positive and negative control species. After 18 months of growth, we observed the vegetative and seedling spread of three of our positive control species (S. halepense, P. arundinacea, and M. sacchariflorus) outside the cultivated plot into receiving areas of both high and low competition. After 24 months of growth, numerous species were observed outside the cultivated plot including fertile M. × giganteus and 50% of negative control species. Notably, in three years sterile M. × giganteus ‘Illinois’ and Arundo donax never moved from the cultivated plot. The addition of fertile seed appears to increase the potential for offsite movement, but within the geographic confines of our empirical evaluation, fertile M. × giganteus seedlings are more similar to native P. virgatum and were not nearly as fast growing or as competitive as our positive control S. halepense. The use of numerous species providing relative comparisons allow us to draw important conclusions which may help prepare for widespread commercialization, while providing novel methodology for ecological risk assessment of new species.