TY  - THES
A1  - Zhu, Fangjun
T1  - Gene evolution and expression patterns in the all-female fish Amazon molly: Poecilia formosa
Y1  - 2016
ER  - 
TY  - THES
A1  - Zhang, Youjun
T1  - Investigation of the TCA cycle and glycolytic metabolons and their physiological impacts in plants
Y1  - 2016
ER  - 
TY  - THES
A1  - Xu, Ke
T1  - Functional characterization of two MYB transcription factors, MYB95 and MYB47, in Arabidopsis thaliana
Y1  - 2016
ER  - 
TY  - THES
A1  - Wutke, Saskia
T1  - Tracing Changes in Space and Time
BT  - Paternal Diversity and Phenotypic Traits during Horse Domestication
N2  - The horse is a fascinating animal symbolizing power, beauty, strength and grace. Among all the animal species domesticated the horse had the largest impact on the course of human history due to its importance for warfare and transportation. Studying the process of horse domestication contributes to the knowledge about the history of horses and even of our own species.
Research based on molecular methods has increasingly focused on the genetic basis of horse domestication. Mitochondrial DNA (mtDNA) analyses of modern and ancient horses detected immense maternal diversity, probably due to many mares that contributed to the domestic population. However, mtDNA does not provide an informative phylogeographic structure. In contrast, Y chromosome analyses displayed almost complete uniformity in modern stallions but relatively high diversity in a few ancient horses. Further molecular markers that seem to be well suited to infer the domestication history of horses or genetic and phenotypic changes during this process are loci associated with phenotypic traits.
This doctoral thesis consists of three different parts for which I analyzed various single nucleotide polymorphisms (SNPs) associated with coat color, locomotion or Y chromosomal variation of horses. These SNPs were genotyped in 350 ancient horses from the Chalcolithic (5,000 BC) to the Middle Ages (11th century). The distribution of the samples ranges from China to the Iberian Peninsula and Iceland. By applying multiplexed next-generation sequencing (NGS) I sequenced short amplicons covering the relevant positions: i) eight coat-color-associated mutations in six genes to deduce the coat color phenotype; ii) the so-called ’Gait-keeper’ SNP in the DMRT3 gene to screen for the ability to amble; iii) 16 SNPs previously detected in ancient horses to infer the corresponding haplotype. Based on these data I investigated the occurrence and frequencies of alleles underlying the respective phenotypes as well as Y chromosome haplotypes at different times and regions. Also, selection coefficients for several Y chromosome lineages or phenotypes were estimated.
Concerning coat color differences in ancient horses my work constitutes the most comprehensive study to date. I detected an increase of chestnut horses in the Middle Ages as well as differential selection for spotted and solid phenotypes over time which reflects changing human preferences.
With regard to ambling horses, the corresponding allele was present in medieval English and Icelandic horses. Based on these results I argue that Norse settlers, who frequently invaded parts of Britain, brought ambling individuals to Iceland from the British Isles which can be regarded the origin of this trait. Moreover, these settlers appear to have selected for ambling in Icelandic horses.
Relating to the third trait, the paternal diversity, these findings represent the largest ancient dataset of Y chromosome variation in non-humans. I proved the existence of several Y chromosome haplotypes in early domestic horses. The decline of Y chromosome variation coincides with the movement of nomadic peoples from the Eurasian steppes and later with different breeding practices in the Roman period.
In conclusion, positive selection was estimated for several phenotypes/lineages
in different regions or times which indicates that these were preferred by humans. Furthermore, I could successfully infer the distribution and dispersal of horses in association with human movements and actions. Thereby, a better understanding of the influence of people on the changing appearance and genetic diversity of domestic horses could be gained. My results also emphasize the close relationship of ancient genetics and archeology or history and that only in combination well-founded conclusions can be reached.
KW  - ancient DNA
KW  - domestication
KW  - horse
KW  - equus caballus
KW  - locomotion
KW  - Y chromosome
KW  - coat colour
Y1  - 2016
ER  - 
TY  - THES
A1  - Synodinos, Alexios D.
T1  - Savanna dynamics under extreme conditions
T1  - Savannendynamik unter extremen Bedingungen
BT  - insights from a mathematical model
N2  - Savannas cover a broad geographical range across continents and are a biome best described by a mix of herbaceous and woody plants. The former create a more or less continuous layer while the latter should be sparse enough to leave an open canopy. What has long intrigued ecologists is how these two competing plant life forms of vegetation coexist. 

Initially attributed to resource competition, coexistence was considered the stable outcome of a root niche differentiation between trees and grasses. The importance of environmental factors became evident later, when data from moister environments demonstrated that tree cover was often lower than what the rainfall conditions would allow for. Our current understanding relies on the interaction of competition and disturbances in space and time. Hence, the influence of grazing and fire and the corresponding feedbacks they generate have been keenly investigated. Grazing removes grass cover, initiating a self-reinforcing process propagating tree cover expansion. This is known as the encroachment phenomenon. Fire, on the other hand, imposes a bottleneck on the tree population by halting the recruitment of young trees into adulthood. Since grasses fuel fires, a feedback linking grazing, grass cover, fire, and tree cover is created. In African savannas, which are the focus of this dissertation, these feedbacks play a major role in the dynamics.

The importance of these feedbacks came into sharp focus when the notion of alternative states began to be applied to savannas. Alternative states in ecology arise when different states of an ecosystem can occur under the same conditions. According to this an open savanna and a tree-dominated savanna can be classified as alternative states, since they can both occur under the same climatic conditions. The aforementioned feedbacks are critical in the creation of alternative states. The grass-fire feedback can preserve an open canopy as long as fire intensity and frequency remain above a certain threshold. Conversely, crossing a grazing threshold can force an open savanna to shift to a tree-dominated state. Critically, transitions between such alternative states can produce hysteresis, where a return to pre-transition conditions will not suffice to restore the ecosystem to its original state.

In the chapters that follow, I will cover aspects relating to the coexistence mechanisms and the role of feedbacks in tree-grass interactions. Coming back to the coexistence question, due to the overwhelming focus on competition and disturbance another important ecological process was neglected: facilitation. Therefore, in the first study within this dissertation I examine how facilitation can expand the tree-grass coexistence range into drier conditions. For the second study I focus on another aspect of savanna dynamics which remains underrepresented in the literature: the impacts of inter-annual rainfall variability upon savanna trees and the resilience of the savanna state. In the third and final study within this dissertation I approach the well-researched encroachment phenomenon from a new perspective: I search for an early warning indicator of the process to be used as a prevention tool for savanna conservation. In order to perform all this work I developed a mathematical ecohydrological model of Ordinary Differential Equations (ODEs) with three variables: soil moisture content, grass cover and tree cover.

Facilitation: Results showed that the removal of grass cover through grazing was detrimental to trees under arid conditions, contrary to expectation based on resource competition. The reason was that grasses preserved moisture in the soil through infiltration and shading, thus ameliorating the harsh conditions for trees in accordance with the Stress Gradient Hypothesis. The exclusion of grasses from the model further demonstrated this: tree cover was lower in the absence of grasses, indicating that the benefits of grass facilitation outweighed the costs of grass competition for trees. Thus, facilitation expanded the climatic range where savannas persisted into drier conditions.

Rainfall variability: By adjusting the model to current rainfall patterns in East Africa, I simulated conditions of increasing inter-annual rainfall variability for two distinct mean rainfall scenarios: semi-arid and mesic. Alternative states of tree-less grassland and tree-dominated savanna emerged in both cases. Increasing variability reduced semi-arid savanna tree cover to the point that at high variability the savanna state was eliminated, because variability intensified resource competition and strengthened the fire disturbance during high rainfall years. Mesic savannas, on the other hand, became more resilient along the variability gradient: increasing rainfall variability created more opportunities for the rapid growth of trees to overcome the fire disturbance, boosting the chances of savannas persisting and thus increasing mesic savanna resilience. 

Preventing encroachment: The breakdown in the grass-fire feedback caused by heavy grazing promoted the expansion of woody cover. This could be irreversible due to the presence of alternative states of encroached and open savanna, which I found along a simulated grazing gradient. When I simulated different short term heavy grazing treatments followed by a reduction to the original grazing conditions, certain cases converged to the encroached state. Utilising woody cover changes only during the heavy grazing treatment, I developed an early warning indicator which identified these cases with a high risk of such hysteresis and successfully distinguished them from those with a low risk. Furthermore, after validating the indicator on encroachment data, I demonstrated that it appeared early enough for encroachment to be prevented through realistic grazing-reduction treatments.

Though this dissertation is rooted in the theory of savanna dynamics, its results can have significant applications in savanna conservation. Facilitation has only recently become a topic of interest within savanna literature. Given the threat of increasing droughts and a general anticipation of drier conditions in parts of Africa, insights stemming from this research may provide clues for preserving arid savannas. The impacts of rainfall variability on savannas have not yet been thoroughly studied, either. Conflicting results appear as a result of the lack of a robust theoretical understanding of plant interactions under variable conditions. . My work and other recent studies argue that such conditions may increase the importance of fast resource acquisition creating a ‘temporal niche’. Woody encroachment has been extensively studied as phenomenon, though not from the perspective of its early identification and prevention. The development of an encroachment forecasting tool, as the one presented in this work, could protect both the savanna biome and societies dependent upon it for (economic) survival. All studies which follow are bound by the attempt to broaden the horizons of savanna-related research in order to deal with extreme conditions and phenomena; be it through the enhancement of the coexistence debate or the study of an imminent external threat or the development of a management-oriented tool for the conservation of savannas.
N2  - Savannen sind gekennzeichnet durch die Koexistenz von Gräsern und Bäumen. Sie bedecken circa 20% der globalen Landfläche und Millionen Menschen hängen von ihrer Intaktheit ab.  Allerdings bedrohen sowohl der Klimawandel als auch Landnutzung dieses Biom. In dieser Studie werden die Existenz von Savannen unter sehr trockenen Bedingungen, ihre Reaktionen auf steigende Fluktuationen des Niederschlags und die Quantifizierung ihrer Resilienz untersucht.  

Die Ergebnisse zeigen, dass unter extrem trockenen Bedingungen der positive Einfluss von Gräsern auf Bäume eine wichtige Rolle für das Überleben der Bäume spielt. Kommt es hingegen zu einer Erhöhung der Niederschlagsvariabilität, wird dadurch eine starke Konkurrenz zwischen den beiden Lebensformen verursacht. Die Resilienz der Savannen und ihre Veränderungen lassen sich quantifizieren und mit dem im letzten Teil dieser Dissertation präsentierten Werkzeug erkennen.

Meine Arbeit demonstriert, dass sich der Fokus der aktuellen Savannenforschung weiten muss, um die Reaktionen von Savannen auf sich ändernde Umweltbedingungen vorherzusagen. Um Savannen langfristig zu erhalten, müssen jedoch die bereits vorhandenen Grundlagen in einem soliden Framework zusammen gebracht werden.
KW  - Savanna ecology
KW  - mathematical modelling
KW  - coexistence mechanisms
KW  - Savanna resilience
KW  - woody encroachment
KW  - early warning signals
KW  - mathematische Modelierung
KW  - Koexistenz Mechanismen
KW  - Savannen Resilienz
KW  - Verbuschung
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-395000
ER  - 
TY  - THES
A1  - Sviben, Sanja
T1  - Calcite biomineralization in coccolithophores
BT  - new insights from ultrastructural and proteomic studies of Emiliania huxleyi
Y1  - 2016
ER  - 
TY  - THES
A1  - Stief, Anna
T1  - Genetics and ecology of plant heat stress memory
Y1  - 2016
ER  - 
TY  - THES
A1  - Sokolowska, Ewelina Maria
T1  - Implementation of a plasmodesmata gatekeeper system, and its effect on intercellular transport
Y1  - 2016
ER  - 
TY  - THES
A1  - Sin, Celine
T1  - Post-transcriptional control of gene expression
T1  - Post-Transkription Steuerung der Genexpression
N2  - Gene expression describes the process of making functional gene products (e.g. proteins or special RNAs) from instructions encoded in the genetic information (e.g. DNA).  This process is heavily regulated, allowing cells to produce the appropriate gene products necessary for cell survival, adapting production as necessary for different cell environments.  Gene expression is subject to regulation at several levels, including transcription, mRNA degradation, translation and protein degradation.  When intact, this system maintains cell homeostasis, keeping the cell alive and adaptable to different environments.  Malfunction in the system can result in disease states and cell death.  In this dissertation, we explore several aspects of gene expression control by analyzing data from biological experiments.  Most of the work following uses a common mathematical model framework based on Markov chain models to test hypotheses, predict system dynamics or elucidate network topology.  Our work lies in the intersection between mathematics and biology and showcases the power of statistical data analysis and math modeling for validation and discovery of biological phenomena.
N2  - Das „zentrale Dogma der Molekularbiologie“ besagt, dass der Fluss genetischer Information mit der DNS startet, die dann auf die RNS kopiert und in Proteine übersetzt wird (Crick 1970). Dieses System der Informationsübertragung bietet zwei natürliche Eingriffspunkte, an denen Genausprägungen manipuliert werden können -- entweder auf dem Level der mRNS (z.B. durch Kontrolle der Transkriptions- oder mRNS- Degradationsprozesse) oder auf dem Level des Proteins (z.B. durch Kontrolle der Translations- oder Proteindegradationsprozesse). An jedem Eingriffspunkt sind eine Vielzahl unterschiedlicher Prozesse zeitgleich aktiv, um die Konzentrationen von mRNS und Proteinen präzise einzustellen. All diese Prozesse tragen dazu bei, die Zelle intern im stationäzen Zustand zu halten, denn eine Fehlfunktion im System kann zu Krankheitszuständen oder zum Zelltot führen. In dieser Arbeit untersuchen wir verschiedene Aspekte der Kontrolle der Genausprägungs, indem wir Daten biologischer Experimente analysieren. Unsere Arbeit liegt hierbei zwischen den Bereichen der mathematischer Modellierung und der Biologie und zeigt den immensen Nutzen von statistischen Analysemethoden und mathematischer Modellbildung zur Validierung und Neuentdeckung biologischer Phänomene auf.
KW  - mRNA degradation
KW  - protein degradation
KW  - gene expression control
KW  - mathematical modeling
KW  - stochastic modeling
KW  - data analysis and statistics
KW  - next generation sequencing (NGS)
KW  - ribosome
KW  - Datenanalyse und Statistik
KW  - Regulierung der Genexpression
KW  - mRNA Degradierung
KW  - mathematisches Modellierung
KW  - Proteindegradierung
KW  - Ribosom
KW  - stochastische Modellierung
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-102469
ER  - 
TY  - THES
A1  - Shikangalah, Rosemary Ndawapeka
T1  - An ecohydrological impact assessment in urban areas
BT  - urban water erosion in Windhoek, Namibia
N2  - Over the last decades, the world’s population has been growing at a faster rate, resulting in increased urbanisation, especially in developing countries. More than half of the global population currently lives in urbanised areas with an increasing tendency. The growth of cities results in a significant loss of vegetation cover, soil compaction and sealing of the soil surface which in turn results in high surface runoff during high-intensity storms and causes the problem of accelerated soil water erosion on streets and building grounds. Accelerated soil water erosion is a serious environmental problem in cities as it gives rise to the contamination of aquatic bodies, reduction of ground water recharge and increase in land degradation, and also results in damages to urban infrastructures, including drainage systems, houses and roads. Understanding the problem of water erosion in urban settings is essential for the sustainable planning and management of cities prone to water erosion. However, in spite of the vast existence of scientific literature on water erosion in rural regions, a concrete understanding of the underlying dynamics of urban erosion still remains inadequate for the urban dryland environments.

This study aimed at assessing water erosion and the associated socio-environmental determinants in a typical dryland urban area and used the city of Windhoek, Namibia, as a case study. The study used a multidisciplinary approach to assess the problem of water erosion. This included an in depth literature review on current research approaches and challenges of urban erosion, a field survey method for the quantification of the spatial extent of urban erosion in the dryland city of Windhoek, and face to face interviews by using semi-structured questionnaires to analyse the perceptions of stakeholders on urban erosion.

The review revealed that around 64% of the literatures reviewed were conducted in the developed world, and very few researches were carried out in regions with extreme climate, including dryland regions. Furthermore, the applied methods for erosion quantification and monitoring are not inclusive of urban typical features and they are not specific for urban areas. The reviewed literature also lacked aspects aimed at addressing the issues of climate change and policies regarding erosion in cities. In a field study, the spatial extent and severity of an urban dryland city, Windhoek, was quantified and the results show that nearly 56% of the city is affected by water erosion showing signs of accelerated erosion in the form of rills and gullies, which occurred mainly in the underdeveloped, informal and semi-formal areas of the city. Factors influencing the extent of erosion in Windhoek included vegetation cover and type, socio-urban factors and to a lesser extent slope estimates. A comparison of an interpolated field survey erosion map with a conventional erosion assessment tool (the Universal Soil Loss Equation) depicted a large deviation in spatial patterns, which underlines the inappropriateness of traditional non-urban erosion tools to urban settings and emphasises the need to develop new erosion assessment and management methods for urban environments. It was concluded that measures for controlling water erosion in the city need to be site-specific as the extent of erosion varied largely across the city.

The study also analysed the perceptions and understanding of stakeholders of urban water erosion in Windhoek, by interviewing 41 stakeholders using semi-structured questionnaires. The analysis addressed their understanding of water erosion dynamics, their perceptions with regards to the causes and the seriousness of erosion damages, and their attitudes towards the responsibilities for urban erosion. The results indicated that there is less awareness of the process as a phenomenon, instead there is more awareness of erosion damages and the factors contributing to the damages. About 69% of the stakeholders considered erosion damages to be ranging from moderate to very serious. However, there were notable disparities between the private householders and public authority groups. The study further found that the stakeholders have no clear understanding of their responsibilities towards the management of the control measures and payment for the damages. The private householders and local authority sectors pointed fingers at each other for the responsibilities for erosion damage payments and for putting up prevention measures. The reluctance to take responsibility could create a predicament for areas affected, specifically in the informal settlements where land management is not carried out by the local authority and land is not owned by the occupants.

The study concluded that in order to combat urban erosion, it is crucial to understand diverse dynamics aggravating the process of urbanisation from different scales. Accordingly, the study suggests that there is an urgent need for the development of urban-specific approaches that aim at: (a) incorporating the diverse socio-economic-environmental aspects influencing erosion, (b) scientifically improving natural cycles that influence water storages and nutrients for plants in urbanised dryland areas in order to increase the amount of vegetation cover, (c) making use of high resolution satellite images to improve the adopted methods for assessing urban erosion, (d) developing water erosion policies, and (e) continuously monitoring the impact of erosion and the influencing processes from local, national and international levels.
N2  - In den letzten Jahrzehnten ist die Erdbevölkerung mit großer Geschwindigkeit gewachsen. Das hatte eine verstärkte Urbanisierung zur Folge, insbesondere in den Entwicklungsländern. Zurzeit lebt über die Hälfte der globalen Bevölkerung in Stadtgebieten, mit steigender Tendenz. Städtewachstum geht mit einem signifikanten Verlust von Vegetationsbedeckung, sowie mit Bodenverdichtung und -versiegelung einher. Diese Faktoren führen bei  Starkregenereignissen zu einem hohen Oberflächenabfluss, und zu Problemen durch beschleunigte wasserbedingte Bodenerosion in Straßen und auf Baugelände. In Städten ist eine beschleunigte wasserbedingte Bodenerosion ist ein ernstzunehmendes Umweltproblem, denn sie verursacht eine Verschmutzung der Gewässer, eine verminderte Grundwasserneubildung und erhöhte Landdegradierung. Darüber hinaus kommt es zu erosionsbedingten Schäden in der städtischen Infrastruktur, inklusive der Entwässerungssysteme, sowie an Häusern und Straßen. Für ein nachhaltiges Planen und Management von erosionsanfälligen Städten ist es von essentieller Bedeutung, die Probleme der Wassererosion in städtischen Gebieten zu verstehen. Trotz der großen Anzahl wissenschaftlicher Studien über Wassererosion in ländlichen Gegenden bleibt unser Verständnis der zu Grunde liegenden Erosionsdynamiken in urbanen Trockengebieten unzureichend.

Diese Studie zielt darauf ab, Wassererosion, sowie die dazu beitragenden sozio-ökologischen Faktoren, in einem typischen urbanen Trockengebiet zu erfassen. Hierzu wurde ein fachübergreifender Ansatz am Fallbeispiel der Stadt Windhoek, Namibia, gewählt. Die Arbeit umfasst eine detaillierte Literaturanalyse der aktuellen Forschungsansätze zur urbanen Wassererosion und den damit verbundenen Herausforderungen. Außerdem wurde eine feldstudienbasierte Methode entwickelt, mit der das Ausmaß der Wassererosion in der Stadt Windhoek quantifiziert und räumlich erfasst wurde. Schließlich wurden persönliche Befragungen mit halbstrukturierten Fragebögen durchgeführt, um die Wahrnehmung der verschiedenen Interessenvertreter zum Thema Erosion in Stadtgebieten zu analysieren.

Die Literaturanalyse hat gezeigt, dass 64% der untersuchten Studien in der entwickelten Welt durchgeführt wurden und nur sehr wenige Regionen mit extremen Klimabedingungen, einschließlich Trockengebieten, untersucht wurden. Hinzu kommt, dass die verwendeten Methoden zur Erosionsquantifizierung und -beobachtung die für urbane Gebiete typischen Merkmale nicht beinhalten und dafür auch nicht ausgerichtet sind. Des Weiteren mangelt es der untersuchten Literatur an Ansätzen, die den Einfluss des Klimawandels und politische Aspekte in Bezug auf Erosion in Stadtgebieten thematisieren. In einer Feldstudie wurde das Ausmaß von Wassererosion in der trocken gelegenen Stadt Windhoek quantifiziert und räumlich erfasst. Beinahe 56% der Stadt waren von Wassererosion betroffen und wiesen Anzeichen beschleunigter Erosion in Form von Rinnen und Rillen auf. Letztere traten vor allem in den unterentwickelten, informellen und semi-formellen Stadtgebieten auf. Das Ausmaß der Erosion in Windhoek wurde unter anderem von der Vegetationsbedeckung und dem Vegetationstyp, von sozial-urbanen Faktoren, und zu einem geringeren Grad von dem geschätzten Gefälle bestimmt. Der Vergleich einer interpolierten feldstudienbasierten Erosionskarte mit Ergebnissen, die auf einer konventionellen Methode zur Erosionserfassung (der Allgemeinen Bodenabtragsgleichung (ABAG)) basieren, ergab eine starke Abweichung in den räumlichen Mustern. Das verdeutlicht die Unzulänglichkeit einer direkten Übertragung von traditionellen nicht-urbanen Methoden zur Erosionserfassung auf ein urbanes Umfeld und betont die Notwendigkeit, neue Methoden sowohl zur Erfassung als auch zum Management von Erosion für urbane Gebiete zu entwickeln. Aus der großen Variabilität des Erosionsausmaßes innerhalb der Stadt lässt sich folgern, dass Methoden zur Kontrolle von Wassererosion in Städten standortspezifisch sein sollten.

Anhand von halbstrukturierten Fragebögen wurde in einem weiteren Teil der Arbeit die Wahrnehmung und das Verständnis der unterschiedlichen Interessenvertreter zum Thema urbane Wassererosion in Windhoek untersucht. Insgesamt wurden 41 Interessenvertreter zu ihrem Verständnis der Wassererosionsdynamiken, zu ihrer Wahrnehmung in Bezug auf mögliche Ursachen und zum Ausmaß der Erosionsschäden, sowie zu ihrer Einstellung zur Verantwortlichkeit für die Erosion in der Stadt befragt. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass es eine geringe Wahrnehmung für das Phänomen der Erosion als Prozess gibt, dafür aber eine im Vergleich erhöhte Wahrnehmung der Erosionsschäden und der Faktoren, die zu den Schäden beitragen. Ungefähr 69% der Interessenvertreter stuften die Erosionsschäden als moderat bis sehr ernsthaft ein. Dabei gab es erkennbare Differenzen zwischen der Gruppe der privaten Haushalte und der der öffentlichen Behörden. Des Weiteren hat die Untersuchung ergeben, dass die Interessenvertreter kein klares Verständnis ihrer Verantwortung in Bezug auf das Management der Kontrollmaßnahmen, sowie ihrer finanziellen Verantwortung für die Schäden haben. Die privaten Haushalte und die örtlichen Behörden wiesen sich gegenseitig die Zahlungsverantwortung für die Erosionsschäden und für vorbeugende Maßnahmen zu. Der Unwille der einzelnen Akteure, Verantwortung zu übernehmen, könnte eine Zwickmühle für die betroffenen Gebiete werden. Dies gilt insbesondere für die informellen Siedlungen, in denen von den örtlichen Behörden kein Landmanagement durchgeführt wird, das Land aber auch nicht Eigentum der Bewohnern ist.

Abschließend hat die Studie ergeben, dass es für eine effektive Erosionsbekämpfung in der Stadt von ausschlaggebender Bedeutung ist, die verschiedenen, den Prozess der Urbanisierung auf negative Weise verstärkenden Dynamiken, auf ihren unterschiedlichen Skalen zu verstehen. Auf Grundlage der hier präsentierten Ergebnisse wird eine Entwicklung speziell auf Stadtgebiete ausgerichteter Ansätze mit folgenden Zielen dringend nahegelegt: (a) Einer Integration von diversen sozio-ökonomisch-ökologischen Aspekten, die sich auf Erosion auswirken; (b) Einer wissenschaftlich begründeten Verbesserung der natürlichen Kreisläufe, die sich positiv auf die Wasserspeicherung im Boden und die Nährstoffverfügbarkeit für Pflanzen auswirken, um dadurch einen höheren Vegetationsbedeckungsgrad zu erreichen; (c) Der Nutzung hoch aufgelöster Satellitendaten, um die Methoden zur Erosionserfassung für urbane Gebiete zu verbessern; (d) Der Entwicklung politischer Maßnahmen zur Bekämpfung von Wassererosion.
KW  - urban soil erosion
KW  - water erosion
KW  - risk mapping
KW  - urbane Bodenerosion
KW  - Wassererosion
KW  - Risikoabbildung
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-102356
ER  - 
TY  - THES
A1  - Shahnejat-Bushehri, Sara
T1  - Unravelling the role of the Arabidopsis NAC transcription factor JUNGBRUNNEN1 (JUB1) for the regulation of growth and stress responses
Y1  - 2016
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schöppler, Vanessa
T1  - Material properties of Banksia follicles
Y1  - 2016
ER  - 
TY  - THES
A1  - Sauter, Jörg
T1  - The molecular origin of plant cell wall swelling
N2  - In dieser Arbeit werden die Eigenschaften von hydratisierten Hemicellulose Polysacchariden mittels Computersimulation untersucht. Die hohe Quellfähigkeit von Materialien die aus diesen Molekülen bestehen, erlaubt die Erzeugung von zielgerichteter Bewegung in Planzenmaterialien, ausschließlich gesteuert durch Wasseraufnahme.

Um den molekularen Ursprung dieses Quellvermögens zu untersuchen wird, im Vergleich mit Experimenten, ein atomistisches Modell für Hemicellulose Polysaccharide entwickelt und getestet. Unter Verwendung dieses Modells werden Simulationen von kleinen Polysacchariden benutzt um die Wechselwirkungen mit Wasser, den Einfluss von Wasser auf die Konformationsfreiheit der Moleküle, und die Quellfähigkeit, quantifiziert durch den osmotischen Druck, zu verstehen. Es wird gezeigt, dass verzweigte und lineare Polysaccharide unterschiedliche Hydratisierungseingenschaften im Vergleich zu lineare Polysacchariden aufweisen.

Um das Quellverhalten auf Längen- und Zeitskalen untersuchen zu können die über die Begrenzungen atomistischer Simulationen hinausgehen, wurde eine Prozedur entwickelt um übertragbare vergröberte Modelle herzuleiten. Die Übertragbarkeit der vegröberten Modelle wird gezeigt, sowohl über unterschiedliche Polysaccharidkonzentrationen als auch über unterschiedliche Polymerlängen. Daher erlaubt die Prozedur die Konstruktion von großen vergröberter Systemen ausgehend von kleinen atomistischen Referenzsystemen. Abschließend wird das vergröberte Modell verwendet um zu zeigen, dass lineare und verzweigte Polysaccharide ein unterschiedliches Quellverhalten aufweisen, wenn sie mit einem Wasserbad gekoppelt werden.
N2  - In this Thesis, the properties of aqueous hemicellulose polysaccharides are investigated using computer simulations. The high swelling capacity of materials composed of these molecules allows the generation of directed motion in plant materials entirely controlled by water uptake.

To explore the molecular origin of this swelling capacity, a computational model with atomistic resolution for hemicellulose polysaccharides is build and validated in comparison with experiments. Using this model, simulations of small polysaccharides are employed to gain an understanding of the interactions of these molecules with water,  the influence of water on their conformational freedom, and the swelling capacity quantified in terms of osmotic pressure. It is revealed that the branched hemicellulose polysaccharides show different hydration characteristics compared to linear polysaccharides.

To study swelling properties on length and time scales that exceed the limitations imposed by atomistic simulations, a procedure to obtain transferable coarse-grain models is developed. The transferability of the coarse-grain models over both different degrees of polymerization as well as different solute concentrations is demonstrated. Therefore, the procedure allows the construction of large coarse-grained systems based on small atomistic reference systems. Finally, the coarse-grain model is applied to demonstrate that linear and branched polysaccharides show a different swelling behavior when coupled to a water bath.
Y1  - 2016
ER  - 
TY  - THES
A1  - Sas, Claudia
T1  - Evolution of the selfing syndrome in the genus capsella
BT  - an investigation into floral UV absorption and scent emission
Y1  - 2016
ER  - 
TY  - THES
A1  - Ruiz-Martinez, Maria
T1  - Characterisation and engineering of lignocellulolytic enzymes from the soil bacterium Sorangium cellulosum
Y1  - 2016
ER  - 
TY  - THES
A1  - Rottstock, Tanja
T1  - Effects of plant community diversity and composition on fungal pathogens in experimental grasslands
Y1  - 2016
ER  - 
TY  - THES
A1  - Rolke, Daniel
T1  - Räumliche und zeitliche Expressionsmuster sowie Funktionen der Serotonin-Rezeptor-Subtypen der Honigbiene, Apis mellifera L., 1758
T1  - Spatial and temporal expression patterns as well as functions of the serotonin-receptor-subtypes in the honey bee, Apis mellifera L., 1758
N2  - Das biogene Amin Serotonin (5-Hydroxytryptamin, 5-HT) agiert als wichtiger chemischer Botenstoff bei einer Vielzahl von Organismen. Das durch 5 HT vermittelte Signal wird dabei durch spezifische Rezeptoren wahrgenommen und in eine zelluläre Reaktion umgesetzt. Diese 5 HT Rezeptoren gehören überwiegend zur Familie der G Protein gekoppelten Rezeptoren (GPCRs). Die Honigbiene Apis mellifera bietet unter anderem aufgrund ihrer eusozialen Lebensweise vielfältige Ansatzpunkte zur Erforschung der Funktionen des serotonergen Systems in Insekten. Bei A. mellifera wurden bereits vier 5-HT-Rezeptor-Subtypen beschrieben und molekular sowie pharmakologisch charakterisiert: Am5 HT1A, Am5 HT2α, Am5 HT2β und Am5 HT7. Ziel dieser Arbeit war es, gewebespezifische sowie alters- und tageszeitabhängige Expressionsmuster der 5 HT Rezeptor-Subtypen zu untersuchen, um zu einem umfassenden Verständnis des serotonergen Systems der Honigbiene beizutragen und eine Basis zur Hypothesenentwicklung für mögliche physiologische Funktionen zu schaffen. 
   Es wurde die Expression der 5 HT Rezeptorgene sowohl im zentralen Nervensystem, als auch in Teilen des Verdauungs-, Exkretions- und Speicheldrüsensystems gemessen. Dabei konnte gezeigt werden, dass die untersuchten 5-HT-Rezeptor-Subtypen generell weit im Organismus der Honigbiene verbreitet sind. Interessanterweise unterschieden sich die untersuchten Gewebe hinsichtlich der mRNA-Expressionsmuster der untersuchten Rezeptoren. Während beispielsweise im Gehirn Am5 ht1A und Am5 ht7 stärker als Am5 ht2α und Am5 ht2β exprimiert wurden, zeigte sich in Darmgewebe ein umgekehrtes Muster.
   Es war bereits bekannt, dass es bei der Expression der Am5-ht2-Gene zu alternativem Spleißen kommt. Dies führt zur Entstehung der verkürzten mRNA-Varianten Am5 ht2αΔIII und Am5 ht2βΔII. Die daraus resultierenden Proteine können nicht als funktionelle GPCRs agieren. Es konnte gezeigt werden, dass diese verkürzten Spleißvarianten dennoch ubiquitär in der Honigbiene exprimiert werden. Bemerkenswerterweise wurden gewebeübergreifende Ähnlichkeiten der Expressionsmuster der Spleißvarianten gegenüber deren zugehörigen Volllängenvarianten festgestellt, welche auf Funktionen der verkürzten Varianten in vivo hindeuten.
   Im Hinblick auf die bei A. mellifera hauptsächlich altersbedingte Arbeitsteilung wurde die Expression der 5 HT Rezeptor-Subtypen in Gehirnen von unterschiedlich alten Arbeiterinnen mit unterschiedlichen sozialen Rollen verglichen. Während auf mRNA-Ebene keines der vier 5 HT Rezeptor-Subtypen eine altersabhängig unterschiedliche Expression zeigte, konnte für das Am5-HT1A-Protein eine höhere Konzentration in den Gehirnen älterer Tiere gefunden werden. Dies deutet auf eine posttranskriptionale Regulation der 5 HT1A Rezeptorexpression hin, welche im Zusammenhang mit der Arbeitsteilung stehen könnte.
   Es erfolgte die Untersuchung tageszeitlicher Änderungen sowohl der Expression der 5 HT Rezeptor-Subtypen, als auch des biogenen Amins 5 HT selbst. Während es in den Gehirnen von Arbeiterinnen, welche unter natürlichen Bedingungen gehalten wurden, zu keiner tageszeitabhängigen Veränderung des 5 HT-Titers kam, zeigte die mRNA-Expression von Am5-ht2α und Am5-ht2β eine periodische Oszillation mit Zunahme während des Tages und Abnahme während der Nacht. Diese Regulation wird durch externe Faktoren hervorgerufen und ist nicht auf einen endogenen circadianen Rhythmus zurückzuführen. Dies ging aus der Wiederholung der Expressionsmessungen an Gehirnen von Bienen, welche unter konstanten Laborbedingungen gehalten wurden, hervor.
   Weiterhin wurde die Beteiligung des serotonergen Systems an der Steuerung von Aspekten des circadianen lokomotorischen Aktivitätsrhythmus anhand von Verhaltensexperimenten untersucht. Mit 5 HT gefütterte Arbeiterinnen zeigten dabei unter konstanten Bedingungen eine längere Periode des Aktivitätsrhythmus als Kontrolltiere. Dies deutet auf einen Einfluss von 5 HT auf die Modulation der Synchronisation der inneren Uhr hin.
   Die vorliegenden Ergebnisse tragen wesentlich zum tieferen Verständnis des serotonergen Systems der Honigbiene bei und bieten Ansatzpunkte für weitergehende Studien zur Funktion von 5 HT im Zusammenhang mit der Modulation von physiologischen Prozessen, Arbeitsteilung und circadianen Rhythmen.
N2  - The biogenic amine serotonin (5-hydroxytryptamine, 5-HT) acts as an important chemical messenger in a variety of organisms. The 5 HT-mediated signal is perceived by specific receptors and converted to a cellular response. This 5 HT receptors mainly belong to the family of G protein-coupled receptors (GPCRs). The honeybee offers various starting points to explore the functions of the serotonergic system in insects, among other things because of their eusocial lifestyle. In A. mellifera four 5-HT receptor subtypes have been described and molecularly and pharmacologically characterized: Am5 HT1A, Am5 HT2α, Am5 HT2β and Am5 HT7. The aim of this study was to investigate the tissue-specific and age- and daytime-dependent expression patterns of the 5 HT receptor subtypes in order to contribute to a comprehensive understanding of the serotonergic system in A. mellifera.
   The expression of the 5 HT receptor genes was measured in the central nervous system, as well as in parts of the digestive, excretory and salivary system. It was shown that the investigated 5-HT receptor subtypes are widely distributed in the honeybee. Interestingly, the tissues examined differed with regard to the mRNA expression pattern of the studied receptors. While in the brain the expression of Am5 ht1A and Am5 ht7 was higher than that of Am5 ht2α and Am5 ht2β, the opposite held true for intestinal tissue.
   It was already known that alternative splicing occurs in the expression of both Am5-ht2 genes. This leads to the formation of the truncated mRNA variants Am5 ht2αΔIII and Am5 ht2βΔII. The resulting proteins cannot act as functional GPCRs. However, it was demonstrated that these truncated splice variants are still ubiquitously expressed in the honeybee. Remarkably, similarities in the expression patterns of the shortened splice variants towards their corresponding full length variants were found throughout different tissues that indicate in vivo functions of the shortened variants.
   In view of the mainly age related division of labor in A. mellifera, the expression of the 5 HT receptor subtypes was compared in brains of different aged workers with different social roles. While none of the four 5 HT receptor subtypes showed an age-dependent differential expression at the mRNA level, a higher concentration in the brains of older animals could be found for the Am5-HT1A protein. This points to a post-transcriptional regulation of 5 HT1A receptor expression, which could be associated with the division of labor.
   It was carried out the investigation of diurnal changes in both the expression of the 5 HT receptor subtypes, and of the biogenic amine 5 HT itself. While in the brains of workers, which were kept under natural conditions, no daytime-dependent changes of the 5 HT titer could be found, the mRNA expression of Am5 ht2α and Am5-ht2β showed a periodic oscillation with an increase during the day and a decrease at night. This regulation is caused by external factors and not due to an endogenous circadian rhythm. That was shown by the repetition of the expression measurements on brains of bees, which were kept under constant laboratory conditions.
   Furthermore, the involvement of the serotonergic system in controlling aspects of circadian locomotor activity rhythm was investigated in behavioral experiments. Under constant conditions, worker bees which were fed with 5 HT showed a longer period of locomotor rhythm than control animals. This suggests an influence of 5 HT in the modulation of the synchronization of the internal clock.
   In conclusion, the present results contribute to a more detailed understanding of the serotonergic system of the honeybee and provide a basis for further studies on the function of 5 HT in connection with the modulation of physiological processes, division of labor and circadian rhythms.
KW  - Serotonin
KW  - Rezeptor
KW  - Honigbiene
KW  - serotonin
KW  - receptors
KW  - honey bee
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U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-96667
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TY  - THES
A1  - Reinecke, Antje Adriana
T1  - Impact of protein structure on the mechanics and assembly of mytilus byssal threads
Y1  - 2016
ER  - 
TY  - THES
A1  - Reil, Daniela
T1  - Puumala hantavirus dynamics in bank voles: identification of environmental correlates to predict human infection risk
Y1  - 2016
ER  - 
TY  - THES
A1  - Reichel, Victoria Eleonore
T1  - Biomedical applications and multifunctional nanostructures based on magnetite nanoparticles synthesized in presence of biological additives
Y1  - 2016
ER  -