TY  - THES
A1  - Laubrock, Jochen
T1  - Proportional slowing in old adults is modulated by episodic memory demands : an investigation of age-related slowing using compatible and arbitrary stimulus-response mappings
N2  - Das dominante Datenmuster im Bereich des kognitiven Alterns ist der Alters-x-Komplexitätseffekt. Die vorliegende Studie untersucht, ob das Muster statt durch einen üblicherweise postulierten unspezifischen durch einen spezifischen Mechanismus erklärt werden kann: die mit dem Alter abnehmende Reliabilität episodischer Akkumulatoren. In sechs Reaktionszeit-Experimenten wurden junge und ältere Erwachsene verglichen, dabei wurden frühe kognitive (Stroop-Bedingung) und episodische Schwierigkeit (Reiz-Reaktions-Zuordnung) orthogonal manipuliert. Die vorhergesagte Dreifachinteraktion der beiden Faktoren mit dem Alter zeigte sich über die Experimente hinweg relativ konsistent. Eine modifizierte Brinley-Analyse ergibt deutlich unterschiedliche Steigungen der Regressionsgeraden im Alt-Jung-Raum für niedrige und hohe episodische Schwierigkeit. Als methodischer Beitrag wird im Anhang ein zur modifizierten Brinley-Analyse passendes Regressionsmodell entwickelt, das aus einigen einfachen Verarbeitungsannahmen folgt. Es wird gezeigt, dass in einer klassischen Brinley Metaanalyse die Steigung neben der theoretisch interessierenden Varianz von theoretisch uninteressanter Zwischen-Experiment-Varianz beeinflusst wird.
N2  - The age-by-complexity effect is the dominant empirical pattern in cognitive aging. The current report investigates whether a specific high-level mechanism---an age-related decrease in the reliability of episodic accumulators---can account for the age-by-complexity-effect, which is commonly assumed to be caused by an unspecific, low-level deficit. Groups of younger and older adults are compared in six reaction time experiments, using orthogonal manipulations of early cognitive difficulty (e.g., Stroop condition) and episodic demands (e.g., stimulus-response mapping). The predicted three-way interaction of age and the two factors was observed fairly consistently across experiments. A modified Brinley analysis shows that different regression slopes in old-young-space are required for conditions with low and high episodic difficulty. As a methodological contribution, a Brinley regression model following from certain simple processing assumptions is developed. It is shown that in contrast to a standard Brinley meta-analysis, the regression slopes in this model are not influenced by theoretically un-interesting between-experiment variance.
T2  - Proportional slowing in old adults is modulated by episodic memory demands : an investigation of age-related slowing using compatible and arbitrary stimulus-response mappings
KW  - kognitives Altern
KW  - Stroop
KW  - Reiz-Reaktions-Zuordnung
KW  - episodische Akkumulatoren
KW  - Brinley-Plot
KW  - Brinley-Analyse
KW  - Regressionsmodell
KW  - cognitive aging
KW  - Stroop
KW  - stimulus-response mapping
KW  - episodic accumulators
KW  - Brinley plot
KW  - Brinley analysis
KW  - regression model
Y1  - 2004
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0001782
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TY  - THES
A1  - Sinn, Cornelia G.
T1  - Ion binding to polymers and lipid membranes in aqueous solutions : Ionenbindung an Polymeren und Lipidmembranen in wässrigen Lösungen
N2  - Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung der Ionenbindung an Polymeren und Lipidmembranen in wässrigen Lösungen. Im ersten Teil dieser Arbeit wurde der Einfluss verschiedener anorganischer Salze und Polyelektrolyte auf die Struktur des Wassers mit Hilfe Isothermer Mikrotitrationskalorimetrie (ITC) erforscht. Die Verdünnungswärme der Salze wurde als Maß für die Fähigkeit der Ionen, die geordnete Struktur des Wassers zu stabilisieren oder zu zerstören, verwendet. Die Verdünnungswärmen konnten auf Hofmeister Effekte zurückgeführt werden. Im Anschluss daran wurde die Bindung von Ca2+ an Natrium- Poly(acrylsäure) (NaPAA) untersucht. Mit Hilfe von ITC und einer Ca2+- selektiven Elektrode wurde die Reaktionsenthalpie und Bindungsisotherme gemessen. Es wurde gezeigt, dass die Binding von Ca2+ - Ionen an NaPAA stark endotherm und daher entropiegetrieben ist. Anschließend wurde die Bindung von Ca2+ an die eindimensionale Polymerkette mit der an ein Lipidvesikel mit denselben funktioniellen Gruppen verglichen. Es wurde beobachtet, dass die Ionenbindung –wie auch im Fall des Polymers- endotherm ist. Ein Vergleich der Ca2+- Bindung an die Lipidmembran mit der an das Polymer konnte zeigen, dass das Ion schwächer an die Membran bindet. Im Zusammenhang mit diesen Experimenten wurde auch beobachtet, dass Ca2+ nicht nur an geladene, sondern auch an zwitterionische Lipidvesikel bindet. Schließlich wurde die Wechselwirkung zweier Salze, KCl and NaCl, mit einem neutralen Polymergel, PNIPAAM, und dem geladenen Polymer PAA untersucht. Mit Hilfe von Kalorimetrie und einer kaliumselektiven Elektrode wurde beobachtet, dass die Ionen mit beiden Polymeren wechselwirken, unabhängig davon, ob diese Ladungen tragen, oder nicht.
N2  - The goal of this work was to study the binding of ions to polymers and lipid bilayer membranes in aqueous solutions. In the first part of this work, the influence of various inorganic salts and polyelectrolytes on the structure of water was studied using Isothermal Titration Calorimetry (ITC). The heat of dilution of the salts was used as a scale of water structure making and breaking of the ions. The heats of dilution could be attributed to the Hofmeister Series. Following this, the binding of Ca2+ to poly(sodium acrylate) (NaPAA) was studied. ITC and a Ca2+ Ion Selective Electrode were used to measure the reaction enthalpy and binding isotherm. Binding of Ca2+ ions to PAA, was found to be highly endothermic and therefore solely driven by entropy. We then compared the binding of ions to the one-dimensional PAA polymer chain to the binding to lipid vesicles with the same functional groups. As for the polymer, Ca2+ binding was found to be endothermic. Binding of calcium to the lipid bilayer was found to be weaker than to the polymer. In the context of these experiments, it was shown that Ca2+ not only binds to charged but also to zwitterionic lipid vesicles. Finally, we studied the interaction of two salts, KCl and NaCl, to a neutral polymer gel, PNIPAAM, and to the ionic polymer PAA. Combining calorimetry and a potassium selective electrode we observed that the ions interact with both polymers, whether containing charges or not.
T2  - Ion binding to polymers and lipid membranes in aqueous solutions : Ionenbindung an Polymeren und Lipidmembranen in wässrigen Lösungen
KW  - Ionen
KW  - Bindung
KW  - Salz
KW  - Wasser
KW  - Struktur
KW  - Hofmeister
KW  - Polyelektrolyt
KW  - Isotherme Titrationskalorimetrie
KW  - ionenselektive Elektrode
KW  - Vesikel
KW  - Calcium
KW  - Micr
KW  - ions
KW  - binding
KW  - salt
KW  - water
KW  - structure
KW  - Hofmeister
KW  - polyelectrolyte
KW  - Isothermal Titration Calorimetry
KW  - ion selective electrode
KW  - vesicle
KW  - calcium
KW  - micro
Y1  - 2004
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0001778
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TY  - THES
A1  - Bischofs, Ilka Bettina
T1  - Elastic interactions of cellular force patterns
N2  - Gewebezellen sammeln ständig Informationen über die mechanischen Eigenschaften ihrer Umgebung, indem sie aktiv an dieser ziehen. Diese Kräfte werden an Zell-Matrix-Kontakten übertragen, die als Mechanosensoren fungieren. Jüngste Experimente mit Zellen auf elastischen Substraten zeigen, dass Zellen sehr empfindlich auf Veränderungen der effektiven Steifigkeit ihrer Umgebung reagieren, die zu einer Reorganisation des Zytoskeletts führen können. In dieser Arbeit wird ein theoretisches Model entwickelt, um die Selbstorganisation von Zellen in weichen Materialien vorherzusagen. Obwohl das Zellverhalten durch komplexe regulatorische Vorgänge in der Zelle gesteuert wird, scheint die typische Antwort von Zellen auf mechanische Reize eine einfache Präferenz für große effektive Steifigkeit der Umgebung zu sein, möglicherweise weil in einer steiferen Umgebung Kräfte an den Kontakten effektiver aufgebaut werden können. Der Begriff Steifigkeit umfasst dabei sowohl Effekte, die durch größere Härte als auch durch elastische Verzerrungsfelder in der Umgebung verursacht werden. Diese Beobachtung kann man als ein Extremalprinzip in der Elastizitätstheorie formulieren. Indem man das zelluläre Kraftmuster spezifiziert, mit dem Zellen mit ihrer Umgebung wechselwirken, und die Umgebung selbst als linear elastisches Material modelliert, kann damit die optimale Orientierung und Position von Zellen vorhergesagt werden. Es werden mehrere praktisch relevante Beispiele für Zellorganisation theoretisch betrachtet: Zellen in externen Spannungsfeldern und Zellen in der Nähe von Grenzflächen für verschiedene Geometrien und Randbedingungen des elastischen Mediums. Dafür werden die entsprechenden elastischen Randwertprobleme in Vollraum, Halbraum und Kugel exakt gelöst. Die Vorhersagen des Models stimmen hervorragend mit experimentellen Befunden für Fibroblastzellen überein, sowohl auf elastischen Substraten als auch in physiologischen Hydrogelen. Mechanisch aktive Zellen wie Fibroblasten können auch elastisch miteinander wechselwirken. Es werden daher optimale Strukturen als Funktion von Materialeigenschaften und Zelldichte bzw. der Geometrie der Zellpositionen berechnet. Schließlich wird mit Hilfe von Monte Carlo Simulationen der Einfluss stochastischer Störungen auf die Strukturbildung untersucht. Das vorliegende Model trägt nicht nur zu einem besseren Verständnis von vielen physiologischen Situationen bei, sondern könnte in Zukunft auch für biomedizinische Anwendungen benutzt werden, um zum Beispiel Protokolle für künstliche Gewebe im Bezug auf Substratgeometrie, Randbedingungen, Materialeigenschaften oder Zelldichte zu optimieren.
N2  - Adherent cells constantly collect information about the mechanical properties of their extracellular environment by actively pulling on it through cell-matrix contacts, which act as mechanosensors. In recent years, the sophisticated use of elastic substrates has shown that cells respond very sensitively to changes in effective stiffness in their environment, which results in a reorganization of the cytoskeleton in response to mechanical input. We develop a theoretical model to predict cellular self-organization in soft materials on a coarse grained level. Although cell organization in principle results from complex regulatory events inside the cell, the typical response to mechanical input seems to be a simple preference for large effective stiffness, possibly because force is more efficiently generated in a stiffer environment. The term effective stiffness comprises effects of both rigidity and prestrain in the environment. This observation can be turned into an optimization principle in elasticity theory. By specifying the cellular probing force pattern and by modeling the environment as a linear elastic medium, one can predict preferred cell orientation and position. Various examples for cell organization, which are of large practical interest, are considered theoretically: cells in external strain fields and cells close to boundaries or interfaces for different sample geometries and boundary conditions. For this purpose the elastic equations are solved exactly for an infinite space, an elastic half space and the elastic sphere. The predictions of the model are in excellent agreement with experiments for fibroblast cells, both on elastic substrates and in hydrogels. Mechanically active cells like fibroblasts could also interact elastically with each other. We calculate the optimal structures on elastic substrates as a function of material properties, cell density and the geometry of cell positioning, respectively, that allows each cell to maximize the effective stiffness in its environment due to the traction of all the other cells. Finally, we apply Monte Carlo simulations to study the effect of noise on cellular structure formation. The model not only contributes to a better understanding of many physiological situations. In the future it could also be used for biomedical applications to optimize protocols for artificial tissues with respect to sample geometry, boundary condition, material properties or cell density.
T2  - Elastic interactions of cellular force patterns
KW  - Zellorganisation
KW  - Fokalkontakt
KW  - Zytoskelett
KW  - Punktdefekt
KW  - Mechanosensor
KW  - Mechanotransduktion
KW  - Substrat
KW  - Morphogenese
KW  - Kraftdipol
KW  - extrazelluläre Matr
KW  - cell organization
KW  - focal adhesion
KW  - point defect
KW  - substrate
KW  - cytoskeleton
KW  - mechanosensor
KW  - morphogenesis
KW  - mechanotransduction
KW  - force dipole
KW  - extra-cellul
Y1  - 2004
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0001767
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TY  - THES
A1  - Romano Blasco, M. Carmen
T1  - Synchronization analysis by means of recurrences in phase space
N2  - Die tägliche Erfahrung zeigt uns, daß bei vielen physikalischen Systemen kleine Änderungen in den Anfangsbedingungen auch zu kleinen Änderungen im Verhalten des Systems führen. Wenn man z.B. das Steuerrad beim Auto fahren nur ein wenig zur Seite dreht, unterscheidet sich die Richtung des Wagens auch nur wenig von der ursprünglichen Richtung. Aber es gibt auch Situationen, für die das Gegenteil dieser Regel zutrifft. Die Folge von Kopf und Zahl, die wir erhalten, wenn wir eine Münze werfen, zeigt ein irreguläres oder chaotisches Zeitverhalten, da winzig kleine Änderungen in den Anfangsbedingungen, die z.B. durch leichte Drehung der Hand hervorgebracht werden, zu vollkommen verschiedenen Resultaten führen. In den letzten Jahren hat man sehr viele nichtlineare Systeme mit schnellen Rechnern untersucht und festgestellt, daß eine sensitive Abhängigkeit von den Anfangsbedingungen, die zu einem chaotischen Verhalten führt, keinesfalls die Ausnahme darstellt, sondern eine typische Eigenschaft vieler Systeme ist. Obwohl chaotische Systeme kleinen Änderungen in den Anfangsbedingungen gegenüber sehr empfindlich reagieren, können sie synchronisieren wenn sie durch eine gemeinsame äußere Kraft getrieben werden, oder wenn sie miteinander gekoppelt sind. Das heißt, sie vergessen ihre Anfangsbedingungen und passen ihre Rhythmen aneinander. Diese Eigenschaft chaotischer Systeme hat viele Anwendungen, wie z.B. das Design von Kommunikationsgeräte und die verschlüsselte Übertragung von Mitteilungen. Abgesehen davon, findet man Synchronisation in natürlichen Systemen, wie z.B. das Herz-Atmungssystem, raumverteilte ökologische Systeme, die Magnetoenzephalographische Aktivität von Parkinson Patienten, etc. In solchen komplexen Systemen ist es nicht trivial Synchronisation zu detektieren und zu quantifizieren. Daher ist es notwendig, besondere mathematische Methoden zu entwickeln, die diese Aufgabe erledigen. Das ist das Ziel dieser Arbeit. Basierend auf dergrundlegenden Idee von Rekurrenzen (Wiederkehr) von Trajektorien dynamischer Systeme, sind verschiedene Maße entwickelt worden, die Synchronisation in chaotischen und komplexen Systemen detektieren. Das Wiederkehr von Trajektorien erlaubt uns Vorhersagen über den zukünftigen Zustand eines Systems zu treffen. Wenn man diese Eigenschaft der Wiederkehr von zwei interagierenden Systemen vergleicht, kann man Schlüsse über ihre dynamische Anpassung oder Synchronisation ziehen. Ein wichtiger Vorteil der Rekurrenzmaße für Synchronisation ist die Robustheit gegen Rauschen und Instationariät. Das erlaubt eine Synchronisationsanalyse in Systemen durchzuführen, die bisher nicht darauf untersucht werden konnten.
N2  - This work deals with the connection between two basic phenomena in Nonlinear Dynamics: synchronization of chaotic systems and recurrences in phase space. Synchronization takes place when two or more systems adapt (synchronize) some characteristic of their respective motions, due to an interaction between the systems or to a common external forcing. The appearence of synchronized dynamics in chaotic systems is rather universal but not trivial. In some sense, the possibility that two chaotic systems synchronize is counterintuitive: chaotic systems are characterized by the sensitivity ti different initial conditions. Hence, two identical chaotic systems starting at two slightly different initial conditions evolve in a different manner, and after a certain time, they become uncorrelated. Therefore, at a first glance, it does not seem to be plausible that two chaotic systems are able to synchronize. But as we will see later, synchronization of chaotic systems has been demonstrated. On one hand it is important to investigate the conditions under which synchronization of chaotic systems occurs, and on the other hand, to develop tests for the detection of synchronization. In this work, I have concentrated on the second task for the cases of phase synchronization (PS) and generalized synchronization (GS). Several measures have been proposed so far for the detection of PS and GS. However, difficulties arise with the detection of synchronization in systems subjected to rather large amounts of noise and/or instationarities, which are common when analyzing experimental data. The new measures proposed in the course of this thesis are rather robust with respect to these effects. They hence allow to be applied to data, which have evaded synchronization analysis so far. The proposed tests for synchronization in this work are based on the fundamental property of recurrences in phase space.
T2  - Synchronization analysis by means of recurrences in phase space
KW  - Synchronisation
KW  - Wiederkehrdiagramme
KW  - Chaos
KW  - Zeitreihenanalyse
KW  - Synchronization
KW  - Recurrence Plots
KW  - Chaos
KW  - Data Analysis
Y1  - 2004
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0001756
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TY  - THES
A1  - Demory, François
T1  - Paleomagnetic dating of climatic events in Late Quaternary sediments of Lake Baikal (Siberia)
N2  - Der Baikalsee ist ein ideales Klimaarchiv für die Mitte Eurasiens. In dieser Arbeit wurde gesteinsmagnetische und paleomagnetische Analysen an hemipelagischen Sequenzen von vier Lokationen analysiert. Die Kerne erreichen ein Alter von maximal 300 ky. In Kombination mit TEM, XRD, XRF und geochemischen Analysen zeigt die gesteinsmagnetische Studie, dass detritischer Magnetit das magnetische Signal der glazialen Sedimente dominiert. Die magnetischen Signale der interglazialen Sedimente wurden durch diagenetische Prozesse verändert. Mittels HIRM können Hämatit und Goethit quantifiziert werden. Diese Methode eignet sich, den detritischen Eintrag in den Baikalsee abzuschätzen. Relative Paleointensitäten des Erdmagnetfeldes ergaben reproduizerbare Muster, welche in Korrelation mit gutdatierten Referenzproben die Ableitung eines alternativen Altersmodells für die Datierung der Baikalsedimente ermöglichten. Bei Anwendung des paleomagnetischen Altersmodells beobachtet man, dass die Abkühlung im Baikalgebiet und im Oberflächenwasser des Nordatlantiks wie sie aus den δ18 O-Werten planktonischer Foraminiferen abgeleitet werden kann, zeitgleich ist. Wird das aus benthischen δ18 O-Werten abgeleitete Altermdodell auf den Baikalsee angewandt, ergibt sich eine deutliche Zeitverschiebung. Das benthische Altersmodell repräsentiert die globale Veränderung des Eisvolumens, welche später als die Vänderung der Oberflächenwassertemperatur auftritt. Die Kompilation paleomagnetischer Kurven ergab eine neue relative Paleointensitätskurve “Baikal 200”. Mittels Korngrössenanalyse des Detritus konnten drei Faziestypen mit unterschiedlicher Sedimentationsdynamik unterschieden werden: 1) Glaziale Peroiden werden durch hohe Tongehalte infolge von Windeintrag und durch grobe Sandfraktion mittels Transport durch lokale Winde über das Eis charakterisiert. Dieser Faziestyp deutet auf arides Klima. 2) Während der Glazial/Interglazial-Übergänge steigt die Siltfraktion an. Dies deutet auf erhöhte Feuchtigkeit und damit verbunden erhöhte Sedimentdynamik. Windtransport und in den Schnee der Eisdecke eingetragener Staub sind die vorherrschenden Prozesse, welche den Silt in hemipelagischer Position zur Ablagerung bringen. 3) Während des klimatischen Optimum des Eeemian werden Grösse und Quantität des Silts minimal, was auf eine geschlossene Vegetationsdecke im Hinterland deutet.
N2  - Lake Baikal provides an excellent climatic archive for Central Eurasia as global climatic variations are continuously depicted in its sediments. We performed continuous rock magnetic and paleomagnetic analyses on hemipelagic sequences retrieved from 4 underwater highs reaching back 300 ka. The rock magnetic study combined with TEM, XRD, XRF and geochemical analyses evidenced that a magnetite of detrital origin dominates the magnetic signal in glacial sediments whereas interglacial sediments are affected by early diagenesis. HIRM roughly quantifies the hematite and goethite contributions and remains the best proxy for estimating the detrital input in Lake Baikal. Relative paleointensity records of the earth′s magnetic field show a reproducible pattern, which allows for correlation with well-dated reference curves and thus provides an alternative age model for Lake Baikal sediments. Using the paleomagnetic age model we observed that cooling in the Lake Baikal region and cooling of the sea surface water in the North Atlantic, as recorded in planktonic foraminifera δ18 O, are coeval. On the other hand, benthic δ18 O curves record mainly the global ice volume change, which occurs later than the sea surface temperature change. This proves that a dating bias results from an age model based on the correlation of Lake Baikal sedimentary records with benthic δ18 O curves. The compilation of paleomagnetic curves provides a new relative paleointensity curve, “Baikal 200”. With a laser-assisted grain size analysis of the detrital input, three facies types, reflecting different sedimentary dynamics can be distinguished. (1) Glacial periods are characterised by a high clay content mostly due to wind activity and by occurrence of a coarse fraction (sand) transported over the ice by local winds. This fraction gives evidence for aridity in the hinterland. (2) At glacial/interglacial transitions, the quantity of silt increases as the moisture increases, reflecting increased sedimentary dynamics. Wind transport and snow trapping are the dominant process bringing silt to a hemipelagic site (3) During the climatic optimum of the Eemian, the silt size and quantity are minimal due to blanketing of the detrital sources by the vegetal cover.
T2  - Paleomagnetic dating of climatic events in Late Quaternary sediments of Lake Baikal (Siberia)
KW  - Paleomagnetismus
KW  - Klima
KW  - Sedimentationsdynamik
KW  - diagenetische Prozesse
KW  - Paleomagnetism
KW  - climate
KW  - sedimentary dynamics
KW  - diagenesis
Y1  - 2004
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0001720
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TY  - THES
A1  - Washüttl, Albert
T1  - EI Eridani and the art of doppler imaging : a long-term study
N2  - Das Verständnis magnetisch verursachter Aktivität auf Sternen sowie der zugrundeliegenden Dynamoprozesse ist von fundamentaler Bedeutung für das Verständnis von Entstehung und Entwicklung von Sternen sowie des Lebens im Universum. Sichtbare Erscheinungen dieser stellaren Aktivität sind u.a. Sternflecken, welche als Indikatoren des zugrundeliegenden Magnetfeldes dienen. Solche Flecken können auf anderen Sternen als der Sonne nicht direkt beobachtet werden, zumal mit den heutigen technischen Mitteln eine Auflösung der Oberfläche selbst der benachbarten Sterne unmöglich ist. Eine indirekte Rekonstruktionsmethode namens 'Doppler Imaging' erlaubt es jedoch, auf die Temperaturverteilung auf der Sternoberfläche zu schließen. Für diese Arbeit wurden elf Jahre kontinuierlicher spektroskopischer Beobachtungen des aktiven Doppelsterns EI Eridani herangezogen, um insgesamt 34 Dopplerkarten zu erstellen. In der Folge wird versucht, eine Grundlage zu schaffen für die Analyse des zweidimensionalen Informationsgehalts dieser Karten. Drei Oberflächenkartenparameter werden vorgeschlagen: gemittelte Temperatur, getrennt für verschiedenen stellare Breitenbänder; relative Fleckenhäufigkeit; und, zum Zwecke der Auswertung der strukturellen Temperaturverteilung, Längen- und Breiten-Ortsfunktion der Sternfleckenhäufung. Die resultierenden Werte zeigen deutlich, daß kein zeitlicher Zusammenhang mit dem photometrischen Aktivitätszyklus besteht. Die Morphologie der Fleckenverteilung bleibt während des kompletten Beobachtungszeitraums im wesentlichen konstant. Im Gegensatz zur Sonne gibt es also, im beobachteten Zeitraum und innerhalb der bestehenden Genauigkeit, keinen Fleckenzyklus auf dem aktiven Stern EI Eri. Darüberhinaus wurde eine ausführliche Studie der stellaren Parameter von EI Eri und eine vorläufige Abschätzung der differentiellen Rotation auf EI Eri durchgeführt, die eine anti-solare Ausrichtung aufzuweisen scheint, d.h. der Pol rotiert schneller als der Äquator.
N2  - Understanding stars, their magnetic activity phenomena and the underlying dynamo action is the foundation for understanding 'life, the universe and everything' - as stellar magnetic fields play a fundamental role for star and planet formation and for the terrestrial atmosphere and climate. Starspots are the fingerprints of magnetic field lines and thereby the most important sign of activity in a star's photosphere. However, they cannot be observed directly, as it is not (yet) possible to spacially resolve the surfaces of even the nearest neighbouring stars. Therefore, an indirect approach called 'Doppler imaging' is applied, which allows to reconstruct the surface spot distribution on rapidly rotating, active stars. In this work, data from 11 years of continuous spectroscopic observations of the active binary star EI Eridani are reduced and analysed. 34 Doppler maps are obtained and the problem of how to parameterise the information content of Doppler maps is discussed. Three approaches for parameter extraction are introduced and applied to all maps: average temperature, separated for several latitude bands; fractional spottedness; and, for the analysis of structural temperature distribution, longitudinal and latitudinal spot-occurrence functions. The resulting values do not show a distinct correlation with the proposed activity cycle as seen from photometric long-term observations, thereby suggesting that the photometric activity cycle is not accompanied by a spot cycle as seen on the Sun. The general morphology of the spot pattern on EI Eri remains persistent for the whole period of 11 years. In addition, a detailed parameter study is performed. Improved orbital parameters suggest that EI Eri might be complemented by a third star in a wide orbit of about 19 years. Preliminary differential rotation measurements are carried out, indicating an anti-solar orientation.
T2  - EI Eridani and the art of doppler imaging : a long-term study
KW  - Sterne
KW  - Aktivität
KW  - Sternflecken
KW  - Zyklus
KW  - stars
KW  - activity
KW  - spots
KW  - cycle
KW  - binaries
KW  - late-type
Y1  - 2004
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0001714
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TY  - THES
A1  - Schneider, Judith
T1  - Dynamical structures and manifold detection in 2D and 3D chaotic flows
N2  - In dieser Arbeit werden die dynamischen Strukturen und Mannigfaltigkeiten in geschlossenen chaotischen Systemen untersucht. Das Wissen um diese dynamischen Strukturen (und Mannigfaltigkeiten) ist von Bedeutung, da sie uns einen ersten Überblick über die Dynamik des Systems geben, dass heisst, mit ihrer Hilfe sind wir in der Lage, das System zu charakterisieren und eventuell sogar seine Dynamik vorherzusagen. Die Visualisierung der dynamischen Strukturen, speziell in geschlossenen chaotischen Systemen, ist ein schwieriger und oft langer Prozess. Hier werden wir die sogenannte 'Leaking-Methode' (an Beispielen einfacher mathematischer Modelle wie der Bäcker- oder der Sinus Abbildung) vorstellen, mit deren Hilfe wir die Möglichkeit haben, Teile der Mannigfaltigkeiten des chaotischen Sattels des Systems zu visualisieren. Vergleiche zwischen den gewonnenen Strukturen und Strukturen die durch chemische oder biologische Reaktionen hervorgerufen werden, werden anhand eines kinematischen Modells des Golfstroms durchgeführt. Es wird gezeigt, dass mittels der Leaking-Methode dynamische Strukturen auch in Umweltsystemen sichtbar gemacht werden können. Am Beispiel eines realistischen Modells des Mittelmeeres erweitern wir die Leaking-Methode zur sogenannten 'Exchange-Methode'. Diese erlaubt es den Transport zwischen zwei Regionen zu charakterisieren, die Transport-Routen und Austausch-Bassins sichtbar zu machen und die Austausch-Zeiten zu berechnen. Austausch-Bassins und Zeiten werden für die nördliche und südliche Region des westlichen Mittelmeeres präsentiert. Weiterhin werden Mischungseigenschaften im Erdmantel charakterisiert und die geometrischen Eigenschaften von Mannigfaltigkeiten in einem 3dimensionalen mathematischen Modell (ABC-Abbildung) untersucht.
N2  - In this thesis, dynamical structures and manifolds in closed chaotic flows will be investigated. The knowledge about the dynamical structures (and manifolds) of a system is of importance, since they provide us first information about the dynamics of the system - means, with their help we are able to characterize the flow and maybe even to forecast it`s dynamics. The visualization of such structures in closed chaotic flows is a difficult and often long-lasting process. Here, the so-called 'Leaking-method' will be introduced, in examples of simple mathematical maps as the baker- or sine-map, with which we are able to visualize subsets of the manifolds of the system`s chaotic saddle. Comparisons between the visualized manifolds and structures traced out by chemical or biological reactions superimposed on the same flow will be done in the example of a kinematic model of the Gulf Stream. It will be shown that with the help of the leaking method dynamical structures can be also visualized in environmental systems. In the example of a realistic model of the Mediterranean Sea, the leaking method will be extended to the 'exchange-method'. The exchange method allows us to characterize transport between two regions, to visualize transport routes and their exchange sets and to calculate the exchange times. Exchange times and sets will be shown and calculated for a northern and southern region in the western basin of the Mediterranean Sea. Furthermore, mixing properties in the Earth mantle will be characterized and geometrical properties of manifolds in a 3dimensional mathematical model (ABC map) will be investigated.
T2  - Dynamical structures and manifold detection in 2D and 3D chaotic flows
KW  - Chaos
KW  - Transport
KW  - Mannigfaltigkeiten
KW  - Umweltsysteme
KW  - 2D Systeme
KW  - 3D Systeme
KW  - chaos
KW  - transport
KW  - manifold detection
KW  - environmental systems
KW  - 2d systems
KW  - 3d systems
Y1  - 2004
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0001696
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TY  - THES
A1  - Junker, Björn H.
T1  - Sucrose breakdown in the potato tuber
N2  - In dieser Arbeit wurden verschiedene Ansätze verfolgt, um das Verständnis des Saccharose-zu-Stärke Stoffwechselweges in sich entwickelnden Kartoffelknollen zu untersuchen. Zunächst wurde ein induzierbares Genexpressions-System aus dem Schimmelpilz Aspergillus nidulans für die Untersuchung des Metabolismus von Kartoffelknollen optimiert. Es wurde herausgefunden, dass dieses sogenannte alc system schneller auf Acetaldehyd reagiert als auf Ethanol, und dass Acetaldehyd weniger Seiteneffekte auf den Metabolismus hat. Die optimalen Induktionsbedingungen wurden dann benutzt um die Effekte einer zeitlich kontrollierten zytosolischen Expression einer Hefe-Invertase auf den Metabolismus der Kartoffelknolle zu untersuchen. Die beobachteten Unterschiede zwischen induzierter und konstitutiver Expression der Invertase führten zu der Feststellung, dass die Glycolyse erst induziert wird nachdem ein ATP-Mangel durch erhöhtes Saccharose-Cycling kreiert wurde. Weiterhin lassen die Ergebnisse darauf schließen, dass Maltose in der Kartoffelknolle eher ein Produkt der Kondensation zweier Glucose-Einheiten ist statt ein Produkt des Stärke-Abbaus zu sein. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde gezeigt, dass die Expression einer Hefe-Invertase in der Vakuole von Kartoffelknollen ähnliche Effekte auf deren Metabolismus hat wie die Expression des gleichen Enzymes im Apoplasten. Diese Beobachtung ist ein weiterer Beleg für die Präsenz eines Mechanismus, bei dem Saccharose mittels Endozytose in die Vakuole aufgenommen wird anstatt über Transporter direkt ins Zytosol aufgenommen zu werden. Zum Schluß wird ein kinetisches Modell des Saccharose-Abbaus vorgestellt, das in der Lage ist diesen Teil des Stoffwechsels der Kartoffelknolle quantitativ zu simulieren. Weiterhin kann dieses Modell die metabolischen Effekte der Einführung einer Hefe-Invertase in das Zytosol von Kartoffelknollen mit erstaunlicher Präzision vorhersagen. Zusammengefasst zeigen die Ergebnisse dieser Arbeit, dass induzierbare Genexpression sowie Computermodelle von Stoffwechselwegen nützliche Hilfsmittel für eine Verbesserung des Verständnisses des Pflanzenmetabolismus sind.
N2  - In this work different approaches are undertaken to improve the understanding of the sucrose-to-starch pathway in developing potato tubers. At first an inducible gene expression system from fungal origin is optimised for the use of studying metabolism in the potato tuber. It is found that the alc system from Aspergillus nidulans responds more rapidly to acetaldehyde than ethanol, and that acetaldehyde has less side-effects on metabolism. The optimal induction conditions then are used to study the effects of temporally controlled cytosolic expression of a yeast invertase on metabolism of potato tubers. The observed differences between induced and constitutive expression of the invertase lead to the conclusion that glycolysis is induced after an ATP demand has been created by an increase in sucrose cycling. Furthermore, the data suggest that in the potato tuber maltose is a product of glucose condensation rather than starch degradation. In the second part of the work it is shown that the expression of a yeast invertase in the vacuole of potato tubers has similar effects on metabolism than the expression of the same enzyme in the apoplast. These observations give further evidence to the presence of a mechanism by which sucrose is taken up via endocytosis to the vacuole rather than via transporters directly to the cytosol. Finally, a kinetic in silico model of sucrose breakdown is presented that is able to simulate this part of potato tuber metabolism on a quantitative level. Furthermore, it can predict the metabolic effects of the introduction of a yeast invertase in the cytosol of potato tubers with an astonishing precision. In summary, these data prove that inducible gene expression and kinetic computer models of metabolic pathways are useful tools to greatly improve the understanding of plant metabolism.
T2  - Sucrose breakdown in the potato tuber
KW  - Saccharose
KW  - Solanum tuberosum
KW  - Invertase
KW  - induzierbare Genexpression
KW  - Stoffwechselmodellierung
KW  - sucrose
KW  - Solanum tuberosum
KW  - invertase
KW  - inducible gene expression
KW  - metabolic modelling
Y1  - 2004
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0001673
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TY  - THES
A1  - Appajaiah, Anilkumar
T1  - Climatic stability of polymer optical fibers (POF)
N2  - Optische Polymerfasern stellen ein relativ neues Medium zur Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung mittels moduliertem Licht dar. Sie gestatten die Verbreitung großer Datenmengen über Entfernungen bis zu ca. 100 m, ohne eine Beeinflussung durch externe elektromagnetischen Feldern. Jedoch reagieren die Fasern und somit auch ihre optischen Eigenschaften aufgrund des organischchemischen Faseraufbaus empfindlich auf das Klima ihrer Umgebung. Die Ursachen für die Abnahme der optischen Transmission aufgrund von klimatischen Einflüssen (Alterung, Degradation) werden mittels chemisch analytischer Verfahren wie Chemilumineszenz (CL) und Fourier Transform Infrarot (FTIR) Spektroskopie untersucht. Dabei kommen fünf, von verschiedenen Herstellern bezogene, Multimode- POFs aus PMMA in sieben verschiedenen Klimaten zum Einsatz. Drei dieser fünf POFs werden genauer untersucht, um den Einfluss einzelner Parameter festzustellen und optische Langzeitstabilität aufgrund von Kurzzeittests vorherzusagen. Als erstes erfolgt eine Kennzeichnung unbeanspruchter POF Komponenten (Kern, Mantel und nackte POF als Kombination von Kern und Mantel) über ihre physikalischen und chemischen Eigenschaften. Die Glas- und die Schmelztemperaturen liegen im Bereich von 120 °C bis 140 °C, das Molekulargewicht des Kerns bei größenordnungsmäßig 105 g mol-1 ;. FTIR-Messungen zeigen zwar Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung der Mäntel aber keine Unterschiede bei den Kernen. Bei zwei der POF Proben , die als Kabel (Kern, Mantel und Schutzhülle) für 3300 Stunden einem Klima aus 92 °C und 95 % relativer Feuchte (r.F.) ausgesetzt waren, verringern sich daraufhin die optische Transmissionen in unterschiedlicher Weise. Die Untersuchung der zugehörigen nackten POFs mittels CL, FTIR, Thermogravimetrie (TG), UV/VIS und Gel Permeation Chromatographie (GPC) lässt eine stärkere Schädigung der Mäntel als der Kerne vermuten. Wahrscheinlich führt eine starke Manteldegradation zu einer erhöhten Absorption und Fehlstellen im Mantel und damit zu einer Transmissionsabnahme. Daher scheint die optische Stabilität der POF stärker durch die thermo-oxidative Stabilität des Mantels bestimmt zu sein als durch die des Kernes. Drei nackte POFs (Kern und Mantel) sind unterschiedlich lang (30 Stunden bis 3000 Stunden) folgenden Klimaten ausgesetzt: 92 °C / 95 % r.F., 92 °C / 50 % r.F., 50 °C / 95 % r.F., 90 °C / geringe Feuchte, 100 °C / geringe Feuchte, 110 °C / geringe Feuchte and 120 °C / geringe Feuchte. Auch in diesen Klimaten ergaben sich probenbedingte unterschiedliche Transmissionsänderungen. Die Ergebnisse deuten stark darauf hin, dass bei gleichzeitig hoher Temperatur und hoher Feuchte physikalische Änderungen wie die Volumenausdehnung die Hauptursachen für die Abnahme der optischen Transmission bilden. Ein weiterer Einflussfaktor ist die chemische Zusammensetzung der Mäntel. Bei Kombination von hoher Temperatur und geringer Feuchte erzeugen in den Anfangsstadien der Alterung physikalische Änderungen Transmissionsabnahmen, vermutlich entstehen Fehlstellen in der Kern-Mantel-Grenzschicht. Hinzukommen in den späteren Stadien wahrscheinlich zunehmende Lichtabsorption in Kern und Mantel. L. Jankowski (Doktorand in der BAM) bestätigt diese Annahme durch parallel ausgeführte optische Simulationsrechnungen. Auch für nackte POFs scheint also die thermo-oxidative Stabilität die optische Stabilität zu bestimmen. Kurzzeitalterungstests sollen Aufschluss über den Einfluss individueller Klimaparameter auf die POF Eigenschaften geben. Es zeigt sich bei dauerhaft hoher Temperatur und variabler Feuchte aufgrund des physikalisch absorbierten Wassers bis zu einem gewissen Grad ein reversibles Verhalten des Transmissionsverlustes. Dieses Verhalten tritt aber nur kaum merkbar auf, wenn bei konstanter hoher Feuchte die Temperatur variiert wird. Bei Raumtemperatur und variabler Feuchte stellt sich jedoch ein voll reversibles Verhalten des Transmissionsverlustes ein. Die hier beschriebenen Untersuchungen sind als Ausgangspunkt für weitergehende Forschungen zu verstehen. Die begrenzte Zurverfügungstellung von POF Basisdaten durch die Hersteller und der zeitaufwendige klimabedingte Alterungsprozess beschränken die Ergebnisse mehr oder weniger auf die untersuchten Proben. Signifikante allgemeine Aussagen erfordern aber beispielsweise zusätzliche statistische Daten der Produktionsschwankungen von POF Eigenschaften. Dennoch besitzen die hier beschriebenen Tests das Potential für eine Annäherung an die optische Langzeitstabilität und deren Vorhersage.
N2  - Polymer optical fibers (POFs) are a rather new tool for high-speed data transfer by modulated light. They allow the transport of high amounts of data over distances up to about 100 m without be influenced by external electromagnetic fields. Due to organic chemical nature of POFs, they are sensitive to the climate of their environment and therefore the optical fiber properties are as well. Hence, the optical stability is a key issue for long-term applications of POFs. The causes for a loss of optical transmission due to climatic exposures (aging/degradation) are researched by means of chemical analytical tools such as chemiluminescence (CL) and Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy for five different (with respect to manufacturers) step-index multimode PMMA based POFs and for seven different climatic conditions. Three of the five POF samples are studied more in detail to realize the effects of individual parameters and for forecasting longterm optical stability by short-term exposure tests. At first, the unexposed POF components (core, cladding, and bare POF as combination of core and cladding) are characterized with respect to important physical and chemical properties. The glass transition temperature Tg, and the melting temperature Tm are in the region of 120 °C to 140 °C, the molecular weight (Mw) of cores is in the order of 105 g mol-1. POFs are found to have different chemical compositions of their claddings as could be detected by FTIR, but identical compositions of their cores. Two of the POFs are exposed as cables (core, cladding and jacket) for about 3300 hours to the climate 92 °C / 95 % relative humidity (RH) resulting in a different transmission decrease. Investigating the related unexposed and exposed bare POFs for degradation using CL, FTIR, thermogravimetry (TG), UV/visible transmittance and gel permeation chromatography (GPC) suggest that claddings of POFs are more affected than cores. Probably the observed loss of transmission is mainly due to increased light absorption and imperfections at the core-cladding boundary caused by a large degradation of claddings. Hence, it is highly possible that the optical transmission stability of POFs is governed mainly by the thermo-oxidative stability of the cladding and minor of the core. Three bare POFs (core and cladding only) are exposed for different duration of exposure time (30 hours to 4500 hours) to 92 °C / 95 %RH, 92 °C / 50 %RH, 50 °C / 95 %RH, 90 °C / low humidity, 100 °C / low humidity, 110 °C / low humidity and 120 °C / low humidity. In these climates their transmission variations are found to be different from each other, too. The outcomes strongly inform that under high temperature and high humid climates physical changes such as volume expansion, are the main sources for the loss of optical transmission. Also, the optical transmission stability of POFs is found to be dependent on chemical compositions of claddings. Under high temperature and low humid conditions, a loss of transmission at the early stages of the exposure is mainly caused by physical changes, presumable by corecladding interface imperfections. For the later stages of exposures it is proposed to an additional increase of light absorption by core and cladding owes to degradation. Optical simulation results obtained parallel by Mr. L. Jankowski (a PhD student of BAM) are found to confirm these results. For bare POFs, too, the optical stability of POFs seems to depend on their thermo-oxidative stability. Some short-term exposure tests are conducted to realize influences of individual climatic parameters on the transmission property of POFs. It is found that at stationary high temperature and variable humidity conditions POFs display to a certain amount a reversible transmission loss due to physically absorbed water. But in the case of varying temperature and constant high humidity such reversibility is hardly noticeable. However, at room temperature and varying humidity, POFs display fully reversible transmission loss. The whole research described above has to be regarded as a starting point for further investigations. The restricted distribution of fundamental POF data by the manufacturers and the time consuming aging by climatic exposures restrict the results more or less to the samples, investigated here. Significant general statements require for example additional information concerning the variation of POF properties due to production. Nevertheless the tests, described here, have the capability for approximating and forecasting the long-term optical transmission stability of POFs. -------------- Auch im Druck erschienen: Appajaiah, Anilkumar: Climatic stability of polymer optical fibers (POF) / Anilkumar Appajaiah. - Bremerhaven : Wirtschaftsverl. NW, Verl. für neue Wiss., 2005. - Getr. Zählung [ca. 175 S.]. : Ill., graph. Darst. - (BAM-Dissertationsreihe ; 9) ISBN 3-86509-302-7
T2  - Climatic stability of polymer optical fibers (POF)
KW  - POF; Reliabilität; Abbau; Chemilumineszenz
KW  - POF; reliability; degradation; chemiluminescence
Y1  - 2004
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0001661
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Jankowski, £ukasz
T1  - Modelling and simulation of light propagation in non-aged and aged step-index polymer optical fibres. - [überarb. Diss.]
N2  - Kunststofflichtwellenleiter (POFs) stellen ein verhältnismäßig neues Medium zur optische Datenkommunikation über kurzen Strecken dar. Während ihrer Einsatzdauer unterliegen POFs unterschiedlichen Arten von Umweltbeanspruchungen, hauptsächlich durch hohe Temperatur, hohe Feuchtigkeit und mechanischen Belastungen. Zahlreiche experimentelle Forschungen beschäftigten sich mit der standardisierten Prüfung der Zuverlässigkeit von im Handel erhältlichen Fasern. Jedoch gab es bisher wenig Erfolg bei der Bemühung, zwei grundlegende optische Erscheinungen, Absorption und Streuung, die die Lichtausbreitung in Fasern stark beeinflussen, zu verstehen und praktisch zu modellieren: Diese beiden Effekte beschreiben nicht nur die Qualität neuer Fasern, sondern sie werden auch stark durch die Alterungsprozess beeinflusst. Der Hauptzweck dieser Doktorarbeit war es, ein praktisch verwendbares und theoretisch gut fundiertes Modell der Lichtausbreitung in nicht gealterten und gealterten POFs zu entwickeln und es durch optische Experimente zu verifizieren. Dabei wurden anwendungsorientierte Aspekte mit theoretischer POF-Modellierung kombiniert. Die Arbeit enthält die erste bekannte Anwendung der Wellenanalyse zur Untersuchung der winkelabhängigen Eigenschaften der Streuung in Lichtwellenleitern. Für die praktischen Experimente wurden mehrere POF-Proben unterschiedlicher Hersteller künstlich gealtert, indem sie bis 4500 Stunden bei 100 °C gelagert wurden (ohne Feuchtekontrolle). Die Parameter der jeweiligen Simulationen wurden mittels einer systematischen Optimierung an die gemessen optischen Eigenschaften der gealterten Proben angeglichen. Die Resultate deuten an, dass der Übertragungsverlust der gealterten Fasern in den ersten Tagen und Wochen der Alterung am stärksten durch eine wesentliche physikalische Verschlechterung der Kern-Mantel-Grenzfläche verursacht wird. Chemische Effekte des Alterungsprozesses scheinen im Faserkernmaterial zuerst nach einigen Monaten aufzutreten.
N2  - This thesis discusses theoretical and practical aspects of modelling of light propagation in non-aged and aged step-index polymer optical fibres (POFs). Special attention has been paid in describing optical characteristics of non-ideal fibres, scattering and attenuation, and in combining application-oriented and theoretical approaches. The precedence has been given to practical issues, but much effort has been also spent on the theoretical analysis of basic mechanisms governing light propagation in cylindrical waveguides.As a result a practically usable general POF model based on the raytracing approach has been developed and implemented. A systematic numerical optimisation of its parameters has been performed to obtain the best fit between simulated and measured optical characteristics of numerous non-aged and aged fibre samples. The model was verified by providing good agreement, especially for the non-aged fibres. The relations found between aging time and optimal values of model parameters contribute to a better understanding of the aging mechanisms of POFs.
T2  - Modelling and simulation of light propagation in non-aged and aged step-index polymer optical fibres
KW  - Modellierung
KW  - Lichtwellenleiter
KW  - Kunststofflichtwellenleiter
KW  - optische Fasern
KW  - POF
KW  - Streuung
KW  - Temperatur
KW  - Alterung
KW  - modelling optical fibres waveguides pof scattering temperature aging ageing
Y1  - 2004
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0001659
ER  -