TY  - THES
A1  - Kämpf, Lucas
T1  - Extreme events in geoarchives
T1  - Extremereignisse in Geoarchiven
BT  - deciphering processes of detrital flood layer formation in lake sediments
BT  - Bildung von Hochwasserlagen in Seesedimenten
N2  - A main limitation in the field of flood hydrology is the short time period covered by instrumental flood time series, rarely exceeding more than 50 to 100 years. However, climate variability acts on short to millennial time scales and identifying causal linkages to extreme hydrological events requires longer datasets. To extend instrumental flood time series back in time, natural geoarchives are increasingly explored as flood recorders. Therefore, annually laminated (varved) lake sediments seem to be the most suitable archives since (i) lake basins act as natural sediment traps in the landscape continuously recording land surface processes including floods and (ii) individual flood events are preserved as detrital layers intercalated in the varved sediment sequence and can be dated with seasonal precision by varve counting.
The main goal of this thesis is to improve the understanding about hydrological and sedimentological processes leading to the formation of detrital flood layers and therewith to contribute to an improved interpretation of lake sediments as natural flood archives. This goal was achieved in two ways: first, by comparing detrital layers in sediments of two dissimilar peri-Alpine lakes, Lago Maggiore in Northern Italy and Mondsee in Upper Austria, with local instrumental flood data and, second, by tracking detrital layer formation during floods by a combined hydro-sedimentary monitoring network at Lake Mondsee spanning from the rain fall to the deposition of detrital sediment at the lake floor.
Successions of sub-millimetre to 17 mm thick detrital layers were detected in sub-recent lake sediments of the Pallanza Basin in the western part of Lago Maggiore (23 detrital layers) and Lake Mondsee (23 detrital layers) by combining microfacies and high-resolution micro X-ray fluorescence scanning techniques (µ-XRF). The detrital layer records were dated by detailed intra-basin correlation to a previously dated core sequence in Lago Maggiore and varve counting in Mondsee. The intra-basin correlation of detrital layers between five sediment cores in Lago Maggiore and 13 sediment cores in Mondsee allowed distinguishing river runoff events from local erosion. Moreover, characteristic spatial distribution patterns of detrital flood layers revealed different depositional processes in the two dissimilar lakes, underflows in Lago Maggiore as well as under- and interflows in Mondsee. Comparisons with runoff data of the main tributary streams, the Toce River at Lago Maggiore and the Griesler Ache at Mondsee, revealed empirical runoff thresholds above which the deposition of a detrital layer becomes likely. Whereas this threshold is the same for the whole Pallanza Basin in Lago Maggiore (600 m3s-1 daily runoff), it varies within Lake Mondsee. At proximal locations close to the river inflow detrital layer deposition requires floods exceeding a daily runoff of 40 m3s-1, whereas at a location 2 km more distal an hourly runoff of 80 m3s-1 and at least 2 days with runoff above 40 m3s-1 are necessary. A relation between the thickness of individual deposits and runoff amplitude of the triggering events is apparent for both lakes but is obviously further influenced by variable influx and lake internal distribution of detrital sediment.
To investigate processes of flood layer formation in lake sediments, hydro-sedimentary dynamics in Lake Mondsee and its main tributary stream, Griesler Ache, were monitored from January 2011 to December 2013. Precipitation, discharge and turbidity were recorded continuously at the rivers outlet to the lake and compared to sediment fluxes trapped close to the lake bottom on a basis of three to twelve days and on a monthly basis in three different water depths at two locations in the lake basin, in a distance of 0.9 (proximal) and 2.8 km (distal) to the Griesler Ache inflow. Within the three-year observation period, 26 river floods of different amplitude (10-110 m3s-1) were recorded resulting in variable sediment fluxes to the lake (4-760 g m-2d-1). Vertical and lateral variations in flood-related sedimentation during the largest floods indicate that interflows are the main processes of lake internal sediment transport in Lake Mondsee. The comparison of hydrological and sedimentological data revealed (i) a rapid sedimentation within three days after the peak runoff in the proximal and within six to ten days in the distal lake basin, (ii) empirical runoff thresholds for triggering sediment flux at the lake floor increasing from the proximal (20 m3s-1) to the distal lake basin (30 m3s-1) and (iii) factors controlling the amount of detrital sediment deposition at a certain location in the lake basin. The total influx of detrital sediment is mainly driven by runoff amplitude, catchment sediment availability and episodic sediment input by local sediment sources. A further role plays the lake internal sediment distribution which is not the same for each event but is favoured by flood duration and the existence of a thermocline and, therewith, the season in which a flood occurred.
In summary, the studies reveal a high sensitivity of lake sediments to flood events of different intensity. Certain runoff amplitudes are required to supply enough detrital material to form a visible detrital layer at the lake floor. Reasonable are positive feedback mechanisms between rainfall, runoff, erosion, fluvial sediment transport capacity and lake internal sediment distribution. Therefore, runoff thresholds for detrital layer formation are site-specific due to different lake-catchment characteristics. However, the studies also reveal that flood amplitude is not the only control for the amount of deposited sediment at a certain location in the lake basin even for the strongest flood events. The sediment deposition is rather influenced by a complex interaction of catchment and in-lake processes. This means that the coring location within a lake basin strongly determines the significance of a flood layer record. Moreover, the results show that while lake sediments provide ideal archives for reconstructing flood frequencies, the reconstruction of flood amplitudes is a more complex issue and requires detailed knowledge about relevant catchment and in-lake sediment transport and depositional processes.
N2  - Die Erforschung von Hochwasserereignissen, ihrer Wiederkehrhäufigkeiten und Entwicklung im Zuge des prognostizierten Klimawandels wird durch die kurzen instrumentellen Datenreihen stark begrenzt. Diese umfassen selten mehr als die letzten 50 bis 100 Jahre. Das Klima verändert sich jedoch in kurzen bis hin zu sehr langen Zeiträumen, welche mehrere tausend Jahre umfassen können. Die Feststellung von Zusammenhängen zwischen Klimaänderungen und dem Auftreten von Hochwasserereignissen bedarf daher längerer Datenreihen. Aus diesem Grund sind in den letzten Jahren Geoarchive als Zeugen vergangener Hochwasserereignisse stärker in den Fokus der Forschung gerückt. Besonders geeignete Archive sind jährlich geschichtete Seesedimente, da Seen natürliche Senken für Stoffflüsse aus der Landschaft darstellen. Sedimenteinträge durch Hochwasserereignisse führen zur Bildung charakteristischer Lagen am Seeboden. Diese Eintragslagen können im Seesediment untersucht und aufgrund der Jahresschichtung mit saisonaler Präzision datiert werden.
Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, das Verständnis über jene Prozesse, die zur Bildung solcher Hochwasserlagen in Seesedimenten führen, zu erweitern und damit zu einer verbesserten Interpretation von Seesedimenten als natürliche Hochwasserarchive beizutragen. Dieses Ziel wurde auf zwei Wegen verfolgt. Zum einen wurden einzelne Hochwasserlagen in zwei unterschiedlichen Seen, Lago Maggiore in Norditalien und Mondsee in Oberösterreich, mit instrumentellen Hochwasserdaten verglichen und zum anderen wurden Prozesse, die zur Bildung von Hochwasserlagen führen, durch ein umfassendes Messnetz im Mondsee überwacht.
Für den Vergleich der Hochwasserlagen mit instrumentellen Hochwasserdaten wurden zunächst die zum Teil unter einem Millimeter dünnen Sedimentlagen in den obersten Sedimentschichten aus dem Mondsee und der Pallanzabucht im Westen des Lago Maggiore mittels Mikroskopie und geochemischen Verfahren untersucht. Das Alter jeder einzelnen Lage wurde durch Zählung der Jahresschichten im Mondsee (23 Lagen zwischen 1976 und 2005) und im Lago Maggiore durch detaillierte Korrelation zu einer bereits datierten Kernsequenz (23 Lagen zwischen 1965 und 2006) bestimmt. Die Verbindung der einzelnen Hochwasserlagen zwischen fünf Sedimentkernen im Lago Maggiore und 13 Sedimentkernen im Mondsee zeigte verschiedene räumliche Verbreitungsmuster von Hochwasserlagen auf. Das heißt, dass die Prozesse, die zur Bildung der Hochwasserlagen führen in den beiden Seen unterschiedlich sind. Im Lago Maggiore wird das eingetragene Sediment durch Ströme am Seeboden transportiert. Dagegen erfolgt der Sedimenttransport im Mondsee im oberen Bereich der Wassersäule entlang der Sprungschicht, wo die Temperatur- und Dichteunterschiede im See am größten sind. Weiterhin wurden die Hochwasserlagen mit instrumentellen Abflusszeitreihen der Hauptzuflüsse, dem Toce am Lago Maggiore und der Griesler Ache am Mondsee, verglichen. Die Vergleiche zeigten nicht nur, dass die Hochwasserlagen zeitgleich mit erhöhten Abflüssen auftreten, sondern auch, dass die Ablagerung erst ab einem bestimmten Abflusswert wahrscheinlich wird. Die meisten Hochwasserlagen im Lago Maggiore korrelieren mit Hochwasserereignissen, die einen Tagesabfluss von 600 m3s-1 überschreiten. Im Mondsee ist der Abflusswert zum einen geringer als im Lago Maggiore und zum anderen nicht im ganzen Seebecken gleich, sondern steigt vom Delta (Tagesabfluss: 40 m3s-1) zur Seemitte hin an (stündlicher Abfluss: 80 m3s-1, 2 Tage über 40 m3s-1 Tagesabfluss). Weiterhin wurde für beide Seen eine Beziehung zwischen der Stärke des Abflusses und der Dicke der Hochwasserlagen festgestellt. Diese ist allerdings stark durch Variationen im Sedimenteintrag und in der Verbreitung innerhalb des Seebeckens beeinflusst.
Um die Prozesse, welche zur Bildung von Hochwasserlagen führen, besser zu verstehen, wurden im Mondsee und dem Hauptzufluss, der Griesler Ache, verschiedene Messparameter von 2011 bis 2013 aufgezeichnet. Der Niederschlag wurde an verschiedenen Stationen im Einzugsgebiet und der Abfluss sowie die Trübung des Flusswassers am Austritt der Griesler Ache in den Mondsee kontinuierlich gemessen. Im See wurde an zwei Stellen, in 0.9 km und in 2.8 km Entfernung zum Delta der Griesler Ache, Sediment mittels Sedimentfallen gesammelt, zum einen nahe dem Seeboden mit einer zeitlichen Auflösung von drei bis zwölf Tagen und zum anderen monatlich in drei unterschiedlichen Wassertiefen. Innerhalb des dreijährigen Messzeitraums wurden 26 Hochwasserereignisse mit unterschiedlicher Abflussstärke (10-110 m3s-1) aufgezeichnet, die einen unterschiedlichen Sedimenteintrag am Seeboden auslösten (4-760 g m-2d-1). Die räumliche Verteilung des Sediments nach den Hochwasserereignissen deutet wieder auf einen Sedimenttransport im oberen Teil der Wassersäule hin. Durch den Vergleich von Abflussdaten der Griesler Ache und der gefangenen Sedimentmenge für jedes einzelne der 26 Ereignisse konnte zunächst die Zeitspanne zwischen Hochwasserereignis und Sedimentation am Seeboden ermittelt werden. Nahe dem Zufluss wird das Sediment zum größten Teil bereits innerhalb von drei Tagen nach der Hochwasserspitze abgelagert. In der Seemitte dauert die Sedimentation sechs bis zehn Tage. Des Weiteren wurden, ähnlich wie bereits bei der Untersuchung der Hochwasserlagen festgestellt, bestimmte Abflusswerte detektiert über welchen ein erhöhter Sedimenteintrag am Seeboden gemessen wurde. Nahe dem Flussdelta führen Hochwasser mit mehr als 20 m3s-1 Spitzenabfluss zum erhöhten Sedimenteintrag, während in der Seemitte ein Spitzenabfluss von 30 m3s-1 notwendig ist. Obwohl ein statistischer Zusammenhang zwischen der Hochwasserstärke und der abgelagerten Sedimentmenge besteht, wurde gezeigt, dass weitere Faktoren die Sedimentation am Seeboden beeinflussen. Der Sedimenteintrag in den See wird neben der Abflussstärke durch die Sedimentverfügbarkeit im Einzugsgebiet und episodischen Sedimenteinträgen von lokalen Quellen bestimmt. Eine weitere Rolle spielt die Verteilung des Sediments innerhalb des Seebeckens. Diese ist nicht für jedes Hochwasserereignis gleich, sondern wird durch die Dauer des Hochwasserereignisses und die Existenz der Sprungschicht in den Sommermonaten limitiert.
Insgesamt zeigen die Untersuchungen, dass Seesedimente Hochwasserereignisse unterschiedlicher Stärke aufzeichnen. Eine bestimmte Hochwasserstärke ist notwendig, damit ausreichend Sediment für eine sichtbare Hochwasserlage am Seeboden abgelagert wird. Die Ursache ist der Einfluss von Niederschlags- und Abflussstärke auf Erosion, Sedimenttransport im Fluss und die Sedimentverteilung innerhalb des Seebeckens. Da diese Faktoren in unterschiedlichen Seen verschieden wirken, sind die Abflusswerte über denen es zur Hochwasserlagenbildung kommt, in jedem See verschieden. Die Untersuchungen dieser Arbeit zeigen weiterhin, dass die Menge an abgelagertem Sediment am Seeboden nicht nur durch die Abflussstärke bestimmt wird. Die Sedimentation ist vielmehr durch die komplexe Wechselwirkung von Prozessen im Einzugsgebiet und innerhalb des Sees kontrolliert. Dass bedeutet, dass jene Stelle innerhalb eines Seebeckens, an welcher ein Sedimentkern entnommen wird, die Güte eines Hochwasserarchivs maßgeblich beeinflusst. Weiterhin zeigen die Ergebnisse, dass Seesedimente für die Rekonstruktion von Hochwasserhäufigkeiten ideale Archive darstellen. Die Ableitung von Hochwasserstärken aus der Dicke einzelner Hochwasserlagen ist allerdings komplexer und setzt eine detaillierte Kenntnis der relevanten Transport- und Ablagerungsprozesse im See und seinem Einzugsgebiet voraus.
KW  - lake sediments
KW  - flood reconstruction
KW  - sediment transport
KW  - environmental monitoring
KW  - Seesedimente
KW  - Hochwasserrekonstruktion
KW  - Sedimenttransport
KW  - Umweltmonitoring
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-85961
ER  - 
TY  - THES
A1  - Papendiek, Franka
T1  - Fodder legumes for Green Biorefineries
T1  - Futterleguminosen als Rohstoff der Grünen Bioraffinerie
BT  - a perspective for sustainable agricultural production systems
BT  - eine Perspektive für nachhaltige agrarische Produktionssysteme
N2  - Peak oil is forcing our society to shift from fossil to renewable resources. However, such renewable resources are also scarce, and they too must be used in the most efficient and sustainable way possible. Biorefining is a concept that represents both resource efficiency and sustainability. This approach initiates a cascade use, which means food and feed production before material use, and an energy-related use at the end of the value-added chain. However, sustainability should already start in the fields, on the agricultural side, where the industrially-used biomass is produced. Therefore, the aim of my doctoral thesis is to analyse the sustainable feedstock supply for biorefineries. In contrast to most studies on biorefineries, I focus on the sustainable provision of feedstock and not on the bioengineering processing of whatever feedstock is available.
Grasslands provide a high biomass potential. They are often inefficiently used, so a new utilisation concept based on the biorefining approach can increase the added value from grasslands. Fodder legumes from temporary and permanent grasslands were chosen for this study. Previous research shows that they are a promising feedstock for industrial uses, and their positive environmental impact is an important byproduct to promote sustainable agricultural production systems. 
Green Biorefineries are a class of biorefineries that use fresh green biomass, such as grasses or fodder legumes, as feedstock. After fractionation, an organic solution (press juice) forms; this is used for the production of organic acids, chemicals and extracts, as well as fertilisers. A fibre component (press cake) is also created to produce feed, biomaterials and biogas. This thesis examines a specific value chain, using alfalfa and clover/grass as feedstock and generating lactic acid and one type of cattle feed from it. The research question is if biomass production needs to be adapted for the utilisation of fodder legumes in the Green Biorefinery approach. I have attempted to give a holistic analysis of cultivation, processing and utilisation of two specific grassland crops. Field trials with alfalfa and clover/grass at different study sites were carried out to obtain information on biomass quality and quantity depending on the crop, study site and harvest time. The fresh biomass was fractionated with a screw press and the composition of press juices and cakes was analysed. Fermentation experiments took place to determine the usability of press juices for lactic acid production. The harvest time is not of high importance for the quality of press juices as a fermentation medium. For permanent grasslands, late cuts, often needed for reasons of nature conservation, are possible without a major influence on feedstock quality. The press cakes were silaged for feed-value determination. 
Following evidence that both intermediate products are suitable feedstocks in the Green Biorefinery approach, I developed a cost-benefit analysis, comparing different production scenarios on a farm. Two standard crop rotations for Brandenburg, producing either only market crops or market crops and fodder legumes for ruminant feed production, were compared to a system that uses the cultivated fodder legumes for the Green Biorefinery value chain instead of only feed production. Timely processing of the raw material is important to maintain quality for industrial uses, so on-site processing at the farm is assumed in Green Biorefinery scenario. As a result, more added value stays in the rural area. Two farm sizes, common for many European regions, were chosen to examine the influence of scale. The cost site of farmers has also been analysed in detail to assess which farm characteristics make production of press juices for biochemical industries viable. Results show that for large farm sizes in particular, the potential profits are high. Additionally, the wider spectrum of marketable products generates new sources of income for farmers.
The holistic analysis of the supply chain provides evidence that the cultivation processes for fodder legumes do not need to be adapted for use in Green Biorefineries. In fact, the new utilisation approach even widens the cultivation and processing spectrum and can increase economic viability of fodder legume production in conventional farming.
N2  - Nachwachsende Rohstoffe ersetzen zunehmend fossile Energieträger. Die effiziente Verwertung dieser Ressourcen ist essentiell, um eine nachhaltige Rohstoffnutzung zu gewährleisten. Die Bioraffinerie ist ein Konzept, das darauf abzielt Ressourcen möglichst effizient und nachhaltig zu nutzen. Biomasse wird hierbei mit möglichst hoher Wertschöpfung verarbeitet und es entstehen sowohl Lebens- und Futtermittel, als auch Chemikalien und Energieträger daraus. Doch auch die Rohstoffe, die im Bioraffinerieprozess verarbeitet werden, müssen nachhaltig produziert sein. Das Ziel dieser Doktorarbeit ist es, die nachhaltige Bereitstellung von Rohstoffen für die Bioraffinerie zu untersuchen. 
Als Rohstoff habe ich Futterleguminosen vom Grünland gewählt. Grünlandflächen sind in Deutschland und weiten Teilen Europas durch Umbruch oder aber Nutzungsaufgabe bedroht. Dies zeigt, dass sie nicht effizient genutzt werden. Neue Nutzungsansätze, die sich durch Bioaffinerien ergeben, könnten den Rückgang des Grünlands aufhalten. Sowohl Dauergrünland, als auch temporäres Grünland wird in dieser Arbeit untersucht. Futterleguminosen wurden gewählt, da frühere Studien sie als vielversprechenden Rohstoff für die industrielle Nutzung ausgewiesen haben und sie einen sehr positiven ökologischen Einfluss auf Agrarökosysteme haben können.
Eine Form der Bioraffinerie ist die Grüne Bioraffinerie, die als Rohstoff frische grüne Biomasse, wie zum Beispiel Gräser verarbeitet. Die Biomasse wird in einen Faseranteil (Presskuchen) und eine organische Lösung (Presssaft) fraktioniert. Der Presskuchen kann zur Herstellung von Futtermitteln, Biomaterialien oder auch als Biogassubstrat verwendet werden. Der Presssaft ist vielfältig in der biochemischen Industrie einsetzbar, z.B. zur Produktion organischer Säuren, Kosmetika und Pharmazeutika. Diese Doktorarbeit untersucht eine spezifische Wertschöpfungskette der Grünen Bioraffinerie, bei der Luzerne und Kleegras als Rohstoffe verwendet werden und aus ihnen Milchsäure sowie ein Futtermittel für Wiederkäuer produziert wird. Die Forschungsfragen in diesem Zusammenhang sind, (1) ob der Anbau der Futterleguminosen der Nutzung als Rohstoff in der Bioraffinerie angepasst werden muss; (2) wie die Biomasse für eine effiziente Rohstoffausbeute verarbeitet werden muss; und (3) ob der Anbau von Futterleguminosen für die Grüne Bioraffinerie wirtschaftlich rentabel umsetzbar ist. Ich habe mit dieser Arbeit somit eine ganzheitliche Untersuchung umgesetzt, die den Anbau, die Verarbeitung und letztlich auch die Produktverwertung untersucht.
Zur Beantwortung der Forschungsfragen wurden Feldversuche durchgeführt, um Informationen zu Biomassequalität und –quantität in Abhängigkeit der Kulturpflanze, des Untersuchungsstandortes sowie des Erntezeitpunktes zu erlangen. Die geerntete Biomasse wurde mit einer Schneckenpresse in Presssaft und –kuchen separiert und deren Inhaltsstoffe analysiert. In Fermentierungsexperimenten wurde die Güte der Presssäfte als Rohstoff in der Milchsäureherstellung untersucht. Die Herstellung von Milchsäure erfordert eine schnelle Verarbeitung der Biomasse, sodass diese direkt im landwirtschaftlichen Betrieb stattfinden sollte. Dies führt zu einer höheren Wertschöpfung direkt am Ort der Produktion und kann die Wirtschaft im ländlichen Raum stärken. Die Qualität des Presskuchens als Futtermittel wurde mithilfe von Silierversuchen bestimmt. Die Untersuchungen in dieser Doktorarbeit zeigten, dass der Erntezeitpunkt für die Rohstoffqualität in der industriellen Nutzung eine untergeordnete Rolle spielt. Somit werden späte Erntezeitpunkte möglich, die vor allem für extensiv genutztes Dauergrünland wichtig sind, um die Biodiversität zu erhalten. 
Nachdem der Nachweis erbracht war, dass sowohl der Presssaft als auch der Presskuchen wertvolle Zwischenprodukte der Grünen Bioraffinerie sind, habe ich eine Kosten-Nutzen Analyse aufgestellt. Ziel war es herauszufinden, ob Landwirte von der Bereitstellung dieser Zwischenprodukte wirtschaftlich profitieren können. Es stellte sich heraus, dass vor allem große landwirtschaftliche Betriebe einen wirtschaftlichen Nutzen daraus ziehen können. Der Anbau von Futterleguminosen könnte in diesen Betrieben eine stark positive Umweltwirkung haben, da z.B. der Einsatz von Mineraldüngern reduziert werden kann und Bodenstrukturen verbessert werden.
Zusammenfassend eröffnet die Grüne Bioraffinerie neue Nutzungsansätze für Futterleguminosen und somit Grünlandstandorte und kann genutzt werden, um die Nachhaltigkeit in agrarischen Produktionssystemen zu steigern.
KW  - Green Biorefinery
KW  - cost-benefit-analysis
KW  - field trials
KW  - fermentation experiments
KW  - lactic acid production
KW  - fodder legumes
KW  - Luzerne
KW  - Kleegras
KW  - Versuchsanbau
KW  - Fermentation
KW  - Milchsäure
KW  - Futtermittel für Wiederkäuer
KW  - Presskuchen
KW  - Presssaft
KW  - Kosten-Nutzen-Analyse
KW  - Nachhaltigkeit im ländlichen Raum
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-87198
ER  - 
TY  - THES
A1  - Sander, Andreas Alexander Christoph
T1  - Radiatively driven winds of hot stars
BT  - Coupling hydrodynamics with detailed non-LTE radiative transfer
Y1  - 2015
ER  - 
TY  - THES
A1  - Bendadani, Carolin
T1  - 1-Methylpyren: Biotransformation und Gentoxizität
Y1  - 2015
ER  - 
TY  - THES
A1  - Herde, Antje
T1  - Individual differences and seasonal variation in behaviour
BT  - Studies on common voles
Y1  - 2015
ER  - 
TY  - THES
A1  - Baumeier, Christian
T1  - Dietary and Pharmacological Strategies for the Prevention and Treatment of Type 2 Diabetes in a Diabetes-Susceptible Mouse Model
Y1  - 2015
ER  - 
TY  - THES
A1  - Arabi, Fayezeh
T1  - Functional characterization of Sulfur Deficiency Induced genes, SDI1 and SDI2, in Arabidopsis thaliana
Y1  - 2015
ER  - 
TY  - THES
A1  - Prandi, Simone
T1  - Characterization of the expression and function of bitter taste receptor genes in gastrointestinal tissues
Y1  - 2015
ER  - 
TY  - THES
A1  - Golle, Kathleen
T1  - Physical fitness in school-aged children
T1  - Motorische Leistungsfähigkeit im Schulkindalter
N2  - Physical fitness is an important marker of health that enables people to carry out activities of daily living with vigour and alertness but without undue fatigue and with sufficient reserve to enjoy active leisure pursuits and to meet unforeseen emergencies. Especially, due to scientific findings that the onset of civilization diseases (e.g., obesity, cardiovascular disease) begins in childhood and that physical fitness tracks (at least) into young adulthood, the regular monitoring and promotion of physical fitness in children is risen up to a public health issue. In relation to the evaluation of a child’s physical fitness over time (i.e., development) the use of longitudinally-based percentile values is of particular interest due to their underlined dedication of true physical fitness development within subjects (i.e., individual changes in timing and tempo of growth and maturation). Besides its genetic determination (e.g., sex, body height), physical fitness is influenced by factors that refer to children’s environment and behaviour. For instance, disparities in physical fitness according to children’s living area are frequently reported concerning the fact that living in rural areas as compared to urban areas seems to be more favourable for children’s physical fitness. In addition, cross-sectional studies found higher fitness values in children participating in sports clubs as compared to non-participants. However, up to date, the observed associations between both (i.e., living area and sports club participating) and children’s physical fitness are unresolved concerning a long-term effect. In addition, social inequality as determined by the socioeconomic status (SES) extends through many areas of children’s life. While evidence indicates that the SES is inversely related to various indices of child’s daily life and behaviour like educational success, nutritional habits, and sedentary- and physical activity behaviour, a potential relationship between child’s physical fitness and the SES is hardly investigated and indicated inconsistent results.
The present thesis addressed three objectives: (1) to generate physical fitness percentiles for 9- to 12- year-old boys and girls using a longitudinal approach and to analyse the age- and sex-specific development of physical fitness, (2) to investigate the long-term effect of living area and sports club participation on physical fitness in third- to sixth-grade primary school students, and (3) to examine associations between the SES and physical fitness in a large and representative (i.e., for a German federal state) sample of third grade primary school students.
Methods
(i/ii) Healthy third graders were followed over four consecutive years (up to grade 6), including annually assessment of physical fitness and parental questionnaire (i.e., status of sports club participation and living area). Six tests were conducted to estimate various components of physical fitness: speed (50-m sprint test), upper body muscular power (1-kg ball push test), lower body muscular power (triple hop test), flexibility (stand-and-reach test), agility (star agility run test), and cardiorespiratory fitness (CRF) (9-min run test). (iii) Within a cross-sectional study (i.e., third objective), physical fitness of third graders was assessed by six physical fitness tests including: speed (20-m sprint test), upper body muscular power (1-kg ball push test), lower body muscular power (standing long jump [SLJ] test), flexibility (stand-and-reach test), agility (star agility run test), and CRF (6-min run test). By means of questionnaire, students reported their status of organized sports participation (OSP).
Results
(i) With respect to percentiles of physical fitness development, test performances increased in boys and girls from age 9 to 12, except for males’ flexibility (i.e., stable performance over time). Girls revealed significantly better performance in flexibility, whereas boys scored significantly higher in the remaining physical fitness tests. In girls as compared to boys, physical fitness development was slightly faster for upper body muscular power but substantially faster for flexibility. Generated physical fitness percentile curves indicated a timed and capacity-specific physical fitness development (curvilinear) for upper body muscular power, agility, and CRF. (ii) Concerning the effect of living area and sports club participation on physical fitness development, children living in urban areas showed a significantly faster performance development in physical fitness components of upper and lower body muscular power as compared to peers from rural areas. The same direction was noted as a trend in CRF. Additionally, children that regularly participated in a sports club, when compared to those that not continuously participated in a sports club demonstrated a significantly faster performance development in lower body muscular power. A trend of faster performance development in sports club participants occurred in CRF too. (iii) Regarding the association of SES with physical fitness, the percentage of third graders that achieved a high physical fitness level in lower body muscular power and CRF was significantly higher in students attending schools in communities with high SES as compared to middle and low SES, irrespective of sex. Similar, students from the high SES-group performed significantly better in lower body muscular power and CRF than students from the middle and/or the low SES-group.
Conclusion
(i) The generated percentile values provide an objective tool to estimate childrenʼs physical fitness within the frame of physical education (e.g., age- and sex-specific grading of motor performance) and further to detect children with specific fitness characteristics (low fit or high fit) that may be indicative for the necessity of preventive health promotion or long term athlete development. (ii) It is essential to consider variables of different domains (e.g., environment and behavior) in order to improve knowledge of potential factors which influence physical fitness during childhood. In this regard, the present thesis provide a first input to clarify the causality of living area and sports club participation on physical fitness development in school-aged children. Living in urban areas as well as a regular participation in sports clubs positively affected children´s physical fitness development (i.e., muscular power and CRF). Herein, sports club participation seems to be a key factor within the relationship between living area and physical fitness. (iii) The findings of the present thesis imply that attending schools in communities with high SES refers to better performance in specific physical fitness test items (i.e., muscular power, CRF) in third graders. Extra-curricular physical education classes may represent an important equalizing factor for physical activity opportunities in children of different SES backgrounds. In regard to strong evidence of a positive relationship between physical fitness - in particular muscular fitness/ CRF - and health, more emphasis should be laid on establishing sports clubs and extra-curricular physical education classes as an easy and attractive means to promote fitness-, and hence health- enhancing daily physical activity for all children (i.e. public health approach).
N2  - Die motorische Leistungsfähigkeit (LF) ist eine bedeutsame Determinante eines ganzheitlich ausgerichteten Verständnisses von Gesundheit. Sie ermöglicht es dem Individuum Alltagsaktivitäten mit Kraft und Aufmerksamkeit durchzuführen, ohne übermäßige Ermüdung und mit genügend Reserven, um Freizeitaktivitäten nachzugehen und belastende und unvorhersehbare Situationen zu meistern. Verbunden mit der Evidenz, dass ein Großteil der heutigen Zivilisationskrankheiten (z. B. Adipositas, Herzkreislauferkrankungen) ihren Ursprung in der Kindheit haben und das relative Niveau der motorischen LF (zumindest) bis in das junge Erwachsenenalter hin stabil ist, etabliert sich die kontinuierliche Erfassung und Förderung motorischer Fitness im Kindesalter zu einem primären volkswirtschaftlichen Gesundheitsziel. In Verbindung mit der Erfassung der motorischen LF von Kindern über die Zeit (d. h. Entwicklung) ist der Nutzen Längsschnitt basierter Perzentilwerte aufgrund der Detektion von individuellen Leistungsentwicklungen (d. h. zeit- und frequenzspezifische Variationen in Wachstum und Reifung) von Relevanz. Neben der genetischen Determination (z. B. Geschlecht, Körperhöhe), wird die motorische LF auch durch Verhaltens- und Umweltfaktoren beeinflusst. Unterschiede in der motorischen LF in Abhängigkeit von der Wohngegend wurden häufig diskutiert. Es scheint, dass das Aufwachsen in der Stadt, im Vergleich zu auf dem Land, für die motorische LF von Vorteil ist. Des Weiteren weisen Querschnittsstudien auf eine bessere motorische Leistung von Sportvereinsmitgliedern im Vergleich zu Nicht-Mitgliedern hin. Die gefundenen Zusammenhänge beider Faktoren (d. h, Wohngegend und Sportvereinsmitgliedschaft) mit der motorischen LF wurden bisher aber noch nicht hinsichtlich eines Ursache-Wirkungs-Verhältnisses untersucht. Soziale Ungleichheit, u. a. determiniert über den sozioökonomischen Status (SES), findet sich in vielen Lebensbereichen von Kindern wieder. Während gut belegt ist, dass der SES negativ mit Lebens- und Verhaltensindikatoren wie Bildungserfolg, Ernährungsgewohnheiten und Bewegungsverhalten korreliert, ist ein Zusammenhang mit der infantilen motorischen LF kaum untersucht und wenn, mit inkonsistenten Ergebnissen.
Mit Bezug auf die Kohorte “Grundschüler/innen” widmet sich die vorliegende Arbeit der Realisierung von drei Zielstellungen: (i) Der Erstellung von alters- und geschlechtsspezifischen Perzentilen (d. h. Normwerte) zur Entwicklung der motorischen LF (d. h. Normwerte) und inbegriffenen Analysen zum Einfluss von Alter und Geschlecht. (ii) Der Klärung eines möglichen Einflusses von Wohnort und Sportvereinsmitgliedschaft auf die motorische LF. (iii) Der Klärung eines möglichen Zusammenhanges zwischen dem SES und der motorischen LF.
Methodik
(i/ii) Im Längsschnitt-Design wurden Schülerinnen und Schüler (SuS) der dritten Jahrgangsstufe (JST) einmal jährlich über vier Jahre hinweg (d. h. bis JST 6) in ihren motorischen Leistungen getestet. Die motorische Leistungserfassung beinhaltete sechs Testaufgaben: Schnelligkeit (50-m Sprint), Schnellkraft der oberen Extremität ([o. Extr.], Vollballstoß), Schnellkraft der unteren Extremität ([u. Extr.], Dreier Hopp), Beweglichkeit (Rumpfbeuge), Koordination unter Zeitdruck  ([Koordination], Sternlauf) und Ausdauer (9-min Lauf). Mittels elterlichem Fragebogen wurde die Mitgliedschaft in einem Sportverein (ja/nein) sowie der Wohnort (Stadt/Land) der SuS erfasst. 
(iii) Im Rahmen einer Querschnittsstudie absolvierten SuS der JST 3 sechs motorische Testaufgaben: Schnelligkeit (20-m Sprint), Schnellkraft der o. Extr. (Medizinballstoß), Schnellkraft der u. Extr. (Standweitsprung), Beweglichkeit (Rumpfbeuge), Koordination (Sternlauf) und Ausdauer. Zusätzlich wurden die SuS zur Aktivität im organisierten Sport befragt (Sportverein und/oder Schulsportarbeitsgemeinschaft [Sport-AG]: ja/nein).
Ergebnisse
(i) Die motorische LF der initial 9-jährigen Jungen und Mädchen (JST 3) steigerte sich bis zum 12. Lebensjahr (JST 6). In der Beweglichkeit wiesen die Testleistungen der Jungen keine Leistungsentwicklung aus (d. h. konstante Leistung). In allen Jahren erzielten Mädchen bessere Leistungen in der Beweglichkeit, wohingegen die Jungen in den übrigen motorischen Leistungsbereichen besser abschnitten. Mit Blick auf die Entwicklung der motorischen LF über die Zeit zeigte sich eine marginal schnellere Leistungsentwicklung der Mädchen im Vergleich zu den Jungen in der Schnellkraft (o. Extr.) und der Koordination sowie eine deutliche schnellere Leistungsentwicklung in der Beweglichkeit. Die erstellten Perzentilkurven detektierten eine zeit- und fähigkeits-, nicht aber geschlechtsspezifische Entwicklung der motorischen LF (kurvenförmige Leistungsentwicklung in der Schnellkraft der o. Extr., Koordination und Ausdauer. (ii) Im zeitlichen Verlauf steigerte sich die motor. LF von SuS, die in der Stadt lebten gegenüber SuS aus ländlichen Regionen schneller (d. h., Schnellkraft der o. und u. Extr., tendenziell: Ausdauer). Immer-Sportveinsmitglieder zeigten gegenüber Nie-Mitgliedern eine schnellere Entwicklung in ihrer motor. LF (d. h. Schnellkraft u. Extr., tendenziell: Ausdauer). (iii) Der Anteil an SuS, die ein hohes motorisches Leistungslevel erreichten (d. h. Schnellkraft u. Extr., Ausdauer) war höher in der Gruppe mit hohem SES im Vergleich zur Gruppe mit mittlerem und niedrigem SES. Similar, students from the high SES-group performed significantly better in lower body muscular power and CRF than students from the middle and/or the low SES-group.
Schlussfolgerung
(i) Die erstellten Perzentile/Normwerte bieten ein Instrument zur objektiven Bewertung der motorischen LF und ihrer Entwicklung im Sportunterricht (d. h. alters- und geschlechtsspezifische Benotung der motorischen Leistung). Darüber können SuS mit spezifischen Leistungsausprägungen (z. B. geringe/hohe motorische Leistung) identifiziert werden und somit eine erste Indikation zur Bewegungsförderung oder einem langfristigen Leistungsaufbau im Sport gegeben werden.
(ii) Im Zusammenhang mit einem verbesserten Kenntnisstand zu potentiellen Einflussfaktoren auf die infantile motorische LF, ist es bedeutsam Variablen verschiedener Lebensbereiche in wissenschaftlichen Studien zur motor. LF zu berücksichtigen. Daran anknüpfend präsentiert die vorliegende Arbeit erste Erkenntnisse zum Einfluss von Wohngegend und Sportvereinsmitgliedschaft auf die Entwicklung der motorischen LF im Schulkindalter. Das Aufwachsen in der Stadt sowie eine kontinuierliche Mitgliedschaft im Sportverein haben einen positiven Einfluss auf die Entwicklung motorischer Leistungen (d. h. Schnellkraft und Ausdauer). Die Mitgliedschaft im Sportverein scheint eine positive Schlüsselrolle (d. h. Mediator) in der Beziehung zwischen Wohngegend und motorischer LF einzunehmen. 
(iii) Kinder, die Schulen in Gemeinden mit hohem SES besuchten erzielten bessere motorische Leistungen (d. h. Schnellkraft und Ausdauer). Mit Blick auf die deutlichen Hinweise eines positiven Zusammenhangs zwischen der motorischen LF – insbesondere Ausdauer- und Kraft determinierte Komponente – und der Gesundheit, sollte ein größerer Schwerpunkt auf die Gründung/Einrichtung von Sportvereinen und Sport-AGs gelegt werden als ein attraktives und ungezwungenes Setting zur Förderung gesundheitswirksamer körperlicher Aktivität für alle Kinder.
KW  - physical fitness
KW  - school-aged children
KW  - living area
KW  - sports club participation
KW  - socioeconomic status
KW  - motorische Leistungsfähigkeit
KW  - Grundschüler/innen
KW  - Wohngegend
KW  - Sportvereinsmitgliedschaft
KW  - sozioökonomischer Status
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-85949
ER  - 
TY  - THES
A1  - Ramisch, Arne
T1  - Lake system development on the northern Tibetan Plateau during the last ~ 12 ka
Y1  - 2015
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