TY  - THES
A1  - Itonaga, Naomi
T1  - White storks (Ciconia ciconia) of Eastern Germany: age-dependent breeding ability, and age- and density-dependent effects on dispersal behavior
T1  - Der Weißstorch (Ciconia ciconia) aus dem östlichen Deutschland: altersabhängiges Reproduktionsvermögen und alters- und bestandsdichteabhängiges Ausbreitungsverhalten
N2  - Dispersal behavior plays an important role for the geographical distribution and population structure of any given species. Individual’s fitness, reproductive and competitive ability, and dispersal behavior can be determined by the age of the individual. Age-dependent as well as density-dependent dispersal patterns are common in many bird species. In this thesis, I first present age-dependent breeding ability and natal site fidelity in white storks (Ciconia ciconia); migratory birds breeding in large parts of Europe. I predicted that both the proportion of breeding birds and natal site fidelity increase with the age. After the seventies of the last century, following a steep population decline, a recovery of the white stork population has been observed in many regions in Europe. Increasing population density in the white stork population in Eastern Germany especially after 1983 allowed examining density- as well as age-dependent breeding dispersal patterns. Therefore second, I present whether: young birds show more often and longer breeding dispersal than old birds, and frequency of dispersal events increase with the population density increase, especially in the young storks. Third, I present age- and density-dependent dispersal direction preferences in the give population. I asked whether and how the major spring migration direction interacts with dispersal directions of white storks: in different age, and under different population densities. The proportion of breeding individuals increased in the first 22 years of life and then decreased suggesting, the senescent decay in aging storks. Young storks were more faithful to their natal sites than old storks probably due to their innate migratory direction and distance. Young storks dispersed more frequently than old storks in general, but not for longer distance. Proportion of dispersing individuals increased significantly with increasing population densities indicating, density- dependent dispersal behavior in white storks. Moreover, the finding of a significant interaction effects between the age of dispersing birds and year (1980–2006) suggesting, older birds dispersed more from their previous nest sites over time due to increased competition. Both young and old storks dispersed along their spring migration direction; however, directional preferences were different in young storks and old storks. Young storks tended to settle down before reaching their previous nest sites (leading to the south-eastward dispersal) while old birds tended to keep migrating along the migration direction after reaching their previous nest sites (leading to the north-westward dispersal). Cues triggering dispersal events may be age-dependent. Changes in the dispersal direction over time were observed. Dispersal direction became obscured during the second half of the observation period (1993–2006). Increase in competition may affect dispersal behavior in storks. I discuss the potential role of: age for the observed age-dependent dispersal behavior, and competition for the density dependent dispersal behavior. This Ph.D. thesis contributes significantly to the understanding of population structure and geographical distribution of white storks. Moreover, presented age- and density (competition)-dependent dispersal behavior helps understanding underpinning mechanisms of dispersal behavior in bird species.
N2  - Das Verständnis der Mechanismen, die dem Ausbreitungsverhalten und der Wahl des Neststandorts zugrunde liegen, gibt wichtige Einsichten in Strukturen und Dynamiken von Tierpopulationen. Der Gesundheitszustand, die Produktivität und Konkurrenzfähigkeit sowie das Ausbreitungsverhalten eines Individuums können über das Alter ermittelt werden. Alters- und dichteabhängige Veränderungen in Verbreitungsmustern kommen bei vielen Vogelarten vor. In der vorliegenden Studie untersuchten wir zunächst den Effekt des Alters auf die Reproduktivität, auf die Wahl des Neststandorts sowie auf die Geburtsorttreue des Weißstorchs (Ciconia ciconia). Wir fragten, ob sowohl der Anteil der brütenden Individuen als auch die Geburtsorttreue mit dem Alter zunimmt. Weißstörche sind Zugvögel, die während der Migration zumeist segelnd die Thermik nutzen und in weiten Teilen Europas brüten. Nach einem starken Bestandsrückgang konnte in vielen Regionen Europas ab den 1970er Jahren wieder ein positiver Trend in der Populationsentwicklung beobachtet werden. Die zunehmende Populationsdichte, besonders nach 1983 in der ostziehenden Subpopulation in den fünf Bundesländern der ehemaligen DDR, erlaubte die Analyse von dichte- und altersabhängigen Präferenzen in der Richtung der Brutstandorte sowie in der Verbreitungsfrequenz und -distanz. Wir untersuchten zudem die Alters- und Dichteabhängigkeit der Ausbreitungsrichtung einer Teilpopulation. Wir fragten, ob und wie die Hauptzugrichtung im Frühjahr mit der Verbreitungsrichtung interagiert: Beeinflussen Alter und Populationsdichte die Ausbreitungsrichtung? Der Anteil der brütenden Individuen, die älter als 22 Jahre sind, nahm innerhalb der beobachteten Teilpopulation ab, vermutlich aufgrund einer altersbedingten Abnahme des Gesundheitszustands. Junge Vögel zeigten eine starke Geburtsorttreue, was auf eine genetische Komponente in den Zugmustern junger Störche hinweist. Generell trat bei jungen Störchen häufiger Ausbreitungsverhalten auf als bei älteren Störchen. Eine signifikante Zunahme der Ausbreitungsdistanz von Individuen über die Zeit lässt auf eine dichteabhängige Komponente im Ausbreitungsverhalten der Weißstörche schließen. Weiterhin wurde eine signifikante Interaktion zwischen dem Alter sich ausbreitender Individuen und dem betrachteten Jahr gefunden. Demzufolge breiteten sich alte Vögel über die Zeit über größere Distanzen aus, vermutlich um der ansteigenden Konkurrenz, bedingt durch den wachsenden Bestandsdruck, zu entgehen.
KW  - Weißstorch
KW  - Altersabhängigkeit
KW  - Dichteabhängigkeit
KW  - Ausbreitungsverhalten
KW  - Reproduktivität
KW  - White stork
KW  - age-dependent
KW  - density-dependent
KW  - dispersal behavior
KW  - breeding ability
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-39052
ER  - 
TY  - THES
A1  - Nell, Sandra
T1  - Vitamin E und der vesikuläre Transport : Untersuchungen zu den genregulatorischen Funktionen von Vitamin E mittels Microarray- und real time PCR-Analysen in der Maus und funktionellen in vitro Assays in RBL-2H3 Zellen
T1  - Vitamin E and the vesicular transport : examination of the generegulatory functions of vitamin E using microarrays and real time PCR analyses in the mouse and functional in vitro assays in RBL-2H3 cells
N2  - Vitamin E wird immer noch als das wichtigste lipophile Antioxidanz in biologischen Membranen betrachtet. In den letzten Jahren hat sich jedoch der Schwerpunkt der Vitamin E-Forschung hin zu den nicht-antioxidativen Funktionen verlagert. Besonderes Interesse gilt dabei dem α-Tocopherol, der häufigsten Vitamin E-Form im Gewebe von Säugetieren, und seiner Rolle bei der Regulation der Genexpression. Das Ziel dieser Dissertation war die Untersuchung der genregulatorischen Funktionen von α-Tocoperol und die Identifizierung α-Tocopherol-sensitiver Gene in vivo. Zu diesem Zweck wurden Mäuse mit verschiedenen Mengen α-Tocopherol gefüttert. Die Analyse der hepatischen Genexpression mit Hilfe von DNA-Microarrays identifizierte 387 α-Tocopherol-sensitive Gene. Funktionelle Clusteranalysen der differentiell exprimierten Gene zeigten einen Einfluss von α-Tocooherol auf zelluläre Transportprozesse. Besonders solche Gene, die an vesikulären Transportvorgängen beteiligt sind, wurden größtenteils durch α-Tocopherol hochreguliert. Für Syntaxin 1C, Vesicle-associated membrane protein 1, N-ethylmaleimide-sensitive factor and Syntaxin binding protein 1 konnte eine erhöhte Expression mittels real time PCR bestätigt werden. Ein funktioneller Einfluss von α-Tocopherol auf vesikuläre Transportprozesse konnte mit Hilfe des in vitro β-Hexosaminidase Assays in der sekretorischen Mastzelllinie RBL-2H3 gezeigt werden. Die Inkubation der Zellen mit α-Tocopherol resultierte in einer konzentrationsabhängigen Erhöhung der PMA/Ionomycin-stimulierten Sekretion der β-Hexosaminidase. Eine erhöhte Expression ausgewählter Gene, die an der Degranulation beteiligt sind, konnte nicht beobachtet werden. Damit schien ein direkter genregulatorischer Effekt von α-Tocopherol eher unwahrscheinlich. Da eine erhöhte Sekretion auch mit β-Tocopherol aber nicht mit Trolox, einem hydrophilen Vitamin E-Analogon, gefunden wurde, wurde vermutet, dass α-Tocopherol die Degranulation möglicherweise durch seine membranständige Lokalisation beeinflussen könnte. Die Inkubation der Zellen mit α-Tocopherol resultierte in einer veränderten Verteilung des Gangliosids GM1, einem Lipid raft Marker. Es wird angenommen, dass diese Membranmikrodomänen als Plattformen für Signaltransduktionsvorgänge fungieren. Ein möglicher Einfluss von Vitamin E auf die Rekrutierung/Translokation von Signalproteinen in Membranmikrodomänen könnte die beobachteten Effekte erklären. Eine Rolle von α-Tocopherol im vesikulären Transport könnte nicht nur seine eigene Absorption und seinen Transport beeinflussen, sondern auch eine Erklärung für die bei schwerer Vitamin E-Defizienz auftretenden neuronalen Dysfunktionen bieten. Im zweiten Teil der Arbeit wurde die α-Tocopheroltransferprotein (Ttpa) Knockout-Maus als genetisches Modell für Vitamin E-Defizienz verwendet, um den Effekt von Ttpa auf die Genexpression und die Gewebeverteilung von α-Tocopherol zu analysieren. Ttpa ist ein cytosolisches Protein, das für die selektive Retention von α-Tocopherol in der Leber verantwortlich ist. Die Ttpa-Defizienz resultierte in sehr geringen α-Tocopherol-Konzentrationen im Plasma und den extrahepatischen Geweben. Die Analyse der α-Tocopherol-Gehalte im Gehirn wies auf eine Rolle von Ttpa bei der α-Tocopherol-Aufnahme ins Gehirn hin.
N2  - Vitamin E is still considered the most important lipid-soluble antioxidant within biological membranes. However, in the last years the non-antioxidant functions of vitamin E have become the focus of vitamin E research. From the eight members of the vitamin E family, specific emphasis is given to α-tocopherol, the most abundant vitamin E form in mammalian tissues, and its role in the regulation of gene expression. The aim of this thesis was the analysis of the gene regulatory functions of α-tocopherol and the identification of α-tocopherol sensitive genes in vivo. For this purpose mice were fed diets differing in α-tocopherol content. The analysis of hepatic gene expression using DNA microarrays identified 387 α-tocopherol-sensitive genes. Functional cluster analyses of these differentially expressed genes demonstrated an influence of α-tocopherol on cellular transport processes. Especially the expression of genes involved in vesicular trafficking was largely upregulated by α-tocopherol. Upregulation of syntaxin 1C, vesicle-associated membrane protein 1, N-ethylmaleimide-sensitive factor and syntaxin binding protein 1 was verified by real time PCR. A role of α-tocopherol in exocytosis was shown by the in vitro β-hexosaminidase release assay in the secretory mast cell line RBL-2H3. Incubation with α-tocopherol resulted in a concentration dependent increase of PMA/ionomycin-stimulated secretion of β-hexosaminidase. Induction of selected genes involved in degranulation was not observed at any time point. Thus, a direct gene-regulatory effect of α-tocopherol seemed rather unlikely. Since increased secretion was also observed with ß-tocopherol but not with trolox, a water-soluble analog of vitamin E, it was hypothesized that α-tocopherol might affect degranulation through its localization at the plasma membrane. Incubation of cells with α-tocopherol changed the distribution of the gangliosid GM1, a Lipid raft marker. These membrane microdomains are assumed to function as signaling platforms. An possible influence of vitamin E on the recruitment/translocation of signaling proteins into membrane microdomains could explain the observed effects. A role of α-tocopherol in the vesicular transport might not only affect its own absorption and transport but also explain the neural dysfunctions observed in severe α-tocopherol deficiency. In the second part of this dissertation the α-tocopherol transfer protein (Ttpa) knockout-mouse as a model of genetic vitamin E deficiency was used to analyze the effect of Ttpa gene expression and tissue distribution of α-tocopherol. Ttpa is a cytosolic protein, which is responsible for the selective retention of α-tocopherol in the liver. Its deficiency resulted in very low α-tocopherol concentrations in plasma and extrahepatic tissues. Analysis of α-tocopherol contents in brain indicated a role for Ttpa in the uptake of α-tocopherol into the brain.
KW  - Vitamin E
KW  - Microarray
KW  - Genregulation
KW  - vesikulärer Transport
KW  - α-Tocopheroltransferprotein (Ttpa)
KW  - vitamin E
KW  - microarray
KW  - gene regulation
KW  - vesicular transport
KW  - alpha-tocopherol transfer protein (Ttpa)
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-35710
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TY  - THES
A1  - Schmallowsky, Antje
T1  - Visualisierung dynamischer Raumphänomene in Geoinformationssystemen
T1  - Visualization of dynamic spatial phenomena in geographic information systems
N2  - Die visuelle Kommunikation ist eine effiziente Methode, um dynamische Phänomene zu beschreiben. Informationsobjekte präzise wahrzunehmen, einen schnellen Zugriff auf strukturierte und relevante Informationen zu ermöglichen, erfordert konsistente und nach dem formalen Minimalprinzip konzipierte Analyse- und Darstellungsmethoden. Dynamische Raumphänomene in Geoinformationssystemen können durch den Mangel an konzeptionellen Optimierungsanpassungen aufgrund ihrer statischen Systemstruktur nur bedingt die Informationen von Raum und Zeit modellieren. Die Forschung in dieser Arbeit ist daher auf drei interdisziplinäre Ansätze fokussiert. Der erste Ansatz stellt eine echtzeitnahe Datenerfassung dar, die in Geodatenbanken zeitorientiert verwaltet wird. Der zweite Ansatz betrachtet Analyse- und Simulationsmethoden, die das dynamische Verhalten analysieren und prognostizieren. Der dritte Ansatz konzipiert Visualisierungsmethoden, die insbesondere dynamische Prozesse abbilden. Die Symbolisierung der Prozesse passt sich bedarfsweise in Abhängigkeit des Prozessverlaufes und der Interaktion zwischen Datenbanken und Simulationsmodellen den verschiedenen Entwicklungsphasen an. Dynamische Aspekte können so mit Hilfe bewährter Funktionen aus der GI-Science zeitnah mit modularen Werkzeugen entwickelt und visualisiert werden. Die Analyse-, Verschneidungs- und Datenverwaltungsfunktionen sollen hierbei als Nutzungs- und Auswertungspotential alternativ zu Methoden statischer Karten dienen. Bedeutend für die zeitliche Komponente ist das Verknüpfen neuer Technologien, z. B. die Simulation und Animation, basierend auf einer strukturierten Zeitdatenbank in Verbindung mit statistischen Verfahren. Methodisch werden Modellansätze und Visualisierungstechniken entwickelt, die auf den Bereich Verkehr transferiert werden. Verkehrsdynamische Phänomene, die nicht zusammenhängend und umfassend darstellbar sind, werden modular in einer serviceorientierten Architektur separiert, um sie in verschiedenen Ebenen räumlich und zeitlich visuell zu präsentieren. Entwicklungen der Vergangenheit und Prognosen der Zukunft werden über verschiedene Berechnungsmethoden modelliert und visuell analysiert. Die Verknüpfung einer Mikrosimulation (Abbildung einzelner Fahrzeuge) mit einer netzgesteuerten Makrosimulation (Abbildung eines gesamten Straßennetzes) ermöglicht eine maßstabsunabhängige Simulation und Visualisierung des Mobilitätsverhaltens ohne zeitaufwendige Bewertungsmodellberechnungen. Zukünftig wird die visuelle Analyse raum-zeitlicher Veränderungen für planerische Entscheidungen ein effizientes Mittel sein, um Informationen übergreifend verfügbar, klar strukturiert und zweckorientiert zur Verfügung zu stellen. Der Mehrwert durch visuelle Geoanalysen, die modular in einem System integriert sind, ist das flexible Auswerten von Messdaten nach zeitlichen und räumlichen Merkmalen.
N2  - Visual communication is an efficient method to describe dynamic phenomena. Perceiving information objects precisely and facilitating quick access to structured and relevant information requires consistent analysis and presentation methods conceived according to the formal minimisation principle. Because of the lack of conceptual optimisation adaptations due to their static system structure, dynamic space phenomena in geoinformation systems can only model the information of time and space conditionally. This is why research in this paper focuses on three interdisciplinary approaches. The first approach represents data collection close to real-time which is administered in geodatabases in a time-oriented manner. The second approach looks at analysis and simulation methods that analyse and forecast dynamic behaviour. The third approach conceives visualisation methods that model dynamic processes in particular. Where required, the symbolising of processes adapts to the various development phases depending on the process flow and the interaction between databases and simulation models. This allows dynamic aspects to be developed and visualised in a timely manner using modular tools with the help of proven geoscience functions. The analysis, intersection and data administration functions are intended to serve as utilisation and analysis potential as an alternative to static chart methods. For the time component, linking new technologies such as simulation and animation is significant based on a structured time database in connection with statistical methods. Modelling approaches and visualisation techniques are methodically developed and transferred to the traffic field. Dynamic traffic phenomena that cannot be modelled cohesively and comprehensively are separated into a service-oriented modular architecture in order to present them visually on different levels of space and time. Past developments and forecasts are modelled and visually analysed using various calculation methods. Linking a micro-simulation (modelling individual vehicles) to a network-controlled macro-simulation (modelling an entire road network) makes it possible to simulate and visualise mobility behaviour regardless of scale without time-consuming analysis model calculations. In the future, the visual analysis of space-time changes for planning decisions will be an efficient tool in order to make comprehensive, clearly structured and appropriate information available. The flexible analysis of measurement data according to time and space criteria represents the added value of visual geoanalysis integrated into a system with a modular structure.
KW  - Visualisierung
KW  - dynamischer Raumphänomene
KW  - GIS
KW  - Dynamik
KW  - Kartographie
KW  - Kommunikation
KW  - Geodaten
KW  - Zeit GIS
KW  - temporale Symbolik
KW  - Visualization
KW  - dynamic spatial phenomena
KW  - GIS
KW  - dynamics
KW  - cartography
KW  - communication
KW  - spatial data
KW  - geosience
KW  - temporale
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-41262
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schmidt, Antje
T1  - Untersuchung des Recyclings Kaede-fusionierter Corticotropin-Releasing-Factor Rezeptoren Typ 1
T1  - Use of Kaede-Fusions to Visualize Recycling of the Corticotropin-Releasing Factor Receptor Type 1
N2  - Aktivierte G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCR) werden schnell desensitisiert, internalisiert und anschließend entweder lysosomal degradiert oder zur Plasmamembran (PM) recycelt. Zur Resensitisierung der Zellen tragen neben recycelten auch neusynthetisierte Rezeptoren bei. Die Überlagerung beider Prozesse erschwert die Untersuchung des Rezeptorrecyclings. In dieser Arbeit sollte mit Hilfe des photokonvertierbaren Fluoreszenzproteins Kaede eine Technik entwickelt werden, mit der es möglich ist Recycling- von Neusyntheseprozessen zu trennen und das Recycling von GPCR mikroskopisch in Echtzeit zu beobachten. Als Modellproteine wurden der Vasopressin-1a-Rezeptor V1aR (recycelnder Rezeptor), der Vasopressin-2-Rezeptor V2R (degradierter Rezeptor) und der Corticotropin-Releasing Factor-Rezeptor Typ 1 (CRF1R) verwendet, wobei bei Letzterem untersucht werden sollte, ob er nach Stimulation zur PM zurücktransportiert wird. Da Kaede als fluoreszierendes Protein mit den GPCR fusioniert wird, wurde zunächst überprüft, ob es die Eigenschaften der Rezeptoren verändert und generell für Transportstudien geeignet ist. Eventuell könnte die bereits publizierte Tetramerisierung von Kaede seine Anwendung verhindern oder erschweren. Mittels Fluoreszenz-Korrelationsspektroskopie konnte gezeigt werden, dass Kaede nicht tetramerisiert, wenn es an ein Membranprotein fusioniert ist. Außerdem konnte in in vitro- und Zellkulturexperimenten belegt werden, dass die native und die photokonvertierte Form von Kaede gleichermaßen stabil sind. Darüber hinaus zeigten Kaede-fusionierte GPCR sowohl in Kolokalisationsstudien als auch in Agonistbindungs- und Rezeptoraktivierungsexperimenten die gleichen Eigenschaften wie CFP- bzw. die unfusionierte Rezeptoren. Lediglich die Expression der Kaede-fusionierten Rezeptoren war geringer. Parallel wurde anhand der bereits publizierten Kaede-Struktur versucht, die Tetramerisierung des Proteins durch den Austausch interagierender Aminosäuren zu unterbinden. Die eingeführten Mutationen bewirkten aber eine Fehlfaltung des Proteins und damit den Verlust der Fluoreszenz. Da zuvor gezeigt werden konnte, dass Kaede-fusionierte Membranproteine nicht tetramerisieren und nicht die Eigenschaften der fusionierten Proteine verändern, war monomerisiertes Kaede zur Untersuchung des Rezeptorrecyclings nicht notwendig. Im zweiten Teil der Arbeit wurde mit Hilfe von Kaede-Fusionsproteinen und mikroskopischer Testsysteme das noch unbekannte Recyclingverhalten des CRF1R untersucht. Hierfür wurden die Kaede-fusionierten Rezeptoren in eukaryotischen Zellen exprimiert und mit Agonisten internalisiert. Die internalisierten Rezeptoren wurden in Endosomen selektiv mit UV-Strahlung photokonvertiert. Anschließend wurde der Transport der photokonvertierten Form verfolgt. Sowohl beim CRF1R als auch beim V1aR wurden Signale in der PM detektiert, beim V2R hingegen nicht. Dies zeigt, dass es sich beim CRF1R um einen recycelnden Rezeptor handelt. Die als Kontrolle eingesetzten Rezeptoren verhielten sich in diesem Experiment wie erwartet: Der V1aR wurde zur PM zurücktransportiert, der V2R nicht. Diese Ergebnisse konnten mit Hilfe biochemischer und durchflusscytometrischer Experimente bestätigt werden. Die Internalisierung des CRF1R verläuft Clathrin-vermittelt in Anwesenheit von β-Arrestin. Je nach Stabilität der β Arrestin-Interaktion unterscheidet man zwei Klassen von Rezeptoren: Klasse A-Rezeptoren interagieren transient mit β Arrestin und können recyceln. Im Gegensatz dazu gehen Klasse B-Rezeptoren eine stabile Interaktion mit β Arrestin ein und werden nach Internalisierung degradiert. In mikroskopischen Untersuchungen konnte für die aktivierten CRF1R und V1aR eine Rekrutierung von β Arrestin zur PM und eine transiente Interaktion mit β Arrestin gezeigt werden (Klasse A-Rezeptoren). Für den V2R wurde dagegen eine stabile Interaktion mit β Arrestin beobachtet (Klasse B-Rezeptor). Diese Daten stützen die Ergebnisse des Kaede-basierten Recyclingversuchs und zeigen, dass der CRF1R ein recycelnder Rezeptor ist. Ferner wurde untersucht, ob der CRF1R zu den schnell oder langsam recycelnden Rezeptoren zählt. Schnell recycelnde Rezeptoren werden direkt aus frühen Endosomen, langsam recycelnde hingegen über das Trans-Golgi-Netzwerk (TGN) bzw. über Recycling-Endosomen zur PM transportiert. Als Marker für das TGN oder die Recycling-Endosomen wurde Rab11 verwendet. In Kolokalisationsstudien konnte gezeigt werden, dass der CRF1R den langsam recycelnden Rezeptoren zugeordnet werden kann. Zusammenfassend konnte in dieser Arbeit belegt werden, dass Kaede als Fusionspartner für Membranproteine genutzt werden kann um deren Transport in Echtzeit zu studieren. Damit wurde erstmals eine mikroskopische Methode etabliert, die es erlaubt recycelnde von neusynthetisierten Rezeptoren zu unterscheiden. Mit Hilfe dieser Methode war es möglich zu zeigen, dass der CRF1R ein recycelnder Rezeptor ist.
N2  - Upon ligand binding and receptor activation, G protein-coupled receptors (GPCR) are rapidly desensitized, internalized and subsequently degraded in lysosomes or recycled back to the plasma membrane. Resensitization of the cell is enabled by both recycling receptors and newly synthesized receptors. The overlap of recycling and synthesis processes largely complicates the study of GPCR recycling mechanisms. One aim of this thesis was to develop a new microscopic technique for real-time visualization of GPCR recycling using the photoconvertible Kaede protein allowing to differentiate newly synthesized from recycling receptors. As model proteins, the V1aR (recycling receptor), the V2R (degraded receptor) and the CRF1R were used. In the case of the CRF1R, it was unknown whether this receptor recycles to the plasma membrane following agonist-promoted internalization. The study of the CRF1R recycling behaviour was another objective of this work. As the Kaede protein is fused C-terminally to the GPCRs, an influence on the pharmacological and trafficking properties of the receptors must be excluded. The previously published tetramerization of Kaede, for example, might hinder or even prevent its usability. To assess for the applicability of Kaede, fluorescence correlation spectroscopy experiments were performed and it was demonstrated that Kaede fused to membrane proteins cannot form tetramers in contrast to the soluble form. In vitro studies and experiments in cell culture revealed that both the native and the photoconverted Kaede are equally stable. Moreover Kaede-fused GPCR displayed the same pharmacological and trafficking properties as the untagged or CFP-tagged receptors. Only the expression levels of the Kaede fusion proteins were reduced, yet this did not affect the microscopic experiments. In parallel to these experiments, the interacting amino acids of the tetrameric Kaede were substituted according to the previously published crystal structure of the protein. Unfortunately, these mutations induced protein misfolding thereby causing loss of fluorescence functions. However, since it could be shown that membrane protein-fused Kaede cannot tetramerize, the monomerized Kaede was no more essential for the microscopic study of receptor recycling. In the second part of this work, Kaede-fusions were used to study the recycling behaviour of the CRF1R and the V1aR and V2R control proteins by the novel real-time recycling assay at the laser scanning microscope. To this end, HEK 293 cells expressing the Kaede-fused receptors were treated with agonist to induce receptor internalization. Internalized receptors were selectively photoconverted in endosomes using UV-irradiation and the subcellular fate of the new fluorescence signals was studied. In the case of the CRF1R, signals of the photoconverted receptors could be detected in the plasma membrane indicating that the CRF1R belongs to the family of recycling receptors. The control receptors showed the expected results: The V1aR recycled back to the plasma membrane whereas the V2R did not. These results were confirmed with biochemical and flow cytometry measurements. The CRF1R internalizes in a clathrin-dependent way via the adaptor protein AP2, dynamin and β arrestin. Depending on the stability of the resulting receptor-β-arrestin-complex, two classes of receptors can be differentiated. Class A receptors are recycling receptors undergoing a more transient β-arrestin interaction. In contrast, class B receptors stably interact with β-arrestin and are degraded after internalization. In the case of the CRF1R and V1aR, microscopic analyzes demonstrated that β arrestin transiently interacts with the stimulated CRF1R and V1aR indicating again that these receptors are recycling GPCRs (class A receptors). The V2R, in contrast, revealed a stable interaction (class B receptor). Moreover, it was studied whether the CRF1R recycles rapidly or more slowly to the plasma membrane. Rapidly recycling receptors are recruited out of early endosomes whereas slowly recycling receptors pass the trans-golgi-network or recycling endosomes before reaching the cell surface. Rab11 colocalization studies demonstrated that the CRF1R belongs to the family of slowly recycling receptors. In conclusion, a novel microscopic technique was established allowing to study GPCR recycling in real-time and to differentiate recycling and synthesis processes. Moreover, it was shown that the CRF1R belongs to the family of recycling receptors. The Kaede technique seems to be very well suited to study membrane protein trafficking in general.
KW  - Corticotropin-Releasing Factor Rezeptor Typ 1
KW  - Recycling
KW  - GPCR
KW  - Kaede
KW  - Corticotropin-Releasing Factor Receptor Type 1
KW  - Recycling
KW  - GPCR
KW  - Kaede
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-34902
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TY  - THES
A1  - Bange, Sebastian
T1  - Transient optical and electrical effects in polymeric semiconductors
T1  - Transiente optische und elektrische Effekte in polymeren Halbeitern
N2  - Classical semiconductor physics has been continuously improving electronic components such as diodes, light-emitting diodes, solar cells and transistors based on highly purified inorganic crystals over the past decades. Organic semiconductors, notably polymeric, are a comparatively young field of research, the first light-emitting diode based on conjugated polymers having been demonstrated in 1990. Polymeric semiconductors are of tremendous interest for high-volume, low-cost manufacturing ("printed electronics"). Due to their rather simple device structure mostly comprising only one or two functional layers, polymeric diodes are much more difficult to optimize compared to small-molecular organic devices. Usually, functions such as charge injection and transport are handled by the same material which thus needs to be highly optimized. The present work contributes to expanding the knowledge on the physical mechanisms determining device performance by analyzing the role of charge injection and transport on device efficiency for blue and white-emitting devices, based on commercially relevant spiro-linked polyfluorene derivatives. It is shown that such polymers can act as very efficient electron conductors and that interface effects such as charge trapping play the key role in determining the overall device efficiency. This work contributes to the knowledge of how charges drift through the polymer layer to finally find neutral emissive trap states and thus allows a quantitative prediction of the emission color of multichromophoric systems, compatible with the observed color shifts upon driving voltage and temperature variation as well as with electrical conditioning effects. In a more methodically oriented part, it is demonstrated that the transient device emission observed upon terminating the driving voltage can be used to monitor the decay of geminately-bound species as well as to determine trapped charge densities. This enables direct comparisons with numerical simulations based on the known properties of charge injection, transport and recombination. The method of charge extraction under linear increasing voltages (CELIV) is investigated in some detail, correcting for errors in the published approach and highlighting the role of non-idealized conditions typically present in experiments. An improved method is suggested to determine the field dependence of charge mobility in a more accurate way. Finally, it is shown that the neglect of charge recombination has led to a misunderstanding of experimental results in terms of a time-dependent mobility relaxation.
N2  - Klassische Halbleiterphysik beschäftigt sich bereits seit mehreren Jahrzehnten erfolgreich mit der Weiterentwicklung elektronischer Bauteile wie Dioden, Leuchtdioden, Solarzellen und Transistoren auf der Basis von hochreinen anorganischen Kristallstrukturen. Im Gegensatz hierzu ist das Forschungsgebiet der organischen, insbesondere der polymeren Halbleiter noch recht jung: Die erste Leuchtdiode auf der Basis von "leitfähigem Plastik" wurde erst 1990 demonstriert. Polymere Halbleiter sind hierbei von besonderem Interesse für hochvolumige Anwendungen im Beleuchtungsbereich, da sie sich kostengünstig herstellen und verarbeiten lassen ("gedruckte Elektronik"). Die vereinfachte Herstellung bedingt dabei eine vergleichsweise geringe Komplexität der Bauteilstruktur und verringert die Optimierungsmöglichkeiten. Die vorliegende Arbeit leistet einen Beitrag zum Verständnis der Vorgänge an Grenzflächen und im Volumen von polymeren Leuchtdioden und ermöglicht damit ein besseres Verständnis der Bauteilfunktion. Im Fokus steht hierbei mit einem spiro-verknüpften Polyfluorenderivat ein kommerziell relevanter Polymertyp, der amorphe und hochgradig temperaturstabile Halbleiterschichten bildet. Ausgehend von einer Charakterisierung der Ladungstransporteigenschaften wird im Zusammenspiel mit numerischen Simulationen der Bauteilemission gezeigt, welche Rolle die polymeren und metallenen Kontaktelektroden für die Bauteilfunktion und -effizienz spielen. Des Weiteren wird ein weiß-emittierendes Polymer untersucht, bei dem die Mischung von blauen, grünen und roten Farbstoffen die Emissionsfarbe bestimmt. Hierbei wird das komplexe Wechselspiel aus Energieübertrag zwischen den Farbstoffen und direktem Ladungseinfang aufgeklärt. Es wird ein quantitatives Modell entwickelt, das die beobachtete Verschiebung der Emissionsfarbe unter wechselnden elektrischen Betriebsparametern erklärt und zusätzlich die Vorhersage von Temperatur- und elektrischen Konditionierungseffekten ermöglicht. Ausgehend von leicht messbaren Parametern wie Stromstärken und Emissionsspektren ermöglicht es Rückschlüsse auf mikroskopische Vorgänge wie die Diffusion von Ladungen hin zu Farbstoffen. Es wird gezeigt, dass im Gegensatz zu bisherigen Erkenntnissen der Ladungseinfang durch Drift im elektrischen Feld gegenüber der Diffusion überwiegt. In einem eher methodisch orientierten Teil zeigt die Arbeit, wie die beim Abschalten von Leuchtdioden beobachtbare Emission dazu verwendet werden kann, Erkenntnisse zu Ladungsdichten während der Betriebsphase zu gewinnen. Es wird abschließend nachgewiesen, dass eine gängige Methode zur Bestimmung von Ladungsbeweglichkeiten unter typischen Messbedingungen fehlerbehaftet ist. Ergebnisse, die bisher als eine zeitliche Relaxation der Beweglichkeit in ungeordneten Halbleitern interpretiert wurden, können damit auf die Rekombination von Ladungen während der Messung zurückgeführt werden. Es wird außerdem gezeigt, dass eine Modifikation der bei der Auswertung verwendeten Analytik die genauere Vermessung der Feldstärkeabhängigkeit der Beweglichkeit ermöglicht.
KW  - Organische Halbleiter
KW  - Ladungstransport
KW  - OLED
KW  - Polymer Electronics
KW  - Organic Semiconductors
KW  - Charge Transport
KW  - OLED
KW  - Polymerelektronik
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-36314
ER  - 
TY  - THES
A1  - Grimbs, Sergio
T1  - Towards structure and dynamics of metabolic networks
T1  - Struktur und Dynamik metabolischer Netzwerke
N2  - This work presents mathematical and computational approaches to cover various aspects of metabolic network modelling, especially regarding the limited availability of detailed kinetic knowledge on reaction rates. It is shown that precise mathematical formulations of problems are needed i) to find appropriate and, if possible, efficient algorithms to solve them, and ii) to determine the quality of the found approximate solutions. Furthermore, some means are introduced to gain insights on dynamic properties of metabolic networks either directly from the network structure or by additionally incorporating steady-state information. Finally, an approach to identify key reactions in a metabolic networks is introduced, which helps to develop simple yet useful kinetic models. The rise of novel techniques renders genome sequencing increasingly fast and cheap. In the near future, this will allow to analyze biological networks not only for species but also for individuals. Hence, automatic reconstruction of metabolic networks provides itself as a means for evaluating this huge amount of experimental data. A mathematical formulation as an optimization problem is presented, taking into account existing knowledge and experimental data as well as the probabilistic predictions of various bioinformatical methods. The reconstructed networks are optimized for having large connected components of high accuracy, hence avoiding fragmentation into small isolated subnetworks. The usefulness of this formalism is exemplified on the reconstruction of the sucrose biosynthesis pathway in Chlamydomonas reinhardtii. The problem is shown to be computationally demanding and therefore necessitates efficient approximation algorithms. The problem of minimal nutrient requirements for genome-scale metabolic networks is analyzed. Given a metabolic network and a set of target metabolites, the inverse scope problem has as it objective determining a minimal set of metabolites that have to be provided in order to produce the target metabolites. These target metabolites might stem from experimental measurements and therefore are known to be produced by the metabolic network under study, or are given as the desired end-products of a biotechological application. The inverse scope problem is shown to be computationally hard to solve. However, I assume that the complexity strongly depends on the number of directed cycles within the metabolic network. This might guide the development of efficient approximation algorithms. Assuming mass-action kinetics, chemical reaction network theory (CRNT) allows for eliciting conclusions about multistability directly from the structure of metabolic networks. Although CRNT is based on mass-action kinetics originally, it is shown how to incorporate further reaction schemes by emulating molecular enzyme mechanisms. CRNT is used to compare several models of the Calvin cycle, which differ in size and level of abstraction. Definite results are obtained for small models, but the available set of theorems and algorithms provided by CRNT can not be applied to larger models due to the computational limitations of the currently available implementations of the provided algorithms. Given the stoichiometry of a metabolic network together with steady-state fluxes and concentrations, structural kinetic modelling allows to analyze the dynamic behavior of the metabolic network, even if the explicit rate equations are not known. In particular, this sampling approach is used to study the stabilizing effects of allosteric regulation in a model of human erythrocytes. Furthermore, the reactions of that model can be ranked according to their impact on stability of the steady state. The most important reactions in that respect are identified as hexokinase, phosphofructokinase and pyruvate kinase, which are known to be highly regulated and almost irreversible. Kinetic modelling approaches using standard rate equations are compared and evaluated against reference models for erythrocytes and hepatocytes. The results from this simplified kinetic models can simulate acceptably the temporal behavior for small changes around a given steady state, but fail to capture important characteristics for larger changes. The aforementioned approach to rank reactions according to their influence on stability is used to identify a small number of key reactions. These reactions are modelled in detail, including knowledge about allosteric regulation, while all other reactions were still described by simplified reaction rates. These so-called hybrid models can capture the characteristics of the reference models significantly better than the simplified models alone. The resulting hybrid models might serve as a good starting point for kinetic modelling of genome-scale metabolic networks, as they provide reasonable results in the absence of experimental data, regarding, for instance, allosteric regulations, for a vast majority of enzymatic reactions.
N2  - In dieser Arbeit werden mathematische und informatische Ansätze zur Behandlung diverser Probleme im Zusammenhang mit der Modellierung metabolischer Netzwerke vorgestellt, insbesondere unter Berücksichtigung der eingeschränkten Verfügbarkeit detaillierter Enzymkinetiken. Es wird gezeigt, dass präzise mathematische Formulierungen der Probleme notwendig sind, um erstens angemessene und, falls möglich, effiziente Algorithmen zur Lösung zu entwickeln. Und zweitens, um die Güte der so gefundenen Lösungen zu bewerten. Des weiteren werden Methoden zur Analyse dynamischer Eigenschaften metabolischer Netzwerke eingeführt, welche entweder nur auf der Struktur der Netzwerke basieren oder zusätzlich noch Informationen über stationäre Zustände mit berücksichtigen. Außerdem wird eine Strategie zur Bestimmung von Schlüsselreaktionen eines Netzwerkes vorgestellt, welche die Entwicklung kinetischer Modelle vereinfacht. Der Erfolg neuer Technologien ermöglicht eine immer billigere und schnellere Sequenzierung des Genoms. Dies wird in naher Zukunft die Analyse biologischer Netzwerke nicht nur für Spezies, sondern auch für einzelne Individuen ermöglichen. Die automatische Rekonstruktion metabolischer Netzwerke ist bestens dafür geeignet, diese großen Datenmengen auszuwerten. Eine mathematische Formulierung der Rekonstruktion als Optimierungsproblem wird vorgestellt, die sowohl bereits vorhandenes Wissen als auch theoretische Vorhersagen verschiedenster bioinformatischer Methoden berücksichtigt. Die rekonstruierten Netzwerke sind hinsichtlich möglichst großer und plausibler Zusammenhangskomponenten hin optimiert, um fragmentierte und isolierte Teilnetzwerke zu vermeiden. Als Beispiel dient die Rekonstruktion der Saccharosesynthese in Chlamydomonas reinhardtii. Es wird gezeigt, dass das Problem sehr rechenintensiv ist und somit Approximationsalgorithmen erforderlich macht. Das 'inverse scope' Problem hat als Optimierungsziel, für ein gegebenes metabolisches Netzwerk die minimale Menge notwendiger Metabolite zu bestimmen, um eine ebenfalls gegebene Menge von gewünschten Zielmetaboliten zu produzieren. Diese Zielmetabolite können entweder durch experimentellen Messungen festgelegt werden, oder sie sind die gewünschten Endprodukte einer biotechnologischen Anwendung. Es wird gezeigt, dass das 'inverse scope' Problem rechenintensiv ist. Allerdings wird angenommen, dass die Berechnungskomplexität stark von der Anzahl gerichteter Zyklen innerhalb des metabolischen Netzwerkes abhängt. Dies könnte die Entwicklung effizienter Approximationsalgorithmen ermöglichen. Unter der Annahme von Massenwirkungskinetiken erlaubt es die 'chemical reaction network theory' (CRNT), anhand der Struktur metabolischer Netzwerke Rückschlüsse auf Multistabilität zu ziehen. Auch weitere Kinetiken können durch Modellierung von Enzymmechanismen mit berücksichtigt werden. CRNT wird zum Vergleich von mehreren Modellen des Calvinzyklus, welche sich in Größe und Abstraktionsniveau unterscheiden, verwendet. Obwohl für kleinere Modelle Ergebnisse erzielt werden, erlauben es die verfügbaren Theoreme und Algorithmen der CRNT nicht, Aussagen für größere Modelle zu machen, da die gegenwärtigen Implementierungen der Algorithmen an ihre Berechnungsgrenzen stoßen. Sind sowohl die Stoichiometrie eines metabolischen Netzwerkes, als auch die Metabolitkonzentrationen und Flüsse im stationären Zustand bekannt, so kann 'structural kinetic modelling' angewandt werden, um das dynamische Verhalten des Netzwerkes zu analysieren, selbst wenn die expliziten Ratengleichung unbekannt sind. Dieser Ansatz wird verwendet, um den stabilisierenden Einfluss allosterischer Regulation in menschlichen Erythrozyten zu untersuchen. Des weiteren werden die Reaktionen anhand ihrer Bedeutung hinsichtlich Stabilität im stationären Zustand angeordnet. Die wichtigsten Reaktionen bezüglich dieser Ordnung sind Hexokinase, Phosphofructokinase und Pyruvatkinase, welche bekanntermaßen stark reguliert und irreversibel sind. Kinetische Modelle, die auf generischen Ratengleichung beruhen, werden mit detaillierten Referenzmodellen für Erythrozyten und Hepatozyten verglichen. Die generischen Modelle simulieren das Verhalten nur in der Nähe eines gegebenen stationären Zustandes recht gut. Der zuvor erwähnte Ansatz, wichtige Reaktionen bezüglich Stabilität zu identifizieren, wird zur Bestimmung von Schlüsselreaktionen genutzt. Diese Schlüsselreaktionen werden im Detail modelliert, während für alle anderen Reaktionen weiterhin generische Ratengleichung verwendet werden. Die so entstandenen Hybridmodelle können das Verhalten des Referenzmodells signifikant besser beschreiben. Die Hybridmodelle können als Ausgangspunkt zur Erstellung genomweiter kinetischer Modelle dienen.
KW  - metabolische Netzwerke
KW  - Modellierung
KW  - Struktur
KW  - Dynamik
KW  - Bioinformatik
KW  - metabolic networks
KW  - modelling
KW  - structure
KW  - dynamics
KW  - bioinformatics
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-32397
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hakimhashemi, Amir Hossein
T1  - Time-dependent occurrence rates of large earthquakes in the Dead Sea fault zone and applications to probabilistic seismic hazard assessments
T1  - Zeitabhängige Auftretensrate großer Erdbeben entlang der Tote-Meer-Störungszone und ihre Einbeziehung in eine probabilistische seismische Gefährdungseinschätzung
N2  - Die relativ hohe seismische Aktivität der Tote-Meer-Störungszone (Dead Sea Fault Zone - DSFZ) ist mit einem hohen Gefahrenpotential verbunden, welches zu einem erheblichen Erdbebenrisiko für die Ballungszentren in den Ländern Syrien, Libanon, Palästina, Jordanien und Israel führt. Eine Vielzahl massiver, zerstörerischer Erdbeben hat sich in diesem Raum in den letzten zwei Jahrtausenden ereignet. Ihre Wiederholungsrate zeigt Anzeichen für eine zeitliche Abhängigkeit, insbesondere wenn lange Zeiträume in Betracht gezogen werden. Die Berücksichtigung der zeitlichen Abhängigkeit des Auftretens von Erdbeben ist für eine realistische seismische Gefährdungseinschätzung von großer Bedeutung. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, anhand des zeitabhängigen Auftretens von Erdbeben eine robuste wahrscheinlichkeitstheoretische seismische Gefährdungseinschätzung am Beispiel der DSFZ zu entwickeln. Mittels dieser Methode soll die zeitliche Abhängigkeit des Auftretens von großen Erdbeben (Mw ≥ 6) untersucht und somit eine Gefährdungseinschätzung für das Untersuchungsgebiet getroffen werden. Primär gilt es zu prüfen, ob das Auftreten von großen Erdbeben tatsächlich einer zeitlichen Abhängigkeit unterliegt und wenn ja, inwiefern diese bestimmt werden kann. Zu diesem Zweck werden insgesamt vier zeitabhängige statistische Verteilungen (Weibull, Gamma, Lognormal und Brownian Passage Time (BPT)) sowie die zeitunabhängige Exponentialverteilung (Poisson-Prozess) getestet. Zur Abschätzung der jeweiligen Modellparameter wird eine modifizierte Methode der gewichteten Maximum-Likelihood-Schätzung (MLE) verwendet. Um einzuschätzen, ob die Wiederholungsrate von Erdbeben einer unimodalen oder multimodalen Form folgt, wird ein nichtparametrischer Bootstrap-Test für Multimodalität durchgeführt. Im Falle einer multimodalen Form wird neben der MLE zusätzlich eine Erwartungsmaximierungsmethode (EM) herangezogen. Zur Auswahl des am besten geeigneten Modells wird zum einem das Bayesschen Informationskriterium (BIC) und zum anderen der modifizierte Kolmogorow-Smirnow-Goodness-of-Fit-Test angewendet. Abschließend werden mittels der Bootstrap-Methode die Konfidenzintervalle der geschätzten Parameter berechnet. Als Datengrundlage werden Erdbeben mit Mw ≥ 6 seit dem Jahre 300 n. Chr. herangezogen. Das Untersuchungsgebiet erstreckt sich von 29.5° N bis 37° N und umfasst ein ca. 40 km breites Gebiet entlang der DSFZ. Aufgrund der seismotektonischen Situation im Untersuchungsgebiet wird zwischen einer südlichen, zentralen und nördlichen Subzone unterschieden. Dabei kann die südliche Subzone aus Mangel an Daten nicht für die Analysen herangezogen werden. Die Ergebnisse für die zentrale Subzone zeigen keinen signifikanten multimodalen Verlauf der Wiederholungsrate von Erdbeben. Des Weiteren ist kein signifikanter Unterschied zwischen den zeitabhängigen und dem zeitunabhängigem Modell zu verzeichnen. Da das zeitunabhängige Modell vergleichsweise einfach interpretierbar ist, wird die Wiederholungsrate von Erdbeben in dieser Subzone unter Annahme der Exponentialverteilungs-Hypothese abgeschätzt. Sie wird demnach als zeitunabhängig betrachtet und beträgt 9.72 * 10-3 Erdbeben (mit Mw ≥ 6) pro Jahr. Einen besonderen Fall stellt die nördliche Subzone dar. In diesem Gebiet tritt im Durchschnitt alle 51 Jahre ein massives Erdbeben (Mw ≥ 6) auf. Das letzte Erdbeben dieser Größe ereignete sich 1872 und liegt somit bereits 137 Jahre zurück. Somit ist in diesem Gebiet ein Erdbeben dieser Stärke überfällig. Im statistischen Mittel liegt die Zeit zwischen zwei Erdbeben zu 96% unter 137 Jahren. Zudem wird eine deutliche zeitliche Abhängigkeit der Erdbeben-Wiederauftretensrate durch die Ergebnisse der in der Arbeit neu entwickelten statistischen Verfahren bestätigt. Dabei ist festzustellen, dass die Wiederholungsrate insbesondere kurz nach einem Erdbeben eine sehr hohe zeitliche Abhängigkeit aufweist. Am besten repräsentiert werden die seismischen Bedingungen in der genannten Subzone durch ein bi-modales Weibull-Weibull-Modell. Die Wiederholungsrate ist eine glatte Zeitfunktion, welche zwei Häufungen von Datenpunkten in der Zeit nach dem Erdbeben zeigt. Dabei umfasst die erste Häufung einen Zeitraum von 80 Jahren, ausgehend vom Zeitpunkt des jeweiligen Bebens. Innerhalb dieser Zeitspanne ist die Wiederholungsrate extrem zeitabhängig. Die Wiederholungsrate direkt nach einem Beben ist sehr niedrig und steigert sich in den folgenden 10 Jahren erheblich bis zu einem Maximum von 0.024 Erdbeben/Jahr. Anschließend sinkt die Rate und erreicht ihr Minimum nach weiteren 70 Jahren mit 0.0145 Erdbeben/Jahr. An dieses Minimum schließt sich die zweite Häufung von Daten an, dessen Dauer abhängig von der Erdbebenwiederholungszeit ist. Innerhalb dieses Zeitfensters nimmt die Erdbeben-Wiederauftretensrate annähernd konstant um 0.015 Erdbeben/Jahr zu. Diese Ergebnisse bilden die Grundlage für eine zeitabhängige probabilistische seismische Gefährdungseinschätzung (PSHA) für die seismische Quellregion, die den nördlichen Raum der DSFZ umfasst.
N2  - The seismicity of the Dead Sea fault zone (DSFZ) during the last two millennia is characterized by a number of damaging and partly devastating earthquakes. These events pose a considerable seismic hazard and seismic risk to Syria, Lebanon, Palestine, Jordan, and Israel. The occurrence rates for large earthquakes along the DSFZ show indications to temporal changes in the long-term view. The aim of this thesis is to find out, if the occurrence rates of large earthquakes (Mw ≥ 6) in different parts of the DSFZ are time-dependent and how. The results are applied to probabilistic seismic hazard assessments (PSHA) in the DSFZ and neighboring areas. Therefore, four time-dependent statistical models (distributions), including Weibull, Gamma, Lognormal and Brownian Passage Time (BPT), are applied beside the exponential distribution (Poisson process) as the classical time-independent model. In order to make sure, if the earthquake occurrence rate follows a unimodal or a multimodal form, a nonparametric bootstrap test of multimodality has been done. A modified method of weighted Maximum Likelihood Estimation (MLE) is applied to estimate the parameters of the models. For the multimodal cases, an Expectation Maximization (EM) method is used in addition to the MLE method. The selection of the best model is done by two methods; the Bayesian Information Criterion (BIC) as well as a modified Kolmogorov-Smirnov goodness-of-fit test. Finally, the confidence intervals of the estimated parameters corresponding to the candidate models are calculated, using the bootstrap confidence sets. In this thesis, earthquakes with Mw ≥ 6 along the DSFZ, with a width of about 20 km and inside 29.5° ≤ latitude ≤ 37° are considered as the dataset. The completeness of this dataset is calculated since 300 A.D. The DSFZ has been divided into three sub zones; the southern, the central and the northern sub zone respectively. The central and the northern sub zones have been investigated but not the southern sub zone, because of the lack of sufficient data. The results of the thesis for the central part of the DSFZ show that the earthquake occurrence rate does not significantly pursue a multimodal form. There is also no considerable difference between the time-dependent and time-independent models. Since the time-independent model is easier to interpret, the earthquake occurrence rate in this sub zone has been estimated under the exponential distribution assumption (Poisson process) and will be considered as time-independent with the amount of 9.72 * 10-3 events/year. The northern part of the DSFZ is a special case, where the last earthquake has occurred in 1872 (about 137 years ago). However, the mean recurrence time of Mw ≥ 6 events in this area is about 51 years. Moreover, about 96 percent of the observed earthquake inter-event times (the time between two successive earthquakes) in the dataset regarding to this sub zone are smaller than 137 years. Therefore, it is a zone with an overdue earthquake. The results for this sub zone verify that the earthquake occurrence rate is strongly time-dependent, especially shortly after an earthquake occurrence. A bimodal Weibull-Weibull model has been selected as the best fit for this sub zone. The earthquake occurrence rate, corresponding to the selected model, is a smooth function of time and reveals two clusters within the time after an earthquake occurrence. The first cluster begins right after an earthquake occurrence, lasts about 80 years, and is explicitly time-dependent. The occurrence rate, regarding to this cluster, is considerably lower right after an earthquake occurrence, increases strongly during the following ten years and reaches its maximum about 0.024 events/year, then decreases over the next 70 years to its minimum about 0.0145 events/year. The second cluster begins 80 years after an earthquake occurrence and lasts until the next earthquake occurs. The earthquake occurrence rate, corresponding to this cluster, increases extremely slowly, such as it can be considered as an almost constant rate about 0.015 events/year. The results are applied to calculate the time-dependent PSHA in the northern part of the DSFZ and neighbouring areas.
KW  - Zeitanhängig
KW  - seismische Gefährdung
KW  - Tote Meer
KW  - Auftretensrate
KW  - Erdbeben
KW  - time dependent
KW  - seismic hazard
KW  - Dead Sea
KW  - occurrence rate
KW  - earthquake
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-52486
ER  - 
TY  - THES
A1  - Sennema-Skowronek, Anke
T1  - The use of focus markers in second language word processing
T1  - Der Gebrauch von Fokusmarkierungen in der fremdsprachlichen Wortverarbeitung
N2  - There are many factors which make speaking and understanding a second language (L2) a highly complex challenge. Skills and competencies in in both linguistic and metalinguistic areas emerge as parts of a multi-faceted, flexible concept underlying bilingual/multilingual communication. On the linguistic level, a combination of an extended knowledge of idiomatic expressions, a broad lexical familiarity, a large vocabulary size, and the ability to deal with phonetic distinctions and fine phonetic detail has been argued necessary for effective nonnative comprehension of spoken language. The scientific interest in these factors has also led to more interest in the L2’s information structure, the way in which information is organised and packaged into informational units, both within and between clauses. On a practical level, the information structure of a language can offer the means to assign focus to a certain element considered important. Speakers can draw from a rich pool of linguistic means to express this focus, and listeners can in turn interpret these to guide them to the highlighted information which in turn facilitates comprehension, resulting in an appropriate understanding of what has been said. If a speaker doesn’t follow the principles of information structure, and the main accent in a sentence is placed on an unimportant word, then there may be inappropriate information transfer within the discourse, and misunderstandings. The concept of focus as part of the information structure of a language, the linguistic means used to express it, and the differential use of focus in native and nonnative language processing are central to this dissertation. Languages exhibit a wide range of ways of directing focus, including by prosodic means, by syntactic constructions, and by lexical means. The general principles underlying information structure seem to contrast structurally across different languages, and they can also differ in the way they express focus. In the context of L2 acquisition, characteristics of the L1 linguistic system are argued to influence the acquisition of the L2. Similarly, the conceptual patterns of information structure of the L1 may influence the organization of information in the L2. However, strategies and patterns used to exploit information structure for succesful language comprehension in the native L1, may not apply at all, or work in different ways or todifferent degrees in the L2. This means that L2 learners ideally have to understand the way that information structure is expressed in the L2 to fully use the information structural benefit in the L2. The knowledge of information structural requirements in the L2 could also imply that the learner would have to make adjustments regarding the use of information structural devices in the L2. The general question is whether the various means to mark focus in the learners’ native language are also accessible in the nonnative language, and whether a L1-L2 transfer of their usage should be considered desirable. The current work explores how information structure helps the listener to discover and structure the forms and meanings of the L2. The central hypothesis is that the ability to access information structure has an impact on the level of the learners’ appropriateness and linguistic competence in the L2. Ultimately, the ability to make use of information structure in the L2 is believed to underpin the L2 learners’ ability to effectively communicate in the L2. The present study investigated how use of focus markers affects processing speed and word recall recall in a native-nonnative language comparison. The predominant research question was whether the type of focus marking leads to more efficient and accurate word processing in marked structures than in unmarked structures, and whether differences in processing patterns can be observed between the two language conditions. Three perception studies were conducted, each concentrating on one of the following linguistic parameters: 1. Prosodic prominence: Does prosodic focus conveyed by sentence accent and by word position facilitate word recognition? 2. Syntactical means: Do cleft constructions result in faster and more accurate word processing? 3. Lexical means: Does focus conveyed by the particles even/only (German: sogar/nur) facilitate word processing and word recall? Experiments 2 and 3 additionally investigated the contribution of context in the form of preceding questions. Furthermore, they considered accent and its facilitative effect on the processing of words which are in the scope of syntactic or lexical focus marking. All three experiments tested German learners of English in a native German language condition and in English as their L2. Native English speakers were included as a control for the English language condition. Test materials consisted of single sentences, all dealing with bird life. Experiment 1 tested word recognition in three focus conditions (broad focus, narrow focus on the target, and narrow focus on a constituent than the target) in one condition using natural unmanipulated sentences, and in the other two conditions using spliced sentences. Experiment 2 (effect of syntactic focus marking) and Experiment 3 (effect of lexical focus marking) used phoneme monitoring as a measure for the speed of word processing. Additionally, a word recall test (4AFC) was conducted to assess the effective entry of target-bearing words in the listeners’ memory. Experiment 1: Focus marking by prosodic means Prosodic focus marking by pitch accent was found to highlight important information (Bolinger, 1972), making the accented word perceptually more prominent (Klatt, 1976; van Santen & Olive, 1990; Eefting, 1991; Koopmans-van Beinum & van Bergem, 1989). However, accent structure seems to be processed faster in native than in nonnative listening (Akker& Cutler, 2003, Expt. 3). Therefore, it is expected that prosodically marked words are better recognised than unmarked words, and that listeners can exploit accent structure better for accurate word recognition in their L1 than they do in the L2 (L1 > L2). Altogether, a difference in word recognition performance in L1 listening is expected between different focus conditions (narrow focus > broad focus). Results of Experiments 1 show that words were better recognized in native listening than in nonnative listening. Focal accent, however, doesn’t seem to help the German subjects recognize accented words more accurately, in both the L1 and the L2. This could be due to the focus conditions not being acoustically distinctive enough. Results of experiments with spliced materials suggest that the surrounding prosodic sentence contour made listeners remember a target word and not the local, prosodic realization of the word. Prosody seems to indeed direct listeners’ attention to the focus of the sentence (see Cutler, 1976). Regarding the salience of word position, VanPatten (2002; 2004) postulated a sentence location principle for L2 processing, stating a ranking of initial > final > medial word position. Other evidence mentions a processing adantage of items occurring late in the sentence (Akker & Cutler, 2003), and Rast (2003) observed in an English L2 production study a trend of an advantage of items occurring at the outer ends of the sentence. The current Experiment 1 aimed to keep the length of the sentences to an acceptable length, mainly to keep the task in the nonnative lnaguage condition feasable. Word length showed an effect only in combination with word position (Rast, 2003; Rast & Dommergues, 2003). Therefore, word length was included in the current experiment as a secondary factor and without hypotheses. Results of Experiment 1 revealed that the length of a word doesn’t seem to be important for its accurate recognition. Word position, specifically the final position, clearly seems to facilitate accurate word recognition in German. A similar trend emerges in condition English L2, confirming Klein (1984) and Slobin (1985). Results don’t support the sentence location principle of VanPatten (2002; 2004). The salience of the final position is interpreted as recency effect (Murdock, 1962). In addition, the advantage of the final position may benefit from the discourse convention that relevant background information is referred to first, and then what is novel later (Haviland & Clark, 1974). This structure is assumed to cue the listener as to what the speaker considers to be important information, and listeners might have reacted according to this convention. Experiment 2: Focus marking by syntactic means Atypical syntactic structures often draw listeners’ attention to certain information in an utterance, and the cleft structure as a focus marking device appears to be a common surface feature in many languages (Lambrecht, 2001). Surface structure influences sentence processing (Foss & Lynch, 1969; Langford & Holmes, 1979), which leads to competing hypotheses in Experiment 2: on the one hand, the focusing effect of the cleft construction might reduce processing times. On the other, cleft constructions in German were found to be used less to mark fo than in English (Ahlemeyer & Kohlhof, 1999; Doherty, 1999; E. Klein, 1988). The complexity of the constructions, and the experience from the native language might work against an advantage of the focus effect in the L2. Results of Experiment 2 show that the cleft structure is an effective device to mark focus in German L1. The processing advantage is explained by the low degree of structural markedness of cleft structures: listeners use the focus function of sentence types headed by the dummy subject es (English: it) due to reliance on 'safe' subject-prominent SVO-structures. The benefit of cleft is enhanced when the sentences are presented with context, suggesting a substantial benefit when focus effects of syntactic surface structure and coherence relation between sentences are integrated. Clefts facilitate word processing for English native speakers. Contrary to German L1, the marked cleft construction doesn’t reduce processing times in English L2. The L1-L2 difference was interpreted as a learner problem of applying specific linguistic structures according to the principles of information structure in the target language. Focus marking by cleft did not help German learners in native or in nonnative word recall. This could be attributed to the phonological similarity of the multiple choice options (Conrad & Hull, 1964), and to a long time span between listening and recall (Birch & Garnsey, 1995; McKoon et al., 1993). Experiment 3: Focus marking by lexical means Focus particles are elements of structure that can indicate focus (König, 1991), and their function is to emphasize a certain part of the sentence (Paterson et al., 1999). I argue that the focus particles even/only (German: sogar/nur) evoke contrast sets of alternatives resp. complements to the element in focus (Ni et al., 1996), which causes interpretations of context. Therefore, lexical focus marking isn’t expected to lead to faster word processing. However, since different mechanisms of encoding seem to underlie word memory, a benefit of the focusing function of particles is expected to show in the recall task: due to focus particles being a preferred and well-used feature for native speakers of German, a transfer of this habitualness is expected, resulting in a better recall of focused words. Results indicated that focus particles seem to be the weakest option to mark focus: Focus marking by lexical particle don’t seem to reduce word processing times in either German L1, English L2, or in English L1. The presence of focus particles is likely to instantiate a complex discourse model which lets the listener await further modifying information (Liversedge et al., 2002). This semantic complexity might slow down processing. There are no indications that focus particles facilitate native language word recall in German L1 and English L1. This could be because focus particles open sets of conditions and contexts that enlarge the set of representations in listeners rather than narrowing it down to the element in the scope of the focus particle. In word recall, the facilitative effect of focus particles emerges only in the nonnative language condition. It is suggested that L2 learners, when faced with more demanding tasks in an L2, use a broad variety of means that identify focus for a better representation of novel words in the memory. In Experiments 2 and 3, evidence suggests that accent is an important factor for efficient word processing and accurate recall in German L1 and English L1, but less so in English L2. This underlines the function of accent as core speech parameter and consistent cue to the perception of prominence native language use (see Cutler & Fodor, 1979; Pitt & Samuel, 1990a; Eriksson et al., 2002; Akker & Cutler, 2003); the L1-L2 difference is attributed to patterns of expectation that are employed in the L1 but not (yet?) in the L2. There seems to exist a fine-tuned sensitivity to how accents are distributed in the native language, listeners expect an appropriate distribution and interpret it accordingly (Eefting, 1991). This pleads for accent placement as extremely important to L2 proficiency; the current results also suggest that accent and its relationship with other speech parameters has to be newly established in the L2 to fully reveal its benefits for efficient processing of speech. There is evidence that additional context facilitates processing of complex syntactic structures but that a surplus of information has no effect if the sentence construction is less challenging for the listener. The increased amount of information to be processed seems to impede better word recall, particularly in the L2. Altogether, it seems that focus marking devices and context can combine to form an advantageous alliance: a substantial benefit in processing efficiency is found when parameters of focus marking and sentence coherence are integrated. L2 research advocates the beneficial aspects of providing context for efficient L2 word learning (Lawson & Hogben, 1996). The current thesis promotes the view that a context which offers more semantic, prosodic, or lexical connections might compensate for the additional processing load that context constitutes for the listeners. A methodological consideration concerns the order in which language conditions are presented to listeners, i.e., L1-L2 or L2-L1. Findings suggest that presentation order could enforce a learning bias, with the performance in the second experiment being influenced by knowledge acquired in the first (see Akker & Cutler, 2003). To conclude this work: The results of the present study suggest that information structure is more accessible in the native language than it is in the nonnative language. There is, however, some evidence that L2 learners have an understanding of the significance of some information-structural parameters of focus marking. This has a beneficial effect on processing efficiency and recall accuracy; on the cognitive side it illustrates the benefits and also the need of a dynamic exchange of information-structural organization between L1 and L2. The findings of the current thesis encourage the view that an understanding of information structure can help the learner to discover and categorise forms and meanings of the L2. Information structure thus emerges as a valuable resource to advance proficiency in a second language.
N2  - Das Sprechen und Verstehen einer Fremdsprache (L2) stellt eine komplexe Leistung für einen Nicht-Muttersprachler dar. Kenntnisse und Fertigkeiten auf verschiedenen sprachlichen und außersprachlichen Ebenen wirken dabei zusammen, wie z.B. eine andere Grammatik, neue Lautbildungen in der Aussprache, der Aufbau von Wortschatz, und auch die Sensibilisierung für mögliche kulturell unterschiedliche Kommunikationsformen oder das Training kommunikativer Kompetenz. Eine wichtige Hilfe bei der muttersprachlichen wie der fremdsprachlichen Sprachverarbeitung bieten Mittel, mit denen sprachliche Information gegliedert wird, um sie verständlich zu machen. Die Informationsstruktur ermöglicht es, zum Beispiel den Fokus einer Äußerung zu markieren und damit Intentionen sprachlich zu vermitteln. In gesprochener Sprache sind es vor allem prosodische Mittel wie Satzakzent, die es dem Hörer ermöglichen, die wichtigen Informationen in der Äußerung herauszufinden. Aber auch durch die Verwendung unterschiedlicher grammatischer Strukturen oder durch besondere Wortwahl können Sprecher Satzteile markieren, die sie für besonders wichtig halten, und sie damit hervorheben. Wird die Informationsstruktur eines Satzes verletzt, indem zum Beispiel der Satzakzent auf ein eher unwichtiges Wort gelegt wird, kann der Gesprächspartner/die Gesprächspartnerin einen anderen Teil des Satzes als im Fokus stehend interpretieren als den vom Sprecher eigentlich intendierten Teil. Dies kann - in Kombination mit anderen Faktoren wie ungeschickter Wortwahl - zu Missverständnissen führen. Nun kann eine Sprache prosodische, syntaktische oder lexikalische Möglichkeiten der Markierung besitzen, die entweder in einer anderen Sprache nicht vorkommen, oder die andere Funktionen in Bezug auf die Interpretation von Äußerungen erfüllen, die in dieser Form in der jeweils anderen Sprache nicht existieren. Dies betrifft zum Beispiel Unterschiede zwischen Intonations- und Tonsprachen oder zwischen silbenzählenden und akzentzählenden Sprachen. Ruft der Fremdsprachenlerner die Strukturen sprachlicher Information in der Muttersprache (L1) ab und überträgt sie auf die Fremdsprache, kann dies bei gleicher informationsstruktureller Organisation der Sprache zu einer erfolgreichen Strategie des fremdsprachlichen Verstehens führen. Wird aber Informationsstruktur in der Fremdsprache mit anderen Mitteln als in der Muttersprache ausgedrückt, entsteht ein Spannungsfeld zwischen Verarbeitungsstrategien der Muttersprache und denen der Fremdsprache. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Rolle informationsstruktureller Parameter in der muttersprachlichen und fremdsprachlichen Sprachverarbeitung. Es wird untersucht, wie Fremdsprachenlerner Fokusmarkierung in der Muttersprache (hier: Deutsch) und in der Fremdsprache (hier: Englisch) zu effizienter Sprachverarbeitung nutzen. Das Ziel ist eine tiefere Einsicht, wie sich Informationsstruktur in der Fremdsprache erschließt; die grundlegende Annahme ist dabei, dass ein Verständnis und eine Sensibilisierung für Informationsstruktur dem Fremdsprachenlerner hilft, Form und Bedeutung von Sprache zu erkennen. Eine solche Einsicht in Informationsstruktur unterstützt die Erweiterung und Festigung fremdsprachlicher Kompetenz. Die Frage nach dem Gebrauch von Informationsstruktur in einer Fremdsprache wird in drei experimentellen Studien untersucht, die sich auf jeweils eines der folgenden sprachlichen Mittel zur Fokusmarkierung konzentrieren: 1. Prosodische Mittel der Fokusmarkierung: Unterstützen Satzakzent und Wortposition im Satz eine bessere Worterkennung? 2. Syntaktische Mittel der Fokusmarkierung: Ermöglicht die Konstruktion eines Spaltsatzes (Englisch: cleft) eine schnellere Verarbeitung des fokussierten Elements im Satz als eine kanonische Wortstellung, und kann sich der Hörer auch zu einem späteren Zeitpunkt noch besser an ein syntaktisch markiertes als an ein unmarkiertes Element erinnern? 3. Lexikalische Mittel der Fokusmarkierung: Bewirken Fokuspartikel (hier: nur/sogar) eine schnellere Verarbeitung des fokussierten Elements, und kann sich der Hörer auch zu einem späteren Zeitpunkt noch besser an das fokussierte als an das nicht-fokussierte Element erinnern? Zusätzlich wird in Experiment 2 und in Experiment 3 untersucht, welchen Einfluss einleitende Fragen haben, die zur Fokusmarkierung eines Elements im Folgesatz dienen. Außerdem wird nachgegangen, welche Rolle es spielt, wenn ein syntaktisch oder lexikalisch fokussiertes Element einen Tonhöheakzent bekommt oder wenn dieser auf dem vorangegangenen Adjektiv realisiert wird. Die Probanden sind deutsche Muttersprachler, die Englisch als Fremdsprache gelernt haben. In den Experimenten werden den Testpersonen jeweils Sprachaufnahmen von deutschen Sätzen und Aufnahmen von parallel dazu konstruierten englischen Sätzen dargeboten. Als Kontrollgruppe für den englischen Teil der Experimente werden englische Muttersprachler getestet, um Referenzdaten für die Ergebnisse der Fremdsprachenlerner zu erhalten. Die Experimente sind als Perzeptionsexperimente konzipiert. Experiment 1 (prosodische Fokusmarkierung) untersucht Worterkennung in drei Bedingungen mitunterschiedlichem Fokus (weiter und enger Fokus, enger Fokus auf anderem Satzelement als dem Zielwort), und zwei Bedingungen mit künstlich durch splicing verändertem Sprachmaterial. In Experiment 2 (syntaktische Fokusmarkierung) und Experiment 3 (lexikalische Fokusmarkierung) wird im Hörexperiment als Methode phoneme monitoring angewandt, wobei die Reaktionszeiten zum Erkennen des fokussierten Worts (welches ein vorher spezifiziertes Phonem enthält) gemessen werden. Im Anschluss an den Hörteil wird in diesen zwei Experimenten außerdem ein Erinnerungstest durchgeführt, bei dem die fokussierten Elemente mit einem Multiple-Choice-Verfahren (4AFC) noch einmal abgefragt werden und die Anzahl der richtigen Antworten gewertet wird. Zu 1.: Prosodische Mittel der Fokusmarkierung Akzentuierung ist ein Mittel, um im Satz wichtige Information hervorzuheben (Bolinger, 1972), was zu einer besseren Wahrnehmung solch akzentuierter Information führt (siehe z.B. van Santen & Olive, 1990; Eefting, 1991). Akzentstruktur scheint jedoch schneller in der L1 als in der L2 verarbeitet zu werden (Akker & Cutler, 2003). Es wird daher angenommen, dass in der L1 eine Fokusmarkierung durch Tonhöheakzent zu besserer Worterkennung eines solchermaßen markierten Wortes führt. Akzentstruktur sollte sich auch in der L2 erschließen, wenn auch in geringerem Maß (L1 > L2). Insgesamt wird ein unterschiedlich starker Fokuseffekt je nach Fokusbedingung erwartet (enger Fokus > weiter Fokus). Die Ergebnisse von Experiment 1 bestätigen, dass Worte in der Muttersprache besser erkannt werden als in der Fremdsprache. Ein unterschiedlicher, als Satzakzent realisierter Fokus hilft allerdings den Probanden weder in der Muttersprache noch in der Fremdssprache, fokussierte Worte schneller zu erkennen. Dies könnte auf ungenügende akustische Unterschiede in der Realisierung der unterschiedlichen Fokuskonditionen in den Sprachaufnahmen zurückzuführen sein. Die Experimente mit synthetisch, durch splicing manipuliertem Sprachmaterial ergeben, dass die umgebende Satzprosodie eher zur Worterkennung beiträgt als die einzelne Akzentmarkierung des Wortes (Cutler, 1976). Für die Salienz der Wortposition im Satz postulierte VanPatten (2004) für fremdsprachliche Wahrnehmung die Reihenfolge von initialer > finaler > medialer Position. Akker und Cutler (2003) erwähnen für L1 und L2 einen Verarbeitungsvorteil von später im Satz auftretenden Worten gegenüber früher Auftretenden. Des weiteren fand Rast (2003) in einer L2-Produktionsstudie einen Vorteil der äußeren Satzpositionen gegenüber der medialen Position. Im vorliegenden Experiment werden die Sätze vor allem wegen der fremdsprachlichen Testbedingung in akzeptabler Länge gehalten, was Aussagen über die Position an den äußeren Satzenden ermöglicht, aber weniger deutliche Effekte für die medial Position erwarten lässt. Wortlänge wurde als Nebenfaktor mit in das Experiment aufgenommen ohne eigenständige Hypothesen dafür zu formulieren. In einer früheren L2 Studie zeigte Wortlänge nur in Abhängigkeit zur Position des Wortes im Satz einen Effekt (Rast, 2003; Rast & Dommergues, 2003). Die Ergebnisse von Experiment 1 zeigen, dass die Länge der Zielworte keine entscheidende Rolle für deren korrekte Erkennung spielt. Die Wortposition im Satz, und hier besonders die finale Position, trägt jedoch entscheidend zur korrekten Worterkennung im Deutschen bei. Ein ähnlicher Trend zeigt sich für die Worterkennung in der Fremdsprache Englisch (siehe Klein, 1984; Slobin, 1985). Das Lokalitätsprinzip von VanPatten (2004) mit dem Verarbeitungsvorteil von initial > final > medial kann nicht bestätigt werden, und die besondere Salienz der finalen Position wird mit Murdock (1962) als recency effect erklärt. Außerdem könnte die finale Position von der Konvention für die Integration neuer Information profitieren: bekannte Information wird vor neuer Information genannt (Haviland & Clark, 1974). Hörer handeln nach dieser üblichen Diskursstruktur und richten ihre Aufmerksamkeit auf Information, die in finaler Position genannt wird. Zu 2.: Syntaktische Mittel der Fokusmarkierung Die Abweichung von kanonischer Satzstruktur lenkt die Aufmerksamkeit auf bestimmte Elemente im Satz, und der Spaltsatz ist in vielen Sprachen eine bekannte Art der Fokussierung (Lambrecht, 2001). Die Oberflächenstruktur eines Satzes beeinflusst seine Verarbeitung (Foss & Lynch, 1969; Langford & Holmes, 1979) und in Experiment 2 stehen zwei Hypothesen gegenüber: Der fokussierende Effekt von Spaltsätzen könnte einen Verarbeitungsvorteil bewirken. Andererseits sind Spaltsätze im Deutschen seltener und weniger gebräuchlich als im Englischen (Ahlemeyer & Kohlhof, 1999; Doherty, 1999; E. Klein, 1988); die syntaktische Komplexität von Spaltsätzen und die Erfahrung der Muttersprache könnten einem Verarbeitungsvorteil in Deutsch L1 und Englisch L2 entgegenwirken. Die Ergebnisse von Experiment 2 zeigen, dass der Spaltsatz ein effektives Mittel der Fokusmarkierung im Deutschen ist. Dies wird auf die geringe strukturelle Markiertheit des Ersatz-Subjekts ‚es’ zurückgeführt, da es an kanonischer, initialer Stelle steht. Die Prominenz dieses Subjekts setzt das nachfolgende Subjekt-Element in Fokus und verleiht ihm Subjekt-Prominenz. Der verarbeitungsfördernde Effekt von Spaltsätzen wird noch erhöht, wenn Oberflächenstruktur (Spaltsatz) und Satzzusammenhang (Kontext) integriert werden. Der Spaltsatz wird jedoch nicht in der Fremdsprache als ein effektives Mittel der Fokusmarkierung genutzt. Englische Muttersprachler nutzen den Fokuseffekt des Spaltsatzes zur schnellen Worterkennung, aber dieses informationsstrukturelle Mittel der L2 wird nicht von Fremdsprachenlernern erkannt und verwertet. Dies wird als Lernerproblem interpretiert: linguistische Strukturen der Muttersprache werden nicht adäquat nach informationsstrukturellen Prinzipien in der Fremdsprache angewandt. Der Spaltsatz trägt weder im Deutschen noch im Englischen zu einer besseren Erinnerungsleistung bei. Das kann zum einen an der starken phonologischen Ähnlichkeit der im Test angebotenen Antwortoptionen liegen (Conrad & Hull, 1964); zum anderen kann es mit der Zeitspanne zusammenhängen, die zwischen Hörexperiment und Erinnerungstest liegen und die die Erinnerung an ein bestimmtes Wort zu sehr erschwert (Birch & Garnsey, 1995; McCoon et.al., 1993). Zu 3.: Lexikalische Mittel der Fokusmarkierung Fokuspartikel sind Exponenten von Fokusstruktur und sie markieren Satzelemente (König, 1991; Paterson et al., 1999). Die untersuchten Fokuspartikel evozieren Kontrast und Alternativmengen zu dem fokussierten Element, was Interpretationen von Kontext bewirkt (Ni et al., 1996; Liversedge et al., 2002). Von daher wird keine schnellere Verarbeitung von fokussierten Worten erwartet. Ihre förderliche Eigenschaft zeigt sich jedoch in der Erinnerungsleistung, da sich dieser Prozess auf andere Erschließungsmechanismen zu stützen scheint: es wird erwartet, dass der bevorzugte Gebrauch von lexikalischen Mitteln zur Fokusmarkierung im Deutschen (König, 1991; Ahlemeyer & Kohlhof, 1999) sich positiv auf die Erinnerung von fokussierten Worten auswirkt. Die Fokuspartikel nur und sogar in Experiment 3 erweisen sich in der Experimentreihe als schwächste Exponenten von Fokusmarkierung: Weder im Deutschen noch in Englischen als Fremdsprache noch in der englischen Kontrollgruppe bewirken diese Fokuspartikel eine schnellere Verarbeitung des fokussierten Elements. Dies erklärt sich durch die Eigenschaft von Fokuspartikeln, eine Menge an Alternativen zu evozieren und dadurch beim Hörer komplexe Diskursmodelle anzuregen, die sowohl das Element in Fokus als auch Alternativen dazu beinhalten (siehe Ni et al., 1996; Liversedge et al., 2002). Verarbeitung und Interpretation der Fokusstruktur benötigen dann einen erhöhten Zeitaufwand. Im Erinnerungstest kommt der Fokuseffekt nur in der fremdsprachlichen Testbedingung zum Tragen: Werden Lerner hinsichtlich mit hinsichtlich ihrer L2-Fertigkeit anspruchsvollen Situationen konfrontiert, wird Fokusstruktur zu einer besseren Repräsentation in der Erinnerung genutzt. Übergreifend zeigt sich aus Experiment 2 und Experiment 3, dass ein zusätzlicher Satzakzent in Sätzen mit syntaktischer oder lexikalischer Fokusmarkierung in muttersprachlichem Deutsch und Englisch genutzt wird, aber in der Fremdsprache nicht gleichermaßen effektiv verarbeitet wird. Ein bedeutender Parameter wie Tonhöheakzent wird in der Fremdsprache scheinbar weniger genutzt, wenn gleichzeitig andere Mittel der Markierung auftreten. Vor allem deutet dieser Effekt jedoch auf eine weitaus differenziertere Wahrnehmung und Interpretation von Tonhöheakzent in der Muttersprache hin. Des weiteren scheint die Reihenfolge, in der die Testsprachen den Probanden angeboten werden (L1-L2,oder L2-L1) von Bedeutung zu sein, da ein Lerneffekt aus der ersten Testsprache die Leistung in der zweiten Testsprache beeinflussen kann. Dies erschwert die Erhebung vergleichbarer Daten für zwei Sprachen von derselben Probandengruppe (siehe Akker & Cutler, 2003). Im Hinblick auf die Auswirkungen von Kontext auf die Wortverarbeitung weisen die Ergebnisse darauf hin, dass vorangestellte Fragen dem Fremdsprachenlerner nur bedingt Hilfe bei der zügigen Verarbeitung von z.B. schwierigeren Satzkonstruktionen bieten. Zusätzlicher Kontext scheint außerdem die Erinnerungsleistung zu erschweren, vor allem in der Fremdsprache. Sowohl in der Fremdsprachenforschung als auch in der Fremdsprachendidaktik hat die Einbettung in einen Kontext bei dem Erlernen von Worten eine große Bedeutung (Lawson & Hogben, 1996). Es wird dahingehend argumentiert, dass eine Form von Kontext, die mehr semantische, prosodische oder lexikalische Verbindungen schafft, den zusätzlichen Verarbeitungsaufwand kompensieren müsste. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit weisen darauf hin, dass sich Informationsstruktur eher in der Muttersprache als in der Fremdsprache erschließt. Einzelne informationsstrukturelle Parameter werden jedoch sehr wohl von den Fremdsprachenlernern erfolgreich ausgewertet, was sich in einer schnelleren und nachhaltigeren sprachlichen Verarbeitung äußert. Auf der kognitiven Ebene zeigt die vorliegende Arbeit die vorteilhafte Wirkung auf, wenn Informationsstruktur von Mutter- und Fremdsprache in dynamischem Austausch stehen. Die Ergebnisse bestärken die Annahme, dass ein Verständnis von Informationsstruktur dem Fremdsprachenlerner helfen kann, Form und Bedeutung der Fremdsprache zu erkennen. Informationsstruktur erweist sich als potentiell wertvolle Ressource in der Entwicklung und Stärkung fremdsprachlicher Kompetenz.
KW  - Informationsstruktur
KW  - fremdsprachliche Worterkennung
KW  - Sprachverarbeitung
KW  - Fokus
KW  - Fremdsprachenerwerb
KW  - information structure
KW  - L2 word recognition
KW  - L2 processing
KW  - focus
KW  - L2 acquisition
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-37237
ER  - 
TY  - THES
A1  - Göthe, Katrin
T1  - The limits of parallel processing
T1  - Die Grenzen der parallelen Verarbeitung
N2  - Trying to do two things at once decreases performance of one or both tasks in many cases compared to the situation when one performs each task by itself. The present thesis deals with the question why and in which cases these dual-task costs emerge and moreover, whether there are cases in which people are able to process two cognitive tasks at the same time without costs. In four experiments the influence of stimulus-response (S-R) compatibility, S-R modality pairings, interindividual differences, and practice on parallel processing ability of two tasks are examined. Results show that parallel processing is possible. Nevertheless, dual-task costs emerge when: the personal processing strategy is serial, the two tasks have not been practiced together, S-R compatibility of both tasks is low (e.g. when a left target has to be responded with a right key press and in the other task an auditorily presented “A” has to be responded by saying “B”), and modality pairings of both tasks are Non Standard (i.e., visual-spatial stimuli are responded vocally whereas auditory-verbal stimuli are responded manually). Results are explained with respect to executive-based (S-R compatibility) and content-based crosstalk (S-R modality pairings) between tasks. Finally, an alternative information processing account with respect to the central stage of response selection (i.e., the translation of the stimulus to the response) is presented.
N2  - Versucht man zwei Aufgaben zur gleichen Zeit zu erledigen, so verschlechtert sich die Leistung einer oder beider Aufgabe(n) im Vergleich zur Situation, in der man beide Aufgaben einzeln erledigt. Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich mit der Frage, warum und unter welchen Umständen diese Doppelaufgabenkosten entstehen. Darüber hinaus geht sie der Frage nach, ob es Aufgabenkombinationen gibt, für die parallele Verarbeitung ohne Kosten gezeigt werden kann. In vier Experimenten wurde der Einfluss von Stimulus-Reaktion (S-R) Kompatibilität, S-R Modalitätspaarungen, interindividueller Unterschiede und Training auf das Parallelverarbeitungspotential zweier Aufgaben untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass parallele Verarbeitung generell möglich ist. Dennoch entstehen Doppelaufgabenkosten, wenn die persönliche Verarbeitungsstrategie seriell ist, die beiden Aufgaben nicht genügend zusammen trainiert wurden, die S-R Kompatibilität beider Aufgaben gering ist (z.B. wenn ein linker Zielreiz mit einem Druck auf die rechten Taste beantwortet und in der anderen Aufgabe ein auditiv präsentiertes „A“ mit der Aussprache eines „Bs“ beantwortet werden muss) und die Modalitätspaarungen beider Aufgaben Nicht-Standard sind (d.h. visuell-räumliche Stimuli mit vokalen und auditiv-verbale Stimuli mit manuellen Reaktionen beantwortet werden müssen). Die gewonnenen Ergebnisse werden durch „Crosstalk“ der exekutiven Signale (S-R Kompatibilität) und durch inhaltsbasierten „Crosstalk“ (S-R Modalitätspaarungen) erklärt. Weiterhin wird ein alternatives Modell der Informationsverarbeitung mit Hinblick auf die zentrale Phase der Antwortauswahl (d.h. die Phase in der die Stimulusinformation in eine Antwort übersetzt wird) vorgestellt.
KW  - Parallele Verarbeitung
KW  - S-R Kompatibilität
KW  - Modalitätspaarungen
KW  - zentraler Flaschenhals
KW  - parallel processing
KW  - S-R compatibility
KW  - modality pairings
KW  - central bottleneck
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-46063
ER  - 
TY  - THES
A1  - Yin, Chunhong
T1  - The interplay of nanostructure and efficiency of polymer solar cells
T1  - Einfluss der Nanostruktur auf die Effizienz von Polymer-Solarzellen
N2  - The aim of this thesis is to achieve a deep understanding of the working mechanism of polymer based solar cells and to improve the device performance. Two types of the polymer based solar cells are studied here: all-polymer solar cells comprising macromolecular donors and acceptors based on poly(p-phenylene vinylene) and hybrid cells comprising a PPV copolymer in combination with a novel small molecule electron acceptor. To understand the interplay between morphology and photovoltaic properties in all-polymer devices, I compared the photocurrent characteristics and excited state properties of bilayer and blend devices with different nano-morphology, which was fine tuned by using solvents with different boiling points. The main conclusion from these complementary measurements was that the performance-limiting step is the field-dependent generation of free charge carriers, while bimolecular recombination and charge extraction do not compromise device performance. These findings imply that the proper design of the donor-acceptor heterojunction is of major importance towards the goal of high photovoltaic efficiencies. Regarding polymer-small molecular hybrid solar cells I combined the hole-transporting polymer M3EH-PPV with a novel Vinazene-based electron acceptor. This molecule can be either deposited from solution or by thermal evaporation, allowing for a large variety of layer architectures to be realized. I then demonstrated that the layer architecture has a large influence on the photovoltaic properties. Solar cells with very high fill factors of up to 57 % and an open circuit voltage of 1V could be achieved by realizing a sharp and well-defined donor-acceptor heterojunction. In the past, fill factors exceeding 50 % have only been observed for polymers in combination with soluble fullerene-derivatives or nanocrystalline inorganic semiconductors as the electron-accepting component. The finding that proper processing of polymer-vinazene devices leads to similar high values is a major step towards the design of efficient polymer-based solar cells.
N2  - Ziel dieser Dissertation ist es, die grundlegende Arbeitsweise von polymerbasierten Solarzellen zu verstehen und ihre Leistungsfähigkeit zu erhöhen. Zwei Arten von organischen Solarzellen werden untersucht: Solarzellen, bei denen sowohl Elektronendonator und akzeptor auf Poly(p-phenylen-vinylen) basieren sowie Zellen, bei denen ein PPV-Copolymer als Elektronendonator und organische kleine Moleküle als Elektronenakzeptor fungierten. Um die Zusammenhänge zwischen Morphologie und photovoltaischen Eigenschaften zu verstehen, untersuchte ich Photoströme sowie die Eigenschaften angeregter Zustände in Zweischicht- und Mischsolarzellen mit unterschiedlicher Nano-Morphologie, welche durch die Verwendung von Lösungsmitteln mit unterschiedlichen Siedetemperaturen modifiziert wurde. Die Hauptschlussfolgerung aus diesen Messungen ist, dass der effizienzlimitierende Faktor die feldabhängige Generation freier Ladungsträger ist, wohingegen bimolekulare Rekombination oder die Extraktion der Ladungsträger die Leistungsfähigkeit von Polymer-Polymer- Solarzellen nicht beeinträchtigen. Diese Ergebnisse legen nahe, dass die gezielte Einstellung der Donator-Akzeptor-Grenzfläche von besonderer Bedeutung zum Erreichen hoher Effizienzen ist. In Hybridsolarzellen aus Polymeren und kleinen Molekülen kombinierte ich das lochleitende konjugierte Polymer M3EH-PPV mit einem neuartigen Vinazen-Molekül als Elektronen-akzeptor. Dieses Molekül bietet die Möglichkeit, entweder aus einer Lösung heraus verarbeitet oder im Hochvakuum verdampft zu werden, wodurch eine Vielzahl an unterschiedlichen Probenstrukturen realisiert werden kann. Dadurch konnte ich zeigen, dass die Struktur der aktiven Schicht einen großen Einfluss auf die photovoltaischen Eigenschaften hat. Die Solarzellen erreichten einen Füllfaktor von bis zu 57% und eine Kurzschluss¬spannung von 1 V. In der Vergangenheit konnten bei polymerbasierten Solarzellen Füllfaktoren über 50% nur in Verbindung mit Fullerenen oder nanokristallinen anorganischen Halbleitern als Akzeptoren erreicht werden. Das Resultat, dass bei geeigneter Präparation der Polymer-Vinazen-Schicht vergleichbare Ergebnisse erzielt werden können, ist ein bedeutender Schritt hin zu effizienteren Polymersolarzellen.
KW  - Nanostruktur
KW  - Polymer-Solarzelle
KW  - Effizienz
KW  - Morphologie
KW  - Polymer solar cells
KW  - nanostructure
KW  - efficiency
KW  - morphology
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-29054
ER  - 
TY  - THES
A1  - Mergenthaler, Konstantin K.
T1  - The control of fixational eye movements
T1  - Die Kontrolle fixationaler Augenbewegungen
N2  - In normal everyday viewing, we perform large eye movements (saccades) and miniature or fixational eye movements. Most of our visual perception occurs while we are fixating. However, our eyes are perpetually in motion. Properties of these fixational eye movements, which are partly controlled by the brainstem, change depending on the task and the visual conditions. Currently, fixational eye movements are poorly understood because they serve the two contradictory functions of gaze stabilization and counteraction of retinal fatigue. In this dissertation, we investigate the spatial and temporal properties of time series of eye position acquired from participants staring at a tiny fixation dot or at a completely dark screen (with the instruction to fixate a remembered stimulus); these time series were acquired with high spatial and temporal resolution. First, we suggest an advanced algorithm to separate the slow phases (named drift) and fast phases (named microsaccades) of these movements, which are considered to play different roles in perception. On the basis of this identification, we investigate and compare the temporal scaling properties of the complete time series and those time series where the microsaccades are removed. For the time series obtained during fixations on a stimulus, we were able to show that they deviate from Brownian motion. On short time scales, eye movements are governed by persistent behavior and on a longer time scales, by anti-persistent behavior. The crossover point between these two regimes remains unchanged by the removal of microsaccades but is different in the horizontal and the vertical components of the eyes. Other analyses target the properties of the microsaccades, e.g., the rate and amplitude distributions, and we investigate, whether microsaccades are triggered dynamically, as a result of earlier events in the drift, or completely randomly. The results obtained from using a simple box-count measure contradict the hypothesis of a purely random generation of microsaccades (Poisson process). Second, we set up a model for the slow part of the fixational eye movements. The model is based on a delayed random walk approach within the velocity related equation, which allows us to use the data to determine control loop durations; these durations appear to be different for the vertical and horizontal components of the eye movements. The model is also motivated by the known physiological representation of saccade generation; the difference between horizontal and vertical components concurs with the spatially separated representation of saccade generating regions. Furthermore, the control loop durations in the model suggest an external feedback loop for the horizontal but not for the vertical component, which is consistent with the fact that an internal feedback loop in the neurophysiology has only been identified for the vertical component. Finally, we confirmed the scaling properties of the model by semi-analytical calculations. In conclusion, we were able to identify several properties of the different parts of fixational eye movements and propose a model approach that is in accordance with the described neurophysiology and described limitations of fixational eye movement control.
N2  - Während des alltäglichen Sehens führen wir große (Sakkaden) und Miniatur- oder fixationale Augenbewegungen durch. Die visuelle Wahrnehmung unserer Umwelt geschieht jedoch maßgeblich während des sogenannten Fixierens, obwohl das Auge auch in dieser Zeit ständig in Bewegung ist. Es ist bekannt, dass die fixationalen Augenbewegungen durch die gestellten Aufgaben und die Sichtbedingungen verändert werden. Trotzdem sind die Fixationsbewegungen noch sehr schlecht verstanden, besonders auch wegen ihrer zwei konträren Hauptfunktionen: Das stabilisieren des Bildes und das Vermeiden der Ermüdung retinaler Rezeptoren. In der vorliegenden Dissertation untersuchen wir die zeitlichen und räumlichen Eigenschaften der Fixationsbewegungen, die mit hoher zeitlicher und räumlicher Präzision aufgezeichnet wurden, während die Versuchspersonen entweder einen sichtbaren Punkt oder aber den Ort eines verschwundenen Punktes in völliger Dunkelheit fixieren sollten. Zunächst führen wir einen verbesserten Algorithmus ein, der die Aufspaltung in schnelle (Mikrosakkaden) und langsame (Drift) Fixationsbewegungen ermöglicht. Den beiden Typen von Fixationsbewegungen werden unterschiedliche Beiträge zur Wahrnehmung zugeschrieben. Anschließend wird für die Zeitreihen mit und ohne Mikrosakkaden das zeitliche Skalenverhalten untersucht. Für die Fixationsbewegung während des Fixierens auf den Punkt konnten wir feststellen, dass diese sich nicht durch Brownsche Molekularbewegung beschreiben lässt. Stattdessen fanden wir persistentes Verhalten auf den kurzen und antipersistentes Verhalten auf den längeren Zeitskalen. Während die Position des Übergangspunktes für Zeitreihen mit oder ohne Mikrosakkaden gleich ist, unterscheidet sie sich generell zwischen horizontaler und vertikaler Komponente der Augen. Weitere Analysen zielen auf Eigenschaften der Mikrosakkadenrate und -amplitude, sowie Auslösemechanismen von Mikrosakkaden durch bestimmte Eigenschaften der vorhergehenden Drift ab. Mittels eines Kästchenzählalgorithmus konnten wir die zufällige Generierung (Poisson Prozess) ausschließen. Des weiteren setzten wir ein Modell auf der Grundlage einer Zufallsbewegung mit zeitverzögerter Rückkopplung für den langsamen Teil der Augenbewegung auf. Dies erlaubt uns durch den Vergleich mit den erhobenen Daten die Dauer des Kontrollkreislaufes zu bestimmen. Interessanterweise unterscheiden sich die Dauern für vertikale und horizontale Augenbewegungen, was sich jedoch dadurch erklären lässt, dass das Modell auch durch die bekannte Neurophysiologie der Sakkadengenerierung, die sich räumlich wie auch strukturell zwischen vertikaler und horizontaler Komponente unterscheiden, motiviert ist. Die erhaltenen Dauern legen für die horizontale Komponente einen externen und für die vertikale Komponente einen internen Kontrollkreislauf dar. Ein interner Kontrollkreislauf ist nur für die vertikale Kompoente bekannt. Schließlich wird das Skalenverhalten des Modells noch semianalytisch bestätigt. Zusammenfassend waren wir in der Lage, unterschiedliche Eigenschaften von Teilen der Fixationsbewegung zu identifizieren und ein Modell zu entwerfen, welches auf der bekannten Neurophysiologie aufbaut und bekannte Einschränkungen der Kontrolle der Fixationsbewegung beinhaltet.
KW  - Mikrosakkaden
KW  - rückgekoppelte Zufallsprozesse
KW  - Augenbewegungen
KW  - Sakkadendetektion
KW  - Fixation
KW  - microsaccades
KW  - delayed random walks
KW  - visual fixation
KW  - eye movements
KW  - saccade detection
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-29397
ER  - 
TY  - THES
A1  - Ballato, Paolo
T1  - Tectonic and climatic forcing in orogenic processes : the foreland basin point of view, Alborz mountains, N Iran
T1  - Tektonische und klimatische Verstärkung in orogenen Prozessen : die Perspektive der Vorlandbecken, Elburs Gebirge, Nord-Iran
N2  - Systeme von Vorlandbecken repräsentieren bedeutende geologische Archive und dienen dem Verständnis von Rückkopplungen zwischen oberflächennahen und tektonischen Prozessen. Außerdem dokumentieren sie die Entwicklung unmittelbar angrenzender Bergketten. Die sedimentären Abfolgen in Vorlandbecken reflektieren das Gleichgewicht zwischen tektonischer Subsidenz, der Bildung langzeitlichen Akkommodationsraumes und des Sedimenteintrages, welcher wiederum die Wirksamkeit von Erosions- und Massenneuverteilungsprozessen wiederspiegelt. Um die Effekte von Klima und Tektonik in einem solchen System zu erforschen, untersuchte ich die Oligo-Miozänen Sedimente in den Vorlandbecken der südlichen Elburs Bergkette, einem intrakontinentalen Gebirge in Nord-Iran, das im Zuge der Arabisch-Eurasischen Kontinent-Kollision herausgehoben wurde. In dieser Studie der Vorlandbeckensedimente wurden Datierungstechniken angewandt (40Ar/39Ar, (U-Th)/He Thermochronologie und Magnetostratigraphie), die Sedimente und deren Herkunft analysiert und die Tonmineralogie, sowie Sauerstoff- und Kohlenstoffisotope untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass auf einer Zeitskala von 105 bis 106 Jahren eine systematische Korrelation zwischen „coarsening upward“ Zyklen und den sedimentären Akkumulationsraten besteht. Während sukzessiver Überschiebungsphasen werden die durch Hebung der Bergkette bereitgestellten groben Kornfraktionen in proximale Bereiche des Beckens geliefert und feinkörnige Fazies in distalen Beckenregionen abgelagert. Variationen in der Sedimentherkunft in Phasen größerer tektonischer Aktivität zeugen von erosionaler Abdeckung und/oder der Umorganisation natürlicher Entwässerungsstrukturen. Außerdem zeigen die Untersuchungen an stabilen Isotopen, dass die verstärkte tektonische Aktivität das Anwachsen der Topographie förderte und damit die Wirksamkeit einer topographischen Barriere erhöhte. Wenn aufgrund nachlassender Beckenabsenkung die grobe Kornfraktion nicht vollständig im Nahbereich des Beckens aufgenommen werden kann breitet sie sich in ferne Beckenregionen aus. Im Elburs wird die verringerte Subsidenz durch eine interne Hebung des Vorlandes hervorgerufen und ist mit einer lateralen Stapelung von Flussbetten assoziiert. Dokumentiert wird dies anhand konsequenten Schichtwachstums, tektonischer Schrägstellung und sedimentärer Umlagerung. Gleichzeitig nehmen die Sedimentationsraten zu. Die Sauerstoff-Isotope der Paläoböden zeigen, dass dieser Anstieg mit einer Phase feuchteren Klimas einhergeht, wodurch Oberflächenprozesse effizienter werden und Heraushebungssraten steigen, was eine positive Rückkopplung erzeugt. Des Weiteren zeigen die isotopischen und sedimentären Daten, dass seit 10-9 Millionen Jahren (Ma) das Klima durch saisonalen Anstieg der Niederschläge zunehmend feuchter wurde. Da bedeutende klimatische Veränderungen zu dieser Zeit auch im Mittelmeerraum und Asien beobachtet wurden, ist anzunehmen, dass die klimatische Veränderung, die im Elburs Gebirge beobachtet wird, höchstwahrscheinlich Änderungen der atmosphärischen Zirkulationen der nördlichen Hemisphäre reflektiert. Aus den Ergebnissen dieser Studie lassen sich zusätzliche Implikationen für die Entwicklung des Elburs Gebirges und die Arabisch-Eurasische kontinentale Kollisionszone ableiten. Die orogen-weite Hauptdeformation propagierte nicht gleichmäßig nach Süden, sondern seit dem Oligozän schrittweise vorwärts und rückwärts. Insbesondere von ~17,5 bis 6,2 Ma wurde das Gebirge durch eine Kombination aus frontaler Akkretion und interner Keildeformation in Schritten von 0,7 bis 2 Millionen Jahren herausgehoben. Darüber hinaus deuten die Sedimentherkunftsdaten darauf hin, dass sich noch vor 10-9 Ma die Haupteinengungsrichtung von NW-SE nach NNE-SSW veränderte. Regional erlaubt die Geschichte der untersuchten Becken und angrenzenden Gebirgszüge Rückschlüsse auf ein neues geodynamisches Model zur Entwicklung der Arabisch-Eurasischen kontinentalen Kollisionszone. Zahlreiche Sedimentbecken des Elburs Gebirges und anderer Lokalitäten der Arabisch-Eurasischen Deformationszone belegen einen Wechsel von einem tensionalen zu einem kompressionalen tektonischen Regime vor ~36 Ma . Dieser Wechsel könnte den Beginn der Subduktion von gedehnter arabischer kontinentaler Lithosphäre unter Zentral-Iran bedeuten, was zu einer moderaten Plattenkopplung und Deformation von Unter- sowie Oberplatte geführt hat. Der Anstieg der Deformationsraten im südlichen Elburs Gebirge seit ~17,5 Ma lässt vermuten, dass die Oberplatte, wahrscheinlich aufgrund steigender Plattenkopplung, seit dem frühen Miozän signifikant deformiert wurde. Diese Veränderung könnte der Subduktion mächtigerer arabischer kontinentaler Lithosphäre zugeschrieben werden und den Anfang echter kontinentaler Kollision bedeuten. Dieses Model erklärt daher die Zeitverzögerung zwischen der Initiation der Arabisch-Eurasischen kontinentalen Kollision (Eozän-Oligozän) and dem Beginn ausgedehnter Deformation in der Kollisionszone (Miozän).
N2  - Foreland-basin systems are excellent archives to decipher the feedbacks between surface and tectonic processes in orogens. The sedimentary architecture of a foreland-basin system reflects the balance between tectonic subsidence causing long-term accommodation space and sediment influx corresponding to efficiency of erosion and mass-redistribution processes. In order to explore the effects of climatic and tectonic forcing in such a system, I investigated the Oligo-Miocene foreland-basin sediments of the southern Alborz mountains, an intracontinental orogen in northern Iran, related to the Arabia-Eurasia continental collision. This work includes absolute dating methods such as 40Ar/39Ar and zircon (U-Th)/He thermochronology, magnetostratigraphy, sedimentological analysis, sandstone and conglomerate provenance study, carbon and oxygen isotope analysis, and clay mineralogy study. Results show a systematic correlation between coarsening-upward cycles and sediment accumulation rates in the basin on 105 to 106yr time scales. During thrust loading phases, the coarse-grained fraction supplied by the uplifting range is stored in the proximal part of the basin (sedimentary facies retrogradation), while fine-grained sediments are deposited in distal sectors. Variations in sediment provenance during these phases of enhanced tectonic activity give evidence for erosional unroofing phases and/or drainage-reorganization events. In addition, enhanced tectonic activity promoted the growth of topography and associated orographic barrier effects, as demonstrated by sedimentologic indicators and the analysis of stable C and O isotopes from calcareous paleosols and lacustrine/palustrine samples. Extensive progradation of coarse-grained deposits occurs during phases of decreased subsidence, when the coarse-grained fraction supplied by the uplifting range cannot be completely stored in the proximal part of the basin. In this environment, a reduction in basin subsidence is associated with laterally stacked fluvial channel deposits, and is related to intra-foreland uplift, as documented by growth strata, tectonic tilting, and sediment reworking. Increase in sediment accumulation rate associated with progradation of vertically-stacked coarse-grained fluvial channels also occurs. Paleosol O-isotope data shows that this increase is related to wetter climatic phases, suggesting that surface processes are more efficient and exhumation rates increase, giving rise to a positive feedback. Furthermore, isotopic and sedimentologic data show that starting from 10-9 Ma, climate became less arid with an increase in seasonality of precipitation. Because important changes were also recorded in the Mediterranean Sea and Asia at that time, the evidence for climatic variability observed in the Alborz mountains most likely reflects changes in Northern Hemisphere atmospheric circulation patterns. This study has additional implications for the evolution of the Alborz mountains and the Arabia-Eurasia continental collision zone. At the orogenic scale, the locus of deformation did not move steadily southward, but stepped forward and backward since Oligocene time. In particular, from ~ 17.5 to 6.2 Ma the orogen grew by a combination of frontal accretion and wedge-internal deformation on time scales of ca. 0.7 to 2 m.y. Moreover, the provenance data suggest that prior to 10-9 Ma the shortening direction changed from NW-SE to NNE-SSW, in agreement with structural data. On the scale of the entire collision zone, the evolution of the studied basins and adjacent mountain ranges suggests a new geodynamic model for the evolution of the Arabia-Eurasia continental collision zone. Numerous sedimentary basins in the Alborz mountains and in other locations of the Arabia-Eurasia collision zone record a change from a tensional (transtensional) to a compressional (transpressional) tectonic setting by ~ 36 Ma. I interpret this to reflect the onset of subduction of the stretched Arabian continental lithosphere beneath central Iran, leading to moderate plate coupling and lower- and upper-plate deformation (soft continental collision). The increase in deformation rates in the southern Alborz mountains from ~ 17.5 Ma suggests that significant upper-plate deformation must have started by the early Miocene most likely in response to an increase in degree of plate coupling. I suggest that this was related to the subduction of thicker Arabian continental lithosphere and the consequent onset of hard continental collision. This model reconciles the apparent lag time of 15-20 m.y between the late Eocene to early Oligocene age for the initial Arabia-Eurasia continental collision and the onset of widespread deformation across the collision zone to the north in early to late Miocene time.
KW  - Vorlandbecken
KW  - Akkumulationsraten
KW  - Sedimentfazies
KW  - Stabile Isotopen
KW  - Kontinentale Kollision
KW  - foreland basin
KW  - accumulation rates
KW  - sedimentary facies
KW  - stable isotopes
KW  - continental collision
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-41068
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TY  - THES
A1  - Jechow, Andreas
T1  - Tailoring the emission of stripe-array diode lasers with external cavities to enable nonlinear frequency conversion
T1  - Maßgeschneiderte Emission aus Breitstreifenlasern mit externen Resonatoren zur Ermöglichung nichtlinearer Frequenzkonversion
N2  - A huge number of applications require coherent radiation in the visible spectral range. Since diode lasers are very compact and efficient light sources, there exists a great interest to cover these applications with diode laser emission. Despite modern band gap engineering not all wavelengths can be accessed with diode laser radiation. Especially in the visible spectral range between 480 nm and 630 nm no emission from diode lasers is available, yet. Nonlinear frequency conversion of near-infrared radiation is a common way to generate coherent emission in the visible spectral range. However, radiation with extraordinary spatial temporal and spectral quality is required to pump frequency conversion. Broad area (BA) diode lasers are reliable high power light sources in the near-infrared spectral range. They belong to the most efficient coherent light sources with electro-optical efficiencies of more than 70%. Standard BA lasers are not suitable as pump lasers for frequency conversion because of their poor beam quality and spectral properties. For this purpose, tapered lasers and diode lasers with Bragg gratings are utilized. However, these new diode laser structures demand for additional manufacturing and assembling steps that makes their processing challenging and expensive. An alternative to BA diode lasers is the stripe-array architecture. The emitting area of a stripe-array diode laser is comparable to a BA device and the manufacturing of these arrays requires only one additional process step. Such a stripe-array consists of several narrow striped emitters realized with close proximity. Due to the overlap of the fields of neighboring emitters or the presence of leaky waves, a strong coupling between the emitters exists. As a consequence, the emission of such an array is characterized by a so called supermode. However, for the free running stripe-array mode competition between several supermodes occurs because of the lack of wavelength stabilization. This leads to power fluctuations, spectral instabilities and poor beam quality. Thus, it was necessary to study the emission properties of those stripe-arrays to find new concepts to realize an external synchronization of the emitters. The aim was to achieve stable longitudinal and transversal single mode operation with high output powers giving a brightness sufficient for efficient nonlinear frequency conversion. For this purpose a comprehensive analysis of the stripe-array devices was done here. The physical effects that are the origin of the emission characteristics were investigated theoretically and experimentally. In this context numerical models could be verified and extended. A good agreement between simulation and experiment was observed. One way to stabilize a specific supermode of an array is to operate it in an external cavity. Based on mathematical simulations and experimental work, it was possible to design novel external cavities to select a specific supermode and stabilize all emitters of the array at the same wavelength. This resulted in stable emission with 1 W output power, a narrow bandwidth in the range of 2 MHz and a very good beam quality with M²<1.5. This is a new level of brightness and brilliance compared to other BA and stripe-array diode laser systems. The emission from this external cavity diode laser (ECDL) satisfied the requirements for nonlinear frequency conversion. Furthermore, a huge improvement to existing concepts was made. In the next step newly available periodically poled crystals were used for second harmonic generation (SHG) in single pass setups. With the stripe-array ECDL as pump source, more than 140 mW of coherent radiation at 488 nm could be generated with a very high opto-optical conversion efficiency. The generated blue light had very good transversal and longitudinal properties and could be used to generate biphotons by parametric down-conversion. This was feasible because of the improvement made with the infrared stripe-array diode lasers due to the development of new physical concepts.
N2  - Für eine Vielzahl von interessanten Anwendungen z.B. in den Lebenswissenschaften werden kohärente Strahlquellen im sichtbaren Spektralbereich benötigt. Diese Strahlquellen sollen sich durch eine hohe Effizienz (d.h. Sparsamkeit), Mobilität und eine hohe Güte des emittierten Lichtes auszeichnen. Im Idealfall passt die Lichtquelle in die Hosentasche und kann mit herkömmlichen Batterien betrieben werden. Diodenlaser sind solche kleinen und sehr effizienten Strahlquellen. Sie sind heutzutage allgegenwärtig, begegnen uns in CD-Playern, Laserdruckern oder an Supermarktkassen im täglichen Leben. Diodenlaser zeichnen sich durch ihren extrem hohen Wirkungsgrad aus, da hier elektrischer Strom direkt in Licht umgewandelt wird. Jedoch können bisher noch nicht alle Wellenlängen im sichtbaren Bereich mit diesen Lasern realisiert werden. Eine Möglichkeit, diesen Wellenlängenbereich über einen Umweg zu erreichen, ist Frequenzkonversion von infrarotem in sichtbares Licht mit sogenannten nichtlinearen optischen Kristallen. Dies ist im Prinzip auch mit Diodenlasern möglich, konnte bisher jedoch nur sehr ineffizient oder mit erheblichem Aufwand umgesetzt werden. Allerdings kann mit Hilfe von externen Resonatoren die Emission solcher Standard-Laserdioden maßgeblich beeinflusst und die Qualität des Lichtes erheblich verbessert werden. Hier setzt die Zielsetzung dieser Arbeit an: Das Licht von infraroten Hochleistungslaserdioden, sogenannten „Streifen-Arrays“, sollte durch einen externen Resonator stabilisiert und für die Frequenzverdopplung erschlossen werden. Diese Arrays bestehen aus mehreren dicht nebeneinander angeordneten Einzelemittern und zeichnen sich dadurch aus, dass eine Kopplung dieser Emitter von außen möglich ist. Im ersten Schritt sollte eine solche Synchronisation der Emitter erreicht werden. In einem zweiten Schritt soll das von außen beeinflusste Licht des Arrays mit einer hohen Effizienz in sichtbares (blaues) Licht konvertiert werden um den Wirkungsgrad der Diodenlaser voll auszunutzen. Dafür war es notwendig die Physik der Streifen-Arrays sorgfältig zu untersuchen. Es mussten Methoden entwickelt werden, durch die eine gezielte Beeinflussung der Emitter möglich ist, damit es zu einer globalen Kopplung und Synchronisation der Array Emitter kommt. Dafür wurden mit Hilfe von mathematischen Modellierungen und Experimenten verschiedene Resonatorkonzepte entwickelt und realisiert. Schlussendlich war es möglich, die Emissionseigenschaften der Arrays um mehrere Größenordnungen zu verbessern und sehr effizient kohärentes blaues Licht sehr hoher Güte zu erzeugen. In einem weiteren Experiment ist es zusätzlich gelungen nichtklassisches Licht bzw. Paarphotonen zu generieren, die ebenfalls interessant für die Lebenswissenschaften sind.
KW  - Diodenlaser
KW  - Frequenzkonversion
KW  - Kopplung
KW  - Modellierung
KW  - externe Resonatoren
KW  - diode-lasers
KW  - diode-laser-arrays
KW  - external cavities
KW  - modeling
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-39653
SN  - 978-3-86956-031-1
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
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TY  - THES
A1  - Phirtskhalashvili, Anna
T1  - Schutzpflichten und die horizontale Wirkung von Grundrechten in der Verfassung Georgiens vom 24. August 1995 : eine vergleichende Untersuchung der staatlichen Schutzpflichten aus der Europäischen Menschenrechtskonvention und der georgischen Verfassung unter besonderer Berücksichtigung der deutschen  Schutzpflichtenlehre
T1  - Protection duties and basic human rights horizontal effect of Georgian constitution from August 24th 1995 : the comparative research of the state duty from the European convention of human rights and Georgian Constitution based on German regulations
N2  - Die vorliegende Untersuchung zeigt das ständige Wachstum der Dimension und Bedeutung der staatlichen Schutzpflichten als eine eigenständige Funktion der Grundrechte. Mit jedem Fortschritt und der Entwicklung in der modernen Welt, entstehen in der Gesellschaft immer wieder neue Bereiche, die gesetzlicher Regulierung bedürfen. Daher ist die staatliche Aufgabe eindeutig: Der Staat muss die in der Verfassung ausgelegten Prinzipien in der Realität durch die Gesetze umsetzen und sie ständig wiederkehrend nachbessern. Daher ist der Staat gefordert, die Einzelnen repressiv und präventiv zu schützen. Die Dissertation untersucht die Problematik von staatlichen Schutzpflichten im Rahmen der Grundrechte der georgischen Verfassung vom 24. August 1995 im Vergleich mit den Menschenrechten und Grundfreiheiten der Europäischen Menschenrechtskonvention. Die Arbeit greift ein Grundrechtsproblem auf, das sich gerade in rechtlichen und politischen Umbruchssituationen wie diejenige, die Georgien als Nachfolgestaat der zerbrochenen Sowjetunion durchlebt, als besonders wichtig erweist. Auf dem Weg zur dogmatischen Entfaltung einer grundrechtlichen Schutzpflicht wird als eine Art Leitbild die Europäische Menschenrechtskonvention (EMRK) herangezogen. Dies erklärt sich aus der Natur der EMRK, die sich als eine Art Verfassung für Europa darstellt und in Georgien seit 1999 in Kraft ist. In der Arbeit wird auf die deutsche Schutzpflichtenlehre verwiesen. Das erklärt sich aus der in Deutschland schon seit etwa 30 Jahren geführten Diskussion, die immer noch nicht abgeschlossen ist, aber aus der sich bemerkenswerte und kontroverse Ergebnisse ziehen lassen. Die Arbeit zeigt, dass die georgische Verfassung zahlreiche Ansätze der staatlichen Schutzpflichten – allgemeiner und konkreter Art – liefert, die auch vor allem in der Rechtsprechung des Georgischen Verfassungsgerichts verschiedentlich schon aufgegriffen wurden, durchaus zum Teil unter Rückgriff auf Aussagen der Europäischen Menschenrechtskonvention (EMRK) bzw. des Europäischen Gerichtshofes für Menschenrechte (EGMR). Den Bereich der grundrechtlichen Schutzpflichten der georgischen Verfassung auszuleuchten ist für eine relativ neue Rechtstaatlichkeit eines postsowjetischen Staates wichtig, um den Anstoß für eine dringend nötige Debatte zu geben.
N2  - The research clarifies the state responsibilities, as one of the functions of human rights and their everlasting rise and improvement. Every change and progress in modern society causes to create the new spheres and they need the law enforcement regulation. In this case it is obvious how important the state duties are. The state with the law enforcement has to provide the principles of the constitution and has to try improving them gradually. The comparative dissertation method researches the state duty and responsibility problems from Georgian and European human rights conventions. It is clear that European human right convention is the constitution for the whole Europe and among them for Georgia. Here European convention was recognized in 1999. The work leans on German law as a source of literature. It is explained with 30 year discussion about human rights improvement as the most important topic of the law in Germany. From the research it is clearly shown that the constitution which was established in August 24th 1994 describes the state duty with constitutional legislation and this is connected with the justice of European human rights. The importance of this work will obtain the push of discussion in Georgian legislation.
KW  - Grundrechte
KW  - Schutzpflichten
KW  - Drittwirkung
KW  - Georgische Verfassung
KW  - Georgisches Verfassungsgericht
KW  - Human rights
KW  - protection duties
KW  - horizontal effect
KW  - Georgian Constitution
KW  - Georgian Constitutional Court
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-40728
SN  - 978-3-86956-041-0
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A1  - Hiller, Matthias
T1  - Sample preparation of membrane proteins suitable for solid-state MAS NMR and development of assignment strategies
T1  - Präparation von Membranproteinen für Strukturuntersuchungen mittels Festkörper MAS NMR und die Entwicklung von Zuordnungsstrategien
N2  - Although the basic structure of biological membranes is provided by the lipid bilayer, most of the specific functions are carried out by membrane proteins (MPs) such as channels, ion-pumps and receptors. Additionally, it is known, that mutations in MPs are directly or indirectly involved in many diseases. Thus, structure determination of MPs is of major interest not only in structural biology but also in pharmacology, especially for drug development. Advances in structural biology of membrane proteins (MPs) have been strongly supported by the success of three leading techniques: X-ray crystallography, electron microscopy and solution NMR spectroscopy. However, X-ray crystallography and electron microscopy, require highly diffracting 3D or 2D crystals, respectively. Today, structure determination of non-crystalline solid protein preparations has been made possible through rapid progress of solid-state MAS NMR methodology for biological systems. Castellani et. al. solved and refined the first structure of a microcrystalline protein using only solid-state MAS NMR spectroscopy. These successful application open up perspectives to access systems that are difficult to crystallise or that form large heterogeneous complexes and insoluble aggregates, for example ligands bound to a MP-receptor, protein fibrils and heterogeneous proteins aggregates. Solid-state MAS NMR spectroscopy is in principle well suited to study MP at atomic resolution. In this thesis, different types of MP preparations were tested for their suitability to be studied by solid-state MAS NMR. Proteoliposomes, poorly diffracting 2D crystals and a PEG precipitate of the outer membrane protein G (OmpG) were prepared as a model system for large MPs. Results from this work, combined with data found in the literature, show that highly diffracting crystalline material is not a prerequirement for structural analysis of MPs by solid-state MAS NMR. Instead, it is possible to use non-diffracting 3D crystals, MP precipitates, poorly diffracting 2D crystals and proteoliposomes. For the latter two types of preparations, the MP is reconstituted into a lipid bilayer, which thus allows the structural investigation in a quasi-native environment. In addition, to prepare a MP sample for solid-state MAS NMR it is possible to use screening methods, that are well established for 3D and 2D crystallisation of MPs. Hopefully, these findings will open a fourth method for structural investigation of MP. The prerequisite for structural studies by NMR in general, and the most time consuming step, is always the assignment of resonances to specific nuclei within the protein. Since the last few years an ever-increasing number of assignments from solid-state MAS NMR of uniformly carbon and nitrogen labelled samples is being reported, mostly for small proteins of up to around 150 amino acids in length. However, the complexity of the spectra increases with increasing molecular weight of the protein. Thus the conventional assignment strategies developed for small proteins do not yield a sufficiently high degree of assignment for the large MP OmpG (281 amino acids). Therefore, a new assignment strategy to find starting points for large MPs was devised. The assignment procedure is based on a sample with [2,3-13C, 15N]-labelled Tyr and Phe and uniformly labelled alanine and glycine. This labelling pattern reduces the spectral overlap as well as the number of assignment possibilities. In order to extend the assignment, four other specifically labelled OmpG samples were used. The assignment procedure starts with the identification of the spin systems of each labelled amino acid using 2D 13C-13C and 3D NCACX correlation experiments. In a second step, 2D and 3D NCOCX type experiments are used for the sequential assignment of the observed resonances to specific nuclei in the OmpG amino acid sequence. Additionally, it was shown in this work, that biosynthetically site directed labelled samples, which are normally used to observe long-range correlations, were helpful to confirm the assignment. Another approach to find assignment starting points in large protein systems, is the use of spectroscopic filtering techniques. A filtering block that selects methyl resonances was used to find further assignment starting points for OmpG. Combining all these techniques, it was possible to assign nearly 50 % of the observed signals to the OmpG sequence. Using this information, a prediction of the secondary structure elements of OmpG was possible. Most of the calculated motifs were in good aggreement with the crystal structures of OmpG. The approaches presented here should be applicable to a wide variety of MPs and MP-complexes and should thus open a new avenue for the structural biology of MPs.
N2  - Biologische Membranen bestehen hauptsächlich aus Lipiden, ihre Funktion wird jedoch vor allem durch die eingebetteten Membranproteine (z.B. Kanäle, Ionenpumpen und Rezeptoren) bestimmt. Mutationen in dieser Proteinklasse können zum Auftreten verschiedener Krankheitsbilder führen, weshalb die Untersuchung der dreidimensionalen Struktur von Membranproteinen nicht nur von strukturbiologischem, sondern auch von pharmakologischem Interesse ist. In den letzten Jahren wurde eine Methode, die Festkörper NMR Spektroskopie, für Strukturuntersuchungen an Proteinproben im festen Aggregatzustand entwickelt. Diese Arbeit beschäftigt sich mit drei verschiedenen Präparationsarten von Membranproteinen, die eine Aufnahme von hochaufgelösten Festkörper NMR Spektren erlauben. Als Modelsystem wurde das Protein G der äußeren Membrane (outer membrane protein G, OmpG) von Escherichia coli gewählt. Eine wichtige Vorraussetzung zur Berechnung der Proteinstruktur aus den NMR-Spektren, ist die Zuordnung der einzelnen Signale zur jeweiligen Aminosäure in der Proteinsequenz. In dieser Arbeit wurde eine Methode entwickelt, die das Auffinden von Startpunkten für die sequentielle Zuordnung in großen Membranproteinen, wie zum Bsp. OmpG (281 Aminosäuren), erlaubt. Multidimensionale NMR Experimente mit verschieden spezifisch markierten Proben wurden durchgeführt und ermöglichten die Zuordnung von 50 % der NMR Signale der OmpG Proteinsequenz. Zur Überprüfung der gewonnenen Daten wurden diese zur Vorhersage von Sekundärstrukturelementen genutzt. Es konnte gezeigt werden, dass die berechneten Strukturmotive in guter Übereinstimmung zu den bisher veröffentlichten OmpG Strukturen liegen. Die in dieser Arbeit angewendeten Methoden sollten auf eine Vielzahl anderer Membranprotein anwendbar und somit einen neuen Weg zur Strukturbiologischen Untersuchung von Membranproteinen eröffnen.
KW  - Membranproteine
KW  - Festkörper NMR Spektroskopie
KW  - Proteinstruktur
KW  - OmpG
KW  - Membrane protein
KW  - solid-state MAS NMR
KW  - protein structure
KW  - OmpG
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-37246
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TY  - THES
A1  - Witte, Jeannine
T1  - Rhabdomerorganisation und –morphogenese im Komplexauge von Drosophila
T1  - Rhabdomere organization and morphogenesis in the compound eye of Drosophila
N2  - Sehzellen von Insekten sind epitheliale Zellen mit einer charakteristischen, hochpolaren Morphologie und Organisation. Die molekularen Komponenten der Sehkaskade befinden sich im Rhabdomer, einem Saum dicht gepackter Mikrovilli entlang der Sehzelle. Bereits in den 70er Jahren des letzten Jahrhunderts wurde beschrieben, dass die Mikrovilli entlang einer Sehzelle eine unterschiedliche Ausrichtung besitzen, oder in anderen Worten, die Rhabdomere entlang der Sehzell-Längsachse verdreht sind. So sind in den Sehzellen R1-R6 bei dipteren Fliegen (Calliphora, Drosophila) die Mikrovilli im distalen und proximalen Bereich eines Rhabdomers etwa rechtwinkelig zueinander angeordnet. Dieses Phänomen wird in der Fachliteratur als rhabdomere twisting bezeichnet und reduziert die Empfindlichkeit für polarisiertes Licht. Es wurde für das Drosophila-Auge gezeigt, dass diese strukturelle Asymmetrie der Sehzellen mit einer molekularen Asymmetrie in der Verteilung phosphotyrosinierter Proteine an die Stielmembran (einem nicht-mikrovillären Bereich der apikalen Plasmamembran) einhergeht. Zudem wurde gezeigt, dass die immuncytochemische Markierung mit anti-Phosphotyrosin (anti-PY) als lichtmikroskopischer Marker für das rhabdomere twisting verwendet werden kann. Bisher wurde hauptsächlich die physiologische Bedeutung der Rhabdomerverdrehung untersucht. Es ist wenig über die entwicklungs- und zellbiologischen Grundlagen bekannt. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Identität der phosphotyrosinierten Proteine an der Stielmembran zu klären und ihre funktionelle Bedeutung für die Entwicklung des rhabdomere twisting zu analysieren. Zudem sollte untersucht werden, welchen Einfluss die inneren Sehzellen R7 und R8 auf die Verdrehung der Rhabdomere von R1-R6 haben. Für die zwei Proteinkinasen Rolled (ERK) und Basket (JNK) vom Typ der Mitogen-aktivierten Proteinkinasen (MAPK) konnte ich zeigen, dass sie in ihrer aktivierten (= phosphorylierten) Form (pERK bzw. pJNK) eine asymmetrische Verteilung an der Stielmembran aufweisen vergleichbar der Markierung mit anti-PY. Weiterhin wurde diese asymmetrische Verteilung von pERK und pJNK ebenso wie die von PY erst kurz vor Schlupf der Fliegen (bei ca. 90% pupaler Entwicklung) etabliert. Durch Präinkubationsexperimente mit anti-PY wurde die Markierung mit anti-pERK bzw. anti-pJNK unterbunden. Diese Ergebnisse sprechen dafür, dass pERK und pJNK zu den Proteinen gehören, die von anti-PY an der Stielmembran erkannt werden. Da es sich bei ERK und JNK um Kinasen handelt, ist es naheliegend, dass diese an der Entwicklung des rhabdomere twisting beteiligt sein könnten. Diese Hypothese wurde durch die Analyse von hypermorphen (rl SEM)und hypomorphen (rl 1/rl 10a) Rolled-Mutanten überprüft. In der rl SEM-Mutante mit erhöhter Aktivität der Proteinkinase erfolgte die asymmetrische Positionierung von pERK an der Stielmembran sowie die Mikrovillikippung schon zu einem früheren Zeitpunkt in der pupalen Entwicklung. Im adulten Auge war die anti-PY-Markierung im distalen Bereich der Sehzellen intensiver sowie der Kippwinkel vergrößert. In der rl 1/rl 10a-Mutanten mit reduzierter Kinaseaktivität waren die anti-PY-Markierung und der Kippwinkel im proximalen Bereich der Sehzellen verringert. Die Proteinkinase ERK hat somit einen Einfluss auf die zeitliche Etablierung des rhabdomere twisting wie auch auf dessen Ausprägung im Adulttier. Die Rhabdomerverdrehung sowie die Änderung im anti-PY-Markierungsmuster erfolgen an den Sehzellen R1-R6 relativ abrupt auf halber Ommatidienlänge, dort wo das Rhabdomer von R7 endet und das von R8 beginnt. Es stellte sich deshalb die Frage, ob die Rhabdomerverdrehung an R1-R6 durch die Sehzelle R7 und/oder R8 beeinflusst wird. Um dieser Frage nachzugehen wurden Mutanten analysiert, denen die R7- oder die R8-Photorezeptoren bzw. R7 und R8 fehlten. Das wichtigste Ergebnis dieser Untersuchungen war, dass bei Fehlen von R8 die Rhabdomerverdrehung bei R1-R6 nach keinen erkennbaren Regeln erfolgt. R8 ist somit Voraussetzung für die Etablierung der Rhabdomerverdrehung in R1-R6. Folgendes Modell wurde auf Grundlage dieses und weiterer Ergebnisse erarbeitet: Im dritten Larvenstadium rekrutiert R8 die Sehzellpaare R2/R5, R3/R4 und R1/R6. Dabei werden R1-R6 durch den Kontakt zu R8 „polarisiert“. Abschließend wird R7 durch R8 rekrutiert. Dies führt zu einer Fixierung der Polarität von R1-R6 durch R7. Die Ausführung der Mikrovillikippung anhand der festgelegten Polarität erfolgt in der späten Puppenphase. Die Proteinkinase ERK ist an diesem letzten Morphogeneseprozess beteiligt.
N2  - Visual cells of insects are epithelial cells with a characteristic morphology and organization. The molecular components of the signalling cascade are arranged in the rhabdomere, an array of densely packed microvilli along the side of the cell body. Already in the 70s of the last century it was described that microvilli point in different directions in various segments of the rhabdomere. Thus, in Dipteran flies (Calliphora, Drosophila) microvilli in the distal part of visual cells R1-R6 are nearly perpendicular to the microvilli in the proximal portion. This phenomenon is termed rhabdomere twisting and decreases the sensitivity of visual cells to polarized light. For Drosophila, structural asymmetry was shown to correlate with molecular asymmetry in the distribution of phosphotyrosinated proteins to the stalk (a non-microvillar region of the apical plasma membrane). Furthermore, this asymmetric distribution of antiphosphotyrosine (anti-PY) provides a light microscopic marker for rhabdomere twisting. So far little is known about the developmental and cell biological basis of rhabdomere twisting. Purpose of the present study was to identify the phosphotyrosinated proteins at the stalk und to analyse their functional relevance for the development of rhabdomere twisting. Moreover, influence of the inner visual cells R7 and R8 on rhabdomere twisting should be examined. Two protein kinases of the MAPK-type, Rolled (ERK) and Basket (JNK), show for their activated (= phosphorylated) forms (pERK and pJNK respectively) an asymmetric distribution to the stalk comparable to labelling with anti-PY. In addition, this asymmetric distribution of pERK, pJNK and also PY is established shortly before eclosion of the fly. Preincubation experiments with anti-PY abolished labelling with anti-pERK and anti-pJNK respectively. These results indicate that pERK and pJNK belong to the proteins on the stalk recognized by anti-PY. ERK and JNK are kinases and therefore are likely to be involved in the development of rhabdomere twisting. To test this hypothesis I analysed hypermorph (rl SEM) and hypomorph (rl 1/rl 10a) rolled mutants. In rl SEM mutants with increased kinase activity asymmetric positioning of pERK to the stalk and tilting of microvilli occurred earlier during pupal development. In the adult eye anti-PY labelling was more intensive in the distal part of the visual cells, and congruently the microvillar tilt angle was increased. In rl 1/rl 10a mutants with reduced kinase activity anti-PY labelling and microvillar tilt angle were reduced in the proximal part of visual cells. Hence, protein kinase ERK has an influence on developmental establishment of rhabdomere twisting and its specification in the adult eye. In R1-R6 rhabdomere twisting as well as changes in anti-PY labelling pattern take place within a narrow range halfway along the rhabdomere where the rhabdomere of R7 ceases and that of R8 begins. So the question arises whether rhabdomere twisting of R1-R6 is influenced by R7 and/or R8. To answer that question I analysed mutants that lack R7 or R8 or both visual cells. Most importantly absence of R8 leads to a disorganized rhabdomere twisting in R1-R6. Consequently R8 seems to be required for the establishment of rhabdomere twisting in R1-R6. Following working model was developed: in the third larval instar R8 recruits pairs of visual cells R2/R5, R3/R4 and R1/R6. In that process R1-R6 become „polarised“ by the contact to R8. Finally R7 is recruited by R8. That fixes polarity of R1-R6 by R7. The active tilting of the microvilli on the basis of the given polarity is carried out in late pupal development with the help of protein kinase ERK.
KW  - Komplexauge
KW  - Drosophila
KW  - Rhabdomerverdrehung
KW  - MAPK
KW  - compound eye
KW  - Drosophila
KW  - rhabdomere twisting
KW  - MAP kinase
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-41847
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A1  - Zamagni, Jessica
T1  - Responses of a shallow-water ecosystem to the early Paleogene greenhouse environmental conditions : evolution of Larger Foraminifera and coral communities from the Northern Tethys
T1  - Veränderte Entwicklungen von Flachwasser-Ökosystemen im Bezug auf die Umweltbedingungen des Treibhaus-Klimas des frühen Paläogens : Evolution der Groß-Foraminiferen und Korallen-Gemeinschaften in der nördlichen Tethys
N2  - Modern anthropogenic forcing of atmospheric chemistry poses the question of how the Earth System will respond as thousands of gigatons of greenhouse gas are rapidly added to the atmosphere. A similar, albeit nonanthropogenic, situation occurred during the early Paleogene, when catastrophic release of carbon to the atmosphere triggered abrupt increase in global temperatures. The best documented of these events is the Paleocene-Eocene Thermal Maximum (PETM, ~55 Ma) when the magnitude of carbon addition to the oceans and atmosphere was similar to those expected for the future. This event initiated global warming, changes in hydrological cycles, biotic extinction and migrations. A recently proposed hypothesis concerning changes in marine ecosystems suggests that this global warming strongly influenced the shallow-water biosphere, triggering extinctions and turnover in the Larger Foraminifera (LF) community and the demise of corals. The successions from the Adriatic Carbonate Platform (SW Slovenia) represent an ideal location to test the hypothesis of a possible causal link between the PETM and evolution of shallow-water organisms because they record continuous sedimentation from the Late Paleocene to the Early Eocene and are characterized by a rich biota, especially LF, fundamental for detailed biostratigraphic studies. In order to reconstruct paleoenvironmental conditions during deposition, I focused on sedimentological analysis and paleoecological study of benthic assemblages. During the Late Paleocene-earliest Eocene, sedimentation occurred on a shallow-water carbonate ramp system characterized by enhanced nutrient levels. LF represent the common constituent of the benthic assemblages that thrived in this setting throughout the Late Paleocene to the Early Eocene. With detailed biostratigraphic and chemostratigraphic analyses documenting the most complete record to date available for the PETM event in a shallow-water marine environment, I correlated chemostratigraphically for the first time the evolution of LF with the δ¹³C curves. This correlation demonstrated that no major turnover in the LF communities occurred synchronous with the PETM; thus the evolution of LF was mainly controlled by endogenous biotic forces. The study of Late Thanetian metric-sized microbialite-coral mounds which developed in the middle part of the ramp, documented the first Cenozoic occurrence of microbially-cemented mounds. The development of these mounds, with temporary dominance of microbial communities over corals, suggest environmentally-triggered “phase shifts” related to frequent fluctuations of nutrient/turbidity levels during recurrent wet phases which preceding the extreme greenhouse conditions of the PETM. The paleoecological study of the coral community in the microbialites-coral mounds, the study of corals from Early Eocene platform from SW France, and a critical, extensive literature research of Late Paleocene – Early Eocene coral occurrences from the Tethys, the Atlantic, the Caribbean realms suggested that these corals types, even if not forming extensive reefs, are common in the biofacies as small isolated colonies, piles of rubble or small patch-reefs. These corals might have developed ‘alternative’ life strategies to cope with harsh conditions (high/fluctuating nutrients/turbidity, extreme temperatures, perturbation of aragonite saturation state) during the greenhouse times of the early Paleogene, representing a good fossil analogue to modern corals thriving close to their thresholds for survival. These results demonstrate the complexity of the biological responses to extreme conditions, not only in terms of temperature but also nutrient supply, physical disturbance and their temporal variability and oscillating character.
N2  - Die anthropogene Beeinflussung der Chemie der Atmosphäre in der modernen Zeit wirft die Frage nach dem Schicksal des Systems Erde auf, wenn tausende von Tonnen an Treibhausgasen in kurzer Zeit in die Atmosphäre einströmen. Im Känozoikum trat bereits eine ähnliche Situation während des frühen Paläogens auf, als eine katastrophale Freisetzung von Kohlenstoff in die Atmosphäre einen plötzlichen Anstieg der globalen Temperatur hervorrief. Das am besten dokumentierte dieser Ereignisse stellt das Paläozän-Eozäne Temperatur Maximum (PETM, ~55 Ma) dar, bei welchem die Größenordnung der Kohlenstoffzufuhr in Ozeanen und Atmosphäre jener ähnelte, die in der Zukunft zu erwarten ist. Das damalige Ereignis initiierte eine globale Erwärmung, Veränderungen hydrologischer Kreisläufe, biotische Auslöschung und Abwanderungen. Eine kürzlich veröffentlichte Hypothese zu Veränderungen in marinen Ökosystemen postuliert, dass diese globale Erwärmung die Biosphäre der Flachwässer stark beeinflusste, indem sie Aussterben und Fluktuation innerhalb der Gemeinschaft der Großforaminiferen (GF) sowie den Niedergang einiger Korallen bewirkte. Die Abfolgen der Adriatischen Karbonatplattform (SW-Slovenien) stellen einen idealen Ort dar, um die Hypothese des kausalen Zusammenhangs zwischen dem PETM und der Evolution der Flachwasserorganismen zu überprüfen, da sie aufgrund ihrer kontinuierlichen Sedimentation vom Spätpaläozän bis zum Früheozän und ihres Reichtums an Biota, insbesondere an GF, fundamentale Voraussetzungen für eine detaillierte biostratigraphische Studie erfüllen. Um die Paläoumweltbedingungen während der Sedimentablagerung zu rekonstruieren, wurde der Schwerpunkt dieser Arbeit auf eine sedimentologische Analyse und eine paäoökologische Studie benthischer Vergesellschaftungen gesetzt. Während dem Spätpaläozan bis zum frühesten Eozän fand die Sedimentation auf einem Flachwasser-Rampensystem statt, welches durch ein erhöhtes Nährstoffangebot gekennzeichnet war. GF stellen jenen häufigen und verbreiteten Bestandteil der benthischen Vergesellschaftungen dar, welcher in dieser Umgebung durch das Spätpaläozän hindurch bis ins Früheozän gedeihen konnte. Mit den in dieser Arbeit vorgestellten detaillierten bio- und chemostratigraphischen Analysen, deren Dokumentation den zur Zeit vollständigsten Datensatz für das PETM-Ereignis in einem flachmarinen Milieu repräsentieren, wurde die Evolution der GF zum ersten Mal mit δ¹³C -Kurven chemostratigraphisch korreliert. Diese Korrelation zeigte, dass in den GF-Gemeinschaften keine großmaßstäbliche Fluktuation zeitgleich mit dem PETM auftrat, und dass daher die Evolution der GF hauptsächlich durch endogene biotische Einflüsse kontrolliert worden sein muss. Die Studie mikrobiell-überkrustete Korallenhügel im Größenbereich zwischen einigen Metern und einigen Zehnermetern, die sich im Spätthanetium im mittleren Teil der Rampe entwickelten, dokumentiert das erste Auftreten mikrobiell-zementierter Erhebungen während des Känozoikums. Die Entwicklung dieser Erhebungen, mit einer zeitweiligen Dominanz der mikrobiellen Gemeinschaften gegenüber den Korallen, spricht für ein Auftreten Umwelt-gesteuerter "Phasenverschiebungen" im Zusammenhang mit häufigen Wechseln von Nahrungsangebot und Trübung während wiederkehrender nasser Phasen, welche dem extremen Treibhaus der PETM vorausgingen. Die paläoökologische Studie der Korallen-Gemeinschaften in den mikrobiell-überkrusteten Korallenhügeln, die Studie der Korallen der früheozänen Plattform in SW-Frankreich sowie eine kritische, ausgedehnte Literaturrecherche zum Auftreten spätpaläozäner bis früheozäner Korallen in der Tethys, im Atlantik und in der Karibik sprechen dafür, dass diese Korallentypen – selbst wenn sie nicht ausgedehnte Riffe formen – in der Biofazies häufig als kleine isolierte Kolonien, Berge von Geröll oder kleine Kuppelriffe auftreten. Diese Korallen könnten 'alternative' Überlebensstrategien entwickelt haben, um mit den rauen Bedingungen (hohes/wechselndes Nahrungsangebot, schwache/starke Trübung, schwankende Temperaturen, häufige physikalische Störungen) fertig zu werden, die während den Zeiten des paläogenen Treibhauses vorherrschten, und stellen damit ein gutes fossiles Analog zu modernen Korallen dar, welche nahe an ihrer Überlebensgrenze gedeihen. Diese Ergebnisse zeigen die Komplexität der biologischen Reaktionen auf extreme Bedingungen, nicht nur im Hinblick auf Temperaturen, sondern auch hinsichtlich Nahrungsangebot, physikalische Beeinträchtigungen sowie deren zeitliche Schwankungen und deren oszillierenden Charakter.
KW  - Paläoökologie
KW  - Paläoklimatologie
KW  - Flachwassercarbonate
KW  - Foraminifera
KW  - Korallen
KW  - paleoecology
KW  - paleoclimatology
KW  - shallow-water carbonates
KW  - foraminifera
KW  - corals
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-31853
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TY  - THES
A1  - Köhler, Andreas
T1  - Recognition and investigation of temporal patterns in seismic wavefields using unsupervised learning techniques
T1  - Unüberwachte Erkennung und Untersuchung von zeitlichen Mustern in seismischen Wellenfeldern
N2  - Modern acquisition of seismic data on receiver networks worldwide produces an increasing amount of continuous wavefield recordings. Hence, in addition to manual data inspection, seismogram interpretation requires new processing utilities for event detection, signal classification and data visualization. Various machine learning algorithms, which can be adapted to seismological problems, have been suggested in the field of pattern recognition. This can be done either by means of supervised learning using manually defined training data or by unsupervised clustering and visualization. The latter allows the recognition of wavefield patterns, such as short-term transients and long-term variations, with a minimum of domain knowledge. Besides classical earthquake seismology, investigations of temporal patterns in seismic data also concern novel approaches such as noise cross-correlation or ambient seismic vibration analysis in general, which have moved into focus within the last decade. In order to find records suitable for the respective approach or simply for quality control, unsupervised preprocessing becomes important and valuable for large data sets. Machine learning techniques require the parametrization of the data using feature vectors. Applied to seismic recordings, wavefield properties have to be computed from the raw seismograms. For an unsupervised approach, all potential wavefield features have to be considered to reduce subjectivity to a minimum. Furthermore, automatic dimensionality reduction, i.e. feature selection, is required in order to decrease computational cost, enhance interpretability and improve discriminative power. This study presents an unsupervised feature selection and learning approach for the discovery, imaging and interpretation of significant temporal patterns in seismic single-station or network recordings. In particular, techniques permitting an intuitive, quickly interpretable and concise overview of available records are suggested. For this purpose, the data is parametrized by real-valued feature vectors for short time windows using standard seismic analysis tools as feature generation methods, such as frequency-wavenumber, polarization, and spectral analysis. The choice of the time window length is dependent on the expected durations of patterns to be recognized or discriminated. We use Self-Organizing Maps (SOMs) for a data-driven feature selection, visualization and clustering procedure, which is particularly suitable for high-dimensional data sets. Using synthetics composed of Rayleigh and Love waves and three different types of real-world data sets, we show the robustness and reliability of our unsupervised learning approach with respect to the effect of algorithm parameters and data set properties. Furthermore, we approve the capability of the clustering and imaging techniques. For all data, we find improved discriminative power of our feature selection procedure compared to feature subsets manually selected from individual wavefield parametrization methods. In particular, enhanced performance is observed compared to the most favorable individual feature generation method, which is found to be the frequency spectrum. The method is applied to regional earthquake records at the European Broadband Network with the aim to define suitable features for earthquake detection and seismic phase classification. For the latter, we find that a combination of spectral and polarization features favor S wave detection at a single receiver. However, SOM-based visualization of phase discrimination shows that clustering applied to the records of two stations only allows onset or P wave detection, respectively. In order to improve the discrimination of S waves on receiver networks, we recommend to consider additionally the temporal context of feature vectors. The application to continuous recordings of seismicity close to an active volcano (Mount Merapi, Java, Indonesia) shows that two typical volcano-seismic events (VTB and Guguran) can be detected and distinguished by clustering. In contrast, so-called MP events cannot be discriminated. Comparable results are obtained for selected features and recognition rates regarding a previously implemented supervised classification system. Finally, we test the reliability of wavefield clustering to improve common ambient vibration analysis methods such as estimation of dispersion curves and horizontal to vertical spectral ratios. It is found, that in general, the identified short- and long-term patterns have no significant impact on those estimates. However, for individual sites, effects of local sources can be identified. Leaving out the corresponding clusters, yields reduced uncertainties or allows for improving estimation of dispersion curves.
N2  - Die Anzahl der weltweit kontinuierlich aufzeichnenden seismischen Messstationen ist in den vergangenen Jahren immer weiter angestiegen. Aus diesem Grund steht eine große Menge von seismischen Datensätzen zu Forschungszwecken zur Verfügung. Insbesondere betrifft dies passive Verfahren zur geologischen Strukturerkundung entweder mittels transienter Ereignisse wie Erdbeben oder unter der Verwendung der permanent vorhandenen natürlichen seismischen Bodenunruhe. Die Bearbeitung dieser Daten erfordert neben der klassischen manuellen Seismogrammanalyse verstärkt auch den Einsatz automatischer Detektionssysteme. Mit Hilfe von überwachten Lernverfahren, d.h. unter Verwendung von seismischen Signalen deren Auftreten bekannt ist, ist es möglich, unbekannte Muster zu klassifizieren. Im Gegensatz dazu hatte die vorliegende Arbeit zum Ziel, ein allgemeines, unüberwachtes Verfahren zur quantitativen Zerlegung seismischer Wellenfelder zu entwickeln. Dies wird mittels einer automatischen Clusterung von Seismogrammzeitfenstern bzw. über die Visualisierung von zeitlichen Mustern auf unterschiedlichen Zeitskalen erreicht. Als unüberwachtes Lernverfahren, das neben der Clusterung auch eine einfach interpretierbare Visualisierung hoch-dimensionaler Datensätze über eine zweidimensionale Darstellung ermöglicht, wurde der Self-organizing-map Algorithmus (SOM) gewählt. Für automatische Lernverfahren ist die Parametrisierung der Seismogramme mittels Merkmalsvektoren erforderlich. Im vorliegenden Fall wurden möglichst viele potentielle Wellenfeldmerkmale unter Verwendung von verschiedenen seismischen Einzel- und Mehrstationsanalyseverfahren für aufeinanderfolgende kurze Zeitfenster berechnet. Um eine datenadaptive und effiziente Parametrisierung zu erreichen, wurde darüberhinaus ein quantitatives Auswahlverfahren für geeignete Merkmale entwickelt, das über einen mehrstufigen Filter bestehend aus einem Signifikanztest und einer SOM-basierenden Korrelationsanalyse redundante und irrelevante Eigenschaften aussortiert. Mit den neu implementierten Techniken wurden verschiedene Arten von seismischen Datensätzen unter Berücksichtigung verschiedener seismologischer Fragestellungen bearbeitet. Die Algorithmen und deren Parameter wurden zunächst intensiv und quantitativ mit Hilfe synthetischer Daten getestet und optimiert. Anschließend wurden reale Aufzeichnungen regionaler Erdbeben und vulkanischer Seismizität verwendet. Im ersten Fall konnten geeignete Merkmale zur Detektion und Klassifizierung von Erdbebenwellenphasen gefunden und die Diskriminierung dieser Signale mit Hilfe der SOM-Darstellung untersucht werden. Unter Verwendung des zweiten Datensatzes wurden Cluster typischer vulkano-seismischer Signale am Vulkan Mount Merapi (Java, Indonesien) detektiert, die sich zur Vorhersage von Eruptionen eignen. Beide Anwendungen haben gezeigt, dass, verglichen mit einzelnen Methoden, automatisch gefundene Kombinationen von Merkmalen verschiedener Parametrisierungsverfahren deutlich bessere Klassifizierungsraten zur Folge haben. Zudem können die Erkenntnisse über die Clusterung von seismischen Signalen dazu verwendet werden, verbesserte automatische Klassifizierungssysteme zu entwickeln. Abschließend wurden Aufzeichnungen der natürlichen seismischen Bodenunruhe bearbeitet. Insbesondere konnte der Einfluss kurzzeitiger und längerfristiger Variationen im Wellenfeld auf Methoden zur passiven Strukturerkundung untersucht werden. Es hat sich gezeigt, dass in einzelnen Fällen tageszeitabhängige Muster und lokale seismische Quellen die Ergebnisse negativ beeinflussen können. Die Wellenfeldzerlegung mittels Clusterung hat es erlaubt, diese Signale zu identifizieren und somit von der Analyse auszuschließen.
KW  - Seismologie
KW  - Mustererkennung
KW  - Unüberwachtes Lernen
KW  - Seismology
KW  - Pattern Recognition
KW  - Unsupervised Learning
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-29702
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TY  - THES
A1  - Zimmermann, Alexander
T1  - Rainfall redistribution and change of water quality in tropical forest canopies : patterns and persistence
T1  - Umverteilung von Regenwasser und Änderung der Wasserqualität in Kronendächern Tropischer Wälder : Muster und Persistenz
N2  - Motivations and research objectives: During the passage of rain water through a forest canopy two main processes take place. First, water is redistributed; and second, its chemical properties change substantially. The rain water redistribution and the brief contact with plant surfaces results in a large variability of both throughfall and its chemical composition. Since throughfall and its chemistry influence a range of physical, chemical and biological processes at or below the forest floor the understanding of throughfall variability and the prediction of throughfall patterns potentially improves the understanding of near-surface processes in forest ecosystems. This thesis comprises three main research objectives. The first objective is to determine the variability of throughfall and its chemistry, and to investigate some of the controlling factors. Second, I explored throughfall spatial patterns. Finally, I attempted to assess the temporal persistence of throughfall and its chemical composition. Research sites and methods: The thesis is based on investigations in a tropical montane rain forest in Ecuador, and lowland rain forest ecosystems in Brazil and Panama. The first two studies investigate both throughfall and throughfall chemistry following a deterministic approach. The third study investigates throughfall patterns with geostatistical methods, and hence, relies on a stochastic approach. Results and Conclusions: Throughfall is highly variable. The variability of throughfall in tropical forests seems to exceed that of many temperate forests. These differences, however, do not solely reflect ecosystem-inherent characteristics, more likely they also mirror management practices. Apart from biotic factors that influence throughfall variability, rainfall magnitude is an important control. Throughfall solute concentrations and solute deposition are even more variable than throughfall. In contrast to throughfall volumes, the variability of solute deposition shows no clear differences between tropical and temperate forests, hence, biodiversity is not a strong predictor of solute deposition heterogeneity. Many other factors control solute deposition patterns, for instance, solute concentration in rainfall and antecedent dry period. The temporal variability of the latter factors partly accounts for the low temporal persistence of solute deposition. In contrast, measurements of throughfall volume are quite stable over time. Results from the Panamanian research site indicate that wet and dry areas outlast consecutive wet seasons. At this research site, throughfall exhibited only weak or pure nugget autocorrelation structures over the studies lag distances. A close look at the geostatistical tools at hand provided evidence that throughfall datasets, in particular those of large events, require robust variogram estimation if one wants to avoid outlier removal. This finding is important because all geostatistical throughfall studies that have been published so far analyzed their data using the classical, non-robust variogram estimator.
N2  - Motivation und Zielsetzung: Wenn Regen durch ein Kronendach fällt lassen sich zwei Prozesse beobachten: das Regenwasser wird umverteilt und die chemische Qualität des Wassers verändert sich erheblich. Die Prozesse im Kronenraum resultieren in einer hohen Variabilität des Bestandsniederschlags und dessen chemischer Zusammensetzung. Bestandsniederschlag beeinflusst eine Reihe von physikalischen, chemischen und biologischen Prozessen am Waldboden. Daher können Untersuchungen zur Variabilität und zu Mustern im Bestandsniederschlag helfen, bodennahe Prozesse besser zu verstehen. Diese Dissertation behandelt hauptsächlich drei Aspekte. Erstens, die Arbeit beschäftigt sich mit der Erfassung der Variabilität im Bestandsniederschlag und dessen chemischer Zusammensetzung, zudem werden Einflussfaktoren dieser Variabilität untersucht. Des Weiteren beschäftigt sich die Arbeit mit räumlichen Mustern des Bestandsniederschlagswassers, und drittens wird die zeitliche Stabilität des Bestandsniederschlags und dessen chemischer Zusammensetzung betrachtet. Untersuchungsgebiete und Methoden: Diese Dissertation basiert auf Untersuchungen in einem tropischen Bergregenwald in Ecuador, sowie Studien in tropischen Tieflandregenwäldern in Brasilien und Panama. Die ersten zwei Studien untersuchen Bestandsniederschlag und dessen chemische Zusammensetzung mit Hilfe deterministischer Methoden. Die Arbeit in Panama nutzt geostatistische Methoden zur Beschreibung von Bestandsniederschlagsmustern und verfolgt somit einen stochastischen Ansatz. Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Die Variabilität des Bestandsniederschlages ist hoch; das heißt, die Menge des auf den Waldboden tropfenden Wassers kann sich je nach Standort stark unterscheiden. Diese räumliche Variabilität des Bestandsniederschlags ist in tropischen Wäldern höher als in vielen gemäßigten Waldökosystemen, was nicht allein auf verschiedenen Eigenschaften der Ökosysteme zurückzuführen ist. Vielmehr erklären sich die Unterschiede auch aus verschiedenen Waldnutzungen. Abgesehen von biologischen Faktoren beeinflusst die Regenmenge die Variabilität des Bestandsniederschlags erheblich. Die chemische Zusammensetzung des Bestandsniederschlags weist eine noch höhere Variabilität als der Bestandsniederschlag selbst auf. Unterschiede zwischen tropischen und gemäßigten Wäldern lassen sich hier allerdings nicht erkennen, weshalb die hohe Diversität tropischer Ökosysteme die Heterogenität der chemischen Zusammensetzung des Bestandsniederschlags nicht ausreichend erklärt. Eine Vielzahl anderer Faktoren kontrolliert deshalb die Variabilität der Bestandsniederschlagschemie, beispielsweise die Konzentration gelöster Stoffe im Regenwasser oder die Dauer von Trockenperioden. Deren hohe temporale Variabilität ist verantwortlich für die geringe zeitliche Stabilität von Depositionsmessungen. Im Gegensatz dazu ist die temporale Persistenz von Messungen der Bestandsniederschlagsmenge hoch. Insbesondere die Ergebnisse aus Panama zeigen, dass feuchte und trockene Messpunkte über einen Zeitraum von zwei Regenzeiten fortbestehen. Die räumlichen Bestandsniederschlagsmuster im letztgenannten Untersuchungsgebiet sind schwach bzw. weisen die Struktur eines reinen Nugget-Models auf. Die geostatistische Analyse zeigt, dass vor allem die Daten großer Regenereignisse eine robuste Modellierung des Variogramms erfordern, wenn die willkürliche Entfernung von Fernpunkten in den Daten vermieden werden soll. Dieses Resultat ist insbesondere deshalb von Bedeutung, da alle bisherigen Bestandsniederschlagsstudien den klassischen, nicht-robusten Schätzer benutzen, obwohl das Auftreten von Extremwerten in Bestandsniederschlagsdaten für viele Ökosysteme zu erwarten ist.
KW  - Bestandsniederschlag
KW  - Stoffdeposition
KW  - tropische Waldökosysteme
KW  - Geostatistik
KW  - throughfall
KW  - solute deposition
KW  - tropical forests
KW  - geostatistics
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-32556
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TY  - THES
A1  - Dokić, Jadranka
T1  - Quantum mechanical study of molecular switches : electronic structure, kinetics and dynamical aspects
T1  - Quantenmechanische Studie von molekularen Schaltern : Elektronische Struktur, Kinetik und dynamische Aspekte
N2  - Molecular photoswitches are attracting much attention lately mostly because of their possible applications in nano technology, and their role in biology. One of the widely studied representatives of photochromic molecules is azobenzene (AB). With light, by a static electric field, or with tunneling electrons this specie can be "switched" from the flat and energetically more stable trans form, into the compact cis form. The back reaction can be induced optically or thermally. Quantum chemical calculations, mostly based on density functional theory, on the AB molecule, AB derivatives and related systems are presented. All the calculations were done for isolated species, however, with implications for latest experimental results aiming at the switching of surface mounted ABs. In some of these experiments, it is assumed that the switching process is substrate mediated, by attaching an electron or a hole to the adsorbate forming short-lived anion or cation resonances. Therefore, we calculated also cationic and anionic ABs in this work. An influence of external electric fields on the potential energy surfaces, was also studied. Further, by the type, number and positioning of various substituent groups, systematic changes on activation energies and rates for the thermal cis-to-trans isomerization can be enforced. The nature of the transition state for ground state isomerization was investigated. Applying Eyring's transition state theory, trends in activation energies and rates were predicted and are, where a comparison was possible, in good agreement with experimental data. Further, thermal isomerization was studied in solution, for which a polarizable continuum model was employed. The influence of substitution and an environment leaves its traces on structural properties of molecules and quantitative appearance of calculated UV/Vis spectra, as well. Finally, an explicit treatment of a solid substrate was demonstrated for the conformational switching, by scanning tunneling microscope, of a 1,5-cyclooctadiene (COD) molecule at a Si(001) surface, treated by a cluster model. At first, we studied energetics and potential energy surfaces along relevant switching coordinates by quantum chemical calculations, followed by the switching dynamics using wave packet methods. We show that, in spite the simplicity of the model, our calculations support the switching of adsorbed COD, by inelastic electron tunneling at low temperatures.
N2  - Um den technologischen Fortschritt zu gewährleisten, ist man in vielen technischen Gebieten auf der Suche nach neuen und leistungsfähigeren Materialien. In der Computer- und Informationstechnologie folgte daraus die stetige Miniaturisierung von Bauelementen. Molekulare Photoschalter sind häufig an biologischen Prozessen beteiligt und äußerst vielversprechend, auf diesem Gebiet Anwendung zu finden. Ein sehr umfangreich studiertes photochromes Molekül ist Azobenzol (AB). Diese Spezien können durch Licht, statische elektrische Felder oder elektronisches Tunneln von der energetisch stabilen trans Form zur geometrisch kompakten cis Form "geschaltet" werden. Die Rückreaktion kann optisch oder thermisch erfolgen. In dieser Arbeit werden vorwiegend auf der Dichtefunktionaltheorie beruhende quantenchemische Rechnungen von AB, AB-Derivaten und verwandten Systemen vorgestellt. Alle Rechnungen betrachten isolierte Moleküle, werden jedoch in Zusammenhang mit neuesten experimentellen Ergebnissen zu oberflächengebundenen AB-Schaltern gestellt. In einigen dieser Experimente wird angenommen, dass der Schaltprozess substratvermittelt erfolgt, indem dem Adsorbat ein Elektron zugeführt oder entzogen und so eine kurzlebige anionische oder kationische Resonanz erzeugt wird. Daher werden sowohl ionische AB berechnet als auch der Einfluss eines externen elektrischen Feldes auf die Potentialhyperfläche studiert. Weiterhin können Aktivierungsenergie und Reaktionsrate der thermischen cis-trans-Isomerisierung durch Art, Anzahl und Position verschiedener Substituenten variieren. Die Natur des Übergangszustandes wird daher intensiv erforscht. Mit Hilfe der Theorie des Übergangszustandes nach Eyring werden Reaktionsraten prognostiziert, welche gut mit experimentellen Daten übereinstimmen. Daneben wird die thermische Isomerisierung in einem Lösungsmittel unter Verwendung des polarizable continuum model untersucht, da der Einfluss des Substituenten und die Anwesenheit einer Umgebung zu Veränderungen der strukturellen Eigenschaften der Moleküle und dem quantitativen Verlauf der berechneten UV/Vis-Spektren führen. Abschließend wird unter expliziter Einbeziehung eines festen Substrates das elektronisch getriebene konformale Schalten von 1,5-Cyclooctadien (COD) an einer Si(001)-Oberfläche demonstriert. Zunächst wird die Energetik und die Potentialhyperfläche entlang der relevanten Schaltkoordinaten durch quantenchemische Rechnungen ermittelt und das Schaltverhalten durch Wellenpaketmethoden beschrieben. Trotz der Einfachheit wird gezeigt, dass ein derartiges Modell das elektronische Schalten von adsorbiertem COD bei niedrigen Temperaturen gut beschreibt.
KW  - molekulare Schalter
KW  - Azobenzene
KW  - molecular switches
KW  - azobenzene
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-41796
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TY  - THES
A1  - Kuhnert, Matthias
T1  - Quantifizierung von Oberflächenabfluss und Erosion auf Böden mit hydrophoben Eigenschaften
T1  - Quantification of surface runoff and soil erosion on water repellent soils
N2  - Die Zielsetzung der vorliegenden Arbeit ist die Beschreibung hydrophober Bodeneigenschaften und deren Auswirkungen auf Oberflächenabfluss und Erosion auf verschiedenen Skalen. Die dazu durchgeführten Untersuchungen fanden auf einer Rekultivierungsfläche im Braunkohlegebiet Welzow Süd (Südostdeutschland) statt. Die Prozesse wurden auf drei Skalen untersucht, die von der Plotskala (1m²) über die Hangskala (300m²) bis zur Betrachtung eines kleinen Einzugsgebietes (4ha) reichen. Der Grad der hydrophoben Bodeneigenschaften wurde sowohl direkt, über die Bestimmung des Kontaktwinkel, als auch indirekt, über die Bestimmung der Persistenz, ermittelt. Dabei zeigte sich, dass der Boden im Winterhalbjahr hydrophil reagierte, während er im Sommerhalbjahr hydrophobe Bodeneigenschaften aufwies. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass ansteigende Bodenwassergehalte, die in der Literatur häufig als Ursache für einen Wechsel der Bodeneigenschaften angegeben werden, auf dieser Fläche nicht zu einem Umbruch der Bodenbedingungen führen. Stattdessen kam es als Folge des Auftauens von gefrorenem Boden zu hydrophilen Bodeneigenschaften, die zu einem Anstieg des Bodenwassergehalts führten. Räumliche Unterschiede zeigten sich in den geomorphologischen Einheiten. Rinnen und Rillen wiesen seltener hydrophobe Eigenschaften als die Zwischenrillenbereiche und Kuppen auf. Diese räumlichen und zeitlichen Variabilitäten wirkten sich auch auf den Oberflächenabfluss aus, der als Abflussbeiwert (ABW: Quotient aus Abfluss und Niederschlag) untersucht wurde. Der ABW liegt auf Böden mit hydrophoben Bodeneigenschaften (ABW=0,8) deutlich höher als bei jenen mit hydrophilen Eigenschaften(ABW=0,2), wie sie im Winter oder auf anderem Substrat vorzufinden sind (diese Werte beziehen sich auf die Plotskala). Betrachtet man die Auswirkungen auf unterschiedlichen Skalen, nimmt der Abflussbeiwert mit zunehmender Flächengröße ab (ABW = 0,8 auf der Plotskala, ABW = 0,5 auf der Hangskala und ABW = 0,2 im gesamten Gebiet), was in den hydrophil reagierenden Rillen und Rinnen auf der Hangskala und dem hydrophilen Substrat im Einzugsgebiet begründet ist. Zur Messung der Erosion wurden verschiedene, zum Teil neu entwickelte Methoden eingesetzt, um eine hohe zeitliche und räumliche Auflösung zu erreichen. Bei einer neu entwickelten Methode wird der Sedimentaustrag ereignisbezogen über eine Waage bestimmt. In Kombination mit einer Kippwaage ermöglicht sie die gleichzeitige Messung des Oberflächenabflusses. Die Messapparatur wurde für Gebiete entwickelt, die eine überwiegend grobsandige Textur aufweisen und nur geringe Mengen Ton und Schluff enthalten. Zusätzlich wurden zwei Lasersysteme zur Messung der räumlichen Verteilung der Erosion eingesetzt. Für die erste Methode wurde ein punktuell messender Laser in einer fest installierten Apparatur über die Fläche bewegt und punktuell Höhenunterschiede in einem festen Raster bestimmt. Durch Interpolation konnten Bereiche mit Sedimentabtrag von Akkumulationsbereiche unterschieden werden. Mit dieser Methode können auch größere Flächen vermessen werden (hier 16 m²), allerdings weisen die Messungen in den Übergangsbereichen von Rinne zu Zwischenrille große Fehler auf. Bei der zweiten Methode wird mit einer Messung ein Quadratmeter mit einer hohen räumlichen Auflösung komplett erfasst. Um ein dreidimensionales Bild zu erstellen, müssen insgesamt vier Aufnahmen von jeweils unterschiedlichen Seiten aufgenommen werden. So lassen sich Abtrag und Akkumulation sehr genau bestimmen, allerdings ist die Messung relativ aufwendig und erfasst nur eine kleine Fläche. Zusätzlich wurde der Sedimentaustrag noch auf der Plotskala erfasst. Die Messungen zeigen, korrespondierend zu den Bodeneigenschaften, große Sedimentausträge während des Sommerhalbjahrs und kaum Austräge im Winter. Weiterhin belegen die Ergebnisse eine größere Bedeutung der Rillenerosion gegenüber der Zwischenrillenerosion für Niederschlagsereignisse hoher Intensität (>25 mm/h in einem zehnminütigem Intervall). Im Gegensatz dazu dominierte die Zwischenrillenerosion bei Ereignissen geringerer Intensität (<20 mm/h in einem zehnminütigem Intervall), wobei mindestens 9 mm Niederschlag in einer Intensität von mindesten 3,6 mm/h nötig sind, damit es zur Erosion kommt. Basierend auf den gemessenen Abflüssen und Sedimentausträgen wurden Regressiongleichungen abgeleitet, die eine Berechnung dieser beiden Prozesse für die untersuchte Fläche ermöglichen. Während die Menge an Oberflächenabfluss einen starken Zusammenhang zu der Menge an gefallenem Niederschlag zeigt (r² = 0,9), ist die Berechnung des ausgetragenen Sedimentes eher ungenau (r² = 0,7). Zusammenfassend beschreibt die Arbeit Einflüsse hydrophober Bodeneigenschaften auf verschiedenen Skalen und arbeitet die Auswirkungen, die vor allem auf der kleinen Skala von großer Bedeutung sind, heraus.
N2  - The objective of the thesis is the investigation of water repellent soil conditions and their consequences on surface runoff and erosion by water on different scales. The test site is a lignite mining area situated in Welzow Süd (south east Germany). The processes are to investigate on three different scales, starting with a plot scale (1 m²), then a hill slope scale (300 m²) and, finally, with a small catchment area (4 ha). The level of water repellency was quantified by both direct (contact angle) and indirect measurement (persistence of the soil). The results show seasonal differences with hydrophilic soil conditions during winter and water repellent reactions during summer. For this change in soil conditions, the soil water content is pronounced in literature to be the most important factor. On the test site, the soil water content changed instead as a consequence of the thawing of the soil which affects the hydrophilic conditions of the soil itself. The spatial differences of the soil water content are related to rill and channel areas (hydrophillic) and to knoll areas (water repellent). Both the spatial as well as the temporal variation of the soil conditions affect surface runoff which is investigated as a runoff coefficient (RC: ratio of amount of surface runoff to amount of precipitation). The RC shows higher values on soil with water repellent conditions (RC=0.8) in comparison with the values on hydrophilic soils (RC=0.2). The hydrophilic conditions predominate in areas with different substrates and during the winter. Observations on different scales show a decreasing RC as the size of the area increases (RC = 0.8 on the plot scale, RC = 0.5 on the hill slope scale and RC = 0.2 for the entire catchment area). The reasons for this are the hydrophilic rill in the hill slope area and the hydrophilic substrate in the entire catchment area. The measurement of erosion, based on different methods, some of them just newly developed, quantifies in a good resolution sediment transport spatially as well as temporally. The central part of one of the newly developed approaches is a balance which quantifies an event based sediment output. This approach is coupled with a tipping bucket to measure surface runoff. The system has been developed for coarse textured areas with little amounts of sand and silt. Additionally, two laser systems are used to detect changes in the soil surface over the spatial distribution. The first method contains a laser which measures only a single point and has to be moved in a fixed apparatus above the soil surface in a well defined raster. The areas of sediment abrasion and the detachment areas are restricted by interpolation of the measurement results. This method enables measurements on large areas (16 m² in this project), but tends to result in a high level of errors in the transition zone between rill and interrill. The second laser system covered an area of 1 m² in high resolution. To construct a three-dimensional picture, four different pictures have to be taken from four different directions. This defines the abrasion and detachment areas in a very detailed manner, but the method is very time-consuming and covers only a small area. In addition, measurements on the plots collected the amount of sediment output on a small scale. These results show, corresponding to the water repellent soil conditions, high rates of sediment output during summer, but low rates during winter season. The results show also the dominance of rill erosion in comparison with interrill erosion during high intensity rainfall events (>25 mm/h during one interval of ten minutes). On the contrary, interrill erosion becomes more important during low intensity rainfall events (<20 mm/h during at one interval of ten minutes). At least a 9 mm amount of precipitation with a minimum intensity of 3.6 mm/h is necessary to provoke erosion on this test site. Based on the measurement results regression empirical equations were developed to quantify surface runoff and sediment output. While, surface runoff correlates well with the amount of precipitation (r² = 0,9), sediment output shows little correlation to the amount and intensity of the precipitation (r² = 0,7). In summary, the thesis described effects of water repellent soil conditions on surface runoff and erosion on different scales. The effects on the smaller scales especially are of high interest to hydrological processes.
KW  - Oberflächenabfluss
KW  - Erosion
KW  - Hydrophobie
KW  - Messmethoden
KW  - Hangskala
KW  - surfac runoff
KW  - soil erosion
KW  - hydrophobicity
KW  - measurements
KW  - hill slope scale
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-32871
ER  - 
TY  - THES
A1  - El-Saadany, Mohamed Abdel Meged Marawan
T1  - Protective effect of dietary antioxidants and plant extracts on acute inflammation and hepatotoxicity in vitro
T1  - Protektiver Effekt von Pflanzenextrakten und ernährungsrelevanten Antioxidantien auf akute Entzündung und Hepatotoxizität in vitro
N2  - Dietary antioxidants are believed to play an important role in the prevention and treatment of a variety of diseases associated with oxidative stress. Although there is a wide range of dietary antioxidants, the bulk of the research to date has been focused on the nutrient antioxidants vitamin C, E, and carotenoids. Certain relatively uncommon antioxidants such as lipoic acid (LA), and phenolic compounds such as (-)-epicatechin (EC), (-)-epigallocatechin (EGC), (-)-epicatechin gallate (ECG), and (-)-epigallocatechin gallate (EGCG), have not been extensively investigated although they may exert greater antioxidant potency than that of carotenoids and vitamins. Extracts from selected plants and plant byproducts may represent rich sources for one or more of such antioxidants and therefore exhibit higher effects than a single antioxidant due to the synergistic effects produced between such antioxidants. However, in the last decade a number of epidemiological, animal and in vitro studies have suggested a protective and therapeutic potency of these antioxidants in a broad range of diseases such as cancer, diabetes, atherosclerosis, cataract and acute and chronic neurological disorders. Inflammation, the response of the host toward any infection or injury, plays a central role in the development of many chronic diseases. Several evidences demonstrated the rise of different types of cancer from sites of inflammation. This suggests that active oxygen species and some cytokines generated in the inflamed tissues can cause injury to DNA and ultimately lead to carcinogenesis. Diethylnitrosamine (DEN) is one of the most important environmental carcinogens, present in a variety of foods, alcoholic beverages, tobacco smoke and it can be synthesized endogenously. In addition to the liver it can induce carcinogenesis in other organs like kidney, trachea, lung, esophagus, fore stomach, and nasal cavity. Several epidemiological and laboratory studies indicate that nitroso compounds including DEN may induce hyperplasia and chronic inflammation which is closely associated with the development of hepatocellular carcinoma. Despite increasing evidence on the potential of antioxidants in modulating the etiology of chronic diseases, little is known about their role in inflammation and acute phase response (APR). Therefore the aim of the present work was to study the protective effect of water and solvent extracts of eight plant and plant byproducts including green tea, artichoke, spinach, broccoli, onion and eggplant, orange and potato peels as well as eight antioxidants agents including EC, EGC, ECG, EGCG, ascorbic acid (AA), acetylcysteine (NAC), α-LA, and alpha-tocopherol (α-TOC) toward acute inflammation induced by interleukin-6 (IL-6) and hepatotoxicity induced by DEN in vitro. The negative acute phase proteins (APP), transthyretin (TTR) and retinol-binding protein (RBP) were used as inflammatory biomarkers analyzed by ELISA, whereas neutral red assay was used for evaluating the cytotoxicity. All experiments were performed in vitro using human hepatocarcinoma cell line (HepG2). Additionally the antioxidant activity was measured by TEAC and FRAP assays, phenolic content was measured by Folin–Ciocalteu and characterized by HPLC. Moreover, the microheterogeneity of TTR was detected using immunoprecipitation assay combined with SELDI-TOF MS. Results of present study showed that HepG2 cells provide a simple, sensitive in vitro system for studying the regulation of the negative APP, TTR and RBP under free and inflammatory condition. IL-6, a potent proinflammatory cytokine, in a concentration of 25 ng/ml was able to reduce TTR and RBP secretion by approximately 50-60% after 24h of incubation. With exception of broccoli and water extract of onion which showed pro-inflammatory effects in this study, all other plant extracts, at specific concentrations, were able to elevate TTR secretion in normal condition and even under treatment of IL-6 where the effect was quite lower. Green tea followed by artichoke and potato peel exhibited the highest elevation in TTR concentration which reached 1.1 and 2.5 folds of control in presence and absences of IL-6 respectively. In general Plant extracts were ordered according their anti-inflammatory potency as following: in water extracts; green tea > artichoke > potato peel > orange peel > spinach > eggplant peel, where in solvent extracts; green tea > artichoke > potato peel > spinach > eggplant peel > onion > orange peel. The antiinflammatory effect of water extracts of green tea, artichoke and orange peel were significantly higher than their corresponding solvent extracts whereas water extracts of eggplant-, potato peels and spinach showed lower effect than their solvent extracts. On the other hand α-LA followed by EGCG and ECG exhibited the highest elevation in TTR concentration compared to other antioxidants. The relation between the anti-inflammatory potential and antioxidants activity and phenolic content for the investigated substances was generally weak. This may suggest the involvement of other mechanisms than antioxidants properties for the observed effect. TTR secreted by HepG2 cells has a molecular structure quite similar to the purified standard and serum TTR in which all the three main variants are contained including native, S-cystinylated and Sglutathionylated TTR. Interestingly, a variant with molecular mass of 13453.8 + 8.3 Da has been detected only in TTR secreted by HepG2. Among all investigated antioxidants and plant extracts, six substances were able to elevate the native preferable TTR variant. The potency of these substances can be ordered as following α-LA > NAC > onion > AA > EGCG > green tea. A weak correlation between elevation on TTR and shifting to the native form was observed. Similar weak correlation has also been observed between antioxidants activity and elevation in native TTR. Although DEN was able to induce cell death in a concentration dependent manner, it requires considerably higher concentrations for its effects especially after 24h. This may be attributed to a lack in cytochrome P450 enzymes produced by HepG2. At selected concentrations some antioxidants and plant extracts significantly attenuate DEN cytotoxicity as following: spinach > α-LA > artichoke > orange peel > eggplant peel > α-TOC > onion > AA. Contrary all other substances especially green tea, broccoli, potato peel, and ECG stimulate DEN toxicity. In conclusion, this study demonstrated that selected antioxidants and plant extracts may attenuate the inflammatory process, not only by their antioxidants potency but also by other mechanisms which remain unclear. They may also play a vital role on stabilizing the tetramic structure of TTR and thereby prevent amyloidosis diseases. Lipoic acid represents in this study unique function against inflammation and hepatotoxicity. Despite the protective effect demonstrated by investigated substances, attention should also be given to the pro-oxidant and potential cytotoxic effects produced at higher concentrations.
N2  - Substanzen und Lebensmittelinhaltstoffe mit antioxidativer Wirkung spielen eine entscheidende Rolle in Prävention und Behandlung zahlreicher Erkrankungen, die mit oxidativen Stress assoziiert sind. Dabei stehen v. a. die Lebensmittelinhaltsstoffen Vitamin C (Ascorbinsäure, AA), Vitamin E und die Carotinoide im Zentrum der Forschung. Da einige bislang relativ ungebräuchliche Antioxidantien wie Liponsäure (LA) und phenolische Substanzen wie (-)-Epicatechin (EC), (-)-Epigallocatechin(EGC), (-)-Epicatechingallat (ECG), und (-)-Epigallocatechingallat (EGCG) ein größeres antioxidatives Potential als Carotinoide und die Vitamine C und E aufweisen, geraten diese in zunehmendem Maße in den Fokus der Forschung und wecken auch immer mehr das Interesse gesundheitsbewusster Verbraucher. Einige ausgewählte Pflanzenextrakte und Extrake pflanzlicher Nebenprodukte stellen ergiebige Quellen der oben erwähnten Substanzen dar und zeichnen sich daher durch eine höhere Wirksamkeit aus, die teilweise auch auf synergetische Effekte zwischen diesen Antioxidantien zurückzuführen ist. Eine Vielzahl epidemiologischer Studien sowie zahlreiche Tier- und in-vitro-Experimente deuten daher darauf hin, daß die oben erwähnten Antioxidantien bei einer Vielzahl von Erkrankugen, wie Krebs, Diabetes, Arteriosklerose, Katarakt, akute bzw. chronische neurologische Störungen, ein schützendes und therapeutisches Potential entfalten. Entzündungen, als Antwort eines Individuums auf Infektion oder Verletzungen, spielen eine zentrale Rolle bei der Entwicklung vieler chronischer Erkrankungen. So konnten mehrere Studien den Zusammenhang zwischen der Entstehung verschiedener Krebsarten und zugrundeliegender Infektionen belegen. Dies deutet darauf hin, dass reaktive Sauerstoffspezies und einige Zytokinen, die im entzündeten Geweben generiert werden und DNA-Schäden verursachen können, letztendlich auch eine Karzinogenese auslösen können. Diethylnitrosamin (DEN) ist eines der bekanntesten Umweltkarzinogene, daß neben Hepatokarzinomen auch Krebs in Nieren, Trachea, Lunge, Speiseröhre, Magen und Nasenhöhle hervorrufen kann und in vielen Lebensmitteln, alkoholischen Getränke sowie Tabakrauch enthalten ist und darüber hinaus endogen synthetisiert wird. Dabei geht man auf Grundlage mehrere epidemiologischer und Forschungsstudien davon aus, dass durch Nitroso-Verbindungen, u.a. auch DEN, induzierte Hyperplasien und chronische Entzündungen die Entwicklung hepatozellulärer Karzinome begünstigt. Trotz zunehmender Beweise bezüglich des Potentials von Antioxidantien die Ätiologie chronischer Erkrankungen zu modulieren, ist bislang nur sehr wenig über ihre Rolle im Entzündungsprozess und der Akutphasereaktion (APR) bekannt. Deshalb war das Ziel der vorliegenden Arbeit die schützende Wirkung von Extrakten verschiedener Pflanzen und Pflanzennebenprodukten sowie isolierten Antikoxidantien bei akuten Entzündungssituationen zu testen. Dazu wurden wässrige und Lösungsmittelextratke aus acht Pflanzen bzw. deren Nebenprodukten (Grüntee, Artischocke, Spinat, Brokkoli, Zwiebel, Aubergine-, Orangen- und Kartoffelschalen) hergestellt und ihre Wirkung sowie die acht weiterer reiner Antioxidantien (EC, EGC, ECG, EGCG, Ascorbinsäure (AA), Acetylcystein (NAC), LA, und Tocopherol (TOC) in in-vitro-Modellen der akuten Entzündung, induziert durch interleukin-6 (IL-6), bzw. der Hepatoxizität, induziert durch DEN, getestet.. Transthyretin (TTR) und Retinol-Bindungsprotein (RBP), zwei negative Akutphasenproteine (APP) wurden als Entzündungsbiomarker (Analyse per ELISA) und Neutral-Red-Assay als ein Maß für die Cytotoxizität herangezogen. Alle Experimente wurden in-vitro in einer immortalisierten humanen Hepatokarzinom-Zelllinie (HepG2) durchgeführt. Die antioxidativen Kapazität wurde mittels TEAC und FRAP-Methoden evaluiert und der Gesamtphenolgehalt durch die Folin–Ciocalteu-Methode erfasst, wobei die qualitative Charakterisierung über die HPLC erfolgte. Die Mikroheterogenität des TTR wurde durch Immunopräzipitation in Kombination mit SELDI-TOF-MS Technik analysiert. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass HepG2-Zellen ein einfaches und empfindliches in-vitro System zur Regulierung von negativen Akutphasenproteinen, TTR und RBP, unter physiologischen und infllammatorischen Bedingungen darstellen. IL-6, ein potentes Pro-Entzündungszytokine, war bei einer 24stündigen Inkubation mit einer Konzentration von 25 ng/ ml in der Lage die Sekretion von TTR und RBP um ca. 50-60% zu reduzieren. Mit Ausnahme von Broccoli und Wasser Extrakt der Zwiebel, die zeigten, proinflammatorischen Effekt Wirkungen in dieser Studie, die alle anderen Pflanzenextrakten, in bestimmten Konzentrationen, waren in der Lage zu erheben TTR Sekretion im normalen, aber auch bei der Behandlung von IL-6 bei denen die Wirkung war niedriger. Grüntee, gefolgt von Artischocken und Kartoffelschälen zeigte die höchste Erhebung in der TTRKonzentration, die erreicht, 1,1 und 2,5 Falten der Kontrolle in Behandlung und ohne Behandlung von IL-6 bzw. Die wässrigen Pflanzenextrakte lassen sich in der folgenden Reihenfolge des anti-Entzündungspotentials einordnen: Grüntee > Artischocke > Kartoffelschalen > Orangenschalen > Spinat > Aubergineschalen, wogegen bei Lösungsmittelextrakte folgende Reihenfolge ermittelt wurde: Grüntee > Artischocke > Kartoffelnschalen > Spinat > Aubergineschalen > Zwiebel > Orangenschalen. Die schützende Wirkung der wässrigen Extrakte von Grüntee, Artischocke und Orangenschalen war signifikant höher als die der entsprechenden Lösungsmittelextrakte. Wohingegen wässrige Extrakte aus Aubergineschalen, Kartoffelschalen, Spinat und Zwiebel weniger effektiv waren. Auf der anderen Seite, LA gefolgt von EGCG und ECG zeigte die höchste Erhebung in der TTRKonzentration im Vergleich zu anderen Antioxidantien. Somit konnte ein schwacher aber Zusammenhang zwischen antinflammatorischem Potential, antioxidativer Aktivität und Phenolgehalt nachgewiesen werden. Daher ist anzunehmen, dass den beobachteten Effekten anderen Mechanismen zu Grunde liegen. Das durch HepG2-Zellen sezernierte TTR erwies eine molekulare Struktur ähnlich der des verwendeten Standards bzw. des TTR aus humanem Serum auf. Es enthielt alle drei Hauptvarianten, einschließlich der nativen, S-cystinylierten und S-glutathionylierten TTR-Formen. Darüber hinaus wurde nur im in-vitro sezerniertem TTR (TTR aus HepG2-Zellen) eine Variante mit einer molekularen Masse von 13453.8 + 8.3 Da nachgewiesen. Von den untersuchten Substanzen wiesen nur sechs Verbindungen die Fähigkeit auf den Anteil der günstigen nativen TTR-Form zu erhöhen aus. Dabei konnte folgende Wirksamkeitsreihenfolge zugeordnet werden : LA > NAC > Zwiebel > AA > EGCG > Grüntee. Eine schwache Korrelation zwischen der Erhöhung der TTRKonzentration und der Verschiebung zu der nativen Form hin wurde festgestellt. Ein ähnlicher Zusammenhang zwischen der antioxidativen Aktivität und dieser Erhöhung wurde auch beobachtet. Obwohl DEN in der Lage war konzentrationsabhängig den Zelltod zu induzieren, war eine wesentlich höhere Konzentration notwendig, um die volle Wirksamkeit während 24stündiger Inkubation zu gewährleisten. Dies mag auf die mangelnde Ausstattung mit Cytochrom-P450-Enzymen, die in den HepG2 Zellen produziert werden, zurück zu führen sein. Ausgewählte Konzentrationen einiger eingesetzter Substanzen führten zu einer signifikanten Schwächung der DEN-induzierten Zytotoxizität mit folgender Wirksamkeit: Spinat > LA > Artischocke > Orangen- > Aubergineschalen > TOC > Zwiebel > AA. Im Gegensatz dazu, stimulierten alle anderen Substanzen, insbesondere Grüntee, Brokkoli, Kartoffelschalen und ECG, die DEN –induzierten Toxizität. Diese Arbeit zeigt somit, dass ausgewählte Antioxidantien und Pflanzenextrakten in der Lage sind, den antinflammatorischen Prozess sowohl durch ihre antioxidative Wirkung als auch durch bislang nicht aufgeklärten Mechanismen grundlegend zu beeinflussen. Sie könnten daher eine entscheidende Rolle bei der Stabilisierung von Proteinstrukturen übernehmen (gezeigt am Beispiel vom TTR) und in diesem Zusammenhang möglicherweise auch zur Prävention von Krankheiten wie Amyloidosen beitragen. Liponsäure überzeugte in dieser Arbeit durch seine einzigartigen Funktion gegenüber Entzündungssituationen und Hepatoxizität. Wie oft beobachtet und durch diese Studie bestätigt, weisen die verwendeten Subsatzen neben der schützenden anti- auch pro-oxidativen Wirkungen auf, wodurch die Notwendigkeit weiterer Untersuchungen zur Erfassung der Zytotoxizität beim Einsatz höherer Konzentration verdeutlicht wird.
KW  - HepG2
KW  - diätetische Antioxidantien
KW  - Phenole
KW  - akute Entzündung
KW  - Hepatotoxizität
KW  - HepG2
KW  - dietary antioxidants
KW  - phenols
KW  - acute inflammation
KW  - hepatotoxicity
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-31585
ER  - 
TY  - THES
A1  - Nikolovski, Nino
T1  - Pectin: New insights from an old polymer through pectinase-based genetic screens
T1  - Pektin: Neue Einblicke in ein altes Polymer durch Pektinase-basierte genetische Screens
N2  - Pectic polysaccharides, a class of plant cell wall polymers, form one of the most complex networks known in nature. Despite their complex structure and their importance in plant biology, little is known about the molecular mechanism of their biosynthesis, modification, and turnover, particularly their structure-function relationship. One way to gain insight into pectin metabolism is the identification of mutants with an altered pectin structure. Those were obtained by a recently developed pectinase-based genetic screen. Arabidopsis thaliana seedlings grown in liquid medium containing pectinase solutions exhibited particular phenotypes: they were dwarfed and slightly chlorotic. However, when genetically different A. thaliana seed populations (random T-DNA insertional populations as well as EMS-mutagenized populations and natural variations) were subjected to this treatment, individuals were identified that exhibit a different visible phenotype compared to wild type or other ecotypes and may thus contain a different pectin structure (pec-mutants). After confirming that the altered phenotype occurs only when the pectinase is present, the EMS mutants were subjected to a detailed cell wall analysis with particular emphasis on pectins. This suite of mutants identified in this study is a valuable resource for further analysis on how the pectin network is regulated, synthesized and modified. Flanking sequences of some of the T-DNA lines have pointed toward several interesting genes, one of which is PEC100. This gene encodes a putative sugar transporter gene, which, based on our data, is implicated in rhamnogalacturonan-I synthesis. The subcellular localization of PEC100 was studied by GFP fusion and this protein was found to be localized to the Golgi apparatus, the organelle where pectin biosynthesis occurs. Arabidopsis ecotype C24 was identified as a susceptible one when grown with pectinases in liquid culture and had a different oligogalacturonide mass profile when compared to ecotype Col-0. Pectic oligosaccharides have been postulated to be signal molecules involved in plant pathogen defense mechanisms. Indeed, C24 showed elevated accumulation of reactive oxygen species upon pectinase elicitation and had altered response to the pathogen Alternaria brassicicola in comparison to Col-0. Using a recombinant inbred line population three major QTLs were identified to be responsible for the susceptibility of C24 to pectinases. In a reverse genetic approach members of the qua2 (putative pectin methyltransferase) family were tested for potential target genes that affect pectin methyl-esterification. The list of these genes was determined by in silico study of the pattern of expression and co-expression of all 34 members of this family resulting in 6 candidate genes. For only for one of the 6 analyzed genes a difference in the oligogalacturonide mass profile was observed in the corresponding knock-out lines, confirming the hypothesis that the methyl-esterification pattern of pectin is fine tuned by members of this gene family. This study of pectic polysaccharides through forward and reverse genetic screens gave new insight into how pectin structure is regulated and modified, and how these modifications could influence pectin mediated signalling and pathogenicity.
N2  - Pektin Polysaccharide, eine Klasse pflanzlicher Zellwand Polymere, formen eine der komplexesten natürlichen Strukturen. Trotz seiner immensen Bedeutung in der Biologie der Pflanzen sind die Kenntisse über die molekularen Mechanismen der Pektin Biosynthese, dessen Modifikation und Abbau überraschend gering. Eine Möglichkeit neue Einblicke in den pflanzlichen Pektin Metabolismus zu erhalten, ist die Identifizierung von Mutanten mit veränderter Pektinstruktur. Solche Mutanten konnten durch ein neuatiges Selektionsverfahren gefunden werden. Zieht man Keimlinge der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) in Flüssigmedium mit Pektinase an, so lässt sich ein typischer Phänotyp beobachten: Die Pflanzen sind kleinwüchsig und leicht chlorotisch. Diesem Verfahren wurden Populationen verschiedener Genotypen (Insertions Linien, EMS Mutanten, natürlich vorkommende Varianten) ausgesetzt. Auf diese Weise wurden Individuen identifiziert, die gegenüber der Pektinase Behandlung eine verminderte oder erhöhte Resistenz aufweisen, was auf eine veränderte Pektinstruktur hindeutet. Die EMS Mutanten wurden einer detaillierten Zellwand Analyse unterzogen. die so in dieser Arbeit identifizierte Kollektion von Mutanten stellt eine wertvolle Ressource für weitere Forschungsansätze zur Regulation, Biosynthese und Modifikation des Pektins dar. Die Lokalisation der Insertionen in den T-DNA Linien führte zur Identifikation interessanter Gene, zu denen der putative Zuckertransporter PEC100 gehört. Dieses Gen steht vermutlich in Verbindung mit der Synthese von Rhamnogalakturonan-I, einem Bestandteil des Pektins. In dieser Arbeit konnte PEC100 im Golgi Apparat, dem Ort der Pektin Biosynthese, lokalisiert werden. Die natürlich vorkommende Variante C24 ist besonders empfindlich gegenüber der Pektinase. Diese Empfindlichkeit konnte anhand rekombinanter Inzucht Linien auf drei bedeutende quantitative Merkmalsloci (QTL) eingegrenzt werden. C24 zeigte zudem ein gegenüber der Referenz verändertes Massenprofil der Oligogalakturonide. Diese werden derzeit als Signalmoleküle in der pflanzlichen Pathogenabwehr diskutiert, was mit der in dieser Arbeit geseigten Resistenz von C24 gegenüber Schwarzfleckigkeit verursachende Pilz (Alternaria brassicicola) korreliert. In einem revers-genetischen Ansatz wurden zudem Mitglieder der Pektin Methyltransferase Familie als potentielle Enzyme getestet, die die Pektin Methylesterifikation beeinflussen könnten. Diese Mutation in einer dieser Methyltransferasen führte zu Veränderungen des Oligogalakturonid Massenprofils. Dies bestätigt die Hypothese, dass Mitglieder dieser Genfamilie an der Regulation der Methylesterifikation von Pektin beteiligt sind. Die vorliegende Studie, in der ein genetishen Selektionverfahren und Methoden der reversen Genetik kombiniert wurden, hat neue Einblicke in die Regulation und Modifikation von Pektin geliefert.
KW  - Pektin
KW  - Pektinase
KW  - genetischer Screen
KW  - Arabidopsis thaliana
KW  - Zellwand
KW  - pectin
KW  - pectinase
KW  - genetic screen
KW  - Arabidopsis thaliana
KW  - cell wall
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-35255
ER  - 
TY  - THES
A1  - Glikman, Julie
T1  - Parataxe et subordination en ancien français
T1  - Parataxis an subordination in old french
T1  - Parataxe und Subordination im Altfranzösischen
N2  - Parataxe et subordination, ces deux termes, parfois antithétiques, sont problématiques du fait même de leur extrême polysémie. C’est de cette ambiguïté que naît l’objet d’étude, les constructions asyndétiques, au statut incertain entre intégration et indépendance. Dans cette thèse, nous proposons de réinterroger ce phénomène ancien et déjà bien connu en ancien français, en le mettant en regard des remises en question et avancées des recherches actuelles sur le sujet. Pour cela, il nous faut tout d'abord poser une définition de ce qu'est la subordination. Nous montrons ensuite que les constructions asyndétiques sont bien des cas de subordination. Cette thèse établit enfin que ce phénomène constitue, en ancien français du moins, une variante libre en syntaxe. Sa répartition et sa présence dans les textes a cependant très tôt diminué, mais l’existence de phénomènes parallèles en français moderne, tout comme d’autres indices, nous permettent de faire l’hypothèse que cette évolution tient d’une alternance oral / écrit. Cette thèse montre ainsi que les problèmes, comme les enjeux, ne diffèrent finalement pas, quel que soit l’état de langue et que la parataxe constitue bien une construction dans le système de la langue.
N2  - Parataxis and subordination, two sometimes antithetical terms, are problematic due to their high degree of polysemy. It is from this ambiguity that arises the subject of this study, asyndetic constructions, which have an uncertain status between integration and independence. In this dissertation we propose a reexamination of this ancient phenomenon, already well known in Old French, by placing it in the context of questions and advances in current research on the subject. In order to do this we must first give a definition of subordination. We then go on to show that asyndetic constructions are indeed a case of subordination. Finally, this dissertation shows that this phenomenon constitutes, at least in Old French, a free syntactic variation. Its dispersion and presence in texts diminished very early, but the existence of similar phenomena in Modern French, as well as other indicators, allow us to make the hypothesis that this evolution is due to an oral / written alternation. This dissertation thus shows that the issue related to subordination and parataxis do not actually differ, whether in Old French or Modern French, and that parataxis is indeed a construction in the language system.
KW  - Subordination
KW  - Parataxe
KW  - Syntax
KW  - Diachronie
KW  - Parenthese
KW  - subordination
KW  - parataxis
KW  - syntax
KW  - diachrony
KW  - parenthetic verbs
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-56784
ER  - 
TY  - THES
A1  - Bojdys, Michael Janus
T1  - On new allotropes and nanostructures of carbon nitrides
T1  - Über neue Allotrope und Nanostrukturen von Karbonitriden
N2  - In the first section of the thesis graphitic carbon nitride was for the first time synthesised using the high-temperature condensation of dicyandiamide (DCDA) – a simple molecular precursor – in a eutectic salt melt of lithium chloride and potassium chloride. The extent of condensation, namely next to complete conversion of all reactive end groups, was verified by elemental microanalysis and vibrational spectroscopy. TEM- and SEM-measurements gave detailed insight into the well-defined morphology of these organic crystals, which are not based on 0D or 1D constituents like known molecular or short-chain polymeric crystals but on the packing motif of extended 2D frameworks. The proposed crystal structure of this g-C3N4 species was derived in analogy to graphite by means of extensive powder XRD studies, indexing and refinement. It is based on sheets of hexagonally arranged s-heptazine (C6N7) units that are held together by covalent bonds between C and N atoms. These sheets stack in a graphitic, staggered fashion adopting an AB-motif, as corroborated by powder X-ray diffractometry and high-resolution transmission electron microscopy. This study was contrasted with one of many popular – yet unsuccessful – approaches in the last 30 years of scientific literature to perform the condensation of an extended carbon nitride species through synthesis in the bulk. The second section expands the repertoire of available salt melts introducing the lithium bromide and potassium bromide eutectic as an excellent medium to obtain a new phase of graphitic carbon nitride. The combination of SEM, TEM, PXRD and electron diffraction reveals that the new graphitic carbon nitride phase stacks in an ABA’ motif forming unprecedentedly large crystals. This section seizes the notion of the preceding chapter, that condensation in a eutectic salt melt is the key to obtain a high degree of conversion mainly through a solvatory effect. At the close of this chapter ionothermal synthesis is seen established as a powerful tool to overcome the inherent kinetic problems of solid state reactions such as incomplete polymerisation and condensation in the bulk especially when the temperature requirement of the reaction in question falls into the proverbial “no man’s land” of classical solvents, i.e. above 250 to 300 °C. The following section puts the claim to the test, that the crystalline carbon nitrides obtained from a salt melt are indeed graphitic. A typical property of graphite – namely the accessibility of its interplanar space for guest molecules – is transferred to the graphitic carbon nitride system. Metallic potassium and graphitic carbon nitride are converted to give the potassium intercalation compound, K(C6N8)3 designated according to its stoichiometry and proposed crystal structure. Reaction of the intercalate with aqueous solvents triggers the exfoliation of the graphitic carbon nitride material and – for the first time – enables the access of singular (or multiple) carbon nitride sheets analogous to graphene as seen in the formation of sheets, bundles and scrolls of carbon nitride in TEM imaging. The thus exfoliated sheets form a stable, strongly fluorescent solution in aqueous media, which shows no sign in UV/Vis spectroscopy that the aromaticity of individual sheets was subject to degradation. The final section expands on the mechanism underlying the formation of graphitic carbon nitride by literally expanding the distance between the covalently linked heptazine units which constitute these materials. A close examination of all proposed reaction mechanisms to-date in the light of exhaustive DSC/MS experiments highlights the possibility that the heptazine unit can be formed from smaller molecules, even if some of the designated leaving groups (such as ammonia) are substituted by an element, R, which later on remains linked to the nascent heptazine. Furthermore, it is suggested that the key functional groups in the process are the triazine- (Tz) and the carbonitrile- (CN) group. On the basis of these assumptions, molecular precursors are tailored which encompass all necessary functional groups to form a central heptazine unit of threefold, planar symmetry and then still retain outward functionalities for self-propagated condensation in all three directions. Two model systems based on a para-aryl (ArCNTz) and para-biphenyl (BiPhCNTz) precursors are devised via a facile synthetic procedure and then condensed in an ionothermal process to yield the heptazine based frameworks, HBF-1 and HBF-2. Due to the structural motifs of their molecular precursors, individual sheets of HBF-1 and HBF-2 span cavities of 14.2 Å and 23.0 Å respectively which makes both materials attractive as potential organic zeolites. Crystallographic analysis confirms the formation of ABA’ layered, graphitic systems, and the extent of condensation is confirmed as next-to-perfect by elemental analysis and vibrational spectroscopy.
N2  - Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Synthese und Charakterisierung neuer Allotropen und Nanostrukturen von Karbonitriden und berührt einige ihrer möglichen Anwendungen. Alle gezeigten, ausgedehnten, kovalent verbundenen Karbonitridgerüste wurden in einem ionothermalen Syntheseprozess – einer Hochtemperaturbehandlung in einem eutektischen Salzgemisch als ungewöhnlichem Lösungsmittel – aus einfachen Präkursormolkülen erzeugt. Der Kondensationsmechanismus folgt einer temperaturinduzierten Deaminierung und Bildung einer ausgedehnten, aromatischen Einheit; des dreifach substituierten Heptazines. Die Dissertation folgt vier übergreifenden Themen, beginnend mit der Einleitung in Karbonitridsysteme und der Suche nach einem Material, welches einzig aus Kohlenstoff und Stickstoff aufgebaut ist – einer Suche, die 1834 mit den Beobachtungen Justus von Liebigs „über einige Stickstoffverbindungen“ begann. Der erste Abschnitt zeigt die erfolgreiche Synthese von graphitischem Karbonitrid (g-C3N4); einer Spezies, welche auf Schichten hexagonal angeordneter s-Heptazineinheiten beruht, die durch kovalente Bindungen zwischen C- und N-Atomen zusammengehalten werden, und welche in einer graphitischen, verschobenen Art und Weise gestapelt sind. Der zweite Abschnitt berührt die Vielfalt von Salzschmelzensystemen, die für die Ionothermalsynthese geeignet sind und zeigt auf, dass die bloße Veränderung der Salzschmelze eine andere Kristallphase des graphitischen Karbonitrides ergibt – das g-C3N4-mod2. Im dritten Abschnitt wird vom Graphit bekannte Interkallationschemie auf das g-C3N4 angewendet, um eine Kalliuminterkallationsverbindung des graphitischen Karbonitirdes zu erhalten (K(C6N8)3). Diese Verbindung kann in Analogie zum graphitischen System leicht exfoliiert werden, um Bündel von Karbonitridnanoschichten zu erhalten, und weist darüberhinaus interessante optische Eigenschaften auf. Der vierte und letzte Abschnitt handelt von der Einführung von Aryl- und Biphenylbrücken in das Karbonitridmaterial durch rationale Synthese der Präkursormoleküle. Diese ergeben die heptazinbasierten Frameworks, HBF-1 und HBF-2 – zwei kovalente, organische Gerüste.
KW  - kovalente Rahmenbedingungen
KW  - mehrschichtige Verbindungen
KW  - Triazin
KW  - Heptazine
KW  - Karbonnitrid Ionothermalsynthese
KW  - Salzschmelze
KW  - covalent frameworks
KW  - layered compounds
KW  - triazine
KW  - heptazine
KW  - carbon nitride
KW  - ionothermal synthesis
KW  - salt melt
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-41236
ER  - 
TY  - THES
A1  - Mailer, Tina
T1  - Neon, Helium and Argon isotope systematics of the Hawaiian hotspot
T1  - Neon, Helium und Argon Systematik des hawaiianischen Hotspot
N2  - This study presents noble gas compositions (He, Ne, Ar, Kr, and Xe) of lavas from several Hawaiian volcanoes. Lavas from the Hawaii Scientific Drilling Project (HSDP) core, surface samples from Mauna Kea, Mauna Loa, Kilauea, Hualalai, Kohala and Haleakala as well as lavas from a deep well on the summit of Kilauea were investigated. Noble gases, especially helium, are used as tracers for mantle reservoirs, based on the assumption that high 3He/4He ratios (>8 RA) represent material from the deep and supposedly less degassed mantle, whereas lower ratios (~ 8 RA) are thought to represent the upper mantle. Shield stage Mauna Kea, Kohala and Kilauea lavas yielded MORB-like to moderately high 3He/4He ratios, while 3He/4He ratios in post-shield stage Haleakala lavas are MORB-like. Few samples show 20Ne/22Ne and 21Ne/22Ne ratios different from the atmospheric values, however, Mauna Kea and Kilauea lavas with excess in mantle Ne agree well with the Loihi-Kilauea line in a neon three-isotope plot, whereas one Kohala sample plots on the MORB correlation line. The values in the 4He/40Ar* (40Ar* denotes radiogenic Ar) versus 4He diagram imply open system fractionation of He from Ar, with a deficiency in 4He. Calculated 4He/40Ar*, 3He/22Nes (22NeS denotes solar Ne) and 4He/21Ne ratios for the sample suite are lower than the respective production and primordial ratios, supporting the observation of a fractionation of He from the heavier noble gases, with a depletion of He with respect to Ne and Ar. The depletion of He is interpreted to be partly due to solubility controlled gas loss during magma ascent. However, the preferential He loss suggests that He is more incompatible than Ne and Ar during magmatic processes. In a binary mixing model, the isotopic He and Ne pattern are best explained by a mixture of a MORB-like end-member with a plume like or primordial end-member with a fractionation in 3He/22Ne, represented by a curve parameter r of 15 (r=(³He/²²Ne)MORB/(³He/²²Ne)PLUME or PRIMORDIAL). Whether the high 3He/4He ratios in Hawaiian lavas are indicative of a primitive component within the Hawaiian plume or are rather a product of the crystal-melt- partitioning behavior during partial melting remains to be resolved.
N2  - Ozeaninselbasalte (OIBs), die durch Intraplatten-Vulkane gebildet werden wie z.B. Hawaii, sind geochemisch oft durch variable Isotopensignaturen charakterisiert, die verschiedene Mantelquellen widerspiegeln. Diese Variationen können über kurze Distanzen auf lokalem Maßstab auftreten. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Edelgasisotopenzusammensetzungen (He, Ne, Ar, Kr, Xe) verschiedener hawaiianischer Vulkane ermittelt. Bohrkernproben vom Hawaii Scientific Drilling Project (HSDP), Oberflächenproben von den Vulkanen Mauna Kea, Mauna Loa, Kilauea, Hualalai, Kohala und Haleakala, sowie Proben aus einer Bohrung am Gipfel des Kilauea wurden untersucht. Edelgase, insbesondere Helium, dienen als geochemische Tracer. Dies ist auf der Annahme begründet, dass hohe 3He/4He Verhältnisse (> 8 RA) (RA ist das atmosphärische 3He/4He Verhältnis) Material aus dem tiefen Erdmantel repräsentieren, während niedrigere 3He/4He Verhältnisse (~ 8 RA) dem oberen Erdmantel entsprechen. Mauna Kea, Kohala und Kilauea Laven erreichten 3He/4He Verhältnisse zwischen 8 und 18 RA, während Haleakala Laven 3He/4He Verhältnisse von ~ 8 RA nicht überschreiten. Nur wenige Proben zeigten 20Ne/22Ne und 21Ne/22Ne Verhältnisse unterschiedlich vom Luftwert, was auf eine Herkunft aus dem tiefen Erdmantel schließen lässt. Edelgasisotopenwerte weisen auf eine Fraktionierung von He und Ar hin, mit einem Defizit an He. Berechnete 4He/40Ar*, 3He/22Nes (22NeS ist solares Ne) and 4He/21Ne Verhältnisse für die Proben sind niedriger als die entsprechenden Produktions- und primordialen Verhältnisse. Dies unterstützt die Beobachtung einer Fraktionierung von He gegenüber den schwereren Edelgasen, mit einer Verarmung von He gegenüber Ne und Ar. Ein beitragender Faktor bei der He Verarmung ist der löslichkeitskontrollierte Gasverlust während des Magmenaufstiegs. Der bevorzugte Verlust von He lässt jedoch auch darauf schließen, dass He sich bei magmatischen Prozessen inkompatibler verhält als Ne und Ar. Inwiefern die hohen 3He/4He Verhältnisse in hawaiianischen Laven ihren Ursprung in primitiven Komponenten innerhalb des hawaiianischen Plumes haben oder vielmehr in dem Verteilungsverhalten zwischen Mineralphase und Schmelze begründet sind, bleibt zu klären.
KW  - Hawaii
KW  - Mantel Plume
KW  - Helium
KW  - Neon
KW  - Argon
KW  - Hawaii
KW  - Mantle Plume
KW  - Helium
KW  - Neon
KW  - Argon
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-39633
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TY  - THES
A1  - Kröller, Katja
T1  - Mütterliche Steuerung in der Essenssituation
T1  - Maternal feeding strategies
N2  - Die Etablierung eines gesunden Ernährungsverhaltens unserer Kinder ist die wichtigste Voraussetzung für ihre körperliche, kognitive und emotionale Entwicklung. Dabei sind neben einer genetischen Disposition und kulturellen Gegebenheiten vor allem die Einflüsse der jeweiligen Betreuungspersonen ausschlaggebend. Die Eltern steuern sowohl direkt (durch Aufforderungen, Verbote u.ä.) als auch indirekt (durch die Förderung eigenverantwortlicher Entscheidungen u.ä.) das Ernährungsverhalten ihres Kindes. Untersuchungen zum mütterlichen Steuerungsverhalten konzentrierten sich bisher vorwiegend auf die Betrachtung direkter Strategien sowie auf altershomogene und sozial besser gestellte Gruppen. Aufgrund möglicher Verzerrungen durch die Betrachtung einzelner Ausschnitte des Zusammenhangs zwischen Steuerung und Ernährung wurde in der vorliegenden Arbeit ein Gesamtmodell spezifiziert, welches den Zusammenhang zwischen elterlicher Steuerung und kindlicher Ernährung unter Berücksichtigung von Sozial- und Gewichtsfaktoren abbildet. Dazu wurden drei Erhebungen mit insgesamt über 900 Müttern 1 – 10-jähriger Kinder durchgeführt. Innerhalb dieser Untersuchungen ist es gelungen, erstmalig ein deutschsprachiges Instrument zur Messung elterlicher Steuerungsstrategien in der Essenssituation (ISS) zu entwickeln. Die Analysen zeigten, dass bisher nur selten untersuchte Strategien, wie das explizite Bemühen um Vorbildwirkung und das Erlauben von eigenverantwortlichen Entscheidungen des Kindes, von den Müttern häufig angewandt werden. Die Analyse des komplexen Wirkungsgefüge von Steuerung, kindlicher Ernährung sowie sozialer und gewichtsbezogener Faktoren zeigte weiterhin, dass neben stabilen Faktoren, wie dem mütterlichen Status und dem Alter des Kindes, ein entscheidender Anteil der mütterlichen Steuerungsstrategien für die kindliche Ernährung verantwortlich ist. Die berichteten Ergebnisse zeigen auf, wie relevant die gemeinsame Betrachtung von gesunden und problematischen Nahrungsmitteln sowie die den Zusammenhang zwischen Steuerung und Ernährung beeinflussenden Faktoren innerhalb eines Modells ist. Zusammengefasst scheint vor allem die Steuerung durch Belohnung von und mit bestimmten Nahrungsmitteln eine für das kindliche Ernährungsverhalten und das Übergewichtsrisiko besonders kritische Strategie zu sein. Dies ist umso bedeutender, als bisherige Untersuchungen dieses Verhalten häufig in restriktive Strategien integriert betrachteten. Die separate Analyse wies jedoch darauf hin, dass vor allem die belohnenden Verhaltensanteile relevant sind. Dies zeigt, dass es für die Entwicklung einer gesunden kindlichen Ernährung tatsächlich veränderbare Verhaltensweisen gibt, die Eltern in Präventionsprogrammen oder anderen mit Kursen zum kindlichen Wohl assoziierten Einrichtungen vermittelt werden können.
N2  - The establishment of healthy eating for our children is an important precondition for their physical, cognitive, and emotional development. Besides genetic and cultural effects that influence children’s food preferences and eating behavior, parents play a pivotal role. Both direct (e.g., demands and restrictions) and indirect strategies (e.g., modeling and monitoring) are used to influence the child’s eating. Previous research about maternal feeding strategies has concentrated mostly on either direct feeding strategies or age-homogenous samples with high social status. To avoid bias by ignoring interdependencies I have explored the association of maternal feeding strategies and the child’s food intake in a complex model, which includes socio-demographic and weight aspects. I undertook three investigations with a total of over 900 mothers of 1- to 10-year-old children. I achieved to develop a German instrument for measuring the parental feeding strategies (ISS). Further analyses showed that rarely examined strategies, such as an explicit modeling or allowing the child to control his food, were often used. We examined a multi-factorial model of the relationship between maternal feeding practices and child’s food intake, taking into account the influences of age, socioeconomic and weight factors. This underlines the relevance of some feeding strategies (namely rewarding and modeling) besides the influence of the child’s age and the mother’s social status. The described results demonstrate the need for considering a model including healthy and unhealthy foods as well as demographic, age and weight variables, to detect relevant strategies in the complex association between parental feeding and child’s food intake. Rewarding turned out to be a critical feeding strategy for the child’s unhealthy food intake and obesity risk, whereas modeling seems to have a protective effect. This is important given that previous research mostly considers this behavior as part of restrictive strategies. The separate analysis shows that the rewarding behavior is especially relevant for the child’s eating. In summary, the results point out the existence of modifiable behavior for the development of healthy eating in a child, which could be conveyed to parents during prevention programs and other facilities.
KW  - elterliche Steuerungsstrategien
KW  - kindliche Ernährung
KW  - gesunde und ungesunde Nahrung
KW  - parental feeding strategies
KW  - child's food intake
KW  - healthy and unhealthy food
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-33682
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TY  - THES
A1  - Feige, Katharina
T1  - Molecular ecological analysis of methanogenic communities in terrestrial and submarine permafrost deposits of Siberian Laptev Sea area
T1  - Molekular-ökologische Analyse von methanogenen Gemeinschaften im terrestrischen und submarinen Permafrost im Laptevseegebiet
N2  - Despite general concern that the massive deposits of methane stored under permafrost underground and undersea could be released into the atmosphere due to rising temperatures attributed to global climate change, little is known about the methanogenic microorganisms in permafrost sediments, their role in methane emissions, and their phylogeny. The aim of this thesis was to increase knowledge of uncultivated methanogenic microorganisms in submarine and terrestrial permafrost deposits, their community composition, the role they play with regard to methane emissions, and their phylogeny. It is assumed that methanogenic communities in warmer submarine permafrost may serve as a model to anticipate the response of methanogenic communities in colder terrestrial permafrost to rising temperatures. The compositions of methanogenic communities were examined in terrestrial and submarine permafrost sediment samples. The submarine permafrost studied in this research was 10°C warmer than the terrestrial permafrost. By polymerase chain reaction (PCR), DNA was extracted from each of the samples and analyzed by molecular microbiological methods such as PCR-DGGE, RT-PCR, and cloning. Furthermore, these samples were used for in vitro experiment and FISH. The submarine permafrost analysis of the isotope composition of CH4 suggested a relationship between methane content and in situ active methanogenesis. Furthermore, active methanogenesis was proven using 13C-isotope measurements of methane in submarine permafrost sediment with a high TOC value and a high methane concentration. In the molecular-microbiological studies uncultivated lines of Methanosarcina, Methanomicrobiales, Methanobacteriacea and the Groups 1.3 and Marine Benthic from Crenarchaeota were found in all submarine and terrestrial permafrost samples. Methanosarcina was the dominant group of the Archaea in all submarine and terrestrial permafrost samples. The archaeal community composition, in particular, the methanogenic community composition showed diversity with changes in temperatures. Furthermore, cell count of methanogens in submarine permafrost was 10 times higher than in terrestrial permafrost. In vitro experiments showed that methanogens adapt quickly and well to higher temperatures. If temperatures rise due to climate change, an increase in methanogenic activity can be expected as long as organic material is sufficiently available and qualitatively adequate.
N2  - Trotz allgemeiner Bedenken, dass auf Grund des Temperaturanstieges im Zusammenhang mit der globalen Klimaerwärmung große Mengen des in terrestrischen und submarinen Permafrostsedimenten gespeicherten Methans freigesetzt werden könnte, ist bisher wenig über die in diesen Böden lebenden methanogenen Mikroorganismen, ihre Phylogenese und sowie ihre Bedeutung hinsichtlich der Methanemissionen bekannt. Das Ziel dieser Doktorarbeit war die Erweiterung der bisherigen Kenntnisse über unkultivierte methanogene Mikroorganismen in submarinen und terrestrischen Sedimentablagerungen, die Zusammensetzung ihrer Lebensgemeinschaft, ihrer Phylogenese und ihrer Bedeutung bei der Emission von Methan. Es wird vermutet, dass methanogene Gemeinschaften submarines Permafrostes zur Erstellung von Modellen genutzt werden können, um Aussagen bezüglich potenzieller Reaktionen methanogener Gemeinschaften des kälteren terrestrischen Permafrostes auf steigende Temperaturen, zu ermöglichen. Die Zusammensetzung der methanogenen Gemeinschaft wurde in terrestrischen und submarinen Permafrostproben untersucht. Der im Rahmen dieser Forschungsarbeit untersuchte submarine Permafrost wies eine im Vergleich zum terrestrischen Permafrost um circa 10°C höhere Temperatur auf. Mittels Polymerasenkettenreaktion (PCR) wurde von jeder der Proben DNA extrahiert und mittels weiterer molekular-mikrobiologischen Methoden wie DGGE, RT-PCR und Klonierung analysiert. Des Weiteren wurden die Proben für in vitro Experimente und Zellzählungen (DAPI und FISH) verwendet. Die Analyse der Isotopenzusammensetzung von CH4 in submarinen Permafrostsedimenten ließ einen Zusammenhang zwischen Methangehalt und aktiver in situ Methanogenese vermuten. Überdies konnte aktive Methanogenese, mittels 13C-Isotopenmessungen von Methan in submarinem Permafrostsediment mit hohem TOC-Wert und hoher Methankonzentration, bewiesen werden. Im Rahmen der molekular-mikrobiologischen Untersuchungen wurden in allen submarinen und terrestrischen Permafrostproben unkultivierte Linien von Methanosarcina, Methanomicrobiales, Methanobacteriacea und den Gruppen 1.3 und Marine Benthic von Crenarchaeota gefunden. Methanosarcina war in allen submarinen und terrestrischen Permafrostproben die dominierende Gruppe der Archaeen. Die Zusammensetzung der archaealen Gemeinschaft, insbesondere die Zusammensetzung der methanogenen Gemeinschaft, variierte zwischen den submarinen und terrestrischen Proben. Des Weiteren fand sich bei der Zellzählung der Methanogenen im submarinen Permafrost eine 10-fach höhere Zellzahl als im terrestrischen Permafrost. Die in vitro Experimente zeigten, dass Methanogene sich schnell und gut an höhere Temperaturen anpassen können. Im Falle weiter steigender Temperaturen auf Grund der Klimaveränderungen, kann – bei ausreichender Verfügbarkeit und Qualität organischen Materials – mit einer Zunahme der methanogenen Aktivität gerechnet werden.
KW  - methanogene Archaea
KW  - Permafrost
KW  - submarin
KW  - terrestrisch
KW  - methanogenic archaea
KW  - permafrost
KW  - submarine
KW  - terrestrial
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-37998
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TY  - THES
A1  - Krebs, Jonas
T1  - Molecular and physiological characterisation of selected DOF transcription factors in the model plant Arabidopsis thaliana
T1  - Molekulare und physiologische Charakterisierung ausgewählter DOF Transkriptionsfaktoren in der Modellpflanze Arabidopsis thaliana
N2  - About 2,000 of the more than 27,000 genes of the genetic model plant Arabidopsis thaliana encode for transcription factors (TFs), proteins that bind DNA in the promoter region of their target genes and thus act as transcriptional activators and repressors. Since TFs play essential roles in nearly all biological processes, they are of great scientific and biotechnological interest. This thesis concentrated on the functional characterisation of four selected members of the Arabidopsis DOF-family, namely DOF1.2, DOF3.1, DOF3.5 and DOF5.2, which were selected because of their specific expression pattern in the root tip, a region that comprises the stem cell niche and cells for the perception of environmental stimuli. DOF1.2, DOF3.1 and DOF3.5 are previously uncharacterized members of the Arabidopsis DOF-family, while DOF5.2 has been shown to be involved in the phototrophic flowering response. However, its role in root development has not been described so far. To identify biological processes regulated by the four DOF proteins in detail, molecular and physiological characterization of transgenic plants with modified levels of DOF1.2, DOF3.1, DOF3.5 and DOF5.2 expression (constitutive and inducible over-expression, artificial microRNA) was performed. Additionally expression patterns of the TFs and their target genes were analyzed using promoter-GUS lines and publicly available microarray data. Finally putative protein-protein interaction partners and upstream regulating TFs were identified using the yeast two-hybrid and one-hybrid system. This combinatorial approach revealed distinct biological functions of DOF1.2, DOF3.1, DOF3.5 and DOF5.2 in the context of root development. DOF1.2 and DOF3.5 are specifically and exclusively expressed in the root cap, including the central root cap (columella) and the lateral root cap, organs which are essential to direct oriented root growth. It could be demonstrated that both genes work in the plant hormone auxin signaling pathway and have an impact on distal cell differentiation. Altered levels of gene expression lead to changes in auxin distribution, abnormal cell division patterns and altered root growth orientation. DOF3.1 and DOF5.2 share a specific expression pattern in the organizing centre of the root stem cell niche, called the quiescent centre. Both genes redundantly control cell differentiation in the root´s proximal meristem and unravel a novel transcriptional regulation pathway for genes enriched in the QC cells. Furthermore this work revealed a novel bipartite nuclear localisation signal being present in the protein sequence of the DOF TF family from all sequenced plant species. Summing up, this work provides an important input into our knowledge about the role of DOF TFs during root development. Future work will concentrate on revealing the exact regulatory networks of DOF1.2, DOF3.1, DOF3.5 and DOF5.2 and their possible biotechnological applications.
N2  - Mehr noch als Tiere, die ihren Lebensraum unter widrigen Umständen verlassen können, sind Pflanzen mit einem festen Standort auf ihre Anpassungsfähigkeit angewiesen. Einen entscheidenden Beitrag dazu leistet die Genregulation, d.h. das gezielte An- und Ausschalten von Erbanlagen, den Genen. Vermittelt wird dieser Regulationsprozess unter anderem durch Transkriptionsfaktoren: Proteine, die die Fähigkeit besitzen, an bestimmte Regionen der Gene zu binden und damit deren Aktivität zu beeinflussen. In der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana), die als Modellpflanze in der Genetik verwendet wird, existieren etwa 2000 solcher Transkriptionsfaktoren, eingeteilt in Familien, von denen einige auch in tierischen Organismen auftreten, andere pflanzenspezifisch sind. Auf Grund ihrer Funktion als wichtige Kontrollelemente sind sie von großem wissenschaftlichem und biotechnologischem Interesse. Im Rahmen dieser Doktorarbeit sollte die Funktion von vier pflanzenspezifischen Transkriptionsfaktoren, genannt DOF1.2, DOF3.1, DOF3.5 und DOF5.2, untersucht werden, welche durch ihre spezifische Aktivität in der Wurzelspitze der Ackerschmalwand identifiziert wurden. Um die Funktion dieser vier Regulatoren aufzuklären, wurden an der Modellpflanze gentechnische Veränderungen durchgeführt und die so veränderten, auch als transgen bezeichneten Pflanzen mit molekularbiologischen und physiologischen Methoden untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass DOF1.2 und DOF3.5 eine wesentliche Funktion beim gerichteten Wurzelwachstum spielen und ein seitliches Wachsen der Wurzel aufgrund veränderter Umwelteinflüsse verhindern, bzw. hervorrufen können. Die beiden anderen Proteine DOF3.1 und DOF5.2 erfüllen ihre Funktion in der Stammzellnische der Wurzel. Vergleichbar mit tierischen Stammzellen sind auch pflanzliche Stammzellen nicht zu einem bestimmten Zelltyp herangereift, sondern verbleiben in einem sogenannten undifferenzierten Zustand. Es konnte gezeigt werden, dass DOF3.1 und DOF5.2 zum Erhalt dieses Zustands benötigt werden, da nach Inaktivierung beider Proteine Zellspezialisierungen auftreten, die bei gentechnisch unveränderten Pflanzen nicht auftreten. Desweiteren konnte in dieser Arbeit geklärt werden, welcher Proteinabschnitt der DOF-Proteine für ihren Transport in den Zellkern notwendig ist. Denn da die pflanzlichen Erbanlagen im Zellkern vorliegen, muss für eine Einflussnahme auf deren Aktivität zunächst ein Transport der Regulationsproteine in den Zellkern stattfinden. Zusammengenommen konnte mit dieser Doktorarbeit das Wissen über Transkriptionsfaktoren und Entwicklungsprozesse der Wurzel erheblich erweitert werden. Zudem ist die Grundlage für interessante zukünftige Arbeiten gelegt worden. Dabei wird es von zentraler Bedeutung sein, komplexe Regulationsnetzwerke verstehen zu lernen und durch gezielte Manipulationen biotechnologisch nutzen zu können.
KW  - DOF Transkriptionsfaktoren
KW  - Arabidopsis thaliana
KW  - Wurzel
KW  - Ruhezentrum
KW  - Columella
KW  - DOF transcription factors
KW  - Arabidopsis thaliana
KW  - root
KW  - quiescent center
KW  - columella
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-41831
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TY  - THES
A1  - Hahn, Harald
T1  - Modularer Ansatz zu multifunktionellen Polymer-Peptid-Fasern
T1  - Modular strategy to multifunctional polymer-peptide-fibers
N2  - Die Kombination von Polymeren mit Peptiden vereint die Eigenschaften beider Stoffklassen miteinander. Dabei können die strukturbildenden Eigenschaften der Peptide genutzt werden, um Polymere zu organisieren. In der vorliegenden Arbeit wurde ein Polymer-Peptid-Konjugat verwendet, das sich in Wasser zu Bändern anordnet. Die treibende Kraft für diesen Prozess ist die Anordnung des Peptidteils zu β-Faltblattstrukturen. Das Polymer-Peptid-Aggregat besitzt einen Peptidkern mit funktionalen Oberflächen, der lateral von einer Polyethylenoxidschale umgeben ist. Durch Änderung der Peptidsequenz war es bisher möglich, die Eigenschaften dieser Fasern zu variieren. In der Arbeit wird ein modularer Ansatz zur vielfältigen Modifizierung einer Polymer-Peptid-Faser entwickelt. So ist es möglich, die Eigenschaften der Fasern einzustellen, ohne die strukturbildende β-Faltblattsequenz verändern zu müssen. Um weitere Funktionen an den Fasern anzubringen, wurde die 1,3-dipolaren Addition verwendet. Diese Reaktion beschreibt die konzertierte Umlagerung eines Azides mit einem Alkin. Sie ist in den meisten Lösungsmitteln unter hohen Ausbeuten durchführbar. Im Rahmen der Arbeit wird die Erzeugung von Aziden untersucht und auf die Polymer-Peptid-Fasern übertragen. Der Diazotransfer stellte dabei die Methode der Wahl dar, so können Azidgruppen aus Aminen gewonnen werden. Unter Verwendung der 1,3-dipolaren Addition konnten verschiedene alkinfunktionale Moleküle kovalent an die azidfunktionalisierten Polymer-Peptid-Fasern gebunden werden. So wurde ein Fluoreszenzfarbstoff an die Fasern gebunden, der eine Abbildung der Fasern mittels konfokaler Mikroskopie erlaubte. Weiterhin wurden die Eigenschaften der Fasern durch Addition dreier carboxylfunktionaler Moleküle modifiziert. Diese Fasern konnten weiter genutzt werden, um Kalzium zu binden. Dabei variierte die Anzahl der gebundenen Kalziumionen in Abhängigkeit der jeweiligen Fasermodifikation erheblich. Weitere Untersuchungen, die Morphologie von Kalziumcarbonatkristallen betreffend, werden aktuell durchgeführt. Die kovalente Anbringung eines reduzierenden Zuckers an die Polymer-Peptid-Fasern erlaubt die Abscheidung von Silber aus Tollens Reagenz. Durch eine Entwicklung analog zur Schwarz-Weiss-Photographie können in nachfolgenden Arbeiten so Silberdrähte in Nanogröße erzeugt werden. An die azidfunktionalen Fasern können weitere funktionale Moleküle angebracht werden, um die Eigenschaften und das Anwendungsspektrum der Polymer-Peptid-Fasern zu erweitern.
N2  - The combination of polymer with peptides combines the advantages of both substance classes. It is possible to use peptide structure-forming properties to assemble polymers. In my current research, a self assembling Polymer-Peptide-Conjugate was used, which forms ribbon-like structures in water. The peptide tendency to form β-sheets is the driving force for this process. The resulting Polymer-Peptide-Aggregate is build up of a core shell model, where the peptides are the core and the polymer (polyethylene oxide) is the lateral suited shell. A new peptide synthesis was necessary in order to change the functional groups in the peptide core. In my present work a modular strategy was developed to get access to various types of modified Polymer-Peptide-Fiber. This allows adjustiment to the fiber properties without changing the structure forming b‑sheet sequence. To apply these functions, 1,3‑dipolar addition was used. This reaction described the simultaneous reactions of alkynes and azides. The reaction occurs in most solvents under high yields. In the context of this work, the generation of azides was investigated and transferred to the Polymer-Peptide-Fibers. Diazotransfer was the chosen method to transfer primary amines into azidefunctions at the fiber surface. With the use of 1,3‑dipolar addition it was possible to bind alkyne functionalized molecules covalent to the azide functionalized fibers. A fluorescent dye was bound to the fibers to image these fibers with confocal microscopy. The properties of the azide fibers were further modified to incorporation three different carboxylic molecules. These fibers were used to estimate the calcium binding affinity. Thus, differing the number of bonded calcium is a function of the used fiber attachment. Investigations concerning the morphology of Calcium carbonate crystals can be done. The covalent attachment of reducing sugar to the Polymer-Peptide-Fibers should will allow the production of silver(0)clusters along the fibers with the use of Tollens´ reagent. With the help of a developer solution, similar to black and white photography, the possibility to archive silverrods in nanometer size can be obtained. The applied modifications on fibers is hence a promising first step in altering fibers in which by adjusting its properties, we broaden the applications of these Polymer-Peptide-Fibers.
KW  - Polymer
KW  - Peptide
KW  - selbstanordnend
KW  - Klick Chemie
KW  - Dizotransfer
KW  - polymer
KW  - peptide
KW  - selfassembling
KW  - click chemistry
KW  - diazotransfer
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-33016
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TY  - THES
A1  - Dreja, Tanja S.
T1  - Microarray-basierte Expressionsanalysen des weißen Fettgewebes der NZO-Maus sowie der Langerhansschen Inseln der NZL-Maus : zwei Modelle für das metabolische Syndrom
T1  - Microarray based expression analyses of white adipose tissue of the NZO-mouse and of the islets of Langerhans of the NZL-mouse : two models for the human metabolic syndrome
N2  - Übergewicht und Adipositas führen zu Insulinresistenz und erhöhen deutlich das Risiko für die Entwicklung von Typ-2-Diabetes und kardiovaskulären Erkrankungen. Sowohl Adipositas als auch die Suszeptibilität gegenüber Diabetes sind zu einem erheblichen Teil genetisch determiniert. Die relevanten Risikogene, deren Interaktion mit der Umwelt, insbesondere mit Bestandteilen der Nahrung, und die Pathomechanismen, die zur Insulinresistenz und Diabetes führen, sind nicht vollständig aufgeklärt. In der vorliegenden Arbeit sollte durch Genexpressionsanalysen des weißen Fettgewebes (WAT) und der Langerhansschen Inseln die Entstehung und Progression von Adipositas und Typ-2-Diabetes untersucht werden, um relevante Pathomechanismen und neue Kandidatengene zu identifizieren. Zu diesem Zweck wurden Diät-Interventionsstudien mit NZO- und verwandten NZL-Mäusen, zwei polygenen Mausmodellen für das humane metabolische Syndrom, durchgeführt. Eine kohlenhydrathaltige Hochfett-Diät (HF: 14,6 % Fettanteil) führte in beiden Mausmodellen zu früher Adipositas, Insulinresistenz und Typ 2 Diabetes. Eine fettreduzierte Standarddiät (SD: 3,3 % Fettanteil), welche die Entstehung von Adipositas und Diabetes stark verzögert, sowie eine diabetesprotektive kohlenhydratfreie Hochfett-Diät (CHF: 30,2 % Fettanteil) dienten als Kontrolldiäten. Mit Hilfe der Microarray-Technologie wurden genomweite Expressionsprofile des WAT erstellt. Pankreatische Inseln wurden durch laserbasierte Mikropräparation (Laser Capture Microdissection; LCM) isoliert und ebenfalls hinsichtlich ihres Expressionsprofils analysiert. Differenziell exprimierte Gene wurden durch Real-Time-PCR validiert. Im WAT der NZO-Maus bewirkte die HF-Diät eine reduzierte Expression nukleärer Gene der oxidativen Phosphorylierung und von lipogenen Enzymen. Dies deutet auf eine inadäquate Fettspeicherung und -verwertung in diesen Tieren hin. Die Reduktion in der Fettspeicherung und -oxidation ist spezifisch für das adipöse NZO-Modell und konnte bei der schlanken SJL Maus nicht beobachtet werden, was auf eine mögliche Beteiligung an der Entstehung der Insulinresistenz hinweist. Zusätzlich wurde bestätigt, dass die Expansion des Fettgewebes bei der adipösen NZO-Maus eine zeitlich verzögerte Infiltration von Makrophagen in das WAT und dort eine lokale Immunantwort auslöst. Darüber hinaus wurde die Methode der LCM etabliert und zur Gewinnung hochangereicherter RNA aus den Langerhansschen Inseln eingesetzt. In erstmalig durchgeführten genomweiten Expressionsanalysen wurde zu einem frühen Zeitpunkt in der Diabetesentwicklung der Einfluss einer diabetogenen HF-Diät und einer diabetesprotektiven CHF-Diät auf das Expressionsprofil von pankreatischen Inselzellen verglichen. Im Gegensatz zum WAT bewirkt die diabetogene HF-Diät in Inselzellen einerseits, eine erhöhte Expression von nukleären Genen für die oxidative Phosphorylierung und andererseits von Genen, die mit Zellproliferation assoziiert sind. Zudem wurden 37 bereits annotierte Gene identifiziert, deren differenzielle Expression mit der Diabetesentwicklung korreliert. Das Peptidhormon Cholecystokinin (Cck, 11,8-fach erhöht durch die HF) stellt eines der am stärksten herauf regulierten Gene dar. Die hohe Anreicherung der Cck-mRNA in Inselzellen deutet auf eine bisher unbekannte Funktion des Hormons in der Regulation der Inselzellproliferation hin. Der Transkriptionsfaktor Mlxipl (ChREBP; 3,8-fach erniedrigt durch die HF) stellt in Langerhansschen Inseln eines der am stärksten herunter regulierten Gene dar. Ferner wurde ChREBP, dessen Funktion als glucoseregulierter Transkriptionsfaktor für lipogene Enzyme bislang in der Leber, aber nicht in Inselzellen nachgewiesen werden konnte, erstmals immunhistochemisch in Inselzellen detektiert. Dies deutet auf eine neue, bisher unbekannte regulatorische Funktion von ChREBP im Glucosesensor-Mechanismus der Inselzellen hin. Eine durchgeführte Korrelation der mit der Diabetesentwicklung assoziierten, differenziell exprimierten Inselzellgene mit Genvarianten aus humanen genomweiten Assoziationsstudien für Typ-2-Diabetes (WTCCC, Broad-DGI-T2D-Studie) ermöglichte die Identifizierung von 24 neuartigen Diabetes-Kandidatengenen. Die Ergebnisse der erstmals am polygenen NZO-Mausmodell durchgeführten genomweiten Expressionsuntersuchungen bestätigen bisherige Befunde aus Mausmodellen für Adipositas und Diabetes (z.B. ob/ob- und db/db-Mäuse), zeigen in einigen Fällen aber auch Unterschiede auf. Insbesondere in der oxidativen Phosphorylierung könnten die Ergebnisse relevant sein für das Verständnis der Pathogenese des polygen-bedingten humanen metabolischen Syndroms.
N2  - Overweight and obesity cause insulin resistance and increase the risk of developing type 2 diabetes and cardiovascular diseases. Both, obesity and susceptibility to diabetes, are to a major part genetically predisposed. The relevant genes, their interaction with the environment – especially with food components – and the pathomechanisms causing insulin resistance and diabetes are not fully known yet. In the present study the development and progression of obesity and type 2 diabetes should be investigated by the means of gene expression analyses of the white adipose tissue (WAT) and the islets of Langerhans to identify underlying pathomechanisms and new causative candidate genes. For this purpose diet intervention studies on NZO- and related NZL-mice – two polygenic mouse models for the human metabolic syndrome – were performed. A carbohydrate containing high fat-diet (HF: 14.6 % fat) caused early obesity, insulin resistance and type 2 diabetes in both mouse models. A fat reduced standard chow (SD: 3.3 % fat) which strongly delayed the onset of obesity and diabetes, and a diabetes protective carbohydrate free high fat-diet (CHF: 30.2 % fat) served as control diets. Using microarray technology genome wide expression profiles of the WAT were generated. Pancreatic islets were isolated by the means of laser capture microdissection (LCM) and expression profiles of them were created, too. Differentially expressed genes were validated by quantitative real time PCR. The HF-diet reduced the expression of nuclear genes of the oxidative phosphorylation and lipogenic enzymes in the WAT of the NZO-mouse. This suggests an inadequate storage and utilization of fat in these animals. This is specific for the obese NZO-model and wasn’t observed for the lean SJL-mouse, indicating a role in the development of insulin resistance. Additionally, there was proof that the enlargement of the WAT triggers a retarded infiltration of macrophages into the WAT and there a local immune response. Moreover, the LCM technique was established and used for the isolation of highly enriched RNA from islets of Langerhans. For the first time the influence of carbohydrates in a high fat-diet on the expression profile of pancreatic islets was investigated by the use of genome wide expression analyses at an early time point at the onset of diabetes. Contrary to the WAT the diabetogenic HF-diet in islets cells increased the expression of both nuclear genes coding for the oxidative phosphorylation and genes associated with cell proliferation. Furthermore 37 already annotated genes correlated with diabetes progression were identified. The peptide hormone cholecystokinin (Cck: 11.8-fold enriched by the HF-diet) is one of the most up-regulated genes. The strong enrichment of Cck-mRNA in islets suggests a previously unknown function of the hormone in the regulation of the islet cell proliferation. The transcription factor ChREBP (Mlxipl: 3.8-fold reduced by the HF-diet) is one of the most down-regulated genes in the islets of Langerhans. Moreover, ChREBP, which has been already identified as a glucose regulated transcription factor for lipogenic enzymes in the liver but not in islets of Langerhans, was detected for the first time in islet cells, using immunohistochemistry. This points to an until now unknown regulatory function of ChREBP in the glucosesensor mechanism of the islet cells. Correlation of the differentially expressed genes associated with diabetes progression with gene variants from human genome wide association studies for type 2 diabetes (WTCCC, Broad-DGI-T2D-study) made the identification of 24 new diabetes candidate genes possible. The results of the genome wide expression analyses, which were done for the first time on a polygenic mouse-model, corroborated previous results for monogenic mouse-models for obesity and diabetes (e.g. ob/ob- and db/db-mice), however also demonstrated differences in some instances. Especially the results concerning the oxidative phosphorylation could be relevant for the comprehension of the pathogenesis of the polygenic human metabolic syndrome.
KW  - Microarray
KW  - Diabetes
KW  - metabolisches Syndrom
KW  - Diätintervention
KW  - LCM
KW  - microarray
KW  - diabetes
KW  - human metabolic syndrome
KW  - diet intervention
KW  - laser capture microdissection
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-32379
ER  - 
TY  - THES
A1  - Francke, Till
T1  - Measurement and modelling of water and sediment fluxes in meso-scale dryland catchments
T1  - Messung und Modellierung von Wasser- und Sedimentflüssen in mesoskaligen Trockeneinzugsgebieten
N2  - Water shortage is a serious threat for many societies worldwide. In drylands, water management measures like the construction of reservoirs are affected by eroded sediments transported in the rivers. Thus, the capability of assessing water and sediment fluxes at the river basin scale is of vital importance to support management decisions and policy making. This subject was addressed by the DFG-funded SESAM-project (Sediment Export from large Semi-Arid catchments: Measurements and Modelling). As a part of this project, this thesis focuses on (1) the development and implementation of an erosion module for a meso-scale catchment model, (2) the development of upscaling and generalization methods for the parameterization of such model, (3) the execution of measurements to obtain data required for the modelling and (4) the application of the model to different study areas and its evaluation. The research was carried out in two meso-scale dryland catchments in NE-Spain: Ribera Salada (200 km²) and Isábena (450 km²). Adressing objective 1, WASA-SED, a spatially semi-distributed model for water and sediment transport at the meso-scale was developed. The model simulates runoff and erosion processes at the hillslope scale, transport processes of suspended and bedload fluxes in the river reaches, and retention and remobilisation processes of sediments in reservoirs. This thesis introduces the model concept, presents current model applications and discusses its capabilities and limitations. Modelling at larger scales faces the dilemma of describing relevant processes while maintaining a manageable demand for input data and computation time. WASA-SED addresses this challenge by employing an innovative catena-based upscaling approach: the landscape is represented by characteristic toposequences. For deriving these toposequences with regard to multiple attributes (eg. topography, soils, vegetation) the LUMP-algorithm (Landscape Unit Mapping Program) was developed and related to objective 2. It incorporates an algorithm to retrieve representative catenas and their attributes, based on a Digital Elevation Model and supplemental spatial data. These catenas are classified to provide the discretization for the WASA-SED model. For objective 3, water and sediment fluxes were monitored at the catchment outlet of the Isábena and some of its sub-catchments. For sediment yield estimation, the intermittent measurements of suspended sediment concentration (SSC) had to be interpolated. This thesis presents a comparison of traditional sediment rating curves (SRCs), generalized linear models (GLMs) and non-parametric regression using Random Forests (RF) and Quantile Regression Forests (QRF). The observed SSCs are highly variable and range over six orders of magnitude. For these data, traditional SRCs performed poorly, as did GLMs, despite including other relevant process variables (e.g. rainfall intensities, discharge characteristics). RF and QRF proved to be very robust and performed favourably for reproducing sediment dynamics. QRF additionally excels in providing estimates on the accuracy of the predictions. Subsequent analysis showed that most of the sediment was exported during intense storms of late summer. Later floods yielded successively less sediment. Comparing sediment generation to yield at the outlet suggested considerable storage effects within the river channel. Addressing objective 4, the WASA-SED model was parameterized for the two study areas in NE Spain and applied with different foci. For Ribera Salada, the uncalibrated model yielded reasonable results for runoff and sediment. It provided quantitative measures of the change in runoff and sediment yield for different land-uses. Additional land management scenarios were presented and compared to impacts caused by climate change projections. In contrast, the application for the Isábena focussed on exploring the full potential of the model's predictive capabilities. The calibrated model achieved an acceptable performance for the validation period in terms of water and sediment fluxes. The inadequate representation of the lower sub-catchments inflicted considerable reductions on model performance, while results for the headwater catchments showed good agreement despite stark contrasts in sediment yield. In summary, the application of WASA-SED to three catchments proved the model framework to be a practicable multi-scale approach. It successfully links the hillslope to the catchment scale and integrates the three components hillslope, river and reservoir in one model. Thus, it provides a feasible approach for tackling issues of water and sediment yield at the meso-scale. The crucial role of processes like transmission losses and sediment storage in the river has been identified. Further advances can be expected when the representation of connectivity of water and sediment fluxes (intra-hillslope, hillslope-river, intra-river) is refined and input data improves.
N2  - In vielen Regionen der Erde stellt Wassermangel ein Problem für die menschliche Gesellschaft dar. Insbesondere in Trockengebieten werden jedoch Maßnahmen des Wassermanagements, wie die Wasserspeicherung in Stauseen, durch die im Fluss transportierten Sedimentfrachten negativ beeinflusst. Somit stellen eine adäquate Beurteilung von Wasser- und Sedimentflüssen eine wichtige Voraussetzung für Entscheidungen in Wassermanagement und -planung dar. Dieser Problematik widmete sich das SESAM-Projekt (Sediment Export from large Semi-Arid catchments: Measurements and Modelling). Im Rahmen dieses Projektes befasste sich diese Dissertation mit (1) der Entwicklung und Umsetzung eines Erosions-Moduls für ein Einzugsgebietsmodell auf der Meso-Skala, (2) der Entwicklung von Skalierungs- und Generalisierungsmethoden für die Parametrisierung eines solchen Modells, (3) der Durchführung von Messungen, um die notwendigen Daten für das Modell zu gewinnen und (4) die Anwendung des Modells für verschiedene Einzugsgebiete und seiner Bewertung. Die Studie umfasste zwei mesoskalige Trockeneinzugsgebiete in NO-Spanien: Ribera Salada (200 km²) und Isábena (450 km²). Im Hinblick auf Zielstellung 1 wurde WASA-SED, ein räumlich semi-distribuiertes Modell für Wasserflüsse und Sedimenttransport, entwickelt. Das Modell simuliert Abfluss- und Erosionsprozesse auf der Hangskala, den Transport von suspendierten und Geschiebesedimenten auf der Skala von Flussabschnitten sowie Rückhalt- und Remobilisierungsprozesse von Sedimenten in Stauseen. Die vorliegende Arbeit stellt das Modellkonzept und Modellanwendungen vor und beschreibt Fähigkeiten und Grenzen des Modells. Die Modellierung auf größeren Skalen beinhaltet das Dilemma, dass relevante Prozesse beschrieben werden müssen, gleichzeitig aber die Anforderungen an Eingabedaten und Rechenzeit realisierbar bleiben. In WASA-SED wird diesem durch die Anwendung eines innovativen Hangprofil-basierten Skalierungsansatzes Rechnung getragen, indem die Landschaft durch charakteristische Toposequenzen repräsentiert wird. Um derartige Toposequenzen hinsichtlich verschiedener Landschaftseigenschaften (z.B. Relief, Böden, Vegetation) abzuleiten, wurde in Bezug zur Zielstellung 2 der LUMP-Algorithmus (Landscape Unit Mapping Program) entwickelt. LUMP beinhaltet ein Verfahren zur Berechnung repräsentativer Hangprofile und ihrer Attribute aus einem digitalen Geländemodell und optionalen Zusatzdaten. Durch die Klassifikation dieser Hangprofile wird die Grundlage der räumlichen Diskretisierung des WASA-SED Modells bereitgestellt. Im Zusammenhang mit Zielstellung 3 wurden Abfluss und Sedimentkonzentration (SSC) am Auslass und in einigen Teileinzugsgebieten des Isábena-Einzugsgebietes gemessen. Um den Sedimentaustrag zu bestimmen, mussten die Einzelmessung der Sedimentkonzentration interpoliert werden. Diese Arbeit vergleicht die Eignung traditioneller Eichkurvenansätze (SRCs), Generalized Linear Models (GLMs) und der nichtparametrischen Regressionstechniken Random Forests (RF) und Quantile Regression Forests (QRF). Da die beobachteten SSC-Werte stark über sechs Größenordnungen variieren, erwiesen sich die traditionellen SRCs als unzureichend. Gleichfalls versagten GLMs trotz der Einbeziehung weiterer relevanter Prozessgrößen wie Niederschlagsintensitäten und Abflusscharakteristika. RF und QRF stellten sich hingegen als sehr robust und für die Rekonstruktion der Sedimentdynamik geeignet dar. QRF liefert darüber hinaus auch Informationen zur Genauigkeit dieser Schätzungen. Die darauf aufbauende Analyse ergab, dass der Großteil der Sedimentfracht während der Starkregenereignisse des Spätsommers transportiert wurde. Spätere Niederschlagsereignisse erzeugten deutlich geringeren Austrag. Durch den Vergleich von Sedimentfrachten im Oberlauf mit Austragsmengen am Gebietsauslass konnte die Bedeutung der Sedimentspeicherung im Flussbett identifiziert werden. Zielstellung 4 wurde bearbeitet, indem das WASA-SED-Modell für zwei Untersuchungsgebiete in NO-Spanien unter unterschiedlichen Gesichtspunkten angewendet wurde. Für das Ribera-Salada-Einzugsgebiet lieferte das unkalibrierte Modell plausible Ergebnisse hinsichtlich der Wasser- und Sedimentflüsse. Damit war es möglich, die potentiellen Änderungen dieser Größen durch verschiedene Landnutzungsszenarien zu quantifizieren. Diese wurden den prognostizierten Veränderungen, die durch Klimaänderungen hervorgerufen würden, gegenübergestellt. Im Gegensatz dazu konzentrierte sich die Anwendung im Isábena-Einzugsgebiet auf die Untersuchung der bestmöglichen Modellanpassung. Im Validierungszeitraum ergab sich eine befriedigende Modellgüte für Wasser- und Sedimentflüsse. Diese Gesamtgüte wurde maßgeblich durch die unzureichende Abbildung der Unterliegergebiete beeinflusst, wohingegen die Gebiete des Oberlaufs, trotz ihrer stark kontrastierenden Sedimentausträge, gut dargestellt wurden. Die Anwendung des WASA-SED-Modells auf drei verschiedene Untersuchungsgebiete bestätigt die generelle Eignung des Modellkonzepts als einen sinnvollen multiskaligen Ansatz, der in einem Modell effektiv die Hangskala mit der Einzugsgebietsskala sowie den Einfluss von Flüssen und Stauseen vereint. Er stellt somit eine mögliche Grundlage für die Bearbeitung von wasser- und sedimentbezogenen Fragestellungen auf der Meso-Skala dar. Die besondere Bedeutung der Prozesse der Sickerverluste und Sedimentspeicherung im Gerinne konnten herausgearbeitet werden. Mögliche Verbesserungen betreffen die Berücksichtigung der Konnektivität von Wasser- und Sedimentflüssen (auf dem Hang, zwischen Hang und Fluss, innerhalb des Flusses) und die Qualität der Eingangsdaten für das Modell.
KW  - Erosion
KW  - Sediment
KW  - Modellierung
KW  - Spanien
KW  - Brasilien
KW  - erosion
KW  - sediment
KW  - modelling
KW  - Spain
KW  - Brazil
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-31525
ER  - 
TY  - THES
A1  - Liermann, Adriane
T1  - Massive stars in the Galactic Center Quintuplet cluster
T1  - Massereiche Sterne im Galaktischen Zentrum - der Quintuplet-Sternhaufen
N2  - The presented thesis describes the observations of the Galactic center Quintuplet cluster, the spectral analysis of the cluster Wolf-Rayet stars of the nitrogen sequence to determine their fundamental stellar parameters, and discusses the obtained results in a general context. The Quintuplet cluster was discovered in one of the first infrared surveys of the Galactic center region (Okuda et al. 1987, 1989) and was observed for this project with the ESO-VLT near-infrared integral field instrument SINFONI-SPIFFI. The subsequent data reduction was performed in parts with a self-written pipeline to obtain flux-calibrated spectra of all objects detected in the imaged field of view. First results of the observation were compiled and published in a spectral catalog of 160 flux-calibrated $K$-band spectra in the range of 1.95 to 2.45\,$\mu$m, containing 85 early-type (OB) stars, 62 late-type (KM) stars, and 13 Wolf-Rayet stars. About 100 of these stars are cataloged for the first time. The main part of the thesis project was concentrated on the analysis of the WR stars of the nitrogen sequence and one further identified emission line star (Of/WN) with tailored Potsdam Wolf-Rayet (PoWR) models for expanding atmospheres (Hamann et al. 1995) that are applied to derive the stellar parameters of these stars. For this purpose, the atomic input data of the PoWR models had to be extended by further line transitions in the near-infrared spectral range to enable adaequate model spectra to be calculated. These models were then fitted to the observed spectra, revealing typical paramters for this class of stars. A significant amount of hydrogen of up to $X_\text{H} \sim 0.2$ by mass fraction is still present in their stellar atmospheres. The stars are also found to be very luminous ($\log{(L/L_\odot)} > 6.0$) and show mass-loss rates and wind characteristics typical for radiation-driven winds. By comparison with stellar evolutionary models (Meynet \& Maeder 2003a; Langer et al. 1994), the initial masses were estimated and indicate that the Quintuplet WN stars are descendants from the most massive O stars with $M_\text{init} > 60 M_\odot$ and their ages correspond to a cluster age of 3-5\,million years. The analysis of the individual WN stars revealed an average extinction of $A_K =3.1 \pm 0.5$\,mag ($A_V = 27 \pm 4$) towards the Quintuplet cluster. This extinction was applied to derive the stellar luminosities of the remaining early-type and late-type stars in the catalog and a Hertzsprung-Russell diagram could be compiled. Surprisingly, two stellar populations are found, a group of main sequence OB stars and a group of evolved late-type stars, i.e. red supergiants (RSG). The main sequence stars indicate a cluster age of 4 million years, which would be too young for red supergiants to be already present. A star formation event lasting for a few million years might possibly explain the Quintuplet's population and the cluster would still be considered coeval. However, the unexpected and simultaneous presence of red supergiants and Wolf-Rayet stars in the cluster points out that the details of star formation and cluster evolution are not yet well understood for the Quintuplet cluster.
N2  - Die vorgelegte Arbeit befasst sich mit der Spektralanalyse der massereichen Sterne, speziell der Wolf-Rayet Sterne der Stickstoffsequenz, des Quintuplet-Sternhaufens im Galaktischen Zentrum, welches durch Staubwolken vor visuellen Beobachtungen verborgen ist. Der Sternhaufen wurde in einer der ersten Infrarot-Durchmusterungen entdeckt (Okuda et al. 1987, 1989) und f\"ur dieses Projekt mit dem Gro\ssteleskop ESO-VLT und dem Infrarotinstrument SINFONI-SPIFFI beobachtet. Die Daten wurden aufbereitet und die flusskalibrierten Spektren in einem Katalog ver\"offentlicht. Darin enthalten sind 85 Sterne fr\"uhen Spektraltyps (O- und B-Sterne), 62 Sterne sp\"aten Spektraltyps (K- und M-Sterne), sowie 13 Wolf-Rayet Sterne. Etwa 100 Sterne sind zum ersten mal detektiert und katalogisiert worden. Die flusskalibrierten Spektren der Wolf-Rayet Sterne der Stickstoffsequenz (WN) wurden mit den Potsdam Wolf-Rayet Modellen f\"ur expandierende Sternatmosph\"aren (Hamann et al. 1995) untersucht, wozu zun\"achst Atomdaten der Modelle f\"ur den Infrarotbereich erg\"anzt werden mussten. Verschiedene Modellspektren und -energieverteilungen wurden mit den Beobachtungen verglichen, um die Sternparameter Temperatur, Radius, Leuchtkraft und die Charakteristik des Sternwinds Geschwindigkeit, chemische Zusammensetzung und Massenverlustrate zu bestimmen. Der ermittelte hohe Wasserstoffgehalt der Winde der WN-Sterne zeigt, dass sie Abk\"ommlinge von massereichen O-Sternen sind, die die Hauptreihe verlassen haben. Desweiteren sind die Sterne sehr leuchtkr\"aftig ($\log(L/L_\odot) > 6$) und zeigen Massenverlustraten, die typisch sind f\"ur strahlungsgetriebenen Sternwinde. Im Vergleich mit Sternentwicklungsmodellen (Meynet \& Maeder 2003a; Langer et al. 1994) ergeben sich Anfangsmassen von $M_\text{init}>60\,M_\odot$, sowie ungef\"ahre Sternalter von 3-5 Millionen Jahren f\"ur die WN-Sterne, was dem angenommenen Altern des Quintuplet-Haufens entspricht. Durch die Analyse der spektralen Energieverteilungen der einzelnen WN-Sterne konnte eine mittlere interstellare Extinktion von $A_K =3.1 \pm 0.5$\,mag ($A_V = 27 \pm 4$\,mag) in der Richtung des Quintuplet-Haufens ermittelt und f\"ur die Bestimmung der Leuchtkr\"afte der verbleibenden Sterne des Katalog verwendet werden. Die anschlie\ss ende vorl\"aufige Analyse ergab eine Dichotomie der Sternpopulation von fr\"uhen und sp\"aten Sternen im Hertzsprung-Russell-Diagramm. W\"ahrend die OB-Sterne entsprechend der Entwicklungstheorie auf der Hauptreihe des Haufens liegen, befinden sich die KM-Sterne im entwickelten Stadium der Roten Riesen, welches f\"ur Sterne diesen Typs fr\"uhestens nach 7 Millionen Jahren erwartet wird. Somit steht die zeitgleiche Entstehung aller Sterne des Sternhaufens in Frage. Sie wird im Rahmen von Haufenzugeh\"origkeit und einer Phase ausgedehnter Sternentstehung diskutiert. Es bleibt anzuerkennen, dass die Sternentstehung und -entwicklung auch im speziellen Fall des Quintuplet-Haufens noch nicht hinreichend gut verstanden sind.
KW  - Galaktisches Zentrum
KW  - massereiche Sterne
KW  - Sternatmosphären
KW  - Sternentwicklung
KW  - Galactic center
KW  - Quintuplet cluster
KW  - massive stars
KW  - stellar atmospheres
KW  - stellar evolution
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-37223
ER  - 
TY  - THES
A1  - Zamora-López, Gorka
T1  - Linking structure and function of complex cortical networks
T1  - Analyse der Struktur-Funktions-Beziehungen komplexer kortikaler Netzwerke
N2  - The recent discovery of an intricate and nontrivial interaction topology among the elements of a wide range of natural systems has altered the manner we understand complexity. For example, the axonal fibres transmitting electrical information between cortical regions form a network which is neither regular nor completely random. Their structure seems to follow functional principles to balance between segregation (functional specialisation) and integration. Cortical regions are clustered into modules specialised in processing different kinds of information, e.g. visual or auditory. However, in order to generate a global perception of the real world, the brain needs to integrate the distinct types of information. Where this integration happens, nobody knows. We have performed an extensive and detailed graph theoretical analysis of the cortico-cortical organisation in the brain of cats, trying to relate the individual and collective topological properties of the cortical areas to their function. We conclude that the cortex possesses a very rich communication structure, composed of a mixture of parallel and serial processing paths capable of accommodating dynamical processes with a wide variety of time scales. The communication paths between the sensory systems are not random, but largely mediated by a small set of areas. Far from acting as mere transmitters of information, these central areas are densely connected to each other, strongly indicating their functional role as integrators of the multisensory information. In the quest of uncovering the structure-function relationship of cortical networks, the peculiarities of this network have led us to continuously reconsider the stablished graph measures. For example, a normalised formalism to identify the “functional roles” of vertices in networks with community structure is proposed. The tools developed for this purpose open the door to novel community detection techniques which may also characterise the overlap between modules. The concept of integration has been revisited and adapted to the necessities of the network under study. Additionally, analytical and numerical methods have been introduced to facilitate understanding of the complicated statistical interrelations between the distinct network measures. These methods are helpful to construct new significance tests which may help to discriminate the relevant properties of real networks from side-effects of the evolutionary-growth processes.
N2  - Die jüngste Entdeckung einer komplexen und nicht-trivialen Interaktionstopologie zwischen den Elementen einer großen Anzahl natürlicher Systeme hat die Art und Weise verändert, wie wir Komplexität verstehen. So bilden zum Beispiel die Nervenfasern, welche Informationen zwischen Regionen des Kortex übermitteln, ein Netzwerk, das weder vollkommen regelmäßig noch völlig zufallig ist. Die Struktur dieser Netzwerke scheint Funktionsprinzipien zu folgen, die ein Gleichgewicht zwischen Segregation (funktionale Spezialisierung) und Integration (Verarbeitung von Informationen) halten. Die Regionen des Kortex sind in Module gegliedert, welche auf die Verarbeitung unterschiedlicher Arten von Informationen, wie beispielsweise Visuelle oder Auditive, spezialisiert sind. Um eine umfassende Vorstellung von der Realität zu erzeugen, muss das Gehirn verschiedene Informationsarten kombinieren (integrieren). Wo diese Integration jedoch geschieht, ist noch ungeklärt. In dieser Dissertation wurde eine weitreichende und detaillierte graphen- theoretische Analyse der kortiko-kortikalen Organisation des Katzengehirns durchgeführt. Dabei wurde der Versuch unternommen, individuelle sowie kollektive topologische Eigenschaften der Kortexareale zu ihrer Funktion in Beziehung zu setzen. Aus der Untersuchung wird geschlussfolgert, dass der Kortex eine äußerst reichhaltige Kommunikationsstruktur aufweist, die aus einer Mischung von parallelen und seriellen übertragungsbahnen besteht, die es ermöglichen dynamische Prozesse auf vielen verschiedenen Zeitskalen zu tragen. Die Kommunikationsbahnen zwischen den sensorischen Systemen sind nicht zufällig verteilt, sondern verlaufen fast alle durch eine geringe Anzahl von Arealen. Diese zentralen Areale agieren nicht allein als übermittler von Informationen. Sie sind dicht untereinander verbunden, was auf ihre Funktion als Integrator hinweist. Bei der Analyse der Struktur-Funktions-Beziehungen kortikaler Netzwerke wurden unter Berucksichtigung der Besonderheiten des untersuchten Netzwerkes die bisher verwandten Graphenmaße überdacht und zum Teil überarbeitet. So wurde beispielsweise ein normalisierter Formalismus vorgeschlagen, um die funktionalen Rollen der Knoten in Netzwerken mit einer Community-Struktur zu identifizieren. Die für diesen Zweck entwickelten Werkzeuge ermöglichen neue Methoden zur Erkennung dieser Strukturen, die möglicherweise auch die überlappung von Modulen beschreiben. Das Konzept der Integration wurde revidiert und den Bedürfnissen des untersuchten Netzwerkes angepasst. Außerdem wurden analytische und numerische Methoden eingeführt, um das Verständnis des komplizierten statistischen Zusammenhangs zwischen den verschiedenen Netzwerkmaßen zu erleichtern. Diese Methoden sind hilfreich für die Konstruktion neuer Signifikanztests, die relevante Eigenschaften realer Netzwerke von Nebeneffekten ihrer evolutionären Wachstumsprozesse unterscheiden können.
KW  - komplexe Netzwerke
KW  - kortikale Netzwerke
KW  - complex networks
KW  - cortical networks
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-52257
ER  - 
TY  - THES
A1  - Stefer, Susanne
T1  - Late Pleistocene-Holocene sedimentary processes at the active margin of South-Central Chile : marine and lacustrine sediment records as archives of tectonics and climate variability
T1  - Spätpleistozän-Holozäne Sedimentationsprozesse am aktiven Kontinentalrand südzentral Chiles : Marine und lakustrine Sedimentabfolgen als Anzeiger von tektonischer Aktivität und Klimaänderungen
N2  - Active continental margins are affected by complex feedbacks between tectonic, climate and surface processes, the intricate relations of which are still a matter of discussion. The Chilean convergent margin, forming the outstanding Andean subduction orogen, constitutes an ideal natural laboratory for the investigation of climate, tectonics and their interactions. In order to study both processes, I examined marine and lacustrine sediments from different depositional environments on- and offshore the south-central Chilean coast (38-40°S). I combined sedimentological, geochemical and isotopical analyses to identify climatic and tectonic signals within the sedimentary records. The investigation of marine trench sediments (ODP Site 1232, SONNE core 50SL) focused on frequency changes of turbiditic event layers since the late Pleistocene. In the active margin setting of south-central Chile, these layers were considered to reflect periodically occurring earthquakes and to constitute an archive of the regional paleoseismicity. The new results indicate glacial-interglacial changes in turbidite frequencies during the last 140 kyr, with short recurrence times (~200 years) during glacial and long recurrence times (~1000 years) during interglacial periods. Hence, the generation of turbidites appears to be strongly influenced by climate and sea level changes, which control on the amount of sediment delivered to the shelf edge and therewith the stability of the continental slope: more stable slope conditions during interglacial periods entail lower turbidite frequencies than in glacial periods. Since glacial turbidite recurrence times are congruent with earthquake recurrence times derived from the historical record and other paleoseismic archives of the region, I concluded that only during cold stages the sediment availability and slope instability enabled the complete series of large earthquakes to be recorded. The sediment transport to the shelf region is not only driven by climate conditions but also influenced by local forearc tectonics. Accelerating uplift rates along major tectonic structures involved drainage anomalies and river flow inversions, which seriously altered the sediment supply to the Pacific Ocean. Two examples for the tectonic hindrance of fluvial systems are the coastal lakes Lago Lanalhue and Lago Lleu Lleu. Both lakes developed within former river valleys, which once discharged towards the Pacific and were dammed by tectonically uplifted sills at ~8000 yr BP. Analyses of sediment cores from the lakes showed similar successions of marine/brackish deposits at the bottom, covered by lacustrine sediments on top. Dating of the transitions between these different units and the comparison with global sea level curves allowed me to calculate local Holocene uplift rates, which are distinctly higher for the upraised sills (Lanalhue: 8.83 ± 2.7 mm/yr, Lleu Lleu: 11.36 ± 1.77 mm/yr) than for the lake basins (Lanalhue: 0.42 ± 0.71 mm/yr, Lleu Lleu: 0.49 ± 0.44 mm/yr). I hence considered the sills to be the surface expression of a blind thrust associated with a prominent inverse fault that is controlling regional uplift and folding. After the final separation of Lago Lanalhue and Lago Lleu Lleu from the Pacific, a constant deposition of lacustrine sediments preserved continuous records of local environmental changes. Sequences from both lakes indicate a long-term climate trend with a significant shift from more arid conditions during the Mid-Holocene (8000 – 4200 cal yr BP) to more humid conditions during the Late Holocene (4200 cal yr BP – present). This trend is consistent with other regional paleoclimatic data and interpreted to reflect changes in the strength/position of the Southern Westerly Winds. Since ~5000 years, sediments of Lago Lleu Lleu are marked by numerous intercalated detrital layers that recur with a mean frequency of ~210 years. Deposition of these layers may be triggered by local tectonics (i.e. earthquakes), but may also originate from changes in the local climate (e.g. onset of modern ENSO conditions). During the last 2000 years, pronounced variations in the terrigenous sediment supply to both lakes suggest important hydrological changes on the centennial time-scale as well. A lower input of terrigenous matter points to less humid phases between 200 cal yr B.C. - 150 cal yr A.D., 900 - 1350 cal yr A.D. and 1850 cal yr A.D. to present (broadly corresponding to the Roman, Medieval, and Modern Warm Periods). More humid periods persisted from 150 - 900 cal yr A.D. and 1350 - 1850 cal yr A.D. (broadly corresponding to the Dark Ages and the Little Ice Age). In conclusion, the combined investigation of marine and lacustrine sediments is a feasible method for the reconstruction of climatic and tectonic processes on different time scales. My approach allows exploring both climate and tectonics in one and the same archive, and is largely transferable to other active margins worldwide.
N2  - An aktiven Kontinentalrändern wirken komplexe Rückkopplungen zwischen Tektonik, Klima- und Oberflächenprozessen, deren Zusammenhänge bisher nur in Grundzügen verstanden und Gegenstand aktueller Forschung sind. Der chilenische Kontinentalrand – mit den Anden als größtem Subduktionsorogen der Erde – bietet ein natürliches Labor zur Erforschung von Klima und Tektonik sowie deren Wechselbeziehungen. Um beide Prozesse genauer zu verifizieren, habe ich marine und lakustrine Sedimente entlang der südlichen Küste Zentralchiles (38-40°S) untersucht und die enthaltenen klimatischen und tektonischen Signale mit einer Kombination aus sedimentologischen, geochemischen und Isotopen-Analysen identifiziert. Die Untersuchung der marinen Trenchsedimente (ODP-Bohrung 1232, SONNE-Kern 50SL) konzentriert sich dabei auf Änderungen in der Ablagerungsfrequenz von turbiditischen Lagen, welche in der tektonisch aktiven Region süd-zentral Chiles als Anzeiger periodisch auftretender Erdbeben und somit als Archiv lokaler Seismizität gewertet werden. Für die letzten 140 000 Jahre zeigen die Daten deutliche Schwankungen der Turbiditfrequenzen: Während in Glazialzeiten in etwa ein Ereignis alle 200 Jahre zu verzeichnen ist, treten Turbidite in den Interglazialzeiten nur etwa alle 1000 Jahre auf. Die Häufigkeit der Turbidite scheint demnach nicht nur von der lokalen Seismizität, sondern auch von globalen Klima- und Meeresspiegelschwankungen abhängig zu sein. Beide bestimmen die Sedimentmenge, die den Kontinentalschelf und die Schelfkante erreicht, und damit letztendlich die Stabilität des Kontinentalhanges; so führen stabilere Hangverhältnisse in den Interglazialen zu geringeren Turbiditfrequenzen als in den Glazialen. Da die glazialen Turbidithäufigkeiten gut mit der Häufigkeit von historisch dokumentierten Erdebeben übereinstimmen, scheint in Abhängigkeit der größeren Sedimentmenge und der geringeren Hangstabilität nur in den Kaltzeiten die Gesamtzahl aller großen Erbeben durch Turbidite aufgezeichnet zu werden. Neben dem Klima bestimmt auch die lokale Forearc-Tektonik den Sedimenttransport zur Schelfregion. Erhöhte Hebung entlang tektonischer Strukturen kann zu Veränderungen im Gewässernetz führen und so die Sedimentzufuhr zum Pazifik modifizieren oder gar unterbinden. Zwei Beispiele für die tektonische Blockade von Flusssystemen entlang von Störungszonen sind die heutigen Küstenseen Lago Lanalhue und Lago Lleu Lleu. Beide Seen entwickelten sich aus ehemaligen Flusssystemen, die einst zum Pazifik hin entwässerten und vor etwa 8000 Jahren durch lokale tektonische Hebung entlang einer inversen Verwerfung aufgestaut wurden. Sedimentkernanalysen zeigen für beide Seen eine ähnliche Abfolge von zunächst marinem und darüber liegendem lakustrinen Material. Die genaue Datierung des marin-lakustrinen Übergangs und der Vergleich mit globalen Meeresspiegelkurven erlaubt die Berechnung lokaler holozäner Hebungsraten. Für die Schwellen, die beide Seen eindämmen, sind diese Raten deutlich höher (Lanalhue: 8.83 ± 2.7 mm/Jahr; Lleu Lleu: 11.36 ± 1.77 mm/Jahr) als für die Seebecken selbst (Lanalhue: 0.42 ± 0.71 mm/Jahr; Lleu Lleu: 0.49 ± 0.44 mm/Jahr). Die Schwellen scheinen deshalb Anzeiger einer bislang verdeckten Überschiebung zu sein, die Hebung und Verformung in der Region der beiden Seen beeinflusst. Seit ihrem Aufstauen werden in beiden Seen kontinuierlich lakustrine Sedimente abgelagert und so lokale/regionale Umwelt- und Klimaänderungen archiviert. Die Sedimentsequenzen zeigen einen Übergang von ariderem Klima im mittleren Holozän (8000 - 4200 Jahre vor heute) zu humideren Bedingungen im späten Holozän (seit 4200 Jahren). Dieser Trend stimmt mit anderen paläoklimatischen Daten der Umgebung überein, und wird als Zeichen einer Änderung in der Stärke bzw. Breitenlage der südhemisphärischen Westwinde interpretiert. Seit etwa 5000 Jahren sind die Sedimente des Lago Lleu Lleu durch regelmäßig auftretende detritische Lagen gekennzeichnet, die in ihrer Ursache sowohl tektonisch (z.B. durch Erdbeben) als auch klimatisch (z.B. durch Änderungen der El Niño Southern Oscillation) bedingt sein könnten. Seit etwa 2000 Jahren weisen in beiden Seen vermehrte Schwankungen im Terrigeneintrag auch auf kurzfristigere hydrologische Änderungen hin. Ein verminderter Eintrag lässt auf weniger humides Klima zwischen 200 B.C. - 150 A.D., 900 - 1350 A.D., und nach 1850 A.D. (in etwa der römischen, mittelalterlichen und gegenwärtigen Warmzeit) schließen; vermehrter Eintrag zwischen 150 - 900 A.D sowie 1350 - 1850 A.D. (in etwa den ‚Dark-Ages’ und der Kleinen Eiszeit) weist dagegen ein stärker humides Klima hin. Wie die Ergebnisse zeigen, ist die kombinierte Analyse von marinen und lakustrinen Sedimenten ein praktikabler Ansatz, um klimatische und tektonische Prozesse auf verschiedenen Zeitskalen in ein und demselben Archiv zu untersuchen. Die Methode lässt sich weitgehend auch auf andere aktive Kontinentalränder übertragen.
KW  - Chile
KW  - Turbidite
KW  - Tektonik
KW  - Paläoklima
KW  - Hebungsraten
KW  - Chile
KW  - Turbidites
KW  - Tectonics
KW  - Paleoclimate
KW  - Uplift Rates
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-33731
ER  - 
TY  - THES
A1  - Brune, Sascha
T1  - Landslide generated tsunamis : numerical modeling and real-time prediction
T1  - Tsunamis, die durch unterseeische Rutschungen angeregt werden : numerische Modellierung und Echtzeit-Vorhersage
N2  - Submarine landslides can generate local tsunamis posing a hazard to human lives and coastal facilities. Two major related problems are: (i) quantitative estimation of tsunami hazard and (ii) early detection of the most dangerous landslides. This thesis focuses on both those issues by providing numerical modeling of landslide-induced tsunamis and by suggesting and justifying a new method for fast detection of tsunamigenic landslides by means of tiltmeters. Due to the proximity to the Sunda subduction zone, Indonesian coasts are prone to earthquake, but also landslide tsunamis. The aim of the GITEWS-project (German-Indonesian Tsunami Early Warning System) is to provide fast and reliable tsunami warnings, but also to deepen the knowledge about tsunami hazards. New bathymetric data at the Sunda Arc provide the opportunity to evaluate the hazard potential of landslide tsunamis for the adjacent Indonesian islands. I present nine large mass movements in proximity to Sumatra, Java, Sumbawa and Sumba, whereof the largest event displaced 20 km³ of sediments. Using numerical modeling, I compute the generated tsunami of each event, its propagation and runup at the coast. Moreover, I investigate the age of the largest slope failures by relating them to the Great 1977 Sumba earthquake. Continental slopes off northwest Europe are well known for their history of huge underwater landslides. The current geological situation west of Spitsbergen is comparable to the continental margin off Norway after the last glaciation, when the large tsunamigenic Storegga slide took place. The influence of Arctic warming on the stability of the Svalbard glacial margin is discussed. Based on new geophysical data, I present four possible landslide scenarios and compute the generated tsunamis. Waves of 6 m height would be capable of reaching northwest Europe threatening coastal areas. I present a novel technique to detect large submarine landslides using an array of tiltmeters, as a possible tool in future tsunami early warning systems. The dislocation of a large amount of sediment during a landslide produces a permanent elastic response of the earth. I analyze this response with a mathematical model and calculate the theoretical tilt signal. Applications to the hypothetical Spitsbergen event and the historical Storegga slide show tilt signals exceeding 1000 nrad. The amplitude of landslide tsunamis is controlled by the product of slide volume and maximal velocity (slide tsunamigenic potential). I introduce an inversion routine that provides slide location and tsunamigenic potential, based on tiltmeter measurements. The accuracy of the inversion and of the estimated tsunami height near the coast depends on the noise level of tiltmeter measurements, the distance of tiltmeters from the slide, and the slide tsunamigenic potential. Finally, I estimate the applicability scope of this method by employing it to known landslide events worldwide.
N2  - Submarine Erdrutsche können lokale Tsunamis auslösen und stellen somit eine Gefahr für Siedlungen an der Küste und deren Einwohner dar. Zwei Hauptprobleme sind (i) die quantitative Abschätzung der Gefahr, die von einem Tsunami ausgeht und (ii) das schnelle Erkennen von gefährlichen Rutschungsereignissen. In dieser Doktorarbeit beschäftige ich mich mit beiden Problemen, indem ich Erdrutschtsunamis numerisch modelliere und eine neue Methode vorstelle, in der submarine Erdrutsche mit Hilfe von Tiltmetern detektiert werden. Die Küstengebiete Indonesiens sind wegen der Nähe zur Sunda-Subduktionszone besonders durch Tsunamis gefährdet. Das Ziel des GITEWS-Projektes (Deutsch- Indonesisches Tsunami-Frühwarnsystem) ist es, schnell und verlässlich vor Tsunamis zu warnen, aber auch das Wissen über Tsunamis und ihre Anregung zu vertiefen. Neue bathymetrische Daten am Sundabogen bieten die Möglichkeit, das Gefahrenpotential von Erdrutschtsunamis für die anliegenden indonesischen Inseln zu studieren. Ich präsentiere neun große Rutschungereignisse nahe Sumatra, Java, Sumbawa und Sumba, wobei das größte von ihnen 20 km³ Sediment bewegte. Ich modelliere die Ausbreitung und die Überschwemmung der bei diesen Rutschungen angeregten Tsunamis. Weiterhin untersuche ich das Alter der größten Hanginstabilitäten, indem ich sie zu dem Sumba Erdbeben von 1977 in Beziehung setze. Die Kontinentalhänge im Nordwesten Europa sind für Ihre immensen unterseeischen Rutschungen bekannt. Die gegenwärtige geologische Situation westlich von Spitzbergen ist vergleichbar mit derjenigen des norwegischen Kontinentalhangs nach der letzten Vergletscherung, als der große Tsunamianregende Storegga-Erdrutsch stattfand. Der Einfluss der arktischen Erwärmung auf die Hangstabilität vor Spitzbergen wird untersucht. Basierend auf neuen geophysikalischen Messungen, konstruiere ich vier mögliche Rutschungsszenarien und berechne die entsprechenden Tsunamis. Wellen von 6 Metern Höhe könnten dabei Nordwesteuropa erreichen. Ich stelle eine neue Methode vor, mit der große submarine Erdrutsche mit Hilfe eines Netzes aus Tiltmetern erkannt werden können. Diese Methode könnte in einem Tsunami-Frühwarnsystem angewendet werden. Sie basiert darauf, dass die Bewegung von großen Sedimentmassen während einer Rutschung eine dauerhafte Verformung der Erdoberfläche auslöst. Ich berechne diese Verformung und das einhergehende Tiltsignal. Im Falle der hypothetischen Spitzbergen-Rutschung sowie für das Storegga-Ereignis erhalte ich Amplituden von mehr als 1000 nrad. Die Wellenhöhe von Erdrutschtsunamis wird in erster Linie von dem Produkt aus Volumen und maximaler Rutschungsgeschwindigkeit (dem Tsunamipotential einer Rutschung) bestimmt. Ich führe eine Inversionsroutine vor, die unter Verwendung von Tiltdaten den Ort und das Tsunamipotential einer Rutschung bestimmt. Die Genauigkeit dieser Inversion und damit der vorhergesagten Wellenhöhe an der Küste hängt von dem Fehler der Tiltdaten, der Entfernung zwischen Tiltmeter und Rutschung sowie vom Tsunamipotential ab. Letztlich bestimme ich die Anwendbarkeitsreichweite dieser Methode, indem ich sie auf bekannte Rutschungsereignisse weltweit beziehe.
KW  - Tsunami
KW  - Erdrutsch
KW  - Indonesien
KW  - Spitzbergen
KW  - Tiltmeter
KW  - Tsunami
KW  - Landslide
KW  - Indonesia
KW  - Spitsbergen
KW  - Tiltmeter
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-32986
ER  - 
TY  - THES
A1  - Wend, Korinna
T1  - Konstruktion und toxikologische Nutzung von transgenen Mäusen mit den allelischen Varianten von humanen SULT1A-Genen
T1  - Construction and characterisation of transgenic mice for human sulfotransferases with polymorphic SULT1A genes
N2  - Eine besondere Rolle im Fremdstoffmetabolismus hat die SULT1A1 beim Menschen aufgrund der hohen Expression und breiten Gewebeverteilung. Während die humane SULT1A1 in sehr vielen Geweben exprimiert wird, wurde die murine SULT1A1 vor allem in der Leber, Lunge und Colon gefunden. Neben der Gewebeverteilung spielt auch der Polymorphismus im humanen SULT1A1-Gen eine bedeutende Rolle. Der häufigste Polymorphismus in diesem Gen führt zu einer Aminosäuresubstitution von Arginin zu Histidin an Position 213. Die Genvariante mit Histidin (auch als SULT1A1*2 bezeichnet) codiert für ein Protein mit einer geringen Enzymaktivität und einer reduzierten Enzymmenge in Thrombocyten. Über den Einfluss dieser allelischen Varianten in anderen Geweben ist bislang wenig bekannt. In vorausgegangenen epidemiologischen Studien wurden mögliche Korrelationen zwischen den Genvarianten und der Krebsentstehung in verschiedenen Geweben untersucht. Diese Daten liefern jedoch widersprüchliche Ergebnisse zum Krebsrisiko. Aufgrund der strittigen epidemiologischen Daten sollten Tiermodelle generiert werden, um die häufigsten SULT1A1-Allele hinsichtlich der Empfindlichkeit gegenüber Nahrungs- und Umweltkanzerogenen zu untersuchen. Zur Erzeugung transgener (tg) Mauslinien wurde mittels Mikroinjektion der codierenden Genbereich und große flankierende Humansequenzen stromaufwärts und stromabwärts in das Mausgenom integriert. Es wurden mehrere Mauslinien hergestellt. Zwei davon, die Mauslinie 31 mit dem SULT1A1*1-Allel und die Mauslinie 28 mit dem SULT1A1*2-Allel, wurden eingehend analysiert. In beiden Linien wurde eine identische Kopienzahl des Transgens ermittelt. Proteinbiochemische Charakterisierungen zeigten eine weitgehend dem Menschen entsprechende Gewebeverteilung und zelluläre und subzelluläre Lokalisation der humanen SULT1A1 in der Linie (Li) 28. In Li 31 wurden Unterschiede zu Li 28 sowohl in der Gewebeverteilung als auch in der zellulären Lokalisation des exprimierten humanen Proteins ermittelt. Dabei war die Expression auf Proteinebene in der SULT1A1*2-tg Linie generell stärker als in der SULT1A1*1-Linie. Dieses Ergebnis war überraschend, denn in humanen Thrombocyten führt das SULT1A1*1-Allel zu einem höheren Gehalt an SULT1A1-Protein als das SULT1A1*2-Allel. Zur Analyse der unterschiedlichen Proteinexpressionen in den tg Mauslinien wurde die cDNA und der 5´-flankierende Bereich des SULT1A1-Gens sequenziert. In beiden tg Linien entsprach die Sequenz der cDNA der Referenzsequenz aus der Gendatenbank (Pubmed). In der 5´-flankierenden Region wurden bekannte Polymorphismen analysiert und unterschiedliche Haplotypen in den tg Linien an den Positionen -624 und -396 ermittelt. Dabei wurde in der Li 31 der Haplotyp detektiert, der in der Literatur mit einer höheren SULT1A1-Enzymaktivität beschrieben wird. Der mögliche Zusammenhang zwischen Transkriptionsrate und Proteinexpression wurde in RNA-Expressionsanalysen im codierenden und 5´-nicht codierenden Bereich (mit den alternativen Exons 1B und 1A) untersucht. Im codierenden Bereich und im Exon 1B konnte in den untersuchten Organen eine höhere RNA-Expression in der Li 28 im Vergleich zur Li 31 ermittelt werden. Außer in der Lunge wurde für Exon 1B eine identische RNA-Expression detektiert. RNA, die Exon 1A enthielt, wurde in allen untersuchten Organen der Li 28, aber nur in der Lunge bei der Li 31 gefunden. In beiden tg Linien konnten mit den Exon 1A-Primern jedoch auch größere PCR-Produkte ermittelt werden. Dieser Unterschied im Exon 1A und mögliche Spleißvarianten könnten damit für die unterschiedliche Proteinexpression des humanen SULT1A1-Proteins in den beiden tg Mauslinien sein. Die in dieser Arbeit generierten und charakterisierten tg Mausmodelle wurden in einer toxikologischen Studie eingesetzt. Es wurde das heterozyklische aromatische Amin 2-Amino-1-methyl-6-phenylimidazo-[4,5-b]pyridin (PhIP) verwendet. PhIP wird beim Erhitzen und Braten von Fleisch und Fisch gebildet und könnte mit der erhöhten Krebsentstehung im Colon in der westlichen Welt im Zusammenhang stehen. Mittels 32P-Postlabelling sollte der Einfluss der zusätzlichen Expression der humanen SULT-Proteine auf die PhIP-DNA-Adduktbildung analysiert werden. Dabei wurden mehr DNA-Addukte in den tg Tieren als in den Wildtyp-Mäusen ermittelt. Die Konzentration der gebildeten DNA-Addukte korrelierte mit der Expressionsstärke des humanen SULT1A1-Proteins in den tg Mäusen. An den in dieser Arbeit generierten tg Mauslinien mit den häufigsten allelischen Varianten des SULT1A1-Gens konnten Unterschiede auf RNA- und Protein-Ebene ermittelt werden. Zudem konnte gezeigt werden, dass die Expression der humanen SULT1A1 eine Auswirkung sowohl auf die Stärke als auch das Zielgewebe der DNA-Adduktbildung in vivo hat.
N2  - In humans, SULT1A1 and its polymorphic variants play an important role in xenobiotic metabolism and display a broad tissue distribution and high expression level. This enzyme is expressed in almost every human organ whereas in mice SULT1A1 can only be detected in liver, lung and colon. The most common polymorphism of this gene leads to an amino acid substitution from arginine to histidine at the position 213. In platelets, the allele encoding histidine (also designated as SULT1A1*2) is associated with both low activity and low thermal stability of the SULT protein. However, so far only little is known about the significance of these allelic variants in the other tissues with hSULT1A1 expression. Previous epidemiological studies have made attempts to correlate SULT1A1 allelic variants and cancer development, their data, however, have been contradictory for an appropriate cancer risk assessment. In this thesis, we addressed the effect of the hSULT1A1 genetic variability on the susceptibility to nutritional and environmental carcinogens using transgenic (tg) mouse models. We generated tg mice carrying the most common allelic variants of the human SULT1A1 gene. The coding region and large flanking human sequences upstream and downstream of the hSULT1A1 gene were integrated randomly into the mouse genome by microinjection. Several tg mouse lines were generated. Two of them, line (li) 31 with the SULT1A1*1 allele and li 28 with the SULT1A1*2 allele, were analysed in detail. At first, an identical transgene copy number was detected in both lines. Furthermore, biochemical characterization of li 28 showed that the tissue distribution, the cellular and subcellular localisation of the protein were very similar to those in humans. In contrast, li 31 exhibited differences in tissue distribution and cellular localisation of the human protein compared to li 28. The protein expression level in the tg line with SULT1A1*2 (li 28) was generally higher than in SULT1A1*1 (li 31) mice. These results were surprising since the SULT1A1*1 allele in human platelets usually leads to a higher amount of SULT1A1 protein compared to the SULT1A1*2 allele. To investigate these differences, we sequenced the cDNA and 5´-flanking region of the SULT1A1 gene. In both tg mouse lines, the cDNA sequence was identical to the reference sequence from the gene databank (Pubmed). We subsequently analysed the common polymorphisms of the 5´-flanking region, and determined different haplotypes at position -624 and -396 in the tg mouse lines. According to the literature, the haplotype associated with a higher SULT1A1 enzyme activity, we detected in li 31. We analyzed the possible correlation between gene transcription and protein expression by measuring RNA expression levels of the coding and the non-coding region (with alternative exons 1B and 1A). We detected a higher RNA expression level of the coding region and exon 1B in li 28 compared to li 31, whereas RNA for exon 1A was only found in li 28 in all investigated tissues, but only in lung in li 31. Furthermore we detected with exon 1A-primers larger RNA in both lines. These differences in exon 1A expression accompanied by potential splicing variants could be responsible for the different expression and activity of the human SULT1A1 protein in both tg mouse lines. In order to validate our generated and characterized tg mouse models as toxicological in vivo models, we used them for the evaluation of the heterocyclic aromatic amine 2-amino-1-methyl-6-phenylimidazo-[4,5-b]pyridine (PhIP). PhIP is typically generated during heating and roasting of meat and fish and is suggested to be associated with an increased colon cancer incidence in the western world. We measured the impact of the additionally expressed human SULT proteins on the PhIP-DNA adduct level by 32P-postlabelling. We detected significantly higher DNA adduct levels in tg compared to wildtype mice, which correlated positively with the expression pattern of the human SULT1A1 protein in the tg mice. In conclusion, in this thesis, we have successfully generated and validated the transgenic mouse lines carrying the most common allelic variants of the human SULT1A1 gene. Interestingly, these lines exhibited differences in both the SULT1A1 RNA and protein levels. Using these transgenic mouse models as in vivo toxicological tools we have shown that the expression of human SULT1A1 in mice has a decisive impact on the strength and the target tissue of DNA adducts.
KW  - transgenes Mausmodell
KW  - Polymorphismus
KW  - Sulfotransferase
KW  - SULT1A1
KW  - SULT1A2
KW  - PhIP
KW  - heterocyclisches aromatisches Amin
KW  - transgenic mousemodel
KW  - polymorphism
KW  - sulfotransferase
KW  - SULT1A1
KW  - SULT1A2
KW  - PhIP
KW  - heterocyclic aromatic amine
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-42052
ER  - 
TY  - THES
A1  - Troppmann, Britta
T1  - Klonierung und Charakterisierung aminerger Rezeptoren der Amerikanischen Schabe Periplaneta americana
T1  - Characterization of biogenic amine receptors of the american cockroach Periplaneta americana
N2  - Biogene Amine sind kleine organische Verbindungen, die sowohl bei Vertebraten als auch bei Invertebraten als Neurotransmitter, Neuromodulatoren und/oder Neurohormone wirken. Sie bilden eine bedeutende Gruppe von Botenstoffen und entfalten ihre Wirkungen vornehmlich über die Bindung an G-Protein-gekoppelte Rezeptoren. Bei Insekten wurde eine Vielzahl von Wirkungen biogener Amine beschrieben. Das führte schon frühzeitig zur Vermutung, dass Insekten (u. a. Invertebraten) wie die Wirbeltiere ein diverses Repertoire an aminergen Rezeptoren besitzen. Für ein umfassendes Verständnis der komplexen physiologischen Wirkungen biogener Amine fehlten jedoch wichtige Informationen über die molekulare Identität der entsprechenden Rezeptorproteine und ihrer pharmakologischen Eigenschaften, ihre Lokalisation und ihre intrazellulären Reaktionspartner. Viele bei Schaben gut untersuchte (neuro)physiologische Prozesse sowie Verhaltensweisen werden durch Serotonin und Dopamin gesteuert bzw. moduliert. Über die beteiligten Rezeptoren ist jedoch bisher vergleichsweise wenig bekannt. Die Klonierung und Charakterisierung von Serotonin- und Dopaminrezeptoren der Amerikanischen Schabe P. americana ist damit ein längst überfälliger Schritt auf dem Weg zu einem umfassenden Verständnis der vielfältigen Wirkungen biogener Amine bei Insekten. Durch die Anwendung verschiedener Klonierungsstrategien konnten cDNAs isoliert werden, die für potentielle Serotoninrezeptoren und einen Dopaminrezeptor kodieren. Die Sequenzen weisen die größte Ähnlichkeit zu Mitgliedern der 5-HT1- und 5-HT7-Rezeptorklassen bzw. den Invertebratentyp-Dopaminrezeptoren auf. Die isolierten Rezeptoren der Amerikanischen Schabe wurden dementsprechend Pea(Periplaneta americana)5-HT1, Pea5-HT7 und PeaDop2 benannt. Das Hydropathieprofil dieser Rezeptoren postuliert das Vorhandensein der charakteristischen heptahelikalen Architektur G-Protein-gekoppelter Rezeptoren. Die abgeleiteten Aminosäuresequenzen zeigen typische Merkmale aminerger Rezeptoren. So sind Aminosäuren, die bedeutend für die Ligandenbindung, die Rezeptoraktivierung und die Kopplung an G﷓Proteine sind, in den Rezeptoren konserviert. Expressionsstudien zeigten eine auffallend hohe Expression aller drei Rezeptor-mRNAs im Gehirn sowie in den Speicheldrüsen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden polyklonale Antikörper gegen den Pea5-HT1-Rezeptor sowie den PeaDop2-Rezeptor hergestellt. Der anti-Pea5-HT1-Antikörper detektiert im Homogenat von Schabengehirnen, Speicheldrüsen und Pea5-HT1-exprimierenden HEK 293-Zellen die glykosylierte Form des Rezeptors. In Gehirnschnitten markiert der anti-Pea5-HT1-Antikörper spezifisch einige Zellkörper in der Pars intercerebralis und deren Axone, welche in den Corpora cardiaca Nerv I projizieren. Der PeaDop2-Rezeptor wurde durch den spezifischen anti-PeaDop2-Antikörper in Neuronen mit Somata im anterioren Randbereich der Medulla nachgewiesen. Diese Neurone innervieren die optischen Loben und projizieren in das ventrolaterale Protocerebrum. Die intrazellulären Signalwege der heterolog exprimierten Pea5-HT1- und PeaDop2-Rezeptoren wurden in HEK 293-Zellen untersucht. Die Aktivierung des Pea5-HT1-Rezeptors durch Serotonin führt zur Hemmung der cAMP-Synthese. Des Weiteren wurde gezeigt, dass der Rezeptor konstitutive Aktivität besitzt. WAY 100635, ein hoch selektiver 5-HT1A-Rezeptorantagonist, wurde als wirksamer inverser Agonist am Pea5-HT1-Rezeptor identifiziert. Der stabil exprimierte PeaDop2-Rezeptor antwortet auf eine Aktivierung durch Dopamin mit einer Erhöhung der cAMP-Konzentration. Eine C-terminal trunkierte Variante dieses Rezeptors ist eigenständig nicht funktional. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit indizieren, dass die untersuchten aminergen Rezeptoren im zentralen Nervensystems der Schabe an der Informationsverarbeitung beteiligt sind und verschiedene physiologische Prozesse in peripheren Organen regulieren. Mit der Klonierung und funktionellen Charakterisierung der ersten Serotoninrezeptoren und eines Dopaminrezeptors ist damit eine wichtige Grundlage für die Untersuchung ihrer Funktionen geschaffen worden.
N2  - Biogenic amines are small organic compounds that act as neurotransmitters, neuromodulators and/or neurohormones in vertebrates and in invertebrates. They form an important group of messenger substances and mediate their diverse effects primarily by binding to G protein-coupled receptors. The molecular identification as well as the functional and pharmacological characterization of these receptors is crucial for the comprehension of the intracellular signaling pathways activated by biogenic amines. This work describes the molecular and functional characterization of the first serotonin receptors and an invertebrate-type dopamine receptor of the American cockroach, Periplaneta americana. Using a PCR-strategy based on degenerate primers and RACE-PCR three cDNAs encoding for putative biogenic amine receptors were isolated from P. americana brain cDNA (Pea5-ht1, Pea5-ht7, Peadop2). The deduced amino acid sequences display major characteristics common to all G protein-coupled receptors. Primarily Distribution of receptor mRNA was investigated by RT-PCR. The analysis revealed a high mRNA expression level for all three receptors in the brain and salivary glands. The distribution of the Pea5﷓HT1 and PeaDop2 receptor proteins was analyzed by immunohistochemistry with specific affinity-purified polyclonal antibodies. Both receptor proteins are expressed in brain and salivary glands. Furthermore the cellular distribution of the receptors was investigated by immunocytochemistry on brain sections. The anti-Pea5-HT1 receptor antibody specifically labelled some large somata in the pars intercerebralis. Labeled axons of these neurons pass down the anterior surface of the brain and cross over in the chiasma region of the corpora cardiaca nerve 1. The PeaDop2 receptor was detected in neurons with somata at the anterior edge of the medulla bilaterally innervating the optic lobes and projecting to the ventro-lateral protocerebrum. In order to clarify the functional and pharmacological properties of the cloned receptors, we studied HEK 293 cell lines stably expressing Pea5-HT1 or PeaDop2. Activation of Pea5-HT1 expressing cells by serotonin reduced adenylyl cyclase activity in a dose-dependent manner. The Pea5-HT1 receptor was expressed as a constitutively active receptor with methiothepin acting as a neutral antagonist and WAY 100635 as an inverse agonist. The activation of the PeaDop2 receptor by dopamine induced an increase in intracellular cAMP level, whereas a C-terminally truncated splice variant of this receptor does not exhibit any functional property by itself. The results of this work suggest important roles of the investigated receptors in various areas of the cockroach brain. The molecular and pharmacological characterization of the first serotonin receptors and a dopamine receptor of the cockroach now provides the basis for forthcoming studies regarding the significance of these particular receptors for cockroach behavior and physiology
KW  - Insekt
KW  - Dopamin
KW  - Serotonin
KW  - G-Protein-gekoppelte-Rezeptoren
KW  - insect
KW  - serotonin
KW  - dopamine
KW  - G-protein-coupled-receptors
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-36619
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kristen, Iris
T1  - Investigations on rainfall variability during the late Quaternary based on geochemical analyses of lake sediments from tropical and subtropical southern Africa
T1  - Untersuchungen zur Niederschlagsvariabilität im tropischen und subtropischen Afrika während des späten Quartärs auf der Basis geochemischer Analysen an Seesedimenten
N2  - This thesis presents investigations on sediments from two African lakes which have been recording changes in their surrounding environmental and climate conditions since more than 200,000 years. Focus of this work is the time of the last Glacial and the Holocene (the last ~100,000 years before present [in the following 100 kyr BP]). One important precondition for this kind of research is a good understanding of the present ecosystems in and around the lakes and of the sediment formation under modern climate conditions. Both studies therefore include investigations on the modern environment (including organisms, soils, rocks, lake water and sediments). A 90 m long sediment sequence was investigated from Lake Tswaing (north-eastern South Africa) using geochemical analyses. These investigations document alternating periods of high detrital input and low (especially autochthonous) organic matter content and periods of low detrital input, carbonatic or evaporitic sedimentation and high autochthonous organic matter content. These alternations are interpreted as changes between relatively humid and arid conditions, respectively. Before c. 75 kyr BP, they seem to follow changes in local insolation whereas afterwards they appear to be acyclic and are probably caused by changes in ocean circulation and/or in the mean position of the Inter-Tropical Convergence Zone (ITCZ). Today, these factors have main influence on precipitation in this area where rainfall occurs almost exclusively during austral summer. All modern organisms were analysed for their biomarker and bulk organic and compound-specific stable carbon isotope composition. The same investigations on sediments from the modern lake floor document the mixed input of the investigated individual organisms and reveal additional influences by methanotrophic bacteria. A comparison of modern sediment characteristics with those of sediments covering the time 14 to 2 kyr BP shows changes in the productivity of the lake and the surrounding vegetation which are best explained by changes in hydrology. More humid conditions are indicated for times older than 10 kyr BP and younger than 7.5 kyr BP, whereas arid conditions prevailed in between. These observations agree with the results from sediment composition and indications from other climate archives nearby. The second lake study deals with Lake Challa, a small, deep crater lake on the foot of Mount Kilimanjaro. In this lake form mm-scale laminated sediments which were analyses with micro-XRF scanning for changes in the element composition. By comparing these results with investigations on thin sections, results from ongoing sediment trap studies, meteorological data, and investigations on the surrounding rocks and soils, I develop a model for seasonal variability in the limnology and sedimentation of Lake Challa. The lake appears to be stratified during the warm rain seasons (October – December and March – May) during which detrital material is delivered to the lake and carbonates precipitate. On the lake floor forms a dark lamina with high contents of Fe and Ti and high Ca/Al and low Mn/Fe ratios. Diatoms bloom during the cool and windy season (June – September) when mixing down to c. 60 m depth provides easily bio-available nutrients. Contemporaneously, Fe and Mn-oxides are precipitating which cause high Mn/Fe ratios in the light diatom-rich laminae of the sediments. Trends in the Mn/Fe ratio of the sediments are interpreted to reflect changes in the intensity or duration of seasonal mixing in Lake Challa. This interpretation is supported by parallel changes in the organic matter and biogenic silica content observed in the 22 m long profile recovered from Lake Challa. This covers the time of the last 25 kyr BP. It documents a transition around 16 kyr BP from relatively well-mixed conditions with high detrital input during glacial times to stronger stratified conditions which are probably related to increasing lake levels in Challa and generally more humid conditions in East Africa. Intensified mixing is recorded for the time of the Younger Dryas and the period between 11.4 and 10.7 kyr BP. For these periods, reduced intensity of the SW monsoon and intensified NE monsoon are reported from archives of the Indian-Asian Monsoon region, arguing for the latter as a probable source for wind mixing in Lake Challa. This connection is probably also responsible for contemporaneous events in the Mn/Fe ratios of the Lake Challa sediments and in other records of northern hemisphere monsoon intensity during the Holocene and underlines the close interaction of global low latitude atmospheric circulation.
N2  - In dieser Arbeit werden Ergebnisse von Untersuchungen an den Sedimenten zweier afrikanischer Seen vorgestellt, die ein Archiv für Klimaveränderungen über einen Zeitraum von mehr als 200.000 Jahren darstellen. Der Schwerpunkt liegt in dieser Arbeit auf dem letzten Glazial und dem Holozän (ca. 100.000 Jahre vor heute [nachfolgend als 100 kyr BP bezeichnet] bis heute). Grundlegende Voraussetzung für solche Studien ist ein gutes Verständnis der Ökosysteme in und um den See, sowie des gegenwärtigen Sedimentationsgeschehens. Deswegen beinhalten beide Seestudien Untersuchungen der heutigen Organismen, Böden, Gesteine, Wasserchemie und Sedimentablagerungen. Im Tswaing-See im nordöstlichen Südafrika wurden anhand eines 90 m langen Sedimentprofils Studien zur Sedimentzusammensetzung und Untersuchungen der Zusammensetzung und Qualität des organischen Materials durchgeführt. Sie zeigen einen Wechsel zwischen Phasen hohen detritischen Eintrags, während derer v.a. kaum autochthones organisches Material im See erhalten blieb, mit Phasen geringen Eintrags und dafür karbonatischer oder evaporitischer Sedimentation, die hohe Gehalte v.a. autochthonen organischen Materials aufweisen. Diese Phasen werden als relativ feuchte bzw. trockene Perioden interpretiert und folgen bis vor ca. 75 kyr BP Schwankungen der lokalen solaren Einstrahlung. Dieser Einfluss nimmt nach 75 kyr BP ab und azyklische feuchte Phasen werden beobachtet. Mögliche Ursachen sind Veränderungen in der ozeanischen Zirkulation und Verschiebungen in der Lage der Innertropischen Konvergenzzone (ITCZ); beides sind auch heute Haupteinflussfaktoren auf die Niederschläge in der Region. Die heute lebenden Organismen des Tswaing-Kraters wurden mittels Analysen der Biomarkerzusammensetzung und der Kohlenstoffisotopie charakterisiert und ihr Einfluss auf die heutigen Seeablagerungen untersucht. Dabei konnten zusätzlich Indikatoren für die Aktivität methanotropher Bakterien nachgewiesen werden. Der Vergleich heutiger Sedimente mit denen des Zeitraumes 14 bis 2 kyr BP zeigt deutliche Veränderungen sowohl in der Zusammensetzung, als auch in der Kohlenstoffisotopie der Biomarker, die mit Veränderungen in der Hydrologie erklärt werden können. Die gefundenen Hinweise auf feuchtere Bedingungen im Zeitraum älter als 10 kyr BP, für trockenere Verhältnissen zwischen 10 und 7.5 kyr BP und für die nachfolgende Wiederzunahme an Feuchtigkeit werden durch die sedimentologischen Ergebnisse unterstützt. Objekt der zweiten Seestudie ist der Challa-See am Fuß des Kilimanjaro. Hier werden heute im mm-Maßstab laminierte Sedimente gebildet, die mit Mikro-XRF-scanning auf Veränderungen in der Elementzusammensetzung untersucht wurden. Zusammen mit Untersuchungen der Mikrofazies und im Vergleich mit ersten Ergebnissen noch laufender Sedimentfallenstudien, mit meteorologischen Daten und Analysen des Umgebungsgesteins werden die saisonalen Veränderungen in der Temperaturverteilung, der Durchmischungstiefe, dem detritischen Eintrag und der Bioproduktivität des Sees in den Sedimenten nachvollziehbar. Der See ist in den feucht-warmen Perioden von Oktober bis Dezember und von März bis Mai stratifiziert. Während dieser Zeit erfolgt der Eintrag detritischen Materials und Kalziumkarbonat fällt aus; eine dunkle Lage mit hohen Gehalten an Fe und Ti und mit hohen Ca/Al- und niedrigen Mn/Fe-Verhältnissen bildet sich am Boden des Sees. Diatomeen blühen während der kühlen, windigen Periode von Juni bis September, wenn die Durchmischung bis auf etwa 60 m Tiefe Nährstoffe verfügbar macht. Die Ausfällung von Fe- und Mn-oxiden sorgt für hohe Mn/Fe-Verhältnisse; es bildet sich eine helle Lage auf dem Sediment. Trends im Mn/Fe-Verhältnis werden als Signal für Veränderungen in der Intensität oder Dauer der saisonalen Durchmischung interpretiert. Dies wird unterstützt durch parallele Trends im Gehalt an organischem Material und an biogenem Silizium, wie durch Analysen an einem 22 m langen Bohrkern gezeigt werden kann. Nach gut durchmischten und von erhöhtem Eintrag von außen geprägten Verhältnissen während des letzten Glazials erfolgt gegen 16 kyr BP ein Übergang zu stärker stratifizierten Bedingungen. Diese korrespondieren mit einem steigenden Seespiegel und verbreiteten Hinweisen auf feuchte Bedingungen im tropischen Ostafrika. Stärkere Durchmischung herrschte während der Jüngeren Dryas und von 11.4 bis 10.7 kyr BP. Diese Perioden entsprechen Zeiten verringerter Südwest- und vermutlich verstärkter Nordostmonsunintensität im Bereich des Indisch-Asiatischen Monsuns und spiegeln eine global beobachtete südliche Verschiebung der ITCZ wider. Nach einer kurzen stabilen, feuchten Phase im frühen Holozän nimmt die Durchmischung des Sees im Verlauf des Holozän wieder zu. Abrupte Ereignisse während des Holozän scheinen im Challa-See zeitgleich mit Veränderungen der Monsunintensität der Nordhemisphäre aufzutreten und bezeugen die starke klimatische Kopplung der niederen Breiten in globalem Maßstab.
KW  - Paläoklima
KW  - Afrika
KW  - Monsun
KW  - Seedurchmischung
KW  - Seesedimente
KW  - Biomarker
KW  - Analyse komponentenspezifischer Kohlenstoffisotope
KW  - Alkenone
KW  - XRF
KW  - palaeoclimate
KW  - Africa
KW  - monsoon
KW  - lake mixing
KW  - lake sediments
KW  - biomarker
KW  - compound-specific stable carbon isotope analyses
KW  - alkenones
KW  - XRF
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-32547
ER  - 
TY  - THES
A1  - Frey, Simone K.
T1  - Investigations on extra- and intracellular retinol-binding proteins
T1  - Untersuchungen zu extra- und intrazellulären Retinol-Bindungsproteinen
N2  - The fat-soluble vitamin A, which is chemically referred to retinol (ROH), is known to be essential for the process of vision, the immune system but also for cell differentiation and proliferation. Recently, ROH itself has been reported to be involved in adipogenesis and a ROH transport protein, the retinol-binding protein 4 (RBP4), in insulin resistance and type 2 diabetes. However, there is still considerable scientific debate about this relation. With the increasing amount of studies investigating the relation of ROH in obesity and type 2 diabetes, basic research is an essential prerequisite for interpreting these results. This thesis enhances the knowledge on this relation by reviewing ROH metabolism on extra- and intracellular level. Aim 1: In the blood stream ROH is transported in a complex with RBP4 and a second protein, transthyretin (TTR), to the target cells. The levels of RBP4 and TTR are influenced by several factors but mainly by liver and kidney function. The reason for that is that liver and the kidneys are the sites of RBP4 synthesis and catabolism, respectively. Interestingly, obesity and type 2 diabetes involve disorders of the liver and the kidneys. Therefore the aim was to investigate factors that influence RBP4 and TTR levels in relation to obesity and type 2 diabetes (Part 1). Aim 2: Once arrived in the target cell ROH is bound to cellular retinol-binding protein type I (CRBP-I) and metabolised: ROH can either be stored as retinylesters or it can be oxidised to retinoic acid (RA). By acting as a transcription factor in the nucleus RA may influence processes such as adipogenesis. Therefore vitamin A has been postulated to be involved in obesity and type 2 diabetes. CRBP-I is known to mediate the storage of ROH in the liver, but the extra-hepatic metabolism and the functions of CRBP-I are not well known. This has been investigated in Part 2 of this work. Material & Methods: RBP4 and TTR levels were investigated by ELISA in serum samples of human subjects with overweight, type 2 diabetes, kidney or liver dysfunction. Molecular alterations of the RBP4 and TTR protein structure were analysed by MALDI-TOF mass spectrometry. The functions of intracellular CRBP-I were investigated in CRBP-I knock-out mice in liver and extra-hepatic tissues by measuring ROH levels as well as the levels of its storage form, the retinylesters, using reverse phase HPLC. The postprandial uptake of ROH into tissues was analysed using labelled ROH. The mRNA levels of enzymes that metabolize ROH were examined by real-time polymerase chain reaction (RCR). Results: The previous published results showing increased RBP4 levels in type 2 diabetic patients could not be confirmed in this work. However, it could be shown that during kidney dysfunction RBP4 levels are increased and that RBP4 and TTR levels are decreased during liver dysfunction. The important new finding of this work is that increased RBP4 levels in type 2 diabetic mice were increased when kidney function was decreased. Thus an increase in RBP4 levels in type 2 diabetes may be the effect of a reduced kidney function which is common in type 2 diabetes. Interestingly, during severe kidney dysfunction the molecular structure of RBP4 and TTR was altered in a specific manner which was not the case during liver diseases and type 2 diabetes. This underlines the important function of the kidneys in RBP4 metabolism. CRBP-I has been confirmed to be responsible for the ROH storage in the liver since CRBP-I knock-out mice had decreased ROH and retinylesters (the storage form of ROH) levels in the liver. Interestingly, in the adipose tissue (the second largest ROH storage tissue in the body) ROH and retinylesters levels were higher in the CRBP-I knock-out compared to the wild-type mice. It could be shown in this work that a different ROH binding protein, cellular retinol-binding protein type III, is upregulated in CRBP-I knock-out mice. Moreover enzymes were identified which mediate very efficiently ROH esterification in the adipose tissue of the knock-out mice. In the pancreas there was a higher postprandial ROH uptake in the CRBP-I knock-out compard to wild-type mice. Even under a vitamin A deficient diet the knock-out animals had ROH and retinylesters levels which were comparable to wild-type animals. These results underline the important role of ROH for insulin secretion in the pancreas. Summing up, there is evidence that RBP4 levels are more determined by kidney function than by type 2 diabetes and that specific molecular modifications occur during kidney dysfunction. The results in adipose tissue and pancreas of CRBP-I knock-out mice support the hypothesis that ROH plays an important role in glucose and lipid metabolism.
N2  - Vitamin A gehört zur Gruppe der fettlöslichen Vitamine und wird chemisch als Retinol bezeichnet. Es ist essentiell für den Prozess des Sehvorgangs und der Zelldifferenzierung und kann daher bestimmte Entwicklungsprozesse wie die Bildung des Fettgewebes beeinflussen. Aufgrund seiner Fettlöslichkeit muss Retinol im Blut (= extrazellulär) sowie in der Zelle (= intrazellulär) an sogenannte Transport-Moleküle, die Retinol-bindenden Proteine (RBPs) gebunden werden. Die zwei bekanntesten Vertreter der RBPs sind das Retinol-bindende Protein 4 (RBP4) und das intrazelluläre Retinol-bindende Protein Typ I (CRBP-I). RBP4 transportiert Vitamin A im Blut von der Leber zur Zielzelle und zum Abbauorgan für Vitamin A, der Niere. CRBP-I ist in der Leber für die Speicherung von Vitamin A zuständig. In den letzten Jahren wurden neben der Beteiligung des Retinols an der Bildung des Fettgewebes auch Studien veröffentlicht, in denen ein Zusammenhang zwischen erhöhten RBP4-Werte im Blut und Typ-2-Diabetes gezeigt wurde. Bis heute ist der mögliche Zusammenhang zwischen RBP4, CRBP-I und Übergewicht nicht ausreichend erforscht. Im ersten Teil der Arbeit war daher das Ziel, Einflussfaktoren, die zu Veränderungen der RBP4-Werte im Blut führen können, zu untersuchen. Dazu wurden Blutproben von Personen mit Übergewicht und/oder Typ-2-Diabetes und Patienten mit Nierenfunktionsstörungen oder mit Leberfunktionsstörungen analysiert. Es konnte gezeigt werden, dass bereits geringe Nierenfunktionsstörungen zu erhöhten RBP4-Konzentrationen im Blut führten. Bei Typ-2-Diabetikern, die sehr oft an Nierenfunktionsstörungen leiden, war eine Erhöhung der RBP4-Konzentration mit einer Abnahme der Nierenfunktion verbunden. Somit lässt sich zusammenfassen, dass nicht Typ-2-Diabetes sondern vielmehr die dabei auftretenden Nierenfunktionsstörungen zu einer Erhöhung der RBP4-Werte führen. Bei Lebererkrankten konnte ein Absinken der RBP4-Werte nachgewiesen werden, was der verminderten Bildung von RBP4 in der Leber bei diesen Patienten zuzuschreiben ist. Im zweiten Teil sollte der Frage nachgegangen werden, wie Retinol intrazellulär verstoffwechselt wird. Dabei lag der Fokus auf der Erforschung der bisher nicht bekannten Funktionen von CRBP-I im Fettgewebe und der Bauchspeicheldrüse. Zur Untersuchung der Funktionen von CRBP-I wurden Mäuse gezüchtet, bei denen das Gen für CRBP-I gelöscht wurde. Da CRBP-I für die Speicherung von Vitamin A in der Leber verantwortlich ist, zeigen diese Mäuse sehr geringe Vitamin-A-Speicher in der Leber. Das gleiche zeigte sich für die Bauchspeicheldrüse, die für die Sekretion von Insulin Vitamin A benötigt: In den Mäusen ohne CRBP-I waren die Retinol-Werte drastisch gesunken. Interessanterweise zeigte sich im Fettgewebe ein gegenteiliges Bild: Die Konzentrationen an Retinol und dessen Speicher waren in den Mäusen ohne CRBP-I höher im Vergleich zu den normalen Mäusen. Mit bestimmten Nachweismethoden konnte herausgefunden werden, dass Retinol im Fettgewebe an ein anderes RBP, das CRBP-III, gebunden wird und dadurch effektiver gespeichert werden kann als durch CRBP-I.
KW  - Vitamin A
KW  - retinol
KW  - RBP
KW  - Retinol-Bindungsprotein 4
KW  - Diabetes
KW  - Vitamin A
KW  - retinol
KW  - RBP
KW  - Retinol-binding protein 4
KW  - diabetes
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-31428
ER  - 
TY  - THES
A1  - Blacha, Anna Maria
T1  - Investigating the role of regulatory genes in heterosis for superior growth and biomass production in Arabidopsis thaliana
T1  - Die Rolle von Regulatorischen Genen bei der Entstehung von Wachstums- und Biomassen-Heterosis in Arabidopsis thaliana
N2  - ‘Heterosis’ is a term used in genetics and breeding referring to hybrid vigour or the superiority of hybrids over their parents in terms of traits such as size, growth rate, biomass, fertility, yield, nutrient content, disease resistance or tolerance to abiotic and abiotic stress. Parental plants which are two different inbred (pure) lines that have desired traits are crossed to obtain hybrids. Maximum heterosis is observed in the first generation (F1) of crosses. Heterosis has been utilised in plant and animal breeding programs for at least 90 years: by the end of the 21st century, 65% of worldwide maize production was hybrid-based. Generally, it is believed that an understanding of the molecular basis of heterosis will allow the creation of new superior genotypes which could either be used directly as F1 hybrids or form the basis for the future breeding selection programmes. Two selected accessions of a research model plant Arabidopsis thaliana (thale cress) were crossed to obtain hybrids. These typically exhibited a 60-80% increase of biomass when compared to the average weight of both parents. This PhD project focused on investigating the role of selected regulatory genes given their potentially key involvement in heterosis. In the first part of the project, the most appropriate developmental stage for this heterosis study was determined by metabolite level measurements and growth observations in parents and hybrids. At the selected stage, around 60 candidate regulatory genes (i.e. differentially expressed in hybrids when compared to parents) were identified. Of these, the majority were transcription factors, genes that coordinate the expression of other genes. Subsequent expression analyses of the candidate genes in biomass-heterotic hybrids of other Arabidopsis accessions revealed a differential expression in a gene subset, highlighting their relevance for heterosis. Moreover, a fraction of the candidate regulatory genes were found within DNA regions closely linked to the genes that underlie the biomass or growth heterosis. Additional analyses to validate the role of selected candidate regulatory genes in heterosis appeared insufficient to establish their role in heterosis. This uncovered a need for using novel approaches as discussed in the thesis. Taken together, the work provided an insight into studies on the molecular mechanisms underlying heterosis. Although studies on heterosis date back to more than one hundred years, this project as many others revealed that more investigations will be needed to uncover this phenomenon.
N2  - „Heterosis“ ist ein in der Genetik und der Züchtung verwendeter Begriff, der die Hybridwüchsigkeit oder die Überlegenheit der Hybriden über ihre Eltern in Bezug auf Eigenschaften wie Größe, Wachstumsrate, Biomasse, Fruchtbarkeit, Ertrag, Nährstoffgehalt, Widerstand gegen Krankheiten oder Toleranz in Bezug auf biotischen oder abiotischen Stress bezeichnet. Um Hybriden zu erzeugen, werden aus zwei verschiedenen Inzuchtlinien (reine Linien) bestehende Elternpflanzen, welche die gewünschten Eigenschaften besitzen, miteinander gekreuzt. Der stärkste Heterosiseffekt wird in der ersten Kreuzungsgeneration (F1) beobachtet. Heterosis wird in Pflanzen- und Tierzuchtprogrammen schon seit mindestens 90 Jahren genutzt. So beruhte zum Ende des 20. Jahrhunderts 65% der weltweiten Maisproduktion auf Hybridzüchtung. Es wird angenommen, dass ein Verständnis der molekularen Grundlagen der Heterosis die Schaffung neuer, überlegener Genotypen erlaubt, die dann direkt als F1-Hybriden verwendet, oder als Grundlage für zukünftige Zucht- und Selektionsprogramme dienen können. Zwei ausgewählte Akzessionen der Modellpflanze Arabidopsis thaliana (Ackerschmalwand) wurden miteinander gekreuzt, um Hybriden zu erzeugen. Verglichen mit dem durchschnittlichen Gewicht ihren beiden Elternlinien zeigten diese eine 60-80%ige Zunahme an Biomasse. Diese Doktorarbeit befasst sich damit, die Rolle ausgewählter, regulatorischer Gene und ihre mögliche Schlüsselrolle bei der Heterosis zu untersuchen. Im ersten Teil der Arbeit wurde anhand der Gehaltsbestimmung ausgewählter Stoffwechselprodukte und Wachstumsbeobachtungen bei den Eltern und Hybriden das günstigste Entwicklungsstadium für diese Heterosisstudie bestimmt. In diesem Entwicklungsstadium wurden ungefähr 60 regulatorische Gene (d.h. Expressionsunterschiede zwischen Hybriden und Elternlinien) als Kandidaten identifiziert. Ein Großteil dieser Kandidaten waren Transkriptionsfaktoren, also Gene, die die Expression anderer Gene regulieren. Die nachfolgende Expressionsanalyse dieser Kandidatengene in Biomasse-Heterosis Hybriden anderer Arabidopsis Akzessionen zeigte bei einem Teil dieser Gene Expressionsunterschiede, die ihre Bedeutung bei der Heterosis betonen. Darüber hinaus wurde ein Teil dieser regulatorischen Kandidatengene innerhalb von DNS-Regionen gefunden, die eng mit Biomasse- oder Wachstumsheterosis in Verbindung stehen, und somit ihre Wichtigkeit in Bezug auf Heterosis unterstreichen. Weitergehende Analysen um die Rolle dieser ausgewählten regulatorischen Kandidatengene bei der Heterosis aufzuklären, waren nicht aussagekräftig genug, um ihre Rolle bei der Heterosis zu bestätigen. In der Doktorarbeit wird die Notwendigkeit neue Wege zur Aufklärung der Heterosis zu finden, diskutiert. Zusammenfassend gibt diese Doktorarbeit einen Einblick über Studien der molekularen Mechanismen, die der Heterosis zugrunde liegen. Diese Arbeit zeigt, dass obwohl Heterosis bereits seit mehr als hundert Jahren studiert wird, weitere Untersuchungen zur Aufklärung dieses Phänomens notwendig sind.
KW  - Heterosis
KW  - Arabidopsis
KW  - Biomasse
KW  - Regulatorische Gene
KW  - heterosis
KW  - Arabidopsis
KW  - biomass
KW  - regulatory genes
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-46146
ER  - 
TY  - THES
A1  - Todt, Helge Tobias
T1  - Hydrogen-deficient central stars of planetary nebulae
T1  - Wasserstoffarme Zentralsterne Planetarischer Nebel
N2  - Central stars of planetary nebulae are low-mass stars on the brink of their final evolution towards white dwarfs. Because of their surface temperature of above 25,000 K their UV radiation ionizes the surrounding material, which was ejected in an earlier phase of their evolution. Such fluorescent circumstellar gas is called a "Planetary Nebula". About one-tenth of the Galactic central stars are hydrogen-deficient. Generally, the surface of these central stars is a mixture of helium, carbon, and oxygen resulting from partial helium burning. Moreover, most of them have a strong stellar wind, similar to massive Pop-I Wolf-Rayet stars, and are in analogy classified as [WC]. The brackets distinguish the special type from the massive WC stars. Qualitative spectral analyses of [WC] stars lead to the assumption of an evolutionary sequence from the cooler, so-called late-type [WCL] stars to the very hot, early-type [WCE] stars. Quantitative analyses of the winds of [WC] stars became possible by means of computer programs that solve the radiative transfer in the co-moving frame, together with the statistical equilibrium equations for the population numbers. First analyses employing models without iron-line blanketing resulted in systematically different abundances for [WCL] and [WCE] stars. While the mass ratio of He:C is roughly 40:50 for [WCL] stars, it is 60:30 in average for [WCE] stars. The postulated evolution from [WCL] to [WCE] however could only lead to an increase of carbon, since heavier elements are built up by nuclear fusion. In the present work, improved models are used to re-analyze the [WCE] stars and to confirm their He:C abundance ratio. Refined models, calculated with the Potsdam WR model atmosphere code (PoWR), account now for line-blanketing due to iron group elements, small scale wind inhomogeneities, and complex model atoms for He, C, O, H, P, N, and Ne. Referring to stellar evolutionary models for the hydrogen-deficient [WC] stars, Ne and N abundances are of particular interest. Only one out of three different evolutionary channels, the VLTP scenario, leads to a Ne and N overabundance of a few percent by mass. A VLTP, a very late thermal pulse, is a rapid increase of the energy production of the helium-burning shell, while hydrogen burning has already ceased. Subsequently, the hydrogen envelope is mixed with deeper layers and completely burnt in the presence of C, He, and O. This results in the formation of N and Ne. A sample of eleven [WCE] stars has been analyzed. For three of them, PB 6, NGC 5189, and [S71d]3, a N overabundance of 1.5% has been found, while for three other [WCE] stars such high abundances of N can be excluded. In the case of NGC 5189, strong spectral lines of Ne can be reproduced qualitatively by our models. At present, the Ne mass fraction can only be roughly estimated from the Ne emission lines and seems to be in the order of a few percent by mass. Furthermore, using a diagnostic He-C line pair, the He:C abundance ratio of 60:30 for [WCE] stars is confirmed. Within the framework of the analysis, a new class of hydrogen-deficient central stars has been discovered, with PB 8 as its first member. Its atmospheric mixture resembles rather that of the massive WNL stars than of the [WC] stars. The determined mass fractions H:He:C:N:O are 40:55:1.3:2:1.3. As the wind of PB 8 contains significant amounts of O and C, in contrast to WN stars, a classification as [WN/WC] is suggested.
N2  - Zentralsterne Planetarischer Nebel sind massearme Sterne kurz vor ihrer finalen Entwicklung zu Weißen Zwergen. Aufgrund ihrer Oberflächentemperatur von über 25 000 K sind sie in der Lage, durch Abstrahlung von UV-Licht das sie umgebende Material, welches in einer vorigen Phase ihrer Entwicklung abgestoßen wurde, zu ionisieren. Das solchermaßen zum Leuchten angeregte Gas bezeichnet man als Planetarischen Nebel. Etwa ein Zehntel der galaktischen Zentralsterne sind wasserstoffarm. Im Allgemeinen besteht die Oberfläche dieser Zentralsterne aus einer Mischung der Elemente Helium, Kohlenstoff und Sauerstoff, welche z.T. durch Heliumbrennen erzeugt wurden. Die meisten dieser Sterne haben darüberhinaus einen starken Sternwind, ähnlich den massereichen Pop-I-Wolf-Rayet-Sternen und werden in Analogie zu diesen als [WC] klassifiziert, wobei die eckigen Klammern der Unterscheidung von den massereichen WC-Sternen dienen. Qualitative Analysen der Spektren von [WC]-Sternen lassen eine Entwicklungssequenz dieser Sterne von kühleren sogenannten late-type [WC]-Sternen (kurz [WCL]) zu sehr heißen, early-type [WC]-Sternen (kurz [WCE]) vermuten. Mithilfe von Computerprogrammen, die den Strahlungstransport im mitbewegten Beobachtersystem zusammen mit den statistischen Gleichungen der Besetzungszahlen der Ionen im Sternwind rechnen können, wurden quantitative Untersuchungen der Winde von [WC]-Sternen möglich. Erste Analysen mit Modellen ohne Eisenlinien ergaben dabei systematisch unterschiedliche Häufigkeiten für [WCL]- und [WCE]-Sterne. Während sich für [WCL]-Sterne ein Verhältnis der Massenanteile von He:C von etwas 40:50 ergab, fand man für die [WCE]-Sterne ein mittleres Verhältnis von 60:30 für die He:C-Massenanteile. Dabei sollte die Entwicklung von [WCL] nach [WCE] innerhalb einer sehr kurzen Zeit durch Aufheizung infolge der Kontraktion der Hülle erfolgen und nicht mit einer wesentlichen Abnahme der Kohlenstoffhäufigkeit bei gleichzeitiger Zunahme der Heliumhäufigkeit an der Oberfläche einhergehen. Im Rahmen der vorgelegten Arbeit wird untersucht, ob sich mittels verbesserter Modelle für die Atmosphären von [WC]-Sternen das He:C-Häufigkeitsverhältnis der [WCE]-Sterne bestätigt. Elaboriertere Modelle, welche vom Potsdamer WR-Modelatmosphären-Code (PoWR) berechnet werden können, berücksichtigen Line-Blanketing aufgrund von Elementen der Eisengruppe, kleinskalige Windinhomogenitäten und die Elemente He, C, O, H, P, N und Ne. Unter Bezug auf Sternentwicklungsmodelle, die die Ursache der Wasserstoffunterhäufigkeit von [WC]-Sternen erklären, sind insbesondere die Neon- und Stickstoff-Häufigkeiten interessant. Von den drei möglichen Entwicklungskanälen für [WC]-Sterne führt lediglich das VLTP-Szenario zu einer Stickstoff-Überhäufigkeit von einigen Prozent bezogen auf die Masse. Bei einem VLTP, einem very late thermal pulse, handelt es sich um einen plötzlichen, starken Anstieg der Energieproduktion in der helium-brennenden Schale, während das Wasserstoffbrennen bereits zum Erliegen gekommen ist. Infolge eines VLTPs wird sämtlicher Wasserstoff kurz nach dem thermischen Puls in tiefere Schichten gemischt und in Anwesenheit von C, He und O verbrannt. Infolgedessen wird N und auch Ne erzeugt. Bei der Analyse von elf [WCE]-Sternen wurden für drei von ihnen, PB 6, NGC 5189 und [S71d]3, Stickststoffmassenanteile von 1,5 % bestimmt, während für drei andere Sterne solche hohen Stickstoffhäufigkeiten ausgeschlossen werden können. Für NGC 5189 gelang außerdem die qualitative Reproduktion der beobachteten, starken Ne-Spektrallinien mittels unserer Modelle. Zur Zeit lässt sich aus der Stärke der Ne-Emissionslinien der Ne-Massenanteil leider nur abschätzen, er scheint aber im Bereich einiger Prozent zu liegen. Mittels eines diagnostischen He-C-Linienpaares konnte das He:C-Massenverhältnis von 60:30 für [WCE]-Sterne bestätigt werden. Als Ergebnis der Analyse von PB 8 postulieren wir eine neue Klasse von wasserstoffarmen Zentralsternen, die in ihrer Elementzusammensetzung eher an massereiche WNL-Sterne als an [WC]-Sterne erinnern. Die ermittelten Massenanteile H:He:C:N:O betragen 40:55:1.3:2:1.3, der Wind von PB 8 enthält daher im Unterschied zu WN-Sternen signifikante Mengen von O und C. Es wird daher eine Klassifizierung als [WN/WC] vorgeschlagen.
KW  - Zentralsterne
KW  - Planetarische Nebel
KW  - Sternatmosphären
KW  - Wolf-Rayet-Sterne
KW  - Post-AGB-Sterne
KW  - central stars
KW  - planetary nebulae
KW  - stellar atmospheres
KW  - Wolf-Rayet stars
KW  - post-AGB stars
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-41047
ER  - 
TY  - THES
A1  - Rafler, Mathias
T1  - Gaussian loop- and Pólya processes : a point process approach
T1  - Gaußsche Loop- and Pólya-Prozesse : ein Zugang via Punktprozessen
N2  - This thesis considers on the one hand the construction of point processes via conditional intensities, motivated by the partial Integration of the Campbell measure of a point process. Under certain assumptions on the intensity the existence of such a point process is shown. A fundamental example turns out to be the Pólya sum process, whose conditional intensity is a generalisation of the Pólya urn dynamics. A Cox process representation for that point process is shown. A further process considered is a Poisson process of Gaussian loops, which represents a noninteracting particle system derived from the discussion of indistinguishable particles. Both processes are used to define particle systems locally, for which thermodynamic limits are determined.
N2  - Betrachtet wird zum einen die Konstruktion von Punktprozessen mittels bedingter Intensitäten, motivert durch die partielle Integration des Campbell-Maßes eines Punktprozesses, die gerade bedingte Intensitäten liefert. Unter bestimmten Annahmen an die Intensitäten wird gezeigt, dass ein solcher Punktprozess existiert. Als ein fundamentaler Vertreter stellt sich der Pólyasche Summenprozess heraus, aus einer Verallgemeinerung der Dynamik der Pólyaschen Urne hervorgeht. Fuer ihn werden u.a. eine Darstellung als Cox-Prozess gezeigt. Mit einem Poissonprozess von Gaußschen Loops wird ein nicht wechselwirkendes Teilchensystem betrachtet, das aus der Diskussion von Systemen ununterscheidbarer Teilchen abgeleitet ist. Mit beiden Prozessen werden jeweils lokal Teilchensysteme konstuiert, fuer die die thermodynamischen Limiten identifiziert werden.
KW  - Punktprozesse
KW  - partielle Integration
KW  - Gaußsche Loopprozess
KW  - Papangelou-Prozess
KW  - Polyascher Prozess
KW  - Point Processes
KW  - Partial Integration
KW  - Gaussian Loop Processes
KW  - Papangelou Process
KW  - Polya Process
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-38706
SN  - 978-3-86956-029-8
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - THES
A1  - Petrow, Theresia
T1  - Floods in Germany : analyses of trends, seasonality and circulation patterns
T1  - Hochwasser in Deutschland : Untersuchungen zu Trends, Saisonalität und Großwetterlagen
N2  - Flood hazard estimations are conducted with a variety of methods. These include flood frequency analysis (FFA), hydrologic and hydraulic modelling, probable maximum discharges as well as climate scenarios. However, most of these methods assume stationarity of the used time series, i.e., the series must not exhibit trends. Against the background of climate change and proven significant trends in atmospheric circulation patterns, it is questionable whether these changes are also reflected in the discharge data. The aim of this PhD thesis is therefore to clarify, in a spatially-explicit manner, whether the available discharge data derived from selected German catchments exhibit trends. Concerning the flood hazard, the suitability of the currently used stationary FFA approaches is evaluated for the discharge data. Moreover, dynamics in atmospheric circulation patterns are studied and the link between trends in these patterns and discharges is investigated. To tackle this research topic, a number of different analyses are conducted. The first part of the PhD thesis comprises the study and trend test of 145 discharge series from catchments, which cover most of Germany for the period 1951–2002. The seasonality and trend pattern of eight flood indicators, such as maximum series and peak-over-threshold series, are analyzed in a spatially-explicit manner. Analyses are performed on different spatial scales: at the local scale, through gauge-specific analyses, and on the catchment-wide and basin scales. Besides the analysis of discharge series, data on atmospheric circulation patterns (CP) are an important source of information, upon which conclusions about the flood hazard can be drawn. The analyses of these circulation patterns (after Hess und Brezowsky) and the study of the link to peak discharges form the second part of the thesis. For this, daily data on the dominant CP across Europe are studied; these are represented by different indicators, which are tested for trend. Moreover, analyses are performed to extract flood triggering circulation patterns and to estimate the flood potential of CPs. Correlations between discharge series and CP indicators are calculated to assess a possible link between them. For this research topic, data from 122 meso-scale catchments in the period 1951–2002 are used. In a third part, the Mulde catchment, a mesoscale sub-catchment of the Elbe basin, is studied in more detail. Fifteen discharge series of different lengths in the period 1910–2002 are available for the seasonally differentiated analysis of the flood potential of CPs and flood influencing landscape parameters. For trend tests of discharge and CP data, different methods are used. The Mann-Kendall test is applied with a significance level of 10%, ensuring statistically sound results. Besides the test of the entire series for trend, multiple time-varying trend tests are performed with the help of a resampling approach in order to better differentiate short-term fluctuations from long-lasting trends. Calculations of the field significance complement the flood hazard assessment for the studied regions. The present thesis shows that the flood hazard is indeed significantly increasing for selected regions in Germany during the winter season. Especially affected are the middle mountain ranges in Central Germany. This increase of the flood hazard is attributed to a longer persistence of selected CPs during winter. Increasing trends in summer floods are found in the Rhine and Danube catchments, decreasing trends in the Elbe and Weser catchments. Finally, a significant trend towards a reduced diversity of CPs is found causing fewer patterns with longer persistence to dominate the weather over Europe. The detailed study of the Mulde catchment reveals a flood regime with frequent low winter floods and fewer summer floods, which bear, however, the potential of becoming extreme. Based on the results, the use of instationary approaches for flood hazard estimation is recommended in order to account for the detected trends in many of the series. Through this methodology it is possible to directly consider temporal changes in flood series, which in turn reduces the possibility of large under- or overestimations of the extreme discharges, respectively.
N2  - Hochwasserabschätzungen werden mit Hilfe einer Vielzahl von Methoden ermittelt. Zu diesen zählen Hochwasserhäufigkeitsanalysen, die hydrologische und hydraulische Modellierung, Abschätzungen zu maximal möglichen Abflüssen wie auch Langzeitstudien und Klimaszenarien. Den meisten Methoden ist jedoch gemein, dass sie stationäre Bedingungen der beobachteten Abflussdaten annehmen. Das heißt, in den genutzten Zeitreihen dürfen keine Trends vorliegen. Vor dem Hintergrund des Klimawandels und nachgewiesener Trends in atmosphärischen Zirkulationsmustern, stellt sich jedoch die Frage, ob sich diese Veränderungen nicht auch in den Abflussdaten widerspiegeln. Ziel der Dissertation ist daher die Überprüfung der Annahme von Trendfreiheit in Abflüssen und Großwetterlagen, um zu klären, ob die aktuell genutzten stationären Verfahren zur Hochwasserbemessung für die vorhandenen Daten in Deutschland geeignet sind. Zu prüfen ist des Weiteren, inwiefern regional und saisonal eine Verschärfung bzw. Abschwächung der Hochwassergefahr beobachtet werden kann und ob eindeutige Korrelationen zwischen Abflüssen und Großwetterlagen bestehen. Den ersten Schwerpunkt der vorliegenden Dissertation bildet die deutschlandweite Analyse von 145 Abflusszeitreihen für den Zeitraum 1951–2002. Acht Hochwasserindikatoren, die verschiedene Aspekte der Hochwasser-Charakteristik beleuchten, werden analysiert und bezüglich möglicher Trends getestet. Um saisonalen Unterschieden in der Hochwassercharakteristik der einzelnen Regionen gerecht zu werden, werden neben jährlichen auch saisonale Reihen untersucht. Die Analyse von Maximalreihen wird durch Schwellenwertanalysen ergänzt, die die Hochwasserdynamik bzgl. Frequenz und Magnitude detaillierter erfassen. Die Daten werden auf verschiedenen Skalen untersucht: sowohl für jeden einzelnen Pegel wie auch für ganze Regionen und Einzugsgebiete. Nicht nur die Analyse der Abflussdaten bietet die Möglichkeit, Bewertungen für die zukünftige Hochwasserabschätzung abzuleiten. Auch Großwetterlagen bilden eine bedeutende Informationsquelle über die Hochwassergefahr, da in der Regel nur ausgewählte Zirkulationsmuster die Entstehung von Hochwasser begünstigen. Die saisonal differenzierte Untersuchung der Großwetterlagen und die Prüfung einer Korrelation zu den Abflüssen an 122 mesoskaligen Einzugsgebieten bilden deshalb den zweiten Schwerpunkt der Arbeit. Hierzu werden tägliche Daten der über Europa dominierenden Großwetterlage (nach Hess und Brezowsky) mit Hilfe verschiedener Indikatoren untersucht. Analysen zum Hochwasserpotential der einzelnen Wetterlagen und weiterer Einflussfaktoren werden für das mesoskalige Einzugsgebiet der Mulde in einer separaten Studie durchgeführt. Für diese Detail-Studie stehen 15 Abflusszeitreihen verschiedener Länge im Zeitraum 1909–2002 zur Verfügung. Um die Daten von Abflüssen und Großwetterlagen bezüglich vorhandener Trends zu testen, werden verschiedene Methoden genutzt. Der Mann-Kendall Test wird mit einem Signifikanzniveau von 10% (zweiseitiger Test) angewendet, was statistisch sichere Bewertungen ermöglicht. Neben der Prüfung der gesamten Datenreihe werden multiple zeitlich-variable Trendanalysen mit Hilfe eines Resampling-Ansatzes durchgeführt. Darüber hinaus werden räumlich differenzierte Analysen durchgeführt, um die saisonale Hochwassercharakteristik einzelner Regionen besser zu verstehen. Diese werden durch Tests zur Feldsignifikanz der Trends ergänzt. Mit der vorliegenden Arbeit kann gezeigt werden, dass die Hochwassergefahr für einzelne Regionen im Winterhalbjahr signifikant steigt. Davon sind insbesondere Gebiete in Mitteldeutschland betroffen. Die Verschärfung der Hochwassergefahr durch eine längere Persistenz ausgewählter Großwetterlagen konnte ebenfalls für das Winterhalbjahr nachgewiesen werden. Sommerhochwasser zeigen zwar ebenfalls steigende, aber auch fallende Trends, die räumlich geclustert sind. Im Elbe- und Weser-Einzugsgebiet sinken die Abflüsse signifikant, im Donau- und Rheineinzugsgebiet steigen sie nachweisbar. Darüber hinaus ist eine signifikante Abnahme der Anzahl verschiedener Großwetterlagen sowohl im Sommer als auch im Winter zu verzeichnen. Bzgl. der Studie zum Mulde-Einzugsgebiet konnte ein zweigeteiltes Hochwasserregime nachgewiesen werden. In den Wintermonaten treten häufig kleine Hochwasser auf, die auch die Mehrheit der jährlichen Maximalwerte bilden. Sommerhochwasser sind seltener, können aber extreme Ausmaße annehmen. Ein Vergleich der geschätzten Jährlichkeiten mit verschiedenen Zeitreihen zeigt die Notwendigkeit der Berücksichtigung saisonaler Aspekte für die Bemessung von Hochwassern. Aufgrund der Ergebnisse müssen die bisher genutzten stationären Verfahren als nicht mehr geeignet bewertet werden. Es wird daher die Nutzung instationärer Verfahren zur Abschätzung von Extremhochwasser und der damit verbundenen Bemessung von Schutzmaßnahmen empfohlen, um den teilweise vorliegenden Trends in den Daten Rechnung zu tragen. Durch diesen Ansatz ist es möglich, zeitlich dynamische Veränderungen im Hochwassergeschehen stärker zu berücksichtigen. Darüber hinaus sollten saisonale Aspekte des Einzugsgebietes Eingang in die Gefahrenabschätzung finden.
KW  - Hochwasser
KW  - Deutschland
KW  - Saisonalität
KW  - Großwetterlage
KW  - Trends
KW  - floods
KW  - Germany
KW  - trends
KW  - circulation patterns
KW  - seasonality
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-37392
ER  - 
TY  - THES
A1  - Lkhagvadorj, Ariunaa
T1  - Fiscal federalism and decentralization in Mongolia
T1  - Fiskalischer Föderalismus und Dezentralisierung in der Mongolei
N2  - Fiscal federalism has been an important topic among public finance theorists in the last four decades. There is a series of arguments that decentralization of governments enhances growth by improving allocation efficiency. However, the empirical studies have shown mixed results for industrialized and developing countries and some of them have demonstrated that there might be a threshold level of economic development below which decentralization is not effective. Developing and transition countries have developed a variety of forms of fiscal decentralization as a possible strategy to achieve effective and efficient governmental structures. A generalized principle of decentralization due to the country specific circumstances does not exist. Therefore, decentralization has taken place in different forms in various countries at different times, and even exactly the same extent of decentralization may have had different impacts under different conditions. The purpose of this study is to investigate the current state of the fiscal decentralization in Mongolia and to develop policy recommendations for the efficient and effective intergovernmental fiscal relations system for Mongolia. Within this perspective the analysis concentrates on the scope and structure of the public sector, the expenditure and revenue assignment as well as on the design of the intergovernmental transfer and sub-national borrowing. The study is based on data for twenty-one provinces and the capital city of Mongolia for the period from 2000 to 2009. As a former socialist country Mongolia has had a highly centralized governmental sector. The result of the analysis below revealed that the Mongolia has introduced a number of decentralization measures, which followed a top down approach and were slowly implemented without any integrated decentralization strategy in the last decade. As a result Mongolia became de-concentrated state with fiscal centralization. The revenue assignment is lacking a very important element, for instance significant revenue autonomy given to sub-national governments, which is vital for the efficient service delivery at the local level. According to the current assignments of the expenditure and revenue responsibilities most of the provinces are unable to provide a certain national standard of public goods supply. Hence, intergovernmental transfers from the central jurisdiction to the sub-national jurisdictions play an important role for the equalization of the vertical and horizontal imbalances in Mongolia. The critical problem associated with intergovernmental transfers is that there is not a stable, predictable and transparent system of transfer allocation. The amount of transfers to sub-national governments is determined largely by political decisions on ad hoc basis and disregards local differences in needs and fiscal capacity. Thus a fiscal equalization system based on the fiscal needs of the provinces should be implemented. The equalization transfers will at least partly offset the regional disparities in revenues and enable the sub-national governments to provide a national minimum standard of local public goods.
N2  - Der Fiskalische Föderalismus ist in den letzten vier Dekaden eines der wichtigsten Themen der finanzwissenschaftlichen Theorie. Dabei wird häufig argumentiert, dass eine Dezentralisierung der öffentlichen Aufgaben nicht nur die Wachstumschancen eines Landes erhöhen kann, sondern darüber hinaus auch der Allokationseffizienz förderlich ist. Allerdings zeigen empirische Untersuchungen für die Industrie- und Entwicklungsländern keine einheitlichen Ergebnisse; es wird aber deutlich, dass es einen Schwellenwert in Bezug auf den Entwicklungsstand gibt, unterhalb dessen eine Dezentralisierung erst wirksam wird. So haben einige Entwicklungs- und Schwellenländer eine Vielzahl von Formen der steuerlichen Dezentralisierung als eine mögliche Strategie gewählt, um wirksame und effiziente dezentrale staatliche Strukturen zu entwickeln, wobei es einen allgemeinen Lösungsansatz hinsichtlich der Dezentralisierung allerdings nicht gibt. Vielmehr sind die besonderen kulturellen, wirtschaftlichen und geografischen Bedingungen des einzelnen Landes in angemessener Weise zu berücksichtigen. Die gefundenen Lösungen weisen daher eine relativ große Variationsbreite auf. Ziel dieser Studie ist es, den aktuellen Stand der steuerlichen Dezentralisierung in der Mongolei zu untersuchen und Empfehlungen für ein effizientes und effektives System der zwischenstaatlichen Finanzbeziehungen in der Mongolei zu entwickeln. Dabei konzentriert sich die Analyse auf Umfang und Struktur des öffentlichen Sektors, also die Aufgaben und Ausgaben sowie die öffentlichen Einnahmen. Außerdem wird auf die Zuordnung von Aufgaben und Einnahmen sowie auf die Gestaltung der zwischenstaatlichen Transfer und die subnationale Kreditaufnahme eingegangen. Die Studie basiert auf Daten der zwanzig Provinzen und der Hauptstadt der Mongolei für den Zeitraum 2000 bis 2009. Als ehemals sozialistisches Land verfügt die Mongolei über einen stark zentralisierten staatlichen Sektor. Aus der detaillierten Analyse folgt, dass die Mongolei eine Reihe von Maßnahmen zur Neustrukturierung der gebietskörperschaftlichen Ebenen ohne eine klare Dezentralisierungsstrategie durchgesetzt hat, die einen Top-Down-Ansatz verfolgten. Im Ergebnis wurde die Mongolei zu einem Staat mit einer starken Konzentration des Steueraufkommens auf der zentralstaatlichen Ebene. Dabei fehlt der Einnahmenzuordnung vor allem ein sehr wichtiges Element, nämlich eine Einnahmenautonomie auf der Ebene der untergeordneten Gebietskörperschaften, welche zum einen die Aufkommenssituation der lokalen und regionalen Gebietskörperschaften verbessert und ihnen damit erst eine eigenständige Aufgabenerfüllung ermöglicht. Bei der derzeitigen Aufgaben- und Steuerverteilung sind die meisten Provinzen nicht in der Lage, einen bestimmten nationalen Mindeststandard an öffentlichen Güter und Dienstleistungen bereitzustellen. Die Staatstätigkeit auf den untergeordneten Ebenen folgt überwiegend der Auftragsverwaltung und wird folglich im Wesentlichen über Finanzhilfen des Zentralstaats finanziert. Das entscheidende Problem der zwischenstaatlichen Transfers liegt darin begründet, dass es für die zentralstaatlichen Finanzhilfen an die untergeordneten Gebietskörperschaften kein stabiles, berechenbares und transparentes System der Steuerverteilung gibt. Die Höhe der Transferzahlungen an die sub-nationalen Regierungen ist weitgehend von politischen ad hoc Entscheidungen abhängig, welche in der Regel die lokalen und regionalen Finanzbedarfe missachten. Damit werden die Unterschiede zwischen Finanzbedarf und Finanzkraft auf der Ebene der untergeordneten Gebietskörperschaften nicht angemessen ausgeglichen. Es wird daher eine formelbasierte Steuerverteilung vorgeschlagen, welche die starken Schwankungen der Transferhöhe im Zeitverlauf vermeidet und die es den untergeordneten Gebietskörperschaften ermöglicht, einen vorgegebenen Mindeststandard an öffentlichen Gütern und Dienstleistungen ihren Bürgerinnen und Bürgern auch anbieten zu können.
KW  - Fiskalischer Föderalismus
KW  - Dezentralisierung
KW  - Einnahmenautonomie
KW  - Aufgabenerfüllung
KW  - Finanzzuweisungen
KW  - Fiscal Federalism
KW  - Decentralization
KW  - Revenue Autonomy
KW  - Expenditure Assignment
KW  - Intergovernmental transfers
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-41196
ER  - 
TY  - THES
A1  - Wotschack, Christiane
T1  - Eye movements in reading strategies : how reading strategies modulate effects of distributed processing and oculomotor control
T1  - Lesestrategien und Blickbewegungen : wie Lesestrategien Effekte der verteilten Verarbeitung und der okulomotorischen Kontrolle modulieren
N2  - Throughout its empirical research history eye movement research has always been aware of the differences in reading behavior induced by individual differences and task demands. This work introduces a novel comprehensive concept of reading strategy, comprising individual differences in reading style and reading skill as well as reader goals. In a series of sentence reading experiments recording eye movements, the influence of reading strategies on reader- and word-level effects assuming distributed processing has been investigated. Results provide evidence for strategic, top-down influences on eye movement control that extend our understanding of eye guidance in reading.
N2  - Seit Beginn der Blickbewegungsforschung beim Lesen ist man sich über Unterschiede im Blickverhalten bewusst, die im Zusammenhang mit individuellen Unterschieden oder Aufgabenanforderungen stehen. Unter dem Begriff ‚Lesestrategie’ wurden diese Unterschiede hauptsächlich für diagnostische Zwecke verwendet. Diese Studie verwendet eine neue, umfassende Definition von Lesestrategie und berücksichtigt sowohl individuelle Unterschiede in Lesestil und Lesevermögen als auch Ziel und Intention des Lesers. In einer Reihe von Satzleseexperimenten, bei denen die Blickbewegungen aufgezeichnet wurden, wurde der Einfluss von Lesestrategien auf Effekte der Leser-und Wortebene untersucht, wobei eine verteilte Verarbeitung beim Lesen angenommen wird. Die Ergebnisse liefern Evidenzen für strategische, top-down Einflüsse auf die Blickbewegungen und leisten einen wichtigen Beitrag für das bessere Verständnis der Blickbewegungskontrolle beim Lesen.
T3  - Spektrum Patholinguistik - Schriften - 1 
KW  - Blickbewegungen
KW  - Satzlesen
KW  - Lesestrategie
KW  - verteilte Verarbeitung
KW  - individuelle Unterschiede
KW  - eye movements
KW  - sentence reading
KW  - reading strategy
KW  - distributed processing
KW  - individual differences
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-36846
SN  - 978-3-86956-021-2
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - THES
A1  - Guedes Corrêa, Luiz Gustavo
T1  - Evolutionary and functional analysis of transcription factors controlling leaf development
T1  - Evolutionäre und funktionelle Analyse von Transkriptionsfaktoren, welche die Blattentwicklung steuern
N2  - Leaves are the main photosynthetic organs of vascular plants, and leaf development is dependent on a proper control of gene expression. Transcription factors (TFs) are global regulators of gene expression that play essential roles in almost all biological processes among eukaryotes. This PhD project focused on the characterization of the sink-to-source transition of Arabidopsis leaves and on the analysis of TFs that play a role in early leaf development. The sink-to-source transition occurs when the young emerging leaves (net carbon importers) acquire a positive photosynthetic balance and start exporting photoassimilates. We have established molecular and physiological markers (i.e., CAB1 and CAB2 expression levels, AtSUC2 and AtCHoR expression patterns, chlorophyll and starch levels, and photosynthetic electron transport rates) to identify the starting point of the transition, especially because the sink-to-source is not accompanied by a visual phenotype in contrast to other developmental transitions, such as the mature-to-senescent transition of leaves. The sink-to-source transition can be divided into two different processes: one light dependent, related to photosynthesis and light responses; and one light independent or impaired, related to the changes in the vascular tissue that occur when leaves change from an import to an export mode. Furthermore, starch, but not sucrose, has been identified as one of the potential signalling molecules for this transition. The expression level of 1880 TFs during early leaf development was assessed by qRTPCR, and 153 TFs were found to exhibit differential expression levels of at least 5-fold. GRF, MYB and SRS are TF families, which are overrepresented among the differentially expressed TFs. Additionally, processes like cell identity acquisition, formation of the epidermis and leaf development are overrepresented among the differentially expressed TFs, which helps to validate the results obtained. Two of these TFs were further characterized. bZIP21 is a gene up-regulated during the sink-to-source and mature-to-senescent transitions. Its expression pattern in leaves overlaps with the one observed for AtCHoR, therefore it constitutes a good marker for the sink-to-source transition. Homozygous null mutants of bZIP21 could not be obtained, indicating that the total absence of bZIP21 function may be lethal to the plant. Phylogenetic analyses indicate that bZIP21 is an orthologue of Liguleless2 from maize. In these analyses, we identified that the whole set of bZIPs in plants originated from four founder genes, and that all bZIPs from angiosperms can be classified into 13 groups of homologues and 34 Possible Groups of Orthologues (PoGOs). bHLH64 is a gene highly expressed in early sink leaves, its expression is downregulated during the mature-to-senescent transition. Null mutants of bHLH64 are characterized by delayed bolting when compared to the wild-type; this indicates a possible delay in the sink-to-source transition or the retention of a juvenile identity. A third TF, Dof4, was also characterized. Dof4 is neither differentially expressed during the sink-to-source nor during the senescent-to-mature transition, but a null mutant of Dof4 develops bigger leaves than the wild-type and forms a greater number of siliques. The Dof4 null mutant has proven to be a good background for biomass accumulation analysis. Though not overrepresented during the sink-to-source transition, NAC transcription factors seem to contribute significantly to the mature-to-senescent transition. Twenty two NACs from Arabidopsis and 44 from rice are differentially expressed during late stages of leaf development. Phylogenetic analyses revealed that most of these NACs cluster into three big groups of homologues, indicating functional conservation between eudicots and monocots. To prove functional conservation of orthologues, the expression of ten NAC genes of barley was analysed. Eight of the ten NAC genes were found to be differentially expressed during senescence. The use of evolutionary approaches combined with functional studies is thus expected to support the transfer of current knowledge of gene control gained in model species to crops.
N2  - Das Blatt ist das wichtigste photosynthetische Organ von Gefäßpflanzen und die Blattentwicklung ist von einer exakten Genexpression abhängig. Transkriptionsfaktoren (TFs) sind globale Regulatoren der Genexpression. Diese sind, in fast allen biologischen Vorgängen der Eukaryoten, von grundlegender Bedeutung. Das Promotionsarbeit legte den Schwerpunkt auf den sogenannten Sink-source-Übergang in Blättern der Modellpflanze Arabidopsis thaliana, zu deutsch Ackerschmalwand. Ein besonderer Fokus lag dabei auf der Analyse von TFs, welche eine wichtige Rolle in der frühen Blattentwicklung spielen. Sehr junge Blätter befinden sich im sogenannten Sink-Status, sie müssen Photoassimilate aus älteren, sogenannten Source-Blättern importieren, da sie selbst noch nicht in der Lage sind, hinreichend viel Kohlendioxid über die Photosynthese zu binden. Der Übergang vom Sink- in den Source-Zustand eines Blattes ist ein hoch komplizierter biologischer Prozess, der bisher nur in Ansätzen verstanden ist. Im Rahmen der Doktorarbeit wurden molekulare und physiologische Marker identifiziert, die es erlauben, den für das bloße Auge nicht ohne weiteres sichtbaren Sink-Source-Übergang zu erkennen. Dazu wurde beispielsweise die Aktivität bestimmter Gene, unter anderem der Gene AtSUC2 und AtCHoR, mittels molekularer Techniken verfolgt. Um den Über zwischen den beiden Entwicklungszuständen eingehend zu charakterisieren wurde die Aktivität von etwa 1900 Regulatorgenen mittels eines multiparallelen Verfahrens - der sogenannten quantitativen RT-PCR - untersucht. Bei den Regulatoren handelt es sich um Transkriptionsfaktoren, die die Aktivität anderer Gene der Pflanzen steuern. Von allen untersuchten Genen zeigten 153 ein vom Blattstadium abhängiges Aktivitätsmuster. Dabei waren Mitglieder der GRF, MYB und SRS Familien überrepräsentiert. Für die gefundenen Transkriptionsfaktoren zeigte sich besonders häufig eine Assoziation zu Prozessen wie Spezialisierung von Zellen, Entwicklung der Epidermis sowie der Blattentwicklung. Zwei ausgewählte Regulatorproteine - bZIP21 und bHLH64 - wurden detaillierter charakterisiert. Das bZIP21-Gen zeigte eine starke Aktivität whrend des Sink-Source-Übergangs. Sein Expressionsmuster in Blättern deckt sich mit dem für AtCHoR beobachteten Expressionsmuster, so dass bZIP21 als ein neuer Marker für die Sink-Source- Transition dienen kann. Es konnten keine homozygoten Null-Mutanten des Gens erhalten werden, was die Vermutung nahelegt, dass gänzliche Abwesenheit von bZIP21 letal fr die Pflanze sein kann. Phylogenetische Analysen ergaben, dass bZIP21 ortholog zum Gen Liguleless2 aus Mais ist. In diesen Analysen konnte gezeigt werden, dass alle pflanzlichen bZIP Transkriptionsfaktoren von vier Gründergenen abstammen und alle bZIPs der Angiospermen in 13 homologe Klassen und 34 mögliche orthologe Klassen (Possible Groups of Orthologues, PoGOs) eingeordnet werden können. Das bHLH64 Gen ist im unreifen Blatt stark aktiv und während des Alterungsprozesses herunterreguliert. Null-Mutationen von bHLH64 zeigen eine verzögerte Blütenbildung im Vergleich zum Wildtyp; dies weist auf eine mögliche Verzögerung in des Sink-SourceÜbergangs oder Aufrechterhaltung der jugendlichen Identität hin. Ein dritter Transkriptionsfaktor, Dof4, wurde ebenfalls charakterisiert. Dof4 wird weder während des Sink-Source-Übergangs noch während des Alterungsprozesses unterschiedlich exprimiert. Eine Null-Mutante von Dof4 besaß größere Blätter und eine höhere Anzahl an Schoten in Vergleich zum Wildtyp. Diese Mutanten erwiesen sich als gut geeignet fr die Analyse der Akkumulation pflanzlicher Biomasse. Obwohl während der Sink-Source Transition nicht überrepräsentiert, scheinen NAC Transkriptionsfaktoren eine große Rolle während des Alterungsprozesses zu spielen. Zweiundzwanzig NAC-Gene von Arabidopsis und 44 von Reis sind in der späten Phase der Blattentwicklung verändert exprimiert. Phylogenetische Analysen erlaubten die Einordnung der meisten dieser NACs in vier homologe Gruppen, was auf einen funktionellen Erhalt zwischen einkeimblättrigen und zweikeimblättrigen Pflanzen hinweist. Um den funktionellen Erhalt von Orthologen zu untersuchen, wurde die Expression von zehn NAC-Genen aus Gerste analysiert. Acht dieser Gene zeigten eine von der Blattalterung abhängige Expression. Die Kombination von evolutionären Analysen und funktionellen Studien könnte den Wissenstransfer von Modellpflanzen auf Getreidepflanzen in Zukunft vereinfachen.
KW  - Evolution
KW  - Transkriptionsfaktoren
KW  - Pflanzen
KW  - Entwicklung
KW  - Blatt
KW  - evolution
KW  - transcription factors
KW  - plant
KW  - development
KW  - leaf
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-40038
ER  - 
TY  - THES
A1  - Sanocka-Pagel, Elżbieta
T1  - Estetyczne myślenie w twórczości Andrzeja Stasiuka : w kontekście mityzacji Europy Wschodniej
T1  - Aesthetic thinking in Andrzej Stasiuk’s works : in the context of mythization of Eastern Europe
T1  - Das ästhetische Denken im Schaffen von Andrzej Stasiuk : im Kontext der Mythisierung Osteuropas
N2  - W pracy został przedstawiony innowacyjny sposób patrzenia na Europę Wschodnią, widoczny w twórczości Andrzeja Stasiuka odbiegający od klasycznego, czyli “równoleżnikowego” widzenia tej części kontynentu w odwiecznej konfrontacji i nieustannych porównań z Zachodem. Twórczość tego artysty skupia się na zaniedbanym ,,pasie południowym”. 1. Stan badań Twórczość pisarza cieszy się ogromną popularnością w kraju i za granicą. Krytyka literacka z wielką uwagą śledzi kolejno pojawiające się dzieła, niemniej jednak do tej pory stan badań jest stosunkowo niewielki. Nie powstało żadne kompendium wiedzy o wczesnej twórczości pisarza czy monograficzne opracowanie obejmujące ten sam okres twórczości artysty. Do tej pory uwaga krytyki i badaczy zwrócona została głównie na pierwsze utwory powstałe w latach dziewięćdziesiątych. 2. Cel pracy Głównym celem dysertacji była analiza twórczości Stasiuka w odniesieniu do zagadnień i problemów obecnych w filozofii i estetyce takich jak: kategoria piękna i brzydoty w ujęciu ontologicznym, metafizycznym i epistemologicznym, badanie wybranych utworów w kontekście niekonwencjonalnej autobiografii artystycznej, jak również nawiązanie do mityzacji Europy Wschodniej z odwołaniem się do prozy Brunona Schulza. Utworami łączącymi te zagadnienia ujmując chronologicznie są: „Opowieści galicyjskie”(1995), „Dukla”(1997), „Dziennik okrętowy”(2000), „Jadąc do Babadag”(2004). Teksty te łączy wspólny kontekst estetyczny, autobiograficzny, mityczny. 3. Podział i budowa pracy Niniejsza praca składa się z trzech części: pierwszej - „Estetyka brzydoty“, drugiej - „Homo geographicus Fascynacja geografią w kontekście autobiograficznym” stanowiącą pomost między kontekstem estetycznym i mitycznym oraz trzeciej: „Mityzacja Europy Wschodniej. Inspiracja Schulzem”. 4. Uwagi końcowe W zamykających na koniec wnioskach i uwagach warto podkreślić, że w pracy zostały poddane analizie problemy omijane przez wielu badaczy. Celem dysertacji było przedstawienie twórczości tego pisarza w niepodejmowanych do tej pory obszarach tematycznych. Spojrzenie na przedstawioną rzeczywistość i jej zjawiska tym razem w aspekcie estetycznym i mitycznym pozwoliły w zupełnie inny sposób spojrzeć na wybrane utwory Andrzeja Stasiuka.
N2  - The dissertation presents innovative way of perceiving Eastern Europe, noticeable in Andrzej Stasiuk’s works different from the classical one so called “parallel” perception of this part of the continent in everlasting confrontation and constant comparisons to the West. The works of this artist concentrate on neglected “southern zone”. Described corners of Poland, Slovakia, Ukraine, Hungary, Romania, Slovenia, Albania, Moldavia are the space that the writer mythisise in order to save them from oblivion. He gives them new aesthetic quality, changes typically ugly, uninteresting places into more interesting, he often subtilizes them. Andrzej Stasiuk, next to Marcin Świetlicki, Olga Tokarczuk, Magdalena Tulli and others, belongs to “bruLionu” generation born in the 60’s. 1. State of research Works of the writer are very popular both in Poland and abroad. Literary criticism carefully follows successive works, however as of yet the state of research is relatively low. There is no compendium of knowledge on early works of the writer or monographic essay containing the same period of the artist’s output. So far critics and researchers have paid attention mainly to the first works written in the 90’s. 2. The aim of dissertation The main aim of this dissertation was an analysis of Stasiuk’s output in relation to issues and problems present in philosophy and aesthetics, such as: the category of beauty and ugliness in ontological, metaphysical and epistemological depiction, examination of particular works in the context of unconventional artictic autobiography, as well as reference to mythization of Eastern Europe refering to the prose of Bruno Schulz. Works that join these issues are, in chronological order:”Opowieści galicyjskie”(1995), “Dukla”(1997), “Dziennik okrętowy”(2000), “Jadąc do Babadag”(2004). These texts are joined by common aesthetic, autobiographical and mythical context. Sometimes, the subsequent works are continuation of the prior ones. 3. Part and structure of the dissertation The present dissertation consists of three parts: the first – “Aesthetics of ugliness”, the second - “Homo geographicus fascination of geography in the autobiographical context” establishing connection between aesthetic and mythical context, and the third one: “Mythization of Eastern Europe. Inspired by Schulz”. 4. Final remarks In final findings and remarks it must be stressed that the present dissertation includes the analysis of problems omitted by many researchers. The aim of the dissertation was to present the output of this writer in new thematic areas. Preception on presented reality and its phenpmenon, this time in aesthetic and mythical aspect, allowed to look at selected works of Andrzej Stasiuk in a different way.
KW  - Andrzej Stasiuk
KW  - Bruno Schulz
KW  - Mythisierung
KW  - Mitteleuropa
KW  - Das Hässliche
KW  - Andrzej Stasiuk
KW  - Bruno Schulz
KW  - Mythologizing
KW  - Central Europe
KW  - The Ugly
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-60862
ER  - 
TY  - THES
A1  - Ehmann, Tanja
T1  - Erfassung und Förderung metakognitiver und motivationaler Fähigkeiten : ein halbstandardisiertes Lerntagebuch für Schülerinnen und Schüler mit Migrationshintergrund
T1  - Assessing and fostering metacognitive and motivational skills : a semi-standardized learning diary for students with a migrational background
N2  - Das folgende Forschungsprojekt beschäftigt sich mit metakognitiven und motivationalen Fähigkeiten als Teilbereiche des selbstgesteuerten Lernens. Es untersucht den Nutzen und die Grenzen von Lerntagebüchern, die zugeschnitten wurden auf Grundschülerinnen und Grundschüler mit Migrationshintergrund. Das Ziel der Studie war es herauszufinden, ob und wie selbststeurungsbezogene Lernprozesse durch den Einsatz von Lerntagebüchern gemessen und verändert werden können. Hierzu führten 28 Grundschülerinnen und Grundschüler 14 Wochen lang während des Unterrichts ein halbstandardisiertes Lerntagebuch in Anlehnung an Wohland/Spinath (2004). Zur Messung von Veränderungen in metakognitiven und motivationalen Fähigkeiten füllten 43 Schülerinnen und Schüler zweier Experimentalgruppen und einer Kontrollgruppe vor und nach der Lerntagebuch-Intervention standardisierte Fragebögen aus. Weiterhin wurden die 28 Lerntagebücher der Experimentalgruppen inhalts- und prozessanalytisch ausgewertet. Außerdem wurden Interviews mit den Lehrkräften über ihre Unterrichtspraxis geführt und einige Schülerinnen und Schüler zu ihrer Wahrnehmung der Lerntagebucharbeit befragt. Die Ergebnisse der Analyse der Lerntagebuchdaten zeigen, dass die 28 Schülerinnen und Schüler mit Migrationshintergrund erfolgreich ihren Lernprozess bei der Bearbeitung einer Aufgabe verbalisierten. Sie haben weiterhin erfolgreich Vorhersagen über ihre Vorgehensweisen zur Lösung einer Aufgabe getroffen. Die Lerntagebücher unterstützten sie darin, ihre metakognitiven Erfahrungen (Efklides/Petkaki 2005) zu kalibrieren (Desoete/Roeyers 2006). Den Lernenden ist es gelungen, ihre Repräsentationen über das Lösen einer Aufgabe aufeinander (fein-) abzustimmen, während sie daran arbeiteten. Mit Hilfe von Zeitreihenanalysen konnte gezeigt werden, dass die Schülerinnen und Schüler die Fragen im Lerntagebuch gegen Ende der Intervention oberflächlicher beantworteten und die Lerntagebücher tendenziell weniger häufig ausgefüllt wurden (negative Trends). Eine Erklärung für die geringere Antworthäufigkeit, die zu negativen Verlaufskurven über die Zeit führten, könnte sein, dass die Instruktionsdichte durch den Mix an offenen und geschlossenen Fragen im Lerntagebuch zu hoch war. Die Lernenden haben sich möglicherweise so an die Fragen bzw. Antwortformate gewöhnt, dass die Motivation, in das Lerntagebuch zu schreiben, geringer wurde.
N2  - The following research project focuses on metacognitive and motivational skills as aspects of self-regulated learning. It studies the usability and the limitations of learning diaries that are designed to foster those skills for elementary school students with a migrational background. The goal of the study is to know whether and how self-regulated learning processes can be measured and changed through the use of learning diaries. Therefore 28 students of an elementary school in Berlin worked for 14 weeks with a semi-standardized learning diary which was designed in accordance to Wohland/Spinath (2004) and which was integrated in classroom teaching. To measure the changes in metacognitive and motivational skills 43 students in two experimental groups and one control group had to fill in self-report questionnaires before and after the diary-intervention. The 28 learning diaries of the two experimental groups were content and process analyzed. Furthermore interviews were conducted with teachers about their classroom teaching and with students about their perception of working with a diary. The questionnaire data showed that the learning diary could be useful for fostering metacognitive but not motivational skills. The results of the diary data showed that the 28 students with a migrational background were able to verbalize their learning process when working on a specific task. They were also able to make predictions about their own approach towards solving a task. The learning diaries supported the calibration (Desoete/Roeyers 2006) of their metacognitive experiences (Efklides/Petkaki 2005). Students were able to fine-tune their representations about solving a task as they went on with task processing. Time-series-analysis showed that towards the end of the intervention there was a tendency to answer with superficial and lower frequency responses (negative trends). One explanation for the lower frequency of responses, which led to negative curves over time, could be that too much instructional support was elicited through the learning diary's mix of open and closed questions. The learners may have adjusted to the prompts and answer formats leading to a decrease in motivation to write.
KW  - Selbstgesteuertes Lernen
KW  - Lerntagebücher
KW  - Schülerinnen und Schüler mit Migrationshintergrund
KW  - Self-regulated learning
KW  - Learning Diary
KW  - Students with a migrational background
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-51227
ER  - 
TY  - THES
A1  - Scherling, Christian
T1  - Environmental Metabolomics - Metabolomische Studien zu Biodiversität, phänotypischer Plastizität und biotischen Wechselwirkungen von Pflanzen
T1  - Environmental Metabolomics - metabolic investigations of plants in response to biodiversity, phenotypic plasticity and biotic interactions
N2  - Ein genereller Ansatz zur Charakterisierung von biologischen Systemen bietet die Untersuchung des Metaboloms, dessen Analyse als „Metabolomics“ bezeichnet wird. “Omics”- Technologien haben das Ziel, ohne Selektionskriterien möglichst alle Bestandteile einer biologischen Probe zu detektieren (identifizieren und quantifizieren), um daraus Rückschlüsse auf nicht vorhersehbare und somit neuartige Korrelationen in biologischen Systemen zu ziehen. Ein zentrales Dogma in der Biologie besteht in der Kausalität zwischen Gen – Enzym – Metabolite. Perturbationen auf einer Ebene rufen systemische Antworten hervor, die in einem veränderten Phänotyp münden können. Metabolite sind die Endprodukte von zellulären regulatorischen Prozessen, deren Abundanz durch die Resonanz auf genetische Modifikationen oder Umwelteinflüsse zurückzuführen ist. Zudem repräsentieren Metabolite ultimativ den Phänotyp eines Organismus und haben die Fähigkeit als Biomarker zu fungieren. Die integrale Analyse verschiedenster Stoffwechselwegen wie Krebszyklus, Pentosephosphatzyklus oder Calvinzyklus offeriert die Identifikation von metabolischen Mustern. In dieser Arbeit wurden sowohl das targeted Profiling via GC-TOF-MS als auch das untargeted Profiling via GC-TOF-MS und LC-FT-MS als analytische Strategien genutzt, um biologische Systeme anhand ihrer Metabolite zu charakterisieren und um physiologische Muster als Resonanz auf endogene oder exogene Stimuli zu erkennen. Dabei standen die metabolische, phänotypische und genotypische Plastizität von Pflanzen im Fokus der Untersuchungen. Metabolische Varianzen eines Phänotyps reflektieren die genotyp-abhängige Resonanz des Organismus auf umweltbedingte Parameter (abiotischer und biotischer Stress, Entwicklung) und können mit sensitiven Metabolite Profiling Methoden determiniert werden. Diese Anwendungen haben unter anderem auch zum Begriff des „Environmental Metabolomics“ geführt. In Kapitel 2 wurde der Einfluss biotischer Interaktionen von endophytischen Bakterien auf den Metabolismus von Pappelklonen untersucht; Kapitel 3 betrachtet die metabolische Plastizität von Pflanzen im Freiland auf veränderte biotische Interaktionsmuster (Konkurrenz/Diversität/Artenzusammensetzung); Abschließend wurde in Kapitel 4 der Einfluss von spezifischen genetischen Modifikationen an Peroxisomen und den daraus resultierenden veränderten metabolischen Fluss der Photorespiration dargestellt. Aufgrund der sensitiven Analyse- Technik konnten metabolische Phänotypen, die nicht zwingend in einen morphologischen Phänotyp mündeten, in drei biologischen Systemen identifiziert und in einen stoffwechselphysiologischen Kontext gestellt werden. Die drei untersuchten biologischen Systeme – in vitro- Pappeln, Grünland- Arten (Arrhenatherion-Gesellschaft) und der Modellorganismus (Arabidopsis) – belegten anschaulich die Plastizität des Metabolismus der Arten, welche durch endogene oder exogene Faktoren erzeugt wurden.
N2  - A general approach to characterise biological systems offers the analysis of the metabolome, named “metabolomics”. “Omics”- technologies are untargeted approaches without any selection criteria which aim to detect every potential analyte in a sample in order to draw conclusions about new correlations in biological systems. A central dogma in biology is the causality between gene – enzyme – metabolite. Perturbations on one level are reflected in systemic response, which possibly result in a changed phenotype. Metabolites are end products of its gene expression and metabolism, whose abundance is determined as a resonance of genetic modifications or environmental disturbance. Furthermore metabolites represent the ultimate phenotype of an organism and are able to act as a biomarker. The integral analysis of distinct metabolic pathways like TCA, Pentose phosphate and Calvin cycle consequently leads to the identification of metabolic patterns. In this work targeted profiling via GC-TOF-MS as well as untargeted profiling via GC-TOF-MS and LC-FT-MS were used as analytical strategies to characterise biological systems on the basis of their metabolites and to identify physiological patterns as resonance of endogenic or exogenic stimuli. The focus of the investigations concentrates on the metabolic, phenotypic and genotypic plasticity of plants. Metabolic variance of a phenotype is reflected in the genotypic dependence response of an organism on environmental parameters which may be detected via sensitive metabolic profiling methods. In chapter 2 the influence of biotic interaction of endophytic bacteria on the metabolism of their poplar host was analyzed; chapter 3 explores the metabolic plasticity of field-grown grassland species as a consequence of biotic interaction pattern (competition / diversity / species composition); In conclusion, chapter 4 illustrates the influence of specific genetic modifications on peroxisomes and the consequent changed metabolic flux in the photorespiration pathway. Due to the sensitive analytic methods, metabolic phenotypes in all three biological systems could be identified and classified in a physiological context. The three biological systems – in vitro poplar plants, field-grown grassland species and the model organism Arabidopsis – demonstrate the plasticity of the metabolism of species in response to stimuli.
KW  - Environmental Metabolomics
KW  - metabolischer Phänotyp
KW  - Metabolite Profiling
KW  - GC-TOF-MS
KW  - LC-FT-MS
KW  - environmental metabolomics
KW  - metabolic plasticity
KW  - metabolite profiling
KW  - GC-TOF-MS
KW  - LC-FT-MS
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-32411
ER  -