TY - THES A1 - AL-Rawi, Shadha T1 - Biochemical studies to determine the role of Early Starvation 1 (ESV1) protein and its homologue Like-Early Starvation 1 (LESV) during starch degradation N2 - Depending on the biochemical and biotechnical approach, the aim of this work was to understand the mechanism of protein-glucan interactions in regulation and control of starch degradation. Although starch degradation starts with the phosphorylation process, the mechanisms by which this process is controlling and adjusting starch degradation are not yet fully understood. Phosphorylation is a major process performed by the two dikinases enzymes α-glucan, water dikinase (GWD) and phosphoglucan water dikinase (PWD). GWD and PWD enzymes phosphorylate the starch granule surface; thereby stimulate starch degradation by hydrolytic enzymes. Despite these important roles for GWD and PWD, so far the biochemical processes by which these enzymes are able to regulate and adjust the rate of phosphate incorporation into starch during the degradation process haven‘t been understood. Recently, some proteins were found associated with the starch granule. Two of these proteins are named Early Starvation Protein 1 (ESV1) and its homologue Like-Early Starvation Protein 1 (LESV). It was supposed that both are involved in the control of starch degradation, but their function has not been clearly known until now. To understand how ESV1 and LESV-glucan interactions are regulated and affect the starch breakdown, it was analyzed the influence of ESV1 and LESV proteins on the phosphorylating enzyme GWD and PWD and hydrolysing enzymes ISA, BAM, and AMY. However, the analysis determined the location of LESV and ESV1 in the chloroplast stroma of Arabidopsis. Mass spectrometry data predicted ESV1and LESV proteins as a product of the At1g42430 and At3g55760 genes with a predicted mass of ~50 kDa and ~66 kDa, respectively. The ChloroP program predicted that ESV1 lacks the chloroplast transit peptide, but it predicted the first 56 amino acids N-terminal region as a chloroplast transit peptide for LESV. Usually, the transit peptide is processed during transport of the proteins into plastids. Given that this processing is critical, two forms of each ESV1 and LESV were generated and purified, a full-length form and a truncated form that lacks the transit peptide, namely, (ESV1and tESV1) and (LESV and tLESV), respectively. Both protein forms were included in the analysis assays, but only slight differences in glucan binding and protein action between ESV1 and tESV1 were observed, while no differences in the glucan binding and effect on the GWD and PWD action were observed between LESV and tLESV. The results revealed that the presence of the N-terminal is not massively altering the action of ESV1 or LESV. Therefore, it was only used the ESV1 and tLESV forms data to explain the function of both proteins. However, the analysis of the results revealed that LESV and ESV1 proteins bind strongly at the starch granule surface. Furthermore, not all of both proteins were released after their incubation with starches after washing the granules with 2% [w/v] SDS indicates to their binding to the deeper layers of the granule surface. Supporting of this finding comes after the binding of both proteins to starches after removing the free glucans chains from the surface by the action of ISA and BAM. Although both proteins are capable of binding to the starch structure, only LESV showed binding to amylose, while in ESV1, binding was not observed. The alteration of glucan structures at the starch granule surface is essential for the incorporation of phosphate into starch granule while the phosphorylation of starch by GWD and PWD increased after removing the free glucan chains by ISA. Furthermore, PWD showed the possibility of starch phosphorylation without prephosphorylation by GWD. Biochemical studies on protein-glucan interactions between LESV or ESV1 with different types of starch showed a potentially important mechanism of regulating and adjusting the phosphorylation process while the binding of LESV and ESV1 leads to altering the glucan structures of starches, hence, render the effect of the action of dikinases enzymes (GWD and PWD) more able to control the rate of starch degradation. Despite the presence of ESV1 which revealed an antagonistic effect on the PWD action as the PWD action was decreased without prephosphorylation by GWD and increased after prephosphorylation by GWD (Chapter 4), PWD showed a significant reduction in its action with or without prephosphorylation by GWD in the presence of ESV1 whether separately or together with LESV (Chapter 5). However, the presence of LESV and ESV1 together revealed the same effect compared to the effect of each one alone on the phosphorylation process, therefore it is difficult to distinguish the specific function between them. However, non-interactions were detected between LESV and ESV1 or between each of them with GWD and PWD or between GWD and PWD indicating the independent work for these proteins. It was also observed that the alteration of the starch structure by LESV and ESV1 plays a role in adjusting starch degradation rates not only by affecting the dikinases but also by affecting some of the hydrolysing enzymes since it was found that the presence of LESV and ESV1leads to the reduction of the action of BAM, but does not abolish it. N2 - Ziel dieser Arbeit war es, den Mechanismus der Protein-Glucan-Wechselwirkungen bei der Regulation und Kontrolle des Stärkeabbaus zu verstehen. Der Stärkeabbau beginnt mit dem Phosphorylierungsprozess, der von den beiden Dikinasen, der a-Glucan, Wasserdikinase (GWD) und der Phosphoglucanwasserdikinase (PWD) durchgeführt wird. Kürzlich wurden einige Proteine gefunden, die mit dem Stärkegranulum assoziiert sind. Zwei dieser Proteine heißen Early Starvation 1 (ESV1) und das Homolog Like-Early Starvation (LESV), Es wurde vorgeschlagen, dass beide an der Kontrolle des Stärkeabbaus beteiligt sind, aber ihre Funktion ist bisher nicht bekannt. Um zu verstehen, wie ESV1- und LESV-Glucan-Wechselwirkungen reguliert werden und den Stärkeabbau beeinflussen, wurde der Einfluss der beiden Proteine auf die Phosphorylierungsenzyme GWD und PWD, sowie die Hydrolasen isoamylase, betaamylase, und alpha-amylase ntersucht. Dabei ergab die Analyse, dass LESV und ESV1 nicht nur stark an der Oberfläche, sondern auch in den tieferen Schichten der Stärkegranula binden. Obwohl beide Proteine in der Lage sind, an die Stärkestruktur zu binden, zeigte nur LESV eine Bindung an Amylose, während für ESV1 keine Bindung beobachtet werden konnte. Die Veränderung der Glucanstrukturen an der Oberfläche der Stärkekörner ist für den Einbau von Phosphat wesentlich, so nahm beispielsweise die Phosphorylierung der Stärke durch GWD und PWD nach Entfernung der freien Glucanketten mittels ISA zu. Darüber hinaus konnte ebenso gezeigt werden, dass PWD auch ohne eine Präphosphorylierung durch GWD die Glucosyleinheiten innerhalb der Stärke phosphorylieren kann. Die Bindung von LESV und ESV1 führt zu einer Veränderung der Glucanstrukturen von Stärken, wodurch die Aktivität der Dikinasen (GWD und PWD) und somit die Geschwindigkeit des Stärkeabbaus wahrscheinlich besser gesteuert werden kann. Es wurden keine Wechselwirkungen zwischen LESV und ESV1 oder zwischen jedem von ihnen mit GWD und PWD oder zwischen GWD und PWD festgestellt, was auf die unabhängige Arbeit von diesen Proteinen hinweist. Es wurde auch beobachtet, dass die Modifikation der Stärkestruktur durch LESV und ESV1 eine Rolle bei der Anpassung der Stärkeabbauraten spielt, nicht nur durch Beeinflussung der Dikinasen, sondern auch durch die Beeinflussung einiger hydrolysierender Enzyme wie BAM. Den so zeigte die Amylase eine eindeutige Reduktion ihrer katalytischen Wirkung in Präsenz von LESV und ESV1. Daraus resumierend kann davon ausgegangen werden, dass die beiden Proteine ESV1 und LESV für die Feinregulation des Stärkeabbaus von höchster Relevanz sind. T2 - Biochemische Studien zur Bestimmung der Rolle des ESV1-Proteins (Early Starvation 1) und seines Homologen Like-Early Starvation 1 (LESV) während des Stärkeabbaus KW - Early starvation protein KW - Like-Early starvation protein KW - Glucan water dikinase KW - Phosphoglucan water dikinase KW - Phosphorylation process KW - Starch metabolism KW - Early Starvation 1 KW - Glucan-Wasser-Dikinase KW - Like-Early Starvation 1 KW - Phosphoglucan-Wasser-Dikinase KW - Phosphorylierungsprozess KW - Stärkestoffwechsel Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-483956 ER - TY - THES A1 - Alirezaeizanjani, Zahra T1 - Movement strategies of a multi-mode bacterial swimmer N2 - Bacteria are one of the most widespread kinds of microorganisms that play essential roles in many biological and ecological processes. Bacteria live either as independent individuals or in organized communities. At the level of single cells, interactions between bacteria, their neighbors, and the surrounding physical and chemical environment are the foundations of microbial processes. Modern microscopy imaging techniques provide attractive and promising means to study the impact of these interactions on the dynamics of bacteria. The aim of this dissertation is to deepen our understanding four fundamental bacterial processes – single-cell motility, chemotaxis, bacterial interactions with environmental constraints, and their communication with neighbors – through a live cell imaging technique. By exploring these processes, we expanded our knowledge on so far unexplained mechanisms of bacterial interactions. Firstly, we studied the motility of the soil bacterium Pseudomonas putida (P. putida), which swims through flagella propulsion, and has a complex, multi-mode swimming tactic. It was recently reported that P. putida exhibits several distinct swimming modes – the flagella can push and pull the cell body or wrap around it. Using a new combined phase-contrast and fluorescence imaging set-up, the swimming mode (push, pull, or wrapped) of each run phase was automatically recorded, which provided the full swimming statistics of the multi-mode swimmer. Furthermore, the investigation of cell interactions with a solid boundary illustrated an asymmetry for the different swimming modes; in contrast to the push and pull modes, the curvature of runs in wrapped mode was not affected by the solid boundary. This finding suggested that having a multi-mode swimming strategy may provide further versatility to react to environmental constraints. Then we determined how P. putida navigates toward chemoattractants, i.e. its chemotaxis strategies. We found that individual run modes show distinct chemotactic responses in nutrition gradients. In particular, P. putida cells exhibited an asymmetry in their chemotactic responsiveness; the wrapped mode (slow swimming mode) was affected by the chemoattractant, whereas the push mode (fast swimming mode) was not. These results can be seen as a starting point to understand more complex chemotaxis strategies of multi-mode swimmers going beyond the well-known paradigm of Escherichia coli, that exhibits only one swimming mode. Finally we considered the cell dynamics in a dense population. Besides physical interactions with their neighbors, cells communicate their activities and orchestrate their population behaviors via quorum-sensing. Molecules that are secreted to the surrounding by the bacterial cells, act as signals and regulate the cell population behaviour. We studied P. putida’s motility in a dense population by exposing the cells to environments with different concentrations of chemical signals. We found that higher amounts of chemical signals in the surrounding influenced the single-cell behaviourr, suggesting that cell-cell communications may also affect the flagellar dynamics. In summary, this dissertation studies the dynamics of a bacterium with a multi-mode swimming tactic and how it is affected by the surrounding environment using microscopy imaging. The detailed description of the bacterial motility in fundamental bacterial processes can provide new insights into the ecology of microorganisms. N2 - Bakterien gehören zu den am weitesten verbreiteten Mikroorganismen mit einer essentiellen Bedeutung in vielen biologischen und okologischen Prozessen. Bakterien können entweder als unabhängige Individuen oder in organisierten Gemeinschaften leben. Auf dem Level einer einzelnen Zelle sind Interaktionen zwischen Bakterien, ihren Nachbarn und des umgebenden physikalischen und chemischen Umwelt die Grundlage von mikrobiellen Prozessen. Mikroskopische Bildgebungs techniken bieten attraktive und vielversprechende Möglichkeiten den Einfluß dieses Interaktionen auf die Dynamik von Bakterien zu untersuchen. Das ziel dieser Dissertation ist es, vier fundamentale bakterielle Prozesse mittels Lebendzell-Mikroskopie besser zu verstehen – die Einzelzellbewegung, die Chemotaxis, die Wechselwirkungen der Bakterien mit der Umgebung und ihre Kommunikation mit Nachbarzellen. Durch die Untersuchung dieser Prozesse konnten wir das Wissen über die bisher ungeklärten Mechanismen der bakteriellen Interaktionen erweitern. Als Erstes untersuchten wir die Fortbewegung des Bodenbakteriums Pseudomonas putida (P. putida), welches mit Hilfe eines Flagellenantriebs schwimmt und eine komplexe multi-mode Schwimmstrategie aufweist. Kürzlich wurde veröffentlich, dass P. putida mehrere unterschiedliche Schwimmmodi besitzt – die Flagellen können den Zellkörper nach vorne drücken (push) oder ziehen (pull) oder sich um ihn wickeln (wrap). Unter Verwendung einer neuen Methode, der kombinierten Phasenkontrast- und Fluoreszenzmikroskopie, konnten die Schwimmmodi (push, pull oder wrap) für jede Schwimmphase automatisch aufgenommen werden, was eine vollständige Schwimmstatistik des multi-mode Schwimmers lieferte. Weiterhin zeigte die Untersuchung von Interaktionen mit einer festen Grenzschicht eine Asymmetrie bezüglich der verschiedenen Schwimmmodi. Im Gegensatz zu push und pull, der wrapped Modus nicht durch die feste Grenzschicht beeinflusst. Diese Ergebnisse lassen vermuten, dass eine multi-mode Schwimmstrategie dem Bakterium weitere möglichkeiten bietet, sich an die Umgebungsbedingungen anzupassen. Als Nächstes haben wir bestimmt, wie P. putida in Richtung eines Lockstoffes navigiert (Chemotaxis). Wir haben herausgefunden, dass einzelne Schwimmmodi eine unterschiedliche chemotaktische Antwort in Nährstoff-gradienten zeigen. P. putida besitzt eine Asymmetrie in seiner chemotaktischen Ansprechbarkeit: der wrapped Modus (langsamer Schwimmmodus) wird vom Lockstoff beeinflusst, der push Modus (schneller Schwimmmodus) hingegen nicht. Diese Ergebnisse können als Ausgangspunkt gesehen werden, um komplexere Chemotaxisstrategien von mulit-mode Schwimmern zu verstehen, die über das bekannte Musterbeispiel Escherichia coli hinaus gehen, des nur einen schwimmmodus aufweist. schließend haben wir die Zelldynamik in dichten Kulturen untersucht. Neben den physikalischen Interaktionen mit den Nachbarzellen, kommunizieren zellen ihre Aktivitäten und organisieren ihr Populationsverhalten über quorum sensing. Moleküle, die von den Bakterienzellen in die Umgebung sekretiert werden, wirken als Signale und regulieren das Verhalten der Zellpopulation. Wir haben die Bewegung von P. putida in hoher Zelldichte untersucht, indem wir die Zellen unterschiedlichen Konzentrationen dieses Moleküle aussetzten. Wir haben festgestellt, dass größere Mengen dieser signalstoffe in der Umgebung die Einzelzelldynamik beeinflusst haben. Dies lässt uns vermuten, dass sich die Zell-Zell-Kommunikation auch auf die Flagellendynamik auswirkt. Zusammenfassend zeigt diese Dissertation mittels Mikroskopie die Dynamik von einem Bakterium mit multi-mode Schwimmstrategie und wie die umgebende Umwelt diese Dynamik beeinflußt. Die detaillierte Beschreibung der Bakterienmotilität in grundlegenden bakteriellen Prozessen kann neue Erkenntnisse für die ökologie der Mikroorganismen bringen. T2 - Bewegungsstrategien von bakteriellenmulti-mode Schwimmern KW - Single-cell motility KW - Einzelzellbewegung KW - Chemotaxis KW - Chemotaxis KW - Flagellen KW - Flagella KW - Bacteria KW - Bakterien Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-475806 ER - TY - THES A1 - Amaechi, Mary Chimaobi T1 - A'-movement dependencies and their reflexes in Igbo N2 - In this thesis, I examine different A-bar movement dependencies in Igbo, a Benue-Congo language spoken in southern Nigeria. Movement dependencies are found in constructions where an element is moved to the left edge of the clause to express information-structural categories such as in questions, relativization and focus. I show that these constructions in Igbo are very uniform from a syntactic point of view. The constructions are built on two basic fronting operations: relativization and focus movement, and are biclausal. I further investigate several morphophonological effects that are found in these A-bar constructions. I propose that these effects are reflexes of movement that are triggered when an element is moved overtly in relativization or focus. This proposal helps to explain the tone patterns that have previously been assumed to be a property of relative clauses. The thesis adds to the growing body of tonal reflexes of A-bar movement reported for a few African languages. The thesis also provides an insight into the complementizer domain (C-domain) of Igbo. N2 - In dieser Dissertation untersuche ich verschiedene syntaktische A-quer-Bewegungsabhängigkeiten in Igbo, einer Benue-Kongo-Sprache, die im Süden Nigerias gesprochen wird. Bewegungsabhängigkeiten finden sich in Konstruktionen, in denen ein Element an den linken Satzrand bewegt wird, um informationsstrukturelle Kategorien auszudrücken, etwa in Fragen, Relativsatzbildung und Fokussierung. Ich zeige, dass diese Konstruktionen in Igbo in Hinblick auf die Syntax sehr einheitlich sind. Die Konstruktionen bauen auf zwei grundlegenden Voranstellungsoperationen auf – Relativierung und Fokusbewegung – und sind biklausal. Außerdem untersuche ich verschiedene morphophonologische Effekte, die in diesen A-quer-Konstruktionen vorkommen. Ich schlage vor, dass die Effekte Ausdruck von Bewegung sind und dadurch ausgelöst werden, dass ein Element zum Zweck der Relativsatzbildung oder Fokussierung bewegt wird. Die Dissertation liefert einen weiteren Beleg für tonale Effekte von A-quer-Bewegung, die bereits für einige afrikanische Sprachen berichtet wurden. Die Arbeit gibt auch Aufschluss über die Komplementierer-Domäne (C-domain) in Igbo. T2 - A'-Bewegungsabhängigkeiten und ihre Reflexe im Igbo KW - A-bar movement KW - clefts KW - focus KW - relativization KW - Igbo KW - A-quer-Bewegung KW - Spaltsätze KW - Fokus KW - Relativsätze KW - Igbo Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-471524 ER - TY - THES A1 - Anda, Carolin T1 - Reisen mit/durch/auf Facebook T1 - Travelling with/ through/ on Facebook BT - sozio-technische Dynamiken facebook-inhärenter Urlaubsfotografien BT - socio-technical dynamics of holiday photographs inherent to Facebook N2 - Die vorliegende Arbeit untersucht Urlaubsfotografien bei Facebook und beschreibt, welche sozio-technischen Medienpraktiken sich innerhalb der Social-Media Plattform über die Fotografien vollziehen. Fotografische Praktiken sind durch aktive Handlungen und soziale Gebrauchsweisen bestimmt. Urlaubsfotografien tragen zum Beispiel zur Strukturierung von Reiserouten und Vorstellungen bei, indem genrespezifische Motive und Rahmungen mit Hilfe von Medien reproduziert und wiederholt werden. Praktiken des Zeigens, Teilens und Kommunizierens werden durch Social Plug-Ins (Like/Share Buttons) und Tagging-Funktionen auch in die Benutzeroberflächen von Facebook integriert. Dadurch werden Nutzer*innen Aktivitäten und technische Prozesse miteinander verbunden. Am Beispiel der automatischen Generierung von Urlaubsfotografien auf Geotagseiten wird gezeigt, dass Social-Tagging zur Entstehung und Aushandlung geographischer Räume und Ortsvorstellungen beiträgt. Mithilfe technischer Strukturierungen von Fotografien auf Taggingseiten werden genrespezifische Motive, fotografische Trends und Ästhetiken besonders sichtbar. Allerdings wird ihre Visualisierung auch durch algorithmische Priorisierung einzelner Inhalte mitbestimmt. Dadurch werden Urlaubsfotografien für ein fotografisches Profiling genutzt, da sie das algorithmische Erfassen und Auswerten von Nutzer*innen-Informationen ermöglichen. Die Arbeit zeigt, dass der Einsatz von Bilderkennungsverfahren und fotografischen Datenanalysen zu einer optimierten Informationsgewinnung und zu einer Standardisierung von Fotografien beiträgt. N2 - This thesis examines holiday photographs on Facebook and describes the socio-technical media practices that take place within the social media platform via the photographs. Photographic practices are characterised by active actions and social uses. Holiday photographs, for example, contribute to the structuring of travel routes and ideas by reproducing and repeating genre-specific motifs and framings with the help of media. Practices of showing, sharing and communicating are also integrated into Facebook's user interfaces through social plug-ins (like/share buttons) and tagging functions. This connects user activities and technical processes. Using the example of the automatic generation of holiday photographs on geotagged pages, it is shown that social tagging contributes to the creation and negotiation of geographical spaces and concepts of place. With the help of technical structuring of photographs on tagging sites, genre-specific motifs, photographic trends and aesthetics become particularly visible. However, their visualisation is also determined by algorithmic prioritisation of individual content. As a result, holiday photographs are used for photographic profiling, as they enable the algorithmic collection and evaluation of user information. The work shows that the use of image recognition processes and photographic data analysis contributes to optimised information retrieval and the standardisation of photographs. KW - Medienwissenschaft KW - Fotografieforschung KW - digitale Medien KW - algorithmische Bilderkennung KW - soziale Gebrauchsweisen KW - Medienpraxeologie KW - Mediengebrauch KW - photography research KW - media use KW - media praxeology KW - media studies KW - algorithmic image recognition KW - digital media KW - social uses Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-624896 ER - TY - THES A1 - Aneley, Gedif Mulugeta T1 - Drought tolerance prediction of potato by automatic phenotyping of morphological and physiological traits T1 - Vorhersage von Trockentoleranz in Kartoffel durch automatische Phänotypisierung morphologischer und physiologischer Eigenschaften N2 - Potato is the 4th most important food crop in the world. Especially in tropical and sub-tropical potato production, drought is a yield limiting factor. Potato is sensitive to water stress. Potato yield loss under water stress could be reduced by using tolerant varieties and adjusted agronomic practices. Direct selection for yield under water-stressed conditions requires long selection cycles. Thus, identification of markers for marker-assisted selection may speed up breeding. The objective of this thesis is to identify morphological markers for drought tolerance by continuously monitoring plant growth and canopy temperature with an automatic phenotyping system. The phenotyping was performed in drought-stress experiments that were conducted in population A with 64 genotypes and population B with 21 genotypes in the screenhouse in 2015 and 2016 (population A) and in 2017 and 2018 (population B). Drought tolerance was quantified as deviation of the relative tuber starch yield from the experimental median (DRYM) and parent median (DRYMp). Relative tuber starch yield is starch yield under drought stress relative to the average starch yield of the respective cultivar under control conditions in the same experiment. The specific DRYM value was calculated based on the yield data of the same experiment or the global DRYM that was calculated from yield data derived from data combined over yeas of respective population or across multiple experiments including VALDIS and TROST experiments (2011-2016). Analysis of variance found a significant effect of genotype on DRYM indicating that the tolerance variation required for marker identification was given in both populations. Canopy growth was monitored continuously six times a day over five to ten weeks by a laser scanner system and yielded information on leaf area, plant height and leaf angle for population A and additionally on leaf inclination and light penetration depth for population B. Canopy temperature was measured 48 times a day over six to seven weeks by infrared thermometry in population B. From the continuous IRT surface temperature data set, the canopy temperature for each plant was selected by matching the time stamp of the IRT data with laser scanner data. Mean, maximum, range and growth rate values were calculated from continuous laser scanner measurements of respective canopy parameters. Among the canopy parameters, the maximum and mean values in long-term stress conditions showed better correlation with DRYM values calculated in the same experiment than growth rate and diurnal range values. Therefore, drought tolerance index prediction was done from maximum and mean values of canopy parameters. The tolerance index in specific experiment condition was linearly predicted by simple regression model from different single canopy parameters under long-term stress condition in population A (2016) and population B (2017 and 2018). Among the canopy parameters maximum light penetration depth (2017), mean leaf angle (2017, 2018, and 2016), mean leaf inclination or mean canopy temperature depression (2017 and 2018), maximum plant height (2017) were selected as tolerance predictors. However, no single parameters were sufficient to predict DRYM. Therefore, several independent parameters were integrated in a multiple regression model. In multiple regression model, specific experiment DRYM values in population A was predicted from mean leaf angle (2016). In population B, specific tolerance could be predicted from maximum light penetration depth and mean leaf inclination (2017) and mean leaf inclination (2018) or mean canopy temperature depression and mean leaf angle (2018). In data combined over season of population A, the multiple linear regression model selected maximum plant height and mean leaf angle as tolerance predictor. In Population B, mean leaf inclination was selected as tolerance predictor. However, in population A, the variation explained by the final model was too low. Furthermore, the average tolerances respective to parent median (2011-2018) across FGH plants or all plants (FGH and field) were predicted from maximum plant height (population A) and maximum plant height and mean leaf inclination (population B). Altogether, canopy parameters could be used as markers for drought tolerance. Therefore, water stress breeding in potato could be speed up through using leaf inclination, light penetration depth, plant height and canopy temperature depression as markers for drought tolerance, especially in long-term stress conditions. N2 - Die Kartoffel ist die viertwichtigste Nahrungspflanze der Welt. Besonders in den Tropen und Subtropen ist Trockenheit ein ertragsbegrenzender Faktor für die Kartoffelproduktion. Kartoffeln sind empfindlich gegen Trockenstress. Der Ertragsverlust von Kartoffeln unter Wasserstress könnte durch die Verwendung von toleranten Sorten und angepasste Anbaupraxis verringert werden. Die direkte Selektion für Ertrag unter Trockenstressbedingungen erfordert lange Selektionszyklen. Daher kann die Identifizierung von Markern für marker-assisted Selektion die Züchtung beschleunigen. Das Ziel dieser Arbeit ist es, morphologische Marker für Trockentoleranz mit Hilfe von kontinuierlichen Messungen von Pflanzenwachstum und Bestandstemperatur mittels automatischer Phänotypisierung zu identifizieren. Die Phänotypisierung wurde in Trockenstressexperimenten durchgeführt, welche mit 64 Genotypen aus Population A und 21 Genotypen aus Population B in einem Foliengewächshaus in 2015 und 2016 (Population A) bzw. 2017 und 2018 (Population B) stattgefunden haben. Die Trockentoleranz wurde als Abweichung des relativen Stärkeertrags der Knollen vom experimentellen Median (DRYM) und dem Elternmedian (DRYMp) quantifiziert. Der relative Stärkeertrag ist der Stärkeertrag unter Trockenstress relativ zum mittleren Stärkeertrag der Sorte unter optimaler Bewässerung im gleichen Experiment. Der spezifische DRYM wurde auf der Basis der Ertragsdaten des gleichen Experiments berechnet oder der globale DRYM wurde auf der Basis der Ertragsdaten kombinierter Experimente aus mehreren Jahren für die gleiche Population oder für mehrere Experimente auch aus VALDIS und TROST (2011-2016) berechnet. Die Varianzanalyse zeigte einen signifikanten Effekt des Genotyps auf DRYM, so dass die für die Identifizierung von Markern erforderliche Toleranzvariation in beiden Populationen gegeben war. Die Bestandsentwicklung wurde mit einem Laserscanner-System kontinuierlich sechsmal täglich über fünf bis zehn Wochen gemessen und lieferte Informationen zu Blattfläche, Pflanzenhöhe und Blattwinkel für Population A sowie zusätzlich Blattneigung und Lichteinfalltiefe für Population B. Die Oberflächentemperatur wurde 48mal täglich für sechs bis sieben Wochen mittels Infrarot-Thermometrie in Population B gemessen. Aus dem kontinuierlichen IRT-Oberflächentemperatur-Datensatz wurde die Oberflächentemperatur jeder Pflanze bestimmt, indem die Zeitstempel der IRT-Daten mit denen der Laserscannerdaten abgeglichen wurden. Mittelwert, Maximum, Streubereich (range) und Wachstumsrate wurden für die Bestandsparameter der Laserscannermessungen bestimmt. Unter den Bestandsparametern zeigten die Maxima und Mittelwerte unter Langzeitstress die bessere Korrelation mit dem Toleranzindex DRYM, der aus dem gleichen Experiment berechnet wurde, als die Wachstumsrate und der Streubereich. Die Trockentoleranzprognose wurde daher aus den Maxima und Mittelwerte der Bestandsparameter gemacht. Der Toleranzindex spezifischer Versuche wurde linear mit einem einfachen Regressionsmodell aus verschiedenen einzelnen Bestandparameters unter Langzeitstressbedingungen in Population A (2016) und Population (B) (2017 und 2018) vorhergesagt. Toleranz-Prognoseparameter wurden unter den Bestandparametern maximale Lichteinfalltiefe (2017), mittlerer Blattwinkel (2017, 2018 und 2016), mittlere Blattneigung und mittlere Oberflächentemperatur-Abweichung (2017 und 2018), maximale Pflanzenhöhe (2017) ausgewählt. Kein einzelner Parameter war jedoch ausreichend um DRYM vorherzusagen. Daher wurden mehrere unabhängige Parameter in einem multiplen Regressionsmodell integriert. Im multiplen Regressionsmodel wurde der spezifische Experiment-DRYM in Population A aus dem mittleren Blattwinkel (2016) vorhergesagt. In Population B konnte die spezifische Toleranz aus der maximalen Lichteinfalltiefe, der maximalen Blattneigung (2017) und der mittleren Blattneigung (2018) oder der mittleren Oberflächentemperatur-Abweichung und dem mittleren Blattwinkel (2018) vorhergesagt werden. In Daten aus mehreren Anbauperioden von Population A wählte das multiple lineare Regressionsmodel maximale Pflanzenhöhe und mittleren Blattwinkel als Prognoseparameter für Toleranz aus. In Population B wurde mittlere Blattneigung als Prognoseparameter für Toleranz ausgewählt. In Population A war jedoch die Variation, die durch das Endmodell erklärt wurde, zu niedrig. Die mittlere Toleranz hinsichtlich des Medians der Eltern (2011 – 2018) über alle FGH Pflanzen oder alle Pflanzen (FGH und Feld) wurde ferner aus der maximalen Pflanzenhöhe (Population A) und der maximalen Pflanzenhöhe und mittleren Blattneigung (Population) vorhergesagt. Insgesamt konnten Bestandsparameter als Marker für Trockentoleranz genutzt werden. Dementsprechend könnte Trockenstresszucht in Kartoffeln beschleunigt werden, indem Blattneigung, Lichteinfalltiefe, Pflanzenhöhe und Oberflächentemperatur-Abweichung als Marker für Trockentoleranz, insbesondere unter Langzeitstressbedingungen, genutzt werden. (Übersetzung Karin Köhl, 4.6.2020). KW - Canopy parameters KW - Drought tolerance KW - DRYM KW - Bestandsparameter KW - Trockentoleranz KW - DRYM Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-486836 ER - TY - THES A1 - Arentsen, Anke T1 - Galactic archaeology with the oldest stars in the Milky Way N2 - In einer dunklen Nacht kann man tausende Sterne sehen. All diese Sterne befinden sich innerhalb der Milchstraße, unsere Heimatgalaxie. Nicht alle Sterne sind gleich, sie können zum Beispiel unterschiedliche Größen, Massen, Temperaturen und Alter haben. Die schwereren Sterne leben (aus astronomischer Sicht) nicht lange, nur wenige Millionen Jahren, aber Sterne kleiner als die Sonne können mehr als zehn Milliarden Jahren alt werden. Kleine Sterne die ganz am Anfang des Universums entstanden sind leuchten immer noch. Diese uralten Sterne sind sehr hilfreich um mehr über das frühe Universum, die erste Sterne und die Geschichte der Milchstraße zu erfahren. Aber wie erkennt man uralte Sterne? Anhand ihrer chemischen Fingerabdrücke! Am Anfang des Universums gab es nur zwei chemische Elemente: Wasserstoff und Helium (und ein klein bisschen Lithium). Alle schwereren Elementen wie zum Beispiel Kohlenstoff, Kalzium und Eisen sind erst später innerhalb von Sternen und in Sternexplosionen entstanden. Je mehr Sternen geboren werden, sich entwickeln und explodieren, desto mehr chemische Elemente gibt es im Universum. Sterne die später entstehen werden mit einer größeren Menge an schweren Elementen, beziehungsweise einer größeren Metallizität, geboren. Im Bereich der Astronomie der sich „Galaktische Archäologie” nennt benutzt man Sterne mit unterschiedlichen Metallizitäten um die Geschichte der Milchstraße zu erforschen. In dieser Doktorarbeit liegt der Fokus auf den metallarmen Sterne, da man erwartet dass diese Sterne am ältesten sind und uns deswegen viel über die frühe Geschichte erzählen können. Bis heute haben wir noch keinen metallfreien Stern entdeckt, aber die metallärmsten Sterne geben uns wichtige Einblicke in das Leben und Sterben der ersten Sterne. Viele von diesen ältesten, metallärmsten Sternen haben unerwartet viel Kohlenstoff im Vergleich zu zum Beispiel Eisen. Diese kohlenstoffreichen, metallarmen Sterne (CEMP Sterne) erzählen uns etwas über die allerersten Sterne im Universum: sie haben relativ viel Kohlenstoff produziert. Wenn wir uns die genauen chemischen Fingerabdrücke von CEMP Sterne angucken, erzählen sie uns noch viel mehr. Aber unsere Interpretation hängt von der Annahme ab, dass der chemische Fingerabdruck sich während des Lebens eines Sternes nicht geändert hat. In dieser Dissertation werden neue Daten präsentiert die zeigen dass diese Annahme vielleicht zu einfach ist: viele extrem metallarme CEMP Sterne befinden sich in Doppelsternsystemen. Interaktion zwischen zwei Sternen in einem Doppelsternsystem könnte die Oberfläche von CEMP Sternen verschmutzt haben. Zwar wurden die meisten CEMP Sterne höchstwahrscheinlich nicht verschmutzt, aber wir sollten vorsichtig sein mit unserer Interpretation. Die CEMP Sterne und andere metallarme Sterne sind auch wichtig für unser Verständnis der frühen Geschichte der Milchstraße. Die meisten Forscher, die metallarme Sterne studieren, suchen diese Sterne im Halo der Milchstraße: einer riesigen, diffuse Komponente die ungefähr 1% der Sterne in unserer Galaxie enthält. Modelle sagen aber vorher dass die ältesten metallarmen Sterne sich im Zentrum der Milchstraße befinden (im „Bulge”). Das Zentrum ist leider, wegen großer Mengen Staub zwischen uns und dem Zentrum und einer überwältigenden Mehrheit an metallreichen Sternen, schwierig zu beobachten. Diese Dissertation präsentiert Ergebnisse des „Pristine Inner Galaxy Survey” (PIGS), einer neuen Himmelsdurchmusterung, die die ältesten Sterne im Bulge der Milchstraße sucht (und findet). PIGS benutzt Bilder mit einer Farbe, die für die Metallizität der Sterne empfindlich ist, und kann deswegen sehr effektiv die metallarmen Sterne aus Millionen anderer Sterne auswählen. Von interessanten Kandidaten wurden Spektren aufgenommen und mit zwei unabhängigen Methoden analysiert. Mit dieser Strategie hat PIGS die bislang größte Anzahl an metallarmen Sternen in der inneren Galaxie entdeckt. Ein neues Ergebnis aus den PIGS Daten ist, dass die metallärmeren Sterne langsamer um das Galaktische Zentrum drehen als die metallreichen Sterne, und dass sie mehr willkürliche Bewegung zeigen. Eine zweite wichtige Leistung von PIGS ist die Entdeckung von dutzenden CEMP Sternen in der innere Galaxie, wo vorher nur zwei bekannt waren. Die neuen Ergebnisse aus dieser Dissertation helfen uns die ersten Sterne und die Geschichte der Milchstraße besser zu verstehen. Laufende und neue Himmelsdurchmusterungen in den nächsten Jahren werden uns noch viel mehr Informationen geben: es ist eine aufregende Zeit für die Galaktische Archäologie. N2 - During a dark night, it is possible to observe thousands of stars by eye. All these stars are located within the Milky Way, our home. Not all stars are the same, they can have different sizes, masses, temperatures and ages. Heavy stars do not live long (in astronomical terms), only a few million years, but stars less massive than the Sun can get more than ten billion years old. Such small stars that formed in the beginning of the Universe still shine today. These ancient stars are very helpful to learn more about the early Universe, the First Stars and the history of the Milky Way. But how do you recognise an ancient star? Using their chemical fingerprints! In the beginning of the Universe, there were only two chemical elements: hydrogen and helium (and a tiny bit of lithium). All the heavier elements like carbon, calcium and iron were only made later within stars and their explosions. The amount of chemical elements in the Universe increases with the number of stars that are born, evolve and explode. Stars that form later are born with more heavy elements, or a greater metallicity. In the field of astronomy that is called “Galactic Archaeology”, stars of various metallicities are used to study the history of the Milky Way. In this doctoral thesis, the focus is on metal-poor stars because these are expected to be the oldest and can therefore tell us a lot about the early history of our Galaxy. Until today, we still have not discovered a metal-free star. The most metal-poor stars, however, give us important insights in the lives and deaths of the First Stars. Many of the oldest, most metal-poor stars have an unexpectedly large amount of carbon, compared to for example iron. These carbon-enhanced metal-poor (CEMP) stars tell us something about the very first stars in the Universe: they somehow produced a lot of carbon. If we look at the precise chemical fingerprints of the CEMP stars, we can learn a lot more. But our interpretation depends on the assumption that the chemical fingerprint of a star does not change during its life. In this thesis, new data is presented that shows that this assumption may be too simple: many extremely metal-poor CEMP stars are members of binary systems. Interactions between two stars in a binary system can pollute the surface of the stars. Likely not all of the CEMP stars in binary systems were actually polluted, but we should be very careful in our interpretations of the fingerprints of these stars. The CEMP stars and other metal-poor stars are also important for our understanding of the early history of the Milky Way. Most researchers who study metal-poor stars look for these stars in the halo of the Milky Way: a huge diffuse Galactic component containing about 1% of the stars in our Galaxy. However, models predict that the oldest metal-poor stars are located in the center of the Milky Way, in the bulge. The metal-poor inner Galaxy is unfortunately difficult to study due to large amounts of dust between us and the center and an overwhelming majority of metal-rich stars. This thesis presents results from the successful Pristine Inner Galaxy Survey (PIGS), a new survey looking for (and finding) the oldest stars in the bulge of the Milky Way. PIGS is using images with a specific color that is sensitive to the metallicity of stars, and can therefore efficiently select the metal-poor stars among millions of other, more metal-rich stars. The interesting candidates are followed up with spectroscopy, which is then analysed using two independent methods. With this strategy, PIGS has discovered the largest sample of metal-poor stars in the inner Galaxy to date. A new result from the PIGS data is that the metal-poor stars rotate more slowly around the Galactic center compared to the more metal-rich stars, and they show larger randomness in their motions as well. Another important contribution from PIGS is the discovery of tens of CEMP stars in the inner Galaxy, where previously only two such stars were known. The new results from this thesis help us to understand the First Stars and the early history of the Milky Way. Ongoing and future large surveys will provide us with a lot of additional data in the coming years. It is an exciting time for the field of Galactic Archaeology. T2 - Galaktische Archäologie mit den ältesten Sternen in der Milchstraße KW - astrophysics KW - stars KW - Milky Way KW - Galactic Archaeology KW - Astrophysik KW - Sterne KW - Milchstraße KW - Galaktische Archäologie Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-476022 ER - TY - THES A1 - Arya, Pooja T1 - Light controlled active and passive motion of colloidal particles N2 - In this dissertation we introduce a concept of light driven active and passive manipulation of colloids trapped at solid/liquid interface. The motion is induced due to generation of light driven diffusioosmotic flow (LDDO) upon irradiation with light of appropriate wavelength. The origin of the flow is due to osmotic pressure gradient resulting from a concentration gradient at the solid/liquid interface of the photosensitive surfactant present in colloidal dispersion. The photosensitive surfactant consists of a cationic head group and a hydrophobic tail in which azobenzene group is integrated in. The azobenzene is known to undergo reversible photo-isomerization from a stable trans to a meta stable cis state under irradiation with UV light. Exposure to light of larger wavelength results in back photo-isomerization from cis to trans state. The two isomers have different molecular properties, for instance, trans isomer has a rod like structure and low polarity (0 dipole moment), whereas cis one is bent and has a dipole moment of ~3 Debye. Being integrated in the hydrophobic tail of the surfactant molecule, the azobenzene state determines the hydrophobicity of the whole molecule: in the trans state the surfactant is more hydrophobic than in the cis-state. In this way many properties of the surfactant such as the CMC, solubility and the interaction potential with a solid surface can be altered by light. When the solution containing such a surfactant is irradiated with focused light, a concentration gradient of different isomers is formed near the boundary of the irradiated area near the solid surface resulting in osmotic pressure gradient. The generated diffusioosmotic (DO) flow carries the particles passively along. The local-LDDO flow can be generated around and by each particle when mesoporous silica colloids are dispersed in the surfactant solution. This is because porous particles act as a sink/source which absorbs azobenzene molecule in trans state and expels it when it is in the cis state. The DO flows generated at each particle interact resulting in aggregation or separation depending upon the initial state of surfactant molecules. The kinetic of aggregation and separation can be controlled and manipulated by altering the parameters such as the wavelength and intensity of the applied light, as well as surfactant and particle concentration. Using two wavelengths simultaneously allows for dynamic gathering and separation creating fascinating patterns such as 2D disk of well separated particles or establishing collective complex behaviour of particle ensemble as described in this thesis. The mechanism of l-LDDO is also used to generate self-propelled motion. This is possible when half of the porous particle is covered by metal layer, basically blocking the pores on one side. The LDDO flow generated on uncapped side pushes the particle forward resulting in a super diffusive motion. The system of porous particle and azobenzene containing surfactant molecule can be utilized for various application such as drug delivery, cargo transportation, self-assembling, micro motors/ machines or micro patterning. N2 - In dieser Doktorarbeit führen wir das Konzept der lichtinduzierten Diffusioosmose (LDDO) zur licht-kontrollierten passiven und aktiven Bewegung von Kolloiden an der fest-flüssig Grenzfläche ein. Bei diesem neuartigen Phänomen wird ein Grenzflächenfluss mittels Lichtes bestimmter Wellenlänge erzeugt. Ein lichtempfindliches Tensid wirkt hierbei als Quelle der Diffusioosmose: Durch Einstrahlung von Licht wird ein Konzentrationsgradient an der Oberfläche erzeugt, der wiederum ein Ungleichgewicht im lateralen osmotischen Druck verursacht. Dieser Druckunterschied führt dann zu einem grenzflächennahen diffusioosmotischen Fluss. Das lichtaktive Molekül besteht aus einer kationischen Kopfgruppe und einer hydrophoben Kohlenstoffkette, in die die Azobenzolgruppe eingebettet ist. Azobenzol fungiert hier als Lichtschalter, da es mit Licht zwischen einem stabilen trans und einem metastabilen cis Zustand hin- und hergeschaltet werden kann. Nahes UV Licht führt hier zur trans-cis und sichtbares Licht zur cis-trans Isomerisation. Das trans Isomer unterscheidet sich in einigen Eigenschaften vom cis Isomer. So ist z.B. das trans-Isomer langgestreckt und besitzt eine geringe Polarität (verschwindendes Dipolmoment), währenddessen das cis Isomer gebogen ist und ein deutliches Dipolmoment von ca. 3 Debye besitzt. Durch die Integration der Azobenzolgruppe in die hydrophobe Kette des Tensids, bestimmt der Isomerisationszustand des Tensids die Hydrophobizität des gesamten Moleküls: Der trans Zustand ist deutlich hydrophober als der cis Zustand. Dieser Unterschied zeigt sich in den Löslichkeitseigenschaften des Moleküls, der kritischen Mizellenkonzentration sowie des Wechselwirkungspotentials zwischen Molekül und Grenzfläche. Dies kann genutzt werden, um diese Eigenschaften mittels Lichtbestrahlung zu ändern. Wird das Molekül in Wasser gelöst und mit fokussiertem Licht bestrahlt, kann ein isomerer Konzentrationsgradient im Bestrahlungsbereich an der fest-flüssig Grenzfläche erzeugt werden, der wiederum in einem osmotischen Druckgunterschied resultiert. Die daraus resultierende Diffusioosmose (DO), welche an der Grenzfläche erzeugt wird, ist in der Lage Kolloide, die sich an der Grenzfläche befinden, transportieren (passiv). Im Unterschied dazu kann ein sogenannter lokaler diffusioosmotischer Fluss (l-LDDO) um jedes einzelne Kolloid erzeugt werden, sobald es sich um meso-poröse Kolloide handelt. Hierbei agiert jedes Kolloid selbst als Konzentrationsquelle- bzw. –senke (ähnlich dem fokussiertem Licht im oberen Fall). Je nach Isomerisationszustand lagert sich das Molekül eher im Kolloid an oder bevorzugt die Umgebung des Wassers. Befindet sich das Molekül im trans Zustand lagert es sich im Kolloid an, während es im cis Zustand eher die Umgebung des Wassers sucht. Der diffusioosmotische Fluss wird um jedes einzelne Kolloid erzeugt, wodurch eine Wechselwirkung zwischen allen Kolloiden zustande kommt, die entweder anziehend oder abstoßend sein kann. Das hängt vom Isomerisationszustand der Tensidmoleküle vor der Bestrahlung ab. Durch die Änderung der folgenden Parameter kann die Bewegung der Kolloide kontrolliert werden: Lichtwellenlänge, Lichtintensität, Tensidkonzentration, Kolloidkonzentration. Durch die gleichzeitige Verwendung zweier verschiedener Lichtquellen (mit unterschiedlichen Wellenlängen), ist es möglich eine interessante Dynamik in der Anziehung und Abstoßung der Kolloide zu erzeugen, die faszinierende Kolloidformationen entstehen lassen wie sie in dieser Arbeit näher beschrieben werden. Das Phänomen der lokalen Diffusioosmose kann auch zu selbst-getriebener Bewegung führen, nämlich wenn eine Hälfte des Kolloids bedeckt wird (z.B. mit einer Metallschicht) und somit für Tensidmoleküle undurchlässig macht. Der diffusioosmotische Fluss, der auf der unbedeckten Seite des Kolloids erzeugt wird, bewegt das Kolloid in eine Richtung fort und führt so durch Überlagerung zur thermischen Bewegung zu super-diffusivem Verhalten. Das System, bestehend aus porösen Kolloiden und azobenzolhaltigem Tensidmolekül kann sinnführend genutzt werden, z.B. für folgende Anwendungen: gezieltem Medikamententransport, Mikrofrachttransport, Selbstassemblierung, Mikromotoren/-maschinen oder Mikrostrukturierung. T2 - Licht-kontrollierten passive und aktive Bewegung kolloidaler Partikel KW - Azobenzene containing surfactant KW - Photochemistry KW - Porous silica particles KW - Janus colloids KW - LDDO KW - diffusioosmotic flow KW - Hydrophobic and hydrophillic interactions KW - Kinetics of photoisomerization KW - Azobenzol enthaltendes Tensid KW - hydrophoben und hydrophile Wechselwirkungen KW - Janus-Kolloid KW - LDDO KW - Photochemie KW - poröse Siliciumdioxidpartikel KW - diffusioosmotischer Fluss KW - Isomerisierung Kinetik Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-483880 ER - TY - THES A1 - Aseev, Nikita T1 - Modeling and understanding dynamics of charged particles in the Earth's inner magnetosphere T1 - Modellierung und Untersuchung der Dynamik geladener Teilchen in der inneren Magnetosphäre der Erde N2 - The Earth's inner magnetosphere is a very dynamic system, mostly driven by the external solar wind forcing exerted upon the magnetic field of our planet. Disturbances in the solar wind, such as coronal mass ejections and co-rotating interaction regions, cause geomagnetic storms, which lead to prominent changes in charged particle populations of the inner magnetosphere - the plasmasphere, ring current, and radiation belts. Satellites operating in the regions of elevated energetic and relativistic electron fluxes can be damaged by deep dielectric or surface charging during severe space weather events. Predicting the dynamics of the charged particles and mitigating their effects on the infrastructure is of particular importance, due to our increasing reliance on space technologies. The dynamics of particles in the plasmasphere, ring current, and radiation belts are strongly coupled by means of collisions and collisionless interactions with electromagnetic fields induced by the motion of charged particles. Multidimensional numerical models simplify the treatment of transport, acceleration, and loss processes of these particles, and allow us to predict how the near-Earth space environment responds to solar storms. The models inevitably rely on a number of simplifications and assumptions that affect model accuracy and complicate the interpretation of the results. In this dissertation, we quantify the processes that control electron dynamics in the inner magnetosphere, paying particular attention to the uncertainties of the employed numerical codes and tools. We use a set of convenient analytical solutions for advection and diffusion equations to test the accuracy and stability of the four-dimensional Versatile Electron Radiation Belt (VERB-4D) code. We show that numerical schemes implemented in the code converge to the analytical solutions and that the VERB-4D code demonstrates stable behavior independent of the assumed time step. The order of the numerical scheme for the convection equation is demonstrated to affect results of ring current and radiation belt simulations, and it is crucially important to use high-order numerical schemes to decrease numerical errors in the model. Using the thoroughly tested VERB-4D code, we model the dynamics of the ring current electrons during the 17 March 2013 storm. The discrepancies between the model and observations above 4.5 Earth's radii can be explained by uncertainties in the outer boundary conditions. Simulation results indicate that the electrons were transported from the geostationary orbit towards the Earth by the global-scale electric and magnetic fields. We investigate how simulation results depend on the input models and parameters. The model is shown to be particularly sensitive to the global electric field and electron lifetimes below 4.5 Earth's radii. The effects of radial diffusion and subauroral polarization streams are also quantified. We developed a data-assimilative code that blends together a convection model of energetic electron transport and loss and Van Allen Probes satellite data by means of the Kalman filter. We show that the Kalman filter can correct model uncertainties in the convection electric field, electron lifetimes, and boundary conditions. It is also demonstrated how the innovation vector - the difference between observations and model prediction - can be used to identify physical processes missing in the model of energetic electron dynamics. We computed radial profiles of phase space density of ultrarelativistic electrons, using Van Allen Probes measurements. We analyze the shape of the profiles during geomagnetically quiet and disturbed times and show that the formation of new local minimums in the radial profiles coincides with the ground observations of electromagnetic ion-cyclotron (EMIC) waves. This correlation indicates that EMIC waves are responsible for the loss of ultrarelativistic electrons from the heart of the outer radiation belt into the Earth's atmosphere. N2 - Die innere Magnetosphäre der Erde ist ein sehr dynamisches System, das hauptsächlich vom äußeren Sonnenwind beeinflusst wird, der auf das Magnetfeld unseres Planeten einwirkt. Störungen im Sonnenwind, wie z.B. koronale Massenauswürfe und sogenannte Korotierende Wechselwirkungsbereiche, verursachen geomagnetische Stürme, die zu deutlichen Veränderungen der Populationen geladener Teilchen in der inneren Magnetosphäre führen - Plasmasphäre, Ringstrom und Strahlungsgürtel. Satelliten, die in Regionen mit erhöhten energetischen und relativistischen Elektronenflüssen betrieben werden, können durch tiefe dielektrische Ladung oder Oberflächenladungen bei schweren Weltraumwetterereignissen beschädigt werden. Die Vorhersage der Dynamik der geladenen Teilchen und die Abschwächung ihrer Auswirkungen auf die Infrastruktur sind heutzutage von besonderer Bedeutung, insbesondere aufgrund unserer zunehmenden Abhängigkeit von Weltraumtechnologien. Die Dynamik von Teilchen in der Plasmasphäre, des Ringstrom und in den Strahlungsgürteln sind durch Kollisionen und kollisionsfreie Wechselwirkungen mit elektromagnetischen Feldern, die durch die Bewegung geladener Teilchen induziert werden, stark gekoppelt. Mehrdimensionale numerische Modelle vereinfachen die Betrachtung von Transport-, Beschleunigungs- und Verlustprozessen dieser Partikel und ermöglichen es uns, vorherzusagen, wie die erdnahe Weltraumumgebung auf Sonnenstürme reagiert. Die Modelle beruhen zwangsläufig auf einer Reihe von Vereinfachungen und Voraussetzungen, die sich auf die Modellgenauigkeit auswirken und die Interpretation der Ergebnisse erschweren. In dieser Dissertation quantifizieren wir die Prozesse, die die Dynamik der Elektronen in der inneren Magnetosphäre steuern. Dabei richten wir den Fokus insbesondere auch auf die Unsicherheiten der verwendeten numerischen Codes. Wir verwenden eine Reihe praktischer analytischer Lösungen für Advektions- und Diffusionsgleichungen, um die Genauigkeit und Stabilität des 4-dimensionalen ''Versatile Electron Radiation Belt'' Codes (VERB-4D Code) zu testen. Wir zeigen, dass die im Code implementierten numerischen Schemata zu den analytischen Lösungen konvergieren und der Code sich unabhängig vom angenommenen Zeitschritt stabil verhält. Wir demonstrieren, wie die Genauigkeit des numerischen Schemas für die Konvektionsgleichung die Ergebnisse von Ringstrom- und Strahlungsgürtelsimulationen beeinflussen kann, und dass es von entscheidender Beteutung ist, numerische Schemata höherer Ordnung zu verwenden, um numerische Fehler im Modell zu reduzieren. Mit dem ausführlich getesteten VERB-4D Code modellieren wir die Dynamik der Ringstromelektronen während des Sturms vom 17. März 2013. Wir zeigen, dass die Diskrepanzen zwischen dem Modell und Beobachtungen oberhalb von 4.5 Erdradien durch Unsicherheiten in den äußeren Randbedingungen erklärt werden können und dass die Elektronen durch die globalen elektrischen und magnetischen Felder von der geostationäre Umlaufbahn zur Erde transportiert wurden. Wir untersuchen weiterhin, wie die Simulationsergebnisse von den Eingabemodellen und Parametern abhängen. Wir zeigen, dass das Modell besonders empfindlich für das globale elektrische Feld und die Lebensdauer der Elektronen unterhalb von 4.5 Erdradien ist. Außerdem quantifizieren wir auch die Auswirkungen von radialer Diffusion und subauroralen Polarisationsströmen. Wir haben einen datenassimilativen Code entwickelt, der mithilfe des Kalman-Filters ein Konvektionsmodell für den Transport und den Verlust energetischer Elektronen mit den Satellitendaten der Van Allen Probes kombiniert. Wir zeigen, dass die Verwendung eines Kalman-Filters Modellunsicherheiten im elektrischen Konvektionsfeld, in der Lebensdauer der Elektronen und in den Randbedingungen korrigieren kann. Weiterhin zeigen wir, wie der Innovationsvektor - die Differenz zwischen Beobachtungen und Modellvorhersagen - verwendet werden kann, um physikalische Prozesse zu identifizieren, die im Modell der Dynamik der energetischen Elektronen fehlen. Außerdem berechnen wir radiale Profile der Phasenraumdichte ultrarelativistischer Elektronen mithilfe von Van Allen Probes-Messungen. Wir analysieren die Form der Profile und zeigen, dass die Entstehung neuer lokaler Minima in den radialen Profilen mit den Bodenbeobachtungen von EMIC-Wellen übereinstimmt. Diese Korrelation legt nahe, dass EMIC-Wellen für den Verlust ultrarelativistischer Elektronen vom Herzen des äußeren Strahlungsgürtels in die Erdatmosphäre verantwortlich sind. KW - ring current electrons KW - radiation belts KW - mathematical modeling KW - wave-particle interactions KW - data assimilation KW - Ringstromelektronen KW - Strahlungsgürtel KW - mathematische Modellierung KW - Wellen-Teilchen Wechselwirkungen KW - Datenassimilation Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-479211 ER - TY - THES A1 - Banerjee, Pallavi T1 - Glycosylphosphatidylinositols (GPIs) and GPI-anchored proteins tethered to lipid bilayers BT - modelling a complex interplay of carbohydrates, proteins and lipids BT - Modellierung eines komplexen Zusammenspiels von Kohlenhydraten, Proteinen und Lipiden N2 - Glycosylphosphatidylinositols (GPIs) are highly complex glycolipids that serve as membrane anchors to a large variety of eukaryotic proteins. These are covalently attached to a group of peripheral proteins called GPI-anchored proteins (GPI-APs) through a post-translational modification in the endoplasmic reticulum. The GPI anchor is a unique structure composed of a glycan, with phospholipid tail at one end and a phosphoethanolamine linker at the other where the protein attaches. The glycan part of the GPI comprises a conserved pseudopentasaccharide core that could branch out to carry additional glycosyl or phosphoethanolamine units. GPI-APs are involved in a diverse range of cellular processes, few of which are signal transduction, protein trafficking, pathogenesis by protozoan parasites like the malaria- causing parasite Plasmodium falciparum. GPIs can also exist freely on the membrane surface without an attached protein such as those found in parasites like Toxoplasma gondii, the causative agent of Toxoplasmosis. These molecules are both structurally and functionally diverse, however, their structure-function relationship is still poorly understood. This is mainly because no clear picture exists regarding how the protein and the glycan arrange with respect to the lipid layer. Direct experimental evidence is rather scarce, due to which inconclusive pictures have emerged, especially regarding the orientation of GPIs and GPI-APs on membrane surfaces and the role of GPIs in membrane organization. It appears that computational modelling through molecular dynamics simulations would be a useful method to make progress. In this thesis, we attempt to explore characteristics of GPI anchors and GPI-APs embedded in lipid bilayers by constructing molecular models at two different resolutions – all-atom and coarse-grained. First, we show how to construct a modular molecular model of GPIs and GPI-anchored proteins that can be readily extended to a broad variety of systems, addressing the micro-heterogeneity of GPIs. We do so by creating a hybrid link to which GPIs of diverse branching and lipid tails of varying saturation with their optimized force fields, GLYCAM06 and Lipid14 respectively, can be attached. Using microsecond simulations, we demonstrate that GPI prefers to “flop-down” on the membrane, thereby, strongly interacting with the lipid heads, over standing upright like a “lollipop”. Secondly, we extend the model of the GPI core to carry out a systematic study of the structural aspects of GPIs carrying different side chains (parasitic and human GPI variants) inserted in lipid bilayers. Our results demonstrate the importance of the side branch residues as these are the most accessible, and thereby, recognizable epitopes. This finding qualitatively agrees with experimental observations that highlight the role of the side branches in immunogenicity of GPIs and the specificity thereof. The overall flop-down orientation of the GPIs with respect to the bilayer surface presents the side chain residues to face the solvent. Upon attaching the green fluorescent protein (GFP) to the GPI, it is seen to lie in close proximity to the bilayer, interacting both with the lipid heads and glycan part of the GPI. However the orientation of GFP is sensitive to the type of GPI it is attached to. Finally, we construct a coarse-grained model of the GPI and GPI-anchored GFP using a modified version of the MARTINI force-field, using which the timescale is enhanced by at least an order of magnitude compared to the atomistic system. This study provides a theoretical perspective on the conformational behavior of the GPI core and some of its branched variations in presence of lipid bilayers, as well as draws comparisons with experimental observations. Our modular atomistic model of GPI can be further employed to study GPIs of variable branching, and thereby, aid in designing future experiments especially in the area of vaccines and drug therapies. Our coarse-grained model can be used to study dynamic aspects of GPIs and GPI-APs w.r.t plasma membrane organization. Furthermore, the backmapping technique of converting coarse-grained trajectory back to the atomistic model would enable in-depth structural analysis with ample conformational sampling. N2 - Glykosylphosphatidyl-Inositole (GPIs) sind komplex Glykolipide, die insbesondere auf der Oberfläche eukaryotischer Zellen als Verankerung einer Reihe unterschiedlicher Proteine dienen. GPIs werden den Proteinen als post-translationale Modifikationen im endoplasmotischen Reticulum hinzugefügt. Die Verankerung in der Membran wird durch einen Phospholipidrest hergestellt, das Protein ist dann über ein sich daran anschließendes Pseudo-Pentasaccharid und einen Phospoethanolaminrest kovalent an den GPI Anker gebunden. Das Pseudo-Pentasaccharid ist dabei proteinunabhängig eine invariante Struktur, kann aber an bestimmten Stellen durch weitere Carbohydratseitenketten und/oder Phosphoethanolaminreste wesentlich erweitert werden. GPI-verankerte Proteine (engl. GPI-anchored proteins, GPI-APs) sind an einer Reihe zellulärer Prozesse beteiligt; einige davon betreffen intra- und interzelluläre Signalübermittlung oder Proteintransport auf der Zelloberfläche; die Pathogenese vieler Parasiten, wie etwa Plasmodium falciparum (Malaria) wird entscheidend durch GPI-APs bestimmt; es können aber auch die bei vielen parasitischen Einzellern freien, ohne Protein auftretenden GPIs pathogene Wirkung entfalten wie etwa bei der Toxoplasmose (Toxoplasma gondii). Der allgemeine Zusammenhang von Struktur eines GPI-AP und seiner Funktion ist allerdings bis heute zum größten Teil unbekannt. Dies liegt zum einen daran, dass sich kein klares Bild zeichnen lässt, wie ein GPI-AP relativ zur Zellmembran exponiert wird. Die relevanten Zeit- und Längenskalen sind experimentell unzugänglich, und entsprechende in vivo oder in vitro Untersuchungen liefern lediglich indirekte Hinweise. Der Fall GPI-verankerter Proteine ist daher ein Beispiel, in dem computergestützte Modellierung einen wesentlichen Beitrag zur Aufklärung leisten kann. In der vorliegenden Arbeit wird zunächst ein atomistisches, molekulardynamisches Modell für GPIs und GPI-APs konstruiert und vorgestellt, mit dem sich GPI-APs auf der Längenskala einiger 10 Nanometer und einer Zeitskala von etwa 10 Mikrosekunden effizient untersuchen lassen. Modularität des Modells ist hierbei ein entscheidender Aspekt: mit den entwickelten Modellen lassen sich eine breite Palette von GPI Variationen darstellen. GPIs weisen, wie auch andere Proteinglykolysierungen eine sogenannte Mikroheterogenität auf; die Modifikation durch den Zucker kann sich zwischen den Kopien ein und desselben Proteins unterscheiden. Die technische Umsetzung erfolgt im Rahmen der sogenannten AMBER- Familie atomistischer Kraftfelder, die nach einem bestimmten Schema für biomolekulare Simulationen entwickelt wurden. Dabei werden existierende Modelle für Zucker (GLYCAM06) und Lipide (Lipid14) durch die Optimierung und Herleitung fehlender Parameter so angepasst, dass sich ein vollständiges GPI-AP in einer Lipid-Doppelschicht darstellen lässt. Dabei zeigt sich, dass das Protein vermittelt über den flexiblen Anker über einen beachtlichen Bewegungsspielraum verfügt. Im Falle des hier betrachteten Green Fluorescent Protein (GFP) kann man daher das Bild einer festen Orientierung des Proteins in Bezug auf die Lipidoberfläche verwerfen; wie in der Mehrzahl der Simulationen beobachtet, kann das GFP sogar vollständig auf der Lipidschicht zu liegen kommen. Weiterhin konnte nachgewiesen werden, dass eine Reihe möglicher Seitenketten des GPI Ankers, die zu Parasiten wie Toxoplasma gondii gehören und bei entsprechenden Immunreaktionen relevant sind, tatsächlich so exponiert werden, dass ihre Rolle als Rezeptoren unterstrichen wird. Das Pseudopentasaccharid selbst ist dabei teilweise in die Kopfgruppenregion der Lipidschicht eingebettet. Des Weiteren wurde hier das atomistische Modell auf eine vergröberte Darstellung im Rahmen des MARTINI Kraftfelds projiziert, um die zugänglichen Zeit- und Längenskalen noch einmal um einen Faktor 10 zu erweitern. Somit werden auch Studien GPI-APs möglich, bei denen sich ihre Dynamik in heterogenen Lipidschichten untersuchen lässt, etwa um Fragen zu beantworten, wie diese Proteine mit verschiedenen Membrandomänen assoziieren. Insgesamt werden mit dieser Arbeit eine Reihe von Ansätzen aufgezeigt, wie sich GPI verankerte Proteine möglicherweise effektiver in speziell angepassten Experimenten und in größerem Detail untersuchen lassen, als dies bisher möglich war. T2 - Glykosylphosphatidylinositole (GPIs) und GPI-verankerte Proteine, die an Lipid-Doppelschichten gebunden sind KW - GPI KW - carbohydrates KW - membrane KW - protein KW - molecular dynamics KW - coarse-graining KW - martini KW - GPI KW - Kohlenhydrate KW - grobkörnig KW - martini KW - Membran KW - Molekular-dynamik KW - Protein Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-489561 ER - TY - THES A1 - Barbosa, Luís Romero T1 - Groundwater recharge in tropical wet regions via GIS-based and cosmic-ray neutron sensing T1 - Recarga de águas subterrâneas em regiões úmidas tropicais por métodos baseados em SIG e Detecção de Nêutrons de Raios Cósmicos T1 - Grundwasserneubildung in tropisch-feuchten Gebieten über GIS-basierte Methoden und Messung der Neutronen aus kosmischer Höhenstrahlung N2 - Studies on the unsustainable use of groundwater resources are still considered incipient since it is frequently a poorly understood and managed, devalued and inadequately protected natural resource. Groundwater Recharge (GWR) is one of the most challenging elements to estimate since it can rarely be measured directly and cannot easily be derived from existing data. To overcome these limitations, many hydro(geo)logists have combined different approaches to estimate large-scale GWR, namely: remote sensing products, such as IMERG product; Water Budget Equation, also in combination with hydrological models, and; Geographic Information System (GIS), using estimation formulas. For intermediary-scale GWR estimation, there exist: Non-invasive Cosmic-Ray Neutron Sensing (CRNS); wireless networks from local soil probes; and soil hydrological models, such as HYDRUS. Accordingly, this PhD thesis aims, on the one hand, to demonstrate a GIS-based model coupling for estimating the GWR distribution on a large scale in tropical wet basins. On the other hand, it aims to use the time series from CRNS and invasive soil moisture probes to inversely calibrate the soil hydraulic properties, and based on this, estimating the intermediary-scale GWR using a soil hydrological model. For such purpose, two tropical wet basins located in a complex sedimentary aquifer in the coastal Northeast region of Brazil were selected. These are the João Pessoa Case Study Area and the Guaraíra Experimental Basin. Several satellite products in the first area were used as input to the GIS-based water budget equation model for estimating the water balance components and GWR in 2016 and 2017. In addition, the point-scale measurement and CRNS data were used in the second area to determine the soil hydraulic properties, and to estimate the GWR in the 2017-2018 and 2018-2019 hydrological years. The resulting values of GWR on large- and intermediary-scale were then compared and validated by the estimates obtained by groundwater table fluctuations. The GWR rates for IMERG- and rain-gauge-based scenarios showed similar coefficients between 68% and 89%, similar mean errors between 30% and 34%, and slightly-different bias between -13% and 11%. The results of GWR rates for soil probes and CRNS soil moisture scenarios ranged from -5.87 to -61.81 cm yr-1, which corresponds to 5% and 38% of the precipitation. The calculations of the mean GWR rates on large-scale, based on remote sensing data, and on intermediary-scale, based on CRNS data, held similar results for the Podzol soil type, namely 17.87% and 17% of the precipitation. It is then concluded that the proposed methodologies allowed for estimating realistically the GWR over the study areas, which can be a ground-breaking step towards improving the water management and decision-making in the Northeast of Brazil. N2 - Studien über die nicht nachhaltige Nutzung von Grundwasserressourcen gelten nach wie vor als am Anfang, da es sich oft um eine schlecht verstandene und unkontrolliert genutzte, geringgeschätzte und unzureichend geschützte natürliche Ressource handelt. Die Grundwasserneubildung (GWR) ist eines der am schwierigsten abzuschätzenden Einflussgrößen, da sie selten direkt gemessen werden kann und nicht einfach aus vorhandenen Daten abzuleiten ist. Um diese Einschränkungen zu überwinden, haben viele Hydro(geo)logen verschiedene Ansätze kombiniert, um die GWR in großem Maßstab zu ermitteln, darunter sind: Fernerkundungsprodukte, wie das IMERG-Produkt; Wasserbilanz-Abschätzungen, auch in Kombination mit hydrologischen Modellen und; Geographische Informationssysteme (GIS) unter Nutzung von Abschätzungsformeln. Für die Ermittlung von GWR auf mittleren Flächenskalen existieren: Nicht-invasive Messung der Albedoneutronen an der Landoberfläche (CRNS); Drahtlosnetzwerke von lokalen Bodensonden, und bodenhydrologische Modelle, wie bspw. HYDRUS. In diesem Kontext zielt die Doktorarbeit zum einen darauf ab, eine GIS-basiert Modellkopplung zur Schätzung der GWR-Verteilung im großen Maßstab in tropisch-feuchte Einzugsgebiete aufzuzeigen. Zum anderen verwendet sie CRNS- und invasive Bodenfeuchtesonden-Zeitreihen zur inversen Kalibrierung der hydraulischen Bodeneigenschaften und darauf aufbauend zur Schätzung der GWR im mittleren Maßstab über ein bodenhydrologisches Modell. Zu diesem Zweck wurden zwei tropisch-feuchte Einzugsgebiete ausgewählt, die sich in einem komplexen Sedimentgrundwasserleiter der Küstenregion des Nordosten-Brasilien befinden. Dies sind das João Pessoa-Fallstudiengebiet und das Guaraíra-Flusseinzugsgebiet. Mehrere Satellitenprodukte wurden im ersten Gebiet als Eingangsdaten für das GIS-basierte Wasserbilanz-Modell zur Schätzung der Wasserhaushaltskomponenten und der GWR in den Jahren 2016 und 2017 verwendet. Daneben wurden im zweiten Gebiet die Punktmessungen- und CRNS-Daten verwendet, um über ein bodenhydrologisches HYDRUS-1D-Modell die hydraulischen Bodeneigenschaften zu ermitteln und die GWR in den hydrologischen Jahren 2017-2018 und 2018-2019 abzuschätzen. Die resultierenden GWR-Werte im großen und mittleren Maßstab wurden dann mit den gemessenen Schwankungen der Grundwasserstände verglichen und daran überprüft. Die GWR-Raten aus IMERG- und Niederschlagsmessern-basierten Szenarien zeigten ähnliche Korrelationen zwischen 68% und 89%, mittlere Fehler zwischen 30% und 34%, und leicht unterschiedliche Abweichungen zwischen -13% und 11%. Die berechneten GWR-Raten für Bodensonden- und CRNS-Bodenfeuchtewerte lagen im Bereich von 58,7 bis 618,1 mm im Jahr, was 5% bzw. 38% der Niederschlagsmengen entspricht. Die Berechnung der mittleren GWR-Raten auf großer Landschaftsskala, basierend auf Fernerkundungsdaten, und auf mittlerer Skala, basierend auf CRNS-Daten, ergaben für den Bodentyp Podsol ähnliche Ergebnisse, nämlich 17,87% bzw. 17% der Niederschläge. Daraus wurde der Schluss gezogen, dass die vorgeschlagenen Methoden eine realistische Schätzung der GWR in den Untersuchungsgebieten ermöglichen, was ein wegweisender Schritt zur Verbesserung des Wassermanagements und Nutzungsentscheidungen im Nordosten Brasiliens sein kann. N2 - Estudos sobre o uso insustentável dos recursos hídricos subterrâneos ainda são considerados incipientes, por se tratar de um recurso natural pouco compreendido e gerenciado, desvalorizado e mal protegido. A Recarga de Água Subterrânea (GWR) é um dos elementos mais desafiadores para estimar, pois raramente pode ser medido diretamente e não pode ser facilmente derivado dos dados existentes. Para superar essas limitações, muitos hidro(geo)logistas têm combinado diferentes abordagens para estimar a GWR em larga escala, a saber: produtos de sensoriamento remoto, como o produto IMERG; Equação do Balanço Hídrico, também em combinação com modelos hidrológicos no solo, e; Sistema de Informação Geográfica (GIS), com o uso de fórmulas de estimativa. Para as estimativas de GWR em escala intermediária, existem: Detecção Não-invasiva de Nêutrons de Raios Cósmicos (CRNS); redes sem fio a partir de sondas locais inseridos no solo; e modelos hidrológicos, como o HYDRUS. Neste contexto, a tese de doutorado visa, por um lado, demonstrar um acoplamento de modelo baseado em GIS para estimar a distribuição da GWR em larga escala em bacias tropicais úmidas. Por outro lado, visa utilizar as séries temporais de CRNS e de umidade do solo de sondas invasivas para calibrar inversamente as propriedades hidráulicas do solo, e com base nisso, estimar a GWR em escala intermediária usando um modelo hidrológico do solo. Para tanto, foram selecionadas duas bacias hidrográficas úmidas tropicais, localizadas em um aquífero sedimentar complexo na região costeira do Nordeste do Brasil. Estas são a Área de Estudo de Caso de João Pessoa e a Bacia Experimental do Guaraíra. Vários produtos de satélite foram usados na primeira área como entrada no modelo de balanço hídrico baseado em GIS para estimar os componentes do balanço hídrico e a GWR em 2016 e 2017. Além disso, as medições em escala pontual e os dados de CRNS foram usados na segunda área para determinar as propriedades hidráulicas do solo, e estimar GWR nos anos hidrológicos 2017-2018 e 2018-2019. Os valores resultantes de GWR em escala larga e intermediária foram então comparadas e validadas pelas estimativas obtidas pelas flutuações do lençol freático. As taxas de GWR para os cenários baseados no IMERG e em medidores de precipitação mostraram correlações semelhantes entre 68% e 89, erros médios semelhantes entre 30% e 34%, e viés ligeiramente diferentes entre -13% e 11%. Os resultados das taxas de GWR para os cenários de umidade do solo para sensores inseridos no solo e CRNS variaram de -5,87 a -61,81 cm ano-1, o que corresponde a 5% e 38% da precipitação. Os cálculos das taxas médias de GWR em grande escala, com base em dados de sensoriamento remoto, e em média escala, com base em dados de CRNS, apresentaram resultados semelhantes para o tipo de solo Espodossolo, a saber 17,87% e 17% da precipitação. Conclui-se então que as metodologias propostas permitiram estimar realisticamente a GWR nas áreas de estudo, o que pode ser um passo inovador no tocante ao aprimoramento do gerenciamento e tomada de decisão da água no Nordeste do Brasil. KW - groundwater recharge KW - remote sensing KW - cosmic-ray neutron sensing KW - soil hydraulic properties KW - northeast of Brazil KW - Grundwasserneubildung KW - Fernerkundungsprodukte KW - Neutronen aus kosmischer Höhenstrahlung KW - hydraulische Bodeneigenschaften KW - Nordostbrasilien KW - recarga de águas subterrâneas KW - sensoriamento remoto KW - detecção de nêutrons de raios cósmicos KW - propriedades hidráulicas do solo KW - nordeste do Brasil Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-460641 ER - TY - THES A1 - Barrionuevo, Matías T1 - The role of the upper plate in the Andean tectonic evolution (33-36°S): insights from structural geology and numerical modeling T1 - El rol de la placa superior en la evolución tectónica andina (33-36°S): aportes desde la geología estructural y el modelado numérico T1 - Die Rolle der oberen Platte in der tektonischen Entwicklung der Anden (33-36°S): Erkenntnisse aus der Strukturgeologie und der numerischen Modellierung N2 - Los Andes Centrales del Sur (33-36°S) son un gran laboratorio para el estudio de los procesos de deformación orogénica, donde las condiciones de borde, como la geometría de la placa subductada, imponen un importante control sobre la deformación andina. Por otro lado, la Placa Sudamericana presenta una serie de heterogeneidades que también imparten un control sobre el modo de deformación. El objetivo de esta tesis es probar el control de este último factor sobre la construcción del sistema orogénico andino. A partir de la integración de la información superficial y de subsuelo en el área sur (34°-36°S), se estudió la evolución de la deformación andina sobre el segmento de subducción normal. Se desarrolló un modelo estructural que evalúa el estado de esfuerzos desde el Mioceno hasta la actualidad, el rol de estructuras previas y su influencia en la migración de fluidos. Con estos datos y publicaciones previas de la zona norte del área de estudio (33°-34ºS), se realizó un modelado numérico geodinámico para probar la hipótesis del papel de las heterogeneidades de la placa superior en la evolución andina. Se utilizaron dos códigos (LAPEX-2D y ASPECT) basados en elementos finitos/diferencias finitas, que simulan el comportamiento de materiales con reologías elastoviscoplásticas bajo deformación. Los resultados del modelado sugieren que la deformación contraccional de la placa superior está significativamente controlada por la resistencia de la litósfera, que está definida por la composición de la corteza superior e inferior y por la proporción del manto litosférico, que a su vez está definida por eventos tectónicos previos. Estos eventos previos también definieron la composición de la corteza y su geometría, que es otro factor que controla la localización de la deformación. Con una composición de corteza inferior más félsica, la deformación sigue un modo de cizalla pura mientras que las composiciones más máficas provocan un modo de deformación tipo cizalla simple. Por otro lado, observamos que el espesor inicial de la litósfera controla la localización de la deformación, donde zonas con litósfera más fina es propensa a concentrar la deformación. Un límite litósfera-astenósfera asimétrico, como resultado del flujo de la cuña mantélica tiende a generar despegues vergentes al E. N2 - The Southern Central Andes (33°-36°S) are an excellent natural laboratory to study orogenic deformation processes, where boundary conditions, such as the geometry of the subducted plate, impose an important control on the evolution of the orogen. On the other hand, the South American plate presents a series of heterogeneities that additionally impart control on the mode of deformation. This thesis aims to test the control of this last factor over the construction of the Cenozoic Andean orogenic system. From the integration of surface and subsurface information in the southern area (34-36°S), the evolution of Andean deformation over the steeply dipping subduction segment was studied. A structural model was developed evaluating the stress state from the Miocene to the present-day and its influence in the migration of magmatic fluids and hydrocarbons. Based on these data, together with the data generated by other researchers in the northern zone of the study area (33-34°S), geodynamic numerical modeling was performed to test the hypothesis of the decisive role of upper-plate heterogeneities in the Andean evolution. Geodynamic codes (LAPEX-2D and ASPECT) which simulate the behavior of materials with elasto-visco-plastic rheologies under deformation, were used. The model results suggest that upper-plate contractional deformation is significantly controlled by the strength of the lithosphere, which is defined by the composition of the upper and lower crust, and by the proportion of lithospheric mantle, which in turn is determined by previous tectonic events. In addition, the previous regional tectono-magmatic events also defined the composition of the crust and its geometry, which is another factor that controls the localization of deformation. Accordingly, with more felsic lower crustal composition, the deformation follows a pure-shear mode, while more mafic compositions induce a simple-shear deformation mode. On the other hand, it was observed that initial lithospheric thickness may fundamentally control the location of deformation, with zones characterized by thin lithosphere are prone to concentrate it. Finally, it was found that an asymmetric lithosphere-astenosphere boundary resulting from corner flow in the mantle wedge of the eastward-directed subduction zone tends to generate east-vergent detachments. N2 - Die südlichen Zentralanden (33°-36°S) sind eine ausgezeichnete, natürliche Forschungsumgebung zur Untersuchung gebirgsbildender Deformationsprozesse, in der Randbedingungen, wie die Geometrie der subduzierten Platte, einen starken Einfluss auf die Evolution des Gebirges besitzen. Anderseits sind die Deformationsmechanismen geprägt von der Heterogenität der Südamerikanischen Platte. In dieser Arbeit wird die Bedeutung dieses Mechanismus für die Herausbildung der Anden während des Känozoikums untersucht. Im südlichen Teil (34-36°S), in dem die subduzierte Platte in einem steileren Winkel in den Erdmantel absinkt, wird die Entwicklung der Andendeformation mithilfe von oberflächlich aufgezeichneten und in tiefere Erdschichten reichenden Daten untersucht. Das darauf aufbauende Strukturmodell ermöglicht die Abschätzung der tektonischen Spannungen vom Miozän bis in die Neuzeit und den Einfluss der Bewegungen von magmatischen Fluiden, sowie Kohlenwasserstoffen. Auf Grundlage dieser Daten und solcher, die von Wissenschaftlern im nördlichen Bereich des Untersuchungsgebietes (33-34°S) erfasst wurden, wurde eine geodynamische, numerische Modellierung durchgeführt, um die Hypothese des Einflusses der Heterogenität der oberen Platten auf die Gebirgsbildung der Anden zu überprüfen. Die genutzte geodynamische Softwares (LAPEX-2D und ASPECT) simulieren das Verhalten von elasto-viskoplastischen Materialien, wenn diese unter Spannung stehen. Die Modellierungsergebnisse zeigen, dass die Kontraktionsprozesse hauptsächlich durch die Stärke der Lithosphäre beeinflusst werden. Diese Kenngröße wird aus der Zusammensetzung von Ober- und Unterkruste und dem Anteil des lithosphärischen Mantels, der durch vorhergehende tektonische Vorgänge überprägt ist, bestimmt. Diese räumlich begrenzten tektono-magmatischen Events definieren ebenfalls die Zusammensetzung und die Geometrie der Erdkruste, welche einen großen Einfluss auf das räumliche Auftreten von Deformationsprozessen hat. Eine eher felsische Unterkruste führt vorrangig zu pure-shear, während eine eher mafisch zusammengesetzte Unterkruste primär zu einem Deformationsmechanismus führt, der simple-shear genannt wird. Weiterhing wurde beobachtet, dass die Dicke der Lithosphäre vor der Deformation einen fundamentalen Einfluss auf die räumliche Eingrenzung von Deformation hat, wobei Regionen mit einer dünnen Lithosphärenschicht verstärkt Deformation aufweisen. Eine asymmetrische Grenzschicht zwischen Lithosphäre und Asthenosphäre ist das Resultat von Fließprozessen im Erdmantel, im Keil zwischen der obenliegenden Platte und der sich ostwärts absinkenden Subduktionszone, und verstärkt die Herausbildung von nach Osten gerichteten Abscherungen in der Erdkruste. KW - structural geology KW - tectonics KW - subduction KW - geodynamic modeling KW - geodynamische Modellierung KW - Strukturgeologie KW - Subduktion KW - Tektonik Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-515909 ER - TY - THES A1 - Biedermann, Nicole T1 - Carbonate-silicate reactions at conditions of the Earth’s mantle and the role of carbonates as possible trace-element carriers N2 - Carbonates play a key role in the chemistry and dynamics of our planet. They are directly connected to the CO2 budget of our atmosphere and have a great impact on the deep carbon cycle. Moreover, recent studies have shown that carbonates are stable along the geothermal gradient down to Earth's lower mantle conditions, changing their crystal structure and related properties. Subducted carbonates may also react with silicates to form new phases. These reactions will redistribute elements, such as calcium (Ca), magnesium (Mg), iron (Fe) and carbon in the form of carbon dioxide (CO2), but also trace elements, that are carried by the carbonates. The trace elements of most interest are strontium (Sr) and rare earth elements (REE) which have been found to be important constituents in the composition of the primitive lower mantle and in mineral inclusions found in super-deep diamonds. However, the stability of carbonates in presence of mantle silicates at relevant temperatures is far from being well understood. Related to this, very little is known about distribution processes of trace elements between carbonates and mantle silicates. To shed light on these processes, we studied reactions between Sr- and REE-containing CaCO3 and Mg/Fe-bearing silicates of the system (Mg,Fe)2SiO4 - (Mg,Fe)SiO3 at high pressure and high temperature using synchrotron radiation based μ-X-ray diffraction (μ-XRD) and μ-X-ray fluorescence (μ-XRF) with μm-resolution in a laser-heated diamond anvil cell. X-ray diffraction is used to derive the structural changes of the phase reactions whereas X-ray fluorescence gives information on the chemical changes in the sample. In-situ experiments at high pressure and high temperature were performed at beamline P02.2 at PETRA III (Hamburg, Germany) and at beamline ID27 at ESRF (Grenoble, France). In addition to μ-XRD and μ-XRF, ex-situ measurements were made on the recovered sample material using transmission electron microscopy (TEM) and provided further insights into the reaction kinetics of carbonate-silicate reactions. Our investigations show that CaCO3 is unstable in presence of mantle silicates above 1700 K and a reaction takes place in which magnesite plus CaSiO3-perovskite are formed. In addition, we observed that a high content of iron in the carbonate-silicate system favours dolomite formation during the reaction. The subduction of natural carbonates with significant amounts of Sr leads to a comprehensive investigation of the stability not only of CaCO3 phases in contact with mantle silicates but also of SrCO3 (and of Sr-bearing CaCO3). We found that SrCO3 reacts with (Mg,Fe)SiO3-perovskite to form magnesite and gained evidence for the formation of SrSiO3-perovskite. To complement our study on the stability of SrCO3 at conditions of the Earth's lower mantle, we performed powder X-ray diffraction and single crystal X-ray diffraction experiments at ambient temperature and up to 49 GPa. We observed a transformation from SrCO3-I into a new high-pressure phase SrCO3-II at around 26 GPa with Pmmn crystal structure and a bulk modulus of 103(10) GPa. This information is essential to fully understand the phase behaviour and stability of carbonates in the Earth's lower mantle and to elucidate the possibility of introducing Sr into mantle silicates by carbonate-silicate reactions. Simultaneous recording of μ-XRD and μ-XRF in the μm-range over the heated areas provides spatial information not only about phase reactions but also on the elemental redistribution during the reactions. A comparison of the spatial intensity distribution of the XRF signal before and after heating indicates a change in the elemental distribution of Sr and an increase in Sr-concentration was found around the newly formed SrSiO3-perovskite. With the help of additional TEM analyses on the quenched sample material the elemental redistribution was studied at a sub-micrometer scale. Contrary to expectations from combined μ-XRD and μ-XRF measurements, we found that La and Eu were not incorporated into the silicate phases, instead they tend to form either isolated oxide phases (e.g. Eu2O3, La2O3) or hydroxyl-bastnäsite (La(CO3)(OH)). In addition, we observed the transformation from (Mg,Fe)SiO3-perovskite to low-pressure clinoenstatite during pressure release. The monoclinic structure (P21/c) of this phase allows the incorporation of Ca as shown by additional EDX analyses and, to a minor extent, Sr too. Based on our experiments, we can conclude that a detection of the trace elements in-situ at high pressure and high temperature remains challenging. However, our first findings imply that silicates may incorporate the trace elements provided by the carbonates and indicate that carbonates may have a major effect on the trace element contents of mantle phases. N2 - Karbonate spielen eine wesentliche Rolle in der Chemie und Dynamik unseres Planeten. Sie stehen im direkten Zusammenhang mit dem CO2-Haushalt unserer Atmosphäre und dem tiefen, erdinneren Kohlenstoff-Kreislauf. Darüber hinaus haben jüngste Studien gezeigt, dass subduzierte Karbonate entlang des geothermischen Gradienten bis hinunter zu unteren Erdmantelbedingungen stabil sind, wobei sich ihre Kristallstruktur und die damit verbundenen Eigenschaften ändern. Ebenso können subduzierte Karbonate mit Mantelsilikaten reagieren. Diese Reaktionen führen zu einer Umverteilung von Elementen, welche von den subduzierten Karbonaten hinunter in die Tiefen der Erde transportiert werden. Die Elemente, um die es sich hauptsächlich handelt, sind dabei Calcium (Ca), Magnesium (Mg), Eisen (Fe) und Kohlenstoff (C). Aber auch Spurenelemente, wie beispielsweise Strontium (Sr) und Seltene Erdelemente (REE), können über Karbonate in den unteren Erdmantelbereich gelangen. Die Stabilität der Karbonate in Gegenwart von Mantelsilikaten bei relevanten Erdmantelbedingungen ist jedoch bei Weitem nicht bekannt. Ebenso ist nur sehr wenig über die Verteilungsprozesse von Spurenelementen zwischen Karbonaten und Mantelsilikaten bekannt. Um diese Prozesse zu beleuchten, wurden Reaktionen zwischen Sr- und REE-haltigem CaCO3 und Mg/Fe-haltigen Silikaten aus dem System (Mg,Fe)2SiO4 - (Mg,Fe)SiO3 unter hohem Druck und hoher Temperatur mit μm-aufgelöster Röntgenbeugung (μ-XRD) und Röntgenfluoreszenz (μ-XRF) in einer lasergeheizten Diamantstempelzelle durchgeführt. Dabei wird Röntgenbeugung verwendet, um die strukturellen Änderungen der Phasenreaktionen abzuleiten, während Röntgenfluoreszenz Informationen über die chemischen Änderungen in der Probe liefert. Unsere Untersuchungen zeigen, dass sowohl SrCO3 als auch CaCO3 in Gegenwart von Mantelsilikaten bei über 1700 K instabil sind und eine Reaktion stattfindet, bei der Magnesit und CaSiO3-Perowskit bzw. SrSiO3-Perowskit gebildet werden. Ein Vergleich der räumlichen Intensitätsverteilungen von XRF Signalen vor und nach dem Heizen zeigt eine Änderung in der Elementverteilung von Sr und eine Zunahme der Sr-Konzentration um den neugebildeten SrSiO3-Perowskit. Zusätzliche Aufnahmen am zurückgewonnenen, abgeschreckten Probenmaterial mittels Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) lieferten weitere Erkenntnisse zur Reaktionskinetik. Entgegen den Erwartungen eines Einbaus der Seltenen Erdelemente in die neugebildeten Mantelsilikate, haben wir aus kombinierten μ-XRD-, μ-XRF- und TEM-Messungen festgestellt, dass La und Eu entweder isolierte Oxidphasen (Eu2O3, La2O3) oder Hydroxyl-Bastnäsit (La(CO3)(OH)) bilden. Zusätzlich war zu beobachten, dass (Mg,Fe)SiO3-Perowskit sich während der Druckentlastung in Clinoenstatit umgewandelt hat. Die monokline Struktur dieser Phase ermöglicht den Einbau von Ca und, im geringerem Maße, Sr, wie durch zusätzliche EDX-Analysen gezeigt wurde. Ergänzend zu unserer Studie führten wir Pulver-Röntgenbeugung in Kombination mit Einkristall-Röntgenbeugung bei Umgebungstemperatur und bis zu 49 GPa am Endglied Strontianit (SrCO3) durch. Wir beobachteten eine Umwandlung von SrCO3-I in eine neue Hochdruckphase SrCO3-II bei etwa 26 GPa mit Pmmn-Kristallstruktur und einem Kompressionsmodul von 103(10) GPa. Solche Informationen sind sehr wichtig, da sie Aufschlüsse sowohl über das Phasenverhalten als auch über die Stabilität von Karbonaten in Gegenwart von Mantelsilikaten geben und helfen, sie vollständig zu verstehen. Basierend auf den Erkenntnissen aus unseren Experimenten können wir schließen, dass ein Nachweis von Spurenelementen in-situ unter hohem Druck und hoher Temperatur eine Herausforderung bleibt. Unsere Ergebnisse deuten jedoch darauf hin, dass Silikate die Spurenelemente, welche von den Karbonaten transportiert werden, aufnehmen können und demzufolge Karbonate einen wesentlichen Einfluss auf den Spurenelementgehalt von Mantelphasen haben. T2 - Karbonat-Silikat-Reaktionen bei Erdmantelbedingungen und die Rolle der Karbonate als mögliche Spurenelementträger KW - laser-heated Diamond Anvil Cell KW - Carbonate-Silicate reactions KW - Earth's mantle KW - Karbonat-Silikat-Reaktionen KW - Erdmantel KW - laser-geheizte Diamantstempelzelle Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-482772 ER - TY - THES A1 - Bombart, Diane T1 - The geometry of a complex institution BT - unpacking the meaning structure of results-based management inside the French Development Agency BT - eine Untersuchung der Bedeutungsstruktur von wirkungsorientiertem Management in der Französischen Entwicklungsagentur N2 - Organizations incorporate the institutional demands from their environment in order to be deemed legitimate and survive. Yet, complexifying societies promulgate multiple and sometimes inconsistent institutional prescriptions. When these prescriptions collide, organizations are said to face “institutional complexity”. How does an organization then incorporate incompatible demands? What are the consequences of institutional complexity for an organization? The literature provides contradictory conceptual and empirical insights on the matter. A central assumption, however, remains that internal incompatibilities generate tensions that, under certain conditions, can escalate into intractable conflicts, resulting in dysfunctionality and loss of legitimacy. The present research is an inquiry into what happens inside an organization when it incorporates complex institutional demands. To answer this question, I focus on how individuals inside an organization interpret a complex institutional prescription. I examine how members of the French Development Agency interpret ‘results-based management’, a central but complex concept of organizing in the field of development aid. I use an inductive mixed methods design to systematically explore how different interpretations of results-based management relate to one another and to the organizational context in which they are embedded. The results reveal that results-based management is a contested concept in the French Development Agency. I find multiple interpretations of the concept, which are attached to partly incompatible rationales about “who we are” and “what we do as an organization”. These rationales nevertheless coexist as balanced forces, without escalating into open conflict. The analysis points to four reasons for this peaceful coexistence of diverging rationales inside one and the same organization: 1) individuals’ capacity to manipulate different interpretations of a complex institutional demand, 2) the nature of interpretations, which makes them more or less prone to conflict, 3) the balanced distribution of rationales across the organizational sub-contexts and 4) the shared rules of interpretation provided by the larger socio-cultural context. This research shows that an organization that incorporates institutional complexity comes to represent different, partly incompatible things to its members without being at war with itself. In doing so, it contributes to our knowledge of institutional complexity and organizational hybridity. It also advances our understanding of internal organizational legitimacy and of the translation of managerial concepts in organizations. N2 - Sozialverantwortliche Firmen, kosteneffektive Krankenhäuser, leistungsfähige Administrationen, wettbewerbsfähige Schulen. Moderne Organisationen spiegeln institutionelle, teilweise widersprüchliche Anforderungen an sie wider. Diese Dissertation untersucht, was aus der Integration kollidierender Erwartungen resultiert. Theoretischer Hintergrund und Fragestellung. Organisationen integrieren die institutionellen Anforderungen aus ihrem Umfeld, um Legitimität zu gewinnen oder aufrechtzuerhalten, denn Legitimität bedingt ihr Überleben. Allerdings werden die Anforderungen unserer immer komplexer werdender Gesellschaft zunehmend inkonsistent. Wenn Anforderungen kollidieren sind Organisationen mit „Institutioneller Komplexität“ konfrontiert. Wie integriert eine Organisation konfligierende institutionelle Anforderungen? Was sind die Konsequenzen der institutionellen Komplexität für das innere Leben einer Organisation? Die Literatur liefert widersprüchliche Einsichten zu diesem Phänomen. Dennoch bleibt eine zentrale Annahme, dass die intra-organisationale Repräsentation konfligierender Anforderungen in unlösbare Konflikte ausartet, und somit die Funktionalität einer Organisation, und letztendlich ihre Legitimität, beeinträchtigt. Diese Dissertation untersucht, was passiert, wenn eine Organisation eine komplexe Institution aus ihrem Umfeld integriert. Theoretischer Ansatz. Um diese Frage zu beantworten analysiert die vorliegende Arbeit, Mitglieder einer Organisation eine komplexe institutionelle Anforderung interpretieren. Diese Arbeit verfolgt einen induktiven, interpretativ-relationalen Ansatz auf der Mikro-Ebene: es gilt, die Bedeutungsstruktur von komplexen Institutionen in Organisationen zu rekonstruieren, die den sichtbaren Strukturen und Praktiken unterliegt. Fall und Methoden. Anhand qualitativer und quantitativer Methoden wird systematisch erforscht, wie Mitglieder der Französischen Entwicklungsagentur (Agence Française de Développement – AFD) das Konzept des Wirkungsorientierten Managements interpretieren. Wirkungsorientiertes Management ist ein zentrales, jedoch komplexes Organisationskonzept im Feld der Entwicklungshilfe. Dieses Konzept steht nicht nur im Widerspruch zu weiteren institutionellen Anforderungen in diesem Bereich, sondern auch zu sich selbst. Um die Bedeutungsstruktur von Wirkungsorientiertem Management in der AFD zu explorieren, werden im ersten Schritt die interpretativen Konstrukte – sogenannte Frames – aus 41 Interviews mit Mitgliedern der AFD inkrementell rekonstruiert. Frames beinhalten sowohl eine Definition von Wirkungsorientiertem Management sowie eine Auffassung darüber, wie die AFD auf die Anforderung reagieren sollte, wirkungsorientiertes Management umzusetzen. Diese erste Analyse beantwortet die Frage: welche unterschiedlichen Bedeutungen hat Wirkungsorientiertes Management in der AFD? Die Frames werden, im zweiten Schritt, anhand einer multiplen Korrespondenzanalyse mit weiteren diskursiven Aspekten und miteinander in Relation gesetzt. Die weiteren diskursiven Variablen sind Identitätskonstruktion, Emotionalität und (De)-Legitimierung. Diese Analyse beantwortet die Frage: in welcher Relation stehen die unterschiedlichen Interpretationen von wirkungsorientiertem Management zueinander und wie hoch ist das Konfliktpotential zwischen ihnen? Im dritten Schritt werden nochmals anhand einer multiplen Korrespondenzanalyse die unterliegenden Faktoren der rekonstruierten Bedeutungsstruktur untersucht. Hierzu werden Clusters von Individuen mit ähnlichen Interpretationsmustern gebildet und deren bezeichnende Merkmale herausgearbeitet. Diese Analyse beantwortet die Frage: wer denkt wie über Wirkungsorientiertes Management und wo in der AFD? Das Ziel der Rekonstruktion der Bedeutungsstruktur und derer Einbettung in die Organisation ist, herauszufinden, ob inkompatible Interpretationen in der Organisation vorhanden sind und, wenn ja, warum diese nicht in einen Konflikt eskalieren. Ergebnisse. Die Ergebnisse deuten darauf, dass wirkungsorientiertes Management ein umstrittenes Konzept innerhalb der AFD ist. Multiple und teilweise konfligierende Interpretationen dieses zentralen Konzepts koexistieren in der Organisation, welche zu widersprüchlichen Auffassungen der organisationalen Identität und der präferierten Vorgehensweise bezüglich Wirkungsorientierten Managements führen. Dennoch koexistieren diese Interpretationen friedlich und die AFD bleibt die zentrale, legitime und funktionale Organisation der Französischen Entwicklungshilfepolitik. Die Analyse deutet auf vier Erklärungen für die friedliche Koexistenz entgegengesetzter In-terpretationen in der AFD. Erstens, Individuen sind in der Lage, unterschiedliche Interpretation von komplexen institutionellen Anforderungen zu nutzen, je nach argumentativer Situation. Zweitens, die Natur der interpretativen Konstrukte macht diese unterschiedlich anfällig für Konflikte: während manche neutralisierend wirken sind andere eher polarisierend. Drittens, die differenzierte Distribution von Interpretationen in unterschiedlichen organisationalen Subkontexten separiert und gleicht aus potenziell kollidierende Interpretationen. Viertens, die divergierenden Interpretationen sind nichtsdestotrotz in einem gemeinsamen, weiteren soziokulturellen Kontext (hier die Französische politische Kultur) eingebettet, welcher gemeinsame Interpretationsregeln bietet und somit konfliktreiche Fauxpas verhindert. Schlussfolgerungen und Beitrag. Insgesamt zeigt diese Forschung, dass eine Organisation, die institutionelle Komplexität integriert, sehr unterschiedliche und teilweise inkompatible Gebilde für ihre Mitglieder repräsentieren kann. Entgegengesetzte Auffassungen einer und der selben Institution können in einer Organisation koexistieren und balancieren einander aus, ohne zu eskalieren. Diese Dissertation weist hierfür auf vier Erklärungen hin. Zusätzlich zur Forschung über Institutionelle Komplexität sind die hier gewonnenen Erkenntnisse von Bedeutung für weitere Themen der Organisationsforschung wie organisationale Hybridität, interne Legitimität oder die Translation von Managementkonzepten in Organisationen. Die Dissertation leistet zudem einen wichtigen methodologischen Beitrag durch die Veranschaulichung der besonderen Eignung von multipler Korrespondenzanalyse für die Untersuchung von Bedeutungssystemen. T2 - Die Geometrie einer komplexen Institution KW - Institutional Complexity KW - Results-Based Management KW - Translation KW - Development Aid KW - Aid Effectiveness KW - Geometric Data Analysis KW - Multiple Correspondence Analysis KW - Meaning Structure KW - Frame Analysis KW - French Development Agency KW - Wirksamkeit von Entwicklungszusammenarbeit KW - Entwicklungszusammenarbeit KW - Geometrische Datenanalyse KW - Institutionelle Komplexität KW - Multiple Korrespondenzanalyse KW - Wirkungsorientiertes Management KW - Translationstheorie KW - Frame Analyse; Französische Entwicklungsagentur Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-488724 ER - TY - THES A1 - Borghini, Alessia T1 - Melt inclusions in mafic rocks as witnesses of metasomatism in the Bohemian Massif N2 - Orogenic peridotites represent portions of upper subcontinental mantle now incorporated in mountain belts. They often contain layers, lenses and irregular bodies of pyroxenite and eclogite. The origin of this heterogeneity and the nature of these layers is still debated but it is likely to involve processes such as transient melts coming from the crust or the mantle and segregating in magma conduits, crust-mantle interaction, upwelling of the asthenosphere and metasomatism. All these processes occur in the lithospheric mantle and are often related with the subduction of crustal rocks to mantle depths. In fact, during subduction, fluids and melts are released from the slab and can interact with the overlying mantle, making the study of deep melts in this environment crucial to understand mantle heterogeneity and crust-mantle interaction. The aim of this thesis is precisely to better constrain how such processes take place studying directly the melt trapped as primary inclusions in pyroxenites and eclogites. The Bohemian Massif, crystalline core of the Variscan belt, is targeted for these purposes because it contains orogenic peridotites with layers of pyroxenite and eclogite and other mafic rocks enclosed in felsic high pressure and ultra-high pressure crustal rocks. Within this Massif mafic rocks from two areas have been selected: the garnet clinopyroxenite in orogenic peridotite of the Granulitgebirge and the ultra-high pressure eclogite in the diamond-bearing gneisses of the Erzgebirge. In both areas primary melt inclusions were recognized in the garnet, ranging in size between 2-25 µm and with different degrees of crystallization, from glassy to polycrystalline. They have been investigated with Micro Raman spectroscopy and EDS mapping and the mineral assemblage is kumdykolite, phlogopite, quartz, kokchetavite, phase with a main Raman peak at 430 cm-1, phase with a main Raman peak at 412 cm-1, white mica and calcite with some variability in relative abundance depending on the case study. In the Granulitgebirge osumilite and pyroxene are also present, whereas calcite is one of the main phases in the Erzgebirge. The presence of glass and the mineral assemblage in the nanogranitoids suggest that they were former droplets of melt trapped in the garnet while it was growing. Glassy inclusions and re-homogenized nanogranitoids show a silicate melt that is granitic, hydrous, high in alkalis and weakly peraluminous. The melt is also enriched in both case studies in Cs, Pb, Rb, U, Th, Li and B suggesting the involvement of crustal component, i.e. white mica (main carrier of Cs, Pb, Rb, Li and B), and a fluid (Cs, Th and U) in the melt producing reaction. The whole rock in both cases mainly consists of garnet and clinopyroxene with, in Erzgebirge samples, the additional presence of quartz both in the matrix and as a polycrystalline inclusion in the garnet. The latter is interpreted as a quartz pseudomorph after coesite and occurs in the same microstructural position as the melt inclusions. Both rock types show a crustal and subduction zone signature with garnet and clinopyroxene in equilibrium. Melt was likely present during the metamorphic peak of the rock, as it occurs in garnet. Our data suggest that the processes most likely responsible for the formation of the investigated rocks in both areas is a metasomatic reaction between a melt produced in the crust and mafic layers formerly located in the mantle wedge for the Granulitgebirge and in the subducted continental crust itself in the Erzgebirge. Thus metasomatism in the first case took place in the mantle overlying the slab, whereas in the second case metasomatism took place in the continental crust that already contained, before subduction, mafic layers. Moreover, the presence of former coesite in the same microstructural position of the melt inclusions in the Erzgebirge garnets suggest that metasomatism took place at ultra-high pressure conditions. Summarizing, in this thesis we provide new insights into the geodynamic evolution of the Bohemian Massif based on the study of melt inclusions in garnet in two different mafic rock types, combining the direct microstructural and geochemical investigation of the inclusions with the whole-rock and mineral geochemistry. We report for the first time data, directly extracted from natural rocks, on the metasomatic melt responsible for the metasomatism of several areas of the Bohemian Massif. Besides the two locations here investigated, belonging to the Saxothuringian Zone, a signature similar to the investigated melt is clearly visible in pyroxenite and peridotite of the T-7 borehole (again Saxothuringian Zone) and the durbachite suite located in the Moldanubian Zone. N2 - Die Präsenz orogener Peridotite - metamorphosierte Bestanteile des Mantels -, die in Gebirgen auftreten, belegt, dass der Erdmantel an Kontinent-Kontinent-Kollisionen beteiligt sein kann. Solche orogenen Peridotite sind häufig heterogen, da sie Pyroxenit- und Eklogitlagen und Linsen enthalten, d.h. Hochdruckgesteine, die aus Granat und Klinopyroxen bestehen. Die meisten Prozesse, die für diese Heterogenität verantwortlich sind, involvieren Schmelzen, die durch den Mantel migrieren und dabei zu dessen Metasomatose oder zu der Anreicherung von Granat und Klinopyroxen in Adern und Kanälen führen. Ein weiterer Prozess kann auch das Recyceln subduzierter ozeanischer Kruste im Erdmantel sein. Im Allgemeinen finden all diese Prozesse während der Subduktion der Kruste in Manteltiefe statt. Unter diesen Bedingungen stehen die Krustengesteine im direkten Kontakt mit den Mantelgesteinen und die dabei freigesetzten Fluide oder Schmelzen können mit den Peridotiten wechselwirken. Letztere können anschließend von den Krustengesteinen aufgenommen und zur Erdoberfläche exhumiert werden, wo sie untersucht werden können. Diese Arbeit fokussiert sich vor allem auf die Untersuchung der Pyroxenit- und Eklogitbildung sowie auf die Wechselwirkung zwischen Schmelze und Gestein während der Subduktion der Kontinentalkruste in Manteltiefe. Dafür ist das Böhmische Massiv die ideale geologische Umgebung, da es erhebliche Mengen an Pyroxeniten und Eklogiten enthält, die sich in einigen Fällen in orogenen Peridotiten befinden, und die alle in einer ehemals tief subduziertern kontinentalern Kruste eingegliedert wurden. Um die Zielstellung zu erreichen, wurde die Schmelze mit einem neuartigen Ansatz untersucht, wobei diese hier direkt in primären Schmelzeinschlüssen, die im Granat eingeschlossenen sind, untersucht wird. Es wurden zwei Gebiete mit Pyroxeniten und Eklogiten, die Schmelzeinschlüsse enthalten, ausgewählt, ein Pyroxenit aus dem Granulitgebirge und ein Ultrahochdruck-Eklogit aus dem Erzgebirge (Sachsen, Deutschland). Die Einschlüsse bestehen aus einer granitischen, wasserhaltigen Schmelze krustaler Herkunft. Das Auftreten der im Granat unregelmäßig verteilten Einschlüsse bestätigt das Vorhandensein von Schmelze während der Peakmetamorphose. Da die Schmelzen in beiden Fällen ähnlich sind, schlussfolgern wir daraus, dass beide Gesteinsarten durch metasomatische Prozesse infolge der Wechselwirkung von silikatreicher Schmelze und mafischen Lagen gebildete wurden. Im Granulitgebirge ging die Schmelze eine Wechselwirkung mit mafischen Lagen im Mantel ein und erst später wurde der Wirtsperidotit einschließlich der neugebildeten Pyroxenit- und Eklogitlagen in die subduzierte Kruste eingebaut. Im Fall der Pyroxenite und Eklogite des Erzgebirges fand die Metasomatose stattdessen in der kontinentalen Kruste statt. Hier ging die Schmelze eine Wechselwirkung mit mafischen Lagen ein, die sich bereits vor der Subduktion in der Kruste befunden hatten. Im letzteren Fall belegt der Hinweis auf ehemaligen Coesit , d. h. auf ein Mineral, das Tiefen >95 km anzeigt, welches anwesend war während der Metasomatose, dass die Prozesse in größeren Tiefen stattfanden als im Granulitgebirge. T2 - Schmelzeinschlüsse in mafischen Gesteinen als Zeugen von Metasomatose im Böhmischen Massiv KW - Petrology KW - Petrologie KW - Metamorphism KW - Melt inclusions KW - Metasomatism KW - Metamorphose KW - Schmelzeinschlüsse KW - Metasomatose Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-473639 ER - TY - THES A1 - Brose, Robert T1 - From dawn till dusk BT - modelling particle acceleration in supernova remnants N2 - Supernova remnants are believed to be the source of cosmic rays with energies up to 10^15 eV that are produced within our Galaxy. The acceleration mechanism associated with the collision-less shocks in supernova remnants - diffusive shock acceleration - predicts a spectral index of the accelerated non-thermal particles of s = 2. However, measurements of non-thermal emission in radio, X-rays and gamma-rays reveal significant deviations of the particles spectral index from the canonical value of s = 2. The youngest Galactic supernova remnant G1.9+0.3 is an interesting target for next-generation gamma-ray observatories. So far, the remnant is only detected in the radio and the X-ray bands, but its young age of ≈100 yrs and inferred shock speed of ≈ 14, 000 km/s could make it an efficient particle accelerator. I performed spherical symmetric 1D simulations with the RATPaC code, in which I simultaneously solved the transport equation for cosmic rays, the transport equation for magnetic turbulence, and the hydro-dynamical equations for the gas flow. Separately computed distributions of the particles accelerated at the forward and the reverse shock were then used to calculate the spectra of synchrotron, inverse Compton, and Pion-decay radiation from the source. The emission from G1.9+0.3 can be self-consistently explained within the test-particle limit. I find that the X-ray flux is dominated by emission from the forward shock while most of the radio emission originates near the reverse shock, which makes G1.9+0.3 the first remnant with non-thermal radiation detected from the reverse shock. The flux of very-high-energy gamma-ray emission from G1.9+0.3 is expected to be close to the sensitivity threshold of the Cherenkov Telescope Array. The limited time available to grow large-scale turbulence limits the maximum energy of particles to values below 100 TeV, hence G1.9+0.3 is not a PeVatron. Although there are many models for the acceleration of cosmic rays in Supernova remnants, the escape of cosmic rays from these sources is yet understudied. I use our time-dependent acceleration code RATPaC to study the acceleration of cosmic rays and their escape in post-adiabatic Supernova remnants and calculate the subsequent gamma-ray emission from inverse-Compton scattering and Pion decay. My simulations span 100,000 years, thus covering the free-expansion, the Sedov-Taylor, and the beginning of the post-adiabatic phase of the remnant’s evolution. At later stages of the evolution cosmic rays over a wide range of energy can reside outside of the remnant, creating spectra that are softer than predicted by standard diffusive shock acceleration and feature breaks in the 10 - 100 GeV-range. The total spectrum of cosmic rays released into the interstellar medium has a spectral index of s ≈ 2.4 above roughly 10 GeV which is close to that required by Galactic propagation models. I further find the gamma-ray luminosity to peak around an age of 4,000 years for inverse-Compton-dominated high-energy emission. Remnants expanding in low-density media emit generally more inverse-Compton radiation matching the fact that the brightest known supernova remnants - RCW86, Vela Jr, HESSJ1721-347 and RXJ1713.7-3946 - are all expanding in low density environments. The importance of feedback from the cosmic-rays on the hydrodynamical evolution of the remnants is debated as a possibility to obtain soft cosmic-ray spectra at low energies. I performed spherically symmetric 1-D simulations with a modified version of the RATPaC code, in which I simultaneously solve the transport equation for cosmic rays and the hydrodynamical equations, including the back-reaction of the cosmic-ray pressure on the flow profiles. Besides the known modification of the flow profiles and the consequently curved cosmic-ray spectra, steady-state models for non-linear diffusive shock acceleration overpredict the total compression ratio that can be reached with cosmic-ray feedback, as there is limited time for building these modifications. Further, I find modifications to the downstream flow structure that change the evolutionary behavior of the remnant and trigger a cosmic-ray-induced instability close to the contact discontinuity, if and when the cosmic-ray pressure becomes dominant there. N2 - Es wird vermutet das Supernovaüberreste die Quelle der galaktischen kosmischen Strahlung mit Energien bis zu 10^15eV sein können. Der Beschleunigungsprozess der mit den kollisionsfreien Schocks in Supernovaüberresten in Verbindung gebracht wird - diffuse Schockwellenbeschleunigung - sagt nicht-thermische Teilchenspektren mit einem Spektralindex von s=2 voraus. Messungen nicht-thermischer Strahlung im Radio-, Röntgen- und Gammastrahlenbereich zeigen teils deutliche Abweichungen von dieser Vorhersage. Der jüngste galaktische Supernovaüberrest G1.9+0.3 ist ein interessantes Ziel für zukünftige Gammastrahlenteleskope. Bis jetzt wurde der Überrest nur im Radio- und Röntgenband entdeckt aber sein geringes Alter von ~100 Jahren und die gemessenen hohen Schockgeschwindigkeiten von ~14,000km/s sollten Teilchenbeschleunigung auch bis zu sehr hohen Energien ermöglichen. In dieser Arbeit wurden 1D-Simulationen der Teilchenbeschleunigung in G1.9+0.3 mit Hilfe der RATPaC-Programmbibliothek durchgeführt, wobei das System der gekoppelten Differentialgleichungen für den Teilchentransport, den Transport der magnetischen Turbulenz und der Standardgasgleichungen gelöst wurde. Die separat berechneten Verteilungen der Teilchen an Vorwärts- und Rückwärtsschock wurden benutzt um die Emission des Überrests im Radio-, Röntgen und Gammastrahlungsbereich zu bestimmen. Die Emissionen von G1.9+0.3 können selbst konsistent in der Testteilchennäherung bestimmt werden. Die Röntgenemission wird vom Vorwärtsschock dominiert, während die Radioemissionen hauptsächlich vom Rückwätsschock stammen. Dies macht G1.9+0.3 zum ersten Überrest mit detektierter nich-thermischer Strahlung aus dem Bereich des Rückwärtsschocks. Die erwartet Gammastrahlungsemission ist nahe dem Detektionslimit des zukünftigen Cherenkov Telescope Arrays. Die geringe Alter von G1.9+0.3 begrenzt die Maximalenergie, die im Beschleunigungsprozess erreicht werden kann auf Werte unterhalb von 100TeV. Demnach ist G1.9+0.3 kein PeVatron. Auch wenn es zahlreiche Modelle zur Teilchenbeschleunigung in Supernovaüberresten gibt, ist das Entkommen der Teilchen aus den Überresten zur Zeit wenig erforscht. Mit Hilfe von RATPaC haben wir die Evolution und Teilchenbeschleunigung in Supernovaüberresten über 100,000 Jahre simuliert. Dieser Zeitraum deckt einen Großteil der Lebensspanne eines Supernovaüberrests ab und endet mit der letzten Teil der postadiabatischen Phase der Entwicklung des Überrests. In den späten Phasen der Entwicklung des Überrests können Teilchen in einem großen Energiebereich aus dem Überrest entweichen. Dies erzeugt Emissionspektren, die weicher sind als durch Fermibeschleunigung vorhergesagt, und die spektrale Brüche im Bereich von 10-100GeV aufweisen. Das Produktionsspektren der Überreste hat einen spektralen Index von s~2.4 oberhalb von 10GeV, was ungefähr mit den Spektren übereinstimmt, die Quellen in galaktischen Propagationsmodellen aufweisen müssen. Weiterhin erreichen die Überreste ihre größte Helligkeit im Gammabereich nach etwa 4000 Jahren wenn diese durch inverse Comptonstreuung erzeugt werden. Dabei erreichen Überreste in Medien mit geringer Umgebungsdichte größere Helligkeiten, was sich mit den Beobachtungen der hellsten Supernovaüberreste - RCW86, Vela Jr., HESSJ1721-347 und RXJ1713.7-3946 - deckt, die alle in Bereichen sehr geringer Umgebungsdichte expandieren. In der Literatur wird die Möglichkeit diskutiert, dass die Rückkopplung der Beschleunigten Teilchen auf die Struktur der Überreste für die beobachteten weichen Strahlungsspektren verantwortlich ist. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine modifizierte Version von RATPaC entwickelt, die diesen Prozess abbilden kann. Neben den bekannten Rückkopplungen zeigt sich, dass bisherige Modelle unter der Annahme eines Gleichgewichtszustandes für die beschleunigten Teilchen die erreicht maximal Kompression des Plasmas durch den Schock und damit die Härte der Teilchenspektren überschätzen. In unseren zeit aufgelösten Berechnungen ist die maximale Kompression durch die limitierte verfügbare Zeit begrenzt. Zusätzlich zeigt sich das Auftreten einer Instabilität die durch die Rückkopplung der kosmischen Strahlung nahe der Kontaktdiskontinuität hervorgerufen wird. KW - supernova remnant KW - particle acceleration KW - gamma rays KW - Supernovaüberrest KW - Teilchenbeschleunigung KW - Gammastrahlung Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-470865 ER - TY - THES A1 - Büchele, Dominique T1 - Entwicklung einer robusten Online-Methode zur Bestimmung von Nährelementen in Ackerböden mit einem Energie-dispersiven RFA-Sensor N2 - Im Rahmen der vom Bundesministerium für Bildung und -forschung geförderten Forschungsinitiative „BonaRes – Boden als nachhaltige Ressource der Bioökonomie“ soll sich das Teilprojekt „I4S – integrated system for site-specific soil fertility management“ der Entwicklung eines integrierten Systems zum ortsspezifischen Management der Bodenfruchtbarkeit widmen. Hierfür ist eine Messplattform zur Bestimmung relevanter Bodeneigenschaften und der quantitativen Analyse ausgewählter Makro- und Mikronährstoffe geplant. In der ersten Phase dieses Projekts liegt das Hauptaugenmerk auf der Kalibrierung und Validierung der verschiedenen Sensoren auf die Matrix Boden, der Probennahme auf dem Acker und der Planung sowie dem Aufbau der Messplattform. Auf dieser Plattform sollen in der zweiten Phase des Projektes die verschiedenen Bodensensoren installiert, sowie Modelle und Entscheidungsalgorithmen zur Steuerung der Düngung und dementsprechend Verbesserung der Bodenfunktionen erstellt werden. Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Grundlagenuntersuchung und Entwicklung einer robusten Online-Analyse mittels Energie-dispersiver Röntgenfluoreszenzspektroskopie (EDRFA) zur Quantifizierung ausgewählter Makro- und Mikronährstoffe in Böden für eine kostengünstige und flächendeckende Kartierung von Ackerflächen. Für die Entwicklung eines Online-Verfahrens wurde ein dem Stand der Technik entsprechender Röntgenfluoreszenzmesskopf in Betrieb genommen und die dazugehörigen Geräteparameter auf die Matrix Boden optimiert. Die Bestimmung der analytischen Qualitäts-merkmale wie Präzision und Nachweisgrenzen fand für eine Auswahl an Nährelementen von Aluminium bis Zink statt. Um eine möglichst Matrix-angepasste Kalibrierung zu erhalten, wurde sowohl mit zertifizierten Referenzmaterialien (CRM), als auch mit Ackerböden kalibriert. Da einer der größten Nachteile der Röntgenfluoreszenzanalyse die Beeinflussung durch Matrixeffekte ist, wurde neben der klassischen univariaten Datenauswertung auch die chemometrische multivariate Methode der Partial Least Squares Regression (PLSR) eingesetzt. Die PLSR bietet dabei den Vorteil, Matrixeffekte auszugleichen, wodurch robustere Kalibriermodelle erhalten werden können. Zusätzlich wurde eine Hauptkomponentenanalyse (PCA) durchgeführt, um Gemeinsamkeiten und Ausreißer innerhalb des Probensets zu identifizieren. Es zeigte sich, dass eine Klassifizierung der Böden anhand ihrer Textur Sand, Schluff, Lehm und Ton möglich ist. Aufbauend auf den Ergebnissen idealer Bodenproben (zu Tabletten gepresste luftgetrocknete Proben mit Korngrößen < 0,5 mm) wurde im Verlauf dieser Arbeit die Probenvorbereitung immer weiter reduziert und der Einfluss verschiedener Kenngrößen untersucht. Diese Einflussfaktoren können die Dichte und die Homogenität der Probe, sowie Korngrößeneffekte und die Feuchtigkeit sein. Anhand des RMSE (Wurzel der mittleren Fehlerquadratsumme) und unter Berücksichtigung der Residuen werden die jeweils erstellten Kalibriermodelle miteinander verglichen. Um die Güte der Modelle zu bewerten, wurden diese mit einem Testset validiert. Hierfür standen 662 Bodenproben von 15 verschiedenen Standorten in Deutschland zur Verfügung. Da die Ergebnisse an gepressten Tabletten für die Elemente Al, Si, K, Ca, Ti, Mn, Fe und Zn den Anforderungen für eine spätere Online-Analyse entsprechen, wurden im weiteren Verlauf dieser Arbeit Kalibriermodelle mit losen Bodenproben erstellt. Auch hier konnten gute Ergebnisse durch ausreichende Nachweisgrenzen und eine niedrige gemittelte Messabweichung bei der Vorhersage unbekannter Testproben erzielt werden. Es zeigte sich, dass die Vorhersagefähigkeit mit der multivariaten PLSR besser ist als mit der univariaten Datenauswertung, insbesondere für die Elemente Mn und Zn. Der untersuchte Einfluss der Feuchtigkeit und der Korngrößen auf die Quantifizierung der Elementgehalte war vor allem bei leichteren Elementen deutlich zu sehen. Es konnte schließlich eine multivariate Kalibrierung unter Berücksichtigung dieser Faktoren für die Elemente Al bis Zn erstellt werden, so dass ein Einsatz an Böden auf dem Acker möglich sein sollte. Eine höhere Messunsicherheit muss dabei einkalkuliert werden. Für eine spätere Probennahme auf dem Feld wurde zudem der Unterschied zwischen statischen und dynamischen Messungen betrachtet, wobei sich zeigte, dass beide Varianten genutzt werden können. Zum Abschluss wurde der hier eingesetzte Sensor mit einem kommerziell erhältlichen Hand-Gerät auf sein Quantifizierungspotential hin verglichen. Der Sensor weist anhand seiner Ergebnisse ein großes Potential als Online-Sensor für die Messplattform auf. Die Ergebnisse unter Laborbedingungen zeigen, dass eine robuste Analyse Ackerböden unter Berücksichtigung der Einflussfaktoren möglich ist. N2 - As part of the research initiative "BonaRes – soil as sustainable resource of the bioeconomy", funded by the Federal Ministry of Education and Research, the subproject I4S is responsible for the development of an integrated system for site-specific soil fertility management. For this purpose, a measuring platform for the determination of relevant soil properties and the quantitative analysis of selected macro- and micronutrients is planned. In the first part of this project, the focus will be on calibration and validation of different sensors on the matrix soil, sampling on the field as well as designing and construction of the measurement platform. In the second part of the project, the soil sensors were installed and models as well as decision making algorithms for the control of fertilization and corresponding improvement of soil functions were established. The aim of the present work is the investigation and development of a robust online-analysis with energy-dispersive X-ray fluorescence spectroscopy (EDXRF) for the quantification of selected macro- and micronutrients in soils for a low-cost and area-wide mapping of arable land. For the development of an online method, a state-of-the-art X-ray fluorescence sensor was launched, and the corresponding device parameters were optimized for the matrix soil. The determination of the analytical figures of merit such as precision and detection limit took place for a selection of nutrients Al, Si, P, S, K, Ca, Ti, Mn, Fe, Cu and Zn. In order to obtain a matrix-specific calibration, certified reference materials (CRM) as well as a selection of agricultural soils was used. Since one of the biggest disadvantages of X-ray fluorescence analysis is the influence of matrix effects, the multivariate method of partial least squares regression (PLSR) in addition to the classical univariate data analysis was applied. PLSR offers the advantage of compensating matrix effects, resulting in more robust calibration models. Furthermore, a principal component analysis (PCA) was performed to identify similarities and outliers within the sample set. A classification of the soils based on their texture sand, silt, loam and clay was possible. Based on the results of ideal soil samples: pelleted air-dried samples with particle sizes < 0.5 mm, the sample preparation was reduced, and the influence of different properties was investigated. These factors can be the density and homogeneity of the sample, as well as grain size and moisture. Based on the parameter RMSE and considering the residuals, the created calibration models were compared with each other. To evaluate the quality of the models, validation with a test set was done. For this purpose, 662 soil samples from 15 different locations in Germany were available. Since the results on pressed pellets for the elements Al, Si, K, Ca, Ti, Mn, Fe and Zn correspond to the requirements for later online-analysis, further calibration models with loose soil samples were prepared. Again, good results could be achieved with sufficient detection limits and a low mean error in the prediction of unknown test samples. The predictive capability of the multivariate PLSR is better than that of the univariate data analysis, especially for the elements Mn and Zn. The influence of moisture and grain sizes on the quantification of elemental contents is clearly visible, especially for lighter elements. A multivariate calibration for the elements Si to Zn was possible, so that it is possible to measure soils in the field. A higher measurement uncertainty must be considered. For any subsequent sampling on the field, the difference between static and dynamic measurements was also considered showing that both variants could be used. Finally, the used sensor was compared with a commercially available handheld device for its quantification potential. Based on the results, the sensor has great potential as an online-sensor on the platform. The results under laboratory conditions show that the robust analysis of arable soils is possible considering the influencing factors. T2 - Development of a robust online-method for determination of nutrients in agricultural soils using an EDXRF-sensor KW - Chemometrie KW - Boden KW - RFA KW - PCA KW - PLSR KW - ICP-OES KW - Nährelemente KW - Soil KW - Chemometrics KW - Nutrients KW - XRF KW - PCA KW - PLSR KW - ICP-OES Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-483735 ER - TY - THES A1 - Caprioglio, Pietro T1 - Non-radiative recombination losses in perovskite solar cells BT - from fundamental understanding to high efficiency devices BT - vom grundlegenden Verständnis zu hocheffizienten Bauteilen N2 - In the last decade the photovoltaic research has been preponderantly overturned by the arrival of metal halide perovskites. The introduction of this class of materials in the academic research for renewable energy literally shifted the focus of a large number of research groups and institutions. The attractiveness of halide perovskites lays particularly on their skyrocketing efficiencies and relatively simple and cheap fabrication methods. Specifically, the latter allowed for a quick development of this research in many universities and institutes around the world at the same time. The outcome has been a fast and beneficial increase in knowledge with a consequent terrific improvement of this new technology. On the other side, the enormous amount of research promoted an immense outgrowth of scientific literature, perpetually published. Halide perovskite solar cells are now effectively competing with other established photovoltaic technologies in terms of power conversion efficiencies and production costs. Despite the tremendous improvement, a thorough understanding of the energy losses in these systems is of imperative importance to unlock the full thermodynamic potential of this material. This thesis focuses on the understanding of the non-radiative recombination processes in the neat perovskite and in complete devices. Specifically, photoluminescence quantum yield (PLQY) measurements were applied to multilayer stacks and cells under different illumination conditions to accurately determine the quasi-Fermi levels splitting (QFLS) in the absorber, and compare it with the external open-circuit voltage of the device (V_OC). Combined with drift-diffusion simulations, this approach allowed us to pinpoint the sites of predominant recombination, but also to investigate the dynamics of the underlying processes. As such, the internal and external ideality factors, associated to the QFLS and V_OC respectively, are studied with the aim of understanding the type of recombination processes taking place in the multilayered architecture of the device. Our findings highlight the failure of the equality between QFLS and V_OC in the case of strong interface recombination, as well as the detrimental effect of all commonly used transport layers in terms of V_OC losses. In these regards, we show how, in most perovskite solar cells, different recombination processes can affect the internal QFLS and the external V_OC and that interface recombination dictates the V_OC losses. This line of arguments allowed to rationalize that, in our devices, the external ideality factor is completely dominated by interface recombination, and that this process can alone be responsible for values of the ideality factor between 1 and 2, typically observed in perovskite solar cells. Importantly, our studies demonstrated how strong interface recombination can lower the ideality factor towards values of 1, often misinterpreted as pure radiative second order recombination. As such, a comprehensive understanding of the recombination loss mechanisms currently limiting the device performance was achieved. In order to reach the full thermodynamic potential of the perovskite absorber, the interfaces of both the electron and hole transport layers (ETL/HTL) must be properly addressed and improved. From here, the second part of the research work is devoted on reducing the interfacial non-radiative energy losses by optimizing the structure and energetics of the relevant interface in our solar cell devices, with the aim of bringing their quasi-Fermi level splitting closer to its radiative limit. As such, the interfaces have been carefully addressed and optimized with different methodologies. First, a small amount of Sr is added into the perovskite precursor solution with the effect of effectively reducing surface and interface recombination. In this case, devices with V_OC up to 1.23 V were achieved and the energy losses were minimized to as low as 100 meV from the radiative limit of the material. Through a combination of different methods, we showed that these improvements are related to a strong n-type surface doping, which repels the holes in the perovskite from the surface and the interface with the ETL. Second, a more general device improvement was achieved by depositing a defect-passivating poly(ionic-liquid) layer on top of the perovskite absorber. The resulting devices featured a concomitant improvement of the V_OC and fill factor, up to 1.17 V and 83% respectively, reaching efficiency as high as 21.4%. Moreover, the protecting polymer layer helped to enhance the stability of the devices under prolonged maximum power point tracking measurements. Lastly, PLQY measurements are used to investigate the recombination mechanisms in halide-segregated large bandgap perovskite materials. Here, our findings showed how few iodide-rich low-energy domains act as highly efficient radiative recombination centers, capable of generating PLQY values up to 25%. Coupling these results with a detailed microscopic cathodoluminescence analysis and absorption profiles allowed to demonstrate how the emission from these low energy domains is due to the trapping of the carriers photogenerated in the Br-rich high-energy domains. Thereby, the strong implications of this phenomenon are discussed in relation to the failure of the optical reciprocity between absorption and emission and on the consequent applicability of the Shockley-Queisser theory for studying the energy losses such systems. In conclusion, the identification and quantification of the non-radiative QFLS and V_OC losses provided a base knowledge of the fundamental limitation of perovskite solar cells and served as guidance for future optimization and development of this technology. Furthermore, by providing practical examples of solar cell improvements, we corroborated the correctness of our fundamental understanding and proposed new methodologies to be further explored by new generations of scientists. N2 - In den letzten zehn Jahren hat sich die Photovoltaikforschung durch das Aufkommen von metallhalogeniden Perowskiten grundlegend geändert. Die Einführung dieser Materialklasse in der Forschung für erneuerbare Energien hat eine Neuorientierung einer großen Anzahl von Forschungsgruppen eingeleitet. Die Attraktivität von metallhalogeniden Perowskiten beruht insbesondere auf ihren hohen photovoltaischen Wirkungsgraden sowie ihren einfachen und billigen Herstellungsverfahren. Letzteres ermöglichte letztendlich auch die schnelle Entwicklung der Perowskit Photovoltaik an vielen Universitäten und Instituten weltweit. Die universitäre Forschung führte außerdem zu einem verbesserten Verständnis der Limitierungen der Solarzellen was zu einer weiteren Verbesserung der Technologie betrug. Auf der anderen Seite führte die intensive Forschung zu einem immensen Wachstum der wissenschaftlichen Publikationen. Halogenid-Perowskit-Solarzellen konkurrieren heute effektiv mit anderen etablierten Photovoltaik-Technologien hinsichtlich ihres Wirkungsgrades und der Produktionskosten. Trotz der der enormen Effizienzsteigerung ist ein gründliches Verständnis der Energieverluste in diesen Systemen von entscheidender Bedeutung, um das volle thermodynamische Potenzial dieses Materials auszuschöpfen. Diese Arbeit konzentriert sich auf das Verständnis nichtstrahlender Rekombinationsprozesse in den reinen Perowskitschichten und in vollständigen Solarzellen. Insbesondere wurden Messungen der Photolumineszenzquantenausbeute (PLQY) an Mehrschichtstapel und Zellen unter verschiedenen Beleuchtungsbedingungen durchgeführt, um die Quasi-Fermi-Niveau-Aufspaltung (QFLS) in der aktiven Schicht genau zu bestimmen und sie mit der externen Leerlaufspannung (VOC) der Bauteile zu vergleichen. In Kombination mit Drift-diffusions-Simulationen konnten wir mit diesem Ansatz die Stellen der vorherrschenden Rekombination in den Bauteilen lokalisieren, aber auch die Dynamik der zugrunde liegenden Prozesse untersuchen. In weiterer Folge wurden die internen und externen Idealitätsfaktoren, die mit dem QFLS bzw. VOC verbunden sind, untersucht, um die Art der Rekombinationsprozesse zu verstehen, die in Multischicht-Solarzellen stattfinden. Unsere Ergebnisse zeigten, dass das QFLS und der VOC bei starker Grenzflächenrekombination nicht gleich sind, sowie den nachteiligen Effekt aller häufig verwendeten Transportschichten in Bezug auf VOC-Verluste. In diesem Zusammenhang zeigten wir, wie in den meisten Perowskit-Solarzellen unterschiedliche Rekombinationsprozesse das interne QFLS und das externe VOC beeinflussen können und dass die Grenzflächenrekombination die VOC-Verluste dominiert. Diese Argumentation erlaubte es uns außerdem klären, warum in den Bauteilen der externe Idealitätsfaktor vollständig von der Grenzflächenrekombination dominiert wird und dass dieser Prozess allein für Werte des Idealitätsfaktors zwischen 1 und 2 verantwortlich sein kann, die typischerweise in Perowskit-Solarzellen beobachtet werden. Insbesondere zeigten unsere Studien, wie eine starke Grenzflächenrekombination den Idealitätsfaktor auf Werte von 1 senken kann, was häufig als reine strahlende Rekombination zweiter Ordnung misinterpretiert wird. Diese Studien ermöglichten uns daher ein umfassendes Verständnis der Rekombinationsverlustmechanismen, die derzeit den Wirkungsgrad limitieren. Um das volle thermodynamische Potential der Perowskit-Absorberschicht zu erreichen, müssen die Grenzflächen der Elektron- als auch der Lochtransportschicht (ETL/HTL) richtig adressiert und verbessert werden. Ausgehend davon, befasst sich der zweite Teil der Forschungsarbeit mit der Reduzierung der nichtstrahlenden Energieverluste an der Grenzfläche durch Optimierung der Struktur und Energetik der relevanten Grenzflächen in den Solarzellen, um deren Quasi-Fermi-Niveau-Aufspaltung näher ans strahlende Limit zu bringen. Daher wurden die Grenzflächen sorgfältig untersucht und mit unterschiedlichen Methoden optimiert. Zunächst wird der Perowskit-Lösung eine kleine Menge Strontium (Sr) zugesetzt, um die Oberflächen- und Grenzflächenrekombination effektiv zu reduzieren. In diesem Fall wurden Bauteile mit Leerlaufspannungen bis zu 1.23 V erreicht und die Energieverluste auf nur 100 meV bezüglich des strahlenden Limits des Materials reduziert. Durch eine Kombination unterschiedlicher Methoden haben wir in weiterer Folge gezeigt, dass diese Verbesserungen mit einer starken Oberflächendotierung vom n-Typ zusammenhängen, die die Löcher im Perowskit von der Oberfläche und der Grenzfläche zur ETL abstößt. Außerdem wurde eine allgemeinere Verbesserung der Bauteile erreicht, indem eine defektpassivierende Poly(ionische) Flüssigkeit auf dem Perowskit-Absorber abgeschieden wurde. Die resultierenden Solarzellen zeigten eine gleichzeitige Verbesserung des VOC und des Füllfaktors von 1.17 V bzw. 83% und erreichten einen Wirkungsgrad von bis zu 21.4%. Darüber hinaus trug die schützende Polymerschicht dazu bei, die Stabilität der Bauteile bei längeren Messungen am maximalen Leistungspunkts zu verbessern. In einer weiteren Studie wurden PLQY-Messungen verwendet, um die Rekombinationsmechanismen in Halogenid-getrennten Perowskit-Materialien mit großer Bandlücke zu untersuchen. Hier zeigten unsere Ergebnisse, wie wenige jodreiche Domänen mit vergleichsweise kleiner Bandlücke als hocheffiziente Strahlungsrekombinationszentren fungieren können, die zu PLQY-Werte von bis zu 25% führen können. Durch die Kopplung dieser Ergebnisse mit einer detaillierten mikroskopischen Kathodolumineszenzanalyse und Absorptionsprofilen konnte gezeigt werden, wie die Emission aus den jodreichen Niedrigenergiedomänen auf das Einfangen von photogenerierten Ladungsträgern in den Bromid-reichen Domänen mit hoher Bandlücke zurückzuführen ist. Dabei wurden die starken Auswirkungen dieses Phänomens in Bezug auf das Versagen der optischen Reziprozität zwischen Absorption und Emission und die daraus resultierende Anwendbarkeit der Shockley-Queisser-Theorie zur Untersuchung der Energieverluste solcher Systeme diskutiert. Zusammenfassend lieferte die Identifizierung und Quantifizierung der nichtstrahlenden QFLS und VOC-Verluste ein grundlegendes Verständnis der grundlegenden Limitierungen von Perowskit-Solarzellen und dient als Leitfaden für die zukünftige Optimierung und Entwicklung dieser Technologie. Darüber hinaus haben wir anhand praktischer Beispiele konkrete Verbesserungen von Solarzellen aufgezeigt, die die Richtigkeit unserer Schlussfolgerungen bestätigten sowie neue Methoden vorgeschlagen, die von einer neuen Generationen von Wissenschaftlern weiter untersucht werden können. T2 - Nichtstrahlende Rekombinationsverluste in Perowskit-Solarzellen KW - perovskite KW - solar cells KW - Perowskit KW - Solarzellen KW - Photovoltaik Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-477630 ER - TY - THES A1 - Chandra, Johan T1 - The role of the oculomotor control in eye movements during reading N2 - Most reading theories assume that readers aim at word centers for optimal information processing. During reading, saccade targeting turns out to be imprecise: Saccades’ initial landing positions often miss the word centers and have high variance, with an additional systematic error that is modulated by the distance from the launch site to the center of the target word. The performance of the oculomotor system, as reflected in the statistics of within-word landing positions, turns out to be very robust and mostly affected by the spatial information during reading. Hence, it is assumed that the saccade generation is highly automated. The main goal of this thesis is to explore the performance of the oculomotor system under various reading conditions where orthographic information and the reading direction were manipulated. Additionally, the challenges in understanding the eye movement data to represent the oculomotor process during reading are addressed. Two experimental studies and one simulation study were conducted for this thesis, which resulted in the following main findings: (i) Reading texts with orthographic manipulations leads to specific changes in the eye movement patterns, both in temporal and spatial measures. The findings indicate that the oculomotor control of eye movements during reading is dependent on reading conditions (Chapter 2 & 3). (ii) Saccades’ accuracy and precision can be simultaneously modulated under reversed reading condition, supporting the assumption that the random and systematic oculomotor errors are not independent. By assuming that readers increase the precision of sensory observation while maintaining the learned prior knowledge when reading direction was reversed, a process-oriented Bayesian model for saccade targeting can account for the simultaneous reduction of oculomotor errors (Chapter 2). (iii) Plausible parameter values serving as proxies for the intended within-word landing positions can be estimated by using the maximum a posteriori estimator from Bayesian inference. Using the mean value of all observations as proxies is insufficient for studies focusing on the launch-site effect because the method exhibits the strongest bias when estimating the size of the effect. Mislocated fixations remain a challenge for the currently known estimation methods, especially when the systematic oculomotor error is large (Chapter 4). The results reported in this thesis highlight the role of the oculomotor system, together with underlying cognitive processes, in eye movements during reading. The modulation of oculomotor control can be captured through a precise analysis of landing positions. N2 - Zahlreiche Theorien des Lesens gehen davon aus, dass Sakkaden beim Lesen auf die Wortmitte abzielen, um eine optimale Informationsverarbeitung zu erreichen. Die Lan- depositionen von Sakkaden verfehlen oft die Wortmitte und weisen eine hohe Varianz auf, mit einem zusätzlichen systematischen Fehler, der durch die Entfernung zwischen der Sakkadensstartposition und der Position der Wortmitte moduliert wird. Das Verhalten der Okulomotorik, wie es sich in der Statistik der Sakkadenlandepositionen widerspiegelt, erweist sich als sehr robust und wird hauptsächlich von räumlichen Informationen beeinflusst. Daher wird angenommen, dass der Sakkadengenerierungprozess automatisiert ist. Das Hauptziel dieser Dissertation ist es, das Verhalten des okulomotorischen Systems unter verschiedenen Lesebedingungen zu untersuchen. Hierzu wurden orthographische Informationen und die Leserichtung manipuliert. Blickbewegungsdaten repräsentieren den okulomotorischen Prozess beim Lesen. Die Herausforderungen beim Verständnis dieser Daten wurden thematisiert. Insgesamt wurden zwei experimentelle Studien und eine Simulationsstudie durchgeführt, die zu folgenden Hauptergebnissen führen: (i) Die Blickbewegungsmuster beim Lesen von Texten mit manipulierter Orthographie veränderten sich spezifisch zur jeweiligen Bedingung, sowohl in zeitlichen als auch räumlichen Kennwerten der Blickbewegungsdaten. Dies legt nahe, dass die okulomotorische Kontrolle beim Lesen an die Manipulation anpasst (Kapitel 2 & 3). (ii) Sowohl Genauigkeit, als auch Präzision von Sakkaden lassen sich durch die veränderte Leserichtung verbessern. Das Ergebnis zeigt, dass systematische und zufällige Fehler des okulomotorischen Systems nicht unabhängig sind. Das Bayes’sche Model zur Sakkadenplanung kann die empirischen Ergebnisse approximieren und zeitgleich die verbesserte Sakkadenausrichtung erklären. In der Rechts-nach-Links Lesebedingung verbessert sich die Präzision von sensorischen Informationen, während das a priori erlernte Vorwissen unverändert bleibt (Kapitel 2). (iii) Plausible Parameterwerte, die als Annäherung für intendierte Landepositionen dienen, können durch Verwendung des maximalen a posteriori Schätzers aus der Bayes’schen Inferenz geschätzt werden. Die einfache Mittelwertsmethode weist die stärksten Verzerrung bei der Schätzung der Effektstärke des Launch-Site-Effekts auf. Daher ist sie nicht ausreichend um den Effekt zu beschreiben. Falsch verorterte Fixationen bleiben eine Herausforderung für die derzeit bekannten Schätzmethoden, insbesondere wenn der systematische okulomotorische Fehler groß ist (Kapitel 4). Die in dieser Arbeit berichteten Ergebnisse unterstreichen die Rolle des okulomotorischen Systems, zusammen mit den zugrundeliegenden kognitiven Prozessen, bei der Blicksteuerung beim Lesen. Die Modulation der okulomotorischen Steuerung kann durch die genauen Analysen der Sakkadenlandepositionen erfasst werden. T2 - Die Rolle der Okulomotorik in Blickbewegungen beim Lesen KW - Oculomotor control KW - Eye movements KW - Reading KW - Blickbewegungen KW - Okulomotorik KW - Lesen Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-475930 ER - TY - THES A1 - Chao, Madlen T1 - Entwicklung und Validierung eines Online-LIBS-Verfahrens für die Bestimmung von Nährelementen in Böden N2 - In den letzten Jahrzehnten ist die Nachfrage nach kostengünstigen und flächendeckenden Kartierungsmöglichkeiten im Hinblick auf eine ertragssteigernde und umweltfreundlichere Bewirtschaftung von landwirtschaftlichen Nutzflächen stark gestiegen. Hierfür eignen sich spektroskopische Methoden wie die Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA), Raman- und Gammaspektroskopie sowie die laserinduzierte Plasmaspektroskopie (LIBS). In Abhängigkeit von der Funktionsweise der jeweiligen Methoden werden Informationen zu verschiedensten Bodeneigenschaften wie Nährelementgehalt, Textur und pH-Wert erhalten. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Online-LIBS-Verfahrens zur Nährelementbestimmmung und Kartierung von Ackerflächen. Die LIBS ist eine schnelle und simultane Multielementanalyse bei der durch das Fokussieren eines hochenergetischen Laserpulses Probenmaterial von der Probenoberfläche ablatiert wird und in ein Plasma überführt wird. Beim Abkühlen des Plasmas wird Strahlung emittiert, welche Rückschlüsse über die elementare Zusammensetzung der Probe gibt. Diese Arbeit ist im Teilprojekt I4S (Intelligenz für Böden) im Forschungsprogramm BonaRes (Boden als nachhaltige Ressource für die Bioökonomie) des Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) entstanden. Es wurden insgesamt 651 Bodenproben von verschiedenen Test-Agrarflächen unterschiedlichster Standorte Deutschlands gemessen, ausgewertet und zu Validierungszwecken mit entsprechender Referenzanalytik wie die Optische Emissionsspektroskopie mittels induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-OES) und die wellenlängendispersive Röntgenfluoreszenzanalyse (WDRFA) charakterisiert. Für die Quantifizierung wurden zunächst die Messparameter des LIBS-Systems auf die Bodenmatrix optimiert und für die Elemente geeignete Linien ausgewählt sowie deren Nachweisgrenzen bestimmt. Es hat sich gezeigt, dass eine absolute Quantifizierung basierend auf einem univariaten Ansatz aufgrund der starken Matrixeffekte und der schlechten Reproduzierbarkeit des Plasmas nur eingeschränkt möglich ist. Bei Verwendung eines multivariaten Ansatz wie der Partial Least Squares Regression (PLSR) für die Kalibrierung konnten für die Nährelemente im Vergleich zur univariaten Variante Analyseergebnisse mit höherer Güte und geringeren Messunsicherheiten ermittelt werden. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass das multivariate Modell weiter verbessert werden kann, indem mit einer Vielzahl von gut analysierten Böden verschiedener Standorte, Bodenarten und einem breiten Gehaltsbereich kalibriert wird. Mithilfe der Hauptkomponentenanalyse (PCA) wurde eine Klassifizierung der Böden nach der Textur realisiert. Weiterhin wurde auch eine Kalibrierung mit losem Bodenmaterial erstellt. Trotz der Signalabnahme konnten für die verschiedenen Nährelemente Kalibriergeraden mit ausreichender, analytischer Güte erstellt werden. Für den Einsatz auf dem Acker wurde außerdem der Einfluss von Korngröße und Feuchtigkeit auf das LIBS-Signal untersucht. Die unterschiedlichen Korngrößen haben nur einen geringen Einfluss auf das LIBS-Signal und das Kalibriermodell lässt sich durch entsprechende Proben leicht anpassen. Dagegen ist der Einfluss der Feuchtigkeit deutlich stärker und hängt stark von der Bodenart ab, sodass für jede Bodenart ein separates Kalibriermodell für verschiedene Feuchtigkeitsgehalte erstellt werden muss. Mithilfe der PCA kann der Feuchtigkeitsgehalt im Boden grob abgeschätzt werden und die entsprechende Kalibrierung ausgewählt werden. Diese Arbeit liefert essentielle Informationen für eine Echtzeit-Analyse von Nährelementen auf dem Acker mittels LIBS und leistet einen wichtigen Beitrag zu einer fortschrittlichen und zukunftsfähigen Nutzung von Ackerflächen. N2 - In the last few decades, the demand for affordable and extensive mapping of agricultural fields has risen in order to make the cultivation of these areas more yielding and environmentally friendly. Spectroscopic methods like X-ray fluorescence spectroscopy (XRF), Raman spectroscopy, gamma-ray spectroscopy and laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) are generally suitable for this purpose. Depending on the functionality of each method, information about soil properties such as nutrient content, texture and pH value are obtained. The aim of this thesis is the development of an online LIBS analysis method for the determination of the nutrient content in soil and the mapping of agricultural areas. LIBS is a fast and simultaneous multi-element analysis, in which material is ablated from the sample’s surface and turned into plasma by focused, highly energetic laser pulses. While the plasma cools down, radiation is emitted, which is characteristic for the elemental composition of the sample. The work in this thesis has been done as part of the project I4S (intelligence for soil) within the research programme BonaRes (soil as a sustainable resource for the bioeconomy) funded by the Federal Ministry of Education and Research (BMBF) in Germany. Overall, 651 soil samples of different agricultural areas within Germany have been selected, measured and evaluated with LIBS. For validation purposes the samples have been also analysed with inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES) and wavelength-dispersive X-ray fluorescence (WDXRF). For the quantification of the nutrient content, the measuring parameters of the LIBS system have been optimised for the soil matrix, suitable spectral lines have been chosen for each element and their limits of detection have been determined. It has been shown that an absolute quantification based on a univariate approach is challenging due to strong matrix effects and poor reproducibility of the plasma. By utilising a multivariate approach such as partial least squares regression (PLSR) for the calibration, better results with lower measurement uncertainties have been obtained for the quantification of the nutrient content. The multivariate model has been improved further by cali-brating with data from soils of different origin, type and nutrient content. With the help of principal component analysis (PCA) a classification of soils according to their textures is realised. Further-more, another model is calibrated with loose soil as opposed to the pressed pellets that have been used before. Despite decreases in signal intensity, calibration models with sufficient accuracy have been achieved. For the application on the field, the influence of different grain size distributions and moisture have been investigated. First tests of different grain size distributions have indicated that the grain size has only a small effect on the LIBS signal and calibration models can be easily ad-justed with the help of appropriate samples. However, the influence of moisture is much larger and depends on the soil type, which is why for each soil type a separate calibration model for different moisture contents has to be created. With the help of PCA, the moisture content can be estimated and, thus, the correct calibration model can be chosen. This thesis provides essential information for the real-time analysis of nutrient content on agricultural fields with LIBS and makes an important contribution to an advanced and sustainable usage of agricultural land. T2 - Development and validation of an online-LIBS method for the determination of nutrients in soils KW - LIBS KW - PLSR KW - PCA KW - Nährelemente KW - Boden KW - Doppelpuls KW - Chemometrie KW - Düngeempfehlung KW - Kartierung KW - Precision Agriculture KW - ICP-OES KW - RFA KW - XRF Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-476772 ER - TY - THES A1 - Christ, Simon T1 - Morphological transitions of vesicles exposed to nonuniform spatio-temporal conditions N2 - Giant unilamellar vesicles are an important tool in todays experimental efforts to understand the structure and behaviour of biological cells. Their simple structure allows the isolation of the physical elastic properties of the lipid membrane. A central physical property is the bending energy of the membrane, since the many different shapes of giant vesicles can be obtained by finding the minimum of the bending energy. In the spontaneous curvature model the bending energy is a function of the bending rigidity as well as the mean curvature and an additional parameter called the spontaneous curvature, which describes an internal preference of the lipid-bilayer to bend towards one side or the other. The spontaneous and mean curvature are local properties of the membrane. Additional constraints arise from the conservation of the membrane surface area and the enclosed volume, which are global properties. In this thesis the spontaneous curvature model is used to explain the experimental observation of a periodic shape oscillation of a giant unilamellar vesicle that was filled with a protein complex that periodically binds to and unbinds from the membrane. By assuming that the binding of the proteins to the membrane induces a change in the spontaneous curvature the experimentally observed shapes could successfully be explained. This involves the numerical solution of the differential equations as obtained from the minimization of the bending energy respecting the area and volume constraints, the so called shape equations. Vice versa this approach can be used to estimate the spontaneous curvature from experimentally measurable quantities. The second topic of this thesis is the analysis of concentration gradients in rigid conic membrane compartments. Gradients of an ideal gas due to gravity and gradients generated by the directed stochastic movement of molecular motors along a microtubulus were considered. It was possible to calculate the free energy and the bending energy analytically for the ideal gas. In the case of the non-equilibrium system with molecular motors, the characteristic length of the density profile, the jam-length, and its dependency on the opening angle of the conic compartment have been calculated in the mean-field limit. The mean field results agree qualitatively with stochastic particle simulations. N2 - Die Morphologie beschreibt die Struktur und Form von Organismen. Im Rahmen dieser Arbeit werden insbesondere die verschiedenen Formen von einfachen Lipidmembranen untersucht, die geschlossene Formen in Lösung bilden, die Vesikel. Der Fokus liegt dabei auf Begebenheiten, in denen die es inhomogene Zustände innerhalb oder außerhalb des Vesikels gibt. Das betrifft zum einen die Erklärung der beobachteten Formen in einem Experiment, bei dem im Inneren des Vesikels Proteine plaziert wurden, die sich wiederkehrend an die innere Vesikelmembran heften und wieder ablösen. Dabei Verändert sich die Form des Vesikels von einer symmetrischen erdnussähnlichen Form zu einer asymmetrischen Form mit einem sehr dünnen Hals. Mittels eines theoretischem Modells, dass dem Anheften der Proteine eine Änderung in ihrer bevorzugten Krümmung zuweist, werden Formen berechnet, die den beobachteten Formen gleichen und nur durch das Variieren der bevorzugten Krümmung kann derselbe Formübergang erzielt werden. Außerdem wird die Biegeenergie von Vesikeln, die durch die äußere Umgebung in eine kegelförmige Form gezwungen werden, in Abhängigkeit des Öffnungswinkels des Kegels analytisch berechnet. Es wird weiterhin die freie Energie eines idealen Gases, das durch die Kräfte der Gravitation inhomogen verteilt ist, innerhalb solcher starren kegelförmigen Vesikeln analytisch berechnet. Ein weiteres System, das betrachtet wird, sind molekulare Motoren, die die Fähigkeit besitzen, sich entlang bestimmter Stränge, der Mikrotubuli, gerichtet fortzubewegen und wenn sie sich nicht an einem Mikrotubulus befinden, bewegen sie sich aufgrund der üblichen ungerichteten Kräfte, der Diffusion. Wenn nur ein Mikrotubulus und nur eine Art von Motoren vorhanden ist, entsteht dadurch eine Anhäufung von Teilchen auf der Seite in die die Motoren sich bewegen, ein Konzentrationsgradient. Es wird analytisch berechnet, wie sich dieser Konzentrationsgradient verschiebt, wenn sich der Öffnungswinkel des Kegels ändert und mit Ergebnissen aus Computersimulationen verglichen. T2 - Morphologische Übergänge von Vesikeln unter räumlich oder zeitlich inhomogenen Bedingunge KW - Formgleichungen von Vesikeln KW - Shape equations of vesicles KW - Molekulare Motoren KW - Molecular motors KW - Conic compartments KW - Kegelförmige Geometrien KW - Bending energy KW - Biegeenergie KW - Min-Proteine KW - Min-proteins Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-480788 ER - TY - THES A1 - Ciaccio, Laura Anna T1 - Prefixed words in morphological processing and morphological impairments N2 - In recent years, a substantial number of psycholinguistic studies and of studies on acquired language impairments have investigated the case of morphologically complex words. These have provided evidence for what is known as ‘morphological decomposition’, i.e. a mechanism that decomposes complex words into their constituent morphemes during online processing. This is believed to be a fundamental, possibly universal mechanism of morphological processing, operating irrespective of a word’s specific properties. However, current accounts of morphological decomposition are mostly based on evidence from suffixed words and compound words, while prefixed words have been comparably neglected. At the same time, it has been consistently observed that, across languages, prefixed words are less widespread than suffixed words. This cross-linguistic preference for suffixing morphology has been claimed to be grounded in language processing and language learning mechanisms. This would predict differences in how prefixed words are processed and therefore also affected in language impairments, challenging the predictions of the major accounts of morphological decomposition. Against this background, the present thesis aims at reducing the gap between the accounts of morphological decomposition and the accounts of the suffixing preference, by providing a thorough empirical investigation of prefixed words. Prefixed words are examined in three different domains: (i) visual word processing in native speakers; (ii) visual word processing in non-native speakers; (iii) acquired morphological impairments. The processing studies employ the masked priming paradigm, tapping into early stages of visual word recognition. Instead, the studies on morphological impairments investigate the errors produced in reading aloud tasks. As for native processing, the present work first focuses on derivation (Publication I), specifically investigating whether German prefixed derived words, both lexically restricted (e.g. inaktiv ‘inactive’) and unrestricted (e.g. unsauber ‘unclean’) can be efficiently decomposed. I then present a second study (Publication II) on a Bantu language, Setswana, which offers the unique opportunity of testing inflectional prefixes, and directly comparing priming with prefixed inflected primes (e.g. dikgeleke ‘experts’) to priming with prefixed derived primes (e.g. bokgeleke ‘talent’). With regard to non-native processing (Publication I), the priming effects obtained from the lexically restricted and unrestricted prefixed derivations in native speakers are additionally compared to the priming effects obtained in a group of non-native speakers of German. Finally, in the two studies on acquired morphological impairments, the thesis investigates whether prefixed derived words yield different error patterns than suffixed derived words (Publication III and IV). For native speakers, the results show evidence for morphological decomposition of both types of prefixed words, i.e. lexically unrestricted and restricted derivations, as well as of prefixed inflected words. Furthermore, non-native speakers are also found to efficiently decompose prefixed derived words, with parallel results to the group of native speakers. I therefore conclude that, for the early stages of visual word recognition, the relative position of stem and affix in prefixed versus suffixed words does not affect how efficiently complex words are decomposed, either in native or in non-native processing. In the studies on acquired language impairments, instead, prefixes are consistently found to be more impaired than suffixes. This is explained in terms of a learnability disadvantage for prefixed words, which may cause weaker representations of the information encoded in affixes when these precede the stem (prefixes) as compared to when they follow it (suffixes). Based on the impairment profiles of the individual participants and on the nature of the task, this dissociation is assumed to emerge from later processing stages than those that are tapped into by masked priming. I therefore conclude that the different characteristics of prefixed and suffixed words do come into play at later processing stages, during which the lexical-semantic information contained in the different constituent morphemes is processed. The findings presented in the four manuscripts significantly contribute to our current understanding of the mechanisms involved in processing prefixed words. Crucially, the thesis constrains the processing disadvantage for prefixed words to later processing stages, thereby suggesting that theories trying to establish links between language universals and processing mechanisms should more carefully consider the different stages involved in language processing and what factors are relevant for each specific stage. N2 - In den letzten Jahren haben viele psycholinguistische Studien und Studien über erworbene Sprachstörungen das Thema morphologisch komplexe Wörter untersucht. Diese Studien haben darauf hingewiesen, dass komplexe Wörter während der Sprachverarbeitung in ihre Bestandteile (Morpheme) zerlegt werden. Die aktuelle Evidenz basiert jedoch meist auf Untersuchungen von suffigierten Wörtern und zusammengesetzten Wörtern (Komposita), während präfigierte Wörter vergleichsweise vernachlässigt wurden. Präfigierte Wörter sind sprachübergreifend weniger verbreitet als suffigierte Wörter. Es wurde behauptet, dass diese Präferenz für suffigierte Wörter in den ihnen zu Grunde liegenden Sprachverarbeitungs- und Sprachlernmechanismen begründet ist. Dies würde Unterschiede in der Art und Weise voraussagen, wie präfigierte und suffigierte Wörter verarbeitet werden und daher auch bei Sprachbeeinträchtigungen betroffen sind. Vor diesem Hintergrund liefert diese Dissertation eine gründliche empirische Untersuchung von präfigierten Wörtern in drei verschiedenen Bereichen: (i) visueller Worterkennung bei MuttersprachlerInnen; (ii) visueller Worterkennung bei Nicht-MuttersprachlerInnen; (iii) erworbenen morphologischen Störungen. Die Verarbeitungsstudien verwenden das Paradigma des maskierten Primings, während in den Studien zu morphologischen Störungen die Fehler analysiert werden, die beim Lautlesen einzelner Wörter entstehen. Für MuttersprachlerInnen konzentriert sich die Arbeit zuerst auf den Fall abgeleiteter Wörter (Publikation I), wobei insbesondere untersucht wird, ob lexikalisch eingeschränkte (z.B. inaktiv) und uneingeschränkte (z.B. unsauber) abgeleitete präfigierte Wörter effizient zerlegt werden können. Dann werden flektierte präfigierte Wörter in der Bantu-Sprache Setswana untersucht (Publikation II), mit dem Ziel, Priming-Effekte für flektierte (z.B. dikgeleke 'Experten') und abgeleitete (bokgeleke 'Talent') präfigierte Wörter zu vergleichen. Die Ergebnisse zeigen Hinweise auf effiziente morphologische Zerlegung von präfigierten Wörtern, sowohl für lexikalisch uneingeschränkte und eingeschränkte Ableitungen als auch für flektierte präfigierte Wörter. Im Hinblick auf die Verarbeitung durch Nicht-MuttersprachlerInnen (Publikation I) werden zusätzlich die Priming-Effekte, die für lexikalisch eingeschränkte und uneingeschränkte präfigierte Ableitungen bei MuttersprachlerInnen erzielt werden, mit den Priming-Effekten verglichen, die bei einer Gruppe von Nicht-MuttersprachlerInen des Deutschen erzielt werden. Die Ergebnisse zeigen, dass auch Nicht-MuttersprachlerInnen in der Lage sind, präfigierte Wörter effizient zu verarbeiten, mit parallelen Ergebnissen zur Gruppe der MuttersprachlerInnen. Schließlich wird in zwei Studien zu erworbenen morphologischen Störungen untersucht, ob präfigierte abgeleitete Wörter andere Fehlermuster ergeben als suffigierte abgeleitete Wörter (Publikation III und IV). Die Ergebnisse der beiden Studien zeigen, dass Präfixe stärker beeinträchtigt sind als Suffixe. Dies wird mit einem Lernfähigkeitsnachteil für präfigierte Wörter erklärt, der dazu führt, dass die in Affixen kodierten Informationen schwächer dargestellt werden, wenn diese vor dem Wortstamm stehen (Präfixe), als wenn sie ihm folgen (Suffixe). Insgesamt schließt man aus den Ergebnissen der Dissertation, dass in den frühen Phasen der visuellen Worterkennung, die die Methode des maskierten Primings untersucht, präfigierte Wörter genauso effizient verarbeitet werden können wie suffigierte Wörter, sowohl von MuttersprachlerInnen als auch von Nicht-MuttersprachlerInnen. Im Gegensatz dazu spielen die unterschiedlichen Eigenschaften von präfigierten Wörtern und suffigierten Wörtern in den Sprachverarbeitungsphasen, die die Studien zu morphologischen Störungen untersuchen, durchaus eine Rolle. Hier handelt es sich um spätere Phasen der Sprachverarbeitung, in denen die in den Morphemen enthaltenen lexikalisch-semantischen Informationen verarbeitet werden. Somit beschränkt die Dissertation Nachteile in der Verarbeitung von präfigierten Wörtern auf spätere Verarbeitungsphasen und deutet damit an, dass Theorien, welche Verbindungen zwischen Sprachuniversalien und Verarbeitungsmechanismen herstellen, die verschiedenen Phasen der Sprachverarbeitung und die für jede spezifische Phase relevanten Faktoren sorgfältiger berücksichtigen sollten. T2 - Präfigierte Wörter in der morphologischen Verarbeitung und bei morphologischen Störungen KW - morphology KW - Morphologie KW - visual word recognition KW - visuelle Worterkennung KW - morphological impairments KW - morphologische Störungen Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-484651 ER - TY - THES A1 - Crawford, Michael Scott T1 - Using individual-based modeling to understand grassland diversity and resilience in the Anthropocene N2 - The world’s grassland systems are increasingly threatened by anthropogenic change. Susceptible to a variety of different stressors, from land-use intensification to climate change, understanding the mechanisms driving the maintenance of these systems’ biodiversity and stability, and how these mechanisms may shift under human-mediated disturbance, is thus critical for successfully navigating the next century. Within this dissertation, I use an individual-based and spatially-explicit model of grassland community assembly (IBC-grass) to examine several processes, thought key to understanding their biodiversity and stability and how it changes under stress. In the first chapter of my thesis, I examine the conditions under which intraspecific trait variation influences the diversity of simulated grassland communities. In the second and third chapters of my thesis, I shift focus towards understanding how belowground herbivores influence the stability of these grassland systems to either a disturbance that results in increased, stochastic, plant mortality, or eutrophication. Intraspecific trait variation (ITV), or variation in trait values between individuals of the same species, is fundamental to the structure of ecological communities. However, because it has historically been difficult to incorporate into theoretical and statistical models, it has remained largely overlooked in community-level analyses. This reality is quickly shifting, however, as a consensus of research suggests that it may compose a sizeable proportion of the total variation within an ecological community and that it may play a critical role in determining if species coexist. Despite this increasing awareness that ITV matters, there is little consensus of the magnitude and direction of its influence. Therefore, to better understand how ITV changes the assembly of grassland communities, in the first chapter of my thesis, I incorporate it into an established, individual-based grassland community model, simulating both pairwise invasion experiments as well as the assembly of communities with varying initial diversities. By varying the amount of ITV in these species’ functional traits, I examine the magnitude and direction of ITV’s influence on pairwise invasibility and community coexistence. During pairwise invasion, ITV enables the weakest species to more frequently invade the competitively superior species, however, this influence does not generally scale to the community level. Indeed, unless the community has low alpha- and beta- diversity, there will be little effect of ITV in bolstering diversity. In these situations, since the trait axis is sparsely filled, the competitively inferior may suffer less competition and therefore ITV may buffer the persistence and abundance of these species for some time. In the second and third chapters of my thesis, I model how one of the most ubiquitous trophic interactions within grasslands, herbivory belowground, influences their diversity and stability. Until recently, the fundamental difficulty in studying a process within the soil has left belowground herbivory “out of sight, out of mind.” This dilemma presents an opportunity for simulation models to explore how this understudied process may alter community dynamics. In the second chapter of my thesis, I implement belowground herbivory – represented by the weekly removal of plant biomass – into IBC-grass. Then, by introducing a pulse disturbance, modelled as the stochastic mortality of some percentage of the plant community, I observe how the presence of belowground herbivores influences the resistance and recovery of Shannon diversity in these communities. I find that high resource, low diversity, communities are significantly more destabilized by the presence of belowground herbivores after disturbance. Depending on the timing of the disturbance and whether the grassland’s seed bank persists for more than one season, the impact of the disturbance – and subsequently the influence of the herbivores – can be greatly reduced. However, because human-mediated eutrophication increases the amount of resources in the soil, thus pressuring grassland systems, our results suggest that the influence of these herbivores may become more important over time. In the third chapter of my thesis, I delve further into understanding the mechanistic underpinnings of belowground herbivores on the diversity of grasslands by replicating an empirical mesocosm experiment that crosses the presence of herbivores above- and below-ground with eutrophication. I show that while aboveground herbivory, as predicted by theory and frequently observed in experiments, mitigates the impact of eutrophication on species diversity, belowground herbivores counterintuitively reduce biodiversity. Indeed, this influence positively interacts with the eutrophication process, amplifying its negative impact on diversity. I discovered the mechanism underlying this surprising pattern to be that, as the herbivores consume roots, they increase the proportion of root resources to root biomass. Because root competition is often symmetric, herbivory fails to mitigate any asymmetries in the plants’ competitive dynamics. However, since the remaining roots have more abundant access to resources, the plants’ competition shifts aboveground, towards asymmetric competition for light. This leads the community towards a low-diversity state, composed of mostly high-performance, large plant species. We further argue that this pattern will emerge unless the plants’ root competition is asymmetric, in which case, like its counterpart aboveground, belowground herbivory may buffer diversity by reducing this asymmetry between the competitively superior and inferior plants. I conclude my dissertation by discussing the implications of my research on the state of the art in intraspecific trait variation and belowground herbivory, with emphasis on the necessity of more diverse theory development in the study of these fundamental interactions. My results suggest that the influence of these processes on the biodiversity and stability of grassland systems is underappreciated and multidimensional, and must be thoroughly explored if researchers wish to predict how the world’s grasslands will respond to anthropogenic change. Further, should researchers myopically focus on understanding central ecological interactions through only mathematically tractable analyses, they may miss entire suites of potential coexistence mechanisms that can increase the coviability of species, potentially leading to coexistence over ecologically-significant timespans. Individual-based modelling, therefore, with its focus on individual interactions, will prove a critical tool in the coming decades for understanding how local interactions scale to larger contexts, and how these interactions shape ecological communities and further predicting how these systems will change under human-mediated stress. N2 - Grasland ist durch anthropogene Veränderungen bedroht. Im Rahmen dieser Dissertation verwende ich ein individuelles und räumlich-explizites Modell der Grasland-Gemeinschaftsversammlung (IBC-Gras), um verschiedene Prozesse zu untersuchen, die als Schlüssel zum Verständnis ihrer Biodiversität und Stabilität und deren Veränderung unter Stress gelten. Im ersten Kapitel meiner Dissertation untersuche ich die Bedingungen, unter denen eine intraspezifische Merkmalsvariation die Vielfalt der simulierten Graslandgemeinschaften beeinflusst. Im zweiten und dritten Kapitel meiner Dissertation verlege ich den Schwerpunkt auf das Verständnis, wie unterirdische Pflanzenfresser die Stabilität dieser Grünlandsysteme beeinflussen, und zwar entweder durch eine Störung, die zu erhöhter, stochastischer Pflanzensterblichkeit oder Eutrophierung führt. Intraspezifische Merkmalsvariation (ITV) oder Variation der Merkmalswerte zwischen Individuen derselben Art ist für die Struktur ökologischer Gemeinschaften von grundlegender Bedeutung. Da sie sich jedoch historisch gesehen nur schwer in theoretische und statistische Modelle einbauen lässt, wurde sie bei Analysen auf Gemeindeebene weitgehend übersehen. Diese Realität ändert sich jedoch schnell, da ein Forschungskonsens darauf hindeutet, dass sie einen beträchtlichen Anteil der Gesamtvariation innerhalb einer ökologischen Gemeinschaft ausmachen kann und dass sie eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der Koexistenz von Arten spielen kann. Trotz dieses zunehmenden Bewusstseins, dass das ITV von Bedeutung ist, gibt es kaum einen Konsens über das Ausmaß und die Richtung seines Einflusses. Um besser zu verstehen, wie ITV die Zusammensetzung von Grünlandgesellschaften verändert, beziehe ich daher im ersten Kapitel meiner Dissertation diese in ein etabliertes, auf dem Individuum basierendes Modell der Grünlandgesellschaften ein. Indem ich die Menge an ITV in den funktionellen Merkmalen dieser Arten variiere, untersuche ich das Ausmaß und die Richtung des Einflusses von ITV auf die paarweise Unsichtbarkeit und die Koexistenz von Gemeinschaften. Im zweiten und dritten Kapitel meiner Dissertation modelliere ich, wie eine der allgegenwärtigsten trophischen Interaktionen innerhalb von Grasland, die Pflanzenfresserei unter der Erde, deren Vielfalt und Stabilität beeinflusst. Bis vor kurzem hat die grundlegende Schwierigkeit, einen Prozess im Boden zu untersuchen, dazu geführt, dass Pflanzenfresser unter der Erde "aus den Augen, aus dem Sinn" geraten sind. Dieses Dilemma bietet eine Gelegenheit für Simulationsmodelle zu erforschen, wie dieser noch nicht untersuchte Prozess die Dynamik von Gemeinschaften verändern kann. Im zweiten Kapitel meiner Dissertation implementiere ich unterirdische Pflanzenfresserei - repräsentiert durch die wöchentliche Entfernung von pflanzlicher Biomasse - in IBC-Gras. Dann beobachte ich durch die Einführung einer Pulsstörung, die als stochastische Mortalität eines gewissen Prozentsatzes der Pflanzengemeinschaft modelliert wird, wie die Anwesenheit von unterirdischen Pflanzenfressern die Resistenz und Erholung der Shannon-Diversität in diesen Gemeinschaften beeinflusst. Ich stelle fest, dass Gemeinschaften mit hohen Ressourcen und geringer Diversität durch die Anwesenheit von unterirdischen Pflanzenfressern nach einer Störung wesentlich stärker destabilisiert werden. Abhängig vom Zeitpunkt der Störung und davon, ob die Saatgutbank des Graslandes länger als eine Saison besteht, können die Auswirkungen der Störung - und damit der Einfluss der Pflanzenfresser - stark reduziert werden. Im dritten Kapitel meiner Dissertation vertiefe ich das Verständnis der mechanistischen Grundlagen der unterirdischen Herbivoren für die Diversität von Grasland, indem ich ein empirisches Mesokosmos-Experiment repliziere, das die Anwesenheit von Herbivoren über- und unterirdisch mit Eutrophierung kreuzt. Ich zeige, dass, während oberirdische Pflanzenfresser, wie von der Theorie vorhergesagt und häufig in Experimenten beobachtet, die Auswirkungen der Eutrophierung auf die Artenvielfalt abschwächen, unterirdische Pflanzenfresser die Artenvielfalt kontraintuitiv reduzieren. Tatsächlich interagiert dieser Einfluss positiv mit dem Eutrophierungsprozess und verstärkt seine negativen Auswirkungen auf die Vielfalt. Ich schließe meine Dissertation mit einer Erörterung der Auswirkungen meiner Forschung auf den Stand der Technik bei der Variation intraspezifischer Merkmale und der unterirdischen Pflanzenfresserei, wobei der Schwerpunkt auf der Notwendigkeit einer vielfältigeren Theorieentwicklung bei der Untersuchung dieser grundlegenden Wechselwirkungen liegt. Meine Ergebnisse deuten darauf hin, dass der Einfluss dieser Prozesse auf die biologische Vielfalt und Stabilität von Graslandsystemen unterschätzt wird und mehrdimensional ist und gründlich erforscht werden muss, wenn Forscher vorhersagen wollen, wie die Grasländer der Welt auf anthropogene Veränderungen reagieren werden. Sollten sich Forscherinnen und Forscher darüber hinaus myopisch darauf konzentrieren, zentrale ökologische Wechselwirkungen nur durch mathematisch nachvollziehbare Analysen zu verstehen, könnten sie ganze Suiten potenzieller Koexistenzmechanismen übersehen, die die Begehrlichkeit von Arten erhöhen können und möglicherweise zu einer Koexistenz über ökologisch signifikante Zeitspannen hinweg führen. Daher wird sich die individuenbasierte Modellierung mit ihrem Schwerpunkt auf individuellen Interaktionen in den kommenden Jahrzehnten als ein entscheidendes Instrument erweisen, um zu verstehen, wie lokale Interaktionen sich auf größere Zusammenhänge ausdehnen und wie diese Interaktionen ökologische Gemeinschaften formen, und um weiter vorherzusagen, wie sich diese Systeme unter vom Menschen verursachtem Stress verändern werden. T2 - Einsatz von individualbasierten Modellen zum Verständnis der Grasland-Diversität und -Resilienz im Anthropozän KW - intraspecific trait variation KW - eutrophication KW - belowground herbivory KW - grassland KW - ecological modelling KW - intraspezifische Merkmalsvariation KW - Eutrophierung KW - Grasland KW - ökologische Modellierung KW - unterirdische Pflanzenfresser Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-479414 ER - TY - THES A1 - Dahlke, Sandro T1 - Rapid climate changes in the arctic region of Svalbard T1 - Aktuelle Klimaänderungen in der Svalbard-Region BT - processes, implications and representativeness for the broader Arctic BT - Prozesse, Auswirkungen und Repräsentativität für die Arktis N2 - Over the last decades, the Arctic regions of the earth have warmed at a rate 2–3 times faster than the global average– a phenomenon called Arctic Amplification. A complex, non-linear interplay of physical processes and unique pecularities in the Arctic climate system is responsible for this, but the relative role of individual processes remains to be debated. This thesis focuses on the climate change and related processes on Svalbard, an archipelago in the North Atlantic sector of the Arctic, which is shown to be a "hotspot" for the amplified recent warming during winter. In this highly dynamical region, both oceanic and atmospheric large-scale transports of heat and moisture interfere with spatially inhomogenous surface conditions, and the corresponding energy exchange strongly shapes the atmospheric boundary layer. In the first part, Pan-Svalbard gradients in the surface air temperature (SAT) and sea ice extent (SIE) in the fjords are quantified and characterized. This analysis is based on observational data from meteorological stations, operational sea ice charts, and hydrographic observations from the adjacent ocean, which cover the 1980–2016 period. It is revealed that typical estimates of SIE during late winter range from 40–50% (80–90%) in the western (eastern) parts of Svalbard. However, strong SAT warming during winter of the order of 2–3K per decade dictates excessive ice loss, leaving fjords in the western parts essentially ice-free in recent winters. It is further demostrated that warm water currents on the west coast of Svalbard, as well as meridional winds contribute to regional differences in the SIE evolution. In particular, the proximity to warm water masses of the West Spitsbergen Current can explain 20–37% of SIE variability in fjords on west Svalbard, while meridional winds and associated ice drift may regionally explain 20–50% of SIE variability in the north and northeast. Strong SAT warming has overruled these impacts in recent years, though. In the next part of the analysis, the contribution of large-scale atmospheric circulation changes to the Svalbard temperature development over the last 20 years is investigated. A study employing kinematic air-back trajectories for Ny-Ålesund reveals a shift in the source regions of lower-troposheric air over time for both the winter and the summer season. In winter, air in the recent decade is more often of lower-latitude Atlantic origin, and less frequent of Arctic origin. This affects heat- and moisture advection towards Svalbard, potentially manipulating clouds and longwave downward radiation in that region. A closer investigation indicates that this shift during winter is associated with a strengthened Ural blocking high and Icelandic low, and contributes about 25% to the observed winter warming on Svalbard over the last 20 years. Conversely, circulation changes during summer include a strengthened Greenland blocking high which leads to more frequent cold air advection from the central Arctic towards Svalbard, and less frequent air mass origins in the lower latitudes of the North Atlantic. Hence, circulation changes during winter are shown to have an amplifying effect on the recent warming on Svalbard, while summer circulation changes tend to mask warming. An observational case study using upper air soundings from the AWIPEV research station in Ny-Ålesund during May–June 2017 underlines that such circulation changes during summer are associated with tropospheric anomalies in temperature, humidity and boundary layer height. In the last part of the analysis, the regional representativeness of the above described changes around Svalbard for the broader Arctic is investigated. Therefore, the terms in the diagnostic temperature equation in the Arctic-wide lower troposphere are examined for the Era-Interim atmospheric reanalysis product. Significant positive trends in diabatic heating rates, consistent with latent heat transfer to the atmosphere over regions of increasing ice melt, are found for all seasons over the Barents/Kara Seas, and in individual months in the vicinity of Svalbard. The above introduced warm (cold) advection trends during winter (summer) on Svalbard are successfully reproduced. Regarding winter, they are regionally confined to the Barents Sea and Fram Strait, between 70°–80°N, resembling a unique feature in the whole Arctic. Summer cold advection trends are confined to the area between eastern Greenland and Franz Josef Land, enclosing Svalbard. N2 - Die Arktis hast sich über die letzten Jahrzehnte etwa 2–3 mal so schnell erwärmt wie die globale Mitteltemperatur der Erde, wofür der Begriff Arktische Verstärkung geprägt wurde. Eine komplexe Kaskade nichtlinear miteinander interagierender Prozesse und lokaler Bedingungen ist für das Auftreten dieses Phänomens verantwortlich, jedoch bleibt ein wissenschaftlicher Konsens zur Quantifizierung einzelner beteiligter Prozesse noch aus. Diese Arbeit befasst sich mit den Klimaänderungen und assoziierten Prozessen in der Svalbard-Region, einem arktischen Archipel im Nordatlantik. Svalbard kann als Brennpunkt der arktischen Veränderungen bezeichnet werden, vor allem während des Winters. In dieser ausgesprochen dynamischen Region interagieren die Energieflüsse durch großskalige atmosphärische und ozeanische Wärme- und Feuchtetransporte mit der heteorogenen Oberfläche, die sich aus Eis-, Wasser-, oder Landflächen zusammensetzt. Die daraus resultierenden horizontalen und vertikalen Energieflüsse stehen in engem Zusammenhang mit der Beschaffenheit der atmosphärischen Grenzschicht. Im ersten Teil dieser Arbeit werden laterale Unterschiede in der Oberflächentemperatur (SAT), sowie der Meereisbedeckung (SIE) in den Fjorden und Sunden des Archipels quantifiziert und klassifiziert. Dies geschieht auf der Grundlage von meteorologischen Stationsmessdaten und operationellen Eisbedeckungskarten der Jahe 1980–2016. Es zeigt sich, dass prozentuale Eisbedeckungen im Osten des Studiengebietes typischerweise 80–90% im Winter erreichen, während diese Werte in Fjorden der Westküste mit 40–50% deutlich niedriger liegen. Allerdings bedingt eine starke, winterliche SAT Erwärmung von 2–3K pro Jahrzehnt signifikante SIE Abwärtstrends, sodass die Fjorde im Westen von Svalbard in den jüngeren Wintern üblicherweise eisfrei waren. Im Weiteren wird gezeigt dass die warmen Ozeanströmungen nahe der Westküste, sowie spezielle Windkonstellationen, einen signifikanten regionalen Einfluss auf die langzeitliche Entwicklung der Meereisbedeckung ausüben. So kann Variabilität in der Temperatur des Westspitzbergenstroms etwa 20–37% der zwischenjährlichen SIE Variabilität in den Fjorden der Westküste erklären. Die meridionale Atmosphärenströmung nordwestlich von Spitzbergen, die hochkorelliert mit Eisdrift ist, kann andererseits –regional abhängig– etwa 20–50% der SIE-Variablität in den nördlichen und nordöstlichen Fjorden erklären. Durch den starken temperaturbedingten Eisrückgang in der gesamten Region sind diese Einflüsse zuletzt jedoch stark abgeschwächt. Im Folgenden wird der Beitrag von Zirkulationsänderungen zur Temperaturentwicklung Svalbards während der letzten 20 Jahre untersucht. Die Analyse basiert auf den Quellregionen troposphärischer Luftmassen, die sich aus kinematischen FLEXTRA-Rückwärtstrajektorien ergeben. Für den Winter zeigt sich, dass sich diese zuletzt immer häufiger in sub-arktische Gebiete über dem Nordatlantik verlagert hatten, und seltener in der hohen Arktis lagen. Dies moduliert Warmluft-, und Feuchtetransporte in Richtung Spitzbergen, und beeinflusst potentiell Wolkencharakteristiken und assoziierte Strahlungsprozesse. Nähere Untersuchen zeigen dass ein zuletzt stärker ausgeprägtes Uralhoch und Islandtief dafür verantwortlich sind, und dass dies einen Beitrag von etwa 25% zur jüngsten Wintererwärmung auf Spitzbergen hat. Sommertrajektorien offenbaren eine gegensätzliche Entwicklung, mit häufigerer Anströmung aus der Zentralarktis, welche mit Kaltluftadvektion einhergeht, auf Kosten von seltenerer Anströmung aus dem Süden. Dies liegt in einem während der letzten 10 Jahre stark ausgeprägten Grönlandhoch begründet. Eine Fallstudie anhand von Radiosondendaten vom Frühsommer 2017 untermauert die Ergebnisse und zeigt darüber hinaus, dass derartige Zirkulationsänderungen mit ausgeprägten Anomalien von troposphärischen Temperaturen,Feuchtigkeit, und der Grenzschichthöhe in Ny-Ålesund einher geht. Interessanterweise tragen Zirkulationsänderungen im Winter also verstärkend zur Erwärmung auf Svalbard bei, während jene im Sommer einer stärkeren Erwärmung entgegenwirken. In einem letzten Analyseschritt wird die regionale Repräsentativität der Region für die weitere Arktis erörtert. Die Analyse von Era-Interim Reanalysedaten untermauert hierbei zunächst die advektiven Temperaturänderungen in Sommer und Winter in der Region um Svalbard. Der Trend zu verstärkt positiver winterlicher Temperaturadvektion ist einzigartig in der Arktis und beschränkt sich auf die Regionen zwischen Barentssee, Spitzbergen und der nördlichen Framstraße. Die sommerliche erhöhte Kaltluftadvektion findet sich in einem weiten Gebiet zwischen der Ostküste Grönlands und Franz-Josef-Land, welches Svalbard einschließt. Ein diabatischer Erwärmungstrend, der mit aufwärts gerichteten latenten Energieflüssen und Eisrückgang konsistent ist, findet sich in allen Jahreszeiten über der Barents/Karasee wieder, und erstreckt sich in einzelnen Monaten bis nach Svalbard. KW - arctic KW - climate KW - Svalbard KW - meteorology KW - climatology KW - atmosphere KW - Arktis KW - Klima KW - Svalbard KW - Meteorologie KW - Klimatologie KW - Atmosphäre Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-445542 ER - TY - THES A1 - De Veaugh-Geiss, Joseph P. T1 - Cleft exhaustivity T1 - Exhaustivität in Spaltsätzen BT - a unified approach to inter-speaker and cross-linguistic variability BT - ein einheitlicher Erklärungsansatz für die individuelle und cross-linguistische Variabilität N2 - In this dissertation a series of experimental studies are presented which demonstrate that the exhaustive inference of focus-background it-clefts in English and their cross-linguistic counterparts in Akan, French, and German is neither robust nor systematic. The inter-speaker and cross-linguistic variability is accounted for with a discourse-pragmatic approach to cleft exhaustivity, in which -- following Pollard & Yasavul 2016 -- the exhaustive inference is derived from an interaction with another layer of meaning, namely, the existence presupposition encoded in clefts. N2 - In dieser Dissertation wird eine Reihe von experimentellen Studien vorgestellt, die zeigen, dass die Exhaustivitätsinferenz englischer 'it'-Spaltsätze mit Fokus-Background-Gliederung und ihrer Gegenstücke in den Sprachen Akan, Französisch und Deutsch weder robust noch systematisch ist. Die individuelle und cross-linguistische Variabilität wird mit einer diskurspragmatischen Analyse der Spaltsatz-Exhaustivität erklärt, in der -- nach Pollard & Yasavul 2016 -- die Exhaustivitätsinferenz aus einer Interaktion mit einer anderen Bedeutungsebene abgeleitet wird, und zwar mit der in Spaltsätzen enthaltenen Existenzpräsupposition. KW - experimental studies KW - German KW - French KW - English KW - Akan KW - clefts KW - definite pseudoclefts KW - exhaustive inference KW - anaphoric existence presupposition KW - predicate interpretation (distributive vs. non-distributive) KW - variability KW - experimentelle Studien KW - Deutsch KW - Französisch KW - Englisch KW - Akan KW - Spaltsätze KW - definite Pseudospaltsätze KW - Exhaustivitätsinferenz KW - anaphorische Existenzpräsupposition KW - Prädikatsinterpretation (distributiv vs. nicht-distributiv) KW - Variabilität Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-446421 ER - TY - THES A1 - Dehm, Daniel T1 - Development of concepts for the genomic mining of novel secondary metabolites in symbiotic cyanobacteria N2 - Naturstoffe sind seit der goldenen Ära der Antibiotika von immer größerem Interesse, sowohl für die Grundlagenforschung als auch die Angewandten Wissenschaften, da sie die Hauptquelle für neuartige Pharmazeutika mit starken antibiotischen, anti-entzündlichen und Antitumor-Aktivitäten darstellen. Neben den technologischen Fortschritten im Bereich der Hochdurchsatz Genomsequenzierung und dem verbesserten Verständnis des modularen Aufbaus der Biosynthesewege von Sekundärmetaboliten, kam es auch zu einem Wechsel vom labor-gestützten Screening aktiver Zellextrakte hin zum Algorithmen-basierten in silico Screening nach neuen Naturstoff-Biosyntheseclustern. Obwohl die steigende Zahl verfügbarer Genomsequenzen zeigte, dass nicht-ribosomale Peptid-Synthetasen (NRPS), Polyketid-Synthasen (PKS), und ribosomal synthetisierte und posttranslational modifizierte Peptide (RiPPs) ubiquitär in allen Sparten des Lebens gefunden werden können, so zeigen einige Phyla wie Actinobakterien oder Cyanobakterien eine besonders hohe Dichte an Sekundärmetabolitclustern. Der fakultativ symbiotische, N2-fixierende Modellorganismus N. punctiforme PCC73102 ist ein terrestrisches typ-IV Cyanobakterium, welches nicht nur einen besonders hohen Anteil seines Genoms der Produktion von Sekundärmetaboliten widmet, sondern zusätzlich noch genetisch modifizierbar ist. Eine AntiSMASH Analyse des Genoms zeigte, dass N. punctiforme insgesamt sechzehn potentielle Sekundärmetabolitcluster besitzt, von denen aber bis heute nur zweien ein spezifisches Produkt zugewiesen werden konnte. Das macht N. punctiforme zu einem perfekten Testorganismus für die Entwicklung eines neuartigen kombinatorischen Genomic Mining Ansatzes zur Detektion von bislang unbeschriebenen Naturstoffen. Der neuartige Ansatz, der im Rahmen dieser Studie entwickelt wurde, stellt eine Kombination aus Genomic Mining, unabhängigen Monitoring-Techniken sowie modifizierten Kultivierungsbedingungen dar und führte nicht nur zu neuen Erkenntnissen im Bereich cyanobakterieller Naturstoffsynthese, sondern letztlich auch zur Entdeckung eines neuen, von N. punctiforme produzierten, Naturstoffs. Die Herstellung und Untersuchung einer Reporterstamm Bibliothek, bestehend aus je einem CFP-produzierenden Transkriptionsreporter für jedes der sechzehn Sekundärmetabolitcluster von N. punctiforme, zeigte, dass im Gegensatz zur Erwartung nicht alle Biosynthesecluster für die man kein Produkt nachweisen kann auch nicht exprimiert werden. Stattdessen konnten klar definierbare Expressionsmuster beschrieben werden, was deutlich machte, dass die Naturstoffproduktion einer engen Regulation unterliegt und nur ein kleiner Teil der Biosynthesecluster unter Standardbedingungen tatsächlich still sind. Darüber hinaus führte die Erhöhung der Lichtintensität sowie der Kohlenstoffdioxid-Verfügbarkeit zusammen mit der Kultivierung von N. punctiforme zu extrem hohen Zelldichten zu einer starken Erhöhung der gesamten metabolischen Aktivität des Organismus. Nähere Untersuchungen der Zellextrakte dieser hoch-dichte Kultivierungen führten letztlich zur Entdeckung einer neuartigen Gruppe von Microviridinen mit verlängerter Peptidsequenz, welche Microviridin N3-N9 genannt wurden. Sowohl die Kultivierung der Transkriptionsreporter als auch die RTqPCR-basierte Untersuchung der Transkriptionslevel der verschiedenen Biosynthesecluster zeigten, dass die hoch-Zelldichte Kultivierung von N. punctiforme zu einer Aktivierung von 50% der vorhandenen Sekundärmetabolitcluster führt. Im Gegensatz zu dieser sehr breit-gefächerten Aktivierung, führt die Co-Kultivierung von N. punctiforme in chemischen oder physischen Kontakt zu einer N-gehungerten Wirtspflanze (Blasia pusilla) zu einer sehr spezifischen Aktivierung der RIPP4 und RiPP3 Biosynthesecluster. Obwohl dieser Effekt mittels verschiedener unabhängiger Methoden bestätigt werden konnte und trotz intensiver Analysebemühungen, konnte jedoch keinem der beiden Cluster ein Produkt zugeordnet werden. Diese Studie stellt die erste weitreichende, systematische Analyse eines cyanobakteriellen Sekundärmetaboloms durch einen kombinatorischen Ansatz aus Genomic Mining und unabhängigen Monitoring-Techniken dar und kann als neue strategische Herangehensweise für die Untersuchung anderer Organismen hinsichtlich ihrer Sekundärmetabolit-Produktion dienen. Obwohl es bereits gut beschriebene einzelne Sekundärmetabolite gibt, wie beispielweise den Zelldifferenzierungsfaktor PatS in Anabaena sp. PCC7120, so ist der Grad an Regulation der in dieser Studie gezeigt werden konnte bislang beispiellos und die Entschlüsselung dieser Mechanismen könnte die Entdeckung neuer Naturstoffe stark beschleunigen. Daneben lassen die Ergebnisse aber auch darauf schließen, dass die Induktion der Biosynthesewege nicht das eigentliche Problem darstellt, sondern vielmehr die verlässliche Detektion deren Produkte. Die Erarbeitung neuer Analytik-Strategien könnte somit auch einen deutlichen Einfluss auf die Geschwindigkeit der Entdeckung neuer Naturstoffe haben. N2 - Since the golden era of antibiotics natural products are of ever growing interest to both basic research and applied sciences as they are the main source of new bioactive compounds delivering lead structures for new pharmaceuticals with potent antibiotic, anti-inflammatory or anti-cancer activities. Alongside the technological advances in high-throughput genome sequencing and the better understanding of the general organization of those modular biosynthetic assembly lines of secondary metabolites, there was also a shift from wet-lab screening of active cell extracts towards algorithm-based in silico screening for new natural product biosynthesis gene clusters (BGCs). Although the increasing availability of full genome sequences revealed that such non-ribosomal peptide synthetases (NRPS), polyketide synthases (PKS) and ribosomally synthesized and post-translationally modified peptides (RiPPs) can be found in all three kingdoms of life, certain phyla like actinobacteria and cyanobacteria show a very high density of these secondary metabolite BGCs. The facultative symbiotic, N2-fixing model organism N. punctiforme PCC73102 is a terrestrial type IV cyanobacterium that not only dedicates are very large fraction of its genome to secondary metabolite production but is also amenable to genetic modification. AntiSMASH analysis of the genome showed that there are sixteen potential secondary metabolite BGCs encoded in N. punctiforme, but until now there were only two compounds assigned to their respective BGC leaving the remaining fourteen orphan. This makes the organism a perfect subject for the establishment of a novel combinatorial genomic mining approach for the detection of new natural products. In the course of this study a combinatorial approach of genomic mining, independent monitoring techniques and alteration of cultivation conditions lead to new insights in cyanobacterial natural product biosynthesis and ultimately to the description of a novel compound produced by N. punctiforme. With the generation and investigation of a reporter strain library consisting of CFP-producing transcriptional reporter mutants for every predicted secondary metabolite BGC of N. punctiforme, it could be shown that natural product expression is in fact not silent for all those BGCs where no compound can be detected. Instead several distinct expression patterns could be described highlighting that secondary metabolite production is under tight regulation and only a minor fraction of these BGCs is in fact silent under standard laboratory conditions. Furthermore, increasing light intensity and carbon dioxide availability and cultivating N. punctiforme to very high cell densities had a tremendous impact on the overall metabolic activity of the organism. Investigation of high density cultivated cell extracts ultimately lead to the detection of a so far undescribed set of microviridins with unusual extended peptide sequences named Microviridin N3 – N9. Both cultivation of the transcriptional reporter mutants as well as RTqPCR-based detection of secondary metabolite BGC transcription levels revealed that in fact 50% of N. punctiforme’s natural product BGCs are upregulated under high cell density conditions. In contrast to this very broad response, co-cultivation of N. punctiforme in chemical or physical contact with a N-deprived host plant (Blasia pusilla) lead to a very specific upregulation of two natural product BGCs, namely RIPP3 and RIPP4. Although this response could be confirmed by various independent monitoring techniques and heavy analytical efforts were spent, no compound could be assigned to either of these BGCs. This study is the first in-depth systematic investigation of a cyanobacterial secondary metabolome by a combinatorial approach of genome mining and independent monitoring techniques that can serve as a new strategic approach to gain further insight into natural product synthesis of various organisms. Although there are single well described examples of secondary metabolites like the cell differentiation factor PatS in Anabaena sp. strain PCC 7120, the level and extent of regulation observed in this study is unprecedented and understanding of these mechanisms might be the key to streamline natural product discovery. However, the results of this study also highlight that induction of secondary metabolite BGCs is not the real challenge. Instead the new insights point towards analytical issues being a severe hurdle and finding reliable strategies to overcome these problems might as well drive natural product discovery. T2 - Entwicklung von Konzepten für das Genomic Mining von neuartigen Sekundärmetaboliten in symbiotischen Cyanobakterien KW - Cyanobacteria KW - Cyanobakterien KW - Natural Products KW - Naturstoffe KW - Genomic Mining KW - Secondary Metabolites KW - Sekundärmetabolite KW - Nostoc punctiforme Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-478342 ER - TY - THES A1 - Dunsing, Valentin T1 - Fluorescence fluctuation spectroscopy techniques to quantify molecular interactions and dynamics in complex biological systems N2 - Living cells rely on transport and interaction of biomolecules to perform their diverse functions. A powerful toolbox to study these highly dynamic processes in the native environment is provided by fluorescence fluctuation spectroscopy (FFS) techniques. In more detail, FFS takes advantage of the inherent dynamics present in biological systems, such as diffusion, to infer molecular parameters from fluctuations of the signal emitted by an ensemble of fluorescently tagged molecules. In particular, two parameters are accessible: the concentration of molecules and their transit times through the observation volume. In addition, molecular interactions can be measured by analyzing the average signal emitted per molecule - the molecular brightness - and the cross-correlation of signals detected from differently tagged species. In the present work, several FFS techniques were implemented and applied in different biological contexts. In particular, scanning fluorescence correlation spectroscopy (sFCS) was performed to measure protein dynamics and interactions at the plasma membrane (PM) of cells, and number and brightness (N&B) analysis to spatially map molecular aggregation. To account for technical limitations and sample related artifacts, e.g. detector noise, photobleaching, or background signal, several correction schemes were explored. In addition, sFCS was combined with spectral detection and higher moment analysis of the photon count distribution to resolve multiple species at the PM. Using scanning fluorescence cross-correlation spectroscopy and cross-correlation N&B, the interactions of amyloid precursor-like protein 1 (APLP1), a synaptic membrane protein, were investigated. It is shown for the first time directly in living cells, that APLP1 undergoes specific interactions at cell-cell contacts. It is further demonstrated that zinc ions induce formation of large APLP1 clusters that enrich at contact sites and bind to clusters on the opposing cell. Altogether, these results provide direct evidence that APLP1 is a zinc ion dependent neuronal adhesion protein. In the context of APLP1, discrepancies of oligomeric state estimates were observed, which were attributed to non-fluorescent states of the chosen red fluorescent protein (FP) tag mCardinal (mCard). Therefore, multiple FPs and their performance in FFS based measurements of protein interactions were systematically evaluated. The study revealed superior properties of monomeric enhanced green fluorescent protein (mEGFP) and mCherry2. Furthermore, a simple correction scheme allowed unbiased in situ measurements of protein oligomerization by quantifying non-fluorescent state fractions of FP tags. The procedure was experimentally confirmed for biologically relevant protein complexes consisting of up to 12 monomers. In the last part of this work, fluorescence correlation spectroscopy (FCS) and single particle tracking (SPT) were used to characterize diffusive transport dynamics in a bacterial biofilm model. Biofilms are surface adherent bacterial communities, whose structural organization is provided by extracellular polymeric substances (EPS) that form a viscous polymer hydrogel. The presented study revealed a probe size and polymer concentration dependent (anomalous) diffusion hindrance in a reconstituted EPS matrix system caused by polymer chain entanglement at physiological concentrations. This result indicates a meshwork-like organization of the biofilm matrix that allows free diffusion of small particles, but strongly hinders diffusion of larger particles such as bacteriophages. Finally, it is shown that depolymerization of the matrix by phage derived enzymes rapidly facilitated free diffusion. In the context of phage infections, such enzymes may provide a key to evade trapping in the biofilm matrix and promote efficient infection of bacteria. In combination with phage application, matrix depolymerizing enzymes may open up novel antimicrobial strategies against multiresistant bacterial strains, as a promising, more specific alternative to conventional antibiotics. N2 - Die Funktion lebender Zellen basiert auf Transport und Interaktion von Biomolekülen. Zur genauen Untersuchung dieser dynamischen Prozesse in lebenden Zellen eignen sich Fluoreszenzfluktuationsspektroskopieverfahren (FFS). Diese nutzen durch Diffusion oder andere Prozesse auftretende Fluktuationen, um Größen auf molekularer Skala durch statistische Analyse des Signals fluoreszenzmarkierter Moleküle zu ermitteln. Insbesondere können die Konzentration der Moleküle und ihre mittlere Verweildauer im Beobachtungsvolumen quantifiziert werden. Außerdem lassen sich molekulare Interaktionen anhand des mittleren Signals pro Molekül, der sogenannten molekularen Helligkeit, und der Kreuzkorrelation der Signale verschieden markierter Moleküle untersuchen. In der vorliegenden Arbeit wurden verschiedene FFS Methoden etabliert und zur Erforschung biologischer Prozesse genutzt. Um Dynamiken und Bindungsvorgänge an der Zellmembran zu untersuchen, wurde Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie (FCS) unter Nutzung eines linearen Scanwegs (sFCS) verwendet. Außerdem wurde die Oligomerisierung von Proteinen mittels Number&Brightness (N&B) Analyse räumlich aufgelöst. Verschiedene Korrekturverfahren wurden validiert und angewandt, um die erhobenen Daten von Störquellen wie Bleichen der Fluorophore oder Hintergrundsignalen zu bereinigen sowie instrumentelle Größen wie Detektionsrauschen zu kalibrieren. Darüber hinaus konnten durch spektral aufgelöste Aufnahme des Fluoreszenzsignals sowie Analyse höherer statistischer Momente mehrere Molekülpopulationen gleichzeitig detektiert werden. Mittels Zweifarben-sFCS und -N&B wurde anschließend das Amyloidvorläuferprotein APLP1 untersucht, welches an Synapsen, den Kontaktstellen von Neuronen, lokalisiert. Mit dem verwendeten Ansatz konnte zum ersten Mal direkt in lebenden Zellen nachgewiesen werden, dass APLP1 spezifische Bindungen an Zellkontaktstellen eingeht. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass Zinkionen eine Anreicherung und verstärkte Interaktion von APLP1 induzieren. Diese Beobachtungen unterstützen die Hypothese, dass APLP1 die Adhäsion benachbarter Zellen vermittelt und diese Funktion konzentrationsabhängig durch Zinkionen reguliert wird. Zur Untersuchung von APLP1 wurde es genetisch mit Fluoreszenzproteinen wie dem rot fluoreszierenden Protein mCardinal fusioniert. Bei der Bestimmung des Oligomerisierungszustands von APLP1 ergaben sich unter Verwendung verschiedener Fluorophore unterschiedliche Ergebnisse. Diese deuteten darauf hin, dass ein Teil der mCardinal Proteine nicht fluoreszierte. Um zu einem tieferen Verständnis dieses Phänomens und dessen Einfluss auf Interaktionsmessungen zu gelangen, wurden häufig verwendete Fluoreszenzproteine systematisch evaluiert. Auf diese Weise konnten zwei Proteine identifiziert werden, grün fluoreszierendes mEGFP und rot fluoreszierendes mCherry2, die den geringsten Anteil an nicht fluoreszierenden Zuständen aufweisen und sich deshalb am besten für Interaktionsmessungen eignen. Mittels eines einfachen Korrekturschemas basierend auf der experimentellen Bestimmung des nicht fluoreszierenden Anteils konnten genaue Messungen des Oligomerisierungszustandes von Proteinen in lebenden Zellen vorgenommen werden, was für biologisch relevante Proteine mit bis zu 12 Untereinheiten erfolgreich gezeigt werden konnte. Im letzten Teil der Arbeit wurden Diffusionsvorgänge in bakteriellen Biofilmen untersucht. Biofilme werden von Bakterienkolonien gebildet, die auf Oberflächen wachsen und beispielsweise zur Verbreitung multiresistenter Keime in Krankenhäusern beitragen. Bei der Bildung von Biofilmen spielen Polymere, die von Bakterien produziert werden, eine entscheidende Rolle. Diese füllen die Zwischenräume im Biofilm mit einer Art Gel, der sogenannten Biofilmmatrix. Anhand von FCS und Einzelpartikelverfolgung konnte gezeigt werden, dass Diffusion von Partikeln in einem rekonstituierten Gel stark von deren Größe sowie der Konzentration der Polymere abhängt. Das untersuchte System bestand hierbei aus langkettigen Zuckermolekülen, die von Biofilmen aufgereinigt wurden und als Modellsystem für die Biofilmmatrix dienten. Im physiologischen Konzentrationsbereich bildete sich ein Polymernetzwerk aus, durch das sich kleine Teilchen frei bewegen konnten, größere Partikel wie z.B. Bakteriophagen jedoch stark verlangsamt wurden. Dies lässt vermuten, dass die Biofilmmatrix die Funktion eines größenabhängigen Filters aufweist. Zersetzung der Polymere mittels Enzymen, die natürlich in Bakteriophagen vorkommen, führte zu freier Diffusion auch größerer Partikel. Die gewonnen Ergebnisse deuten darauf hin, dass solche Enzyme für Phagen eine Schlüsselfunktion besitzen, um Biofilme besser durchdringen und somit Bakterien effizienter infizieren zu können. In Kombination mit Bakteriophagen könnten (zielgerichtet optimierte) Enzyme dieser Art eine vielversprechende, spezifischere Alternative zu konventionellen Antibiotika bei der Bekämpfung multiresistenter Keime darstellen. T2 - Fluoreszenzfluktuationsspektroskopieverfahren zur Bestimmung molekularer Interaktionen und Dynamiken in komplexen biologischen Systemen KW - Fluorescence fluctuation spectroscopy KW - Fluoreszenzfluktuationsspektroskopie KW - Cell-cell adhesion KW - Zell-zell Adhäsion KW - fluorescent proteins KW - Fluoreszenzproteine KW - biofilms KW - Biofilme Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-478494 ER - TY - THES A1 - Dyck, Johannes T1 - Verification of graph transformation systems with k-inductive invariants T1 - Verifikation von Graphtransformationssystemen mit k-induktiven Invarianten N2 - With rising complexity of today's software and hardware systems and the hypothesized increase in autonomous, intelligent, and self-* systems, developing correct systems remains an important challenge. Testing, although an important part of the development and maintainance process, cannot usually establish the definite correctness of a software or hardware system - especially when systems have arbitrarily large or infinite state spaces or an infinite number of initial states. This is where formal verification comes in: given a representation of the system in question in a formal framework, verification approaches and tools can be used to establish the system's adherence to its similarly formalized specification, and to complement testing. One such formal framework is the field of graphs and graph transformation systems. Both are powerful formalisms with well-established foundations and ongoing research that can be used to describe complex hardware or software systems with varying degrees of abstraction. Since their inception in the 1970s, graph transformation systems have continuously evolved; related research spans extensions of expressive power, graph algorithms, and their implementation, application scenarios, or verification approaches, to name just a few topics. This thesis focuses on a verification approach for graph transformation systems called k-inductive invariant checking, which is an extension of previous work on 1-inductive invariant checking. Instead of exhaustively computing a system's state space, which is a common approach in model checking, 1-inductive invariant checking symbolically analyzes graph transformation rules - i.e. system behavior - in order to draw conclusions with respect to the validity of graph constraints in the system's state space. The approach is based on an inductive argument: if a system's initial state satisfies a graph constraint and if all rules preserve that constraint's validity, we can conclude the constraint's validity in the system's entire state space - without having to compute it. However, inductive invariant checking also comes with a specific drawback: the locality of graph transformation rules leads to a lack of context information during the symbolic analysis of potential rule applications. This thesis argues that this lack of context can be partly addressed by using k-induction instead of 1-induction. A k-inductive invariant is a graph constraint whose validity in a path of k-1 rule applications implies its validity after any subsequent rule application - as opposed to a 1-inductive invariant where only one rule application is taken into account. Considering a path of transformations then accumulates more context of the graph rules' applications. As such, this thesis extends existing research and implementation on 1-inductive invariant checking for graph transformation systems to k-induction. In addition, it proposes a technique to perform the base case of the inductive argument in a symbolic fashion, which allows verification of systems with an infinite set of initial states. Both k-inductive invariant checking and its base case are described in formal terms. Based on that, this thesis formulates theorems and constructions to apply this general verification approach for typed graph transformation systems and nested graph constraints - and to formally prove the approach's correctness. Since unrestricted graph constraints may lead to non-termination or impracticably high execution times given a hypothetical implementation, this thesis also presents a restricted verification approach, which limits the form of graph transformation systems and graph constraints. It is formalized, proven correct, and its procedures terminate by construction. This restricted approach has been implemented in an automated tool and has been evaluated with respect to its applicability to test cases, its performance, and its degree of completeness. N2 - Durch die Komplexität heutiger Software- und Hardwaresysteme und den vermuteten Anstieg der Zahl autonomer und intelligenter Systeme bleibt die Entwicklung korrekter Systeme eine wichtige Herausforderung. Obwohl Testen ein wichtiger Teil des Entwicklungszyklusses ist und bleibt, reichen Tests üblicherweise nicht aus, um die Korrektkeit eines Systems sicherzustellen - insbsondere wenn Systeme beliebig große oder unendliche Zustandsräume oder unendlich viele mögliche initiale Zustände aufweisen. Formale Verifikation nimmt sich dieses Problems an: Nach Darstellung des Systems in einem formalen Modell können Verifikationsansätze und Werkzeuge angewendet werden, um zu analysieren, ob das System seine Spezifikation erfüllt. Ein verbreiteter Formalismus für derartige Modelle sind Graphen und Graphtransformationssysteme. Diese Konzepte basieren auf etablierten mathematischen Grundlagen und sind ausdrucksstark genug, um komplexe Software- oder Hardwaresysteme auf verschiedenen Abstraktionsstufen zu beschreiben. Seit ihrer Einführung in den 70er-Jahren wurden Graphtransformationssysteme stetig weiterentwickelt; entsprechende Forschung thematisiert beispielsweise Ausdrucksstärke, Graphalgorithmen, Anwendungsbeispiele oder Verifikationsansätze. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Verifikation k-induktiver Invarianten für Graphtransformationssysteme - einem Ansatz, der eine existierende Technik zur Verifikation 1-induktiver Invarianten erweitert. Anstatt den Zustandsraum eines Systems zu berechnen, überprüft Verifikation mit 1-Induktion Verhalten (Graphtransformationsregeln) symbolisch, um Schlussfolgerungen zur Gültigkeit von Graphbedingungen zu ziehen. Die Idee basiert auf dem Prinzip eines Induktionsbeweises: Falls der initiale Zustand eines Systems eine Bedingung erfüllt und falls alle Regeln die Erfüllung der Bedingung bewahren, kann auf die Gültigkeit der Bedingung im gesamten Zustandsraum geschlossen werden, ohne diesen tatsächlich zu berechnen. Allerdings bringt dieser Ansatz auch spezifische Nachteile mit sich: Die lokale Natur der Anwendung von Graphregeln führt zu einem Mangel an Kontext während der symbolischen Analyse möglicher Regelanwendungen. Diese Arbeit führt aus, dass dieser Mangel an Kontext teilweise behoben werden kann, indem k-Induktion statt 1-Induktion verwendet wird. Eine k-induktive Invariante ist eine Graphbedingung, deren Gültigkeit in einem Pfad von k-1 Regelanwendungen die Gültigkeit nach jeder etwaigen weiteren Regelanwendung zur Folge hat. Durch die Berücksichtigung solcher Pfade von Transformationen steht mehr Kontext während der Analyse zur Verfügung als bei der Analyse nur einer Regelanwendung bei 1-Induktion. Daher erweitert diese Arbeit bestehende Forschungsergebnisse und eine Implementierung zur Verifikation 1-induktiver Invarianten um k-Induktion. Zusätzlich wird eine Technik vorgestellt, die auch die Analyse der Induktionsbasis symbolisch ausführt. Dies erlaubt die Verifikation von Systemen mit einer unendlichen Zahl an möglichen initialen Zuständen. Sowohl k-induktive Invarianten als auch deren Induktionsbasis werden - für Graphtransformationssysteme - formal beschrieben. Basierend darauf stellt diese Arbeit Theoreme und Kontruktionen vor, die diesen Verifikationsansatz mathemathisch umsetzen und seine Korrektheit beweisen. Da jedoch uneingeschränkte Graphbedingungen in einer möglichen Implementierung zu Nichtterminierung oder langen Ausführungszeiten führen, stellt diese Arbeit auch einen eingeschränkten Verifikationsansatz vor, der die Form der zugelassenen Graphtransformationssysteme und Graphbedingungen in Spezifikationen einschränkt. Auch dieser Ansatz wird formalisiert, bewiesen - und das Verfahren terminiert per Konstruktion. Der Ansatz wurde in Form eines automatisch ausführbaren Verifikationswerkzeugs implementiert und wurde in Bezug auf seine Anwendbarkeit, Performanz und des Grades der Vollständigkeit evaluiert. KW - formal verification KW - graph transformations KW - inductive invariant checking KW - k-induction KW - graph constraints KW - application conditions KW - k-inductive invariant KW - graph transformation systems KW - formale Verifikation KW - Graphtransformationen KW - Verifikation induktiver Invarianten KW - k-Induktion KW - Graphbedingungen KW - Anwendungsbedingungen KW - k-induktive Invariante KW - Graphtransformationssysteme Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-442742 ER - TY - THES A1 - Erler, Alexander T1 - Entwicklung von online-Detektionsverfahren für landwirtschaftlich relevante Analyten N2 - Die Entwicklung nachhaltiger Bewirtschaftungs- und Produktionsmethoden ist eine der zentralen Fragestellungen der modernen Agrarwirtschaft. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit zwei Forschungsthemen, die das Konzept Nachhaltigkeit beinhalten. In beiden Fällen werden analytische Grundlagen für die Entwicklung entsprechender landwirtschaftlicher Arbeitsmethoden gelegt. Das erste Thema ist an den sogenannten Präzisionsackerbau angelehnt. Bei diesem wird die Bearbeitung von Agrarflächen ortsabhängig ausgeführt. Das heißt, die Ausbringung von Saatgut, Dünger, Bewässerung usw. richtet sich nach den Eigenschaften des jeweiligen Standortes und wird nicht pauschal gleichmäßig über ein ganzes Feld verteilt. Voraussetzung hierfür ist eine genaue Kenntnis der Bodeneigenschaften. In der vorliegenden Arbeit sollten diese Parameter mittels der analytischen Technik der Laser-induzierten Breakdown Spektroskopie (LIBS), die eine Form der Elementaranalyse darstellt, bestimmt werden. Bei den hier gesuchten Bodeneigenschaften handelte es sich um die Gehalte von Nährstoffen sowie einige sekundäre Parameter wie den Humusanteil, den pH-Wert und den pflanzenverfügbaren Anteil einzelner Nährstoffe. Diese Eigenschaften wurden durch etablierte Referenzanalysen bestimmt. Darauf aufbauend wurden die Messergebnissen der LIBS-Untersuchungen durch verschiedene Methoden der sogenannten multivariaten Datenanalyse (MVA) ausgewertet. Daraus sollten Modelle zur Vorhersage der Bodenparameter in zukünftigen LIBS-Messungen erarbeitet werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigten, dass mit der Kombination von LIBS und MVA sämtliche Bodenparameter erfolgreich vorhergesagt werden konnten. Dies beinhaltete sowohl die tatsächlich messbaren Elemente als auch die sekundären Eigenschaften, welche durch die MVA mit den Elementgehalten in Zusammenhang gebracht wurden. Das zweite Thema beschäftigt sich mit der Vermeidung von Verlusten durch Schädlingsbefall bei der Getreidelagerung. Hier sollten mittels der Ionenmobilitätsspektrometrie (IMS) Schimmelpilzkontaminationen detektiert werden. Dabei wurde nach den flüchtigen Stoffwechselprodukten der Pilze gesucht. Die durch Referenzmessungen mit Massenspektrometern identifizierten Substanzen konnten durch IMS im Gasvolumen über den Proben, dem sogenannten Headspace, nachgewiesen werden. Dabei wurde nicht nur die Anwesenheit einer Kontamination festgestellt, sondern diese auch charakterisiert. Die freigesetzten Substanzen bildeten spezifische Muster, anhand derer die Pilze identifiziert werden konnten. Hier wurden sowohl verschiedene Gattungen als auch einzelne Arten unterschieden. Die Messungen fanden auf verschiedenen Nährböden statt um den Einfluss dieser auf die Stoffwechselprodukte zu beobachten. Auch die sekundären Stoffwechselprodukte der Schimmelpilze, die Mykotoxine, konnten durch IMS detektiert werden. Beide in dieser Arbeit vorgestellten Forschungsthemen konnten erfolgreich abgeschlossen werden. Sowohl LIBS als auch IMS erwiesen sich für den Nachweis der jeweiligen Analyten als geeignet, und der Einsatz moderner computergestützter Auswertemethoden ermöglichte die genaue Charakterisierung der gesuchten Parameter. Beide Techniken können in Form von mobilen Geräten verwendet werden und zeichnen sich durch eine schnelle und sichere Analyse aus. In Kombination mit entsprechenden Modellen der MVA sind damit alle Voraussetzungen für Vor-Ort-Untersuchungen und damit für den Einsatz in der Landwirtschaft erfüllt. N2 - The basis of modern agriculture is sustainable cultivation and production. Two of the research subjects of this thesis are related to this topic. The aim of both is the development of an analytical method for sustainable agriculture. The first topic is an application for precision agriculture, which is the side specific cultivation of agricultural areas. The local properties of each m² of the field are determined and used for sowing, fertilizing or irrigation instead of using standardized quantities for the entire field. This practice requires detailed knowledge of the soil properties. In this work, some of these soil properties were determined by laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS), which is a form of elementary analysis. The evaluated properties are the total amounts of several elemental nutrients as well as some secondary parameters, such as pH value, humus-content and the plant available contents of a number of nutrients. Soil samples with reference values from established analytical methods were used. Various methods of multivariate analysis (MVA) were used for developing different calibration models based on the LIBS data. These models can be used to predict soil properties from future LIBS experiments on soils. The results of the combination of LIBS and MVA were reliable predictions for the total amounts of elements, which can directly be correlated to LIBS signals in the measurements, as well as the secondary parameters, which can only be correlated with the LIBS spectra by MVA. The second topic of this thesis was the detection of pest infestations of stored grains for preventing economic losses. Ion mobility spectrometry (IMS) was used to detect mould fungus contaminations. The target substances were volatile metabolites emitted by the fungi. Reference measurements by mass spectrometry (MS) identified the substances found in the headspace of the samples, which are also detected by IMS. In addition to the detection of a contamination, an identification of the contaminant was also possible because the substances emitted by the fungi formed specific patterns. Therefore, it was possible to discriminate not only various fungus genera but also individual species. Additionally, the influence of different growth media used for fungus cultivation on the metabolites emitted was investigated. In addition to the detection of volatile metabolites, the direct detection of mycotoxins by IMS could also be demonstrated. The goals of both research topics presented in this thesis were successfully achieved. LIBS and IMS could be used to detect the respective analytes and a characterization of the target parameters was possible using computer-assisted data processing. Common features of both techniques are the availability of mobile instrumentation and a fast and reliable analytical performance. In combination with MVA-based prediction models, they fulfil the requirements for in-field analysis, which potentially makes them well suited to a wide range of applications in modern agriculture. KW - Ionenmobilitätsspektrometrie KW - Laser induzierte Breakdown Spektroskopie KW - Schimmelpilze KW - Bodenanalytik KW - ion mobility spectrometry KW - laser induced breakdown spectroscopy KW - mold fungi KW - soil analysis Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-473406 ER - TY - THES A1 - Folkertsma, Remco T1 - Evolutionary adaptation to climate in microtine mammals N2 - Understanding how organisms adapt to their local environment is a major focus of evolutionary biology. Local adaptation occurs when the forces of divergent natural selection are strong enough compared to the action of other evolutionary forces. An improved understanding of the genetic basis of local adaptation can inform about the evolutionary processes in populations and is of major importance because of its relevance to altered selection pressures due to climate change. So far, most insights have been gained by studying model organisms, but our understanding about the genetic basis of local adaptation in wild populations of species with little genomic resources is still limited. With the work presented in this thesis I therefore set out to provide insights into the genetic basis of local adaptation in populations of two voles species: the common vole (Microtus arvalis) and the bank vole (Myodes glareolus). Both voles species are small mammals, they have a high evolutionary potential compared to their dispersal capabilities and are thus likely to show genetic responses to local conditions, moreover, they have a wide distribution in which they experience a broad range of different environmental conditions, this makes them an ideal species to study local adaptation. The first study focused on producing a novel mitochondrial genome to facilitate further research in M. arvalis. To this end, I generated the first mitochondrial genome of M. arvalis using shotgun sequencing and an iterative mapping approach. This was subsequently used in a phylogenetic analysis that produced novel insights into the phylogenetic relationships of the Arvicolinae. The following two studies then focused on the genetic basis of local adaptation using ddRAD-sequencing data and genome scan methods. The first of these involved sequencing the genomic DNA of individuals from three low-altitude and three high-altitude M. arvalis study sites in the Swiss Alps. High-altitude environments with their low temperatures and low levels of oxygen (hypoxia) pose considerable challenges for small mammals. With their small body size and proportional large body surface they have to sustain high rates of aerobic metabolism to support thermogenesis and locomotion, which can be restricted with only limited levels of oxygen available. To generate insights into high-altitude adaptation I identified a large number of single nucleotide polymorphisms (SNPs). These data were first used to identify high levels of differentiation between study sites and a clear pattern of population structure, in line with a signal of isolation by distance. Using genome scan methods, I then identified signals of selection associated with differences in altitude in genes with functions related to oxygen transport into tissue and genes related to aerobic metabolic pathways. This indicates that hypoxia is an important selection pressure driving local adaptation at high altitude in M. arvalis. A number of these genes were linked with high-altitude adaptation in other species before, which lead to the suggestion that high-altitude populations of several species have evolved in a similar manner as a response to the unique conditions at high altitude The next study also involved the genetic basis of local adaptation, here I provided insights into climate-related adaptation in M. glareolus across its European distribution. Climate is an important environmental factor affecting the physiology of all organisms. In this study I identified a large number of SNPs in individuals from twelve M. glareolus populations distributed across Europe. I used these, to first establish that populations are highly differentiated and found a strong pattern of population structure with signal of isolation by distance. I then employed genome scan methods to identify candidate loci showing signals of selection associated with climate, with a particular emphasis on polygenic loci. A multivariate analysis was used to determine that temperature was the most important climate variable responsible for adaptive genetic variation among all variables tested. By using novel methods and genome annotation of related species I identified the function of genes of candidate loci. This showed that genes under selection have functions related to energy homeostasis and immune processes. Suggesting that M. glareolus populations have evolved in response to local temperature and specific local pathogenic selection pressures. The studies presented in this thesis provide evidence for the genetic basis of local adaptation in two vole species across different environmental gradients, suggesting that the identified genes are involved in local adaptation. This demonstrates that with the help of novel methods the study of wild populations, which often have little genomic resources available, can provide unique insights into evolutionary processes. N2 - Ein Schwerpunkt der Evolutionsbiologie besteht darin, zu verstehen, wie sich Organismen an ihre lokale Umgebung anpassen. Lokale Anpassung tritt ein, wenn die Kräfte der divergierenden natürlichen Selektion im Vergleich zu anderen evolutionären Kräften stark genug sind. Ein verbessertes Verständnis der genetischen Grundlagen der lokalen Anpassung kann Informationen über die Evolutionsprozesse in Populationen liefern und ist durch seine Relevanz für durch den Klimawandel bedingte veränderte Selektionsdrücke von großer Bedeutung. Bisher wurden die meisten Erkenntnisse durch Untersuchungen an Modellorganismen gewonnen. Jedoch ist das Verständnis der genetischen Grundlagen der lokalen Anpassung in Wildpopulationen von Arten mit geringen genomischen Ressourcen noch immer begrenzt. Mit den in dieser Doktorarbeit vorgestellten Untersuchungen war es daher mein Ziel, Einblicke in die genetischen Grundlagen der lokalen Anpassung in Populationen von zwei Wühlmausarten zu geben: der Feldmaus (Microtus arvalis) und der Rötelmaus (Myodes glareolus). Bei beiden handelt es sich um kleine Säugetiere mit einem, im Vergleich zu ihrer Ausbreitungsfähigkeit, hohen Evolutionspotential. Daher ist anzunehmen, dass sie genetische Reaktionen auf lokale Bedingungen zeigen. Hinzu kommt, dass sie aufgrund ihrer großen Verbreitung ein großes Spektrum an verschiedenen Umweltbedingungen erfahren, was sie zu einer idealen Spezies, für die Untersuchung lokaler Anpassung macht. Die erste Studie dieser Arbeit konzentrierte sich auf die Erstellung eines bisher nicht verfügbaren mitochondriellen Genoms, um die weitere Forschung an M. arvalis zu erleichtern. Dies wurde mittels Shotgun-Sequenzierung und eines iterativen Kartierungsansatzes erreicht. Anschließend wurde es in einer phylogenetischen Analyse verwendet, die neue Erkenntnisse über die phylogenetischen Beziehungen der Arvicolinae lieferte. Die folgenden zwei Studien konzentrierten sich auf die genetische Basis der lokalen Anpassung unter Verwendung von ddRAD-Sequenzierungsdaten und Genom-Scan-Methoden. Die erste umfasste die Sequenzierung der genomischen DNA von Individuen aus drei M. arvalis-Untersuchungsgebieten in geringer Höhe und drei in großer Höhe in den Schweizer Alpen. Umgebungen in großer Höhe mit niedrigen Temperaturen und niedrigem Sauerstoffgehalt (Hypoxie) stellen kleine Säugetiere vor erhebliche Herausforderungen. Aufgrund ihrer geringen Körpergröße und proportional großen Körperoberfläche müssen sie hohe aerobe Stoffwechselraten aufrechterhalten, um die Thermogenese und Fortbewegung zu unterstützen, die mit begrenzter Sauerstoffverfügbarkeit eingeschränkt sein können. Um Einblicke in die Höhenanpassung zu erhalten, habe ich eine große Anzahl von Einzelnukleotidpolymorphismen (SNPs) identifiziert. Mit Hilfe dieser Daten wurden ein hohes Maß an Differenzierung zwischen den Untersuchungsorten und ein klares Muster der Populationsstruktur zusammen mit einem isolation-by-distance Signal identifiziert. Unter Verwendung von Genom-Scan-Methoden identifizierte ich Selektionssignale in Genen, die mit Höhenunterschieden verbunden werden. Diese besitzen Funktionen, die mit dem Sauerstofftransport in das Gewebe sowie mit aeroben Stoffwechselwegen zusammenhängen. Dies weist darauf hin, dass Hypoxie ein wichtiger Selektionsdruck für die lokale Anpassung in großer Höhe für M. arvalis ist. Einige dieser Gene sind bereits früher mit der Höhenanpassung bei anderen Arten in Verbindung gebracht worden. Dies führte zu der Annahme, dass sich Populationen in großer Höhe lebender verschiedener Arten in Anpassung an die einzigartigen Bedingungen in großer Höhe auf ähnliche Weise entwickelt haben. Die nächste Studie befasste sich ebenfalls mit den genetischen Grundlagen der lokalen Anpassung. Hier stellte ich Erkenntnisse über die klimabedingte Anpassung von M. glareolus in ihrem europäischen Verbreitungsgebiet vor. Das Klima ist ein wichtiger Umweltfaktor, der die Physiologie aller Organismen beeinflusst. In dieser Studie identifizierte ich zehntausende SNPs bei Individuen aus zwölf in ganz Europa verteilten M. glareolus-Populationen. Diese ergaben eine starke Differenzierung der Populationen mit deutlicher Populationsstruktur und einem Signal für isolation-by-distance. Anschließend verwendete ich Genom-Scan-Methoden, um mögliche Loci zu identifizieren, die mit dem Klima verbundene Selektionssignale aufweisen, wobei der Schwerpunkt dabei auf polygenen Loci lag. Eine Multivariaten Analysemethode ermittelte, dass die Temperatur die wichtigste Klimavariable unter allen getesteten Variablen ist, die für die adaptive genetische Variation verantwortlich ist. Mit Hilfe neuartiger Methoden und der Annotation von Genomen verwandter Spezies identifizierte ich die Funktion von Genen an Kandidatenloci. Diese zeigten, dass die unter Selektion stehenden Gene Funktionen im Zusammenhang mit der Energiehomöostase und den Immunprozessen ausüben. Dies wiederum deutet darauf hin, dass sich die Populationen von M. glareolus in Reaktion auf die lokale Temperatur und den spezifischen lokalen Selektionsdruck für Krankheitserreger entwickelt haben. Die in dieser Arbeit vorgestellten Studien liefern Belege für die genetische Basis der lokalen Anpassung auf verschiedene Umweltgradienten in zwei Wühlmausarten. Dies deutet darauf hin, dass die identifizierten Gene an der lokalen Anpassung beteiligt sind. Darüber hinaus zeigt dies, dass Untersuchungen wildlebender Populationen mit geringen genomischen Ressourcen durch den Einsatz neuartiger Methoden einzigartige Einblicke in evolutionäre Prozesse ermöglichen können. T2 - Evolutionäre Klimaanpassungen bei Wühlmausarten KW - Genomics KW - Local adaptation KW - Altitude KW - Climate KW - Microtus arvalis KW - Myodus glareolus KW - Höhe KW - Klima KW - Genomik KW - lokale Anpassung KW - Feldmaus KW - Rötelmaus Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-476807 ER - TY - THES A1 - Fontana, Federica T1 - Antagonistic activities of Vegfr3/Flt4 and Notch1b fine-tune mechanosensitive signaling during zebrafish cardiac valvulogenesis N2 - Cardiac valves are essential for the continuous and unidirectional flow of blood throughout the body. During embryonic development, their formation is strictly connected to the mechanical forces exerted by blood flow. The endocardium that lines the interior of the heart is a specialized endothelial tissue and is highly sensitive to fluid shear stress. Endocardial cells harbor a signal transduction machinery required for the translation of these forces into biochemical signaling, which strongly impacts cardiac morphogenesis and physiology. To date, we lack a solid understanding on the mechanisms by which endocardial cells sense the dynamic mechanical stimuli and how they trigger different cellular responses. In the zebrafish embryo, endocardial cells at the atrioventricular canal respond to blood flow by rearranging from a monolayer to a double-layer, composed of a luminal cell population subjected to blood flow and an abluminal one that is not exposed to it. These early morphological changes lead to the formation of an immature valve leaflet. While previous studies mainly focused on genes that are positively regulated by shear stress, the mechanisms regulating cell behaviors and fates in cells that lack the stimulus of blood flow are largely unknown. One key discovery of my work is that the flow-sensitive Notch receptor and Krüppel-like factor (Klf) 2, one of the best characterized flow-regulated transcriptional factors, are activated by shear stress but that they function in two parallel signal transduction pathways. Each of these two pathways is essential for the rearrangement of atrioventricular cells into an immature double-layered valve leaflets. A second key discovery of my study is the finding that both Notch and Klf2 signaling negatively regulate the expression of the angiogenesis receptor Vegfr3/Flt4, which becomes restricted to abluminal endocardial cells of the valve leaflet. Within these cells, Flt4 downregulates the expressions of the cell adhesion proteins Alcam and VE-cadherin. A loss of Flt4 causes abluminal endocardial cells to ectopically express Notch, which is normally restricted to luminal cells, and impairs valve morphology. My study suggests that abluminal endocardial cells that do not experience mechanical stimuli loose Notch expression and this triggers expression of Flt4. In turn, Flt4 negatively regulates Notch on the abluminal side of the valve leaflet. These antagonistic signaling activities and fine-tuned gene regulatory mechanisms ultimately shape cardiac valve leaflets by inducing unique differences in the fates of endocardial cells. N2 - Herzklappen sind essentiell für den kontinuierlichen und gerichteten Blutfluss durch den Körper. Während der Embryonalentwicklung ist die Bildung der Herzklappen stark von vom Blutfluss generierten, mechanischen Kräften abhängig. Das Endokard, ein endotheliales Gewebe, das das Herz im Inneren auskleidet, reagiert sehr sensibel auf biomechanische Einwirkungen. Endokardzellen weisen eine Signaltransduktionsmaschinerie auf, welche die Umwandlung dieser Kräfte in biochemische und elektrische Signale ermöglicht und somit unverzichtbar für die Herzmorphogenese und -physiologie ist. Allerdings fehlt uns noch immer das Verständnis der Mechanismen, mit denen Endokardzellen dynamische, biomechanische Signale wahrnehmen und wie verschiedene zelluläre Antworten ausgelöst werden können. Im Zebrafischembryo reagieren Endokardzellen im atrioventrikulärem Kanal auf Blutfluss induzierte Schubspannung mit einer Umorganisation, wobei sich aus einer Einzelschicht an Zellen eine Doppelschicht bildet. Letztere besteht aus einer luminalen Zellpopulation, die dem Blutstrom ausgesetzt ist und einer abluminalen Population, der der Kontakt zum Blut fehlt. Diese initialen morphologischen Veränderungen führen zur Ausbildung des frühen Herzklappensegels. Bisherige Studien berichteten im Besonderen über Gene die positiv von einer veränderten Schubspannung in Endokardzellen reguliert werden. Allerdings sind die Mechanismen, die das Verhalten und die Spezifizierung von den Zellen regulieren, die nicht in Kontakt mit dem Blutfluss sind, weitgehend unbekannt. Eine meiner Schlüsselentdeckungen in dieser Arbeit ist, dass zwei der am besten charakterisierten, durch Blutfluss transkriptional regulierten Faktoren, der Notch Rezeptor und der Krüppel-like factor (Klf) 2, durch Schubspannung aktiviert werden. Dies funktioniert auf zwei parallelen mechanosensitiven Signaltransduktionswegen und beide Kaskaden sind essentiell für die Umorganisation der atrioventrikulären Zellen während der Bildung der frühen zweischichtigen Klappensegeln. Eine zweite wichtige Entdeckung meiner Studien ist, dass die Expression des angiogenen Faktors Vegfr3/Flt4, die auf abluminale Endokardzellen im frühen Klappensegel beschränk ist, von beiden Signalwegen, Notch und KLf2, negativ reguliert wird. Außerdem veringert Flt4 die Expression der Zelladhäsionsproteine Alcam und VE-cadherin in abluminalen Zellen und führt die Herzklappenmorphogenese herbei. Der Verlust von Flt4 wiederum führt zu einer ektopischen Expression von Notch in abluminalen Endokardzellen, welche sonst nur in luminalen Zellen auftritt. Daher zeigt meine Arbeit, dass abluminale Endokardzellen, die keinem mechanischem Reiz ausgesetzt sind, Notch herunterregulieren und damit die Expression von Flt4 auslösen. Flt4 wiederum blockiert dann zusätzlich den Notch Signalweg in dieser Zellpopulation. Diese antagonistischen Signalaktivitäten und fein abgestimmte Genregulationsmechanismen sorgen für Unterschiede in der Spezifizierung der Endokardzellen und formen so schließlich die Segelklappen im Herz. KW - heart development KW - cardiac valves KW - zebrafish KW - mechanosensation KW - Herzklappe KW - Herzentwicklung KW - Mechanosensation KW - Zebrafisch Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-487517 ER - TY - THES A1 - Friedrich, Alexander T1 - Minimizers of generalized Willmore energies and applications in general relativity N2 - Das Willmore Funktional ist eine Funktion die jeder Fläche in einer Riemannschen Mannigfaltigkeit, ihre totale mittlere Krümmung zuweist. Ein klassisches Problem der Differentialgeometrie ist es geschlossene (kompakt und ohne Rand) Flächen zu finden die das Willmore funktional minimieren, beziehungsweise die kritische Punkte des Willmore Funktionals sind. In dieser Doktorarbeit entwickeln wir ein Konzept von verallgemeinerten Willmore Funktionalen für Flächen in Riemannschen Mannigfaltigkeiten, wobei wir uns von physikalischen Modellen leiten lassen. Insbesondere ist hier die Hawking Energie der allgemeinen Relativitätstheorie und die Biegungsenergie von dünnen Membranen zu nennen. Für dieses verallgemeinerten Willmore Funktionale beweisen wir die Existenz von Minimieren mit vorgeschriebenen Flächeninhalt, in einer geeigneten Klasse von verallgemeinerten Flächen. Insbesondere konstruieren wir Minimierer der oben erwähnten Biegungsenergie mit vorgeschrieben Flächeninhalt und vorgeschriebenen, eingeschlossenem Volumen. Außerdem beweisen wir, dass kritische Punkte von verallgemeinerten Willmore Funktionalen mit vorgeschriebenen Flächeninhalt abseits endlich vieler Punkte glatt sind. Dabei stützen wir uns, wie auch im folgenden, auf die bestehende Theorie für das Willmore Funktional. An diese allgemeinen Resultate schließen wir eine detailliertere Analyse der Hawking Energie an. Im Kontext der allgemeinen Relativitätstheorie beschreibt die Umgebungsmannigfaltigkeit den Raum zu einem Zeitpunkt. Daher sind wir an dem Wechselspiel zwischen der Hawking Energie und der umgebenden Mannigfaltigkeit interessiert. Wir charakterisieren Punkte in der umgebenden Mannigfaltigkeit für die es in jeder Umgebung eine kritische Fläche mit vorgeschriebenem, kleinem Flächeninhalt gibt. Diese Punnkte werden als Konzentrationspunkte der Hawking Energie interpretiert. Außerdem berechnen wir eine Entwicklung der Hawking Energie auf kleinen, runden Sphären. Dadurch können wir eine Art Energiedichte der Hawking Energie identifizieren. Hierbei ist anzumerken, dass unsere Resultate im Kontrast zu Ergebnissen in der Literatur stehen. Dort wurde berechnet, dass die Entwicklung der Hawking Energie auf Sphären im Lichtkegel eines Punktes der umgebenden Mannigfaltigkeit in führender Ordnung proportional zur der klassischen Energiedichte der allgemeinen Relativitätstheorie ist. Zu diesem Zeitpunkt ist nicht klar wie diese Diskrepanz zu begründen ist. Ferner betrachten wir asymptotisch Schwarzschild Mannigfaltigkeiten. Sie sind ein Spezialfall von asymptotisch flachen Mannigfaltigkeiten, welche in der allgemeinen Relativitätstheorie als Modelle für isolierte Systeme dienen. Die Schwarzschild Raumzeit selbst ist eine rotationssymmetrische Raumzeit die schwarzen Loch beschreibt. In diesen asymptotisch Schwarzschild Mannigfaltigkeiten konstruieren wir eine Blätterung des äußeren Bereiches durch kritische Flächen der Hawking Energie mit vorgeschriebenen Flächeninhalt. Diese Blätterung kann in einem verallgemeinertem Sinne als Schwerpunkt des isolierten Systems betrachtet werden. Außerdem zeigen wir, dass die Hawking Energie entlang der Blätterung wächst je größer die Flächen werden. N2 - The Willmore functional is a function that maps an immersed Riemannian manifold to its total mean curvature. Finding closed surfaces that minimizes the Willmore energy, or more generally finding critical surfaces, is a classic problem of differential geometry. In this thesis we will develop the concept of generalized Willmore functionals for surfaces in Riemannian manifolds. We are guided by models in mathematical physics, such as the Hawking energy of general relativity and the bending energies for thin membranes. We prove the existence of minimizers under area constraint for these generalized Willmore functionals in a suitable class of generalized surfaces. In particular, we construct minimizers of the bending energy mentioned above for prescribed area and enclosed volume. Furthermore, we prove that critical surfaces of generalized Willmore functionals with prescribed area are smooth, away from finitely many points. These results and the following are based on the existing theory for the Willmore functional. This general discussion is succeeded by a detailed analysis of the Hawking energy. In the context of general relativity the surrounding manifold describes the space at a given time, hence we strive to understand the interplay between the Hawking energy and the ambient space. We characterize points in the surrounding manifold for which there are small critical spheres with prescribed area in any neighborhood. These points are interpreted as concentration points of the Hawking energy. Additionally, we calculate an expansion of the Hawking energy on small, round spheres. This allows us to identify a kind of energy density of the Hawking energy. It needs to be mentioned that our results stand in contrast to previous expansions of the Hawking energy. However, these expansions are obtained on spheres along the light cone at a given point. At this point it is not clear how to explain the discrepancy. Finally, we consider asymptotically Schwarzschild manifolds. They are a special case of asymptotically flat manifolds, which serf as models for isolated systems. The Schwarzschild spacetime itself is a classical solution to the Einstein equations and yields a simple description of a black hole. In these asymptotically Schwarzschild manifolds we construct a foliation of the exterior region by critical spheres of the Hawking energy with prescribed large area. This foliation can be seen as a generalized notion of the center of mass of the isolated system. Additionally, the Hawking energy of grows along the foliation as the area of the surfaces grows. T2 - Minimierer von Verallgemeinerten Willmore Energien und Anwendungen in der Allgemeinen Relativitätstheorie KW - Partial Differential Equations KW - Calculus of Variation KW - Differential Geometry KW - Geometric Analysis KW - Mathematical Physics KW - Partielle Differential Gleichungen KW - Variationsrechung KW - Differential Geometrie KW - Geometrische Analysis KW - Mathematische Physik Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-481423 ER - TY - THES A1 - Friese, André T1 - Biogeochemistry of ferruginous sediments of Lake Towuti, Sulawesi, Indonesia N2 - Ferruginous conditions were a prominent feature of the oceans throughout the Precambrian Eons and thus throughout much of Earth’s history. Organic matter mineralization and diagenesis within the ferruginous sediments that deposited from Earth’s early oceans likely played a key role in global biogeochemical cycling. Knowledge of organic matter mineralization in ferruginous sediments, however, remains almost entirely conceptual, as modern analogue environments are extremely rare and largely unstudied, to date. Lake Towuti on the island of Sulawesi, Indonesia is such an analogue environment and the purpose of this PhD project was to investigate the rates and pathways of organic matter mineralization in its ferruginous sediments. Lake Towuti is the largest tectonic lake in Southeast Asia and is hosted in the mafic and ultramafic rocks of the East Sulawesi Ophiolite. It has a maximum water depth of 203 m and is weakly thermally stratified. A well-oygenated surface layer extends to 70 m depth, while waters below 130 m are persistently anoxic. Intensive weathering of the ultramafic catchment feeds the lake with large amounts of iron(oxy)hydroxides while the runoff contains only little sulfate, leading to sulfate-poor (< 20 µM) lake water and anoxic ferruginous conditions below 130 m. Such conditions are analogous to the ferruginous water columns that persisted throughout much of the Archean and Proterozoic eons. Short (< 35 cm) sediment cores were collected from different water depths corresponding to different bottom water redox conditions. Also, a drilling campaign of the International Continental Scientific Drilling Program (ICDP) retrieved a 114 m long sediment core dedicated for geomicrobiological investigations from a water depth of 153 m, well below the depth of oxygen penetration at the time of sampling. Samples collected from these sediment cores form the fundament of this thesis and were used to perform a suite of biogeochemical and microbiological analyses. Geomirobiological investigations depend on uncontaminated samples. However, exploration of subsurface environments relies on drilling, which requires the use of a drilling fluid. Drilling fluid infiltration during drilling can not be avoided. Thus, in order to trace contamination of the sediment core and to identify uncontaminated samples for further analyses a simple and inexpensive technique for assessing contamination during drilling operations was developed and applied during the ICDP drilling campaign. This approach uses an aqeous fluorescent pigment dispersion commonly used in the paint industry as a particulate tracer. It has the same physical properties as conventionally used particulate tracers. However, the price is nearly four orders of magnitude lower solving the main problem of particulate tracer approaches. The approach requires only a minimum of equipment and allows for a rapid contamination assessment potentially even directly on site, while the senstitivity is in the range of already established approaches. Contaminated samples in the drill core were identified and not included for further geomicrobiological investigations. Biogeochemical analyses of short sediment cores showed that Lake Towutis sediments are strongly depleted in electron acceptors commonly used in microbial organic matter mineralization (i.e. oxygen, nitrate, sulfate). Still, the sediments harbor high microbial cell densities, which are a function of redox conditions of Lake Towuti’s bottom water. In shallow water depths bottom water oxygenation leads to a higher input of labile organic matter and electron acceptors like sulfate and iron, which promotes a higher microbial abundance. Microbial analyses showed that a versatile microbial community with a potential to perform metabolisms related to iron and sulfate reduction, fermentation as well as methanogenesis inhabits Lake Towuti’s surface sediments. Biogeochemical investigations of the upper 12 m of the 114 m sediment core showed that Lake Towuti’s sediment is extremely rich in iron with total concentrations up to 2500 µmol cm-3 (20 wt. %), which makes it the natural sedimentary environment with the highest total iron concentrations studied to date. In the complete or near absence of oxygen, nitrate and sulfate, organic matter mineralization in ferruginous sediments would be expected to proceed anaerobically via the energetically most favorable terminal electron acceptors available - in this case ferric iron. Astonishingly, however, methanogenesis is the dominant (>85 %) organic matter mineralization process in Lake Towuti’s sediment. Reactive ferric iron known to be available for microbial iron reduction is highly abundant throughout the upper 12 m and thus remained stable for at least 60.000 years. The produced methane is not oxidized anaerobically and diffuses out of the sediment into the water column. The proclivity towards methanogenesis, in these very iron-rich modern sediments, implies that methanogenesis may have played a more important role in organic matter mineralization thoughout the Precambrian than previously thought and thus could have been a key contributor to Earth’s early climate dynamics. Over the whole sequence of the 114 m long sediment core siderites were identified and characterized using high-resolution microscopic and spectroscopic imaging together with microchemical and geochemical analyses. The data show early diagenetic growth of siderite crystals as a response to sedimentary organic matter mineralization. Microchemical zoning was identified in all siderite crystals. Siderite thus likely forms during diagenesis through growth on primary existing phases and the mineralogical and chemical features of these siderites are a function of changes in redox conditions of the pore water and sediment over time. Identification of microchemical zoning in ancient siderites deposited in the Precambrian may thus also be used to infer siderite growth histories in ancient sedimentary rocks including sedimentary iron formations. N2 - Während des Präkambriums und damit während des Großteils der Erdgeschichte, zeichneten sich die Ozeane durch ihren hohen Eisengehalt aus. Sowohl die Remineralisierung von organischem Material, als auch die Diagenese in den Sedimenten, die in den frühen Ozeanen der Erde abgelagert wurden, hatte höchstwahrscheinlich bedeutende Auswirkungen auf die globalen biogeochemischen Stoffkreisläufe. Unser Verständnis des Abbaus von organischem Material in eisenhaltigen Sedimenten ist jedoch sehr begrenzt, da moderne Analogsysteme extrem selten sind und bis heute nicht erforscht wurden. Der Towutisee auf der Insel Sulawesi in Indonesien ist ein solches modernes Analogsystem und Ziel dieser Doktorarbeit war es, die Raten und Pfade des Abbaus von organischem Material in den modernen eisenhaltigen Sedimenten des Towutisees zu erforschen. Der Towutisee ist der größte tektonische See in Südostasien und ist von mafischen und ultramafischen Gesteinen des Ost-Sulawesi-Ophioliten umgeben. Er hat eine maximale Wassertiefe von 203 m und ist schwach thermisch stratifiziert. Bis zu einer Tiefe von 70 m herrschen oxische Bedingungen, während die Wassersäule unterhalb von 130 m permanent anoxisch ist. Intensive Verwitterungsprozesse des ultramafischen Einzugsgebietes führen zu einem hohen Eintrag von Eisen(oxy)hydroxiden, während der Oberflächenabfluss nur wenig Sulfat enthält. Die Konzentrationen von Sulfat in der Wassersäule sind daher außergewöhnlich gering (< 20µM). Diese physikochemischen Verhältnisse sind analog zu denen der Ozeane des Archaikums und des Proterozoikums. Kurze (< 35 cm) Sedimentkerne wurden von verschiedenen Wassertiefen und unterschiedlichen Redox-Bedingungen des Bodenwassers entnommen. Darüber hinaus, wurde, im Zuge einer Bohrkampagne des International Continental Scientific Drilling Programs (ICDP) am Towutisee, ein 114 m langer Sedimentkern aus einer Wassertiefe von 153m, also deutlich unterhalb des Sauerstoffgradienten, erbohrt. Dieser war ausschließlich für geomikrobiologische Probenahmen und Untersuchungen vorgesehen. Die Proben, die aus diesen Sedimentkernen entnommen wurden, bilden das Fundament dieser Doktorarbeit und wurden für biogeochemische und mikrobiologische Untersuchungen verwendet. Unkontaminierte Proben sind für geomikrobiologische Untersuchungen unabdingbar. Das Erforschen von Gebieten unterhalb der Oberfläche ist jedoch auf Bohrungen angewiesen, welche wiederum den Einsatz einer Bohrspülung erfordern. Leider ist es unvermeidlich, dass diese im Zuge des Bohrprozesses in den erbohrten Sedimentkern eindringen. Die einzige Möglichkeit unkontaminierte Proben zu gewinnen ist es daher, den Grad der Kontamination des Bohrkerns nachzuverfolgen und unkontaminierte Proben für weitere Analysen zu identifizieren. Dazu wurde im Zuge dieser Doktorarbeit eine einfache und kostengünstige Methode zur Kontaminationskontrolle während Bohroperationen entwickelt und während der ICDP Bohrkampagne auf dem Towutisee angewandt. Als Tracer kam eine Farbe zum Einsatz, deren physikalische Eigenschaften denen von partikulären Tracern ähnelt. Der Preis dieser Farbe ist im Vergleich zu bisher verwendeten partikulären Tracern, jedoch vier Größenordnungen geringer und löst damit das Hauptproblem dieser Tracer. Die Methode benötigt nur ein Mindestmaß an Equipment und ermöglicht eine schnelle Identifizierung von Kontaminationen, möglicherweise sogar vor Ort. Die Sensitivität der Methode ist im Bereich von etablierten Kontaminationskontrollen. Kontaminierte Proben des erbohrten Sedimentkerns wurden mit dieser Methode identifiziert und nicht für weitere geomikrobiologische Untersuchungen verwendet. Biogeochemische Analysen der Kurzkerne zeigen, dass die Sedimente des Towutisees sehr arm an Elektronenakzeptoren sind, die für den mikrobiellen Abbau von organischem Material verwendet werden (d.h. Sauerstoff, Nitrat und Sulfat). Nichtsdestotrotz zeichnen sich die Sedimente des Towutisees durch hohe Zellzahlen aus, die von den Redox-Bedingungen des Bodenwassers abhängig sind. In niedrigen Wassertiefen führt oxygeniertes Bodenwasser zu einem erhöhten Eintrag von labilem organischen Material sowie Elektronenakzeptoren wie Eisen und Sulfat, wodurch hohe Zellzahlen resultieren. Mikrobiologische Analysen zeigen, dass die Sedimente des Towutisees durch eine vielseitige, mikrobielle Gemeinschaft bevölkert werden, die in der Lage ist, Stoffwechsel, wie Eisenreduktion, Sulfatreduktion, Fermentation sowie Methanogenese auszuführen. Biogeochemische Untersuchungen der oberen 12 m des 114 m langen Sedimentkerns zeigen, dass die Sedimente des Towutisees mit 2500 µM cm-3 extrem hohe Eisengehalte (20 Gew. %) aufweisen und damit das eisenreichste natürliche sedimentäre System sind, welches bisher erforscht wurde. Nach unserem bisherigen Verständnis über biogeochemische Stoffkreisläufe sollte, in Abwesenheit von Sauerstoff, Nitrat oder Sulfat, organisches Material über den energetisch günstigsten verfügbaren Elektronenakzeptoren abgebaut werden – in dem Fall Eisen (III). Erstaunlicherweise jedoch, ist Methanogenese der dominante (> 85 %) Remineralisierungsprozess in den Sedimenten des Towutisees. Mikrobiell theoretisch verfügbares reaktives Eisen (III) hingegen bleibt stabil über die oberen 12 m des Sedimentkerns und damit über mehr als 60.000 Jahre. Produziertes Methan wird nicht anaerob oxidiert und diffundiert aus dem Sediment in die Wassersäule. Die Dominanz von Methanogenese in diesen eisenreichen Sedimenten impliziert, dass dieser Prozess im Präkambrium vermutlich eine viel bedeutendere Rolle in der Remineralisierung von organischem Material eingenommen hat, als bisher angenommen. Methan, als bedeutendes Treibhausgas, war demnach möglicherweise ein wichtiger Regulator des Klimas in der frühen Erdgeschichte. T2 - Biogeochemie eisenreicher Sedimente des Lake Towuti, Sulawesi, Indonesien KW - Geomicrobiology KW - Biogeochemistry KW - Organic matter mineralization KW - Early Earth KW - Contamination Control KW - Biogeochemie KW - Kontaminationskontrolle KW - Frühe Erdgeschichte KW - Geomikrobiologie KW - Mikrobieller Abbau von organischen Material Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-475355 ER - TY - THES A1 - Gaete Rojas, Ayleen Barbara T1 - Monitoring and modeling observations of plumbing systems at caldera-like topography T1 - Überwachung und Modellierung von Beobachtungen an vulkanischen Systemen mit Caldera-ähnlicher Topographie N2 - In this dissertation, I describe the mechanisms involved in magmatic plumbing system establishment and evolution. Magmatic plumbing systems play a key role in determining volcanic activity style and recognizing its complexities can help in forecasting eruptions, especially within hazardous volcanic systems such as calderas. I explore the mechanisms of dike emplacement and intrusion geometry that shape magmatic plumbing systems beneath caldera-like topographies and how their characteristics relate to precursory activity of a volcanic eruption. For this purpose, I use scaled laboratory models to study the effect of stress field reorientation on a propagating dike induced by caldera topography. I construct these models by using solid gelatin to mimic the elastic properties of the earth's crust with a caldera on the surface. I inject water as the magma analog and track the evolution of the experiments through qualitative (geometry and stress evolution) and quantitative (displacement and strain computation) descriptions. The results show that a vertical dike deviates towards and outside of the caldera-like margin due to stress field reorientation beneath the caldera-like topography. The propagating intrusion forms a circumferential-eruptive dike when the caldera-like size is small, whereas a cone sheet develops beneath the large caldera-like topography. To corroborate the results obtained from the experimental models, this thesis also describes the results of a case study utilizing seismic monitoring data associated with the unrest period of the 2015 phreatic eruption of Lascar volcano. Lascar has a crater with a small-scale caldera-like topography and exhibited long-lasting anomalous evolution of the number of long-period (LP) events preceding the 2015 eruption. I apply seismic techniques to constrain the hypocentral locations of LP events and characterize their spatial distribution, obtaining an image of Lascar's plumbing system. I observe an agreement in shallow hypocentral locations obtained through four different seismic techniques; nevertheless, the cross-correlation technique provides the best results. These results depict a plumbing system with a narrow sub-vertical deep conduit and a shallow hydrothermal system, where most LP events are located. These two regions are connected through an intermediate region of path divergence, whose geometry and orientation likely is influenced by stress reorientation due to topographic effects of the caldera-like crater. Finally, in order to further enhance the interpretations of the previous case study, the seismic data was analyzed in tandem with a complementary multiparametric monitoring dataset. This complementary study confirms that the anomalous LP activity occurred as a sign of unrest in the preparatory phase of the phreatic eruption. In addition, I show how changes observed in other monitored parameters enabled to detect further signs of unrest in the shallow hydrothermal system. Overall, this study demonstrates that detecting complex geometric regions within plumbing systems beneath volcanoes is fundamental to produce an effective forecast of eruptions that from a first view seem to occur without any precursory activity. Furthermore, through the development of this research I show that combining methods that include both observations and models allows one to obtain a more precise interpretation of the volcanic processes. N2 - In dieser Dissertation beschreibe ich die physikalischen Mechanismen, die maßgeblich an der Entstehung und Entwicklung von magmatischen Systemen beteiligt sind. Das magmatische System eines Vulkans spielt eine Schlüsselrolle bei der Bestimmung des vulkanischen Aktivitätsstils und die Erkennung seiner Komplexität kann bei der Vorhersage von Ausbrüchen helfen, insbesondere bei gefährlichen vulkanischen Systemen wie Calderas. Hier erforsche ich deshalb die Mechanismen der Platznahme von Eruptivgängen, sogenannten Dikes und die Geometrie der Intrusionen, welche die magmatischen Systeme unterhalb von Calderen formen, und beleuchte wie ihre Eigenschaften an der Vorläuferaktivität eines Vulkanausbruchs beteiligt sind. Zu diesem Zweck untersuche ich mit Hilfe von skalierten Labormodellen den Effekt, der durch die Caldera-Topographie induzierten Stressfeldneuausrichtung auf einen sich ausbreitenden Dike ausgeübt wird. Ich habe diese Modelle mit fester Gelatine durchgeführt, um die elastischen Eigenschaften der Erdkruste mit einer Caldera an der Oberfläche nachzuahmen. Ich injizierte Wasser als Magma-Analog und verfolgte die Entwicklung der Intrusion. Die Ergebnisse zeigen, dass ein vertikaler Dike aufgrund einer Umorientierung des oberflächennahen Spannungsfeldes unterhalb einer Caldera sowohl in Richtung, als auch nach außerhalb des Caldera-Randes abgelenkt wird. Die propagierende Intrusion bildet somit bei kleinen Calderen einen umlaufend eruptiven Dike, während sich unter großen Calderen bevorzugt sogenannte cone sheets bilden. Um die Ergebnisse aus den vorangegangenen experimentellen Modellen zu bestätigen, werden im Anschluß die Ergebnisse einer Fallstudie beschrieben, in welcher seismologische Monitoringdaten für den Zeitraum des Ausbruchs des Vulkans Lascar im Jahr 2015 herangezogen wurden. Lascar hat einen Krater mit einer kleinräumigen caldera-ähnlichen Topographie und zeigte vor dem phreatischen Ausbruch im Jahr 2015 eine lang anhaltende Periode anomaler Entwicklung bezüglich der Anzahl der täglich registrierten langperiodischen (LP) Erdbeben. Ich habe verschiedene seismische Techniken angewendet, um die Herdregionen (Hypozentren) dieser LP Erdbeben zu lokalisierenund ihre räumliche Verteilung zu charakterisieren, und somit ein Bild von Lascars magmatischen System zu erhalten. Ich beobachte eine Übereinstimmung in den flachen hypozentralen Positionen, die durch vier verschiedene seismische Techniken ermittelt wurden, allerdings lieferte die Kreuzkorrelationstechnik die besten Ergebnisse. Diese Ergebnisse zeigen ein magmatisches System mit einem schmalen tiefen subvertikalen Kanal und einem flachen hydrothermalen System, in dem sich die meisten LP-Ereignisse befinden. Diese beiden Bereiche sind durch einen Zwischenbereich der Pfaddivergenz miteinander verbunden, dessen Geometrie und Ausrichtung wahrscheinlich auf eine oberflächennahe Spannungsumorientierung aufgrund der topographischen Wirkung des caldera-ähnlichen Kraters zurückzuführen ist. Um die Interpretation der vorigen Fallstudie weiter zu vertiefen, habe ich die seismischen Daten in einer weiteren Studie zusammen mit einem ergänzenden multiparametrischen Überwachungsdatensatz analysiert, und wurde darin betstätigt, dass die anomale LP-Aktivität wahrscheinlich als Anzeichen für Unruhe in der Vorbereitungsphase der phreatischen Eruption gedeutet werden kann. Hier zeige ich u.a. auch, wie die Änderungen in den verschiedenen anderen überwachten Parametern weitere Anzeichen von Unruhe im flachen hydrothermalen System erkennen ließen. Insgesamt hat diese Studie gezeigt, wie grundlegend das Erkennen komplexer Geometrien des magmatischen Systems unter Vulkanen ist, um eine effektive Vorhersage von Eruptionen zu erstellen, die auf den ersten Blick ohne Vorläuferaktivität zu erfolgen scheinen. Darüber hinaus zeige ich durch die Entwicklung dieser Forschung, dass die Kombination von Methoden, die sowohl Beobachtungen als auch Modelle umfassen, eine genauere Interpretation der vulkanischen Prozesse ermöglicht. KW - caldera-like topography KW - unloading stress KW - cone sheet KW - gelatin analogue modeling KW - circumferential dike KW - volcanic plumbing system KW - volcano monitoring KW - phreatic eruption KW - volcano seismology KW - Lascar Volcano KW - Caldera-ähnliche Topographie KW - Entlastungsspannung KW - Cone sheet KW - Gelatine-Analogmodellierung KW - umlaufender Deich KW - vulkanisches System KW - Vulkan-Überwachung KW - phreatische Eruption KW - vulkanische Seismologie KW - Vulkan Lascar Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-446135 ER - TY - THES A1 - Ghandour, Rabea T1 - Identification of chloroplast translational feedback regulation and establishment of aptamer based mRNA purification to unravel involved regulatory factors N2 - After endosymbiosis, chloroplasts lost most of their genome. Many former endosymbiotic genes are now nucleus-encoded and the products are re-imported post-translationally. Consequently, photosynthetic complexes are built of nucleus- and plastid-encoded subunits in a well-defined stoichiometry. In Chlamydomonas, the translation of chloroplast-encoded photosynthetic core subunits is feedback-regulated by the assembly state of the complexes they reside in. This process is called Control by Epistasy of Synthesis (CES) and enables the efficient production of photosynthetic core subunits in stoichiometric amounts. In chloroplasts of embryophytes, only Rubisco subunits have been shown to be feedback-regulated. That opens the question if there is additional CES regulation in embryophytes. I analyzed chloroplast gene expression in tobacco and Arabidopsis mutants with assembly defects for each photosynthetic complex to broadly answer this question. My results (i) confirmed CES within Rubisco and hint to potential translational feedback regulation in the synthesis of (ii) cytochrome b6f (Cyt b6f) and (iii) photosystem II (PSII) subunits. This work suggests a CES network in PSII that links psbD, psbA, psbB, psbE, and potentially psbH expression by a feedback mechanism that at least partially differs from that described in Chlamydomonas. Intriguingly, in the Cyt b6f complex, a positive feedback regulation that coordinates the synthesis of PetA and PetB was observed, which was not previously reported in Chlamydomonas. No evidence for CES interactions was found in the expression of NDH and ATP synthase subunits of embryophytes. Altogether, this work provides solid evidence for novel assembly-dependent feedback regulation mechanisms controlling the expression of photosynthetic genes in chloroplasts of embryophytes. In order to obtain a comprehensive inventory of the rbcL and psbA RNA-binding proteomes (including factors that regulate their expression, especially factors involved in CES), an aptamer based affinity purification method was adapted and refined for the specific purification these transcripts from tobacco chloroplasts. To this end, three different aptamers (MS2, Sephadex ,and streptavidin binding) were stably introduced into the 3’ UTRs of psbA and rbcL by chloroplast transformation. RNA aptamer based purification and subsequent chip analysis (RAP Chip) demonstrated a strong enrichment of psbA and rbcL transcripts and currently, ongoing mass spectrometry analyses shall reveal potential regulatory factors. Furthermore, the suborganellar localization of MS2 tagged psbA and rbcL transcripts was analyzed by a combined affinity, immunology, and electron microscopy approach and demonstrated the potential of aptamer tags for the examination of the spatial distribution of chloroplast transcripts. N2 - Nach der Endosymbiose wurde der größte Teil des Chloroplastengenoms in das Kerngenom transferiert. Die entsprechenden Genprodukte werden posttranslational wieder in die Chloroplasten importiert. Dementsprechend sind photosynthetische Proteinkomplexe aus plastidär- und kernkodierten Untereinheiten in definierter Stöchiometrie zusammengesetzt. In der einzelligen Grünalge Chlamydomonas ist die Translation von chloroplastenkodierten photosynthetischen Untereinheiten durch einen Rückkopplungsmechanismus in Abhängigkeit vom Assemblierungsstatus der entsprechenden Komplexe reguliert. Dieser „Control by Epistasy of Synthesis“ (CES) genannte Mechanismus erlaubt die effiziente Synthese von photosynthetischen Untereinheiten in den stöchiometrischen Mengen, die für die Assemblierung der Komplexe benötigt werden. In den Chloroplasten der Embryophyten wurde bisher nur die Translation von Rubisco als CES reguliert beschrieben. Daher stellt sich die Frage, ob derartige CES-Regulationen in Embryophyten auch in anderen Photosynthesekomplexen stattfinden. Um diese Frage zu beantworten, habe ich die chloroplastidäre Genexpression in Tabak- und Arabidopsismutanten mit Defekten in der Assemblierung photosynthetischer Komplexe untersucht. Meine Ergebnisse bestätigen (i) die bekannte CES Regulation von Rubisco und zeigen mögliche weitere assemblierungsabhängige Rückkopplungsregulationen in der Synthese des (ii) Cytochrom b6f (Cyt b6f) Komplexes sowie des (iii) Photosystems II (PSII). Insbesondere weisen meine Ergebnisse auf ein CES-Netzwerk hin, welches die Expressionen von psbD, psbA, psbB, psbE und wahrscheinlich auch psbH steuert und teilweise von der beschriebenen linearen CES-Kaskade in Chlamydomonas abweicht. Für die Synthese des Cyt b6f Komplexes wurde zudem eine positive Feedback-Regulation der Untereinheiten PetA und PetB beobachtet, die in Chlamydomonas nicht gezeigt wurde. Dagegen wurden für die NDH- und ATP Synthase-Komplexe keine Hinweise auf CES-Regulation in Embryophyten gefunden. Zusammenfassend zeigen meine Ergebnisse klare Belege für bisher unbekannte CES-Regulationen, welche die Expression von photosynthetischen Genen in Embryophyten steuern. Um das mRNA-Protein-Interaktom von rbcL und psbA zu bestimmen (einschließlich Faktoren, welche CES regulieren), wurde eine aptamer-basierte Affinitätsreinigungsmethode für die Anreicherung dieser Transkripte aus Tabakchloroplasten adaptiert und optimiert. Dazu wurden mittels Chloroplasten¬transformation drei verschiedene Aptamere (MS2, Sephadex- und Streptavidin-bindende Aptamere) stabil in den 3’UTR der Transkripte integriert. Die aptamer-basierte RNA-Aufreinigung und anschließende Chip-Analyse (RAP-Chip) zeigte die spezifische Anreicherung der psbA- bzw. rbcL-Transkripte. Die aktuell ausgeführte Massenspektrometrie zur Analyse der transkriptgebundenen Proteine soll potenziell regulatorische Faktoren identifizieren. Des Weiteren wurde die Lokalisation der MS2-markierten psbA- und rbcL-Transkripte innerhalb des Chloroplasten mittels Affinitäts¬immunologie und Elektronenmikroskopie untersucht und dabei gezeigt, dass die Aptamer-Markierung geeignet ist, um die Transkriptverteilung innerhalb von Organellen zu untersuchen. T2 - Identifikation translationaler Rückkopplungsregulationen in Chloroplasten und Etablierung einer aptamer-basierten mRNA-Anreicherungsmethode zur Entschlüsselung der beteiligten regulatorischen Faktoren KW - Translation KW - Ribosome profiling KW - Chloroplast gene expression KW - Translation feedback regulation KW - Protein complex assembly KW - Aptamers KW - Chloroplasten-Genexpression KW - Ribosome profiling KW - Proteinkomplexassemblierung KW - Translation KW - Translationsfeedbackregulation KW - Aptamer Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-482896 ER - TY - THES A1 - Harmanli, İpek T1 - Towards catalytic activation of nitrogen in ionic liquid/nanoporous carbon interfaces for electrochemical ammonia synthesis N2 - Ammonia is a chemical of fundamental importance for nature`s vital nitrogen cycle. It is crucial for the growth of living organisms as well as food and energy source. Traditionally, industrial ammonia production is predominated by Haber- Bosch process (HBP) which is based on direct conversion of N2 and H2 gas under high temperature and high pressure (~500oC, 150-300 bar). However, it is not the favorite route because of its thermodynamic and kinetic limitations, and the need for the energy intense production of hydrogen gas by reforming processes. All these disfavors of HBP open a target to search for an alternative technique to perform efficient ammonia synthesis via electrochemical catalytic processes, in particular via water electrolysis, using water as the hydrogen source to save the process from gas reforming. In this study, the investigation of the interface effects between imidazolium-based ionic liquids and the surface of porous carbon materials with a special interest in the nitrogen absorption capability. As the further step, the possibility to establish this interface as the catalytically active area for the electrochemical N2 reduction to NH3 has been evaluated. This particular combination has been chosen because the porous carbon materials and ionic liquids (IL) have a significant importance in many scientific fields including catalysis and electrocatalysis due to their special structural and physicochemical properties. Primarily, the effects of the confinement of ionic liquid (EmimOAc, 1-Ethyl-3-methylimidazolium acetate) into carbon pores have been investigated. The salt-templated porous carbons, which have different porosity (microporous and mesoporous) and nitrogen species, were used as model structures for the comparison of the IL confinement at different loadings. The nitrogen uptake of EmimOAc can be increased by about 10 times by the confinement in the pores of carbon materials compared to the bulk form. In addition, the most improved nitrogen absorption was observed by IL confinement in micropores and in nitrogen-doped carbon materials as a consequence of the maximized structural changes of IL. Furthermore, the possible use of such interfaces between EmimOAc and porous carbon for the catalytic activation of dinitrogen during the kinetically challenging NRR due to the limited gas absorption in the electrolyte, was examined. An electrocatalytic NRR system based on the conversion of water and nitrogen gas to ammonia at ambient operation conditions (1 bar, 25 °C) was performed in a setup under an applied electric potential with a single chamber electrochemical cell, which consists of the combination of EmimOAc electrolyte with the porous carbon-working electrode and without a traditional electrocatalyst. Under a potential of -3 V vs. SCE for 45 minutes, a NH3 production rate of 498.37 μg h-1 cm-2 and FE of 12.14% were achieved. The experimental observations show that an electric double-layer, which serves the catalytically active area, occurs between a microporous carbon material and ions of the EmimOAc electrolyte in the presence of sufficiently high provided electric potential. Comparing with the typical NRR systems which have been reported in the literature, the presented electrochemical ammonia synthesis approach provides a significantly higher ammonia production rate with a chance to avoid the possible kinetic limitations of NRR. In terms of operating conditions, ammonia production rate and the faradic efficiency without the need for any synthetic electrocatalyst can be resulted of electrocatalytic activation of nitrogen in the double-layer formed between carbon and IL ions. N2 - Ammoniak ist eine Chemikalie von grundlegender Bedeutung für den lebenswichtigen Stickstoffkreislauf der Natur. Es ist entscheidend für das Wachstum lebender Organismen sowie von Nahrungsmitteln und Energiequellen. Traditionell wird die industrielle Ammoniakproduktion nach dem Haber-Bosch-Verfahren (HBP) dominiert, das auf der direkten Umwandlung von N2- und H2-Gas unter hoher Temperatur und hohem Druck (~ 500 ° C, 150-300 bar) basiert. Aufgrund seiner thermodynamischen und kinetischen Einschränkungen und der Notwendigkeit einer energieintensiven Erzeugung von Wasserstoffgas durch Reformierungsprozesse ist dies jedoch nicht der bevorzugte Weg. All diese Nachteile von HBP eröffnen ein Ziel für die Suche nach einer alternativen Technik zur Durchführung einer effizienten Ammoniaksynthese über elektrochemische katalytische Prozesse, insbesondere durch Wasserelektrolyse, wobei Wasser als Wasserstoffquelle verwendet wird, um den Prozess vor einer Gasreformierung zu bewahren. In dieser Studie wurde die Untersuchung der Grenzflächeneffekte zwischen ionischen Flüssigkeiten auf Imidazoliumbasis und der Oberfläche poröser Kohlenstoffmaterialien mit besonderem Interesse an der Stickstoffabsorptionsfähigkeit untersucht. Als weiterer Schritt wurde die Möglichkeit geprüft, diese Grenzfläche als katalytisch aktiven Bereich für die elektrochemische N2-Reduktion zu NH3 zu etablieren. Diese besondere Kombination wurde gewählt, weil die porösen Kohlenstoffmaterialien und ionischen Flüssigkeiten (IL) aufgrund ihrer besonderen strukturellen und physikochemischen Eigenschaften in vielen wissenschaftlichen Bereichen, einschließlich Katalyse und Elektrokatalyse, eine bedeutende Bedeutung haben. In erster Linie wurden die Auswirkungen des Einschlusses von ionischer Flüssigkeit (EmimOAc, 1-Ethyl-3-methylimidazoliumacetat) in Kohlenstoffporen untersucht. Die porösen Kohlenstoffe mit Salzschablonen, die unterschiedliche Porosität (mikroporös und mesoporös) und Stickstoffspezies aufweisen, wurden als Modellstrukturen für den Vergleich des IL-Einschlusses bei unterschiedlichen Beladungen verwendet. Die Stickstoffaufnahme von EmimOAc kann durch den Einschluss in den Poren von Kohlenstoffmaterialien im Vergleich zur Massenform um das Zehnfache erhöht werden. Zusätzlich wurde die am besten verbesserte Stickstoffabsorption durch IL-Einschluss in Mikroporen und in stickstoffdotierten Kohlenstoffmaterialien als Folge der maximierten strukturellen Änderungen von IL beobachtet. Darüber hinaus wurde die mögliche Verwendung solcher Grenzflächen zwischen EmimOAc und porösem Kohlenstoff für die katalytische Aktivierung von Distickstoff während des kinetisch herausfordernden NRR aufgrund der begrenzten Gasabsorption im Elektrolyten untersucht. Ein elektrokatalytisches NRR-System, das auf der Umwandlung von Wasser und Stickstoffgas in Ammoniak bei Umgebungsbetriebsbedingungen (1 bar, 25 ° C) basiert, wurde in einem Aufbau unter einem angelegten elektrischen Potential mit einer elektrochemischen Einkammerzelle durchgeführt, die aus der Kombination von besteht EmimOAc-Elektrolyt mit poröser Kohlenstoff-Arbeitselektrode und ohne herkömmlichen Elektrokatalysator. Bei einem Potential von -3 V gegen SCE für 45 Minuten wurde eine NH3-Produktionsrate von 498,37 ug h & supmin; ¹ cm & supmin; ² und eine FE von 12,14% erreicht. Die experimentellen Beobachtungen zeigen, dass eine elektrische Doppelschicht, die dem katalytisch aktiven Bereich dient, zwischen einem mikroporösen Kohlenstoffmaterial und Ionen des EmimOAc-Elektrolyten in Gegenwart eines ausreichend hohen bereitgestellten elektrischen Potentials auftritt. Im Vergleich zu den typischen NRR-Systemen, über die in der Literatur berichtet wurde, bietet der vorgestellte Ansatz der elektrochemischen Ammoniaksynthese eine signifikant höhere Ammoniakproduktionsrate mit der Möglichkeit, die möglichen kinetischen Einschränkungen der NRR zu vermeiden. In Bezug auf die Betriebsbedingungen können die Ammoniakproduktionsrate und die Faradic-Effizienz ohne die Notwendigkeit eines synthetischen Elektrokatalysators aus der elektrokatalytischen Aktivierung von Stickstoff in der zwischen Kohlenstoff- und IL-Ionen gebildeten Doppelschicht resultieren. KW - Electrocatalysis KW - Ammonia KW - Ionic liquids KW - Nitrogen Physisorption KW - Porous carbon KW - Ammoniak KW - Elektrokatalyse KW - Ionische Flüssigkeiten KW - Stickstoff Physisorption KW - Poröser Kohlenstoff Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-483591 ER - TY - THES A1 - Harmouch, Hazar T1 - Single-column data profiling N2 - The research area of data profiling consists of a large set of methods and processes to examine a given dataset and determine metadata about it. Typically, different data profiling tasks address different kinds of metadata, comprising either various statistics about individual columns (Single-column Analysis) or relationships among them (Dependency Discovery). Among the basic statistics about a column are data type, header, the number of unique values (the column's cardinality), maximum and minimum values, the number of null values, and the value distribution. Dependencies involve, for instance, functional dependencies (FDs), inclusion dependencies (INDs), and their approximate versions. Data profiling has a wide range of conventional use cases, namely data exploration, cleansing, and integration. The produced metadata is also useful for database management and schema reverse engineering. Data profiling has also more novel use cases, such as big data analytics. The generated metadata describes the structure of the data at hand, how to import it, what it is about, and how much of it there is. Thus, data profiling can be considered as an important preparatory task for many data analysis and mining scenarios to assess which data might be useful and to reveal and understand a new dataset's characteristics. In this thesis, the main focus is on the single-column analysis class of data profiling tasks. We study the impact and the extraction of three of the most important metadata about a column, namely the cardinality, the header, and the number of null values. First, we present a detailed experimental study of twelve cardinality estimation algorithms. We classify the algorithms and analyze their efficiency, scaling far beyond the original experiments and testing theoretical guarantees. Our results highlight their trade-offs and point out the possibility to create a parallel or a distributed version of these algorithms to cope with the growing size of modern datasets. Then, we present a fully automated, multi-phase system to discover human-understandable, representative, and consistent headers for a target table in cases where headers are missing, meaningless, or unrepresentative for the column values. Our evaluation on Wikipedia tables shows that 60% of the automatically discovered schemata are exact and complete. Considering more schema candidates, top-5 for example, increases this percentage to 72%. Finally, we formally and experimentally show the ghost and fake FDs phenomenon caused by FD discovery over datasets with missing values. We propose two efficient scores, probabilistic and likelihood-based, for estimating the genuineness of a discovered FD. Our extensive set of experiments on real-world and semi-synthetic datasets show the effectiveness and efficiency of these scores. N2 - Das Forschungsgebiet Data Profiling besteht aus einer Vielzahl von Methoden und Prozessen, die es erlauben Datensätze zu untersuchen und Metadaten über diese zu ermitteln. Typischerweise erzeugen verschiedene Data-Profiling-Techniken unterschiedliche Arten von Metadaten, die entweder verschiedene Statistiken einzelner Spalten (Single-Column Analysis) oder Beziehungen zwischen diesen (Dependency Discovery) umfassen. Zu den grundlegenden Statistiken einer Spalte gehören unter anderem ihr Datentyp, ihr Name, die Anzahl eindeutiger Werte (Kardinalität der Spalte), Maximal- und Minimalwerte, die Anzahl an Null-Werten sowie ihre Werteverteilung. Im Falle von Abhängigkeiten kann es sich beispielsweise um funktionale Abhängigkeiten (FDs), Inklusionsabhängigkeiten (INDs) sowie deren approximative Varianten handeln. Data Profiling besitzt vielfältige Anwendungsmöglichkeiten, darunter fallen die Datenexploration, -bereinigung und -integration. Darüber hinaus sind die erzeugten Metadaten sowohl für den Einsatz in Datenbankmanagementsystemen als auch für das Reverse Engineering von Datenbankschemata hilfreich. Weiterhin finden Methoden des Data Profilings immer häufiger Verwendung in neuartigen Anwendungsfällen, wie z.B. der Analyse von Big Data. Dabei beschreiben die generierten Metadaten die Struktur der vorliegenden Daten, wie diese zu importieren sind, von was sie handeln und welchen Umfang sie haben. Somit kann das Profiling von Datenbeständen als eine wichtige, vorbereitende Aufgabe für viele Datenanalyse- und Data-Mining Szenarien angesehen werden. Sie ermöglicht die Beurteilung, welche Daten nützlich sein könnten, und erlaubt es zudem die Eigenschaften eines neuen Datensatzes aufzudecken und zu verstehen. Der Schwerpunkt dieser Arbeit bildet das Single-Column Profiling. Dabei werden sowohl die Auswirkungen als auch die Extraktion von drei der wichtigsten Metadaten einer Spalte untersucht, nämlich ihrer Kardinalität, ihres Namens und ihrer Anzahl an Null-Werten. Die vorliegende Arbeit beginnt mit einer detaillierten experimentellen Studie von zwölf Algorithmen zur Kardinalitätsschätzung. Diese Studie klassifiziert die Algorithmen anhand verschiedener Kriterien und analysiert ihre Effizienz. Dabei sind die Experimente im Vergleich zu den Originalpublikationen weitaus umfassender und testen die theoretischen Garantien der untersuchten Algorithmen. Unsere Ergebnisse geben Aufschluss über Abwägungen zwischen den Algorithmen und weisen zudem auf die Möglichkeit einer parallelen bzw. verteilten Algorithmenversion hin, wodurch die stetig anwachsende Datenmenge moderner Datensätze bewältigt werden könnten. Anschließend wird ein vollautomatisches, mehrstufiges System vorgestellt, mit dem sich im Falle fehlender, bedeutungsloser oder nicht repräsentativer Kopfzeilen einer Zieltabelle menschenverständliche, repräsentative und konsistente Kopfzeilen ermitteln lassen. Unsere Auswertung auf Wikipedia-Tabellen zeigt, dass 60% der automatisch entdeckten Schemata exakt und vollständig sind. Werden darüber hinaus mehr Schemakandidaten in Betracht gezogen, z.B. die Top-5, erhöht sich dieser Prozentsatz auf 72%. Schließlich wird das Phänomen der Geist- und Schein-FDs formell und experimentell untersucht, welches bei der Entdeckung von FDs auf Datensätzen mit fehlenden Werten auftreten kann. Um die Echtheit einer entdeckten FD effizient abzuschätzen, schlagen wir sowohl eine probabilistische als auch eine wahrscheinlichkeitsbasierte Bewertungsmethode vor. Die Wirksamkeit und Effizienz beider Bewertungsmethoden zeigt sich in unseren umfangreichen Experimenten mit realen und halbsynthetischen Datensätzen. KW - Data profiling KW - Functional dependencies KW - Data quality KW - Schema discovery KW - Cardinality estimation KW - Metanome KW - Missing values KW - Kardinalitätsschätzung KW - Datenqualität KW - Funktionale Abhängigkeiten KW - Fehlende Werte KW - Schema-Entdeckung Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-474554 ER - TY - THES A1 - Haupt, Maria T1 - The Magellanic Clouds in VHE gamma rays as seen by H.E.S.S. N2 - Das Gebiet der Gammastrahlungsastronomie hat ein neues Fenster in das nicht-thermische Universum geöffnet, welches erlaubt, die Beschleunigungsorte der kosmischen Strahlung und ihrer Rolle in evolutionären Prozessen in Galaxien zu untersuchen. Der Nachweis von fast einhundert sehr hochenergetischen Gammastrahlungsquellen in unserer Milchstraße zeigt, dass Teilchenbeschleunigung bis in den zweistelligen TeV-Energiebereich ein häufiges Phänomen ist. Darüber hinaus hat der Nachweis von sehr hochenergetischer Gammastrahlung von anderen Galaxien bestätigt, dass die kosmische Strahlung nicht ausschließlich in der Milchstraße beschleunigt wird. Die rasante Entwicklung der Gammastrahlungsastronomie in den letzten zwei Jahrzehnten führte zu einem Übergang von der Detektion und Untersuchung einzelner Quellen hin zu Quellpopulationsstudien. Um die Frage zu beantworten, ob die Quellpopulationen hochenergetischer Gammastrahlung in der Milchstraße einzigartig sind, sind Beobachtungen von anderen Galaxien erforderlich, für die es möglich ist, trotz ihrer Entfernung, einzelne Quellen aufzulösen. Die Magellanschen Wolken, zwei Satellitengalaxien der Milchstraße, sind solche Galaxien, welche im letzten Jahrzehnt durch das H.E.S.S.-Experiment intensiv beobachtet wurden. In dieser Arbeit werden die Daten von insgesamt 450 Stunden H.E.S.S.-Beobachtungen der Großen Magellanschen Wolke und der Kleinen Magellanschen Wolke vorgestellt. Während der Analyse der Datensätze wird besonderer Wert auf die Evaluierung der systematischen Unsicherheiten des Experiments gelegt, um eine unverfälschte Flussabschätzung der potentiellen hochenergetischen Gammastrahlungsquellen der Magellanschen Wolken zu gewährleisten. Die detaillierte Analyse der Beobachtungen führte zur Detektion hochenergetischer Gammastrahlung des Binärsystems LMC P3 in der Großen Magellanschen Wolke und erhöht somit die Anzahl der detektierten Gammastrahlungsquellen in dieser Galaxie auf vier. Dieses neuentdeckte Binärsystem ist das bisher leuchtstärkste in der Quellklasse der Gammastrahlungsbinärsysteme. Für keine andere Quelle in den Magellanschen Wolken wird hochenergetische Gammastrahlung nachgewiesen und es werden Obergrenzen auf den integralen Fluss ermittelt. Diese Flussobergrenzen werden verwendet, um Populationsstudien auf der Grundlage bekannter hochenergetischer Quellklassen sowie bestehender Quellkataloge anderer Wellenlängen durchzuführen. Ein systematischer Vergleich zwischen den Quellpopulationen der Magellanschen Wolken und der Milchstraße ergab, dass keine andere Quelle der Magellanschen Wolken so leuchtstark ist wie die leuchtstärkste hochenergetische Gammastrahlungsquelle in der LMC: der Pulsarwindnebel N157B. Des Weiteren ist ein Drittel der untersuchten Quellpopulation der Magellanschen Wolken weniger leuchtstark als die vier bekannten Gammastrahlungsquellen in der Großen Magellanschen Wolke. Für einige wenige Quellen kann gezeigt werden, dass sie weniger leuchtstark sind als die leuchtstärksten Objekte in der Milchstraße, deren Leuchtkraft um mehr als eine Größenordnung schwächer ist als die der detektierten Quellen in der Großen Magellanschen Wolke. Basierend auf den Flussobergrenzen werden Unterschiede in den Quellpopulationen der Magellanschen Wolken und der Milchstraße sowie die Bedeutung der Quellumgebungen diskutiert. N2 - The field of gamma-ray astronomy opened a new window into the non-thermal universe that allows studying the acceleration sites of cosmic rays and the role of cosmic rays on evolutionary processes in galaxies. The detection of almost one hundred Galactic very-high-energy (VHE: 0.1−100TeV) gamma-ray sources in the Milky Way demonstrates that particle acceleration up to tens of TeV energies is a common phenomenon. Furthermore, the detection of VHE gamma rays from other galaxies has confirmed that cosmic rays are not exclusively accelerated in the Milky Way. The rapid development of gamma-ray astronomy in the past two decades has led to a transition from the detection and study of individual sources to source population studies. To answer the question, whether the VHE gamma-ray source population of the Milky Way is unique, observations of galaxies, for which individual sources can be resolved, are required. Such galaxies are the Magellanic Clouds, two satellite galaxies of the Milky Way, which have been surveyed by the H.E.S.S. experiment in the last decade. In this thesis, data from a total of 450 hours of H.E.S.S. observations towards the Large Magellanic Cloud (LMC) and the Small Magellanic Cloud (SMC) are presented. During the analysis of the data sets, special emphasis is put on the evaluation of systematic uncertainties of the experiment in order to assure an unbiased flux estimation of the potential VHE gamma-ray sources of the Magellanic Clouds. A detailed analysis of the survey data revealed the detection of the gamma-ray binary LMCP3, the most powerful gamma-ray binary known so far, that is located in the LMC, and thus, increases the number of known VHE gamma-ray sources in the LMC to four. No other VHE gamma-ray source is detected in the Magellanic Clouds and integral flux upper limits are estimated. These flux upper limits are used to perform a source population study based on known VHE source classes and existing multi-wavelength catalogues. A comparison of the source populations of the Magellanic Clouds and the Milky Way revealed that no other source in the Magellanic Clouds is as bright as the most luminous VHE gamma-ray source in the LMC: the pulsar wind nebula N 157B, and that one-third of the source population of the Magellanic Clouds is less luminous than the other known VHE gamma-ray sources in the LMC. For only a couple of sources luminosity levels of Galactic VHE sources, that are more than one order of magnitude fainter than the detected sources in the LMC, are constrained. Based on the flux upper limits, differences on the TeV source populations in the Magellanic Clouds and the Milky Way as well as the importance of the source environments will be discussed. KW - astroparticle physics KW - gamma-ray astronomy KW - Magellanic Clouds KW - Astroteilchenphysik KW - Gammastrahlungsastronomie KW - Magellansche Wolken Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-474601 ER - TY - THES A1 - Helm, Norman T1 - Optimierung der Leistungsdiagnostik und Entwicklung von effektiven Trainingsprogrammen in der Zweikampfsportart Judo unter Verwendung des Mess- und Informationssystems JERGo für judospezifische Anrissbewegungen N2 - Eine sportartspezifische Anforderungsanalyse ist die Grundlage für die Leistungsdiagnostik und eine wichtige Voraussetzung für die Trainingssteuerung im Spitzensport. Im Rahmen der Leistungsdiagnostik in der Zweikampfsportart Judo besitzen judospezifische Anrissleistungen bei Anrissbewegungen ein hohes Potenzial, um Defizite im Kraft-Weg-Verlauf bzw. in den kinetischen Parametern (z. B. mechanische Arbeit, dynamische Maximalkraft) zu identifizieren und ableitend daraus entsprechende trainingsmethodische Anpassungen zur Verbesserung vorzunehmen. Die Rumpfstabilität und die Rumpfkraft stellen wichtige Leistungsvoraussetzungen für sportliche Bewegungen dar, um den optimalen Transfer von Kräften und Drehmomenten von den unteren Extremitäten über den stabilen Rumpf hin zu den oberen Extremitäten zu ermöglichen. Im Trainingsprozess der Judoka erfährt das spezifische Krafttraining immer mehr Aufmerksamkeit, um die sportartrelevanten Muskelgruppen zu entwickeln und somit die finale Effektivität einer Wurftechnik zu verbessern. Die wesentliche Zielstellung dieser Arbeit bestand darin, die Leistungsdiagnostik im Judo zu optimieren und effektive Trainingsprogramme zur Verbesserung von judospezifischen Anrissbewegungen zu entwickeln. Im Einzelnen wurde dafür eine systematische Anforderungsanalyse für die Sportart Judo erarbeitet. Basierend auf dieser Analyse wurden die Validität und die Reliabilität von kinetischen Parametern während Anrissbewegungen mit einem judospezifischen Ergometer-System (JERGo) untersucht. Zudem wurden die Zusammenhänge zwischen der Rumpfkraft und kinetischen Parametern bei judospezifischen Anrissbewegungen analysiert. Schließlich wurde die Wirksamkeit eines spezifischen Anrisstrainings am JERGo-System gegenüber einem Anrisstraining mit Partner auf kinetische Parameter und Muskelaktivität überprüft. Die sportartspezifische Anforderungsanalyse wurde unter Berücksichtigung der metabolischen und muskulären Anforderungen sowie sportartspezifischen Verletzungsrisiken erarbeitet. An den zwei Querstudien bzw. einer Längsschnittstudie nahmen gesunde männliche Judoka mit unterschiedlichem Expertiseniveau teil. Die kinetischen Parameter bei judospezifischen Anrissbewegungen wurden mit dem JERGo-System in allen Experimentalstudien erfasst. Die Rumpfkraft wurde mit einem isokinetischen Dynamometer gemessen, um Assoziationen zwischen der Rumpfkraft und judospezifischen Anrissleistungen zu bestimmen. Zudem wurde die Aktivität ausgewählter Rumpf-/Schultermuskeln bei der Anrissbewegung im Standfür die Validierung des JERGo-Systems und für die Überprüfung der Effekte eines Anrisstrainings erfasst. Die Ermittlung von sportmotorischen Leistungen erfolgte durch die Übungen Liegend-Anreißen und Klimmziehen, um die Wirkungen eines judospezifischen Anrisstrainings auf sportartunspezifische Kraftleistungen zu untersuchen. Unter Berücksichtigung der muskulären Anforderungen im Judo wird die Ausführung einer explosiven Anrissbewegung bzw. Wurftechnik durch die koordinierte Aktivität vieler Muskelgruppen und vor allem durch die unteren Extremitäten sowie den Rumpf realisiert. Aus trainingswissenschaftlicher Sicht ist das JERGo-System ein valides und reliables Messinstrument für die Diagnostik von kinetischen Parametern während judospezifischer Anrissbewegungen. Die Rumpfkraft, insbesondere bei der Rumpfrotation, ist mit kinetischen Parametern bei judospezifischen Anrissbewegungen assoziiert. Ein Anrisstraining am JERGo-System zeigt in den kinetischen Parametern und Muskelaktivierungen vor allem bei der Anrissbewegung im Stand signifikant größere Zuwachsraten im Vergleich zu einem Anrisstraining mit Partner. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass die Verbesserung der muskulären Leistungsfähigkeit (z. B. Explosivkraft) in den unteren Extremitäten und der Rumpfmuskulatur eine wichtige Basis für judospezifische Anrissleistungen bei Anrissbewegungen und Wurftechniken darstellt. Zudem empfiehlt es sich, dass JERGo-System zur Diagnostik von kinetischen Parametern bei judospezifischen Anrissbewegungen in die judospezifische Testbatterie einzubinden. Weiterhin kann davon ausgegangen werden, dass durch rumpfextensions- und vor allem durch rumpfrotationskräftigende Übungen unter maximal schellkräftigender Muskelaktivierung Einfluss auf kinetische Parameter bei judospezifischen Anrissbewegungen genommen wird. Letztendlich empfiehlt es sich, ein Antrisstraining am JERGo-System in den judospezifischen Trainingsprozess zu integrieren. N2 - A sport-specific needs analysis is the foundation of performance diagnostic and an important requirement of training management in elite sports. In the context of performance diagnostic in judo, judo-specific pulling performances during pulling movements have strong potential to identify deficits in the force-displacement curve or in kinetic parameters (i.e., mechanical work, maximal force) during pulling movements, thus enabling training-methodical adjustments for improvement. Core stability and trunk muscle strength are important performance prerequisites for sport-specific movements to enable the optimal transfer of forces and torques from the upper limbs through the stable core to the upper limbs. In the training process of the judoka, the specific strength training has received increasing attention to develop the sportrelated muscle groups and thus to improve the ultimate effectiveness of a throwing technique. The main objective of this thesis was to optimize performance diagnostics in the combat sport of judo and develop effective training programs for improving judo-specific pulling movements. Specifically, a systematic needs analysis for judo was conducted, whereby the validity and reliability of kinetic parameters during pulling movements using a judo-specific ergometer system (JERGo) was examined. In addition, associations between measures of trunk muscle strength and judo-specific pulling kinetics were analyzed. Furthermore, the effectiveness of a judo-specific resistance training using the JERGo system versus a resistance training with a partner on kinetic parameters and muscle activity was examined. The sport-specific needs analysis was performed with a special focus on metabolic and muscular demands in judo as well as sport-specific injury risks. Two cross-sectional and one longitudinal study included healthy male judoka with different expertise levels. Kinetic parameters during judo-specific pulling movements were assessed by means of the JERGo system in all experimental studies. Trunk muscle strength was determined using an isokinetic dynamometer to determine associations between trunk muscle strength and judo-specific pulling kinetics. In addition, the activity of selected trunk and shoulder muscles was recorded during the pulling movement in stand to validate the JERGo system and examine the effects of pulling resistance training. Components of physical fitness were represented by bench-pull and pull-up exercises to investigate the effects of pulling resistance training on sport-non-specific performances. With respect to the muscular demands during judo, explosive pulling movements or throwing techniques are realized by the coordinated activity of several muscle groups, particularly by the lower limb and the trunk muscles. From a training scientific perspective, the JERGo system is a valid and reliable measurement tool for the diagnostics of kinetic parameters during judo-specific pulling movements. Trunk muscle strength – particularly trunk rotation – is associated with judo-specific pulling kinetics. Judo-specific resistance training using the JERGo system revealed significantly higher gains in pulling kinetics and muscle activity compared with resistance training with a partner. The findings of the present theses imply that improving muscular performance (e.g., power) in the lower limb and trunk muscles is an important basis for performing judo-specific pulling movements and throwing techniques. In addition, it is recommended to integrate the JERGo system into the judo-specific test battery for the diagnostics of judo-specific pulling kinetics. Furthermore, strengthening exercises with explosive muscle activation for trunk extensors and especially trunk rotators could have a beneficial effect on kinetic parameters during judo-specific pulling movements. Finally, it is recommended to integrate pulling resistance training in the JERGo system into judo-specific training routines. T2 - Optimization of performance diagnostics and development of effective training programs using the measurement and information system JERGo for judo-specific pulling movements KW - Anfoderungsprofil Judo KW - Kampfsport KW - sportliche Leistung KW - spezifisches Krafttraining KW - Oberflächenelektromyographie KW - judospezifische Anrissbewegung KW - Rumpfkraft KW - needs analysis judo KW - judo-specific pulling movement KW - muscle activity KW - reliability KW - sport-specific resistance training KW - combat sport KW - athletic performance KW - trunk muscle strength Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-471765 ER - TY - THES A1 - Hernandez Anguizola, Eloy Luis T1 - Numerical simulations in multimode fibres for astronomical spectroscopy N2 - The goal of this thesis was to thoroughly investigate the behavior of multimode fibres to aid the development of modern and forthcoming fibre-fed spectrograph systems. Based on the Eigenmode Expansion Method, a field propagation model was created that can emulate effects in fibres relevant for astronomical spectroscopy, such as modal noise, scrambling, and focal ratio degradation. These effects are of major concern for any fibre-coupled spectrograph used in astronomical research. Changes in the focal ratio, modal distribution of light or non-perfect scrambling limit the accuracy of measurements, e.g. the flux determination of the astronomical object, the sky-background subtraction and detection limit for faint galaxies, or the spectral line position accuracy used for the detection of extra-solar planets. Usually, fibres used for astronomical instrumentation are characterized empirically through tests. The results of this work allow to predict the fibre behaviour under various conditions using sophisticated software tools to simulate the waveguide behaviour and mode transport of fibres. The simulation environment works with two software interfaces. The first is the mode solver module FemSIM from Rsoft. It is used to calculate all the propagation modes and effective refractive indexes of a given system. The second interface consists of Python scripts which enable the simulation of the near- and far-field outputs of a given fibre. The characteristics of the input field can be manipulated to emulate real conditions. Focus variations, spatial translation, angular fluctuations, and disturbances through the mode coupling factor can also be simulated. To date, complete coherent propagation or complete incoherent propagation can be simulated. Partial coherence was not addressed in this work. Another limitation of the simulations is that they work exclusively for the monochromatic case and that the loss coefficient of the fibres is not considered. Nevertheless, the simulations were able to match the results of realistic measurements. To test the validity of the simulations, real fibre measurements were used for comparison. Two fibres with different cross-sections were characterized. The first fibre had a circular cross-section, and the second one had an octagonal cross-section. The utilized test-bench was originally developed for the prototype fibres of the 4MOST fibre feed characterization. It allowed for parallel laser beam measurements, light cone measurements, and scrambling measurements. Through the appropriate configuration, the acquisition of the near- and/or far-field was feasible. By means of modal noise analysis, it was possible to compare the near-field speckle patterns of simulations and measurements as a function of the input angle. The spatial frequencies that originate from the modal interference could be analyzed by using the power spectral density analysis. Measurements and simulations yielded similar results. Measurements with induced modal scrambling were compared to simulations using incoherent propagation and once again similar results were achieved. Through both measurements and simulations, the enlargement of the near-field distribution could be observed and analyzed. The simulations made it possible to explain incoherent intensity fluctuations that appear in real measurements due to the field distribution of the active propagation modes. By using the Voigt analysis in the far-field distribution, it was possible to separate the modal diffusion component in order to compare it with the simulations. Through an appropriate assessment, the modal diffusion component as a function of the input angle could be translated into angular divergence. The simulations gave the minimal angular divergence of the system. Through the mean of the difference between simulations and measurements, a figure of merit is given which can be used to characterize the angular divergence of real fibres using the simulations. Furthermore, it was possible to simulate light cone measurements. Due to the overall consistent results, it can be stated that the simulations represent a good tool to assist the fibre characterization process for fibre-fed spectrograph systems. This work was possible through the BMBF Grant 05A14BA1 which was part of the phase A study of the fibre system for MOSAIC, a multi-object spectrograph for the Extremely Large Telescope (ELT-MOS). N2 - Vorrangiges Ziel der Arbeit war eine ausführliche Untersuchung von Eigenschaften multimodaler Glasfasern mittels Simulationen und experimenteller Tests, welche die Charakterisierung fasergekoppelter astronomischer Spektrographen unterstützt. Die simulierten Effekte sind von großer Bedeutung für alle fasergekoppelten Spektrographen, die in der astronomischen Forschung verwendet werden. Jede Änderung des Öffnungsverhältnisses (durch Focal-Ratio-Degradation), der Modenanregung in der Glasfaser (modal noise) oder einer variablen Ausleuchtung (durch unzureichendes scrambling) schränkt die Genauigkeit der Messungen ein. Dies hat Auswirkungen auf die Intensitätsbestimmung des astronomischen Objekts, die Subtraktion des Himmelshintergrundes und damit die Detektion von lichtschwachen Galaxien, oder die spektrale Stabilität, die für den Nachweis von extra-solaren Planeten benötigt wird. Zwei Softwareprogramme wurden für die Simulationsumgebung verwendet. Zunächst wurde ein Modenrechner benötigt, um die ausbreitungsfähigen Moden des simulierten Systems zu berechenen. Dafür wurde das FemSIM-Modul von RSOFT eingesetzt. Anschließend wurden durch selbst geschriebene Python-Skripte die Nah- und Fernfelder am Faserausgang berechnet. Die Funktionen beinhalten die Berechnungen des Eingangsfeldes, der räumlichen Verschiebung, der Winkelabweichung des Eingangsfeldes, sowie der Störungseffekte durch Modenkopplung. Bisher konnte die Propagation der Felder kohärent oder inkohärent simuliert werden. Das umfangreiche Themenfeld der partiellen Kohärenz wurde in dieser Arbeit nicht behandelt. Außerdem sind die von der Wellenlänge abhängigen Verlustkoeffizienten nicht berücksichtig worden und die Simulationen beschränken sich auf den monochromatischen Fall. Dennoch war es möglich, eine gute Übereinstimmung von realen Messwerten und Simulationsergebnissen zu erlangen. Um die Gültigkeit der Simulationen zu überprüfen, wurden optische Fasern vermessen und die Ergebnisse zwischen Simulationen und Messungen verglichen. Hierfür wurden zwei Fasern mit unterschiedlichem Querschnitt verwendet: eine zirkulare Faser und eine oktagonale Faser. Der verwendete Prüfstand wurde für die Charakterisierung der 4MOST Faserprototypen entwickelt. Verschiedene Konfigurationen zur Charakterisierung optischer Fasern waren durch den Prüfstand möglich, z.B. die Aufnahmen von Nah- und Fernfeldern. Durch die Analyse des Modenrauschens war es möglich, die Abhängigkeit der Interferenzmuster als Funktion des Eingangswinkels zu vergleichen. Mittels der spektralen Leistungsdichte konnten die räumlichen Frequenzen der Interferenzmuster untersucht und eine gute Übereinstimmung zwischen Theorie und Experiment bestätigt werden. Messungen mit induzierter Durchmischung wurden mit Simulationen veglichen, die den inkohärenten Ausbreitungsfall benutzen. Die Vergrößerung des Nahfeldes auf Grund schnellerer Blendenzahlen wurde in Messungen und Simulationen beobachtet und nachgewiesen. Durch die Simulationen ist es gelungen, inkohärente Intensitätsuktuationen zu erklären. Mittels der Voigt Analyse der Fernfelder war es möglich, die modale Diffusionskomponente zwischen Messungen und Simulationen zu vergleichen. Durch eine geeignete Auswertung konnten die Diffusionskomponenten als Funktion des Eingangswinkels ermittelt werden und die Winkeldivergenz der Fernfelder berechnet werden. Das Minimum der Winkeldivergenz eines Systems konnte durch Simulationen berechnet werden. Als Leistungszahl wurde die Mittelung der Differenz zwischen der minimalen und der gemessenen Winkeldivergenz ermittelt. Obwohl die Simulationen durch einige Faktoren begrenzt sind, ist es gelungen, die Ergebnisse der Lichtkegel Messungen zu emulieren. Auf Grund der insgesamt guten Übereinstimmung zwischen Simulationen und Messungen ist es damit möglich, die Charakterisierung von fasergekoppelten Spektrographen im Vorfeld realistisch zu simulieren. Diese Arbeit wurde ermöglicht durch die BMBF-Förderung 05A14BA1 als Teil der Phase-A-Studie des Fasersystems für MOSAIC, einem Multi-Objekt-Spektrographen für das Extremly Large Telescope (ELTMOS) der europäischen Südsternwarte ESO. KW - Astronomical instrumentation KW - Fibre-fed spectroscopy KW - Multi-object spectroscopy KW - Multimode fibres KW - Modal expansion method Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-472363 ER - TY - THES A1 - Herrera Borquez, Kenya T1 - La cabrona aquí soy yo T1 - Die Cabrona hier bin ich T1 - I'm the Cabrona here BT - cuerpos y subjetividades femeninas en la narcocultura de la frontera norte de México BT - weibliche Körper und Subjektivitäten in der Narcocultura an der Nordgrenze von Mexiko BT - feminine bodies and subjectivities in the Narcocultura of the northern Mexico borderlands N2 - La última década ha visto un interés creciente en el fenómeno del narcotráfico en México a nivel global. Las diversas expresiones de violencia extrema que acompañan al negocio ilegal de drogas se narran en artefactos mediáticos que provocan fascinación e intriga. Así, la literatura y el cine, la música y la televisión presentan imágenes e historias sobre el narcotráfico que alimentan el imaginario colectivo. En este contexto, a nivel global hay representaciones mediáticas de la mujer mexicana narcotraficante que reproducen estereotipos femeninos donde la mujer se cosifica, exagerando los atributos sexuales del cuerpo de las mujeres. Esta representación cultural hace de la mujer un objeto de deseo, cuya belleza sirve como una marca de prestigio y ostentación para el hombre narcotraficante. La cultura del narcotráfico impone a las mujeres un ideal estético particular distintivo, que las mujeres reproducen meticulosamente para emular esta representación. Aunado a la belleza física, la mujer es retratada violenta y sin escrúpulos, usa su belleza y poder de seducción para acumular dinero y poder a costa de los hombres que conquista. Para los que no pertenecen al mundo del narcotráfico, este tipo de mujer, hipersexualizada, inspira juicios negativos, discriminación, desconfianza y temor. La intención de la pregunta y objetivos de investigación de este trabajo fue rebasar estas representaciones para observar las complejidades de las experiencias de vida de estas mujeres. El propósito de esta tesis de doctorado fue explorar cómo cambian las vidas de las mujeres mexicanas cuando se involucran en la narcocultura, en la frontera México-Estados Unidos. En específico, la investigación analizó las transformaciones en la corporalidad y en las subjetividades de estas mujeres, y cómo estas transformaciones influían en el lugar que ocupan en el espacio social y cultural que configura el narcotráfico. Además, se analizó qué márgenes de negociación tienen las mujeres en la narcocultura, para poder actuar y definirse a sí mismas. Las preguntas que guiaron el trabajo indagaban sobre cómo las mujeres cambiaban su cuerpo para encarnar el ideal estético y qué significados se atribuían a estos cambios. Fue importante analizar qué dinámicas de poder se ponían en juego a partir de estos cuerpos femeninos, en las relaciones con los hombres y con otras mujeres. También, otro objetivo fue qué procesos de subjetivación operaban en las mujeres que participan en la narcocultura, y qué márgenes de negociación tenían para actuar y definirse a sí mismas. Esta es una investigación inscrita dentro de los estudios culturales y con una perspectiva feminista interseccional. La investigación se realizó en la frontera mexicana con Estados Unidos, en el noroeste, específicamente en las ciudades de Mexicali, Tijuana y San Diego, California. La frontera, en esta tesis, se observa como un espacio con múltiples contextos de interpretación, polisémico y heterogéneo. Estas cualidades hacen que los fenómenos culturales que ocurren en él sean diversos y contradictorios. Para entender los fenómenos culturales que emergen de la frontera norte de México, fue útil el concepto de transfrontera de José Valenzuela Arce (2014). La propuesta de este académico es que las transfronteras son “espacios que se niegan a una sola de las condiciones o los lados que la integran” (p. 9). Así, el concepto habla de los procesos de conectividad y simultaneidad que la globalización genera y que redefinen a los Estados-territorio. Al mismo tiempo, habla también de los límites que estos mismos Estados utilizan para sostener narrativas nacionales que son “referentes organizadores de adscripciones identitarias y culturales” (p. 18) que crean diferencias y desigualdades. Si esto es así, una frontera no se explica completamente desde la demarcación territorial o desde la diferenciación jerárquica que incluye a algunos y excluye a otros, pero tampoco puede entenderse si nos concentramos solamente en los procesos de hibridación cultural que ocurren en esos espacios. Por eso, para Valenzuela las fronteras son entre espacios y entre tiempos. Este concepto ayuda a entender cómo se intersecta lo global y local en los sistemas semióticos que componen el universo cultural del narcotráfico mexicano, al mismo tiempo que explica cómo se estructuran mecanismos de exclusión y jerarquías a partir del género, la posición social y otras marcas de diferenciación social. En última instancia, ayuda a localizar estos procesos culturales, materializados en el cuerpo de las mujeres. El concepto de narcocultura también fue una herramienta heurística útil. La cultura aquí se entiende como un proceso de producción y reproducción de modelos simbólicos, materializados en artefactos o representaciones y, además, interiorizados en lógicas de vida, sistemas de valores y creencias, que circulan a través de las prácticas individuales y colectivas de mujeres y hombres, en contextos históricos y espaciales específicos. La narcocultura sería entonces el sistema semiótico producido en torno al negocio transnacional de tráfico ilegal de drogas, tal como se vive en la frontera norte de México. La narcocultura, tal como se define en este trabajo es un sistema semiótico con límites difusos. Así, las distinciones entre el mundo ilegal del narcotráfico y el mundo de la legalidad externo a este negocio, en el mejor de los casos son borrosas, en el peor, ficticias. La narcocultura trasciende límites territoriales, es un fenómeno cultural transnacional. Fue necesario delinear las características de los estudios culturales latinoamericanos y los Kulturwissenschaften en Alemania, para distinguir las genealogías de estas dos diferentes perspectivas, entender sus diferencias, pero, sobre todo, encontrar los puntos en común entre ellas. La coincidencia central fue el carácter transdisciplinario de estas dos tradiciones académicas. Los estudios culturales entonces se entienden como un espacio de articulación entre disciplinas (Castro Gómez, 2002), que no tiene como objetivo la unificación sino la pluralización de significados, actitudes y modos de percepción (Bachmann-Medick, 2016). La transdisciplina permite trazar las complejidades de los fenómenos culturales, creando puentes entre diferentes formas de conocimiento y prácticas de investigación. El feminismo interseccional es una perspectiva central en el trabajo de investigación. Una contribución del feminismo a los estudios culturales que influye en esta investigación es cuestionar “Hombre” y “Mujer” como esencias naturales dadas e inmutables, desde la premisa que “los signos "hombre" y "mujer" son construcciones discursivas que el lenguaje de la cultura proyecta e inscribe en el escenario de los cuerpos, disfrazando sus montajes de signos tras la falsa apariencia de que lo masculino y lo femenino son verdades naturales, ahistóricas” (Richard, 2009, p. 77). Los estudios culturales feministas suponen que estos signos se construyen en un sistema de representaciones que articulan subjetividades en mundos culturales concretos. Su objetivo entonces es develar en las prácticas significantes, los elementos ideológicos que configuran los signos y los conflictos que se suscitan a través del uso e interpretación de éstos. Estos signos adquieren múltiples significados y lecturas de acuerdo con especificidades que se distinguen en la diferencia. La interseccionalidad, dentro del feminismo es un discurso teórico y metodológico que aboga por reconocer que el signo “mujer” no es una categoría absoluta, y por lo tanto no puede explicar por sí misma las variadas experiencias vitales de las mujeres. Las diferencias se vuelven legibles cuando se ponen en juego con otras categorías sociales como la posición social, la raza, la edad y la discapacidad. Las diferencias sociales están fincadas en diferentes discursos que naturalizan los diferentes atributos de estas categorías sociales cuando, para esta perspectiva, son socialmente construidos y cambiantes. El objetivo de una perspectiva interseccional es identificar cómo interactúan diferentes categorías sociales en instituciones, prácticas y subjetividades, para entender cómo se materializan las desigualdades a través del tiempo. Los conceptos teóricos que guían esta tesis son cuerpo y subjetividad. Para esta tesis, el cuerpo se entiende como un sitio de articulación, donde se materializan códigos culturales y el orden social. El cuerpo puede entenderse como una frontera dinámica y mutable, donde convergen lo físico, lo simbólico y lo social. Sujeto y cuerpo son mutuamente constitutivos; el cuerpo es el medio a través del cual el sujeto vive experiencias en el mundo social, y son esas experiencias las que llevan al sujeto a encarnar las diferencias sociales, materializadas en género, sexo, clase social y raza. A pesar de esta relación indisociable, para facilitar el análisis, una parte se concentra en el cuerpo y otra en la subjetividad. Así, para entender la dimensión corporal se puso en tensión la representación con la experiencia vivida, a través del análisis audiovisual y la observación etnográfica leída en conjunto. En el caso de la subjetividad, se puso en tensión la vida en la narrativa de ficción con las narraciones de vida en entrevistas, para también encontrar los puentes entre las representaciones y la experiencia vital. Esta investigación fue un estudio cualitativo y transdisciplinario. Se utilizaron diversos recursos metodológicos para construir el análisis. Se realizó observación etnográfica en diversos bares y clubs a ambos lados de la frontera, que son frecuentados por personas que se adscriben al mundo de la narcocultura o bien, que trabajan dentro de las redes del narcotráfico. En las incursiones a estos sitios, se observó el físico de las mujeres: su manera de vestir, su arreglo personal, sus formas corporales. Se observó la conducta: las gestualidades y las interacciones con otros sujetos en el espacio. Además, se observó el espacio, para ver cómo se establecían reglas, límites y jerarquizaciones en la disposición física de los lugares visitados. Se analizaron tres videos de narcocorridos a través de la video hermenéutica, para determinar cómo se representan las mujeres en estos artefactos culturales, usando los mismos criterios físicos y conductuales que mencioné anteriormente. El análisis de los videos de la mano del trabajo etnográfico ayudó a profundizar en los significados atribuidos a la corporalidad femenina, y también a los impactos que estos significados tienen en las vivencias y relaciones de estas mujeres. Se realizaron 5 entrevistas semi estructuradas con mujeres que se identificaban con la narcocultura. Algunas sólo simpatizan con el estilo de vida, otras estuvieron involucradas de alguna manera en el negocio ilegal de drogas. En las entrevistas se exploraron narraciones sobre sus vidas donde se revelaban discursos sobre qué es lo femenino, qué significa ser mujer y cómo se vive el ser mujer en el mundo del narcotráfico. Adicionalmente, utilicé las narraciones de dos textos literarios de la narrativa sobre narcotráfico del norte de México. En estos dos textos, los personajes principales son mujeres. Analicé cómo se construye al sujeto femenino en la narración y qué discursos se transparentan en el texto sobre la feminidad y ser una mujer en el mundo del narco. Aquí también se puso en tensión la representación y la experiencia de vida, buscando en el análisis de la narración literaria y las experiencias narradas por las mujeres, discursos comunes que explicaran los procesos de subjetivación femenina dentro de la narcocultura mexicana. La primera parte del análisis articuló la observación etnográfica con el material audiovisual para entender las exigencias estéticas que la narcocultura demanda a las mujeres y las maneras en que ellas transforman su cuerpo para complacer esta demanda. La narcocultura impone a las mujeres un ideal estético que se convierte en un medio de acceso a un tipo de poder. Este ideal exige un tipo particular de fisonomía y de apariencia personal, que las mujeres intentan reproducir a través de intervenciones en el cuerpo, con el maquillaje y el peinado y/o la cirugía estética. Además, demanda cierto estilo de moda, en ropa y accesorios, de marcas de lujo de consumo global. Entre más fielmente se reproduzca este ideal, las mujeres están en posibilidad de acceder a beneficios económicos y sociales que les dan márgenes de acción dentro de este entorno social. El cuerpo de las mujeres se convierte en el recurso primario para la movilidad social y la agencia dentro de este mundo. El cuerpo es el signo principal para determinar el lugar de las mujeres dentro de los sistemas de jerarquización, de inclusión y exclusión en los espacios físicos y sociales que fabrica el narcotráfico. Estos mecanismos de diferencia reproducen las desigualdades sociales, de género, edad, posición social y raza que se observan en otros ámbitos de la sociedad mexicana. La observación etnográfica y el análisis audiovisual revelan que las posibilidades para performar la feminidad está confinado a limites muy estrechos. Alicia Gaspar de Alba llama a esto The Three Maria Syndrome, que ella define como “the patriarchal social discourse of Chicano/Mexicano culture that constructs women’s gender and sexuality according to three Biblical archetypes -virgins, mothers and whores-” (Gaspar de Alba, 2014, pos.3412). Estas representaciones femeninas son alegorías a las constricciones que la cultura machista mexicana impone sobre las mujeres, sometiéndolas a un repertorio restringido de opciones de vida y al control social de su sexualidad. Las mujeres dentro de la narcocultura tienen un lugar en él en función de su belleza física, el cuerpo es el referente principal para definirse como sujetos. Las mujeres son objetos de deseo, cuya belleza es una joya más para la corona de un narcotraficante, una posesión más para ostentar su poderío. Al mismo tiempo, aparecen cada vez más las representaciones femeninas como sujetos activos, participando del negocio y de la violencia a la par de los hombres. Se observan transgresiones al ideal de feminidad que se exige a la mujer tradicional en la cultura mexicana. La docilidad, la suavidad y la sumisión que se espera, el recato y la compostura, no está presente. Las mujeres adoptan cualidades consideradas masculinas, tomando para sí el ejercicio de la violencia y la agresividad sexual para demostrar que ellas también pueden navegar un mundo agresivo e hipermasculino. A pesar de esto, esta mujer guerrera y valiente está dentro de los confines limitados que la cultura patriarcal impone al régimen heterosexual. Siguen al pie de la letra la prescripción del Three Maria Syndrome. Esto queda patente un sistema de jerarquización a través de la cual se evalúa a las mujeres dentro de la narcocultura. Las mujeres son juzgadas a partir de criterios que intersectan componentes raciales, de género y de clase. Aunque las maneras en las que estas marcas de diferencia se encarnan en un cuerpo femenino de manera muy diversa, se puede identificar, a través de las representaciones y la observación etnográfica, que las mujeres más privilegiadas, son mujeres que encarnan los signos de una posición económica alta: tienen tez clara, son atractivas y cuidan su apariencia para presentar signos de feminidad de manera discreta, y su conducta proyecta compostura y respetabilidad, en función de su restricción, particularmente en la expresión de la sexualidad. A las mujeres que encarnan estos signos de feminidad se les respeta y se consideran valiosas. Su valor se formaliza a través de la respetabilidad del contrato matrimonial: este tipo de performance de género lo reproducen, por lo general, mujeres esposas de narcotraficantes. En el otro extremo del espectro están las mujeres menos valoradas: son mujeres morenas, que utilizan una estética asociada con la clase trabajadora, por lo general ostentosa y recargada de decoraciones. La conducta de estas mujeres se juzga como vulgar y sin restricciones. A las mujeres que encarnan este tipo de feminidad se les discrimina y cosifica, son las más vulnerables a la violencia en función del poco valor que tienen dentro del mundo del narcotráfico. La buchona representa una versión devaluada de la feminidad, que choca con el decoro y la discreción que exigen las normas tradicionales de género. Son mujeres que se consideran vulgares, porque sus cuerpos portan signos de una sexualidad agresiva, porque adoptan conductas que irrumpen las restricciones sociales impuestas a las mujeres, porque sus prácticas y consumos culturales están asociadas a las clases trabajadoras y rurales. En las mujeres que entrevisté hay un conflicto entre la atractiva libertad que promete la transgresión de ser buchona y el deseo de respetabilidad que otorga ser una mujer que cumple con lo que la sociedad exige. Uno de los dilemas al centro de performar el cuerpo buchón es la batalla entre una feminidad aceptada socialmente, pero restrictiva y una feminidad que otorga poder, pero castiga. Por este motivo, las mujeres que entrevisté rechazaban ser nombradas como buchonas y preferían llamarse a sí mismas cabronas. En este contexto particular, la palabra cabrona es una resignificación de un término coloquial castellano, usado para ofender. Aquí, la mujer cabrona se convierte en un eje articulador para la constitución de subjetividades femeninas dentro de la narcocultura. La cabrona es un tropo femenino que entrelaza narrativas sobre ser mujer que circulan a nivel global con narrativas locales sobre la feminidad. Asumirse “cabrona”, se convierte en un recurso para enfrentar un mundo violento y encontrar estrategias de acción en un espacio claramente dominado por los hombres. La cabrona representa independencia y fuerza, autonomía y acción. La cabrona confronta los discursos tradicionales de una feminidad abnegada y dócil, con diferentes matices, aparentemente interpelando la dominación masculina. Por lo mismo, carga un fuerte estigma. La cultura de masas también produce representaciones sobre la cabrona. Se transmiten en discursos de género que circulan a través de imágenes en las redes sociales, en libros y workshops del mercado de autoayuda en el mundo entero, y que promueven una idea de mujer indócil frente a la gente de su entorno, suscrita al consumo y al individualismo de la cultura capitalista. En estas representaciones culturales contemporáneas, la mujer es fuerte e insumisa, pero conservando códigos corporales y prácticas femeninas. En el contexto concreto de la narcocultura, los discursos globales sobre una mujer fuerte e independiente con poder económico y a cargo de su sexualidad, se encuentran con las condiciones particulares del norte mexicano. La violencia extrema, el machismo, las desigualdades sociales pronunciadas y la crisis de legitimidad del Estado intervienen para que estos discursos globales sobre la mujer muten en la representación de la buchona y la cabrona, interpretaciones locales de un discurso de género global. Para las mujeres, asumirse cabrona es un recurso para enfrentar un mundo violento y encontrar estrategias de acción en un espacio claramente dominado por los hombres. Ayuda a enfrentar la violencia perpetrada sobre ella, abre la posibilidad a ser la victimaria. La cabrona es la reacción que provoca el cuerpo femenino vulnerable y vulnerado, pero también, es la posibilidad de apropiarse de la violencia para ejercerla sobre otros cuerpos. Implica independencia, libertad sexual y éxito económico, evidenciadas por el consumo y el estilo de vida. Cuando niegan ser buchonas, están rechazando todos los estigmas que acarrea la palabra. No se reconocen en la discriminación de clase, las connotaciones raciales y los prejuicios sexistas que contiene. Prefieren cabrona porque es una manera de escindirse de los discursos negativos que se vuelcan sobre ellas, es un camino de acceso a una feminidad global que los medios de comunicación masiva presentan como ideal. El análisis exploró qué elementos componían este tropo femenino a través de las entrevistas a mujeres y de personajes femeninos en novelas sobre narcotráfico, para encontrar puentes entre la ficción y la experiencia vital. La belleza y la capacidad de seducir tiene una utilidad ambivalente. Por un lado, todo el tiempo, dinero y cuidado que se invierte en apropiarse de un ideal estético, es para convertirse en una mujer que un narco pueda presumir. Para las mujeres es un motivo de orgullo saberse deseadas y puestas en aparador. Las mujeres están sometidas a las presiones que genera la creencia de que, para sobrevivir, hay que ser bella. En los textos literarios y en las entrevistas, se transparenta una naturalización del lugar de la mujer como objeto de ostentación para el hombre y, además, la validación que sienten las mujeres al ser reconocidas como bellas. La ficción y la vida nos presentan la precaria condición del sujeto femenino en la narcocultura. Es una subjetividad anclada a los discursos que demandan un ideal de belleza imposible para las mujeres y que encajonan el ser mujer a los caprichos y necesidades del hombre. Sin embargo, la belleza femenina tiene otra faceta. La subjetividad femenina en la narcocultura no sólo es resultado del sometimiento de la mujer a los discursos que regulan su apariencia y su conducta. La belleza también es un instrumento al servicio de las mujeres para acceder a dinero y poder. La belleza y el poder de seducción femenino se convierten en estrategias de subsistencia, y esto transforma a la mujer de un objeto sometido a un sujeto que somete. La belleza y la seducción podrán dar a las mujeres ciertos márgenes de acción, pero esto tiene límites muy claros. Aunque estas estrategias femeninas muevan la balanza de poder hacía el sujeto femenino, hay que recordar el contexto. Están insertas en un mundo violento y machista, así que ejercer ese poder es un ejercicio de equilibrio muy delicado y arriesgado. Las mujeres que habitan la narcocultura están inmersas es un mundo de violencia, y no conocer y respetar las reglas y límites significa un riesgo de muerte. La muerte violenta es una consecuencia muy real por cometer errores en este mundo. Esto lleva a tercer componente de ser cabrona: el riesgo. Para los hombres y mujeres que se involucran en el mundo cultural del narcotráfico, perseguir el riesgo es parte integral de vivir y es una parte importante de la constitución de subjetividades en la narcocultura. En las narraciones de las entrevistas y en las narraciones literarias, hay muchos momentos donde las mujeres viven situaciones de riesgo que ponen en peligro hasta sus vidas. A través de las narraciones se asoma la manera en qué ellas interpretan su papel en la situación y cómo se ven a sí mismas en función de esas experiencias. El riesgo le da sentido al carácter recio y atrevido que demanda asumir el rol de una cabrona, pero también expone la vulnerabilidad de la condición de las mujeres en un mundo violento. Tomar riesgos es otra manera de afirmarse como mujeres fuertes y poner distancia con las disposiciones de género que les exigen ser dóciles y pasivas. Tienen que demostrar lo que valen frente a un mundo dominado por hombres y el control de sus emociones juega un rol fundamental en lograr esto. Sin embargo, el reconocimiento del miedo y vulnerabilidad es, paradójicamente, lo que las ayuda a sobrevivir. Detrás de los discursos de fuerza y poder femenino, se revela la fragilidad de unas vidas sumergidas en un mundo donde la violencia y el machismo deja a las mujeres en el filo de la vida y de la muerte. Para el caso que nos compete, el vacío institucional para garantizar seguridad a las mujeres en México deja a estas mujeres absolutamente expuestas, y cobra sentido la adopción del discurso de la cabrona como estrategia de persistencia. Al investirse como cabronas, encuentran una manera de enfrentarse al mundo violento al que deciden pertenecer, aunque al final de cuentas, permanecen atrapadas en él. N2 - In den vergangenen zehn Jahren hat das Interesse am Phänomen des mexikanischen Drogenhandels weltweit zugenommen. Die verschiedenen Ausdrucksformen extremer Gewalt, die das illegale Geschäft mit den Drogen begleiten, werden medial verbreitet und ausgeschlachtet und lösen breite Faszination aus. So wird die kollektive Vorstellungskraft über das Geschäft mit den Drogen mit Geschichten und Bildern aus Literatur, Film, Musik und Fernsehen genährt. Dabei zirkulieren weltweit mediale Darstellungen der mexikanischen Drogenhändlerin, in welchen weibliche Stereotypen reproduziert und Frauen durch die Übertreibungen von den sexuellen Eigenschaften des weiblichen Körpers zu Objekten der Begierde gemacht werden, deren Schönheit den männlichen Drogenhändlern als Prestige- und Prunkstück dient. Die Kultur des Drogenhandels schreibt eine unverwechselbare weibliche Schönheitsnorm vor, welche von den involvierten Frauen akribisch nachgeahmt wird, um dem Ideal möglichst nah zu kommen. In den kulturellen Repräsentationen erscheint die in die narcocultura eingebundene Frau als gewalttätig und skrupellos, die ihre Schönheit und Anziehungskraft nutzt, um auf Kosten der verführten Männer an Geld und Macht zu gelangen. Außerhalb der Welt des Drogenhandels verursacht dieses hypersexualisierte Frauenbild negative Urteile, Diskriminierung, Misstrauen und Angst. Die Absicht dieser Forschung besteht darin, hinter solche Stereotype zu blicken und nach der Komplexität der Lebenserfahrungen dieser Frauen zu fragen. Die vorliegende Doktorarbeit untersucht in welcher Weise sich die Lebensumstände mexikanischer Frauen unter dem Einfluss der narcocultura an der Grenze zu den USA verändern. Die Arbeit analysiert insbesondere die Transformationen von Körperlichkeit und Subjektempfinden der Frauen, sowie ihre dadurch beeinflusste Verortung im soziokulturellen Raum des Drogenhandels. Desweiteren wird untersucht, welche Spielräume der Selbstbehauptung und Selbstbestimmung sich für Frauen innerhalb der narcocultura ergeben. Die Arbeit wird von den Fragen geleitet, auf welche Art und Weise die Frauen ihre Körper verändern, um ein bestimmtes ästhetisches Ideal zu erreichen, und welche Bedeutungen diesen Veränderungen zugeschrieben werden. Ein besonderes Augenmerk liegt dabei auf den unterschiedlichen Machtdynamiken, die von und durch diese Körper ausgelöst wurden, sowohl in den Beziehungen zu Männern als auch zu anderen Frauen. Die Studie versteht sich als kulturwissenschaftliche Arbeit, geschrieben aus der Perspektive des intersektionalen Feminismus. Die Feldforschung wurde an der Grenze zwischen Mexiko und den USA, insbesondere in den Städten des mexikanischen Nordwestens Mexicali und Tijuana, sowie im kalifornischen San Diego durchgeführt. Grenze wird dabei als polysemischer und heterogener Raum unterschiedlichster Bezüge und Deutungsmuster aufgefasst. Hieraus ergibt sich ein Befund äußerst vielfältiger und widersprüchlicher kultureller Phänomene. Um jene kulturellen Phänomene zu verstehen, die von der Nordgrenze Mexikos ausgehen, ist das Konzept der transfrontera von José Valenzuela Arce (2014) hilfreich. Der Wissenschaftler schlägt vor, grenzüberschreitende Gebiete zu verstehen als “espacios que se niegan a una sola de las condiciones o los lados que la integran” (S. 9). In diesem Sinne beschreibt das Konzept der transfrontera Prozesse der Konnektivität und Gleichzeitigkeit, die durch die Globalisierung erzeugt werden und die Bedeutung von Staatsterritorium neu definieren. Gleichzeitig beschreibt es aber auch jene Eingrenzungen, welche von Staaten eingesetzt werden, um nationale Narrativen aufrechtzuerhalten, die als “referentes organizadores de adscripciones identitarias y culturales” (S. 18) Differenz und Ungleichheiten schaffen. Als solches kann eine Grenze weder nur als territoriale Begrenzung oder hierarchisierende Ein- bzw. Ausgrenzung von Personen erklärt werden, noch kann sie in ihrem vollständigen Ausmaß erfasst werden, wenn wir uns nur auf die Prozesse der kulturellen Hybridisierung konzentrieren, die in diesen Räumen stattfinden. Aus diesem Grund beschreibt Valenzuela Grenzen als Zwischenräume und Zwischenzeiten. Das Konzept der transfronteras hilft zu verstehen, wie sich das Globale und Lokale in semiotischen Systemen überschneiden, aus denen sich das kulturelle Universum des mexikanischen Drogenhandels zusammensetzt, und erklärt, wie Ausschlussmechanismen und Hierarchien auf der Grundlage von Geschlecht, sozialer Stellung und anderen Merkmalen sozialer Differenzierung strukturiert sind. Letztlich hilft es, jene kulturellen Prozesse zu lokalisieren, die sich in den Körpern der Frauen materialisieren. Des Weiteren erwies sich das Konzept als wichtiges heuristisches Werkzeug. Kultur wird vor diesem Hintergrund verstanden als ein Prozess aus Produktion und Reproduktion symbolischer Modelle: Diese können sich als Artefakte oder Repräsentationen sowie als verinnerlichte Logiken der Lebensführung zeigen, eines Kanons von Werten und Glaubensgrundsätzen, die auf Grundlage individueller und kollektiver Praktiken von Frauen und Männern in historisch und räumlich spezifischen Kontexten zirkulieren. Die vorliegende Arbeit versteht narcocultura als ein semiotisches System, das sich rund um das transnationale und für den nordmexikanischen Grenzraum so typische Geschäft des illegalen Drogenhandels gebildet hat und sich durch äußerst diffuses Grenzen auszeichnet. So sind die Unterschiede zwischen der illegalen Welt des Drogenhandels und der Welt der Legalität außerhalb dieses Geschäfts bestenfalls verschwommen, schlimmstenfalls fiktiv. Die narcocultura überschreitet territoriale Grenzen und ist damit ein transnationales kulturelles Phänomen. Es galt, die Merkmale der lateinamerikanischen Kulturwissenschaften (Estudios Culturales) und der Kulturwissenschaften in Deutschland abzugrenzen, die Genealogien dieser beiden Perspektiven zu unterscheiden und ihre Unterschiede zu verstehen. Vor allem aber ging es darum, Gemeinsamkeiten zu finden. Die zentrale Gemeinsamkeit ist dabei der transdisziplinäre Charakter dieser beiden akademischen Traditionen. Kulturwissenschaften werden dann als ein Raum der Artikulation zwischen den Disziplinen verstanden (Castro Gómez, 2002), der nicht auf die Vereinigung, sondern auf die Pluralisierung von Bedeutungen, Einstellungen und Wahrnehmungsweisen abzielt (Bachmann-Medick, 2016). Transdisziplinarität ermöglicht es, die Komplexität kultureller Phänomene nachzuvollziehen und Brücken zwischen verschiedenen Wissensformen und Forschungspraktiken zu schlagen. Dabei ist die Perspektive des intersektionalen Feminismus für die Untersuchung zentral. Ein Beitrag des Feminismus an die Kulturwissenschaften, der die vorliegende Forschung beeinflusst hat, besteht darin, “Mann” und “Frau” als gegebene und unveränderliche natürliche Essenzen zu hinterfragen, ausgehend von folgender Prämisse: “los signos 'hombre' y 'mujer' son construcciones discursivas que el lenguaje de la cultura proyecta e inscribe en el escenario de los cuerpos, disfrazando sus montajes de signos tras la falsa apariencia de que lo masculino y lo femenino son verdades naturales, ahistóricas” (Richard, 2009, p. 77). Feministische Kulturwissenschaften gehen davon aus, dass diese Zeichen in einem System von Repräsentationen konstruiert werden, die Subjektivitäten in konkreten Kulturwelten artikulieren. Ihr Ziel ist es deshalb, die ideologischen Elemente, welche die Zeichen prägen, und die Konflikte, die durch ihre Verwendung und Interpretation entstehen, in bedeutenden Praktiken zu enthüllen. Durch das Zusammenwirken mit weiteren sozialen Kategorien erhalten diese Zeichen unterschiedliche Bedeutungen und Ausgestaltungen von Differenz. Feministische Intersektionalität ist ein theoretischer und methodischer Diskurs, der die Erkenntnis vertritt, dass das Zeichen "Frau" keine absolute Kategorie ist und daher die vielfältigen Lebenserfahrungen von Frauen nicht allein zu erklären vermag. Unterschiede werden nur dann lesbar, wenn sie als Überschneidungen von verschiedenen sozialen Kategorien wie sozialer Status, Rasse, Alter und Behinderung untersucht werden. Soziale Unterschiede basieren auf der diskursiven Naturalisierung der verschiedenen Merkmale von sozialen Kategorien, die ihrerseits sich verändernde soziale Konstrukte darstellen. Das Ziel einer intersektionalen Perspektive ist es, das Zusammenwirken verschiedener sozialer Kategorien in Institutionen, Praktiken und Subjektivitäten zu identifizieren, um zu verstehen, wie sich Ungleichheiten im Laufe der Zeit materialisieren. Die für diese Arbeit grundlegenden theoretischen Konzepte sind Körper und Subjektivität. Körper wird hier verstanden als Ausdruck kultureller Codes und sozialer Hierarchien, als dynamische und wandelbare Grenze, an der das Körperliche, das Symbolische und das Soziale konvergieren. Subjekt und Körper konstituieren sich wechselseitig; der Körper ist das Medium, durch welches das Subjekt die soziale Umwelt erfährt, und es sind diese Erfahrungen, die das Subjekt dazu bringen, gesellschaftliche Unterschiede, etwa aufgrund von Rasse, des sozialen oder biologischen Geschlechts oder der sozialen Stellung zu verkörpern. Für eine erleichterte Analyse konzentriert sich ein Teil der Arbeit auf den Körper, während der andere den Aspekt der Subjektivität in den Blick nimmt - stets im Bewusstsein der untrennbaren Beziehung, in welcher Körper und Subjektivität zueinanderstehen. Um die Dimension des Körperlichen zu verstehen werden Repräsentation und gelebte Erfahrung in ein Spannungsverhältnis gesetzt und anhand von audiovisuellem Material und ethnographischen Beobachtungen verglichen. Im Falle der Subjektivität werden die fiktiven Lebensdarstellungen in Romanen, den in qualitativ erhobenen Interviews erzählten Lebensgeschichten gegenübergestellt, um so die Brücke zwischen Repräsentation und gelebter Erfahrung zu schlagen. Damit ist die vorliegende Studie qualitativ und transdisziplinär angelegt, wobei verschiedene Untersuchungsmethoden zum Einsatz kamen. Ethnographische Feldforschung wurde auf beiden Seiten der Grenze in verschiedenen Bars und Clubs durchgeführt, die bekanntermaßen von Menschen aus dem Umfeld der narcocultura oder von in den Drogenhandel involvierten Personen frequentiert werden. Bei den Begehungen vor Ort wurde das Erscheinungsbild der Frauen beobachtet: ihr Kleidungsstil, ihre Aufmachung, ihre Figur. Ebenso wurde ihr Verhalten untersucht: die Gestik und die Interaktionen mit anderen Personen vor Ort. Der soziale Raum der besuchten Lokalitäten wurde hinsichtlich der Etablierung von Regeln, Grenzen und Hierarchien zwischen Männern und Frauen untersucht. Drei Musikvideos von narcocorridos wurden auf Grundlage der Videohermeneutik mit dem Ziel analysiert, die Darstellungen von Frauen anhand jener physischen und verhaltensspezifischen Kriterien zu untersuchen, die bereits vorgestellt wurden. Die methodische Kombination von Videoanalyse und ethnographischer Feldforschung ermöglicht eine vertiefte Untersuchung jener Bedeutungen, die weiblicher Körperlichkeit zugeschrieben werden, sowie der Wirkung dieser Zuschreibungen auf die Lebenswelten und sozialen Beziehungen der Frauen. Es wurden fünf teilstrukturierte Interviews mit Frauen durchgeführt, die sich selbst als Teil der narcocultura identifizierten. Einige von ihnen sympathisieren mit dem dazu gehörenden Lebensstil, andere waren auf verschiedene Weise direkt in den illegalen Handel mit Drogen involviert. Die Interviews nahmen die Aussagen der Frauen über ihre Lebenswirklichkeit als Ausgangspunkt für eine Analyse von Diskursen über Weiblichkeit, Frau-Sein und Alltag als Frau in der Welt des Drogenhandels. Außerdem habe ich zwei literarische Erzählungen über den Drogenhandel in Nordmexiko mit weiblichen Protagonistinnen verwendet. Ich habe die Konstruktion des weiblichen Subjekts in der Erzählung untersucht sowie die in diesen Texten erkennbaren Diskurse über Weiblichkeit und Frau-Sein in der Welt des narco. Auch an dieser Stelle werden Repräsentation und gelebte Erfahrung einander gegenübergestellt, um diskursive Gemeinsamkeiten in den literarischen Erzählungen und den in den Interviews geschilderten Erfahrungen der Frauen herauszuarbeiten und so Erklärungen für Subjektivierungsprozesse in der mexikanischen narcocultura zu finden. Der erste Teil der Analyse stellt die ethnographische Beobachtung in einen Dialog mit dem audiovisuellen Material, um die ästhetischen Anforderungen zu verstehen, welche die narcocultura an Frauen stellt, sowie die Art und Weise, wie Frauen ihre Körper verändern, um diesen Anforderungen gerecht zu werden. Die narcocultura zwingt den Frauen ein ästhetisches Ideal auf, dessen Umsetzung exklusiven Zutritt und Einfluss in dieser Welt verspricht. Das Ideal verlangt einen spezifischen Typus von Physiognomie und Erscheinungsbild, dem die Frauen mithilfe verschiedener Körpereingriffe versuchen gerecht zu werden: Make-up, Haar-Styling und/oder plastische Chirurgie. Dazu kommt ein spezieller Modestil aus exklusiven globalen Marken, sowohl für Kleidung als auch Accessoires, den es zu bedienen gilt. Je zuverlässiger dieses Ideal erfüllt wird, desto eher ermöglicht das den Frauen den Zugang zu finanziellen und gesellschaftlichen Vorteilen, mit denen sie sich Handlungsspielräume innerhalb des sozialen Milieus verschaffen. Der Körper ist das primäre Merkmal, um die Position zu bestimmen, welche die Frauen innerhalb der hierarchisierenden Systeme von Inklusion und Exklusion in den physischen und sozialen Räumen der narcocultura besetzen. Diese Differenzierungsmechanismen reproduzieren die sozialen Ungleichheiten von Geschlecht, Alter, sozialer Herkunft und Rasse, welche sich auch in anderen Milieus der mexikanischen Gesellschaft beobachten lassen. Die ethnographische Beobachtung und audiovisuelle Analyse zeigen, dass die Möglichkeiten, Weiblichkeit darzustellen, auf ein sehr enges Repertoire beschränkt sind. Alicia Gaspar de Alba nennt dies das Drei-Maria-Syndrom (Three Maria Syndrome), welches sie definiert als “the patriarchal social discourse of Chicano/Mexicano culture that constructs women’s gender and sexuality according to three Biblical archetypes -virgins, mothers and whores-” (Gaspar de Alba, 2014, Pos.3412). Diese Darstellungen von Weiblichkeit sind Allegorien jener Zwänge, welche die mexikanische Machista-Kultur den Frauen auferlegt und sie einem begrenzten Repertoire an Lebensentscheidungen und der sozialen Kontrolle ihrer Sexualität unterwirft. Die Positionen, welche Frauen in der narcocultura besetzen ergeben sich aus ihrer körperlichen Schönheit: der Körper wird dadurch zu ihrer wichtigsten Referenz, um sich selbst als Subjekte zu definieren. Frauen sind Objekte der Begierde, deren Schönheit ein weiteres Juwel in der Krone eines Drogenhändlers darstellt, ein Besitztum unter vielen für die Zurschaustellung seiner Macht. Gleichzeitig finden sich auch immer häufiger Repräsentationen von Frauen als aktive Subjekte, die sich, gleich den Männern, am Geschäft und der Gewalt des Drogenhandels beteiligen. Diese Frauen verstoßen gegen das traditionelle mexikanische Ideal von Weiblichkeit, welches Fügsamkeit, Sanftheit und Unterwerfung, Bescheidenheit und Gelassenheit vorschreibt. Frauen nehmen Qualitäten an, die als männlich gelten, indem sie die Ausübung von Gewalt und sexueller Aggression für sich in Anspruch nehmen, um zu zeigen, dass auch sie sich in einer aggressiven und hypermaskulinen Welt bewegen können. Und dennoch bleibt auch die mutige und kämpferische Frau innerhalb jener Grenzen gefangen, welche die patriarchale Kultur dem heterosexuellen Regime auferlegt und folgen damit den Vorschriften des Drei-Maria-Syndroms auf den Punkt genau. Dies zeigt sich in einem hierarchischen System, in welchem Frauen in der Narkokultur nach bestimmten Kriterien bewertet werden, in denen sich die Komponenten von Rasse, Geschlecht und Klasse überschneiden. Obwohl diese Unterscheidungsmerkmale sich auf sehr unterschiedliche Weise in den Körper einer Frau einschreiben, lässt sich durch die Analyse der Repräsentationen und ethnographischen Beobachtungen feststellen, dass die privilegiertesten Frauen diejenigen sind, die die Merkmale eines hohen ökonomische Status verkörpern: Sie sind hellhäutig, attraktiv und achten auf eine diskrete Repräsentation von Weiblichkeit, die insbesondere im Ausdruck von Sexualität Zurückhaltung und Achtbarkeit singalisiert. Frauen, die diese Art von Weiblichkeit verkörpern, werden respektiert und als wertvoll angesehen. Ihr "Wert" ergibt sich aus der Einhaltung des Ehevertrags: Diese Repräsentation von Weiblichkeit ist typisch für die Ehefrauen der Drogenhändler. Am anderen Ende des Spektrums stehen die am wenigsten geschätzten Frauen: Sie sind dunkelhäutigere Frauen, die viele Zubehör verwenden und deren Ästhetik mit der Arbeiterklasse assoziiert und als protzig gelesen wird. Das Verhalten dieser Frauen gilt als vulgär und freizügig. Frauen, die diese Art von Weiblichkeit verkörpern, werden diskriminiert und objektiviert und ihr niedriger Status in der Welt des Drogenhandels macht sie besonders anfällig für Gewalt. Diese Frauen, die Buchonas genannt werden, repräsentieren eine abgewertete Version von Weiblichkeit, die mit der von den traditionellen Geschlechternormen geforderten Anständigkeit und Diskretion kollidiert. Es sind Frauen, die als vulgär empfunden werden, weil ihre Körper Anzeichen von aggressiver Sexualität aufweisen und sie Verhaltensweisen annehmen, die mit den sozialen Einschränkungen brechen, die Frauen auferlegt werden. Ihre kulturellen Praktiken und ihr Konsum werden mit den arbeitenden und ländlichen Klassen assoziiert. Bei den interviewten Frauen zeigt sich ein Spannungsfeld zwischen der attraktiven Freiheit, welche die Transgression des buchona-Seins verspricht, und dem Wunsch nach Achtbarkeit, welche jenen Frauen zukommt, die die Anforderungen der Gesellschaft erfüllen. Eines der zentralen Dilemmata bei der körperlichen Darstellung des buchona-Seins ist der Konflikt zwischen einer gesellschaftlich akzeptierten, aber restriktiven Weiblichkeit und einer Weiblichkeit, die Macht verleiht, aufgrund dessen aber gesellschaftlich sanktioniert wird. Aus diesem Grund lehnen die von mir interviewten Frauen die Bezeichnung der buchona ab und nennen sich stattdessen cabronas. Die Bezeichnung cabrona stellt in diesem spezifischen Kontext eine Umdeutung eines umgangssprachlichen spanischen Begriffs dar, der gemeinhin als Beleidigung verwendet wird. Die cabrona wird hier zu einer Schlüsselfigur für die Entstehung weiblicher Subjektivität innerhalb der narcocultura. Die cabrona ist eine weibliche Trope, mit der global wirksame Erzählungen über das Frau-Sein als lokale Narrative von Weiblichkeit wirksam werden. In der Erfahrungswirklichkeit der Einzelschicksale bestimmt diese Trope die Möglichkeit, mit Angst umzugehen und Handlungsoptionen in einem Raum auszuloten, der ansonsten strikt von Männern beherrscht wird. Die cabrona steht für Unabhängigkeit und Stärke, Autonomie und Handlungsmacht. Sie konfrontiert traditionelle Diskurse über eine aufopfernde und fügsame Weiblichkeit und fordert dabei die männliche Dominanz heraus. Dies wirkt zugleich ermächtigend und stigmatisierend. Das Bild der cabrona hat auch Eingang in die Produktionen der Massenkultur gefunden. Es wird in Diskursen über Geschlecht vermittelt, die durch Bilder in sozialen Netzwerken, in Büchern und Workshops im Selbsthilfemarkt global zirkulieren und die Idee einer widerspenstigen Frau propagieren, die sich dem Konsum und Individualismus der kapitalistischen Kultur verschrieben hat. In diesen zeitgenössischen kulturellen Darstellungen sind Frauen stark und unnachgiebig, während aber weibliche Körpercodes und Praktiken beibehalten werden. Im Kontext der narcocultura stoßen globale Diskurse über eine starke und unabhängige Frau, die über ökonomische Macht und eine selbstbestimmte Sexualität verfügt, auf die besonderen Bedingungen Nordmexikos. Extreme Gewalt, Machismo, ausgeprägte soziale Ungleichheiten und die Legitimationskrise des Staates adaptieren den globalen Diskurs über das ermächtigte Frau-Sein an die lokalen Verhältnisse und schaffen die Repräsentationen der buchona und cabrona. Für Frauen bedeutet die Übernahme der Rolle einer cabrona eine Ressource, um sich einer gewalttätigen Welt entgegenzustellen, in einem von Männern dominierten Raum Handlungsstrategien zu entwerfen und selbst zur Täterin zu werden. Cabrona zu sein kann als Reaktion auf den verletzlichen und verletzten weiblichen Körper gelesen werden, aber auch als Möglichkeit, sich Gewalt anzueignen, um andere Körper zu verletzen. Es impliziert Unabhängigkeit, sexuelle Freiheit und wirtschaftlichen Erfolg. Mit der Ablehnung der Bezeichnung buchona lehnen die Frauen das Stigma ab, das mit dem Wort verbunden ist und soziale Diskriminierung, Rassismus und Sexismus impliziert. Cabrona zu sein stellt einen Weg dar, um jene globale Weiblichkeit zu verkörpern, welche in den Massenmedien als Ideal konstruiert wird. Die vorliegende Arbeit untersucht die Zusammensetzung dieser weiblichen Trope auf der Grundlage der mit den Frauen geführten Interviews und der Darstellung von weiblichen Charakteren in Romanen über den Drogenhandel, um auf diese Weise Brücken zwischen Fiktion und tatsächlichen Lebensrealitäten zu schlagen. Dabei haben Schönheit und die Fähigkeit zu verführen einen ambivalenten Nutzen. Auf der einen Seite wird viel Zeit, Geld und Sorgfalt in das Erreichen eines ästhetischen Ideals investiert, um jene Art von Frau zu werden, mit der sich ein Drogendealer rühmen kann. Das Objekt des Begehrens und Prunkstück des männlichen Narco zu sein ist für die Frauen eine Quelle des Stolzes. Gleichzeitig stehen sie durch die Annahme, schön sein müssen, um zu überleben, unter einem konstanten Druck. Sowohl die literarischen Texten als auch die Aussagen der Frauen in den Interviews weisen eine Naturalisierung der Frau als Prunkobjekt der Männer auf, und beschreiben die Wichtigkeit der weiblichen Schönheit als Mittel für Wertschätzung und Anerkennung, und damit die prekäre Lage des weiblichen Subjekts in der narcocultura: eine Subjektivität, die in Diskursen über ein unerreichbares weibliches Schönheitsideal verankert ist, und in der Frau-Sein den Launen und Bedürfnissen der Männer angepasst wird. Gleichzeitig hat die weibliche Schönheit auch eine andere Facette. Weibliche Subjektivität in der narcocultura ist nicht nur das Ergebnis der Unterwerfung der Frauen unter Diskurse, die ihr Aussehen und Verhalten regeln. Schönheit ist auch ein Instrument in den Diensten der Frauen, um an Geld und Macht zu kommen. Schönheit und weibliche Verführungskunst werden zu Strategien der Gewinnung des Lebensunterhalts, und machen aus der Frau als unterworfenem Objekt ein unterwerfendes Subjekt. Damit eröffnen Schönheit und Verführungskunst einen gewissen Handlungsspielraum, der aber von klaren Limitierungen abgesteckt ist. Auch wenn diese weiblichen Strategien das Kräfteverhältnis hin zum weiblichen Subjekt verschieben, darf der spezifische Kontext einer gewalttätigen und machistischen Welt nicht außer Acht gelassen werden, der die Ausübung dieser weiblichen Macht zu einem heiklen und riskanten Balanceakt macht. Frauen, die sich in der narcocultura bewegen, sind in eine Welt der Gewalt eingetaucht, in der die Unkenntnis oder Missachtung ihrer Regeln und Grenzen den Tod bedeuten kann. Der gewaltsame Tod stellt in dieser Welt eine sehr reale Konsequenz von Vergehen oder Fehlern dar. Dies führt zu der dritten Komponente des cabrona-Seins: dem Risiko. Für Männer und Frauen, die sich in der kulturellen Welt des Drogenhandels bewegen, stellen Risiken einen integralen Bestandteil des Lebens und der Konstitution von Subjektivität dar. In den untersuchten Interviews und literarischen Erzählungen gibt es viele Momente, in denen Frauen lebensbedrohliche Risikosituationen schildern und erleben. Die Erzählungen zeigen, wie sie ihre Rolle in einer solchen Situation interpretieren und sich selbst in Bezug auf diese Erfahrungen sehen. In der Rolle einer cabrona ist das Risiko wichtig, es zeigt aber auch die Verletzlichkeit des weiblichen Status in einer gewalttätigen Welt. Dabei bezeichnet das Eingehen von Risiken eine weitere Möglichkeit, sich als starke Frau zu behaupten und von geschlechtsspezifischen Dispositionen wie Passivität und Fügsamkeit zu distanzieren. Um sich in einer von Männern dominierten Welt bewähren zu können spielt die Kontrolle der Emotionen eine wesentliche Rolle. Gleichzeitig ist das Erkennen von Angst und Verletzlichkeit paradoxerweise auch das, was den Frauen hilft, zu überleben. Hinter den Diskursen weiblicher Stärke und Macht verbirgt sich die Zerbrechlichkeit des Lebens in einer Welt, in der Gewalt und Machismo Frauen an den Rand von Leben und Tod bringen. Im Falle der vorliegenden Untersuchung untersagt das institutionelle Vakuum zur Gewährleistung der Sicherheit von Frauen in Mexiko den beschriebenen Frauen jeglichen Schutz, was wiederum die Bedeutung des Diskurses des cabrona-Seins als Überlebensstrategie erklärt. Cabrona zu sein stellt einen Weg dar, um sich in jener gewalttätigen Welt zu behaupten, der sie angehören wollen, in der sie letztlich aber gefangen bleiben. N2 - This last decade is marked by a growing global interest in the phenomena of Mexican drug trade. The many expressions of extreme violence that go along with this illegal business are portrayed in diverse media, provoking fascination and intrigue. Thus, literature, cinema, music and television present images and narratives about drug trafficking that feed the collective imagination. Within this, the are global media representations of the female Mexican drug trafficker, that reproduce feminine stereotypes where women are objectified, exaggerating the sexual attributes of women’s bodies. This cultural representation portrays women as objects of desire, who’s beauty serves as a brand of prestige and ostentation for the male drug trafficker. The drug trafficking culture imposes upon women a distinctive aesthetic ideal that women must meticulously reproduce to emulate this representation. Together with physical beauty, these women are represented as violent and unscrupulous, using her looks and powers of seduction to accumulate money and power through conquering men. For the people who don’t belong to this world, this hypersexualized woman awakens negative judgements, mistrust and fear. The research question and objectives of the thesis pierce through these representations and observe the complexities of these women’s life experiences. The purpose of this PhD thesis was to explore how the lives of Mexican women’s life changes when they get involved with drug trafficking culture, in the USA-Mexico border. Specifically, the research analyzed bodily and subjective transformations, and how theses changes influenced their place in the social and cultural space of drug trafficking. Additionally, the work inquired as to what margins of negotiation these women had within narcoculture, to act and define themselves. The questions that guided the work asked about how women changed their bodies to embody the aesthetic ideal and what meanings were attributed to these changes. It was important to analyze what power dynamics were put into play from these female bodies, in relationships with men and with other women. Also, another objective was what processes of subjectivation operated in the women who participate in narcoculture, and what margins of negotiation they had to act and define themselves. This is a research inscribed within cultural studies and with an intersectional feminist perspective. The research was conducted on the Mexican border with the United States, in the northwest, specifically in the cities of Mexicali, Tijuana and San Diego, California. The border, in this thesis, is observed as a space with multiple contexts of interpretation, polysemic and heterogeneous. These qualities make the cultural phenomena that occur in it diverse and contradictory. To understand the cultural phenomena emerging from the northern border of Mexico, José Valenzuela Arce's (2014) concept of transfronteras was useful. The proposal of this academic is that transfronteras are “spaces that deny only one of the conditions or the sides that make it up" (p. 9). Thus, the concept speaks of the processes of connectivity and simultaneity that globalization generates and that redefine the States-territory. At the same time, it also speaks of the limits that these same States use to support national narratives that are “referents organizing identarian and cultural adscriptions"; (p. 18) that create differences and inequalities. If this is so, a border is not fully explained from the territorial demarcation or from the hierarchical differentiation that includes some and excludes others, but neither can it be understood if we concentrate only on the processes of cultural hybridization that occur in those spaces. For Valenzuela, therefore, borders are between spaces and between times. This concept helps to understand how global and local intersect in the semiotic systems that make up the cultural universe of Mexican drug trafficking, while explaining how exclusion mechanisms and hierarchies are structured based on gender, social position and other marks of social differentiation. Ultimately, it helps to locate these cultural processes, materialized in women's bodies. The concept of narcoculture was also a useful heuristic tool. Culture here is understood as a process of production and reproduction of symbolic models, materialized in artefacts or representations and, in addition, interiorized in logics of life, systems of values and beliefs, which circulate through the individual and collective practices of women and men, in specific historical and spatial contexts. Narcoculture would then be the semiotic system produced around the transnational business of illegal drug trafficking, as it is lived in the northern border of Mexico. Narcoculture, as defined in this paper, is a semiotic system with diffuse boundaries. Thus, the distinctions between the illegal world of drug trafficking and the world of legality external to this business are at best blurred, at worst fictitious. Narco-culture transcends territorial limits, it is a transnational cultural phenomenon. It was necessary to delineate the characteristics of the Latin American cultural studies and the Kulturwissenschaften in Germany, to distinguish the genealogies of these two different perspectives, to understand their differences, but, above all, to find the points in common between them. The central coincidence was the transdisciplinary character of these two academic traditions. Cultural studies are then understood as a space of articulation between disciplines (Castro Gómez, 2002), that does not have as objective the unification but the pluralization of meanings, attitudes and modes of perception (Bachmann-Medick, 2016). Transdiscipline allows us to trace the complexities of cultural phenomena, creating bridges between different forms of knowledge and research practices. Intersectional feminism is a central perspective in research work. A contribution of feminism to the cultural studies that influence this research is to question “Man"; and “Woman" as given and immutable natural essences, from the premise that “the signs ‘man’ and ‘woman’ are discursive constructions that the language of culture projects and inscribes in the scenario of bodies, disguising their montages as signs behind the false appearance that the masculine and feminine are natural, ahistorical truths" (Richard, 2009, p. 77). Feminist cultural studies assume that these signs are constructed in a system of representations that articulate subjectivities in concrete cultural worlds. Its objective then is to unveil in the significant practices, the ideological elements that configure the signs and the conflicts that arise through the use and interpretation of these. These signs acquire multiple meanings and readings according to specificities that are distinguished in the difference. Intersectionality within feminism is a theoretical and methodological discourse that advocates recognizing that the sign “woman" is not an absolute category, and therefore cannot explain by itself the varied life experiences of women. Differences become legible when put into play with other social categories such as status, race, age and disability. Social differences are finalized in different discourses that naturalize the different attributes of these social categories when, for this perspective, they are socially constructed and changing. The objective of an intersectional perspective is to identify how different social categories interact in institutions, practices and subjectivities, in order to understand how inequalities, materialize over time. The theoretical concepts that guide this thesis are body and subjectivity. For this thesis, the body is understood as a place of articulation, where cultural codes and social order materialize. The body can be understood as a dynamic and mutable frontier, where the physical, the symbolic and the social converge. Subject and body are mutually constitutive; the body is the medium through which the subject lives experiences in the social world, and it is those experiences that lead the subject to embody social differences, materialized in gender, sex, social class and race. Despite this inseparable relationship, in order to facilitate analysis, one-part concentrates on the body and another on subjectivity. Thus, in order to understand the corporal dimension, the representation with the lived experience was put in tension, through the audiovisual analysis and the ethnographic observation read as a whole. In the case of subjectivity, life was stressed in fictional narrative with life narratives in interviews, to also find the bridges between representations and life experience. This research was a qualitative and transdisciplinary study. Various methodological resources were used to construct the analysis. Ethnographic observation was carried out in various bars and clubs on both sides of the border, which are frequented by people who are ascribed to the world of narcoculture or who work within drug trafficking networks. In the raids on these sites, the physical appearance of the women was observed: their way of dressing, their personal grooming, their body shapes. Behavior was observed: gestures and interactions with other subjects in space. In addition, the space was observed to see how rules, limits and hierarchies were established in the physical layout of the places visited. Three narcocorridos videos were analyzed through the video hermeneutics, to determine how women are represented in these cultural artifacts, using the same physical and behavioral criteria I mentioned earlier. The analysis of the videos through ethnographic work helped to deepen the meanings attributed to the feminine corporeality, and to the impacts that these meanings have on the experiences and relationships of these women. Five semi-structured interviews were conducted with women who identified with narco-culture. Some only sympathize with the lifestyle, others were involved in some way in the illegal drug business. The interviews explored stories about their lives, revealing discourses about what is feminine, what it means to be a woman, and how to live as a woman in the world of drug trafficking. In addition, I used the narratives of two literary texts from the narrative on drug trafficking in northern Mexico. In these two texts, the main characters are women. I analyzed how the feminine subject is constructed in the narrative and what discourses are transparent in the text about femininity and being a woman in the drug world. Here the representation and the experience of life were also put in tension, looking for in the analysis of the literary narration and the experiences narrated by the women, common discourses that explained the processes of feminine subjectivation within the Mexican narcoculture. The first part of the analysis articulated ethnographic observation with audiovisual material to understand the aesthetic demands that narcoculture places on women and the ways in which they transform their bodies to satisfy this demand. Narcoculture imposes on women an aesthetic ideal that becomes a means of access to a type of power. This ideal requires a physiognomy and personal appearance, which women try to reproduce through interventions on the body, with makeup and hairstyle and/or cosmetic surgery. In addition, it demands a certain style of fashion, in clothing and accessories, from global consumer luxury brands. The more faithfully this ideal is reproduced, the more women can access economic and social benefits that give them margins of action within this social environment. Women's bodies become the primary resource for social mobility and agency within this world. The body is the main sign to determine the place of women within the systems of hierarchization, inclusion and exclusion in the physical and social spaces manufactured by drug trafficking. These mechanisms of difference reproduce the social inequalities, gender, age, social position and race that are observed in other spheres of Mexican society. Ethnographic observation and audiovisual analysis reveal that the possibilities for performing femininity are confined to very narrow limits. Alicia Gaspar de Alba calls this The Three Maria Syndrome, which she defines as “the patriarchal social discourse of Chicano/Mexicano culture that constructs women's gender and sexuality according to three Biblical archetypes -virgins, mothers and whores-" (Gaspar de Alba, 2014, pos. 3412). These feminine representations are allegories to the constrictions that Mexican machista culture imposes on women, subjecting them to a restricted repertoire of life choices and to the social control of their sexuality. The women within narcoculture have a place in it in function of their physical beauty, the body is the main referent to define themselves as subjects. Women are objects of desire, whose beauty is one more jewel for the crown of a drug trafficker, one more possession to display its power. At the same time, more and more women are appearing as active subjects, participating in business and violence on a par with men. Transgressions to the ideal of femininity demanded of traditional women in Mexican culture are observed. The docility, the softness and submission that is expected, the rectitude and composure, is not present. Women adopt qualities considered masculine, taking for themselves the exercise of violence and sexual aggressiveness to demonstrate that they too can navigate an aggressive and hypermasculine world. Despite this, this brave and warlike woman is within the limited confines that patriarchal culture imposes on the heterosexual regime. They follow to the letter the prescription of the Three Maria Syndrome. This is evident in a hierarchical system through which women are evaluated within narcoculture. Women are judged on criteria that intersect racial, gender and class components. Although the ways in which these marks of difference are embodied in a female body in a very diverse way, it can be identified, through representations and ethnographic observation, that the most privileged women are women who embody the signs of a high economic position: they have a clear complexion, are attractive and care for their appearance to present signs of femininity discreetly, and their behavior projects composure and respectability, depending on their restriction, particularly in the expression of sexuality. Women who embody these signs of femininity are respected and considered valuable. Its value is formalized through the respectability of the marriage contract: this type of gender performance is generally reproduced by the wives of drug traffickers. At the other end of the spectrum are the least valued women: they are brown women, who use an aesthetic associated with the working class, usually ostentatious and overloaded with decorations. The conduct of these women is judged as vulgar and unrestricted. Women who embody this type of femininity are discriminated against and reified; they are the most vulnerable to violence because of their low value in the world of drug trafficking. The buchona represents a devalued version of femininity, which clashes with the decorum and discretion demanded by traditional gender norms. They are women who consider themselves vulgar, because their bodies bear signs of aggressive sexuality, because they adopt behaviours that break through the social restrictions imposed on women, because their cultural practices and consumptions are associated with the working and rural classes. In the women I interviewed there is a conflict between the attractive freedom promised by the transgression of being buchona and the desire for respectability granted by being a woman who fulfils what society demands. One of the dilemmas at the center of performing the body buchon is the battle between a socially accepted but restrictive femininity and a femininity that empowers but punishes. For this reason, the women I interviewed refused to be named buchonas and preferred to call themselves cabronas. In this context, the word cabrona is a resignification of a colloquial Spanish term, used to offend. Here, the cabrona woman becomes an articulating axis for the constitution of feminine subjectivities within the narcocultura. La cabrona is a feminine trope that intertwines narratives about being a woman that circulate globally with local narratives about femininity. To assume oneself “cabrona" becomes a resource to face a violent world and to find strategies of action in a space clearly dominated by men. The cabrona represents independence and strength, autonomy and action. La cabrona confronts the traditional discourses of a self-sacrificing and docile femininity, with different nuances, apparently challenging male domination. For the same reason, it carries a strong stigma. Mass culture also produces representations about the bastard. They are transmitted in gender discourses that circulate through images on social networks, in books and workshops of the self-help market around the world, and that promote an idea of an indocile woman in front of the people of her environment, subscribed to the consumption and individualism of capitalist culture. In these contemporary cultural representations, the woman is strong and insubmissive, but retaining body codes and feminine practices. In the concrete context of narco-culture, global discourses about a strong and independent woman with economic power and in charge of her sexuality meet the conditions of northern Mexico. Extreme violence, machismo, pronounced social inequalities and the crisis of state legitimacy intervene so that these global discourses on women mutate into the representation of the buchona and the cabrona, local interpretations of a global gender discourse. For women, assuming cabrona is a resource to face a violent world and find strategies for action in a space clearly dominated by men. It helps to face the violence perpetrated against her, opens the possibility to be the victimizer. The cabrona is the reaction provoked by the vulnerable and vulnerable female body, but also, it is the possibility of appropriating the violence to exert it on other bodies. It implies independence, sexual freedom and economic success, as evidenced by consumption and lifestyle. When they deny that they are buchonas, they are rejecting all the stigmas that the word carries. They are not recognized in the class discrimination, racial connotations and sexist prejudices it contains. They prefer cabrona because it is a way of breaking away from the negative discourses that overturn on them, it is a way of access to a global femininity that the mass media presents as ideal. The analysis explored what elements made up this female trope through interviews with women and female characters in novels about drug trafficking, to find bridges between fiction and life experience. Beauty and the ability to seduce have an ambivalent utility. On the one hand, all the time, money and care that is invested in appropriating an aesthetic ideal, is to become a woman that a narco can boast. It is a source of pride for women to know they are wanted and put on a sideboard. Women are under pressure from the belief that to survive, you must be beautiful. In the literary texts and in the interviews, a naturalization of the place of the woman as an object of ostentation for the man is transparent and, in addition, the validation that women feel when being recognized as beautiful. Fiction and life present us with the precarious condition of the female subject in narcoculture. It is a subjectivity anchored to discourses that demand an ideal of beauty impossible for women and that box being a woman to the whims and needs of men. However, female beauty has another facet. Women's subjectivity in narco-culture is not only the result of women's submission to the discourses that regulate their appearance and behaviour. Beauty is also an instrument at the service of women to access money and power. Beauty and the power of female seduction become subsistence strategies, and this transforms the woman from an object subjected to a subject she subdues. Beauty and seduction may give women certain margins of action, but this has very clear limits. Although these feminine strategies move the balance of power towards the feminine subject, the context must be remembered. They are inserted in a violent and macho world, so exercising that power is a very delicate and risky balancing exercise. The women who live in narco-culture are immersed in a world of violence, and not knowing and respecting the rules and limits means a risk of death. Violent death is a very real consequence of making mistakes in this world. This leads to the third component of being a cabrona: risk. For men and women involved in the cultural world of drug trafficking, pursuing risk is an integral part of living and is an important part of the constitution of subjectivities in narcoculture. In interview narratives and literary narratives, there are many moments when women live in risky situations that endanger even their lives. Through the narratives the way in which they interpret their role in the situation and how they see themselves in terms of those experiences is shown. Risk makes sense of the tough and bold character that demands assuming the role of a cabrona, but it also exposes the vulnerability of women's condition in a violent world. Taking risks is another way of asserting oneself as a strong woman and distancing oneself from the gender provisions that require them to be docile and passive. They must demonstrate what they are worth in a male-dominated world and control of their emotions plays a fundamental role in achieving this. Yet the recognition of fear and vulnerability is, paradoxically, what helps them survive. Behind the discourses of feminine strength and power, the fragility of lives submerged in a world where violence and machismo leave women on the edge of life and death is revealed. In our case, the institutional vacuum to guarantee women's safety in Mexico leaves these women absolutely exposed, and the adoption of the cabrona's discourse as a strategy of persistence makes sense. By investing themselves as bastards, they find a way to face the violent world to which they choose to belong, although at the end of the day, they remain trapped in it. T3 - Potsdamer Bibliothek der WeltRegionen (PoWeR) - 3 KW - narcocultura KW - Drogenhandel KW - Frauen KW - Körper KW - Subjektivitäten KW - drug trafficking KW - women KW - body KW - subjectivities KW - Narcocultura KW - narcotráfico KW - mujeres KW - cuerpo KW - subjetividades KW - narcoculture Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-427274 SN - 978-3-86956-460-9 SN - 2629-2548 SN - 2629-253X PB - Universitätsverlag Potsdam CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Ilic, Ivan T1 - Design of sustainable cathodes for Li-ion batteries T1 - Design nachhaltiger Kathoden für Li-Ionen-Batterien BT - understanding the redox behaviour of guaiacyl and catecholic groups in lithium organic system N2 - In recent years people have realised non-renewability of our modern society which relays on spending huge amounts of energy mostly produced from fosil fuels, such as oil and coal, and the shift towards more sustainable energy sources has started. However, sustainable sources of energy, such as wind-, solar- and hydro-energy, produce primarily electrical energy and can not just be poured in canister like many fosil fuels, creating necessity for rechragable batteries. However, modern Li-ion batteries are made from toxic heavy metals and sustainable alternatives are needed. Here we show that naturally abundant catecholic and guaiacyl groups can be utilised to replace heavy metals in Li-ion batteries. Foremost vanillin, a naturally occurring food additive that can be sustainably synthesised from industrial biowaste, lignin, was utilised to synthesise materials that showed extraordinary performance as cathodes in Li-ion batteries. Furthermore, behaviour of catecholic and guiacyl groups in Li-ion system was compared, confirming usability of guiacayl containing biopolymers as cathodes in Li-ion batteries. Lastly, naturally occurring polyphenol, tannic acid, was incorporated in fully bioderived hybrid material that shows performance comparable to commercial Li-ion batteries and good stability. This thesis presents an important advancement in understanding of biowaste derived cathode materials for Li-ion batteries. Further research should be conducted to better understand behaviour of guaiacyl groups during Li-ion battery cycling. Lastly, challenges of incorporation of lignin, an industrial biowaste, have to be addressed and lignin should be incorporated as a cathode material in Li-ion batteries. N2 - Diese Dissertation untersucht, wie nachhaltige Kathoden (Kathodenmaterialien) für Lithium-Ionen-Batterien aus Holzabfällen hergestellt werden können. In den letzten Jahren hat die Menschheit erkannt, wie wenig nachhaltig unsere moderne Gesellschaft ist und große Mengen an Energie verbraucht, welche zum größten Teil aus fossilen Brennstoffen gewonnen werden. Daher versucht man jetzt die Energie aus hauptsächlich erneuerbaren Quellen wie Sonne und Wind zu gewinnen. Allerdings kann elektrische Energie nicht einfach wie Öl in einen Kanister gegossen werden, sondern muss in wieder aufladbaren Batterien gespeichert werden. In den letzten Jahren wurden Lithium-Ionen-Batterien entwickelt, die leistungsstark und allgegenwärtig sind, da sie zum Beispiel in Handys und sogar Autos Verwendung finden. Lithium-Ionen-Batterien verwenden jedoch Trägermaterialien aus giftigen Schwermetallen, die abgebaut werden müssen, was sich negativ auf die Umwelt auswirkt. In diesem Zusammenhang ist insbesondere das Schwermetall Kobalt zu erwähnen, welches in den meisten modernen Kathoden verwendet wird. Nach dem Bekanntwerden von Sklaverei und Kinderarbeit beim Kobaltabbau im Kongo, folgten große Kontroversen, da Kobalt praktisch in jedem Gerät führender Unternehmen wie zum Beispiel Apple und Microsoft zu finden ist. Idealerweise müssen wir von nicht erneuerbaren Schwermetallen zu erneuerbaren organischen Molekülen wechseln. Daher verwende ich in meiner Forschung Vanillin, ein Molekül, das hinsichtlich der Elektronenspeicherung ähnliche Eigenschaften wie Schwermetalle aufweist, jedoch viele Vorteile bietet. Erstens erkennt man Vanillin am spezifischen Geruch, da es einer der Hauptbestandteile von Vanille und daher ein natürlich vorkommendes Molekül ist. Zweitens kann es aus Holzabfällen oder aus Abfällen vieler Industrien hergestellt werden, die Holz als Rohstoff verwenden, wie beispielsweise der Papierindustrie. Durch milde chemische Reaktionen in Lösemitteln wie Wasser, Essig und Alkohol haben wir Vanillin zu einem Material modifiziert, welches hervorragende Eigenschaften zur Verwendung in Lithium-Ionen-Batterien hat und die bisher verwendeten Schwermetelle ersetzen kann. Diese Batterien wären somit erneuerbar und können uns der nachhaltigen Welt einen Schritt näher bringen. Darüber hinaus wurde Tanninsäure, ein natürlich vorkommendes Polymer in Holzrinde, verwendet, um vollständig aus Bioabfällen bestehende Batterien herzustellen. KW - biomass KW - electrochemistry KW - energy conversion KW - polymers KW - redox chemistry KW - Biomasse KW - Elektrochemie KW - Energieumwandlung KW - Polymere KW - Redoxchemie Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-483689 ER - TY - THES A1 - Irmscher, Tobias T1 - Enzymatic remodelling of the exopolysaccharide stewartan network BT - implications for the diffusion of nano-sized objects BT - Implikationen für die Diffusion von nanogroßen Objekte N2 - In nature, bacteria are found to reside in multicellular communities encased in self-produced extracellular matrices. Indeed, biofilms are the default lifestyle of the bacteria which cause persistent infections in humans. The biofilm assembly protects bacterial cells from desiccation and limits the effectiveness of antimicrobial treatments. A myriad of biomolecules in the extracellular matrix, including proteins, exopolysaccharides, lipids, extracellular DNA and other, form a dense and viscoelastic three dimensional network. Many studies emphasized that a destabilization of the mechanical integrity of biofilm architectures potentially eliminates the protective shield and renders bacteria more susceptible to the immune system and antibiotics. Pantoea stewartii is a plant pathogen which infects monocotyledons such as maize and sweet corn. These bacteria produce dense biofilms in the xylem of infected plants which cause wilting of plants and crops. Stewartan is an exopolysaccharide which is produced by Pantoea stewartii and secreted as the major component to the extracellular matrix. It consists of heptasaccharide repeating units with a high degree of polymerization (2-4 MDa). In this work, the physicochemical properties of stewartan were investigated to understand the contributions of this exopolysaccharide to the mechanical integrity and cohesiveness of Pantoea stewartii biofilms. Therefore, a coarse-grained model of stewartan was developed with computational techniques to obtain a model for its three dimensional structural features. Here, coarse-grained molecular dynamic simulations revealed that the exopolysaccharide forms a hydrogel in which the exopolysaccharide chains arrange into a three dimensional mesh-like network. Simulations at different concentrations were used to investigate the influence of the water content on the network formation. Stewartan was further purified from 72 h grown Pantoea stewartii biofilms and the diffusion of bacteriophage and differently-sized nanoparticles (which ranged from 1.1 to 193 nm diameter) was analyzed in reconstituted stewartan solutions. Fluorescence correlation spectroscopy and single-particle tracking revealed that the stewartan network impeded the mobility of a set of differently-sized fluorescent particles in a size-dependent manner. Diffusion of these particles became more anomalous, as characterized by fitting the diffusion data to an anomalous diffusion model, with increasing stewartan concentrations. Further bulk and microrheological experiments were used to analyze the transitions in stewartan fluid behavior and stewartan chain entanglements were described. Moreover, it was noticed, that a small fraction of bacteriophage particles was trapped in small-sized pores deviating from classical random walks which highlighted the structural heterogeneity of the stewartan network. Additionally, the mobility of fluorescent particles also depended on the charge of the stewartan exopolysaccharide and a model of a molecular sieve for the stewartan network was proposed. The here reported structural features of the stewartan polymers were used to provide a detailed description of the mechanical properties of typically glycan-based biofilms such as the one from Pantoea stewartii. In addition, the mechanical properties of the biofilm architecture are permanently sensed by the embedded bacteria and enzymatic modifications of the extracellular matrix take place to address environmental cues. Hence, in this work the influence of enzymatic degradation of the stewartan exopolysaccharides on the overall exopolysaccharide network structure was analyzed to describe relevant physiological processes in Pantoea stewartii biofilms. Here, the stewartan hydrolysis kinetics of the tailspike protein from the ΦEa1h bacteriophage, which is naturally found to infect Pantoea stewartii cells, was compared to WceF. The latter protein is expressed from the Pantoea stewartii stewartan biosynthesis gene cluster wce I-III. The degradation of stewartan by the ΦEa1h tailspike protein was shown to be much faster than the hydrolysis kinetics of WceF, although both enzymes cleaved the β D GalIII(1→3)-α-D-GalI glycosidic linkage from the stewartan backbone. Oligosaccharide fragments which were produced during the stewartan cleavage, were analyzed in size-exclusion chromatography and capillary electrophoresis. Bioinformatic studies and the analysis of a WceF crystal structure revealed a remarkably high structural similarity of both proteins thus unveiling WceF as a bacterial tailspike-like protein. As a consequence, WceF might play a role in stewartan chain length control in Pantoea stewartii biofilms. N2 - In der Natur lagern sich Bakterien zu großen und komplexen Gemeinschaften zusammen, die als Biofilme bezeichnet werden. Diese multizellulären Biofilme sind der Ursprung vieler langlebiger und gefährlicher Infektionskrankheiten. Die bakteriellen Zellen produzieren und umgeben sich mit einen biofilm-spezifischen Schleim, der aus einer Unzahl von Biomolekülen, wie z.B. Exopolysaccharide, Lipide und extrazelluläre DNA, besteht. Diese Biofilmarchitektur schützt Bakterien vor Austrocknung und begrenzen die Wirksamkeit von antimikrobiellen Wirkstoffen (z.B. Antibiotika). Viele Studien haben gezeigt, dass die Destabilisierung der mechanischen Festigkeit des Biofilmapparates eine neue Behandlungsstrategie darstellt, in der das bakterielle Schutzschild eliminiert wird, sodass die Zellen wieder anfälliger gegenüber dem menschlichen Immunsystem oder Antibiotika werden. Pantoea stewartii ist ein Pflanzenpathogen, welches Mais und Süßmais befällt. Diese Bakterien produzieren Biofilme im Inneren der Pflanze, sodass der freie Wassertransport gestört wird. Daraufhin verwelken die Blätter und Früchte. In dieser Arbeit wurde das Exopolysaccharid Stewartan untersucht, welches lange Ketten ausbildet und als häufigste Komponente in den Biofilmen von Pantoea stewartii vorkommt. Dabei wurden die mechanischen Eigenschaften von Stewartan untersucht, um zu verstehen, wie diese den Biofilm beeinflussen. Dafür wurde eine Lösung aus mehreren Stewartan Molekülen computergestützt simuliert. Hierbei konnte beobachtet werden, dass die Stewartan Ketten ein dreidimensionales Netzwerk ausbilden, welches Poren aufweist. Außerdem wurde Stewartan aus Pantoea stewartii Biofilmen isoliert und die Diffusion von verschieden großen Nanopartikeln in dem Exopolysaccharidnetzwerk untersucht. Je höher die Stewartankonzentration war, desto mehr wurde die Diffusion der Nanopartikeln abgebremst. Außerdem wurden große Partikel stärker von dem Netzwerk zurückgehalten. Diese Untersuchungen wurden auf die Diffusion von Bakteriophagen, das sind Viren, die spezifisch Bakterien infizieren, ausgeweitet. Infolgedessen wurde gezeigt, dass Bakteriophagen in kleine Stewartanporen feststecken können. Die Diffusion all dieser Partikeln war aber auch abhängig von der Oberflächenladung des Partikels. Folglich bildet Stewartan ein Netzwerk aus, welches ganz spezifisch den Transport von Molekülen mit bestimmten Eigenschaften unterbindet. Außerdem ist bekannt, dass die Bakterien in der Lage sind, die mechanischen Eigenschaften des Biofilms zu modulieren, um sie an Veränderungen in der Umgebung anzupassen. Dies geschieht über bakterielle Enzyme. Daher wurde in dieser Arbeit der enzymatische Abbau von Stewartan untersucht, der eine dramatische Änderung der Eigenschaften des Biofilms zufolge haben kann. Dabei wurde die Stewartan Spaltung durch das Enzym WceF untersucht, welches von Pantoea stewartii produziert wird. Dieses Enzym spaltete die Stewartanketten nur sehr langsamen, sodass das Stewartannetzwerk erhalten blieb. Die Ergebnisse wurden mit dem tailspike Protein verglichen, welches von dem ΦEa1h Bakteriophagen produziert wird, dem natürlichen Feind des Bakteriums. Im Gegensatz zu WceF, baute das tailspike Protein Stewartan deutlich schneller ab und die gesamte mechanische Festigkeit des Netzwerkes wurde beseitigt. Beide Enzyme, trotz der unterschiedlichen Aktivität, besitzen eine sehr ähnliche Struktur, was vermuten lässt, dass sie von einem gleichen Vorgängerprotein abstammen. In dieser Arbeit wird vorgeschlagen, dass WceF möglicherweise in der Kettenlängekontrolle von Stewartan involviert ist. T2 - Enzymatische Remodellierung des Exopolysaccharid-Stewartan-Netzwerkes KW - biofilm KW - Pantoea stewartii KW - stewartan KW - exopolysaccharide KW - coarse grained molecular dynamics KW - microviscosity KW - Mikroviskosität KW - coarse grained Molekulardynamiken Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-472486 ER - TY - THES A1 - Jelken, Joachim T1 - Surface relief and bulk birefringence gratings in photo-sensitive polymer films T1 - Realzeit Observierung der Entstehung von Volumen- und Oberflächengittern in photosensitiven Polymerfilmen mittels der Rasterkraftmikroskopie und Messung der Beugungseffizienz BT - in-situ probing and manipulation in real time N2 - This thesis is focused on a better understanding of the formation mechanism of bulk birefringence gratings (BBG) and a surface relief gratings (SRG) in photo-sensitive polymer films. A new set-up is developed enabling the in situ investigation how the polymer film is being structured during irradiation with modulated light. The new aspect of the equipment is that it combines several techniques such as a diffraction efficiency (DE) set-up, an atomic force microscope (AFM) and an optical set-up for controlled illumination of the sample. This enables the simultaneous acquiring and differentiation of both gratings (BBG and SRG), while changing the irradiation conditions in desired way. The dissertation is based on five publications. The first publication (I) is focused on the description of the set-up and interpretation of the measured data. A fine structure within the 1st-order diffraction spot is observed, which is a result of the inhomogeneity of the inscribed gratings. In the second publication (II) the interplay of BBG and SRG in the DE is discussed. It has been found, that, dependent on the polarization of a weak probe beam, the diffraction components of the SRG and BBG either interfere constructively or destructively in the DE, altering the appearance of the intensity distribution within the diffracted spot. The third (III) and fourth (IV) publications describe the light-induced reconfiguration of surface structures. Special attention is payed to conditions influencing the erasure of topography and bulk gratings. This can be achieved via thermal treatment or illumination of the polymer film. Using the translation of the interference pattern (IP) in a controlled way, the optical erase speed is significantly increased. Additionally, a dynamic reconfigurable surface is generated, which could move surface attached objects by the continuous translation of the interference pattern during irradiation of the polymer films. The fifth publication (V) deals with the understanding of polymer deformation under irradiation with SP-IP, which is the only IP generating a half-period topography grating (compared to the period of the IP) on the photo-sensitive polymer film. This mechanism is used, e.g. to generate a SRG below the diffraction limit of light. It also represents an easy way of changing the period of the surface grating just by a small change in polarization angle of the interfering beams without adjusting the optical pass of the two beams. Additionally, complex surface gratings formed in mixed polarization- and intensity interference patterns are shown. I J. Jelken, C. Henkel and S. Santer, Applied Physics B, 125 (2019), 218 II J. Jelken, C. Henkel and S. Santer, Appl. Phys. Lett., 116 (2020), 051601 III J. Jelken and S. Santer, RSC Advances, 9 (2019), 20295 IV J. Jelken, M. Brinkjans, C. Henkel and S. Santer, SPIE Proceedings, 11367 (2020), 1136710 V J. Jelken, C. Henkel and S. Santer, Formation of Half-Period Surface Relief Gratings in Azobenzene Containing Polymer Films (submitted to Applied Physics B) N2 - In dieser kumulativen Dissertation, basierend auf fünf Publikationen, geht es darum ein Verständnis über die grundlegenden Mechanismen zu entwickeln, welche hinter der Entstehung von Oberflächen- und Volumengittern in amorphen photo-sensitiven Polymerfilmen stehen. Hierzu wurde ein neuer Versuchsaufbau entwickelt, welcher in situ (d.h. während der Belichtung mit einem Interferenzgitter) Messungen der zeitlichen Entwicklung (Entstehung oder Löschung) von Volumen- als auch Oberflächengittern unabhängig voneinander ermöglicht. Dies stellt einen erheblichen Vorteil gegenüber dem gängigen Verfahren der Beugungseffizienzmessung dar, weil dort die Anteile der beiden Gitter durch aufwendige mathematische Behandlung voneinander getrennt werden müssen. Hierzu wurde ein Rasterkraftmikroskop (AFM, atomic force microscope) in einen optischen Aufbau zur Erzeugung eines Interferenzgitters, welches zur Belichtung des Polymerfilms benutzt wird, integriert. Zusätzlich wurde außerdem die Beugung eines Sondenstrahls an den entstehenden Gittern detektiert. Die erste Publikation (I) beschäftigt sich mit der grundsätzlichen Interpretation der mit diesem neuen Messaufbau erzielten Ergebnisse. Es wurde eine Feinstruktur in dem räumlichen Profil der ersten Beugungsordnung gemessen, deren Ursprung aus der Inhomogenität der erzeugten Gitter herrührt. In der zweiten Publikation (II) wird die Kopplung von Oberflächen- und Volumengitter in der aufgezeichneten Beugungseffizienz untersucht. Es wird gezeigt, dass, abhängig von der Polarisation des Sondierungsstrahls, diese Kopplung sowohl konstruktiv als auch destruktiv sein kann, was auch die in der ersten Publikation beschriebene Feinstruktur beeinflusst. Die dritte (III) und vierte (IV) Publikation beschäftigen sich mit dem dynamischen Umbau von Oberflächenstrukturen. Hierzu muss das erzeugte Oberflächengitter möglichst schnell wieder gelöscht werden können. Dies kann sowohl thermisch, als auch optisch erfolgen. Durch eine definierte Translation des Interferenzgitters konnte hier die optische Löschgeschwindigkeit signifikant gesteigert werden. Zum anderen wird auch die Möglichkeit des Transports oberflächenadsorbierter Objekte durch die Erzeugung einer dynamisch modulierten Oberfläche (mittels einer kontinuierlichen Translation des Interferenz- und dadurch des Oberflächengitters) aufgezeigt. Die Hypothese des Massentransports wird hierbei kritisch untersucht. Die fünften Publikation (V) widmet sich dem SP-Interferenzgitter, welches als einziges Gitter eine Periode der Oberflächenstruktur ausbildet, die der Hälfte der Periode des optischen Interferenzgitters entspricht. Diese Eigenschaft kann zum einen für die Erzeugung von Oberflächengittern unterhalb der optischen Auflösungsgrenze benutzt werden, zum anderen erlaubt sie die Periode der Oberflächenstruktur einfach zu ändern, indem die Beleuchtung zu einem anderen Interferenzgitter geschaltet wird. Zusätzlich wird auch die Erzeugung von komplexen Oberflächengittern durch Misch-Interferenzgitter (Mischung aus Polarisations- und Intensitäts-Interferenzgitter) diskutiert. I J. Jelken, C. Henkel and S. Santer, Applied Physics B, 125 (2019), 218 II J. Jelken, C. Henkel and S. Santer, Appl. Phys. Lett., 116 (2020), 051601 III J. Jelken and S. Santer, RSC Advances, 9 (2019), 20295 IV J. Jelken, M. Brinkjans, C. Henkel and S. Santer, SPIE Proceedings, 11367 (2020), 1136710 V J. Jelken, C. Henkel and S. Santer, Formation of Half-Period Surface Relief Gratings in Azobenzene Containing Polymer Films (eingereicht bei Applied Physics B) KW - photosensitive Polymer KW - Surface Relief Grating (SRG) KW - sub-diffraction gratings KW - azobenzene containing molecules KW - Atomic Force Microscope KW - diffraction efficiency KW - photo-structuring of polymer films KW - Rasterkraftmikroskopie KW - Beugungseffizienz KW - Oberflächengitter KW - Azobenzol enthaltende Moleküle KW - Photostrukturierung von Polymerfilmen KW - Photopolymer Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-483988 ER - TY - THES A1 - Karamzadeh Toularoud, Nasim T1 - Earthquake source and receiver array optimal configuration T1 - Optimale Konfiguration von Quell- und Empfängerarray für Erdbeben N2 - Seismic receiver arrays have variety of applications in seismology, particularly when the signal enhancement is a prerequisite to detect seismic events, and in situations where installing and maintaining sparse networks are impractical. This thesis has mainly focused on the development of a new approach for seismological source and receiver array design.The proposed approach deals with the array design task as an optimization problem. The criteria and prerequisite constraints in array design task are integrated in objective function definition and evaluation of a optimization process. Three cases are covered in this thesis: (1) a 2-D receiver array geometry optimization, (2) a 3-D source array optimization, and (3) an array application to monitor microseismic data, where the effect of different types of noise are evaluated. A flexible receiver array design framework implements a customizable scenario modelling and optimization scheme by making use of synthetic seismograms. Using synthetic seismograms to evaluate array performance makes it possible to consider additional constraints, e.g. land ownership, site-specific noise levels or characteristics of the seismic sources under investigation. The use of synthetic array beamforming as an array design criteria is suggested. The framework is customized by designing a 2-D small scale receiver array to monitor earthquake swarm activity in northwest Bohemia/ Vogtland in central Europe. Two sub-functions are defined to verify the accuracy of horizontal slowness estimation; one to suppress aliasing effects due to possible secondary lobes of synthetic array beamforming calculated in horizontal slowness space, and the other to reduce the event's mislocation caused by miscalculation of the horizontal slowness vector. Subsequently, a weighting technique is applied to combine the sub-functions into one single scalar objective function to use in the optimization process. The idea of optimal array is employed to design a 3-D source array, given a well-located catalog of events. The conditions to make source arrays are formulated in four objective functions and a weighted sum technique is used to combine them in one single scalar function. The criteria are: (1) accurate slowness vector estimation, (2) high waveform coherency, (3) low location error and (4) high energy of coda phases. The method is evaluated by two experiments, (1) a synthetic test using realistic synthetic seismograms, (2) using real seismograms, and for each case optimized SA elements are configured using the data from the Vogtland area. The location of a possible scatterer in the velocity model, that makes the converted/reflected phases, e.g. sp-phases, is retrieved by a grid search method using the optimized SA. The accuracy of the approach and the obtained results demonstrated that the method is applicable to study the crustal structure and the location of crustal scatterers when the strong converted phases are observed in the data and a well-located catalog is available. Small aperture arrays are employed in seismology for a variety of applications, ranging from pure event detection to monitor and study of microcosmic activities. The monitoring of microseismicity during temporary human activities is often difficult, as the signal-to-noise ratio is very low and noise is strongly increased during the operation. The combination of small aperture seismic arrays with shallow borehole sensors offers a solution. We tested this monitoring approach at two different sites, (1) accompanying a fracking experiment in sedimentary shale at 4~km depth, and (2) above a gas field under depletion. Arrays recordings are compared with recordings available from shallow borehole sensors and examples of detection and location performance of the array are given. The effect of different types of noise at array and borehole stations are compared and discussed. N2 - Seismische Arrays haben eine Vielzahl von Anwendungen in der Seismologie, insbesondere wenn die Signalverbesserung eine Voraussetzung ist für die seismische Ereignisse erkennen, und in Situationen, in denen die Installation und Wartung spärlicher Netzwerke ist unpraktisch. Diese Arbeit hat sich vor allem auf die Entwicklung eines neuen Ansatzes für seismologische Quellen und Empfänger-Array-Design konzentriert. Der vorgeschlagene Ansatz beschäftigt sich mit der Array-Design-Aufgabe als Optimierungsproblem. Die notwendigen Kriterien und Randbedingungen, die für die seismologische Array-Design-Aufgabe wichtig sind, werden in die objektive Funktionsdefinition und Bewertung eines Optimierungsprozesses integriert. In dieser Arbeit werden drei Fälle behandelt. (1) eine 2-D-Empfänger-Array-Geometrieoptimierung, (2) eine 3D-Quellfeldoptimierung, und (3) eine Array-Anwendung zum Überwachen mikroseismischer Daten, wobei die Auswirkungen verschiedener Arten von Lärm werden bewertet. Ein flexibles Empfänger-Array-Design-Framework wird eingeführt, das ein anpassbares Szenario-Modellierungs- und Optimierungsschema unter Verwendung synthetischer Seismogramme implementiert. Die Verwendung synthetischer Seismogramme zur Bewertung der Array-Leistung ermöglicht es, zusätzliche Einschränkungen, wie z.B. Landbesitz, zu berücksichtigen, standortspezifische Lärmpegel oder Eigenschaften der seismischen Quellen unter Berücksichtigung von Untersuchung. Die Verwendung von synthetischem Array-Strahlformung als Array-Design-Kriterium wird vorgeschlagen. Das Array-Design-Framework wird durch die Entwicklung eines 2-D-Kleinempfänger-Arrays zur Überwachung der Erdbebenschwarmaktivität im Vogtland in Mitteleuropa angepasst. Es werden zwei Teilfunktionen definiert, um die Genauigkeit der horizontalen Langsamkeitsschätzung zu überprüfen. Eine zur Unterdrückung von Aliasing-Effekten aufgrund möglicher Nebenkeulen der synthetischen Strahlformung, berechnet im horizontalen Langsamkeitsraum, und zum anderen, um die Fehlstellung des Ereignisses durch eine Fehlberechnung des horizontalen Langsamkeitsvektors zu reduzieren. Anschliessend wird eine Gewichtungstechnik angewendet, um die Kombination von die Unterfunktionen zu einer einzigen skalaren Zielfunktion zusammenfassen, die in der Optimierungsprozess verwendet werden kann. Die Idee des Array Optimal Design wird verwendet, um ein 3-D Source Array zu entwerfen, das einen gut lokalisierten Katalog von Erdbebenereignissen enthält. Die Bedingungen für die Herstellung von Quellarrays werden in vier Zielfunktionen formuliert, und eine gewichtete Summentechnik wird verwendet, um sie in einer einzigen skalaren Funktion zu kombinieren. Die Kriterien sind: (1) genaue Langsamkeitsvektorschätzung, (2) hohe Wellenform-Kohärenz, (3) niedriger Ortsfehler und (4) bis hohe Energie der Coda-Phasen. Die Methode wird durch zwei Experimente bewertet, (1) ein synthetischer Test mit realistischen synthetischen Seismogrammen, (2) mit realen Seismogrammen und optimierte SA-Elemente werden für jeden Fall unter Verwendung der Daten aus dem Vogtland gefunden. Die Position eines möglichen Streuers im Geschwindigkeitsmodell, der die konvertierten/reflektierten Phasen, z.B. sp-Phasen, erzeugt, wird durch ein Rastersuchverfahren mit dem optimierten SA ermittelt. Die Genauigkeit des Ansatzes und die erhaltenen Ergebnisse sind überzeugend, dass die Methode anwendbar ist, um die Krustenstruktur und die Position von Krustalstreuern zu untersuchen, wenn die stark konvertierten Phasen in den Daten beobachtet werden und ein gut lokalisierter Katalog verfügbar ist. Die Überwachung der Mikroseismizität bei solchen temporären menschlichen Aktivitäten ist oft schwierig, da der Signal-Rausch-Verhältnis sehr niedrig ist und das Rauschen während des Betriebs stark erhöht wird. Die Kombination von seismischen Arrays mit kleiner Apertur und flachen Bohrlochsensoren bietet eine Lösung. Wir haben diesen Überwachungsansatz an zwei verschiedenen Standorten getestet. (1) Begleiten eines Fracking-Experiments in sedimentärem Schiefer in 4 km Tiefe und (2) über einem Gasfeld unter Erschöpfung. Die Aufzeichnungen von Arrays werden mit den Aufzeichnungen von flachen Bohrlochsensoren verglichen, und es werden Beispiele für die Detektions- und Standortleistung der Arrays gegeben. Die Auswirkungen verschiedener Arten von Lärm an Array- und Bohrlochstationen werden verglichen und diskutiert. KW - seismic array KW - earthquake source array KW - array design KW - optimal array configuration KW - source array optimal design KW - scatterer location KW - scattered phases KW - seismicity modelling KW - synthetic array beam power KW - Array-Entwurf KW - Erdbebenquellen-Array KW - optimale Array-Konfiguration KW - gestreute Phasen KW - Standort des Streuers KW - seismisches Array KW - Seismizitätsmodellierung KW - Quell-Array optimales Design KW - synthetische Array-Strahlleistung Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-459828 ER - TY - THES A1 - Kaya, Mustafa T1 - Cretaceous-Paleogene evolution of the proto-Paratethys Sea in Central Asia BT - mechanisms and paleoenvironmental impacts BT - Mechanismen und paläoökologische Auswirkungen N2 - Unlike today’s prevailing terrestrial features, the geologic past of Central Asia witnessed marine environments and conditions as well. A vast, shallow sea, known as proto-Paratethys, extended across Eurasia from the Mediterranean Tethys to the Tarim Basin in western China during Cretaceous to Paleogene times. This sea formed about 160 million years ago (during Jurassic times) when the waters of the Tethys Ocean flooded into Eurasia. It drastically retreated to the west and became isolated as the Paratethys during the Late Eocene-Oligocene (ca. 34 Ma). Having well-constrained timing and paleogeography for the Cretaceous-Paleogene proto-Paratethys sea incursions in Central Asia is essential to properly understand and distinguish the controlling mechanisms and their link to Asian paleoenvironmental and paleoclimatic change. The Cretaceous-Paleogene tectonic evolution of the Pamir and Tibet and their far-field effects play a significant role on the sedimentological and structural evolution of the Central Asian basins and on the evolution of the proto-Paratethys sea fluctuations as well. Comparing the records of the sea incursions to the tectonic and eustatic events has paramount importance to reveal the controlling mechanisms behind the sea incursions. However, due to inaccuracies in the dating of rocks (mostly continental rocks and marine rocks with benthic microfossils providing low-resolution biostratigraphic constraints) and conflicting results, there has been no consensus on the timing of the sea incursions and interpretation of their records has been in question. Here, we present a new chronostratigraphic framework based on biostratigraphy and magnetostratigraphy as well as a detailed paleoenvironmental analysis for the Cretaceous and Paleogene proto-Paratethys Sea incursions in the Tajik and Tarim basins, in Central Asia. This enables us to identify the major drivers of marine fluctuations and their potential consequences on regional and global climate, particularly Asian aridification and the global carbon cycle perturbations such as the Paleocene-Eocene Thermal Maximum (PETM). To estimate the paleogeographic evolution of the proto-Paratethys Sea, the refined age constraints and detailed paleoenvironmental interpretations are combined with successive paleogeographic maps. Regional coastlines and depositional environments during the Cretaceous-Paleogene sea advances and retreats were drawn based on the results of this thesis and integrated with existing literature to generate new paleogeographic maps. Before its final westward retreat in the Eocene, a total of six Cretaceous and Paleogene major sea incursions have been distinguished from the sedimentary records of the Tajik and Tarim basins in Central Asia. All have been studied and documented here. We identify the presence of marine conditions already in the Early Cretaceous in the western Tajik Basin, followed by the Cenomanian (ca. 100 Ma) and Santonian (ca. 86 Ma) major marine incursions far into the eastern Tajik and Tarim basins separated by a Turonian-Coniacian (ca. 92-86 Ma) regression. Basin-wide tectonic subsidence analyses imply that the Early Cretaceous invasion of the sea into the Tajik Basin is related to increased Pamir tectonism (at ca. 130 – 90 Ma) in a retro-arc basin setting inferred to be linked to collision and subduction. This tectonic event mainly governed the Cenomanian (ca. 100 Ma) sea incursion in conjunction with a coeval global eustatic high resulting in the maximum geographic extent of the sea. The following Turonian-Coniacian (ca. 92-86 Ma) major regression, driven by eustasy, coincides with a sharp slowdown in tectonic subsidence related to a regime change in Pamir tectonism from compression to extension. The Santonian (ca. 86 Ma) major sea incursion was more likely controlled dominantly by eustasy as also evidenced by the coeval fluctuations in the west Siberian Basin. During the early Maastrichtian, the global Late Cretaceous cooling is inferred from the disappearance of mollusk-rich limestones and the dominance of bryozoan-rich and echinoderm-rich limestones in the Tajik Basin documenting the first evidence for the Late Cretaceous cooling event in Central Asia. Following the last Cretaceous sea incursion, a major regional restriction event, marked by the exceptionally thick (≤ 400 m) shelf evaporites is assigned a Danian-Selandian age (ca. 63-59 Ma). This is followed by the largest recorded proto-Paratethys sea incursion with a transgression estimated as early Thanetian (ca. 59-57 Ma) and a regression within the Ypresian (ca. 53-52 Ma). The transgression of the next incursion is now constrained as early Lutetian (ca. 47-46 Ma), whereas its regression is constrained as late Lutetian (ca. 41 Ma) and is associated with a drastic increase in both tectonic subsidence and basin infilling. The age of the final and least pronounced sea incursion restricted to the westernmost margin of the Tarim Basin is assigned as Bartonian–Priabonian (ca. 39.7-36.7 Ma). We interpret the long-term westward retreat of the proto-Paratethys Sea starting at ca. 41 Ma to be associated with far-field tectonic effects of the Indo-Asia collision and Pamir/Tibetan plateau uplift. Short-term eustatic sea level transgressions are superimposed on this long-term regression and seem coeval with the transgression events in the other northern Peri-Tethyan sedimentary provinces for the 1st and 2nd Paleogene sea incursions. However, the last Paleogene sea incursion is interpreted as related to tectonism. The transgressive and regressive intervals of the proto-Paratethys Sea correlate well with the reported humid and arid phases, respectively in the Qaidam and Xining basins, thus demonstrating the role of the proto-Paratethys Sea as an important moisture source for the Asian interior and its regression as a contributor to Asian aridification. We lastly study the mechanics, relative contribution and preservation efficiency of ancient epicontinental seas as carbon sinks with new and existing data, using organic rich (sapropel) deposits dated to the PETM from the extensive epicontinental proto-Paratethys and West Siberian seas. We estimate ca. 1390±230 Gt organic C burial, a substantial amount compared to previously estimated global total excess organic C burial (ca. 1700-2900 Gt) is focused in the proto-Paratethys and West Siberian seas alone. We also speculate that enhanced organic carbon burial later over much of the proto-Paratethys (and later Paratethys) basin (during the deposition of the Kuma Formation and Maikop series, repectively) may have majorly contributed to drawdown of atmospheric carbon dioxide before and during the EOT cooling and glaciation of Antarctica. For past periods with smaller epicontinental seas, the effectiveness of this negative carbon cycle feedback was arguably diminished, and the same likely applies to the present-day. N2 - Im Gegensatz zu den heute vorherrschenden kontinentalen Bedingungen war die geologische Vergangenheit Zentralasiens auch Zeuge marin dominierter Phasen. Ein riesiges Schelfmeer, bekannt als Proto-Paratethys, erstreckte sich während der Kreidezeit bis zum Paläogen über Eurasien - von der Tethys im Mittelmeer bis zum Tarimbecken im Westen Chinas. Dieses Meer bildete sich vor etwa 160 Millionen Jahren während der Jurazeit, als das Wasser des Tethys-Ozeans nach Eurasien strömte. Es zog sich drastisch nach Westen zurück und wurde während des späten Eozän-Oligozäns (ca. 34 Ma) als Paratethys isoliert. Eine gut eingegrenzte zeitliche Einordnung und Paläogeographische Charakterisierung für die kretazisch-paläogenen proto-Paratethys-Meerestransgressionen in Zentralasien ist unerlässlich, um die Kontrollmechanismen und ihre Verbindung mit den paläoökologischen und paläoklimatischen Veränderungen in Asien richtig zu verstehen und zu unterscheiden. Die kreidezeitlich-paläogene tektonische Entwicklung des Pamir und Tibets und ihre Fernfeldeffekte spielen eine bedeutende Rolle für die Entwicklung der zentralasiatischen Becken und der proto-paläozoischen Meeresschwankungen. Aufgrund von Ungenauigkeiten bei der Datierung der Gesteine und widersprüchlichen Ergebnissen gab es jedoch bislang keinen Konsens über den Zeitpunkt der Meerestransgressionen. Die Interpretation der dabei abgelagerten Sedimentfolgen wurde in Frage gestellt. Hier präsentieren wir eine neue, zeitliche Einordung auf Grundlage von Biostratigraphie und Magnetostratigraphie sowie eine detaillierte Paläoumweltanalyse für die Transgressionen des kreidezeitlichen und paläogenen proto-Paratethys-Meeres im tadschikischen und Tarimbecken in Zentralasien. Dies ermöglicht es uns, die wichtigsten Triebkräfte der marinen Fluktuationen und ihre möglichen Auswirkungen auf das regionale und globale Klima zu identifizieren - insbesondere die asiatische Aridifizierung und die Störungen des globalen Kohlenstoffkreislaufs etwa während des paläozän-eozänen thermischen Maximums (PETM). Beckenweite tektonische Senkungsanalysen deuten darauf hin, dass die frühkretazische Transgressionsphase im Tadschikischen Becken mit einer Intensivierung der Kollisionstektonik im Pamir (zwischen ca. 130 und 90 Ma) und der damit verbundenen Bildung eines Retro-Arc-Beckens in Zusammenhang stehen. Die globale Abkühlung der Spätkreide wird aus dem Verschwinden von molluskenreichen Kalksteinen und der Dominanz von bryozoen- und echinodermenreichen Kalksteinen im Tadschikischen Becken abgeleitet. Dies liefert den ersten Nachweis für das Abkühlungsereignis der Spätkreide in Zentralasien. Wir interpretieren die langfristige paläogene Regression des Proto-Paratethys-Meeres Richtung Westen ab ca. 41 Ma mit den tektonischen Fernfeldeffekten der indo-asiatischen Kollision und der Hebung des Pamir/Tibetischen Plateaus. Die transgressiven und regressiven Intervalle der proto-Paratethys-See korrelieren gut mit den bekannten feuchten und ariden Phasen im Qaidam- bzw. Xining-Becken, was die Rolle der proto-Paratethys-See als wichtige Feuchtigkeitsquelle für das asiatische Binnenland und ihren Rückzug als Mitverursacher der asiatischen Aridifizierung verdeutlicht. Schließlich untersuchen wir die Wirkungsfaktoren, den relativen Beitrag und die Erhaltungseffizienz alter epikontinentaler Meere als Kohlenstoffsenken mit neuen und bestehenden Daten. Dabei verwenden wir organik-reiche Ablagerungen aus den ausgedehnten epikontinentalen Proto-Paratethys- und westsibirischen Meeren, die auf das PETM datiert sind. Wir schätzen eine Einlagerung von ca. 1390±230 Gt organischer Kohlenstoffverbindungen. Das stellt eine beachtliche Menge, verglichen mit der zuvor geschätzten globalen Gesamtmenge an überschüssiger organischer Kohlenstoffeinlagerung (ca. 1700-2900 Gt) dar, welche sich allein auf die Proto-Paratethys und die westsibirischen Meere konzentriert. Für vergangene und zukünftige Perioden mit kleineren epikontinentalen Meeren würde die Wirksamkeit dieser negativen Rückkopplung des Kohlenstoffkreislaufs wohl abnehmen. T2 - Kreidezeit - Paläogene Entwicklung des Proto-Paratethys-Meeres in Zentralasien KW - Geology KW - Paleoclimatology KW - Sedimentology KW - Stratigraphy KW - Paleogeography KW - Geologie KW - Paläoklimatologie KW - Sedimentologie KW - Stratigraphie KW - Paläogeographie Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-483295 ER - TY - THES A1 - Khalfa, Zehava T1 - מאירועי ההתנתקות ועד לאירועי - תג מחיר BT - האכזבה של רבני הציונות הדתית ותגובתם לנסיגתה של מדינת ישראל מרצועת עזה (2005-2015) N2 - תקציר העבודה בערב יום העצמאות 1967, שבועות אחדים ערב מלחמת ששת הימים זעק הרב צבי יהודה קוק (1891-1982) "איפה חברון שלנו – אתם שוכחים את זה?! ואיפה שכם שלנו – אנחנו שוכחים את זה?! ואיפה עבר הירדן שלנו איפה כל רגב ורגב? כל חלק וחלק, של ארבע אמות ארץ ד'. הבידינו לוותר על איזה מילימטר מהן? חלילה וחס ושלום" דבריו הנחרצים של הרב, יחד עם כיבוש שטחי הגדה המערבית, חברון שכם וירושלים כמו גם חצי האי סיני ורצועת עזה במהלך ששת ימי הלחימה ביוני 1967, הביאו להתפרצות העוצמתית ביותר של תחושת פעמי משיח בקרב הציבור הציוני דתי. וכפי שצויין בדבריו של הרב ישראל אריאל, בואו של המשיח היה עניין של שעות אחדות. אולם כעשר שנים מאוחר יותר בשנת 1978, חתמה ממשלת ישראל על הסכם שלום עם מצרים. במסגרת הסכם השלום, הוחזרו כל שטחי חצי האי סיני לידי המצרים ופורקה ההתיישבות בחבל ימית . תושבי חבל ימית נעקרו מבתיהם (בהם התגוררו משנת 1971- אפריל 1982). גם הציבור הציוני דתי נאלץ למצוא הסברים לכך שמדינת ישראל פועלת בניגוד לציפיות שנתלו בה מבחינת היותה אבן דרך בדרך לגאולה. תלמידיו של הרב צבי יהודה קוק, שרובם כבר החזיקו במשרות רבניות. חוו את חוויית העקירה בשיא פועלם. הרב צבי ישראל טאו, מתלמידיו הקרובים של הרב צבי יהודה קוק, אסר על תלמידיו להשתתף בהפגנות. הוא פסק כי חייבים לכבד את החלטת הממשלה שנבחרה על ידי רוב יהודי. הוא דבק בדבריו של הרב צבי יהודה קוק כשאמר "העם לא איתנו" ו"דינא דמלכותא דינא" בייחוד כשמדובר בממשלה יהודית הנבחרת על העם. אולם השבר הגדול, כפי שמוטי ענברי כתב "the profound theological crisis " היה ההתנתקות מרצועת עזה בשנת 2005. הקושייה היתה - האם מדינה שעוקרת התיישבות יהודית ומוסרת שטחים מארץ ישראל לידי אויביה, יכולה עוד להיקרא מדינה קדושה. הדיסוננס הקוגניטיבי במסגרת ההתנתקות מרצועת עזה כדי להבין את משבר ההתנתקות – יש לחלקו לשניים. האחד: המשבר האמוני כלפי המדינה – הציבור הציוני דתי החזיק באמונה כי זאת המדינה שהיא "יסוד כיסא השם בעולם" וזאת המדינה "אותה חזו הנביאים " (דבריו של הרב צבי יהודה קוק בעקבות אכזבתו מהעדרם של המקומות הקדושים בשטחה של מדינת ישראל, לפני מלחמת ששת הימים). והמשבר השני הוא: המשבר האמוני כלפי האלוקות אשר "איפשרה" לתוכנית זאת לצאת לפועל. ישנו, אם כן, את הקונפליקט כלפי החלטות המדינה החילונית הקיימת לבין התפיסה האמונית המתעקשת לראות אותה כמדינה קדושה. וכן הקונפליקט כלפי האמונה בה הם מחזיקים – אשר לפיה, עם ישראל נמצא בשעת גאולה וזו הולכת ומתעצמת לקראת בואו של המשיח. לפי תפיסת מציאות אמונית זו - תוכנית ההתנתקות אינה אמורה להתממש כלל. וזו אכן התממשה. אם כן, כיצד התגבר ציבור זה ושיקם את התפיסה האמונית שלו כלפי האלוקות, זאת שאלה אחת. והשאלה השניה כיצד הוא שיקם את יחסו כלפי המדינה, והאם הוא עדיין רואה בה את "זאת המדינה שחזו הנביאים". השתמשתי בתיאוריית הדיסוננס הקוגניטיבי של ליאון ופסטינגר ועמיתיו כדי לנתח ולהעריך את המשבר האמוני שעבר ציבור זה. מאמריו של ענברי וניתוחו את המשבר האמוני שחל בקרב הציבור הדתי ציוני בתום תוכנית ההתנתקות. שימשו גם כן כלי בעבודה זו, על מנת להעריך את ההתפתחויות הנוספות שחלו בקרב הציבור הזה במלאת עשר שנים מאז מימוש תוכנית ההתנתקות. כמו גם הופעת אירועי האלימות והטרור המכונים "אירועי תג מחיר". לפי חמשת העקרונות של פסטינגר ועמיתיו ניתן לצפות שחברי קבוצה כלשהיא יגבירו את להט האמונה בעקבות הפרכת אמונתם, כלומר "כישלון הנבואי" במידה ומתקיימים חמשת התנאים הבאים: 1. על האמונה לנבוע מתוך שכנוע עמוק ועליה להיות רלונטית לפעולה שהמאמין עושה או איך שהוא מתנהג, 2. המאמין, האדם המחזיק באמונה זו חייב למסור את עצמו למענה, עליו לבצע החלטות חשובות שלא ניתן לבטלם. ככל שהפעולות חשובות יותר, וככל שקשה יותר לבטלם, כך גדלה בהתאמה המחוייבות של הפרט לאמונה. לדוגמא: להתפטר מעבודה, לעבור דירה. 3. האמונה חייבת להיות ספציפית למדי ומעורבת מספיק במציאות כך שאירועים מציאותיים יכולים באופן חד משמעי להפריך את האמונה. 4. אירוע הסותר את האמונה חייב להתרחש ולהיות מזוהה על ידי הפרט המאמין. 5. המאמין חייב לקבל תמיכה חברתית, כמעט לא יתכן שפרט מאמין מבודד יכול יהיה לעמוד בפני ראיות סותרות שהדגשנו מעלה. בהנתן חמשת התנאים האלו, יש לצפות שהפרט המאמין -החבר בקבוצה של פרטים המשוכנעים באמונתם ויכולים לתמוך אחד בשני, ימשיך להחזיק באמונתו באופן יציב, ובנוסף, הוא וחבריו ימשיכו לגייס מאמינים חדשים. אולם בניגוד למקרים שנבחנו על ידי פסטינגר ועמיתיו, תוכנית ההתנתקות מרצועת עזה, התאפיינה בכך שתאריך הפינוי לא נקבע על ידי מנהיגי הציבור הציוני דתי, אלא על ידי ראש ממשלת ישראל דאז אריאל שרון. הוא החליט יחד עם ממשלת ישראל על פינוי רצועת עזה ב15 באוגוסט 2005 (י' באב תשס"ה) מכל תושביה היהודים, פירוק הבסיסים הצבאיים וחיסול כל סממן של ריבונות ישראלית בה. יש כאן בעצם, תמונת תשליל, אירוע קיצוני עם תאריך יעד מוגדר שהציבור הציוני דתי נלחם כדי לבטלו. תגובות הרבנים, תגובות שנבחנו על פי תיאוריית הדיסוננס הקוגניטיבי של המתנחלים לפני הנסיגה ולאחריה בעבודה, בחנתי את תיאולוגיות רבני הציונות הדתית הפעילים ביותר בתקופה מדוברת זו והם: הרב דב ליאור, הרב זלמן מלמד, הרב צבי ישראל טאו, הרב חנן פורת ז"ל והרב שלמה אבינר. התיאולוגיות נבחנו לפני ההתנתקות ולאחריה, כמו גם עשר שנים לאחר ההתנתקות. בין השאלות שנבחנו הם: כיצד השתנה היחס לממלכתיות, האם יש חובה לסרב פקודה, כיצד הם נימקו את הגזירה לציבור תלמידיהם. בנוסף לכך, נבחנה תופעת ה“תג מחיר“, בדקתי האם היא תוצאה ממשבר ההתנתקות מרצועת עזה או המשך ישיר של התפתחות "תנועת גוש אמונים" וההתמודדיות היומיומית בין המדינה הממשית החילונית לבין המדינה הדתית האוטופית, אליה הם שואפים. כמו כן בחנתי את יחסם של הרבנים כלפי הפעילים בטרור זה, כלפי הפלסטינים וכלפי הצבא. הרב דב ליאור הרב דב ליאור, היה רב הישוב קרית ארבע - חברון וראש ישיבת ההסדר ניר שבמקום. נולד בשנת 1933 בירוסלב בגליציה למשפחת חסידי בעלז, בשנת 1939 עם פרוץ הכוחות הגרמניים לפולין, נמלטה משפחתו לרוסיה. בשנת 1948 עלה באוניית המעפילים "נגבה" לארץ ישראל, ובשנת 1949 עבר לישיבת "מרכז הרב" בירושלים, ולמד עם הרב צבי יהודה קוק. הרב ליאור היה הרב הראשון שנשלח על ידי הרב צבי לכהן כרב הישוב כפר הרא"ה, ומאוחר יותר עבר לקריית ארבע, שם הוא כיהן כרב היישוב עד לפרישתו. גישתו להחלטה על ההתנתקות מרצועת עזה היתה: "אחרי עשרות שנים של חוסר חינוך" תוצאה היא –"התנתקות מארץ ישראל". אולם על הציבור הציוני דתי: "לבלום את הרשעות הזאת. [...] אם זה יבוצע זה עלול לפגוע בקיומנו כעם וקיומנו כמדינה". הדרך להיאבק לשיטתו היא: "בהתנגדות פסיבית". למרות שהציבור הציוני דתי הוא ממלכתי "דינא דמלכותא דינא" אבל לא דבר שכנגד תורת ישראל, אם ממשלת ישראל מחליטה להרוס ישוב ולהסגיר שטח לידי האויב, יש להראות זאת כגזירה וצריכים לעמוד כנגד זה מכל המשתמע מכך. [...] הם יכולים לקבוע בענייני מיסים, מהירות הנסיעה. החזון, לפי הרב ליאור הוא ש "לא ירחק היום והציבור שלנו יחליט בכל מערכות החיים הציבוריים, במשפט בכלכלה. לדעתו: "מערכת המשפט זה החילול הגדול שיותר שיש במדינה. להתכונן לקראת הנהגת עם ישראל ואם הציבור שלנו יקח את ההנהגה יהיה שלום אמת, אימתם של ישראל תהיה מוטלת על כל המחבלים ותורת ישראל ברוחה והשפעתה תהיה ניכרת בכל תחומי חיינו הציבוריים. נעבור את התקופה הקשה הזאת ולא ניפול ביאוש ונזכה לראות בישועת ה'" . מצד אחד הרב ליאור קרא למאבק שהכלים שלו אינם סטדנדרטים שדרש שלא ללכת כמו צאן ולקרוא על החלטות הכנסת "קדוש". ומצד שני הוא קרא למאבק פסיבי. מאחרית דבריו של הרב ליאור במאמר לעיל בפסקה האחרונה, ניכר כי הוא השלים עם הגזירה של תוכנית ההתנתקות ונותר רק לקרוא לציבור הציוני דתי לקחת את ההנהגה לידיים. לאחר ההתנתקות כחודש לאחר ההתנתקות, בכנס שנערך ב- ג' באלול תשס"ה, הביע הרב ליאור את דעתו. הוא נתן במה לשאלות ולטרדות שקיימות בקרב הציבור הציוני דתי, כמו איך להתייחס למדינה, האם להתנתק ממנה, האם יש צורך לפשפש במעשינו, לחזור בתשובה? "ומכאן עולות שאלות כבדות משקל: האם אנחנו חטאנו, האם אנשי הגוש חטאו, האם עם ישראל חטא. אנחנו מחפשים מהי בדיוק נקודת החולשה, לא מתוך כוונה להטיל אשמות במישהו, אלא כדי לדעת לתקן." הוא הוסיף כי: "מי שחש את פעמי הגאולה, לא ייפול בייאוש ובחולשת הדעת גם במצבים של מעין נסיגה. לא נאבד בגלל זה את האמון שלנו במהלך האלוקי הגדול של שיבת עם ישראל לארצו. כמו כן, הרב ליאור כתב בגליון י' של ירחון „קומי אורי“ בעקבות המלחמה בלבנון השניה בשנת 2006: "אין לי ספק שהיסורים הקשים שפוקדים את עמנו במלחמה הזאת, שנמשכה למעלה מחודש, באו בעקבות הפשע החמור לפני כשנה, הגליית היהודים מגוש קטיף, החרבת ביתם והסגרת חבלי ארץ לידי אויב " לפי הרב ליאור אין צורך בתשובה או היטהרות, או חזרה לערכים שננטשו, אלא הסבר תכליתי מחודש לאירוע ה'הכישלון הנבואי'. מדבריו של הרב ליאור לפני ההתנתקות, הוא הניח שתוכנית ההתנתקות יכולה להתבטל, וזה תלוי במאבק של מיישמי התוכנית, כלומר החיילים והמפקדים. במידה והם יסרבו פקודה, אז התוכנית תתבטל. הרב זלמן ברוך מלמד הרב זלמן ברוך מלמד, נולד בתל אביב בשנת 1937. הוא ראש ישיבת בית אל וממקימי ערוץ 7 ואתר האינטרנט Yeshiva, אתר האינטרנט הראשון להפצת שיעורי תורה של רבני הציונות הדתית. הוא למד בישיבת "מרכז הרב" אצל הרב צבי יהודה קוק משנת 1954. לאחר כעשר שנים כתלמידו הקרוב, הוא התמנה לר"מ (רב ומלמד) בישיבה. בשנת 1978 נשלח בתמיכת הרב צבי יהודה קוק להקים ישיבה בבסיס הצבאי שליד בית אל. מאוחר יותר הוקמה במקום ההתנחלות בית אל. לפי גישתו, המאבק על גוש קטיף הוא מאבק סמוי שיש בין שני חלקי העם: "אין כאן הבדלים פוליטים של הערכות מדיניות אם הצעד הזה נכון או לא נכון. לא זו המחלוקת, אלא איזה מהות תהיה למדינה - מדינה לכל אזרחיה חסרת זהות או מדינה יהודית בעלת תוכן יהודי" . הוא ציין שמדובר ב"משבר זהות הציונות", משבר שחל בקרב חלק מהציבור וכעת מתנהל מאבק בין שני חלקי ציבור זה. יחסו לסירוב פקודה היה ברור: "ואני אומר לצבא ולשוטרים, אם תכשלו ולא תוכלו לעקור את הישובים, הצלחתם. אתם יכולים כבר עכשיו לומר שזו משימה בלתי אפשרית וכבר עכשיו להצליח, צה"ל לא צריך לנצח את היהודים, צה"ל צריך לנצח את האוייב." הרב מלמד קרא לשוטרים וחיילים לסרב פקודה על מנת לעשות הכל כדי לסכל את תכנית ההתנתקות. לפי גישתו האמונית: "המכות האלו שאנו מקבלים הם מפני שהשקפת השמאל החילוני מתרסקת, אין קיום לעם ישראל בלי אמונה, ותוך כדי פרפורי הגסיסה של השמאל הוא מכה בכוחותיו האחרונים. לאחר מכן תקום הנהגה יהודית אמונית שתוביל את המדינה לקראת הגאולה " הרב חנן פורת (1943-2011) חנן פורת היה ממייסדי תנועת "גוש אמונים". הוא הגיע לכפר עציון עם משפחתו בשנת 1943 בהיותו בן חצי שנה. המשפחה פונתה מכפר עציון בהיותו כבן שש בתחילת מלחמת העצמאות, 1948. מאוחר יותר למד חנן פורת מספר שנים בישיבת "כרם ביבנה", לפני שעבר יחד עם גרעין הגחלת לישיבת "מרכז הרב". שם למד עם הרב צבי יהודה קוק. בשנת 2000 ייסד הרב פורת את עלון פרשת השבוע "מעט מן האור", בו פירסם חידושי תורה. העלון חולק חינם בבתי כנסת בכניסת השבת והופיע עד שנת 2014 (כשלוש שנים לאחר מותו). תגובתו לפני ההתנתקות: "אנו קוראים לכל הדבקים בארץ ישראל, ולכל המאמינים בחי-עולמים וזורעים: אל תגררו אחרי קמפיין-תקשורתי זה שכל מגמתו להעצים את הציפיה ל'יום פקודה' ולקובעו כעובדה מוגמרת כבר עתה. [...] אנחנו ממשיכים יום יום לנטוע ולזרוע, ובזכותם יהפוך בעזרת ה' יתברך יום הפקודה, מיום 'בשורת איוב' ליום 'בשורת גאולה'." הרב פורת קרא להמשיך ולפעול כרגיל ולא להתייחס להוראות הפינוי על כל סעיפיהם, (פנייה למנהלת ההתנתקות על מנת להסדיר מקום חלופי כמו גם אומדן הרכוש לצורך קבלת כספי הפיצויים). הוא התנגד לאלימות, והסביר כי פעולות אלימות נובעות מכעס שאין לו מקום: "שלטון הכעס על האדם הריהו חלילה בבחינת שלטון זר של אל נכר" בעלון הראשון של הגליון "מעט מן האור" אשר הופיע זמן קצר אחרי ההתנתקות, באה לידי ביטוי תגובת האבל החריפה על האובדן של ההתיישבות בגוש קטיף, אך יחד איתה גם נבואת נחמה: "עשינו מה שגזרת עלינו, עשה אתה מה שעליך לעשות!" "בחסדי ה' יתברך עוד נשוב לגוש קטיף לבנות ולהבנות בו, חרף הייסורים שראו עלינו מידי אדם ובשובנו בשנית...והפכתי אבלם למחול ושימחתים מיגונם" (ירמיה ל"א ז-יב) . אכזבתו ממוסדות המדינה בעקבות הגירוש, בא לידי ביטוי בעלון שיצא כחודש לאחר ההתנתקות. "הריקבון הזה - שפשה בכל רקמות השלטון, מחייב אותנו לחשבון נפש עמוק ונוקב, באשר ליחסינו לכל הנהגת המדינה, ולא רק כלפי העומד בראשה." במלאות חמש שנים להתנתקות, הוא התייחס לכישלון המאבק בשיחה שהתנהלה בדצמבר 2009 ב"מכון מאיר" בין הרב פורת לבין חגי לונדין. בשיחה – "הוא הירבה להתייחס לפסוק "ושבו בנים לגבולם" שהינו חלק מנבואת הנביא ירמיהו לגבי שיבת עם ישראל לארצו. "התגשמות החלום של ילדי כפר עציון שידענו שיום יבוא ואנחנו נשוב". "עקירת הישובים היא פצע פתוח שותת דם. כדאי לא לשכוח שמעבר לפגיעה בזכויות האדם, היא העובדה כאילו סטרו בפרצופה של רחל שאלוקים הבטיח לה בנבואה "ושבו בנים לגבולם"". מבחינתו של פורת - הציונות החילונית היתה מבחינת החוצפה כלפי שמיים, של "אנחנו נעקור בנים מגבולם". הרב שלמה חיים אבינר ראש ישיבת עטרת ירושלים, השוכנת ברובע היהודי וגם רב הישוב "בית אל" א', נולד בצרפת בשנת 1943 ועלה לישראל בשנת 1966. לאחר שירותו הצבאי הצטרף לישיבת "מרכז הרב“. לאחר מלחמת ששת הימים, הצטרף לקבוצה ששהתה במלון "פארק" במטרה לחדש את הישוב היהודי בחברון (אפריל 1968). לימים, רב הישוב קשת ברמת הגולן. ומשנת 1981 ועד היום, רב הישוב "בית אל" א'. מבחינת הרב אבינר התגשמות הגאולה הארצית חלה על ידי ייסודה של מדינת ישראל ומוסדותיה על אדמות ארץ ישראל. הוא הדגיש ומדגיש את "קדושת הממלכתיות", וזאת באה לידי ביטוי ביחסו לצבא, להחלטות הממשלה ולחוקיה. מבחינתו אלה הם בגדר קודש, שאין לערער עליו. אולם מצד שני, הוא קרא לסרבנות אזרחית, לא לשתף פעולה אזרחית עם מנהלת ההתנתקות בכל שלבי הפינוי. ואף קרא לחרם צרכני על אותם אזרחים המשתפים פעולה עימה. בפרק על הרב אבינר בעבודת הדוקטורט, התייחסתי גם לנושא 'מסירות הנפש'. נושא שהתמלא בתוכן חדש, זאת לראשונה על ידי הרב צבי יהודה קוק ותלמידיו. למרות שהרב אבינר ראה את עצמו כרב בעל גישה ממלכתית ולא פסל את הקריאה לסרבנות. הוא היה בין הכוחות המסייעים אקטיבית להרגעת הציבור המפונה, כשתפקידו היה למנוע את ההתנגדות לפינוי. בנוסף לכך, הרב אבינר קרע את בגדי הציבור המפונה, לאות אבל. הרב צבי ישראל טאו לפי תיאולוגיית הרב טאו, שורש הסיבה לגזירת ההתנתקות היא ההתנתקות מהחילונים, אותם הוא מכנה "המנותקים מן הקודש". אנשים שמבחינתו שייכים לעם ישראל, אך ריקים בתוכנם ולכן האובססיה שהם גילו כלפי תוכנית ההתנתקות מהווה עבורם חלופה לאובססיה דתית: "רוממות הרוח שבאה בעקבות 'מלחמת ששת הימים' שככה במהרה, ואת מקומה תפסו הספקנות וחוסר הודאות בכל השייך לענייננו הלאומי. [...] כיצד נקלענו לשבר אידיאלוגי כה עמוק עד כדי 'פוסט ציונות' מוצהרת ועד כדי 'תוכנית ההתנתקות' בימינו". לפי הרב טאו יש חשיבות גדולה להבנה, שהעולם בשיח תמידי המתנהל פנים מול פנים. כלומר ברגע שישנו ניתוק בעם מן התכלית האמיתית, אזי מאיימת תוכנית התנתקות חיצונית. וזאת אמורה לעורר את האומה כולה לחשיבה מחודשת לחזרה לעקרונות, וממנה לעשייה. "לכן, לא בחסימת כבישים ובהפגנות אלימות וכוחניות נהיה פועלים עם אל לישועת עמנו, פעולה זו מתייחסת לסימפטומים ולתופעות החיצוניות ולא לשורשיהן וסיבותיהן, וכמוה כנשיכת הכלב את המקל". הוא המליץ לתלמידיו, להתרחק מן הזעם (הפגנות וחסימת כבישים) ומהיאוש: "התמלאות בזעם וביאוש מזיקה לכל המצב הכללי, ומוסיפה נפילה על נפילה. התייחסותו לסירוב פקודה: הרב טאו התנגד לסירוב הפקודה, מאחר ולהשקפתו אין לנשוך במקל המכה, אלא להאבק בשורש הבעיה, שהיא הניתוק בעם. אלא שככל שתוכנית ההתנתקות קרבה למועדה המתוכנן, חל שינוי בהשקפתו. החוקר יאיר שלג, התייחס לשינוי הזה במאמר שפירסם ב"הארץ": "הסרבנות האפורה של הרב טאו" לפיה: "סרבנות מפורשת אכן אסורה, אבל על התלמידים להבהיר למפקדיהם ש"אינם מסוגלים" למלא פקודה מעין זו." הרב טאו קרא למאמיניו תלמידיו ותומכיו שלא להתנגד לסירוב פקודה, אלא להמנע מקיום הפקודה. ומדברים שפורסמו כעשר שנים לאחר ההתנתקות בהם אמר הרב "לא היינו צריכים להיות בהתנתקות". הרב טאו האמין גם כן שלהתנתקות יש סיכוי טוב להתבטל, אם השורש והבסיס לקיומה יתבטל. כלומר, הוא האמין ביכולתו של הפרט בקבוצה לפעול למען כישלון תוכנית ההתנתקות. קריאתו של הרב טאו לפעולות "פנים אל פנים" על מנת לקרב את עם ישראל לאידיאולוגיה שלו, אפשר לראותה כקריאה לגיוס מאמינים, אולם קריאה זו נשארה רק בין כתלי בית המדרש. כעשר שנים לאחר ההתנתקות מרצועת עזה מסיכום הממצאים בעבודה זו, יש לציין כי - גם הרבנים שקראו לסירוב פקודה וגם הרבנים שקראו לכבד את החלטת הממשלה יישרו קו בסופו של דבר והם רואים את תוכנית ההתנתקות כמשבר מקומי. כמעט כל הרבנים, מלבד הרב טאו- טוענים שיש לראות את התמונה כולה שהיא בכללה חיובית. שהרי ההתיישבות היהודית ממשיכה להתרחב כמו גם עולם התורה ועולם הישיבות. הרב חנן פורת ז"ל האמין שעם ישראל עוד יחזור למקומות מהם הוא גורש, כפי שקרה בעבר עם משפחתו אשר גורשה מכפר עציון. הרב זלמן מלמד אמר במספר ניסוחים: "יש פה ושם צרה, אך החיבור שלנו לארץ-ישראל לא נעצר מלכת והוא הולך ומתחזק. הארץ נבנית בגליל ובנגב, בשרון ובשומרון ובכל רחבי ארץ-ישראל. יש מקומות שיש עליהם מאבק, אבל בסך הכול ההתרחבות וההתקדמות לא נעצרו" הרב דב ליאור: "לא נאבד בגלל זה את האמון שלנו במהלך האלוקי הגדול של שיבת עם ישראל לארצו" . הרב אבינר: "אך כאמור איננו מתייאשים, איננו עוסקים בהאשמה עצמית או בהאשמת הזולת ביחס לעבר, אלא מושכים קדימה אל העתיד מתוך כיסופים גדולים עוד יותר" . הרב טאו: "המשך הבניין: אבל אנחנו מבינים שלא ביום אחד אפשר לבנות את ירושלים ואת גאולת-ישראל. לכן אבותיכם הלכו להמשיך את ההתיישבות כבר באותו לילה של הפינוי, ובבוקר כבר עלו על הקרקע בחבל חלוצה. הם לא נשברו. ודאי הם הצטערו על האובדן" . אירועי „תג מחיר“ אולם יחד עם תמונה אופטימית זאת, קיימת התפתחות נוספת שאינה המשך ישיר של תלמידי הרב צבי קוק וישיבת "מרכז הרב". התפתחות אירועי האלימות והטרור המכונות „תג מחיר“. כשלוש שנים לקח לציבור הציוני דתי להחלים ממשבר ההתנתקות ולתכנן תגובה נאותה כלפי אכזבתו העמוקה מהמדינה. אולם כבר בפינוי עמונה ב1 לפברואר 2006, מספר חודשים לאחר ההתנתקות, חלה תפנית חדה ביחס לקדושת החלטות המדינה. כשצעירי הציבור הציוני דתי פעלו בכל כוחם כדי למנוע את פינוי ההתנחלות עמונה. פינוי שהתבצע באלימות כוחות הביטחון. זאת בניגוד בוטה למאבק נגד ההתנתקות שהיה לרוב, נקי מאלימות . פעולות „תג מחיר“ התחילו במהלך 2008 בעקבות פינוי מבנים במאחז יצהר. בכתבה שסיקרה את האירוע נכתב כי השיטה היא: "לגבות „תג מחיר“ גבוה על כל פעולה מסוג זה של הצבא או המשטרה". בפעולה הראשונה זו של „תג מחיר“: "נחסמו לתנועה צומת שילה, צומת הטי, צומת רחלים, חווארה, צומת חטיבת שומרון ועוד. ביצהר יודעים לספר שצה"ל הודיע שאין ביכולתו לשלוח כוחות לכל המקומות על מנת לעצור את המחאה, כך שהשיטה הוכיחה את עצמה. במקום התפתחו עימותים קשים בין יהודים לערבים, ושטחים גדולים של מרעה וזיתים נשרפו. גם בעסירה אל קבלייה התפתח עימות גדול ובמהלכו נשרף בית, תוך כדי שהצבא מודיע בקשר ש"אין לו כוחות לשלוח למקום." אירועים אלו ניתנים לבחינה הן כתוצאה ישירה של תוכנית ההתנתקות והן כתופעה בפני עצמה: • „תג מחיר“ השפעתה של תוכנית ההתנתקות על הציונות הדתית: הפעילים בפעולות אלו שייכים לציבור הציוני דתי ולאותם משפחות אשר גורשו מחבל גוש קטיף, ואשר חוו את המשבר באופן אישי ולא רק באופן פוליטי ואמוני. מכאן לקשר האפשרי שאירועי „תג מחיר“ הינם בעצם, תוצר ישיר של המשבר האמוני שחווה ציבור זה כתוצאה מההתנתקות מרצועת עזה. והם, הפעילים מביעים בצורה זו את חוסר האמון שלהם כלפי המדינה, כמו גם את יכולתה לקחת אחריות על עתידם. בדרך זו הם מביעים גם את האכזבה שחשו כלפי רבני הציונות הדתית הממלכתיים. שלדעתם, יישרו קו עם החלטת המדינה ואין הם עוד מוחים כלפיה - כפי שנקטו בתקופת ההתנתקות. חוסר האותנטיות של הרבנים, כפי שכתבתי על כך בפרק הסיכום בעבודה. כחיזוק לכך ראו במאמרה של ענת רוט: "הציונות הדתית במבחן הממלכתיות – מכפר מימון לעמונה". בו היא מתארת את השינוי שחל בקרב הציבור הציוני דתי שתמך במדינה. ציבור אשר נמנע מאלימות מתוך אידיאולוגיה, ואת התעוררותו למציאות ביום שאחרי. התעוררות שהביאה לאלימות כפי שנחזתה. "משהוכח כביכול שניתן לנצח את המתנחלים ולפנות יישובים בנקל, במהירות ובלא אלימות, יגבר תאבונם של אלה ותיסלל הדרך להתנתקות הבאה". , • אירועי „תג מחיר“ – כתוצאה מהתפתחות רדיקליזם פוליטי בישראל: אירועי „תג מחיר“ יתכן והיו יכולים להתפתח ללא קשר להתנתקות מרצועת עזה. כפי שנראה במאמרו של דון יחיא אליעזר משנת 2003 . במאמרו, הוא ציין שההתנגדות למדינה היהודית החילונית, היא בעצם "הדיסוננס הקוגניטיבי" שהציבור הציוני דתי מנסה ליישב בתוכו. אולם ללא הצלחה רבה. הוא מפרט כיצד מערך הישיבות הלאומיות תרם רבות לתהליך הרדיקליזציה הפוליטית של הציבור הציוני דתי וזאת לפני שדובר על תוכנית ההתנתקות או פינוי מאחזים: "בגישת ההרחבה הפונדמנטליסטית בנוסח הרב קוק היה טמון מלכתחילה הפוטנציאל של רדיקליזם לאומי – פוליטי, שכן הרחבת תחומה של הקדושה הדתית בגישה זו והחלתה (של הקדושה,) על ערכי הלאומיות המודרנית עשויות להביא למאבק בלתי מתפשר למען המטרות הלאומיות, הנתפסות כחלק בלתי נפרד מן המכלול המקודש של עולם הערכים הדתי". בדבריו אלה של דון יחיא הוא תיאר את הרדיקליות המתבקשת במצב בו עלולה להתרחש התנגשות בין עולם הערכים הלאומי דתי לבין החלטותיה של המדינה. לפי דון יחיא, פעולות אלו - הן תוצאה של הקושי להכיל את החילוניות של מוסדות המדינה. קושי שקשה ליישבו ועל כן הוא מתפרץ בצורה של פעולות טרור. הפעילים מנסים כביכול, לפתור את הדיסוננס מתוכם, בדרך פעולות תג מחיר. דבריו נכתבו לפני ההחלטה על ההתנתקות מרצועת עזה. • „תג מחיר“ – כתוצאה ממעבר בין תודעת מהגר לתודעת קולוניאליסט: דרך נוספת להסבר תופעת „תג מחיר“ היא: המעבר קטגורי ממצב של תודעת מהגר לתודעת קולוניאליסט. בנובמבר 1995, רצח יגאל אמיר את ראש הממשלה דאז יצחק רבין. הציבור הציוני דתי כולו הפך ברחוב כמו גם בתקשורת, לנרדף והואשם ברצח זה . המאבק הלא אלים בתוכנית ההתנתקות, היתה הזדמנות להראות לציבור החילוני ולמעצבי דעת הקהל, כי דוקא הציבור שנחשב לרצחני ואלים ונדחק הצידה בכלימה, נמנע מאלימות לחלוטין. ההנחה היתה שאם יעברו את המבחן, הם יתקבלו לקבוצת האליטה. כלומר, ההתרחקות מאלימות היתה כלי למטרה גבוהה יותר מאשר סיכול תוכנית ההתנתקות. כמה שנים מאוחר יותר, בניהם של המשפחות שפונו מגוש קטיף ומרצועת עזה, חשים ביטחון בצדקת דרכם וקובעים סדר יום המתאים לעקרונותיהם ומעל הכל, לא מנסים למצוא חן. כלומר אצל נערי הגבעות חל תהליך של התקרבות ברמה ההתנהגותית לשבט הציוני החילוני, שניהם אינם מתנצלים ומשדרים ביטחון ויוהרה, כדמות היהודי החדש של בן גוריון. שתי קבוצות אלו: הציוני החילוני וקבוצת נוער הגבעות, שתיהן קוראות להקים יישות ציונית על האדמה שנכבשה מתושבים המקומיים. לפי ההיסטוריונים החדשים המפעל הציוני הוא מפעל קולוניאליסטי: שהמשאב העיקרי בו הוא האדמה, מעבר לכך לא היה רצון להטמע בחברה המקומית הטבעית, בדיוק כמו הקולוניות הצרפתיות והבריטיות ברחבי אפריקה, שהיו מבודדות וניזונו מכוח עבודה זול של התושבים הטבעיים, תוך כדי ניצול משאבי המקום. קבוצת המהגרים הלבנים – הבורים- שנטמעה במרחב הטבעי של דרום אפריקה והפכה לשליט על קבוצת הילידים בה, תוך דבקות בתנ"ך ובאדמה . היא נסיון להבין את העתיד האפשרי של נוער הגבעות ופעולות „תג מחיר“. בחינה של קבוצה זו, יכולה גם להסביר את דבקותם של נערי הגבעות בתורתו של הרב גינזבורג. שכן הרב גינזבורג הינו מהגר על פי הגדרה, הוא נולד בארצות הברית ועלה לישראל. אולם, זה לא מנע ממנו להרגיש שייך למקום בו לא נולד, ויתרה מזו לראות במקום זה כמקום הטבעי לו ולא לאותה אוכלוסיה שנולדה במקום וניהלה את חייה במשך דורות רבים בו. כך בדומה לבורים בדרום אפריקה אשר נדדו למרכז היבשת על מנת לברוח מעימות עם הכובשים הבריטים ולבסוף החליטו לשתף עימם פעולה על מנת לקדם את עקרונותיהם, כך גם נדדו אנשי הציונות הדתית לשטחים הכבושים על מנת לחיות על פי חוקי אמונתם. משבר ההתנתקות הבהיר להם שעליהם ליטול חלק בממשל החילוני הישראלי ולהשפיע על החלטותיו. התייחסות רבני הציונות הדתית לפעולות „תג מחיר“ הרב צבי ישראל טאו התגובה לפעולות „תג מחיר“ נמצאה במאמרו של דר' גדי גבריהו יושב ראש הפורום "תג מאיר" בעיתון הארץ, פורום הפועל כנגד פעולות „תג מחיר“: "מוכרחים לחזור ולשנן דברים שאמר הרב צבי טאו - מנהיג ישיבות הקו - על אנשי המחתרת היהודית הראשונה(המחתרת היהודית פעלה בראשית שנות השמונים ונתפסה ב27.4.1984: "יש לנו עסק עם כת משיחית, שרוצה להביא את הגאולה לעם ישראל עם נשק ביד; [...]זוהי תפיסה של לומדי קבלה שטחיים, קטנוניים, והם גורמים בזה להרס ולחורבן" (חגי סגל, "אחים יקרים") . לפי מקור זה, הרב טאו, בהנחה שנשאר נאמן לדעותיו מאז ראה בפעילי „תג מחיר“, כת משיחית המעוניינת להביא גאולה לעם ישראל באמצעות אלימות, פגיעה באיסלאם או בחפים מפשע. והם אלו הפוגעים בתהליך הגאולה ומביאים לחורבנו. הרב שלמה אבינר באתר הציוני דתי "כיפה", פרסם אורי פולק את התייחסותו של הרב שלמה אבינר לפעולות „תג מחיר“, תחת הכותרת "אסור לפגוע ברכוש ערבי": "הויכוח שלנו עם הערבים הוא בשאלה של מי הארץ הזאת אבל זה לא מרשה לנו להעליב אותם, לגנוב אותם, או להציק להם". הרב זלמן מלמד לאחר מספר פעולות „תג מחיר“, הוא התייחס אליהן בשיעורו השבועי וענה שראשית כל, לפני שמגנים את הפעולה יש לבדוק האם המפגע הוא יהודי ואם אכן כן, אז לברר מהיכן הוא, כלומר מאיזה חוגים המפגעים מגיעים. הוא הוסיף כי, הפיגועים אינם מסייעים לציבור הציוני הדתי במטרתו, ואף "ויש סיכוי שזה מזיק" . תגובתו של הרב לא היתה נחרצת ואף ניסתה להפנות את פעולות אלה לשוליו של הציבור הציוני דתי. הרב דוב ליאור הרב ליאור והתייחסותו לפעולות „תג מחיר“: לא ניתן למצוא התייחסות מדוייקת של הרב ליאור לפעולות אלו. אולם חשוב לציין שהוא נעצר בחשד להסתה מאחר ונתן את הסכמתו ואת המלצתו לספר תורת המלך המתאר את האופן ההלכתי המאפשר לפגוע בשאינם יהודים. עלייתו של הרב יצחק גינזבורג הרב גינזבורג דוגל בשני עיקרים: ארץ ישראל השלמה והמשיחיות. את רעיון "ארץ ישראל השלמה" הוא לא רואה כמטרה בפני עצמה אלא כדרך. הדרך היחידה המאפשרת ליהודי להגיע למהות. ציטוט מדבריו: "אבל מדוע צריך את כל הארץ? מי שאומר כך אינו מבין מהי באמת ארץ ישראל, "אֶרֶץ אֲשֶׁר ה' אֱלֹהֶיךָ דֹּרֵשׁ אֹתָהּ תָּמִיד עֵינֵי ה' אֱלֹהֶיךָ בָּהּ" – אשר כולה ניתנה רק לעם ישראל, ואיננו רשאים לתת לנכרים גם חלק קטן ממנה . הרב גינזבורג אינו משתייך לאידיאולוגית הציונות הדתית של תורת הרב קוק. ומתחילת דרכו הדתית, נחשב לקיצוני בדיעותיו שלא חשש להשמיען כמו גם לפרסם חוברת שבה הוא משבח מעשה אלימות קיצוני בברכת "ברוך", "ברוך הגבר" , . הקריאה בדבריו של הרב גינזבורג היא לחזרה לטבע, חזרה לרגש המקורי הטהור, אותו רגש שאימצו גם נערי הגבעות בבחירתם לעסוק בחקלאות, רעיית בעלי חיים וקרבה מיידית לאדמה. התייחסות הרב גינזבורג לפעולות „תג מחיר“: "זה קרה ביצהר בחול המועד פסח. כינס הרב יצחק גינזבורג, התוועדות תחת הכותרת "בארעא דישראל בני חורין"". יהודה יפרח הוסיף: "נדמה שזו הפעם הראשונה שבה הוגה בסדר גודל של הרב יצחק גינזבורג מתייחס ישירות לתופעה הספציפית של מעשי „תג מחיר“ ומכיל אותה. אז אין באמת ואקום. מאחורי האירועים שמשגעים את המדינה יש תפיסת עולם מגובשת עם כיוון ועם יעד" הרב גינזבורג רואה בפעולות אלה, חלק הכרחי בהתפתחות הנפש היהודית וחירותה משלטון זר. המשבר האמוני לפי ענברי ענברי בחן את המשבר האמוני בקרב אנשי הציונות הדתית לאחר ההתנתקות מרצועת עזה וכתב במאמרו : "תהליך ההתנתקות מהווה מקרה בחן לבדיקת התמודדותו של הציבור הציוני דתי בכללותו עם משבר האמונה, ובפרט - בדיקת התמודדותם של מורי ההלכה של ציבור זה, אלה המבקשים לעצב את דפוסי התנהלותו הדתית." הוא הדגיש עוד: "שבחינת עמדותיו של הפלג האקטיביסטי של רבני גוש אמונים, המזוהה עם אסכולת מרכז הרב, איננה יכולה לשקף את עמדותיה של תנועת ההתנחלות בכללותה" . לפי ענברי, מדובר בשתי אסכולות חשיבה שהתפצלו מהאידיאולוגיה הציונית דתית. ושאין הבדל מהותי באידיאולוגיה של הפלגים השונים בציונות הדתית, אלא בהבדלים שעל דרך הפעולה: "אף שבדיעבד כבר הצטמצמו הפערים בין שני הזרמים. מתגובות שני הצדדים נראה ששני המחנות המנוגדים שואפים במהותם לכינונה של מדינת תורה שתחליף את המדינה החילונית חסרת ייעוד הקודש, אולם הפולמוס ביניהם הוא בעיקר על דרך הפעולה הנכונה. ענברי סיים את מאמרו בשאלה, מה ניתן לחזות לעתיד, כיצד ולאן תתפתח האידיאולוגיה הציונית דתית: "עולה השאלה, לאן נוטה המערכת של הציונות הדתית וגוש אמונים, ואיזו מן המגמות אני מעריך שתגבר. לשם כך מן הראוי ראשית לומר שבחינה כנה של התנהלות ציבור גוש אמונים ערב תוכנית ההתנתקות מלמדת שרק מיעוט ממנו השתתף בהפגנות נגד התוכנית". אלא שבשנת 2012 בראיון עם תומר פרסיקו שהתפרסם באתר "לולאת האל" . שבע שנים לאחר ההתנתקות, הדגיש ענברי את הרדיקליזציה שחלה בעקבות ההתנתקות: "אני רואה את התחזקות עמדות המיעוט, ותוהה לאן פונה תנועה זו. אני רואה שתי מגמות פוטנציאליות – האחת היא שהאכזבה והכשלון יביאו להתפרצות אלימה ותקיפה." סיכום הבאתי את תגובותיהם של הרבנים להתנתקות מרצועת עזה וניתחתי אותה על פי תיאוריית הדיסוננס קוגניטיבי. אירועי תג מחיר נכללו בעבודה מסיבות שצויינו לעיל. אולם בהכרח קשר בין אירועי תג מחיר לבין הרבנים שדיעותיהם נבחנו בעבודה זו. הם אינם תומכים בפעולות אלו וכן פעולות אלו לא יצאו מבית מדרשם. ההתפתחות הנ"ל, קרי, אירועי תג מחיר משקפת את התרחקותו של הדור ההמשך מדרך רבני הציונות הדתית. בעצם העבודה מהווה מבט פנוראמי על תהליך חילופי הגברא, כלומר חילופי דיעות והחלפתם של המנהיגים, תהליך שנעשה מתוך השטח. מכאן שאפשר להניח כי תם תפקידם של הרבנים הללו אשר היו תלמידיו של הרב צבי יהודה קוק. תם עידן הברית בין מדינת ישראל החילונית לבין הציבור הציוני הדתי. יתכן כי אנחנו כעת חווים עידן בו למנהיגים החדשים של הציונות הדתית כמו גם לציבור הצעיר יש דרישות שכבר לא ניתן להדחיק למען המטרה הגדולה (הקמת מדינת ישראל), כפי שהיה בעבר. היום הדור הצעיר דורש את מקומו בהנהגה של המדינה ובעיצוב עתידה הקרוב והרחוק. והנה דבריו של מנהיג מפלגת "בית היהודי" נפתלי בנט בכנס לציון העשור להתנתקות אמר כך: "מטרת הניתוח – מות ההתיישבות ושבירת רוח הימין. מטרת ההתנתקות היתה עצירת עליית אליטות שבמשך שנים צברו השפעה לגיטימית אבל מסוכנת לדעת אנשי השמאל. הם הרגישו שמישהו שינה את החוקים ולא טרח לספר להם". לטענתו, ההתנתקות היתה הדרך למנוע את ייהוד החברה הישראלית, כמו גם מאבק בין אליטות ישנות לחדשות. נפתלי בנט הטיב להציג את הדברים נכונה, אכן לא מדובר בחילוקי דיעות על עניין החזרת שטחים או שלום עם הפלסטינים אלא מדובר על מהותה של המדינה ולאן מועדות פניה. התחזקותו של המחנה הציוני דתי בראשות נפתלי בנט מראה כי אכן הוא צדק. אולם, השאלה הרלונטית למחקרי זה היתה, האם רדיקליזציה זו, היא צעד נוסף שתחילתו היא בשורשיו של גוש אמונים או שהרדיקליזציה נבעה מהמשבר האמוני שחל בעקבות ההתנתקות. על התגברות האלימות מעיר ענברי, כי מאחר ואין גינוי מצד המנהיגים של הציונות הדתית, לא באופן נחרץ, אזי נראה כי היא תגבר. "במצב שבו אין גינוי לאלימות מצד האוטוריטות המרכזיות , במצב שבו היריב הפוליטי מתואר באופן דמנולוגי (ערב רב, קליפה וכו') ובמצב שבו אידיאולוגיה המצדיקה אלימות ספונטנית תופסת תאוצה בקרב חוגים רדיקלים, אין להתפלא שהאלימות הופכת לחלק בלתי נפרד ממפעל ההתנחלויות. " מה היתה המטרה העיקרית במניעת האלימות במהלך ההתנתקות? במאמרה של ענת רוט התקבל הרושם כי היה חשוב לציבור הציוני דתי להיות חלק מהתרבות הדמוקרטית ולהתרחק מהשם הרע שיצא לציונות הדתית שלאחר רצח רבין: "המתנחלים" חזרו וטענו כי למרות שהם רואים בהתנתקות מהלך "אנטי ציוני, לא מוסרי ולא דמוקרטי", הם מחויבים לכללי הדמוקרטיה ואינם מתכוונים להתנגד לו באלימות" . נראה כי הטיעונים האלו, של ענברי מצד אחד ושל רוט מצד שני, הם שחקנים במפה הכללית של המהפך שחל בציונות הדתית והתקדמותה לעבר עמדות שלטוניות בהם יבואו לידי ביטוי תפישותיה האמוניות והמדיניות. שורות אלו נכתבות ערב הבחירות לכנסת העשרים ואחת והן יהוו ראיה לחלק מההנחות שהונחו בסיכום זה. N2 - Der unilaterale Rückzug des Staates Israel und der israelischen Armee aus dem besetzten Gaza-Streifen im Jahr 2005 bedeutete für die israelische Siedlerbewegung und die religiös-zionistische Öffentlichkeit im Land eine tiefe Krise, denn dieser Rückzug widersprach den religiösen und politischen Erwartungen auf die Besiedlung und Beherrschung des ganzen Landes Israel in seinen biblisch-antiken Ausmassen durch Juden. Wie überwand die religiös-zionistische Öffentlichkeit diese Glaubenskrise, die sie infolge des Rückzugs aus dem Gazastreifen durchlief? Wie reorganisierte sie sich danach religiös und ideologisch? Und wie entwickelten sich die gewalttätigen und terroristischen Aktionen des sog. „Tag Mechir“ („Preisschild“), welchen Zusammenhang gibt es zwischen dieser Glaubenskrise und den religiös-politisch motivierten Gewaltaktionen gegen Palästinenser, Christen und israelische Linke? Dies sind die Leitfragen dieser Dissertation, welche den Zeitraum von 2005 bis 2015 abdeckt. Am Abend des Unabhängigkeitstages 1967, einige Wochen vor dem Sechs-Tage-Krieg, rief Rav Zvi Jehuda Kook (1891-1982) : „Wo ist unser Hebron – habt ihr es denn vergessen!? Und wo ist unser Nablus – haben wir es denn vergessen!? Wo ist die Westbank und wo ist unsere Nablus?... Liegt es denn nicht in unseren Händen (und unseren Fähigkeiten) auf einen einzigen Millimeter zu verzichten? Gott bewahre!“ Die entschiedenen Worte des Rav, zusammen mit der Besetzung der Gebiete in der Westbank, von Hebron, Nablus, Ost-Jerusalem und der Sinai-Halbinsel im Verlauf der Sechs-Tage-Kämpfe im Juni 1967, ließen eine starke Messiaserwartung in der religiös-zionistischen Öffentlichkeit ausbrechen. Wie es der Rav Israel Ariel damals beispielhaft ausdrückte, war die Ankunft des Messias nur noch eine Frage von Stunden. Doch nur einige Jahre später unterzeichnete die israelische Regierung 1978 das Friedensabkommen mit Ägypten. Im Rahmen dieses Friedensabkommens wurden Ägypten die gesamten Gebiete der Sinai-Halbinsel zurückgegeben, und die Siedlungen am Küstenstreifen wurden abgebaut . Die Bewohner wurden aus ihren Häusern gerissen (einige von ihnen wohnten dort von 1971 bis April 1982). Auch die religiös-zionistische Öffentlichkeit sah sich gezwungen, eine Erklärung dafür zu finden, dass der Staat Israel entgegen den Erwartungen handelte, an denen sie als einem Eckpfeiler auf dem Weg zur Erlösung hingen. Die Schüler des Rav Zvi Jehuda Kook, die Mehrzahl von ihnen hatte bereits die Position des Rabbiners inne, erlebten die Vertreibung als Höhepunkt ihrer Aktivitäten. Rav Zvi Israel Thau, einer der Schüler aus dem Umfeld des Rav Zvi Jehuda Kook, verbot seinen Schülern an den Demonstrationen teilzunehmen. Er urteilte, dass man die Entscheidung der Regierung, die von der jüdischen Mehrheit gewählt wurde, zu respektieren habe. Er hing an den Worten des Rav Zvi Jehuda Kook, als er sagte „das Volk ist nicht mit uns“ und „die Entscheidung des Machthabers ist rechtmäßig“(„dina de malchuta dina“), insbesondere wenn es sich um die vom Volk gewählte, jüdische Regierung handele. Aber die große Krise, „the profound theological crisis“, wie Moti Inbari schrieb, war die Abtrennung des Gaza-Streifens 2005. Die Schwierigkeit dabei war, ob der Staat Israel, der jüdische Siedlungen abreißt und Gebiete des jüdischen Staates an seine Feinde übergibt, noch heilig zu nennen sei. Die kognitive Dissonanz im Rahmen des Rückzugs aus dem Gaza-Streifens Um die religiöse Krise wegen des israelischen Abzugs aus dem Gaza-Streifen 2005 zu verstehen, muss man sie von zwei Seiten betrachten. Einerseits ist sie eine Vertrauenskrise gegenüber dem Staat Israel, denn die religiös-zionistische Öffentlichkeit hatte an dem Glauben festgehalten, der Staat sei „der Thron Gottes auf Erden“ und dies sei der Staat, „den die Propheten weissagten“ (so die Worte von Rav Zvi Jehuda Kook infolge seiner Enttäuschung über das Ausbleiben heiliger Stätten auf dem Gebiet des Staates Israel). Andererseits löste der Abzug eine Glaubenskrise gegenüber der Gottheit selbst aus, die die Ausführung dieses Plans ermöglicht hatte. Beim Gaza-Abzug entstand ein Konflikt zwischen einer politischen Entscheidung des bestehenden säkularen Staates und der religiösen Anschauung, die darauf besteht, den Staat als einen heiligen anzusehen. Also der Konflikt mit dem festen Glauben, dem gemäß sich Israel in einer Zeit der Erlösung befinde, und das Kommen des Messias nicht mehr weit sei. Dieser religiösen Anschauung gemäß sollte der Abzugsplan überhaupt nicht umgesetzt werden. Doch die Umsetzung erfolgte. Wie also überwand und rekonfigurierte diese Öffentlichkeit ihren Glauben an das messianische Wirken der Gottheit – dies ist eine Frage. Die zweite lautet, wie richtete diese ihre Beziehungen zum Staat neu aus, denn sie sah in ihm immer noch den Staat, „den die Propheten weissagten“. Ich habe in dieser Dissertation die Theorie der kognitiven Dissonanz von Leon Festinger und seinen Kollegen angewandt, um die Glaubenskrise, die diese Gruppe durchlief, zu untersuchen und zu bewerten, sowie ferner die Aufsätze von Motti Inbari und seine Untersuchungen zur Vertrauenskrise, die die religiös-zionistische Öffentlichkeit bei Abschluss des Plans ergriff. Diese Methoden kommen auch zur Anwendung, um die weitergehenden Entwicklungen in dieser Gruppe im Verlauf der nächsten zehn Jahre seit der Verwirklichung des Abzugsplanes bis 2015, sowie die gewaltsamen Auseinandersetzungen und den Terror des sogenannten „Tag Mechir“ zu beurteilen. Nach den fünf Prinzipien Festingers und seiner Kollegen: Henry W. Riecken and Stanley Schachter, ist zu erwarten, dass die Mitglieder einer Gruppe nach der Widerlegung einer Glaubensüberzeugung durch die realen Ereignisse, d.h. im gewissen Sinne nach einer „prophetischen Fehlleistung“, diesen Glauben weiter anheizen; dafür bestehen die fünf folgenden Bedingungen: 1. Der Glaube an die Prophetie und die feste Überzeugung von ihrer Relevanz und ihrer Wirksamkeit, und dass der Gläubige weiß, wie er zu handeln hat. 2. Der Gläubige, der an diesem Glauben festhält, muss sich der Sache ganz hingeben, er hat wichtige Entscheidungen auszuführen, die er nicht ablehnen kann. Je wichtiger die Aktionen sind, und je schwieriger sie abzulehnen sind, dementsprechend größer sind die Verpflichtungen des Einzelnen dem Glauben gegenüber, beispielsweise das Kündigen einer Arbeit oder ein Umzug. 3. Der Glaube muss äußerst spezifisch sein und sich ausreichend in die Wirklichkeit erstrecken, sodass reale Ereignisse dem Glauben in eindeutiger Weise zuwiderlaufen können. 4. Dem Glauben widersprechende Ereignisse müssen vorkommen und vom einzelnen Gläubigen als solche erkannt werden. 5. Dem Gläubigen muss soziale Unterstützung zuteil werden; es ist fast unmöglich, dass ein vereinzeltes Individuum widersprechenden Ansichten, wie oben erwähnt, widerstehen kann. Unter diesen fünf Bedingungen ist anzunehmen, dass der einzelne Gläubige, als Mitglied einer Gruppe von Individuen, die diesen Glauben teilen und einander unterstützen, weiterhin ungebrochen an diesem festhalten wird. Ferner werden er und seine Glaubensgenossen nach neuen Mitgliedern suchen. Doch im Gegensatz zu den Fällen von gescheiterter Prophetie, die von Festinger et.al. ausgesucht wurden, zeichnete sich der Rückzug aus Gaza dadurch aus, dass das Datum der Räumung, d.h. des ‚Scheiterns‘, nicht ‚von oben‘ oder durch Zufall oder von den Führern der religiös-zionistischen Gruppen festgelegt wurde, sondern durch den damaligen Regierungschef Ariel Scharon. Er entschied zusammen mit der Regierung Israels über die Räumung des Gaza-Streifens von allen jüdischen Einwohnern, den Abriss der Militärbasen und über alle Beseitigungen von Zeichen israelischer Souveränität am 15. August 2005. Tatsächlich gibt es hier, als negative Folie, ein extremes Beispiel für ein Datum des prophetischen Scheiterns und damit ein Ultimatum, für dessen Aufhebung die religiös-zionistische Bewegung vorab kämpfte. Die Reaktionen der Rabbiner und die Reaktionen der Siedler vor und nach dem Rückzug, die gemäß der Theorie der kognitiven Dissonanz untersucht wurden In dieser Arbeit wählte ich die Theologieansätze der zu besagter Zeit aktivsten religiös-zionistischen Rabbiner aus: Rav Dov Lior, Rav Zalman Melamed, Rav Zvi Israel Thau, Rav Hanan Porath und Rav Shlomo Aviner. Diese Ansätze wurden unmittelbar vor und nach dem Abzug untersucht, aber auch zehn Jahre danach. Sie wurden unter folgenden Fragestellungen untersucht: Wie veränderte sich die Beziehung zur Staatlichkeit? Gibt es eine Pflicht zur Befehlsverweigerung? Wie rechtfertigten sie ihre Haltung vor ihren Schülern? Darüber hinaus wird das Phänomen von Widerstand, Gewaltakten, Vandalismus und sogar Terrorakten gegen Palästinenser, Christen und israelische Linke durch Angehörige der Siedler-Bewegung untersucht, die von den Tätern mit dem Namen „Tag Mechir“ („Preisschild“) versehen und ideologisch gerechtfertigt wurden und als Warnung vor jedwedem Nachgeben und Rückzug aus den besetzten Gebieten verstanden werden sollen. Weiterhin unterzog ich einer Prüfung, ob der „Tag Mechir“ ein Ergebnis der Krise des Abzugs aus Gaza war oder lediglich eine direkte, radikalisierte Fortentwicklung der „Gush Emunim“-Siedlerbewegung. Wie sah die religiös-ideologische Selbstbehauptung jener radikalen, gewalttätigen Aktivisten zwischen dem real existierenden, säkularen Staat und dem utopisch-religiösen Staat, nach dem man strebte, aus? Genauso untersuchte ich die Beziehung und die Äußerungen der genannten religiös-zionistischen Rabbiner zu den Terror-Aktivisten, zu den Palästinensern und zur Armee. Rav Dov Lior Rav Dov Lior war Rabbi in den Siedlungen in Kiryat-Arba/Hebron in der dortigen Jeshiva Nir HaHesber. Er wurde 1933 in Jaroslav/Galizien in eine chassidische Belzer Familie geboren, mit dem Einmarsch deutscher Truppen nach Polen floh er 1939 nach Russland. 1948 wanderte er mit dem Interniertenschiff „Negba“ illegal nach Israel ein. 1949 ging er in die Jeshiva „Merkaz haRav“ in Jerusalem und lernte bei Rav Zvi Jehuda Kook. Rav Lior war der erste Rabbiner, der von Rav Zvi als Rabbiner nach Kfar Hara gesandt wurde, später ging er nach Kiryat Arba. Dort war er bis zu seinem Rücktritt als Rabbiner der Siedlung tätig. Sein Zugang zum Abzug aus Gaza war folgender: „Nach Jahren des Bildungsmangels“ sei das Ergebnis „die Abspaltung von Israel.“ Doch an die religiös-zionistische Öffentlichkeit gewandt: „Stoppt die Verbrechen […] Wird dies ausgeführt, bedeutet das die Bedrohung unserer Existenz als Volk und als Staat.“ Die Methode zu kämpfen sei „passiver Widerstand.“ Die religiös-zionistischen Gruppen seien zwar der Staatlichkeit unterstellt („Gesetz des Staates sei allgemeines Gesetz“), aber nicht „wenn diese der Thora Israels widerspreche; wenn also die Regierung Israels entscheide, eine Siedlung abzureißen und Gebiete in die Hände des Feindes zu geben, muss das als Dekret gegen die Thora verstanden werden, und man hat sich gegen alles, was das impliziert, zu widersetzen. […] Sie (die Regierung) sollen Steuern und Geschwindigkeitsbeschränkungen festlegen.“ Die Vision Rav Liors war, dass „der Tag nicht mehr fern sei, an dem unsere Bewegung über das ganze öffentliche Leben entscheiden wird, in der Rechtsprechung und in der Wirtschaft.“ Seiner Meinung nach sei „das Rechtssystem die schlimmste Entheiligung, die es im Staat gibt. Man bereite sich auf die Führung des Volkes Israels vor, und wenn unsere Bewegung die Führung übernommen haben wird, wird es wahren Frieden geben. Israels Schrecken wird sich über die Terroristen legen, und die Thora-Israels wird in ihrem Geiste und Einfluss in allen öffentlichen Bereichen sichtbar sein. Wir werden diese schwere Zeit überstehen, werden nicht verzweifeln und die Errettung durch den Herren sehen.“ Auf der einen Seite ruft Rav Lior zum Kampf auf, und sein Standardmittel ist nicht, sich wie die Schafherde führen zu lassen, welche die Entscheidung der Knesset „heilig“ nennt. Auf der anderen Seite ruft er zum passiven Widerstand auf. Zum Schluss seines oben angeführten letzten Abschnitts der Rede wird offensichtlich, dass er dem Dekret zum Abzug nachgibt, und es blieb nur noch der Aufruf an die religiös-zionistische Öffentlichkeit, die zukünftige Führung in ihre Hände zu nehmen. Ungefähr einen Monat nach dem Abzug, am 7.9.2005, gab Rav Lior seine Ansichten kund. Er gab die Bühne frei für Fragen und Ärgernisse, die unter den religiösen Zionisten herrschten, wie man sich z. B. zum Staat verhalten, ob man sich von ihm ablösen, ob man seine Taten einer Revision unterziehen oder bereuen solle. „Daraus gehen schwerwiegende Fragen hervor: Haben wir gesündigt, haben die Gush-Bewohner gesündigt, hat das Volk Israels gesündigt? Wir werden nach unserem Schwachpunkt suchen, nicht, um jemandem die Schuld zuzuweisen, sondern um zu erkennen, wie wir es besser machen können.“ Er fügte hinzu, dass „derjenige, der die Erlösung spüre, nicht verzweifeln und nervenschwach werde, auch nicht im Angesicht des Rückzugs. Wir werden deswegen nicht unseren Glauben verlieren, an den großen göttlichen Marsch des Volkes Israels zurück in sein Land.“ Daneben schrieb er in einer Ausgabe der Zeitschrift „Kumi Ori“ nach dem Zweiten Libanonkrieg 2006: „Ich habe keine Zweifel, dass die schweren Qualen, die unser Volk in diesem Krieg treffen, der sich nun schon über einen Monat hinzieht, eine Folge der schweren Sünde ist, die vor einem Jahr begangen wurde, die jüdische Exil aus Gush Katif [eine jüdische Siedlung im Gaza-Streifen bis 2005], die Zerstörung ihrer Häuser, und die Rückgabe Teile des Landes an unsere Feinde.“ Nach Rav Lior gab es keine Notwendigkeit zur Reue, Einkehr oder Rückkehr zu aufgegebenen Werten, sondern eine erneuerte, zweckmäßige Erklärung für das Ereignis des „prophetischen Fehlschlags“. Gemäß seinen Worten vor dem Abzug nahm er an, dass der Abzug verhindert werden könnte, was aber von den Ausführenden abhänge, d.h. den Soldaten und Kommandeuren. Im Falle Ihrer Befehlsverweigerung wäre der Abzug abgesagt worden. Rav Zalman Baruch Melamed Rav Zalman Baruch Melamed wurde 1937 in Tel Aviv geboren. Er war Vorsitzender der Jeshiva „Beit El“ und einer der Gründer von Kanal 7 und der Internetseite „Yeshiva“, der ersten Internetseite für Thora-Unterricht der religiös-zionistischen Rabbiner. Er lernte in der Jeshiva „Merkaz haRav“ bei Rav Zvi Jehuda Kook im Jahr 1954. Nach ca. zehn Jahren als sein enger Schüler wurde er zum Rav veMelamed der Jeshiva ernannt. 1978 wurde er als Unterstützung für Rav Zvi Jehuda Kook zum Aufbau einer Jeshiva in der Militärbasis neben Beit El entsandt. Diese wurde später an Stelle der Siedlung Beit El errichtet. Seinem Zugang zufolge ist der Kampf um Gush Katif ein untergründiger zwischen zwei Bevölkerungsteilen: „Es gibt hier keine politischen Unterschiede in der Bewertung der Staatlichkeit, ob dieser Schritt richtig oder falsch ist, dies ist nicht der Streitpunkt, sondern welches Wesen wird der Staat haben – wird es ein Staat aller Bürger ohne Identität oder ein jüdischer Staat mit jüdischem Inhalt.“ Er betonte, dass es sich hierbei um eine „zionistische Identitätskrise“ handele, eine Krise, die ein Teil der Bevölkerung befällt, und derzeit werde der Konflikt zwischen diesen beiden Parteien ausgetragen. Sein Verhältnis zur Befehlsverweigerung war klar: „Und ich sage zur Armee und zu den Polizisten, falls ihr scheitert und die Siedlungen nicht abreißt, so ward ihr erfolgreich. Schon jetzt könnt ihr sagen, dass diese Aufgabe unmöglich sei, schon jetzt könnt ihr es schaffen. Die Armee darf die Juden nicht besiegen, die Armee muss die Feinde besiegen.“ Rav Melamed rief die Polizisten und Soldaten zur Befehlsverweigerung auf, um alles dafür zu tun, den Abzugsplan zu verhindern. Sein Glaubensbekenntnis lautet: „Diese Schläge, die wir erhalten, sind, weil die Sicht der links-säkularen Ideologie zerbrochen ist, es gibt keine Existenz des Volkes Israels ohne Glauben, Dies ist die Stärke seiner letzten Kräfte. Später wird die jüdische Glaubensführung aufstehen und den Staat in die Erlösung führen.“ Rav Hanan Porath (1943-2011) Hanan Porath war einer der Gründer der Gush Emunim [„Block der Getreuen“] -Siedlerbewegung. Er kam im Jahr 1943 mit seiner Familie nach Kfar Etzion, als er ein halbes Jahr alt war. Seine Familie wurde 1948 zu Beginn des Unabhängigkeitskrieges aus Kfar Etzion geräumt, da war er etwas sechs Jahre. Später lernte Rav Porath einige Jahre in der Jeshiva „Kerem beJavne“, bevor er zusammen mit seinen Schülern (GaHeLeTH: Gush Haluzim Lomdei Thora) in die Jeshiva „Merkaz haRav“ zog, wo er zusammen mit Rav Zvi Jehuda Kook lernte. 2000 gründete er das Wochenblatt „Ein wenig Licht“, in dem er Neuigkeiten zur Thora veröffentlichte. Das Blatt wurde kostenlos am Schabbath-Abend in den Synagogen verteilt und erschien bis 2014 (bis drei Jahre nach seinem Tod). Seine Reaktion auf den Abzug aus Gaza war: „Wir rufen alle Anhänger Israels, alle Gläubigen an den Ewigen auf: Lasst euch nicht von dieser Medienkampagne fortziehen, deren Ziel es ist, die Erwartung an den „Tag der Entscheidung“ zu verstärken, und es schon als ausgemachte Sache festlegt. […] Wir werden weiter, Tag für Tag, pflanzen und säen, und dank dessen wird der Tag der Entscheidung mit Gottes Hilfe, von einer Hiobsbotschaft zu einer Botschaft der Erlösung.“ Rav Porath rief dazu auf, weiterzumachen wie gewohnt, und die Räumungsanordnungen zu ignorieren. Er wandte sich gegen Gewalt und erklärte, dass gewaltsame Auseinandersetzungen durch unangebrachten Zorn hervorgerufen würden. „Die Herrschaft des Zorns über den Mensch, Gott behüte, ist wie eine fremde Regierung eines fremden Gottes.“ In der ausgabe des Journals „Ein wenig Licht“, die kurz nach dem Abzug erschien, wird die große Trauer als Reaktion über den Verlust der Gush Katif Siedlung zusammen mit einer Prophezeiung des Trostes ausgedrückt: „Wir taten, was uns auferlegt wurde, tu, was du tun musst!“ „Gesegnet sind wir unter den Eiferern Gottes, bis wir nach Gush Katif zurückkehren werden, dort zu bauen und gebaut zu werden. Trotz der Qualen, die uns durch Menschen zugefügt wurden [...] und ich wandelte ihre Trauer in einen Tanz.“ Seine Enttäuschung über die staatlichen Institutionen im Zuge der Vertreibung, kam im Journal zum Ausdruck, das einen Monat nach dem Abzug herauskam: Die Degeneration, die sich im gesamten Regierungsnetz ausbreitet, zwingt uns zu einem tiefgreifenden Nachdenken, was unsere Beziehungen zur gesamten Staatsführung betrifft, und nicht nur zu seinem Vorsitzenden.“ Fünf Jahre nach dem Rückzug, im Dezember 2009 bezog er sich in einem Gespräch mit Hagai Londin, das im „Institut Meir Yeshiva“ geführt wurde, auf die Niederlage im Kampf. In dem Gespräch bezog er sich häufig auf den Abschnitt „und die Söhne werden in ihre Grenzen zurückkehren“ den Teil der Prophezeiung des Propheten Jeremia zur Rückkehr des Volkes Israel war. „Die Verwirklichung des Traumes der Kinder Kfar Etzions, damit wir wissen, dass der Tag kommen wird und wir zurückkehren werden.“ Das Herausreißen der Siedlungen ist eine offene, blutende Wunde. Um nicht zu vergessen, dass es neben der Verletzung der Menschenrechte auch ein Schlag ins Gesicht Rahels sei, der Gott in der Prophezeiung ihr versprach: “und die Söhne werden in die Grenzen zurückkehren.“ Poraths Ansicht nach war der säkulare Zionismus eine Unverfrorenheit dem Himmel gegenüber, „denn wir werden die Söhne aus ihren Grenzen reißen.“ Rav Shlomo Haim Aviner Der Vorsitzende der Jeshiva „Atarat Jerushalaijm“, die sich im Jüdischen Viertel der Altstadt Jerusalems befindet (und einem Ableger in der Siedlung Beit El Aleph), wurde 1943 in Frankreich geboren und immigrierte 1966 nach Israel. Nach dem Militärdienst schloss er sich der Jeshiva „Merkaz haRav“ an. Nach dem Sechs-Tage-Krieg war er Mitglied einer Gruppe, die sich im Parkhotel aufhielt, mit dem Ziel, die jüdische Siedlung in Hebron zu erneuern (April 1968). Damals war er Rabbiner der Siedlung Keshet in Ramat haGolan. Von 1981 bis heute ist er Rabbiner der Siedlung „Beit El Aleph“. Aus Sicht des Rav Aviner fiel die nationale Erlösung mit der Gründung des Staates Israel und seiner Institutionen auf dem Boden des Landes Israel zusammen. Er betonte die „Staatsheiligkeit“, was seinen Ausdruck in seiner Beziehung zur Armee, zu staatlichen Entscheidungen und zu deren Rechtsprechung findet. Diese sind seiner Meinung nach als heilig zu definieren und nicht anzuzweifeln. Auf der anderen Seite rief er zu zivilem Ungehorsam auf, sich nicht an den zivilen Handlungen der Führung auf keiner Ebene der Räumung zu beteiligen. Er rief auch zum Konsumboykott gegenüber diejenigen Bürger auf, die sich daran beteiligten. Im Kapitel über Rav Aviner in dieser Dissertation beziehe ich mich ferner auf das Thema der Selbstaufopferung, ein Thema das sich mit neuem Inhalt füllt, und das zum ersten Mal durch Rav Zvi Jehuda Kook und seine Schüler aufgebracht wurde. Da Rav Aviner sich selbst als jemanden sah, der eine positive Haltung gegenüber dem Staat Israel hatte, aber den Aufruf zum Ungehorsam gegenüber dem Räumungsbefehl in Gaza, Armee und Polizei nicht zurückwies, fand er sich unter den aktiven Unterstützungskräften zur Beruhigung der zu räumenden Leute von Gush Katif. Seine Funktion dort war es, gewaltsamen Widerstand gegen die Räumung zu verhindern. Am Ende zerriss er die Kleidung der geräumten Leute - als Zeichen der Trauer. Rav Zvi Israel Thau Der Theologie des Rav Thau (*1937 in Wien) gemäß liegt die Ursache des Rückzugsdekretes in der Abspaltung der säkularen Zionisten, die er die „Abgespaltenen vom Heiligen“ nennt. Menschen, die seiner Meinung nach zum Volk Israel gehören, aber vom Rückzugsplan besessen sind und ihn als Alternative zur religiösen Besessenheit sahen: „Die geistige Überlegenheit im Zuge des Sechs-Tage-Krieges flaute schnell ab. Und ihren Platz nahmen der Zweifel und die Unsicherheit allen nationalen Belangen gegenüber ein. Wie sind wir in eine derart tiefe ideologische Krise geraten, bis hin zum ‚Post-Zionismus‘, bis hin zum jetzigen Abzugsplan?“ In Rav Thaus Augen begründet im Augenblick die Abspaltung der Säkularen gegenüber dem wahren Ziel des Staates die reale Spaltung des Volkes Israel. Das sollte dem gesamten Volk die Augen öffnen, neu über die Rückkehr zu den Prinzipien nachzudenken, und darüber zur Tat zu schreiten. „Nun denn, über Straßenabsperrungen und Gewalt werden wir zur Erlösung unseres Volkes mit Gottes Hilfe nicht beitragen, diese sind nur äußerliche Phänomene und Symptome und reichen nicht an die Wurzel des Problems, wie ein Hund der nur den Stock beißt.“ Er empfahl seinen Schülern, sich der Wut und Verzweiflung zu enthalten (den Straßensperren und Demonstrationen): „Das Aufgehen in Wut und Verzweiflung schadet der gesamten Lage, und geht in Niederlage um Niederlage auf.“ Rav Thau sprach sich gegen die Befehlsverweigerung aus, gemäß seiner Überzeugung, dass man nicht in den Stock des Schlägers beiße, aber man solle gegen die Wurzel des Übels kämpfen, und das sei die Spaltung des Volkes. Doch je näher das Datum des geplanten Abzugstermins rückte, desto stärker wandelte sich auch seine Ansicht. Der Forscher Yair Sheleg bezog sich auf dieses Umdenken in einem Aufsatz in der „HaAretz“: „Der Ungehorsam des Rav ist unklar, demnach sei der entschiedene Ungehorsam zwar verboten, doch es war an seinen Schülern, ihren Befehlshabern zu erklären, dass sie „nicht in der Lage“ seien, solcherart Befehle auszuführen.“ Er rief seine Glaubensanhänger und Unterstützer dazu auf, sich nicht durch Befehlsverweigerung zu widersetzen, sondern den Befehl von vornherein zu umgehen: „Wir mussten während des Rückzugs nicht in Gush Katif sein.“ In der Broschüre, die unter den Bewohnern der Region Halutza, nach dem Besuch des Rabbiners anlässlich des 10-jährigen Jubiläums des Rückzugs, veröffentlicht wurde. Rabbi Thau glaubte auch, dass der Rückzug eine gute Chance hatte, abgesagt zu werden, wenn man die Ursache des Abzugsplans beseitigt hätte. Wie gesagt glaubte er an die Fähigkeit des Individuums in der Gruppe, dem Abzugsplan entgegenwirken zu können. Rav Thaus Aufruf „Von Angesicht zu Angesicht“ zu agieren, um alle Angehörigen des Volkes Israel einander wieder näher bringen zu können, kann als Aufruf zur Einbeziehung der Gläubigen gesehen werden, doch dieser Aufruf verblieb lediglich in seinem Lehrhaus. Zehn Jahre nach dem Abzug aus Gaza Als Zusammenfassung der Ergebnisse lässt sich festhalten: Sowohl die Rabbiner, die zur Befehlsverweigerung, als auch die Rabbiner, die zur Achtung der staatlichen Entscheidung aufriefen, sahen den Abzug aus Gaza als eine lokale Krise. Fast alle Rabbiner außer Rav Thau behaupteten, dass man das ganze Bild sehen müsse, und das sei insgesamt positiv. Denn die jüdischen Siedlungen dehnten sich weiter aus, wie auch die Welt der Thora und die Welt der Jeshiva. Rav Hanan Porath glaubte, dass das Volk Israel wieder an die Orte zurückkehren wird, aus denen es vertrieben wurde, wie einst seine Familie, die aus Kfar Etzion vertrieben wurde. Rav Zalman Melamed formulierte diese Haltung so: „Schwierigkeiten gibt es hier und da, aber unsere Verbindung zur Eretz Israel kann man nicht unterbrechen, sie wird stärker und stärker. Das Land wurde aufgebaut in Galiläa und in der Negev, in Sharon und Samaria, und in allen Landesteilen. Es gibt umkämpfte Orte, aber Ausdehnung und Fortschritt werden sich nicht aufhalten lassen.“ Rav Dov Lior meint: „Wir werden deswegen unseren Glauben in den Pfaden des Herren an die Rückkehr des Volkes Israel in unser Land nicht verlieren.“ Rav Aviner blickt in die Zukunft: „Aber wie gesagt geben wir nicht auf, werden uns nicht in Selbstanklagen oder Beschuldigungen anderer ergehen hinsichtlich der Vergangenheit, sondern weiter vorwärts streben zu noch höheren Zielen.“ Und Rav Thau schreibt: „Baut weiter! Aber wir haben verstanden, dass Jerusalem nicht an einem Tag erbaut wurde, und so nicht die Erlösung Israels. Deshalb zogen eure Väter bereits in der ersten Nacht nach der Räumung zu den Siedlungen, und am Morgen schon legten sie den Grundstein im Haluza-Gebiet. Sie wurden nicht gebrochen. Aber sicher tat es ihnen um den Verlust leid.“ Die Ereignisse des „Tag Mechir“ („Preisschild“) Aber entgegen diesem eher optimistischen Zukunftsausblick der Rabbiner gab es auch zusätzliche Entwicklungen, die nicht im direkten Zusammenhang mit den Schülern des Rav Zvi Kook und der Jeshiva „Merkaz haRav“ standen. Zu nennen sind die Ausbrüche von Gewalt und Terror, die als „Tag Mechir“ bekannt wurden. Die religiös-zionistische Bewegung brauchte drei Jahre, um sich von der Krise des Gaza-Rückzugs zu erholen und eine angemessene Reaktion auf die tiefe Enttäuschung dem Staat gegenüber zu finden. Doch bereits bei der Räumung der illegalen jüdischen Siedlung Amona in der Westbank durch israelische Polizei und Militär am 1. Februar 2006, einige Monate nach dem Gaza-Abzug, trat ein harter Kurswechsel in der Beziehung zur Heiligkeit der Staatsentscheidungen ein, als einige Jugendliche der religiös-zionistischen Bewegung mit aller Kraft die Räumung der Siedlung Amona zu verhindern suchten. Die Räumung wurde von den Sicherheitskräften gewaltsam durchgeführt. Das stand im krassen Widerspruch zu den Auseinandersetzungen, wie sie sich meistens bei Räumungen ereigneten, und die frei von Gewalt waren. Die Aktivitäten des „Tag Mechir“ („Preisschild“) nahmen im Verlauf des Jahres 2008 mit der Räumung der Gebäude des gleichfalls illegalen Außenpostens Izhar ihren Anfang. In der Reportage, die den Vorfall abdeckte, wurde geschrieben, dass die Methode des „Preisschildes“ folgende war: „Einen hohen Preis zu erheben für jede Aktivität dieser Art von der Armee und der Polizei.“ Am ersten Tag des „Tag Mechir“ wird berichtet: „Der Verkehr auf der Shilo-Kreuzung, Ti-Kreuzung, der Kreuzung Rahelim, Hawara, Hativat Shomron und anderer wurde blockiert. In Izhar erzählte man, dass die Armee bekanntgab, dass sie keine Kräfte zu allen Schauplätzen senden konnte, um die Proteste zu stoppen, womit sich die Methode als Erfolg erwies. Vor Ort kam es zu schweren Zusammenstößen zwischen Juden und Arabern, große Weide- und Olivenbaumflächen wurden in Brand gesteckt. Auch in Asirah El Kablija kam es zu einer heftigen Konfrontation, in deren Verlauf ein Haus abbrannte, während die Armee diesbezüglich meldete, dass „sie keine Militäreinheiten dorthin entsenden konnte.“ Angesichts dieser Ereignisse erhob sich für meine Dissertation die Frage: Sind diese Ereignisse des „Tag Mechir“ ein Gegenmodell zum gewaltfreien Abzug der Siedler aus Gaza zu verstehen oder als ein eigenständiges Phänomen der Radikalisierung der Siedlerbewegung? Hierzu sind drei unterschiedliche Erklärungsmodelle zu nennen: Erstens der Einfluss des Abzugsplanes auf die religiös-zionistische Öffentlichkeit. Die Aktivisten der „Tag Mechir“ gehören zur religiös-zionistischen Öffentlichkeit, ihre Familien wurden aus dem Gush Katif-Gebiet vertrieben, sie haben die Krise auf persönliche Weise erlebt und nicht nur auf der politischen oder Glaubensebene. Hieraus ergibt sich die mögliche Assoziation, dass die Ereignisse des „Tag Mechir“ nun tatsächlich ein direktes Ergebnis der Vertrauenskrise waren, die diese Bewegung mit dem Abzug aus dem Gazastreifen erlebte. Jene Aktivisten des „Tag Mechir“ drückten so ihr fehlendes Vertrauen gegenüber dem Staat aus und unterstellen dessen mangelnde Fähigkeit, für ihre Zukunft Verantwortung zu übernehmen. Auf diesem Weg brachten sie auch ihre Enttäuschung zum Ausdruck, die sie gegenüber den zionistisch-religiösen Rabbinern fühlten. Ihrer Meinung nach waren diese zu sehr auf Staatslinie und erhoben keine Proteste mehr gegen diesen - wie sie es noch in der Zeit des Abzugs taten. Die Rabbiner galten den Vertretern des „Tag Mechir“ als unauthentisch. Als Untermauerung für dieses Erklärungsmodell kann man den Aufsatz von Anath Roth „Der religiöse Zionismus als Testfall der Staatlichkeit – von Kfar Maimon bis Amona“ betrachten. In ihm beschreibt sie den Gesinnungswandel innerhalb des religiös-zionistischen Blocks, der den Staat unterstützte und Gewalt vermied, aber dann das Ankommen in der Realität am Tag danach erlebte. Ein Erwachen, das eine prophezeite Gewalt nach sich zog. Es schien erwiesen, dass es möglich war, Siedler zu besiegen und Siedlungen im Handumdrehen zu räumen, schnell und gewaltlos, und das bahnte den Weg für die nächsten Rückzüge. Dieser Interpretation der Aktivitäten des „Tag Mechir“ steht das Modell gegenüber, die Ereignisse des „Tag Mechir“ als Ergebnis der Entwicklung einer allgemeinen politischen Radikalisierung in Israel zu betrachten. Dort ist die Hypothese, die Gewaltaktivitäten des „Tag Mechir“ hätten auch ohne den Gaza-Abzugsplan geschehen können, wie es Don Yahia Eliezer bereits in einem Aufsatz aus dem Jahr 2003 voraussah. Er wies damals in diesem Aufsatz darauf hin, dass der Widerstand gegen den jüdisch-säkularen Staat in Wahrheit das Ergebnis einer „kognitiven Dissonanz“ zwischen messianischer Erwartung und staatlicher Realpolitik war, dass also die religiös-zionistische Bewegung versuchte, diese Dissonanz in ihrer Eigenwahrnehmung durch Aktivitäten zu harmonisieren. Dies geschah jedoch ohne viel Erfolg. Eliezer zeichnet nach, wie die zionistisch-religiösen Jeshivot zur politischen Radikalisierung der religiös-zionistischen Bewegung beitrugen, und das noch bevor es überhaupt um einen Abzugsplan oder die Räumung von illegalen Außenposten in der Westbank ging: „Im Ansatz einer fundamentalistischen Ausweitung in der Version des Rav Kook war von Anfang an das Potenzial zu einem national-politischen Radikalismus angelegt, dass nämlich die Ausweitung der Sphäre des Heiligen in diesem Ansatz und des Einflussbereichs (des Heiligen) auf die nationalen Werte zu einem kompromisslosen Kampf für die nationalen Ziele führen sollte, die als unveräußerlicher Bestandteil eines heiligen Ganzen und eines religiösen Wertekanons aufgefasst wurden.“ Mit diesen Worten beschreibt Don Yahia die Radikalität, die erforderlich ist für eine Situation, in der der Zusammenstoß zwischen den Werten der National-Religiösen und den Entscheidungen des Staates drohe. Don Yahia Elieser nach sind diese Aktionen ein Ergebnis der Schwierigkeit, die säkularen Institutionen des Staates in das eigene Weltbild einzubinden. Das bedeutet eine kaum zu überwindende Schwierigkeit, weshalb die Dissonanz sich in terroristischen Akten Bahn bricht: Die Aktivisten versuchen offenbar, die Dissonanz in ihnen selbst einseitig aufzulösen. Dieses Modell läßt sich auf die „Tag Mechir“-Aktionen übertragen, allerdings wurde dieser Text 2003, also vor der Entscheidung des Gaza-Abzugs, verfasst. Ein dritter Weg für eine Erklärung des Phänomens „Tag Mechir“ lautet: Diese Gewalttaten markieren in Teilen der religiös-zionistischen Öffentlichkeit den kategorialen Übergang vom Selbstverständnis als Immigrant zum Selbstverständnis als Kolonisatoren. Im November 1995 ermordete Yigal Amir den damaligen Ministerpräsidenten Izhaq Rabin. Die gesamte religiös-zionistische Öffentlichkeit wurde in den Medien zum Verfolgten und dieses Mordes beschuldigt. Der gewaltfreie Kampf gegen den Abzugsplan war die Gelegenheit, der säkularen Öffentlichkeit und den Meinungsmachern zu zeigen, dass gerade die Gruppe, die als mörderisch und gewaltsam galt und schändlich beiseite gestoßen wurde, sich völlig der Gewalt enthielt. Man ging davon aus, dass, wenn man diesen Test bestehe, die religiösen Zionisten und Siedler wieder Teil der staatlich-politischen Elite werden könnte. Der Gewaltverzicht war, wie gesagt, ein Mittel zu einem höheren Zweck, er war wichtiger als die Verhinderung des Abzugsplanes. Einige Jahre später fühlten sich die Kinder der aus Gush Katif und Gaza geräumten Familien sicher und auf dem richtigen Weg. Sie lebten in Übereinstimmung mit ihren Werten und suchten vor allem nicht aufzufallen. In der sog. Hügel-Jugend („Noar haGvaot“), also religiösen Jugendlichen aus der Siedlerbewegung, die illegal neue Außenposten auf palästinensischem Land in der Westbank besetzten und dieses urbar machten, kam es auf Verhaltensebene sogar zu einer Annäherung an die Gruppe der säkular-zionistischen Pionierbewegungen der Vergangenheit: die Hügel-Jugend war eine Art neuer jüdisch-religiöser Version des Kibbuznik David ben Gurion. Diese beiden Gruppen, säkulare wie religiöse Zionisten, riefen zur Errichtung eines neuen zionistischen Gefüges auf dem von den lokalen Einwohnern besetzten Gebieten auf. Den israelischen sog. Neuen Historikern zufolge war das zionistische ein kolonialistisches Unternehmen: die Hauptressource war die Erde, darüber hinaus bestand kein Willen dazu, sich in die angestammte Gesellschaft zu assimilieren, wie in den französischen und britischen Kolonien in weiten Teilen Afrikas, die isoliert waren und durch billige Arbeitskräfte der einheimischen Bevölkerung ernährt wurden, während sie die Ressourcen vor Ort ausbeuteten. Dieser Vergleich mit dem Kolonialismus ist ein Versuch, die mögliche Zukunft der Noar haGvaot und der „Tag Mechir“- Bewegung zu verstehen. Er kann dabei helfen, die Anhänglichkeit der Noar haGvaot an die Lehre des Rav Ginsburg zu erklären. Tatsächlich war Rav Ginsburg ein Migrant per definitionem. Er wurde in den Vereinigten Staaten geboren und immigrierte nach Israel. Doch das hindert ihn nicht daran, sich zu dem Ort zugehörig zu fühlen, an dem er nicht geboren worden war. Darüber hinaus sah er diesen Ort als natürlichen Ort für ihn an und nicht für die Bevölkerung, die dort bereits seit Generationen lebte. Viele Anhänger der religiös-zionistischen siedlerbewegung ähneln den Buren in Südafrika, die ins Zentrum des afrikanischen Kontinents wanderten, um vor Zusammenstößen mit britischen Besatzern zu fliehen, und schließlich entschieden, mit ihnen gemeinsame Sache zu machen, um ihre Interessen voranzutreiben. Genauso streiften die religiösen Zionisten der Siedlerbewegung durch die besetzten Gebiete, um ihren Glaubensgesetzen gemäß zu leben. Die Abzugskrise machten ihnen deutlich, dass sie an einer säkular-israelischen Regierung teilnehmen und Einfluss auf deren Entscheidungen ausüben mussten. Das Verhältnis der zionistischen Rabbiner zu den Aktivitäten des „Tag Mechir“ Die Reaktion von Rav Zvi Israel Thau auf die Aktionen des „Tag Mechir“ finden sich in dem Artikel von Dr. Gadi Gevrihu, des Vorsitzenden des „Tag Mechir“-Forums, in der Zeitung HaArez, das gegen die Aktivitäten des „Tag Mechir“ und das Buch „Thorath HaMelech“ anschrieb: „Wir müssen die Worte des Rav Zvi Thau verinnerlichen – über die Mitglieder des ersten Jüdischen Untergrunds (der terroristische Jüdische Widerstand war Anfang der achtziger Jahre aktiv und wurden am 27.4.84 gefasst): „Wir haben es mit einer messianischen Sekte zu tun, die die Erlösung des Volkes Israels mit der Waffe in der Hand herbeiführen möchte; […] Dies ist die Auffassung oberflächlicher, engstirniger Kabbalah-Gelehrter, die zu Ruin und Zerstörung führt.“ Dieser Quelle zufolge blieb Rav Thau dieser Meinung treu, seit er die Aktivisten des „Tag Mechir“ sah, dieser messianischen Sekte, die dem Volk Israel die Offenbarung durch Gewalt, Herabwürdigung des Islam oder Verletzung Unschuldiger näherbringen wollten. Diese Aktivisten seien in Wirklichkeit Akteure, die den Prozess der Erlösung unterbrachen und zu unserem Untergang führten. Auf der religiös-zionistischen Internetseite „Kippah“ veröffentlichte Uri Polack das Verhältnis des Rav Shlomo Aviner zu den Aktionen des „Tag Mechir“ unter der Überschrift „ Es ist verboten, die arabischen Besitzrechte zu verletzten“: „Unser Streit mit den Arabern geht um die Frage, wem dieses Land gehört, aber das erlaubt es uns nicht, sie zu beleidigen, zu bestehlen, zu belästigen.“ Nach einigen Aktionen des „Tag Mechir“ bezog Rav Zalman Melamed sich in seinem Wochenunterricht auf diese und sagte, dass man zunächst einmal, bevor man den „Tag Mechir“ verurteile, untersuchen sollte, ob die Gefahr von jüdischer Seite ausgehe. Und wenn es so wäre, sollte man klären, woher diese komme, d. h. aus welchen Kreisen. Er fügte hinzu, dass die Anschläge nichts zum Erreichen der Ziele der religiös-zionistischen Öffentlichkeit beitrügen, ferner, dass „es eine Möglichkeit gibt, dass diese jenen eher schädigen.“ Die Reaktion des Rav Melamed auf die Aktivitäten des „Tag Mechir“ war also nicht gerade enthusiastisch; er versuchte desweiteren, jene Aktivitäten an den Rand der religiös-zionistischen Öffentlichkeit zu drängen. Es war mir nicht möglich, das Verhältnis des Rav Dov Lior zu den „Tag Mechir“-Aktivitäten auszumachen. Aber es ist wichtig herauszustellen, dass er unter dem Verdacht der politischen Aufwiegelung verhaftet wurde, denn er gab seine Einwilligung und seine Empfehlung zu einem Buch der Königsweisung) hebr. „Thorat haMelech“ ), das Buch befasst sich mit halachischen Fragen der Tötung eines Nichtjuden, sowohl in Friedenszeiten als auch in Kriegszeiten. Die Frage stellte sich angesichts der Relativität des Verbots "Du sollst nicht morden", das angeblich den Mord an einer Person in irgendeiner Weise verhindert. Aber dieses Buch ordnet die Fälle an, in denen es möglich ist, zu töten, ohne das strenge Tora-Verbot und die Strafe, für die er beschnitten ist, zu verletzen. Das Buch wurde von den Rabbinern geschrieben, beide vom Od Yosef Chai Yeshiva in Yitzhar. Yitzhar ist eine Siedlung südlich von Nablus und liegt in der Nähe des arabischen Dorfes 'Asira al-Qibliya.also Regierungslehre, das einen halachischen Weg als korrekt beschreibt und ihm zustimmt, der die Verletzung der Rechte von Nicht-Juden ermöglicht. Der Aufstieg des Rav Izhaq Ginsburg Der Rabbiner Izhaq Ginsburg machte sich für zwei Prinzipien stark: Für ein messianisches Israel und ein Großisrael. Die Idee des Großisrael sah er nicht als Selbstzweck, sondern als Weg an. Den einzigen Weg, der es einem Juden ermögliche, zu seinem Wesen zu finden. Ein Zitat: „Aber warum braucht es das ganze Land? Wer das sagt, versteht nicht, was Erez Israel in Wahrheit bedeutet. „Ein Land, auf das dein Herr achthat. Beständig sind die Augen des Herren, deines Gottes, darauf gerichtet“. Das bedeutet, dass das gesamte Land dem Volk Israel gegeben wurde, und „es ist uns nicht erlaubt, Fremden auch nur einen kleinen Teil davon zu geben.“ Rav Ginsburg war kein Ideologe des religiösen Zionismus gemäß der Lehre Rav Kooks. Aber von den Anfängen seines religiösen Weges an vertrat er extreme Meinungen. Er scheute nicht davor zurück, in einem Booklet Akte extremer Gewalt in der Segnung Baruchs, „Baruchs des Helden“, zu verherrlichen: In dem Booklet lobte er die Tat von Dr. Baruch Goldstein, der im Grab der Patriarchen in Hebron eine große Zahl muslimischer Beter erschoss. Das Motto des Rav Ginsburg heißt Rückkehr zur Natur, zurück zu einem ursprünglichen, reinen Gefühl; das gleiche Gefühl, das auch die Hügel-Jugend für ihre Entscheidung zu Landwirtschaft, Tierhaltung und unmittelbarer Nähe zur Erde in Anspruch nahm. Das Verhältnis des Rav Ginsburg zur „Tag Mechir“–Bewegung ist affirmativ: In den mittleren Tagen des Pessach-Festes von 2014 rief Rav Ginsburg unter der Überschrift: „Im Lande Israels seien freie Männer“ im Außenposten Izhar eine Versammlung ein. Der Journalist Jehuda Yifrah schrieb dazu, dies sei das erste Mal gewesen, dass sich Rav Izhaq Ginsburg im großen Rahmen und direkt auf das spezifische Phänomen der „Tag Mechir“-Taten bezogen habe und diese gebilligt habe. Rav Ginsburg sehe in diesen Aktionen einen zwingenden Anteil für die Entwicklung der jüdischen Seele und für die Befreiung von einer Fremdherrschaft. Die Vertrauenskrise laut Inbari Motti Inbari untersuchte die Vertrauenskrise unter den Anhängern der religiös-zioistischen Öffentlichkeit nach dem Abzug aus Gaza und schrieb: „Der Prozess des Rückzugs stellt eine Fallstudie für eine Untersuchung dar, wie die religiös-zionistische Öffentlichkeit die Vertrauenskrise in ihrer Gesamtheit bewältigen konnte; eine Untersuchung der Bewältigung insbesondere bei den Halacha-Lehrern dieser Bewegung, jenen, die danach trachteten, neue religiöse Verhaltensmuster zu entwerfen.“ Weiterhin betonte er: „Der Standpunkt der Aktivistensektion der Gush Emunim-Rabbiner, die mit der Schule des „Merkaz Rav“ gleichzusetzen sind, können nicht mit den Standpunkten der Siedlerbewegung in ihrer Gesamtheit gespiegelt werden.“ Nach Inbari handelt es sich um zwei wichtige Schulen, die aus der religiös-zionistischen Bewegung stammen und von ihr abzweigen. Es gebe keinen wesentlichen Unterschied der verschiedenen Sektionen in der religiös-zionistischen Ideologie, sondern Unterschiede in der Art der Praxis. „Rückblickend hat sich die Kluft zwischen beiden Strömen jedoch verringert.“ In Anbetracht der Reaktionen beider Seiten sieht es so aus, als ob die beiden gegensätzlichen Lager in ihrem Kern nach einer Ausrichtung des Staates gemäß der Thora trachteten und den säkularen Staat abzuwechseln wünschen. Die Auseinandersetzung zwischen beiden Lagern dreht sich hauptsächlich um den richtigen Weg dorthin. Inbari schloss seinen Aufsatz mit der Frage, was von der Zukunft zu erwarten sei, wie und wohin sich die religiös-zionistische Ideologie entwickle: „Wohin strebt das System des religiösen Zionismus und des Gush Emunim, welcher dieser Trends wird sich meiner Einschätzung nach durchsetzen? Dafür sollte man zunächst einmal sagen, dass eine ehrliche Prüfung der Gush Emunim-Siedler am Vorabend des Abzugsplans lehrt, das nur eine Minderheit von ihnen an Demonstrationen gegen den Plan teilnahm.“ Doch im Jahr 2012, in einem Interview mit Tomer Persiko, das auf der Seite „Die Schleife Gottes“ („Lulaat haEl“) veröffentlicht wurde, hob Inbari die Radikalisierung hervor, zu der es im Zuge des Abzugs kam: „Ich sehe eine Stärkung der Minderheitenposition, und wundere mich, wohin diese Bewegung wohl steuert. Ich sehe zwei potentielle Trends – einer davon könnte sein, dass Enttäuschung und Niederlage zum Ausbruch von Gewalt und Anschlägen führt.“ Zusammenfassung Ich habe die Reaktionen der Rabbiner auf den Abzug aus dem Gaza-Streifen vorgestellt und habe sie gemäß der Theorie der kognitiven Dissonanz analysiert. Die Ereignisse um den „Tag Mechir“ wurden in dieser Arbeit aus bereits oben erwähnten Gründen aufgenommen. Doch es gibt keine zwangsläufige Verbindung zwischen den Ereignissen des „Tag Mechir“ und den Rabbinern, deren Meinung ich in dieser Arbeit untersucht habe. Sie unterstützten diese Aktivitäten nicht, und diese Aktivitäten kamen nicht aus ihren Lehrhäusern. Die oben erwähnten Entwicklungen, d.h., die „Tag Mechir“-Ereignisse, spiegeln die Entfernung der nachfolgenden Generation von der Generation der zionistisch-religiösen Rabbiner: Diese Arbeit wirft einen Panoramablick auf die Austauschprozesse des Gavra, d.h. den Austausch der Führungspersönlichkeiten untereinander. Dieser Austausch-Prozess fand in der Öffentlichkeit statt. Hier ist festzustellen, dass Einfluß und Arbeit dieser Rabbiner, die alle Schüler des Rav Zvi Jehuda Kook waren, beendet ist. Das ist das Ende eines Zeitalters des Bundes zwischen dem säkularem Staat Israel und der religiös-zionistischen Bewegung. Es ist gut möglich, dass wir momentan eine Zeit erleben, in der die neuen Anführer des religiösen Zionismus in Israel wie auch die junge Generation partikulare Forderungen erheben, die nicht mehr für größere Ziele, wie es in der Vergangenheit z.B. die Gründung und Erhaltung des säkularen Staates Israel waren, nicht mehr hintangestellt werden. Heute fordert die junge Generation ihren Platz im Staat und in der Gestaltung des Staates für die nahe und ferne Zukunft. Und so sprach denn auch Naftali Bennett, Vorsitzender der Partei „HaBeit HaJehudi“ auf einem Kongress zum zehnjährigen Jahrestag des Abzugs: „Das Ziel der Operation [war] – der Tod der Siedlung und das Brechen eines rechten Geistes. Ziel des Abzugs war das Aufhalten des Aufstiegs [einer neuen] Elite, die über Jahre legitimen Einfluss ausübte und durch linke Meinungen gefährdet wurde. Sie hatten das Gefühl, dass jemand das Gesetz geändert habe und sich nicht die Mühe machte, es ihnen zu sagen.“ Bennetts Meinung nach war der Abzug aus Gaza ein Weg, die Judaisierung der israelischen Gesellschaft zu verhindern, wie auch ein Kampf zwischen den alten und neuen Eliten. Naftali Bennett wusste seine Worte richtig zu setzen, denn es handelt sich nicht um Meinungsverschiedenheiten in Angelegenheiten der Siedlungen in den besetzten Gebieten, Fragen der Ökonomie oder den Frieden mit den Palästinensern, sondern um die Frage nach dem Wesen des Staates und um seine grundsätzliche Ausrichtung. Aber die wichtigste Frage meiner Forschung war, ob die Radikalisierung des religiösen Zionismus beim Gaza-Rückzug bis hin zu den Aktivitäten des „TagMechir“ ein weiterer Schritt war, dessen Wurzeln in Gush Emunim zu sehen sind, oder ob die Radikalisierung aus einer Vertrauenskrise hervorging, die sich im Verlauf des Abzugs ereignete. Zur Verstärkung der Gewalt merkte Motti Inbari an, dass es späterhin zu keiner Verurteilung der Gewalt seitens der Anführer des religiösen Zionismus kam, jedenfalls zu keiner entschlossenen. Und so sei anzunehmen, dass diese sich immer mehr verstärken werde. „Wenn Gewalt von den zentralen Autoritäten nicht verurteilt wird und wenn der politische Gegner dämonisiert wird, und wenn die Ideologie, die spontane Gewalt rechtfertigt, in radikalen Kreisen an Schwung gewinnt, braucht man sich nicht zu wundern, dass Gewalt zum untrennbaren Bestandteil der Siedlerunternehmungen wird.“ Was aber war das eigentliche Ziel bei der Verhinderung von Gewalt während des Abzugs? Im Aufsatz von Anat Roth gewinnt man den Eindruck, dass es der religiös-zionistischen Öffentlichkeit wichtig war, Teil einer demokratischen Kultur zu sein, und sich vom schlechten Ruf zu distanzieren, der dem religiösen Zionismus nach dem Mord an Rabin anhing: „Die Siedler“ wiederholten stets aufs Neue, dass, obwohl sie den Abzug als etwas „antizionistisches, unethisches und undemokratisches“ betrachteten, sie sich demokratischen Regeln verpflichtet sahen und nicht die Absicht hätten, diesem mit Gewalt zu begegnen.“ Es sieht so aus, als ob diese Standpunkte, von Inbari einerseits und Roth andererseits, zwei Figuren auf der Landkarte des Umbruchs seien, der den religiösen Zionismus erfasst hatte auf seinem Weg hin zu Minister- und Regierungspositionen, in denen seine religiös-zionistischen Glaubens- und Staatsauffassungen zum Tragen kamen. Diese Zeilen wurden am Vorabend der 21. Knesset-Wahlen geschrieben. Diese Wahlen werden ein Beweis für einige in dieser Zusammenfassung getroffenen Annahmen sein. N2 - The disengagement crisis from Gaza Strip was a double crisis: Relating to the State and relating to religious belief. The crisis towards the State - The religious Zionist public believed that the State of Israel is "the foundation of the throne of the world". The second crisis is: The crisis towards God who "enabled" this withdrawal plan to succeed, although the religious Zionist public considered the Israeli settlements in the Gaza Strip to be the fulfillment of messianic hopes, i.e. the possession of the whole land of Israel, including the Gaza Strip. The research question was: How this religious Zionist public has restored its faithful conception of God and the State. Research theory: I chose the theory of cognitive dissonance, developed by Leon Festinger and his colleagues in "When Prophecy Fails" (1956). This theory in social psychology tries to explain — based on empirical research — how religious groups cope with the failure and disappointment of their religious (prophetical, apocalyptical, messianic, eschatological, new age) expectations concerning future events which don't come true. Research method: My research method was a theological analysis of the main Rabbis among the religious Zionism public, during the disengagement period. Their theologies were analyzed before and after the disengagement plan took place (2005) and also ten years after (2015). I checked their attitude to the statehood, to (civil) disobedience, explanation of the crisis to their followers and the attitude to price tag activities. Rabbi Dov Lior - "After decades of lack of education" the result is: "Disengagement from Israel"."If the Israeli government decides to demolish a settlement, it should be seen as a decree, and we must resist this with passive resistance." Rabbi Zalman Baruch Melamed - The struggle for Gush Katif [a settlement in the Gaza Strip] is a latent struggle that exists between the two parts of the nation: A dispute over the question of what the essence of the State will be. He called to disobedience. Rabbi Hanan Porat (1943- 1911) - "We continue to plant and sow, with the help of God". Rabbi Shlomo Haim Aviner - The army and the government are sacred. He called for civil disobedience. Rabbi Zvi Israel Thau - The decision to disengage is a separation from the secular Jews, whom he described as "the detached from the sacred". Result: about ten years after the withdrawal from the Gaza Strip, the Rabbis see the disengagement plan as a local and temporary crisis. "Eventually, the Jewish settlements continue to expand, as well as the Torah and Yeshiva world." The disengagement is a contemporary crisis and the disappointment of messianic hopes, but not a general cause of disbelief or despair nor the beginning of a new era. Rather, the expansion of settlements in the West Bank continues and reaffirms the messianic expectations. The "price tag" operations began in 2008 after the evacuation of the buildings in the Izhar outpost. The motto of the activists was: "To demand a high price tag for any action of the military or police“. The impact of the withdrawal plan on the "price tag": The activists belong to religious Zionist families who were displaced from the Gush Katif region and have experienced the crisis on a personal level. Hence a possible link is that the "price tag" events are in fact a direct product of the crisis which this population has experienced as a result of the disengagement from Gaza. These former settlers of Gaza might as well be disappointed by their Rabbis who were, as a matter of fact, in line and obedient, when the disengagement actions of the State occurred, and the settlers were removed from the Gaza Strip. "Price tag" as a consequence of developments of political radicalism in Israel: "Price tag" operations may have developed independently of Gaza disengagement plan. In an article written in 2003, Don Yehia Eliezer pointed out that the opposition to the secular Jewish State is in a sense the "cognitive dissonance" in which the religious Zionist public is trying to settle, without much success. The difficulty in accepting the secular State institutions may erupt in forms of violence. To develop this thesis further, one might suggest that the religious Zionist activists are trying to remove the dissonance from them in the form of "price tag" actions. The categorical transition from a State of "immigrant consciousness" to a "colonialist consciousness": The religious Zionist public was accused of assassinating the Prime Minister Yitzhak Rabin. The non-violent struggle within the framework of the disengagement plan was an opportunity to convince the secular public that this religious Zionist public is in fact avoiding any kind of violence. However, after the failure of the efforts to cancel the disengagement plan, some evacuees and their descendants decided to set up an agenda that is in line with their inner principles, and they no longer try to peacefully match it with the secular elite. The comparison with the Apartheid regime, which has institutionalized a racial segregation system in South Africa: The comparison of those radical settlers, who adhered to the Bible and the possession of the land, with Apartheid, is an attempt to understand the possible future of the Hilltop Youth and the "price tag" actions. The settlers act just like the African Boors who first migrated to Central Africa to escape from confrontation with the British, and then decided to work with the British to advance their principles. The religious Zionist public did the same: They first moved to the occupied territories to live by their beliefs, but later they joined the secular Zionist political system to influence decision-making in the Knesset and in the government. Today, the religious Zionist parties are part of the current government. The above-mentioned Rabbis' attitudes towards price tag operations are mixed: Rabbi Shlomo Aviner: "Our dispute with the Arabs is about the land, it does not allow us to insult, steal or harass them". Rabbi Zalman Melamed: "The attacks do not help the religious Zionist public in its aims, and there is a possibility that they may even be harmful". Rabbi Dov Lior: He gave his endorsement for the book "The King's Torah," which describes the Jewish laws that allow gentiles to be violated. The rise of Rabbi Yitzchak Ginsburg: R. Ginsburg supports the idea of Great Israel and the idea of the coming of Messiah. He does not belong to Rabbi Kook's religious Zionist ideology. He has published a booklet in which he praised an extreme act of murdering Muslims in the Cave of the Patriarchs in Februar 1994. Ginsburg calls for a return to the nature which was adopted by the Hilltop youth. To his perception, the price tag – the terror activities are necessary for the development of the Jewish soul and its freedom from foreign rulers. Conclusion: Violent price tag-activism directed against Palestinians and disobeying the police and the army, is limited to a small group of extremists. The relation to the disengagement from the Gaza Strip is hypothetical. The mainstream of religious Zionism and its religious-political representative’s in the Knesset has compensated the disappointment of the withdrawal from Gaza by further expansion of Jewish settlements in the West Bank and plans to annex these settlements to the State of Israel. T2 - From Gaza Strip disengagement plan till the events of "price tag": the disappointment of the religious Zionist Rabbis and their reaction to Israel's withdrawal from Gaza Strip (2005-2015) T2 - Von den Ereignissen des Abzugs bis zum „Tag Mechir“ („Preisschild“): Die Enttäuschung von religiös-zionistischen Rabbinern in Israel über und ihre Reaktionen auf den Rückzug aus dem Gaza-Streifen (2005-2015) KW - התנתקות מרצועת עזה KW - ציונות דתית KW - מתנחלים KW - נוער הגבעות KW - תג מחיר KW - The disengagement from Gaza Strip KW - Settlers KW - Hill Youth KW - Religious Zionism KW - Price Tag KW - Der Rückzug aus dem Gazastreifen KW - Siedler KW - Religiöser Zionismus KW - Preisschild Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-474465 ER - TY - THES A1 - Kirschbaum, Martin T1 - Die Ökonomie der Konventionen und der Aufbau Ost BT - Ein qualitativ-empirischer Vergleich des ost- und westdeutschen Maschinen- und Anlagenbaus. BT - A qualitative, empirical comparison of eastern German and western German mechanical engineering N2 - Ein wesentlicher Grund für den fortdauernden wirtschaftlichen Rückstand Ostdeutschlands, im Vergleich zu Westdeutschland, liegt am geringeren Gewicht technologieintensiver Branchen und, damit zusammenhängend, an fehlenden regionalen Wachstumszentren („Clustern“). Die Économie des conventions (EC), ein wirtschaftswissenschaftliches und wirtschaftssoziologisches Paradigma, das in Frankreich in den 80er Jahren entstanden ist, ermöglicht die Analyse von Unternehmen und Märkten und wurde für die vorliegende Dissertation verwendet, um unterschiedliche „Qualitätskonventionen“ in einer vergleichenden Analyse in der west- und ostdeutschen Maschinenbaubranche zu identifizieren. Anhand von Studien des Instituts für Wirtschaftsforschung in Halle (IWH), der Baden-Württembergischen Landesregierung und des Verbandes des Deutschen Maschinen- und Anlagenbaus e. V. (VDMA) wurde das Feld auf fünf ostdeutsche und acht baden-württembergische Raumordungsregionen eingegrenzt und ein qualitativer Stichprobenplan entwickelt. Empirisch wurden 21 leitfadengestützte Experteninterviews mit Geschäftsführern der Maschinen- und Anlagenbaubranche durchgeführt, die mit der Qualitativen Inhaltsanalyse methodisch ausgewertet und dann mit Bezug zur EC zu Idealtypen verdichtet wurden. Im Ost-West-Vergleich zeigte sich, dass für ostdeutsche Unternehmen eine Entwicklung hin zum Systemanbieter, die Projekte koordinieren (Netzwerkkonvention), um damit auf (internationalen) Märkten höhere Preise durchzusetzen (Marktkonvention), am vielversprechendsten ist. Damit einher geht der Aufbau und die Aufrechterhaltung von Netzwerken (Netzwerkkonvention), die Herausforderung besteht aber darin, auch mit Wettbewerbern (Marktkonvention) vertrauensvoll zusammen zu arbeiten. Des Weiteren zeigte sich, dass bei öffentlich geförderten Verbundprojekten („Clusterpolitik“) die Marktkonvention ebenfalls nicht dominant sein darf bzw. sie zumindest Kompromisse mit anderen Konventionen eingehen muss, damit diese Netzwerke nicht nach Ende der Förderperiode auseinander fallen. Diese Befunde decken sich mit Arbeiten aus der Wirtschaftsgeographie und verwandter Fächer, bei denen gezeigt wurde, dass erst ein Gebilde aus spezifischen regionale Institutionen technologisches Lernen ermöglicht bzw. dass insbesondere die gleichzeitige Ausprägung von Konkurrenz- und Kooperationsprinzipien („Coopetition“) auf der gleichen Wertschöpfungsstufe, es Unternehmen ermöglicht, neue wettbewerbsfähige Produkte auf den Markt zu bringen. Eine theoretisch fundierte Clusterpolitik sollte daher nicht nur Vernetzungsaktivitäten (Netzwerkkonvention), sondern auch den Wettbewerb (Marktkonvention) im Cluster mit fördern. Im Fazit wurden dann die Instrumente, die in der Literatur genannt werden, um vorhandene Clusterstrukturen weiter zu entwickeln, mit der rekonstruierten Typologie der Qualitätskonventionen verknüpft. N2 - A main reason for eastern Germany’s persistent economic lag in comparison to western Germany lies in the lower importance of technology-intensive industries and the associated lack of regional growth centres (or clusters). The Économie des conventions (EC) – an economic and sociological paradigm developed in France in the 1980s – enables the analysis of companies and markets and has been applied to this dissertation, in order to identify the different “quality conventions” as part of a comparative analysis of the mechanical engineering sector in western and eastern Germany. Based on studies by the Institute for Economic Research in Halle (Institut für Wirtschaftsforschung – IWH), the State Government of Baden-Württemberg and the Association of German Mechanical Engineering (Verband des Deutschen Maschinen- und Anlagenbaus e. V. – VDMA), the field was limited to five eastern German spatial planning regions and eight in Baden-Württemberg and a qualitative sampling scheme developed. A total of 21 structured expert interviews with managing directors in the mechanical engineering sector were empirically conducted, methodically evaluated by way of qualitative content analysis and then condensed into ideal types with reference to the EC. The comparison between the east and west shows that for eastern German companies, a trend towards system providers that coordinate projects (network convention) in order to thereby assert higher prices on (international) markets (market convention) is most promising. This involves the development and maintenance of networks (network convention), however the challenge lies in trustingly cooperating with competitors (market convention). Moreover, it was found that the market convention for publicly subsidised joint projects (cluster policy) may likewise not be permitted to dominate or it must at least accept compromises with other conventions to prevent these networks from falling apart after the end of the funding period. These findings coincide with work in economic geography and related fields, where it has been shown that only an entity comprising specific regional institutions enables technological learning, or rather that the concurrent expression of competition and cooperation principles (“coopetition”) at the same value creation level enables companies to launch new competitive products onto the market. A sound theoretical cluster policy should therefore not only promote networking activities (network convention) but also competition (market convention) in the cluster. In summary, the instruments named in the literature for further developing existing cluster structures are then combined with the reconstructed typology of the quality conventions. T2 - The economics of conventions and reconstruction of eastern Germany KW - Ökonomie der Konventionen KW - Maschinen- und Anlagenbau KW - Cluster KW - Experteninterview KW - qualitative Inhaltsanalyse KW - Aufbau Ost KW - Economics of Convention KW - Mechanical engineering KW - Cluster KW - Expert interviews KW - Qualitative content analysis KW - Reconstruction of eastern Germany Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-475629 ER - TY - THES A1 - Knauf, Jan T1 - Synthesis of highly fluorinated precursors and their deposition conditions for self-assembled monolayers with defined small-scale surface structures as templates for the manipulation of wetting behavior N2 - "How Wenzel and Cassie were wrong" – this was the eye-catching title of an article published by Lichao Gao and Thomas McCarthy in 2007, in which fundamental interpretations of wetting behavior were put into question. The authors initiated a discussion on a subject, which had been generally accepted a long time ago and they showed that wetting phenomena were not as fully understood as imagined. Similarly, this thesis tries to put a focus on certain aspects of liquid wetting, which so far have been widely neglected in terms of interpretation and experimental proof. While the effect of surface roughness on the macroscopically observed wetting behavior is commonly and reliably interpreted according to the well-known models of Wenzel and Cassie/Baxter, the size-scale of the structures responsible for the surface's rough texture has not been of further interest. Analogously, the limits of these models have not been described and exploited. Thus, the question arises, what will happen when the size of surface structures is reduced to the size of the contacting liquid molecules itself? Are common methods still valid or can deviations from macroscopic behavior be observed? This thesis wants to create a starting point regarding these questions. In order to investigate the effect of smallest-scale surface structures on liquid wetting, a suitable model system is developed by means of self-assembled monolayer (SAM) formation from (fluoro)organic thiols of differing lengths of the alkyl chain. Surface topographies are created which rely on size differences of several Ångströms and exhibit surprising wetting behavior depending on the choice of the individual precursor system. Thus, contact angles are experimentally detected, which deviate considerably from theoretical calculations based on Wenzel and Cassie/Baxter models and confirm that sub-nm surface topographies affect wetting. Moreover, experimentally determined wetting properties are found to correlate well to an assumed scale-dependent surface tension of the contacting liquid. This behavior has already been described for scattering experiments taking into account capillary waves on the liquid surface induced by temperature and had been predicted earlier by theoretical calculations. However, the investigation of model surfaces requires the provision of suitable precursor molecules, which are not commercially available and opens up a door to the exotic chemistry of fluoro-organic materials. During the course of this work, the synthesis of long-chain precursors is examined with a particular focus put on oligomerically pure semi-fluorinated n-alkyl thiols and n-alkyl trichlorosilanes. For this, general protocols for the syntheses of the desired compounds are developed and product mixtures are assayed to be separated into fractions of individual chain lengths by fluorous-phase high-performance liquid chromatography (F-HPLC). The transition from model systems to technically more relevant surfaces and applications is initiated through the deposition of SAMs from long-chain fluorinated n-alkyl trichlorosilanes. Depositions are accomplished by a vapor-phase deposition process conducted on a pilot-scale set-up, which enables the exact control of relevant process parameters. Thus, the influence of varying deposition conditions on the properties of the final coating is examined and analyzed for the most important parameters. The strongest effect is observed for the partial pressure of reactive water vapor, which directly controls the extent of precursor hydrolysis during the deposition process. Experimental results propose that the formation of ordered monolayers rely on the amount of hydrolyzed silanol species present in the deposition system irrespective of the exact grade of hydrolysis. However, at increased amounts of species which are able to form cross-linked molecules due to condensation reactions, films deteriorate in quality. This effect is assumed to be caused by the introduction of defects within the film and the adsorption of cross linked agglomerates. Deposition conditions are also investigated for chain extended precursor species and reveal distinct differences caused by chain elongation. N2 - "How Wenzel and Cassie were wrong" - so lautete der Aufsehen erregende Titel eines 2007 von Lichao Gao und Thomas McCarthy veröffentlichten Artikels, in dem grundlegende Beschreibungen des Benetzungsverhaltens von Flüssigkeiten in Frage gestellt wurden. Die Autoren leiteten damit eine Diskussion über ein bereits lange als allgemein anerkannt angesehenes Thema ein und sie zeigten, dass Benetzungsphänomene nicht so vollständig aufgeklärt waren, wie zuvor angenommen. In ähnlicher Weise versucht diese Arbeit, einen Schwerpunkt auf bestimmte Aspekte der Flüssigkeitsbenetzung zu legen, die bisher in Bezug auf die Interpretation und den experimentellen Nachweis weitgehend vernachlässigt wurden. Während der Einfluss der Oberflächenrauigkeit auf das makroskopisch beobachtete Benetzungsverhalten nach den bekannten Modellen von Wenzel und Cassie/Baxter allgemein anerkannt ist, war die Größenordnung der Strukturen, die für die raue Textur der Oberfläche verantwortlich sind, nicht Gegenstand weiterer Betrachtungen. Analog dazu sind die Grenzen dieser Modelle bislang nicht beschrieben und untersucht worden. Daher stellt sich die Frage, was passiert, wenn die Größe der Oberflächenstrukturen auf die Größe der benetzenden Flüssigkeitsmoleküle reduziert wird. Sind gängige Methoden und Modelle noch gültig oder können Abweichungen vom makroskopischen Verhalten beobachtet werden? Die vorliegende Arbeit will einen Ausgangspunkt zu diesen Fragen schaffen. Um den Einfluss kleinster Oberflächenstrukturen auf die Flüssigkeitsbenetzung zu untersuchen, wird hierbei ein geeignetes Modellsystem selbstassemblierender Monolagen (self-assembled monolayers, SAM) aus (fluor-)organischen Thiolen unterschiedlicher Alkylkettenlänge entwickelt. Es entstehen Oberflächen-topographien, die auf Größenunterschieden von einigen Ångström beruhen und in Abhängigkeit von der Wahl des einzelnen Präkursorsystems ein überraschendes Benetzungsverhalten zeigen. So werden Kontaktwinkel gemessen, die erheblich von theoretischen Berechnungen auf der Basis von Wenzel- und Cassie/Baxter-Modellen abweichen und die bestätigen, dass bereits Oberflächentopographien im sub-nm-Bereich die Benetzung beeinflussen. Darüber hinaus wird gezeigt, dass experimentell ermittelte Benetzungseigenschaften gut mit einer angenommenen skalenabhängigen Oberflächenspannung der Kontaktflüssigkeit korrelieren. Dieses Verhalten wurde bereits für Streuexperimente unter Berücksichtigung von temperaturinduzierten Kapillarwellen auf der Flüssigkeitsoberfläche beschrieben und war zuvor durch theoretische Berechnungen vorhergesagt worden. Die Untersuchung der Modelloberflächen erfordert jedoch die Bereitstellung geeigneter Vorläufermoleküle, die kommerziell nicht erhältlich sind und eine Tür zur Chemie der fluororganischen Materialien öffnen. Im Rahmen dieser Arbeit wird die Synthese langkettiger Präursoren untersucht, wobei ein besonderer Schwerpunkt auf oligomerenreine, semifluorierte n-Alkylthiole und n Alkyltrichlorsilane gelegt wird. Dazu werden allgemeine Protokolle für die Synthesen der gewünschten Verbindungen entwickelt und Produktmischungen untersucht, um sie mit Hilfe der Fluorphasen-Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (F-HPLC) in Fraktionen einzelner Kettenlängen aufzutrennen. Der Übergang von Modellsystemen zu technisch relevanteren Oberflächen und Anwendungen wird durch die Abscheidung von SAMs aus langkettigen fluorierten n Alkyltrichlorsilanen eingeleitet. Die Beschichtung erfolgt durch eine chemische Dampfphasenabscheidung (chemical vapor deposition, CVD), die die gezielte Steuerung und Kontrolle relevanter Prozessparameter ermöglicht. So wird der Einfluss unterschiedlicher Abscheidungsbedingungen auf die Eigenschaften der Beschichtung untersucht und für die wichtigsten Parameter analysiert. Die stärkste Wirkung wird für den Partialdruck des reaktiven Wasserdampfes beobachtet, der das Ausmaß der Hydrolyse der Präkursoren während des Abscheidungsprozesses direkt beeinflusst. Experimentelle Ergebnisse legen nahe, dass die Bildung geordneter Monolagen von der Menge der im Abscheidungssystem vorhandenen hydrolysierten Silanolspezies abhängt, unabhängig vom genauen Hydrolysegrad. Mit zunehmender Anzahl kondensierbarer Spezies, die in der Lage sind vernetzte Moleküle zu bilden, verschlechtern sich die Filme jedoch in ihrer Qualität. Es wird angenommen, dass dieser Effekt durch die Entstehung von Defekten innerhalb des Films und die Adsorption von vernetzten Agglomeraten verursacht wird. Die Abscheidebedingungen werden auch für kettenverlängerte Präkursoren untersucht. T2 - Synthese hochfluorierter Präkursoren und deren Abscheidebedingungen für selbstassemblierende Monolagen mit definierten kleinskaligen Oberflächenstrukturen als Modellsysteme für die Manipulation von Benetzungsverhalten KW - wetting KW - self-assembled monolayers KW - surface topography KW - hydrophobicity KW - Benetzung KW - selbstassemblierende Monolagen KW - Oberflächentopografie KW - Hydrophobizität KW - fluorous chemistry KW - Fluorchemie Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-473804 ER - TY - THES A1 - Knigge, Xenia T1 - Einzelmolekül-Manipulation mittels Nano-Elektroden und Dielektrophorese T1 - Single molecule manipulation using nano-electrodes and dielectrophoresis N2 - In dieser Arbeit wurden Nano-Elektroden-Arrays zur Einzel-Objekt-Immobilisierung mittels Dielektrophorese verwendet. Hierbei wurden fluoreszenzmarkierte Nano-Sphären als Modellsystem untersucht und die gewonnenen Ergebnisse auf biologische Proben übertragen. Die Untersuchungen in Kombination mit verschiedenen Elektrodenlayouts führten zu einer deterministischen Vereinzelung der Nano-Sphären ab einem festen Größenverhältnis zwischen Nano-Sphäre und Durchmesser der Elektrodenspitzen. An den Proteinen BSA und R-PE konnte eine dielektrophoretische Immobilisierung ebenfalls demonstriert und R-PE Moleküle zur Vereinzelung gebracht werden. Hierfür war neben einem optimierten Elektrodenlayout, das durch Feldsimulationen den Feldgradienten betreffend gesucht wurde, eine Optimierung der Feldparameter, insbesondere von Spannung und Frequenz, erforderlich. Neben der Dielektrophorese erfolgten auch Beobachtungen anderer Effekte des elektrischen Feldes, wie z.B. Elektrolyse an Nano-Elektroden und Strömungen über dem Elektroden-Array, hervorgerufen durch Joulesche Wärme und AC-elektroosmotischen Fluss. Zudem konnte Dielektrophorese an Silberpartikeln beobachtet werden und mittels Fluoreszenz-, Atom-Kraft-, Raster-Elektronen-Mikroskopie und energiedispersiver Röntgenspektroskopie untersucht werden. Schließlich wurden die verwendeten Objektive und Kameras auf ihre Lichtempfindlichkeit hin analysiert, so dass die Vereinzelung von Biomolekülen an Nano-Elektroden nachweisbar war. Festzuhalten bleibt also, dass die Vereinzelung von Nano-Objekten und Biomolekülen an Nano-Elektroden-Arrays gelungen ist. Durch den parallelen Ansatz erlaubt dies, Aussagen über das Verhalten von Einzelmolekülen mit guter Statistik zu treffen. N2 - In this work, nanoelectrode arrays were used for single object immobilization by dielectrophoresis. Fluorescently labeled nanospheres were used as a model system and the results were transferred to biological samples. The experiments in combination with different electrode layouts led to a deterministic singling of the nanospheres for a fixed size ratio between nanosphere and tipdiameter. Dielectrophoretic immobilization could also be demonstrated for the proteins BSA and R-PE, while R-PE molecules were even immobilized as single objects. For this purpose, in addition to an optimized electrode layout, which was searched by numerical field calculations, an optimization of the field parameters was required, in particular of voltage and frequency. Besides dielectrophoresis, observations of other effects were made, e.g. electrolysis at nanoelectrodes and fluid flows caused by Joule heating and AC-electroosmotic flow. In addition, dielectrophoresis was observed on silver nanoparticles, which was examined by fluorescence-, atomic force-, scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy. Finally, the objectives and cameras were analyzed for their photosensitivity so that the singling of biomolecules on nanoelectrodes became detectable. The successful singling of nanoobjects and biomolecules on nanoelectrodes has been shown in a parallel approach so that it is possible to make statements about the behavior of single molecules with good statistics. KW - Dielektrophorese KW - Einzelmolekül-Biosensor KW - parallele Immobilisierung von Biomolekülen KW - R-PE KW - Polystyrol Nano-Sphären KW - Nano-Elektroden KW - 3D-Feldsimulationen KW - Einzel-Objekt-Nachweis KW - Fluoreszenz-Mikroskopie KW - REM KW - dielectrophoresis KW - single-molecule biosensor KW - parallel immobilization of biomolecules KW - R-PE KW - polystyrene nano-spheres KW - nano-electrodes KW - 3D field calculations KW - single-object detection KW - fluorescence microscopy KW - SEM Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-443137 ER - TY - THES A1 - Koumarelas, Ioannis T1 - Data preparation and domain-agnostic duplicate detection N2 - Successfully completing any data science project demands careful consideration across its whole process. Although the focus is often put on later phases of the process, in practice, experts spend more time in earlier phases, preparing data, to make them consistent with the systems' requirements or to improve their models' accuracies. Duplicate detection is typically applied during the data cleaning phase, which is dedicated to removing data inconsistencies and improving the overall quality and usability of data. While data cleaning involves a plethora of approaches to perform specific operations, such as schema alignment and data normalization, the task of detecting and removing duplicate records is particularly challenging. Duplicates arise when multiple records representing the same entities exist in a database. Due to numerous reasons, spanning from simple typographical errors to different schemas and formats of integrated databases. Keeping a database free of duplicates is crucial for most use-cases, as their existence causes false negatives and false positives when matching queries against it. These two data quality issues have negative implications for tasks, such as hotel booking, where users may erroneously select a wrong hotel, or parcel delivery, where a parcel can get delivered to the wrong address. Identifying the variety of possible data issues to eliminate duplicates demands sophisticated approaches. While research in duplicate detection is well-established and covers different aspects of both efficiency and effectiveness, our work in this thesis focuses on the latter. We propose novel approaches to improve data quality before duplicate detection takes place and apply the latter in datasets even when prior labeling is not available. Our experiments show that improving data quality upfront can increase duplicate classification results by up to 19%. To this end, we propose two novel pipelines that select and apply generic as well as address-specific data preparation steps with the purpose of maximizing the success of duplicate detection. Generic data preparation, such as the removal of special characters, can be applied to any relation with alphanumeric attributes. When applied, data preparation steps are selected only for attributes where there are positive effects on pair similarities, which indirectly affect classification, or on classification directly. Our work on addresses is twofold; first, we consider more domain-specific approaches to improve the quality of values, and, second, we experiment with known and modified versions of similarity measures to select the most appropriate per address attribute, e.g., city or country. To facilitate duplicate detection in applications where gold standard annotations are not available and obtaining them is not possible or too expensive, we propose MDedup. MDedup is a novel, rule-based, and fully automatic duplicate detection approach that is based on matching dependencies. These dependencies can be used to detect duplicates and can be discovered using state-of-the-art algorithms efficiently and without any prior labeling. MDedup uses two pipelines to first train on datasets with known labels, learning to identify useful matching dependencies, and then be applied on unseen datasets, regardless of any existing gold standard. Finally, our work is accompanied by open source code to enable repeatability of our research results and application of our approaches to other datasets. N2 - Die erfolgreiche Durchführung eines datenwissenschaftlichen Projekts erfordert eine Reihe sorgfältiger Abwägungen, die während des gesamten Prozessesverlaufs zu treffen sind. Obwohl sich der Schwerpunkt oft auf spätere Prozessphasen konzentriert, verbringen Experten in der Praxis jedoch einen Großteil ihrer Zeit in frühen Projektphasen in denen sie Daten aufbereiten, um sie mit den Anforderungen vorhandener Systeme in Einklang zu bringen oder die Genauigkeit ihrer Modelle zu verbessern. Die Duplikaterkennung wird üblicherweise während der Datenbereinigungsphase durchgeführt, sie dient der Beseitigung von Dateninkonsistenzen und somit der Verbesserung von Gesamtqualität und Benutzerfreundlichkeit der Daten. Während die Datenbereinigung eine Vielzahl von Ansätzen zur Durchführung spezifischer Operationen wie etwa dem Schema-Abgleich und der Datennormalisierung umfasst, stellt die Identifizierung und Entfernung doppelter Datensätze eine besondere Herausforderung dar. Dabei entstehen Duplikate, wenn mehrere Datensätze, welche die gleichen Entitäten repräsentieren, in einer Datenbank vorhanden sind. Die Gründe dafür sind vielfältig und reichen von einfachen Schreibfehlern bis hin zu unterschiedlichen Schemata und Formaten integrierter Datenbanken. Eine Datenbank duplikatfrei zu halten, ist für die meisten Anwendungsfälle von entscheidender Bedeutung, da ihre Existenz zu falschen Negativ- und Falsch-Positiv-Abfragen führt. So können sich derartige Datenqualitätsprobleme negativ auf Aufgaben wie beispielsweise Hotelbuchungen oder Paketzustellungen auswirken, was letztlich dazu führen kann, dass Benutzer ein falsches Hotel buchen, oder Pakete an eine falsche Adresse geliefert werden. Um ein breites Spektrum potenzieller Datenprobleme zu identifizieren, deren Lösung die Beseitigung von Duplikaten erleichtert, sind eine Reihe ausgefeilter Ansätze erforderlich. Obgleich der Forschungsbereich der Duplikaterkennung mit der Untersuchung verschiedenster Effizienz und Effektivitätsaspekte bereits gut etabliert ist, konzentriert sich diese Arbeit auf letztgenannte Aspekte. Wir schlagen neue Ansätze zur Verbesserung der Datenqualität vor, die vor der Duplikaterkennung erfolgen, und wenden letztere auf Datensätze an, selbst wenn diese über keine im Vorfeld erstellten Annotationen verfügen. Unsere Experimente zeigen, dass durch eine im Vorfeld verbesserte Datenqualität die Ergebnisse der sich anschließenden Duplikatklassifizierung um bis zu 19% verbessert werden können. Zu diesem Zweck schlagen wir zwei neuartige Pipelines vor, die sowohl generische als auch adressspezifische Datenaufbereitungsschritte auswählen und anwenden, um den Erfolg der Duplikaterkennung zu maximieren. Die generische Datenaufbereitung, wie z.B. die Entfernung von Sonderzeichen, kann auf jede Relation mit alphanumerischen Attributen angewendet werden. Bei entsprechender Anwendung werden Datenaufbereitungsschritte nur für Attribute ausgewählt, bei denen sich positive Auswirkungen auf Paarähnlichkeiten ergeben, welche sich direkt oder indirekt auf die Klassifizierung auswirken. Unsere Arbeit an Adressen umfasst zwei Aspekte: erstens betrachten wir mehr domänenspezifische Ansätze zur Verbesserung der Adressqualität, zweitens experimentieren wir mit bekannten und modifizierten Versionen verschiedener Ähnlichkeitsmaße, um infolgedessen das am besten geeignete Ähnlichkeitsmaß für jedes Adressattribut, z.B. Stadt oder Land, zu bestimmen. Um die Erkennung von Duplikaten bei Anwendungen zu erleichtern, in denen Goldstandard-Annotationen nicht zur Verfügung stehen und deren Beschaffung aus Kostengründen nicht möglich ist, schlagen wir MDedup vor. MDedup ist ein neuartiger, regelbasierter und vollautomatischer Ansatz zur Dublikaterkennung, der auf Matching Dependencies beruht. Diese Abhängigkeiten können zur Erkennung von Duplikaten genutzt und mit Hilfe modernster Algorithmen effizient ohne vorhergehenden Annotationsaufwand entdeckt werden. MDedup verwendet zwei Pipelines, um zunächst auf annotierten Datensätzen zu trainieren, wobei die Identifizierung nützlicher Matching-Abhängigkeiten erlernt wird, welche dann unabhängig von einem bestehenden Goldstandard auf ungesehenen Datensätzen angewendet werden können. Schließlich stellen wir den im Rahmen dieser Arbeit entstehenden Quellcode zur Verfügung, wodurch sowohl die Wiederholbarkeit unserer Forschungsergebnisse als auch die Anwendung unserer Ansätze auf anderen Datensätzen gewährleistet werden soll. T2 - Datenaufbereitung und domänenagnostische Duplikaterkennung KW - duplicate detection KW - data cleaning KW - entity resolution KW - record linkage KW - data preparation KW - data matching KW - address normalization KW - machine learning KW - matching dependencies KW - Adressnormalisierung KW - Datenbereinigung KW - Datenabgleich KW - Datenaufbereitung KW - Duplikaterkennung KW - Entitätsauflösung KW - Maschinelles Lernen KW - Abgleich von Abhängigkeiten KW - Datensatzverknüpfung Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-489131 ER -