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Inhalt: Leitartikel: Wilfried Schubarth: Quo vadis Lehrerbildung Zweite Phase der Lehrerbildung: Bettina Labahn: Von Bologna nach Quedlinburg – Die Reform des Lehramtsstudiums in Deutschland Charlotte Gemsa: Das Praxissemester Hannelore Breslawsky: Zwei Phasen der Lehrerausbildung miteinander vernetzt – Beispiele Nicole Schulz: Potsdam – Cottbus - Schweiz: vom Studium in die Berufspraxis Kathrin Burmeister: Erfahrungsfeld: Schulpraktische Studien Sandra Schumann: Ich habe einen Stundenplan eLearning und eLearning-Systeme an der Uni Potsdam: Michael Mihahn: PULS – ein Service für Studierende und Lehrende Doreen Markert, Benno Volk: AG eLearning Corina Jackowski, Cecilia Hoppe: Einsatz des eLearning-Systems Blackboard in der Hochschullehre Veranstaltungen: Martin Neumann: Nic jano folkloru – Sorbisches im Sommersemester Viola Grellmann: Tage der Lehrerbildung Veranstaltungen zur Lehrerbildung
Apoptose, der programmierte Zelltod, spielt eine wichtige Rolle für das Gleichgewicht zwischen Proliferation und Sterben von Zellen und ist außerdem an der Beseitigung von infizierten und geschädigten Zellen beteiligt. Apoptose kann durch Stimulation von Rezeptoren aus der Familie der TNF-Rezeptoren wie CD95, ausgelöst werden. Nach Liganden-induzierter Trimerisierung der Rezeptoren bindet FADD an den zytoplasmatischen Teil des Rezeptors und rekrutiert Caspase-8 und/oder -10. Die räumliche Nähe der Caspasen in diesem als DISC bezeichneten Komplex führt zu ihrer auto- und transkatalytischen Spaltung und damit Aktivierung. Dadurch wird das apoptotische Programm gestartet, welches zum Tod der Zelle führt. Kontrolliert wird dieser Vorgang von einer Vielzahl anti-apoptotischer Proteine. Störungen in diesem System sind an der Entstehung einer Reihe von Krankheiten beteiligt. Die Blockade der Apoptoseinduktion kann zur Entstehung von Tumoren beitragen. Das klassische Hodgkin Lymphom ist eine maligne Erkrankung des lymphatischen Systems. Die Tumorzellen sind große, einkernige Hodgkin- oder mehrkernige Reed/Sternbergzellen (HRS-Zellen). Sie leiten sich von Keimzentrum-B-Zellen ab. In HRS-Zellen fehlt die Expression einer Vielzahl von typischen B-Zellmarkern, darunter die des B-Zellrezeptors. Solche B-Zellen sterben normalerweise während der Keimzentrumsreaktion durch Apoptose. An diesem Prozess ist CD95 beteiligt. In einer Reihe von malignen Erkrankungen wurden eine Herunterregulation der CD95-Expression oder Mutationen im CD95-Gen beobachtet. Es wird daher vermutet, dass CD95-induzierte Apoptose zur Entfernung von Tumorzellen beiträgt. Im Gegensatz dazu exprimieren sowohl primäre HRS-Zellen als auch etablierte HRS-Zelllinien in der Regel Wildtyp-CD95, sind aber trotzdem CD95-resistent. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass Komponenten des CD95-Systems, im Gegensatz zu anderen malignen Erkrankungen, in den HRS-Zellen hochreguliert sind, darunter CD95 selbst. In immunpräzipitierten DISCs von CD95-stimulierten HRS-Zellen wurde neben FADD und Caspase-8/-10 auch c-FLIP nachgewiesen. c-FLIP ist ein Caspase-8/-10-Homolog, das ebenfalls an FADD bindet, aber aufgrund fehlender katalytischer Aktivität die Aktivierung der Caspasen im DISC und damit die Apoptoseinduktion verhindert. Eine starke c-FLIP-Expression konnte in allen HRS-Zelllinien und in den HRS-Zellen nahezu aller untersuchter primärer Hodgkinfälle (55/59) gezeigt werden. Durch siRNA-vermittelte Herunterregulation von c-FLIP war es möglich, HRS-Zelllinien gegenüber CD95-induzierter Apoptose zu sensitivieren. Dies zeigt, dass die CD95-Rezeptor-induzierte Apoptose in den HRS-Zellen nicht strukturell, sondern funktionell inhibiert ist und c-FLIP stark zu dieser Inhibition beiträgt. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass die c-FLIP-Expression in den HRS-Zellen von der konstitutiven Aktivität des Transkriptionsfaktors NF-κB abhängt, die charakteristisch für diese Zellen ist. Normalerweise wird NF-κB von Inhibitorproteinen, den IκBs, im Zytoplasma zurückgehalten. Diverse Stimuli können den IKK-Komplex aktivieren, der die IκBs an bestimmten Serinresten phosphoryliert. Dies hat die Ubiquitinylierung und den Abbau der IκBs zur Folge, wodurch NF-κB frei wird, in den Kern wandert und dort seine Zielgene aktiviert. Es wird angenommen, dass in HRS-Zellen ein konstitutiv aktiver IKK-Komplex und teilweise Mutationen der IκB-Proteine zur konstitutiven NF-κB-Aktivität beitragen. Zu den NF-κB-abhängigen Genen in den HRS-Zellen gehören solche mit anti-apoptotischer und Zellzyklus-treibender Wirkung. Die Inhibition der NF-κB-Aktivität in den HRS-Zellen führt zu Apoptose und eingeschränkter Proliferation. Von dreiwertigem Arsen ist bekannt, dass es die Induzierbarkeit des IKK-Komplexes inhibieren kann und damit letztendlich die Aktivierung von NF-κB. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass Arsen in HRS-Zellen den konstitutiv aktiven IKK-Komplex inhibiert. In Zelllinien mit intakten IκB-Proteinen führte dies zur NF-κB-Inhibition und Apoptoseinduktion. Die Reduktion der NF-κB-Aktivität ging mit der Herunterregulation von anti-apoptotischen und Proliferations-fördernden Zielgenen einher. Die ektope Überexpression von NF-κB hob die Apoptose-induzierende Wirkung von Arsen teilweise auf. Durch Arsen-Behandlung von Mäusen konnte das Tumorwachstum xenotransplantierter HRS-Zellen stark verlangsamt werden. In explantierten Tumorzellen konnte ebenfalls eine NF-κB-Inhibition nachgewiesen werden. Die NF-κB-Inhibition durch Arsen trägt also stark zur Apoptoseinduktion in den HRS-Zellen bei. Zusammengefasst zeigen die Ergebnisse dieser Arbeit, dass die Modulation der Apoptoseresistenz neue therapeutische Ansätze für die Behandlung des Hodgkin Lymphoms bieten könnte. Der Einsatz von Arsen ist dabei besonders interessant, da Arsen schon für die Behandlung anderer maligner Erkrankungen eingesetzt wird.
The primary objective of this work was to develop a laser source for fundamental investigations in the field of laser – materials interactions. In particular it is supposed to facilitate the study of the influence of the temporal energy distribution such as the interaction between adjacent pulses on ablation processes. Therefore, the aim was to design a laser with a highly flexible and easily controllable temporal energy distribution. The laser to meet these demands is an SBS-laser with optional active mode-locking. The nonlinear reflectivity of the SBS-mirror leads to a passive Q-switching and issues ns-pulse bursts with µs spacing. The pulse train parameters such as pulse duration, pulse spacing, pulse energy and number of pulses within a burst can be individually adjusted by tuning the pump parameters and the starting conditions for the laser. Another feature of the SBS-reflection is phase conjugation, which leads to an excellent beam quality thanks to the compensation of phase distortions. Transverse fundamental mode operation and a beam quality better than 1.4 times diffraction limited can be maintained for average output powers of up to 10 W. In addition to the dynamics on a ns-timescale described above, a defined splitting up of each ns-pulse into a train of ps-pulses can be achieved by additional active mode-locking. This twofold temporal focussing of the intensity leads to single pulse energies of up to 2 mJ at pulse durations of approximately 400 ps which corresponds to a pulse peak power of 5 MW. While the pulse duration is of the same order of magnitude as those of other passively Q-switched lasers with simultaneous mode-locking, the pulse energy and pulse peak power exceeds the values of these systems found in the literature by an order of magnitude. To the best of my knowledge the laser presented here is the first implementation of a self-starting mode-locked SBS-laser oscillator. In order to gain a better understanding and control of the transient output of the laser two complementary numerical models were developed. The first is based on laser rate equations which are solved for each laser mode individually while the mode-locking dynamics are calculated from the resultant transient spectrum. The rate equations consider the mean photon densities in the resonator, therefore the propagation of the light inside the resonator is not properly displayed. The second model, in contrast, introduces a spatial resolution of the resonator and hence the propagation inside the resonator can more accurately be considered. Consequently, a mismatch between the loss modulation frequency and the resonator round trip time can be conceived. The model calculates all dynamics in the time domain and therefore the spectral influences such as the Stokes-shift have to be neglected. Both models achieve an excellent reproduction of the ns-dynamics that are generated by the SBS-Q-switch. Separately, each model fails to reproduce all aspects of the ps-dynamics of the SBS-laser in detail. This can be attributed to the complexity of the numerous physical processes involved in this system. But thanks to their complementary nature they provide a very useful tool for investigating the various influences on the dynamics of the mode-locked SBS-laser individually. These aspects can eventually be recomposed to give a complete picture of the mechanisms which govern the output dynamics. Among the aspects under scrutiny were in particular the start resonator quality which determines the starting condition for the SBS-Q-switch, the modulation depth of the AOM and the phonon lifetime as well as the Brillouin-frequency of the SBS-medium. The numerical simulations and the experiments have opened several doors inviting further investigations and promising a potential for further improvement of the experimental results: The results of the simulations in combination with the experimental results which determined the starting conditions for the simulations leave no doubt that the bandwidth generation can primarily be attributed to the SBS-Stokes-shift during the buildup of the Q-switch pulse. For each resonator round trip, bandwidth is generated by shifting a part of the revolving light in frequency. The magnitude of the frequency shift corresponds to the Brillouin-frequency which is a constant of the SBS material and amounts in the case of SF6 to 240 MHz. The modulation of the AOM merely provides an exchange of population between spectrally adjacent modes and therefore diminishes a modulation in the spectrum. By use of a material with a Brillouin-frequency in the GHz range the bandwidth generation can be considerably accelerated thereby shortening the pulse duration. Also, it was demonstrated that yet another nonlinear effect of the SBS can be exploited: If the phonon lifetime is short compared to the resonator round trip time we obtain a modulation in the SBS-reflectivity that supports the modulation of the AOM. The application of an external optical feedback by a conventional mirror turns out to be an alternative to the AOM in synchronizing the longitudinal resonator modes. The interesting feature about this system is that it is ― although highly complex in the physical processes and the temporal output dynamics ― very simple and inexpensive from a technical point of view. No expensive modulators and no control electronics are necessary. Finally, the numerical models constitute a powerful tool for the investigation of emission dynamics of complex laser systems on arbitrary timescales and can also display the spectral evolution of the laser output. In particular it could be demonstrated that differences in the results of the complementary models vanish for systems of lesser complexity.
Inhalt: 1. Einleitung 2. Zur Korrelation zwischen Bildungsniveau und sozialer Herkunft 2.1. Die mikrosoziologische Perspektive 2.2. Die Ungleichheit familiärer Lebenswelten 2.3. Bildungskarrieren als Ergebnisse rationaler Entscheidungen 3. Daten und Operationalisierung 4. Soziale Chancengleichheit im Kompetenzerwerb – der Ländervergleich 5. Strukturmerkmale von Bildungssystemen und soziale Chancengleichheit 5.1. Die makrosoziologische Perspektive 5.2. Institutionelle Diskriminierung 5.3. Soziale Entmischung 5.4. Private und kostenpflichtige Schulangebote 6. Erklärungsmodelle zur länderspezifischen Reproduktion sozialer Ungleichheit 6.1. Modellbildung und Modellhypothesen 6.2. Ergebnisse der pfadanalytischen Erklärungsmodelle 6.3. Diskussion der Ergebnisse 7. Strukturtypen von Bildungssystemen und die soziale Chancengleichheit 7.1. Bildungsstrukturtypen 7.2. Die Strukturtypen und ihre "idealen" Vertreter 7.2.1. Finnland (Strukturtyp: reine Einheitsschule) 7.2.2. Großbritannien (Strukturtyp: Einheitsschule und Privatschulen) 7.2.3. Frankreich (Strukturtyp: Späte Differenzierung) 7.2.4. Österreich (Strukturtyp: Frühe Differenzierung nach Leistung) 7.2.5. Deutschland (Strukturtyp: Frühe Differenzierung mit Elterneinfluss) 7.3. Strukturtypen und die Reproduktion sozialer Ungleichheit 8. Bildungsstrukturen als Ausdruck gesellschaftlicher Wohlfahrtsvorstellungen 9. Zusammenfassung
Soils contain a large amount of carbon (C) that is a critical regulator of the global C budget. Already small changes in the processes governing soil C cycling have the potential to release considerable amounts of CO2, a greenhouse gas (GHG), adding additional radiative forcing to the atmosphere and hence to changing climate. Increased temperatures will probably create a feedback, causing soils to release more GHGs. Furthermore changes in soil C balance impact soil fertility and soil quality, potentially degrading soils and reducing soils function as important resource. Consequently the assessment of soil C dynamics under present, recent past and future environmental conditions is not only of scientific interest and requires an integrated consideration of main factors and processes governing soil C dynamics. To perform this assessment an eco-hydrological modelling tool was used and extended by a process-based description of coupled soil carbon and nitrogen turnover. The extended model aims at delivering sound information on soil C storage changes beside changes in water quality, quantity and vegetation growth under global change impacts in meso- to macro-scale river basins, exemplary demonstrated for a Central European river basin (the Elbe). As a result this study: ▪ Provides information on joint effects of land-use (land cover and land management) and climate changes on croplands soil C balance in the Elbe river basin (Central Europe) presently and in the future. ▪ Evaluates which processes, and at what level of process detail, have to be considered to perform an integrated simulation of soil C dynamics at the meso- to macro-scale and demonstrates the model’s capability to simulate these processes compared to observations. ▪ Proposes a process description relating soil C pools and turnover properties to readily measurable quantities. This reduces the number of model parameters, enhances the comparability of model results to observations, and delivers same performance simulating long-term soil C dynamics as other models. ▪ Presents an extensive assessment of the parameter and input data uncertainty and their importance both temporally and spatially on modelling soil C dynamics. For the basin scale assessments it is estimated that croplands in the Elbe basin currently act as a net source of carbon (net annual C flux of 11 g C m-2 yr-1, 1.57 106 tons CO2 yr-1 entire croplands on average). Although this highly depends on the amount of harvest by-products remaining on the field. Future anticipated climate change and observed climate change in the basin already accelerates soil C loss and increases source strengths (additional 3.2 g C m-2 yr-1, 0.48 106 tons CO2 yr-1 entire croplands). But anticipated changes of agro-economic conditions, translating to altered crop share distributions, display stronger effects on soil C storage than climate change. Depending on future use of land expected to fall out of agricultural use in the future (~ 30 % of croplands area as “surplus” land), the basin either considerably looses soil C and the net annual C flux to the atmosphere increases (surplus used as black fallow) or the basin converts to a net sink of C (sequestering 0.44 106 tons CO2 yr-1 under extensified use as ley-arable) or reacts with decrease in source strength when using bioenergy crops. Bioenergy crops additionally offer a considerable potential for fossil fuel substitution (~37 PJ, 1015 J per year), whereas the basin wide use of harvest by-products for energy generation has to be seen critically although offering an annual energy potential of approximately 125 PJ. Harvest by-products play a central role in soil C reproduction and a percentage between 50 and 80 % should remain on the fields in order to maintain soil quality and fertility. The established modelling tool allows quantifying climate, land use and major land management impacts on soil C balance. New is that the SOM turnover description is embedded in an eco-hydrological river basin model, allowing an integrated consideration of water quantity, water quality, vegetation growth, agricultural productivity and soil carbon changes under different environmental conditions. The methodology and assessment presented here demonstrates the potential for integrated assessment of soil C dynamics alongside with other ecosystem services under global change impacts and provides information on the potentials of soils for climate change mitigation (soil C sequestration) and on their soil fertility status.
Dieser Aufsatz verknüpft die komparative Wohlfahrtsforschung mit der traditionellen Einstellungsforschung auf Basis von quantitativen empirischen Erhebungen. Inhalt: 1 Wohlfahrtskonzepte 1.1 Die Zieldimension 1.2 Die Wohlfahrtsproduzenten 2 Determinanten von Unterstützungen 2.1 Die Makroebene: Wohlfahrtsregimetypologien 2.2 Die Mikroebene: Interessen und Werte 3 Operationalisierung 3.1 Wohlfahrtskonzepte 3.2 Indikatoren der Mikroebene 4 Unterstützungspotentiale für die Wohlfahrtskonzepte 4.1 Die Unterstützung des Egalitarismus-Etatismus 4.1.1 Innerstaatliche Einstellungsvariationen 4.1.2 Zwischenstaatliche Einstellungsvariation 4.2 Die Unterstützung des Funktionalismus 4.3 Die Unterstützung des Investitionsprinzips 4.4 Die Unterstützung des reinen Leistungsprinzips 4.5 Die Unterstützung des Familialismus 4.6 Die Unterstützung des Chancengleichheit-Marktliberalismus-Index 4.7 Kompositionen von Wohlfahrtskonzepten
Inhalt: Vergleich der bisherigen Performanz der Wohlfahrtsregime - Politische Regime, Produktionsregime und Wohfahrtsregime - Vier Idealtypen von Wohlfahrtsregimen - Die Wertebasis der Wohlfahrtsregime - Die berücksichtigten Länder bzw. Ländergruppen - "Moral values" und Kriterien sozialer Wohlfahrt - Zum Gesamtbild der Performanz der Wohlfahrtsregime und der einzelnen Länder Herausforderungen, Randbedingungen und Veränderungsmöglichkeiten für die Wohlfahrtsregime Zur Unterstützung der verschiedenen Wohlfahrtskonzepte Schlussfolgerungen
Nach mehrjähriger Befassung mit dem Thema „Menschen mit Behinderungen“ hatte die Generalversammlung der Vereinten Nationen im Jahre 2001 die Resolution zur Ausarbeitung einer umfassenden internationalen Konvention zum Schutze und zur Förderung der Rechte von behinderten Menschen verabschiedet und einen Ad-hoc-Ausschuß zur Ausarbeitung dieser Konvention eingesetzt. Dieser nahm seine Arbeit im August 2002 auf und konnte schließlich im Jahre 2006 einen Entwurf vorlegen, der von der Generalversammlung am 13. Dezember 2006 im Konsens angenommen wurde. Mehr als 600 Millionen Menschen sind weltweit infolge geistiger und/oder körperlicher Beeinträchtigungen in ihrer Lebensführung durch physische oder gesellschaftliche Grenzen eingeschränkt. Rund 80% von ihnen leben in Entwicklungsländern. Menschen mit Behinderungen sehen sich mit Diskriminierungen und einem erschwerten Zugang zu wesentlichen Leistungen konfrontiert; beides hält sie oftmals davon ab, ihre Rechte und Freiheiten auszuüben. Ihnen wird so die vollständige und umfassende Teilhabe am gesellschaftlichen Leben sowie an gesellschaftlichen Aktivitäten erschwert. Es gibt deshalb eine Vielzahl von Bemühungen zur Gleichstellung behinderter mit nicht behinderten Menschen in bezug auf die Ausübung ihrer bürgerlichen, politischen, wirtschaftlichen, sozialen und kulturellen Rechte. Ziel der jetzt verabschiedeten Konvention soll es sein, den vollständigen und gleichberechtigten Genuß aller Menschenrechte und Grundfreiheiten für Menschen mit Behinderungen zu fördern, zu schützen und zu sichern sowie den Respekt vor ihrer angeborenen Würde zu fördern (Art. 1). Der Entwurf enthält sowohl bürgerliche und politische als auch wirtschaftliche, soziale und kulturelle Rechte. Der Aufsatz erläutert die Hintergründe der Konvention und gibt einen Überblick über ihre Inhalte.
The best of both worlds
(2006)
Gegenstand der Publikation ist eine Art der Transmigration, die nicht, wie in der bisherigen Forschungsliteratur aufgezeigt, durch die Überbrückung des Wohlstandsgefälles entsteht, sondern durch die Verwirklichung eines bestimmten Lebensstils. In mehreren Interviews mit drei Seglern, die – neben der Teilnahme an internationalen Regatten – aus Sets verschiedener Motive zwischen Neuseeland und Europa pendeln, wird deren Lebenswelt als "Long distance-Transmigranten" dargestellt und miteinander verglichen. Im theoretischen Teil werden die Befunde der Fallstudie in die wissenschaftliche Debatte eingeordnet. Ein Abriss zur Kritik sowie die Konsequenzen dieser für die Arbeit werden gezogen. Der Nachweis, dass die untersuchten Probanden "Sonderfälle" darstellen, wird erbracht und die Einführung eines eigenen wissenschaftlichen Begriffes für dieses neue Migrationsphänomen erfolgt. Obgleich diese Studie auf einer relativ schmalen empirischen Basis erwachsen ist, zeichnet sie sich durch das innovative Vorgehen der Autorin aus.
Die vorliegende Schrift "Die Islamische Republik Iran" erwächst aus der Durchführung sowie der Vor- und Nachbereitung einer Studienreise von Studenten in den Iran. Im Herbst 2004 reist die Gruppe nach Teheran und lernt neben den dem Alborz-Gebirge und der Kaspi-Region auch die Städte Shiraz, Persepolis, Yazd und Esfahan kennen. In acht Einzelbeiträgen vermitteln die Studenten unter dem Eindruck des selbst Gesehenen und Erlebten und in der Literatur Erarbeiteten einen Überblick zum politisch-administrativen System der Islamischen Republik Iran, zur Wirtschaft, zur Bevölkerungsentwicklung, zur Stadtstruktur im islamischen Orient und in der Hauptstadt, zur Migration im Zusammenhang mit dem Iran-Irak-Krieg, zur Binnenwanderung sowie zu ausgewählten Aspekten der Außenpolitik.
Inhalt: Leitartikel: Die Redaktion: Gute Lehrerbildung braucht auch dieses Land Lehramtsstudium, Praktika, Vorbereitungsdienst: Mirko Wendland: Studierbarkeit im Einstiegsbereich des Lehramtsstudiums Jörg Nicht: Studienabbruch und Studienwechsel in erziehungswissenschaftlichen Studiengängen an der Universität Potsdam Agi Schründer-Lenzen: Zur Rolle von Studierenden im Kontext anwendungsorientierter Lehr-/Lernforschung Wilfried Schubarth: Die Qualität des Vorbereitungsdienstes aus Sicht der LehramtskandidatInnen und SeminarleiterInnen im Land Brandenburg Hartmut Giest: Bildung – Medien – Neue Lernkultur Oggi Enderlein: Wissensdurst und Lebenshunger Brigitte Duvinage, Martin Wilkens: Das Praxissemester im Lehramtsstudium an der Universität Potsdam Matti Meri: Praxisanteile im Lehrerstudium Holger Rupprecht: Ein früher Praxisbezug kann für angehende Lehrkräfte nur sinnvoll sein Charlotte Gemsa: Lehramtsabschluss - und wie weiter? Schule und Aufklärung: Evelyn Dahme: Lernen für’s wirkliche Leben Sabine Kaschubowski: Sexualpädagogische Aufklärungsarbeit von jungen Menschen in Brandenburg Gabriele Kerntopf, Martin Neumann: "Lernen unterm Regenbogen" Rückblicke: Viola Grellmann: Vielleicht komme ich am Mittag noch einmal vorbei... Katharina Paulke, Mirko Wendland, Annette Barthelmes: Entspann Dich Katharina Paulke: "Es ist was es ist sagt die Liebe" Mirko Wendland: Liedermacherkonzert
Inhalt: Datengrundlage und Probleme - Datenbasis - Probleme Entwicklung des Verarbeitenden Gewerbes - Allgmeine Entwicklung 1995 bis 2003 in Berlin und Brandenburg - nach Regionen - nach Hauptgruppen - nach Betriebsgrößenklassen Investitionsentwicklung - Allgemeine Entwicklung von 1995 bis 2003 in Berlin und Brandenburg Exportentwicklung - Allgemeine Entwicklung von 1995 bis 2003 in Berlin und Brandenburg
In a recent contribution in Nature (vol. 442, pp. 555-558) Austin & Vivanco showed that sunlight is the dominant factor for decomposition of grass litter in a semi-arid grassland in Argentine. The quantification of this effect was portrayed as a novel finding. I put this result in the context of three other publications from as early as 1980 that quantified photodegradation. My synopsis shows that photodegradation is an important process in semi-arid grasslands in South America, North America and eastern Europe.
The formation of colloids by the controlled reduction, nucleation, and growth of inorganic precursor salts in different media has been investigated for more than a century. Recently, the preparation of ultrafine particles has received much attention since they can offer highly promising and novel options for a wide range of technical applications (nanotechnology, electrooptical devices, pharmaceutics, etc). The interest derives from the well-known fact that properties of advanced materials are critically dependent on the microstructure of the sample. Control of size, size distribution and morphology of the individual grains or crystallites is of the utmost importance in order to obtain the material characteristics desired. Several methods can be employed for the synthesis of nanoparticles. On the one hand, the reduction can occur in diluted aqueous or alcoholic solutions. On the other hand, the reduction process can be realized in a template phase, e.g. in well-defined microemulsion droplets. However, the stability of the nanoparticles formed mainly depends on their surface charge and it can be influenced with some added protective components. Quite different types of polymers, including polyelectrolytes and amphiphilic block copolymers, can for instance be used as protecting agents. The reduction and stabilization of metal colloids in aqueous solution by adding self-synthesized hydrophobically modified polyelectrolytes were studied in much more details. The polymers used are hydrophobically modified derivatives of poly(sodium acrylate) and of maleamic acid copolymers as well as the commercially available branched poly(ethyleneimine). The first notable result is that the polyelectrolytes used can act alone as both reducing and stabilizing agent for the preparation of gold nanoparticles. The investigation was then focused on the influence of the hydrophobic substitution of the polymer backbone on the reduction and stabilization processes. First of all, the polymers were added at room temperature and the reduction process was investigated over a longer time period (up to 8 days). In comparison, the reduction process was realized faster at higher temperature, i.e. 100°C. In both cases metal nanoparticles of colloidal dimensions can be produced. However, the size and shape of the individual nanoparticles mainly depends on the polymer added and the temperature procedure used. In a second part, the influence of the prior mentioned polyelectrolytes was investigated on the phase behaviour as well as on the properties of the inverse micellar region (L2 phase) of quaternary systems consisting of a surfactant, toluene-pentanol (1:1) and water. The majority of the present work has been made with the anionic surfactant sodium dodecylsulfate (SDS) and the cationic surfactant cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) since they can interact with the oppositely charged polyelectrolytes and the microemulsions formed using these surfactants present a large water-in-oil region. Subsequently, the polymer-modified microemulsions were used as new templates for the synthesis of inorganic particles, ranging from metals to complex crystallites, of very small size. The water droplets can indeed act as nanoreactors for the nucleation and growth of the particles, and the added polymer can influence the droplet size, the droplet-droplet interactions, as well as the stability of the surfactant film by the formation of polymer-surfactant complexes. One further advantage of the polymer-modified microemulsions is the possibility to stabilize the primary formed nanoparticles via a polymer adsorption (steric and/or electrostatic stabilization). Thus, the polyelectrolyte-modified nanoparticles formed can be redispersed without flocculation after solvent evaporation.
Abbildende Spektrometrie
(2006)
The rigorous development, application and validation of distributed hydrological models obligates to evaluate data in a spatially distributed way. In particular, spatial model predictions such as the distribution of soil moisture, runoff generating areas or nutrient-contributing areas or erosion rates, are to be assessed against spatially distributed observations. Also model inputs, such as the distribution of modelling units derived by GIS and remote sensing analyses, should be evaluated against groundbased observations of landscape characteristics. So far, however, quantitative methods of spatial field comparison have rarely been used in hydrology. In this paper, we present algorithms that allow to compare observed and simulated spatial hydrological data. The methods can be applied for binary and categorical data on regular grids. They comprise cell-by-cell algorithms, cell-neighbourhood approaches that account for fuzziness of location, and multi-scale algorithms that evaluate the similarity of spatial fields with changing resolution. All methods provide a quantitative measure of the similarity of two maps. The comparison methods are applied in two mountainous catchments in southern Germany (Brugga, 40 km<sup>2) and Austria (Löhnersbach, 16 km<sup>2). As an example of binary hydrological data, the distribution of saturated areas is analyzed in both catchments. For categorical data, vegetation zones that are associated with different runoff generation mechanisms are analyzed in the Löhnersbach. Mapped spatial patterns are compared to simulated patterns from terrain index calculations and from satellite image analysis. It is discussed how particular features of visual similarity between the spatial fields are captured by the quantitative measures, leading to recommendations on suitable algorithms in the context of evaluating distributed hydrological models.
This thesis studies strong, completely charged polyelectrolyte brushes. Extensive molecular dynamics simulations are performed on different polyelectrolyte brush systems using local compute servers and massively parallel supercomputers. The full Coulomb interaction of charged monomers, counterions, and salt ions is treated explicitly. The polymer chains are anchored by one of their ends to a uncharged planar surface. The chains are treated under good solvent conditions. Monovalent salt ions (1:1 type) are modelled same as counterions. The studies concentrate on three different brush systems at constant temperature and moderate Coulomb interaction strength (Bjerrum length equal to bond length): The first system consists of a single polyelectrolyte brush anchored with varying grafting density to a plane. Results show that chains are extended up to about 2/3 of their contour length. The brush thickness slightly grows with increasing anchoring density. This slight dependence of the brush height on grafting density is in contrast to the well known scaling result for the osmotic brush regime. That is why the result obtained by simulations has stimulated further development of theory as well as new experimental investigations on polyelectrolyte brushes. This observation can be understood on a semi-quantitative level using a simple scaling model that incorporates excluded volume effects in a free-volume formulation where an effective cross section is assigned to the polymer chain from where couterions are excluded. The resulting regime is called nonlinear osmotic brush regime. Recently this regime was also obtained in experiments. The second system studied consists of polyelectrolyte brushes with added salt in the nonlinear osmotic regime. Varying salt is an important parameter to tune the structure and properties of polyelectrolytes. Further motivation is due to a theoretical scaling prediction by Pincus for the salt dependence of brush thickness. In the high salt limit (salt concentration much larger than counterion concentration) the brush height is predicted to decrease with increasing external salt, but with a relatively weak power law showing an exponent -1/3. There is some experimental and theoretical work that confirms this prediction, but there are other results that are in contradiction. In such a situation simulations are performed to validate the theoretical prediction. The simulation result shows that brush thickness decreases with added salt, and indeed is in quite good agreement with the scaling prediction by Pincus. The relation between buffer concentration and the effective ion strength inside the brush at varying salt concentration is of interest both from theoretical as well as experimental point of view. The simulation result shows that mobile ions (counterions as well as salt) distribute nonhomogeneously inside and outside of the brush. To explain the relation between the internal ion concentration with the buffer concentration a Donnan equilibrium approach is employed. Modifying the Donnan approach by taking into account the self-volume of polyelectrolyte chains as indicated above, the simulation result can be explained using the same effective cross section for the polymer chains. The extended Donnan equilibrium relation represents a interesting theoretical prediction that should be checked by experimental data. The third system consist of two interacting polyelectrolyte brushes that are grafted to two parallel surfaces. The interactions between brushes are important, for instance, in stabilization of dispersions against flocculation. In the simulations pressure is evaluated as a function of separation D between the two grafting planes. The pressure behavior shows different regimes for decreasing separation. This behavior is in qualitative agreement with experimental data. At relatively weak compression the pressure behavior obtained in the simulation agrees with a 1/D power law predicted by scaling theory. Beyond that the present study could supply new insight for understanding the interaction between polyelectrolyte brushes.
Problemstellung • Geoökologische Prozessforschung versucht für große Landschaftsausschnitte, die in der Natur ablaufenden und vom Menschen beeinflussten Prozesse mit Hilfe von Modellen nachzuvollziehen • exakte Erfassung der Ausstattung des Untersuchungsraumes ist wesentliche Voraussetzung für eine wirklichkeitsnahe Abbildung • Modelle derzeit weder in der Lage, alle ablaufenden Prozesse in die Betrachtung einzubeziehen, noch präzise Eingangsdaten bei der Beschreibung des Ausgangszustandes zu verarbeiten • häufig liegen Modelleingangsdaten nicht in der notwendigen Präzision vor • In Modellen wird Ausstattung eines Untersuchungsgebietes über den Boden, den Grundwassereinfluss und die Flächennutzung beschrieben • Flächennutzung besitzt weitgehend statische Elemente (Nutzungstypen Wald, Gewässer, Siedlung) und hochdynamische Elemente (jährlicher Wechsel der Fruchtart auf jedem Acker) • Bedarf nach detaillierter (lage- und zeitkonkreter) Eingabe der Verteilung der Ackerfrüchte im Modellzeitraum, da Landwirtschaft als eine der bedeutenden Quellen für diffusen Nährstoffeintrag ins Ökosystem angesehen wird Stand der Forschung • bei Erfassung von Kulturen der Landwirtschaft aus Fernerkundungsdaten hat sich multitemporale Klassifizierung als sinnvoll erwiesen, weil sich anhand einer Einzelaufnahme die verschiedenen Kulturen nicht sicher trennen lassen • Klassifizierung erfolgt mit überwachten Methoden unter Verwendung von Trainingsflächen im Datensatz, von denen die dort angebaute Frucht bekannt ist • in die Klassifizierung werden zusätzliche Informationen einbezogen (Fuzzy), die Auskunft über die Wahrscheinlichkeit des Auftretens der Frucht geben (Anbaueignung in Abhängigkeit von Hangneigung, Niederschlag, Höhenlage, Boden) Die Ergebnisse dieser Klassifikationen sind meist nicht auf andere Landschaftsausschnitte und Anbaujahre übertragbar, weil die Ausprägung der Spektralsignatur einer Kultur durch veränderte Boden- und Witterungsbedingungen variiert. Lösungsansatz • auf Basis von Satellitendaten und Anbauinformationen aus 15 aufeinander folgenden Jahren (35 Aufnahmetermine) sollten von Witterung und Boden unabhängige Jahreskurven der spektralen Charakteristik wichtiger Ackerkulturen gewonnen werden, die den Wachstumsverlauf der Pflanzen beschreiben • diese Kurven sollen anstelle von Trainingsgebieten zur multitemporalen Klassifizierung von Daten eines Anbaujahres herangezogen werden Schlussfolgerungen und Ausblick • Prinzipiell erscheint Vorgehen erfolgreich, jedoch in Abhängigkeit von der Brauchbarkeit der herangezogenen Szenen schwankt Güte des Ergebnisses noch • Verfahren stellt wesentlichen Fortschritt zu bisherigem Vorgehen auf Trainingsflächenbasis dar • ist zumindest im Untersuchungsgebiet immer wieder ohne weitere Kenntnis von Anbauinformationen anwendbar, lediglich exakte phänologische Datierung der dann verwendeten Aufnahmen erforderlich • für andere Gebiete (Variation in Niederschlag und Boden) ist Anpassung der phänologischen Datierung der Kurven erforderlich (Form ist weiter verwendbar) • optimale Bildkombination zur Trennung aller Kulturen ist: Anfang/Mitte April – Mitte Mai – Anfang Juli – Mitte August – Mitte September • Kombination sollte bei verbesserter Verfügbarkeit von Daten beschaffbar sein • problematisch scheinen Trockensituationen im Mai und Juni zu sein, so dass zu schnell reifende Wintergetreide nicht richtig erkannt werden, Bedarf Bodeninformationen einzubeziehen • Trennung von Hackfrüchten weiterhin problematisch (wie schon in bisherigen Verfahren), führt zu übermäßigen Anteilen im Ergebnis, in Abhängigkeit vom Anbauanteil besser vernachlässigen • Einbeziehung von Fuzzyinformationen erscheint sinnvoll • Zusammenhang von Bodengüte und Frucht (Anbaueignung eines Bodens für eine Frucht) • Wasserverfügbarkeit am Standort (in Abhängigkeit von Speichervermögen des Bodens, Grundwasseranschluss und Niederschlag) • Summe der Niederschläge bis zum Aufnahmezeitpunkt (Trockenheitsindex) <hr> Dokument 1: Foliensatz | Dokument 2: Abstract <hr> Interdisziplinäres Zentrum für Musterdynamik und Angewandte Fernerkundung Workshop vom 9. - 10. Februar 2006
Die Präsentation gibt zuerst einen Überblick über mögliche Parameter für die Wasserhaushaltsmodellierung, die aus Fernerkundungs(FE)-daten generell abgeleitet werden können. Bei der Beschreibung der Ableitungsverfahren dieser Parameter aus (FE)-Daten wird auf die Landnutzung, Vegetationsindices und die reale Evapotranspiration (ETr) fokussiert. Die Verfahren zur Bestimmung der ETr aus optischen FE-Daten lassen grob wie folgt gliedern : • Direkte Ableitung der Evapotranspiration aus radiometrisch bestimmten Oberflächen-temperaturen • Ableitung von Modellinputdaten wie z.B. Globalstrahlung, Albedo, Blattflächeniondex LAI und NDVI aus FE-Daten zur Anwendung von SoilVegetation-AtmosphereTransfer- und Energiebilanzmodellen wie z.B. SEBAL (Bastiaansen et al . 1998) • Kombinierte Anwendung verschiedenster Sensoren wie SAR-ERS1, LANDSAT-TM, NOAA-AHVRR mit SVAT-Modellen und hydrologischen Einzugsgebietsmodellen Die Validierung dieser Methoden wurde in verschiedenen Messkampagnen wie z.B. Lo-trex10E-HIBE, FIFE oder HAPEX-Sahel durchgeführt. Dabei wurde die aus dem entspre-chenden Sensor abgeleitete ETr mit gemessenen ETr-Raten von Ankerstationen innerhalb eines definierten Gebietes verglichen. Diese Ankerstationen leiteten die ETr aus Profil-, Ed-dy-Flux-, oder Szintillometermessungen ab. Durchgängige längere Zeitreihen der ETr sind nur mit FE-Daten mit hoher Wiederholungsrate wie z.B. NOAA-AVHRR, MODIS hoher Zeitauflösung möglich Mit Landsat-TM z.B. ergeben sich dagegen nur „Snap Shots“ der ETr von einzelnen Tagen. Daher wurden oftmals Multisensorverfahren d.h. Kombination von z.B. Landsat-TM mit NOAA-AVHRR eingesetzt oder die FE-Daten nur für die Erhebung zeitin-varianter Eingangsdaten (z.B. Landnutzung) und zur raumbezogenen Validierung der ETr-Berechnungen von hydrologischen Modellen verwendet. Im zweiten Teil des Vortrags wird ein Anwendungsbeispiel für den Versuch einer räumliche Validierung eines Wasserhaus-haltsmodells über NDVI-ETr-Datenprodukte aus Landsat-TM5-Daten für das Stobbergebiet. Ein weiteres Anwendungsbeispiel für die Einbindung von Landnutzungsdatenprodukten aus Landsat-TM5-Daten in die Wasserhaushaltmodellierung für das Ucker-Einzugsgebiet schliesst den Vortrag ab. <hr> Dokument 1: Foliensatz | Dokument 2: Abstract <hr> Interdisziplinäres Zentrum für Musterdynamik und Angewandte Fernerkundung Workshop vom 9. - 10. Februar 2006