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In der randomisierten, multizentrischen DASH-Studie (Dietary Approaches to Stop Hy-pertension), die unter kontrollierten Bedingungen stattfand, führte eine fettreduzierte Mischkost, reich an Obst, Gemüse und Milchprodukten, bei Borderline-Hypertonikern zu einer signifikanten Blutdrucksenkung. Während der Studienphase wurden Körpermasse, Natrium-Aufnahme sowie Alkoholzufuhr aufgrund der bekannten Einflussnahme auf den Blutdruck konstant gehalten. In der eigenen Pilot-Studie sollte untersucht werden, ob das Ergebnis der DASH-Studie (i) mit deutschen Hypertonikern und (ii) unter habituellen Ernährungs- und Lebensbedingungen mit regelmäßig durchgeführter Ernährungsberatung und ad libitum Verzehr anstelle des streng kontrollierten Studienansatzes bestätigt werden kann. Eine Konstanz der Körpermasse, der Natrium-Urinausscheidung (unter diesem Studienansatz valider als die Aufnahme) und des Alkoholkonsums wurde vorausgesetzt. Die Studienpopulation setzte sich aus 53 übergewichtigen Probanden mit einer nicht medikamentös therapierten Borderline-Hypertonie und ohne Stoffwechselerkrankungen zusammen. Die Studienteilnehmer wurden randomisiert entweder der Idealgruppe mit einer fettarmen Kost reich an Milchprodukten, Obst und Gemüse (ähnlich der DASH-Idealgruppe) oder der Kontrollgruppe mit habitueller Ernährungsweise zugeteilt. Über einen Zeitraum von fünf Wochen wurde den Probanden etwa 50% ihres täglichen Lebensmittelbedarfes entsprechend ihrer Gruppenzugehörigkeit kostenfrei zur Verfügung gestellt. Gelegenheitsblutdruckmessungen und 24h-Blutdruckmessungen, Ernährungs- und Aktivitätsprotokolle, Blut- und Urinproben sowie anthropometrische Messungen wurden vor, während und fünf Wochen nach der Interventionsphase durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass in der Idealgruppe keine signifikante Blutdrucksenkung beobachtet werden konnte. Dies lässt sich durch die Tatsache erklären, dass die Lebens-mittel- und Nährstoffaufnahme der deutschen Kontrollgruppe eher der amerikanischen Idealgruppe entsprach. In der Pilot-Studie waren die Unterschiede in der Nährstoffzufuhr zwischen den beiden Gruppen viel geringer als in der DASH-Studie; für eine blutdrucksenkende Ernährungsumstellung bestand somit nur ein geringer Spielraum. Eine weitere Erklärung besteht in der unterschiedlichen Zusammensetzung der Studienpopulation. Bei DASH wurden vorwiegend farbige Probanden (40% höhere Hypertonieprävalenz) untersucht. Die Studienergebnisse lassen also den Schluss zu, dass Ernährungs- und Lebensstilgewohnheiten sowie der genetische Hintergrund der entsprechenden Bevölkerungsgruppe bei der Formulierung von nährstoff- oder lebensmittelbezogenen Empfehlungen zur Senkung des Bluthochdruckes Berücksichtigung finden müssen.
Periphyton is a major contributor to aquatic primary production and often competes with phytoplankton and submerged macrophytes for resources. In nutrient-limited environments, mobilization of sediment nutrients by groundwater can significantly affect periphyton (including epiphyton) development in shallow littoral zones and may affect other lake primary producers. We hypothesized that epiphyton growth in the littoral zone of temperate oligomesotrophic hard-water lakes could be stimulated by nutrient (especially P) supply via lacustrine groundwater discharge (LGD). We compared the dry mass, chlorophyll a (chl a), and nutrient content of epiphyton grown on artificial substrates at different sites in a groundwater-fed lake and in experimental chambers with and without LGD. During the spring-summer periods, epiphyton accumulated more biomass, especially algae, in littoral LGD sites and in experimental chambers with LGD compared to controls without LGD. Epiphyton chl a accumulation reached up to 46 mg chl a/m(2) after 4 wk when exposed to LGD, compared to a maximum of 23 mg chl a/m(2) at control (C) sites. In the field survey, differences in epiphyton biomass between LGD and C sites were most pronounced at the end of summer, when epilimnetic P concentrations were lowest and epiphyton C:P ratios indicated P limitation. Groundwater-borne P may have facilitated epiphyton growth on macrophytes and periphyton growth on littoral sediments. Epiphyton stored up to 35 mg P/m(2) in 4 wk (which corresponds to 13% of the total P content of the littoral waters), preventing its use by phytoplankton, and possibly contributing to the stabilization of a clear-water state. However, promotion of epiphyton growth by LGD may have contributed to an observed decline in macrophyte abundance caused by epiphyton shading and a decreased resilience of small charophytes to drag forces in shallow littoral areas of the studied lake in recent decades.
Red, orange or green snow is the macroscopic phenomenon comprising different eukaryotic algae. Little is known about the ecology and nutrient regimes in these algal communities. Therefore, eight snow algal communities from five intensively tinted snow fields in western Spitsbergen were analysed for nutrient concentrations and fatty acid (FA) composition. To evaluate the importance of a shift from green to red forms on the FA-variability of the field samples, four snow algal strains were grown under nitrogen replete and moderate light (+N+ML) or N-limited and high light (-N+HL) conditions. All eight field algal communities were dominated by red and orange cysts. Dissolved nutrient concentration of the snow revealed a broad range of NH4+ (<0.005-1.2 mg NI-1) and only low PO43- (< 18 mu g P I-1) levels. The external nutrient concentration did not reflect cellular nutrient ratios as C:N and C:P ratios of the communities were highest at locations containing relatively high concentrations of NH4- and PO43-. Molar N:P ratios ranged from 11 to 21 and did not suggest clear limitation of a single nutrient. On a per carbon basis, we found a 6-fold difference in total FA content between the eight snow algal communities, ranging from 50 to 300 mg FA g C-1. In multivariate analyses total FA content opposed the cellular N:C quota and a large part of the FA variability among field locations originated from the abundant FAs C181n-9, C18 2n-6, and C183n-3. Both field samples and snow algal strains grown under -N+HL conditions had high concentrations of C181n-9. FAs possibly accumulated due to the cessation of growth. Differences in color and nutritional composition between patches of snow algal communities within one snow field were not directly related to nutrient conditions. We propose that the highly patchy distribution of snow algae within and between snow fields may also result from differences in topographical and geological parameters such as slope, melting water rivulets, and rock formation.
Ziel dieser Arbeit war es, die Stickstoff- und Phosphorprozesse im nordostdeutschen Tiefland detailliert zu untersuchen und Handlungsoptionen hinsichtlich der Landnutzung zur nachhaltigen Steuerung der Stickstoff- und Phosphoreinträge in die Fließgewässer aufzuzeigen. Als Grundvoraussetzung für die Modellierung des Nährstoffhaushaltes mussten zunächst die hydrologischen Prozesse und die Abflüsse für die Einzugsgebiete validiert werden. Dafür wurde in dieser Arbeit das ökohydrologische Modell SWIM verwendet. Die Abflussmodellierung umfasste den Zeitraum 1991 - 2000. Die Ergebnisse dazu zeigen, dass SWIM in der Lage war, die hydrologischen Prozesse in den Untersuchungsgebieten adäquat wiederzugeben. Auf der Grundlage der Modellierung des Wasserhaushaltes wurden mit SWIM die Stoffumsatzprozesse für den Zeitraum 1996 - 2000 simuliert. Um dabei besonders das Prozessgeschehen im Tiefland zu berücksichtigen, war die Erweiterung von SWIM um einen Ammonium-Pool mit dessen Umsatzprozessen erforderlich. Außerdem wurde der Prozess der Nährstoffversickerung so ergänzt, dass neben Nitrat auch Ammonium und Phosphat durch das gesamte Bodenprofil verlagert und über die Abflusskomponenten zum Gebietsauslass transportiert werden können. Mit diesen Modellerweiterungen konnten die Stickstoff und Phosphorprozesse in den Untersuchungsgebieten gut abgebildet werden. Mit dem so validierten Modell wurden weitere Anwendungen ermöglicht. Nährstoffsimulationen für den Zeitraum 1981 bis 2000 dienten der Untersuchung des abnehmenden Trends in den Nährstoffkonzentrationen der Nuthe. Die Untersuchungsergebnisse lassen deutlich erkennen, dass sich die Konzentrationen nach 1990 hauptsächlich auf Grund der Reduzierung der Einträge aus punktförmigen Quellen und Rieselfeldern verringert haben. Weitere Modellrechnungen zur Herkunft der Nährstoffe haben ergeben, dass Nitrat überwiegend aus diffusen Quellen, Ammonium und Phosphat dagegen aus punktförmigen Quellen stammen. Als besonders sensitiv auf die Modellergebnisse haben sich die Parameter zu Landnutzung und -management und die Durchwurzelungstiefe der Pflanzen herausgestellt. Abschließend wurden verschiedene Landnutzungsszenarien angewendet. Die Ergebnisse zu den Szenariorechnungen zeigen, dass fast alle vorgegebenen Landnutzungsszenarien zu einer Verringerung der Stickstoff- bzw. Phosphoremissionen führten. Die Anwendung von Szenarien, die alle relevanten Zielvorgaben und Empfehlungen zum Ressourcenschutz berücksichtigen, zeigen die größten Veränderungen.