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A water quality model for shallow river-lake systems and its application in river basin management
(2007)
This work documents the development and application of a new model for simulating mass transport and turnover in rivers and shallow lakes. The simulation tool called 'TRAM' is intended to complement mesoscale eco-hydrological catchment models in studies on river basin management. TRAM aims at describing the water quality of individual water bodies, using problem- and scale-adequate approaches for representing their hydrological and ecological characteristics. The need for such flexible water quality analysis and prediction tools is expected to further increase during the implementation of the European Water Framework Directive (WFD) as well as in the context of climate change research. The developed simulation tool consists of a transport and a reaction module with the latter being highly flexible with respect to the description of turnover processes in the aquatic environment. Therefore, simulation approaches of different complexity can easily be tested and model formulations can be chosen in consideration of the problem at hand, knowledge of process functioning, and data availability. Consequently, TRAM is suitable for both heavily simplified engineering applications as well as scientific ecosystem studies involving a large number of state variables, interactions, and boundary conditions. TRAM can easily be linked to catchment models off-line and it requires the use of external hydrodynamic simulation software. Parametrization of the model and visualization of simulation results are facilitated by the use of geographical information systems as well as specific pre- and post-processors. TRAM has been developed within the research project 'Management Options for the Havel River Basin' funded by the German Ministry of Education and Research. The project focused on the analysis of different options for reducing the nutrient load of surface waters. It was intended to support the implementation of the WFD in the lowland catchment of the Havel River located in North-East Germany. Within the above-mentioned study TRAM was applied with two goals in mind. In a first step, the model was used for identifying the magnitude as well as spatial and temporal patterns of nitrogen retention and sediment phosphorus release in a 100~km stretch of the highly eutrophic Lower Havel River. From the system analysis, strongly simplified conceptual approaches for modeling N-retention and P-remobilization in the studied river-lake system were obtained. In a second step, the impact of reduced external nutrient loading on the nitrogen and phosphorus concentrations of the Havel River was simulated (scenario analysis) taking into account internal retention/release. The boundary conditions for the scenario analysis such as runoff and nutrient emissions from river basins were computed by project partners using the catchment models SWIM and ArcEGMO-Urban. Based on the output of TRAM, the considered options of emission control could finally be evaluated using a site-specific assessment scale which is compatible with the requirements of the WFD. Uncertainties in the model predictions were also examined. According to simulation results, the target of the WFD -- with respect to total phosphorus concentrations in the Lower Havel River -- could be achieved in the medium-term, if the full potential for reducing point and non-point emissions was tapped. Furthermore, model results suggest that internal phosphorus loading will ease off noticeably until 2015 due to a declining pool of sedimentary mobile phosphate. Mass balance calculations revealed that the lakes of the Lower Havel River are an important nitrogen sink. This natural retention effect contributes significantly to the efforts aimed at reducing the river's nitrogen load. If a sustainable improvement of the river system's water quality is to be achieved, enhanced measures to further reduce the immissions of both phosphorus and nitrogen are required.
Abenteuer Lesesprache : zum Aufbau interkomprehensiver Lesekompetenz in den romanischen Sprachen
(2007)
Plurilinguismus oder „English only“? Als politische Institution, in der es nur sprachliche und kulturelle Minderheiten gibt und geben wird, folgt die Europäische Union einer plurilinguistischen Orientierung, womit ein erheblicher Bedarf an Sprach- und Kulturkenntnissen (und deren Erwerb) verbunden ist. Grosso modo umfasst die EU drei große indoeuropäische Sprachfamilien: die romanische, slawische und germanische. Innerhalb jeder dieser Sprachgruppen gibt es etymologisch bedingte Gemeinsamkeiten, die v.a. die Phonologie, Morphologie, Lexik und Syntax betreffen. Die Kenntnis dieser synchron erkennbaren gemeinsamen Elemente bzw. ihrer einzelsprachlich äquivalenten Varianten ermöglicht transferhaftes Lernen im Sinne der Interkomprehension in Sprachfamilien. Grundlage der romanischen Interkomprehension ist das „Vulgärlatein“, dessen Spezifik v.a. gegenüber den heutigen Sprachen der Romania herausgestellt wird. Den lerntheoretischen Hintergrund der Interkomprehension bilden die Interlanguage-Hypothese, die Annahme mentaler Netzwerke sowie die verschiedenen Verarbeitungsstadien des interkomprehensiven Spracherwerbs: Spontangrammatik, Mehrsprachenspeicher und didaktischer Monitor. Zudem wird die Rolle mutter- und fremdsprachlicher Transferbasen sowie die der einzelnen Transferdomänen (Form, Inhalt, Funktion, Pragmatik, Didaktik) erläutert. Schwerpunkte der vorliegenden Arbeit bilden die Motivation und die einzelnen Verarbeitungsstadien beim interkomprehensiven Lesen, wobei dem sprachlichen Vorwissen der Lesenden besondere Bedeutung zukommt. Der vorgeschlagene Leitfaden für das erschließende Lesen umfasst drei Gesamtlektüren und berücksichtigt dabei sowohl sprachsystematische als auch textlinguistische Kriterien. Zur Illustration dient ein aktueller Text in Nissart, der auch verschiedenen Probanden vorgelegt wurde. Die Analyse ergab, dass ein globales Textverständnis durch die Kenntnis einer romanischen Sprache spontan gegeben ist, dieses Globalverständnis im Einzelnen jedoch deutlich differieren kann. Am Ende der Arbeit werden mit der Darstellung der strukturellen Besonderheiten des Rumänischen die Grenzen interkomprehensiven Leseverständnisses gezeigt, aber auch der erleichterte Einstieg in die Sprachproduktion dargelegt.
Das Metabolische Syndrom stellt eine Kombination verschiedener metabolischer Anomalien in einem Individuum dar. Starkes Übergewicht gilt als maßgebende Größe in der Genese des Syndroms, welches mit einem enormen Risiko für kardiovaskuläre Erkrankungen einhergeht. Um die stark steigende Prävalenz des Metabolischen Syndroms einzudämmen, sind dringend Konzepte für die Behandlung, vor allem jedoch für die Prävention von Übergewicht erforderlich. Einen wichtigen Beitrag leisten diesbezüglich Ballaststoffe in der Ernährung. Sie tragen auf unterschiedlichen Wegen zur Gewichtskontrolle bei und beeinflussen zudem verschiedene mit dem Metabolischen Syndrom assoziierte Blutparameter. Ebenso werden protektive Effekte von Polyphenolen, welche zur Gruppe der sekundären Pflanzenstoffe zählen, beschrieben. Diese wirken u. a. auf den Glukose- sowie den Insulinhaushalt und greifen darüber hinaus in die Regulation der Fettverbrennung sowie des Energieverbrauches ein. Die Kombination beider Substanzgruppen verspricht bedeutendes gesundheitsförderndes Potential; dieses wurde gegenwärtig jedoch kaum untersucht. Carobballaststoff ist ein polyphenolreicher und vorwiegend unlöslicher Extrakt der Frucht des Johannisbrotbaumes (Ceratonia siliqua L). Bislang publizierte Studien zur physiologischen Wirksamkeit dieses Ballaststoffpräparates weisen sowohl beim Tier als auch beim Menschen bemerkenswerte hypocholesterinämische Eigenschaften nach. Inwiefern sich der Verzehr des Carobballaststoffes ebenso auf die Entwicklung von Übergewicht sowie anderen Messgrößen des Metabolischen Syndroms auswirkt, ist allerdings nicht bekannt. Die Zielstellung der Promotionsarbeit bestand darin, die postprandialen Wirkungen des Carobballaststoffverzehrs mit Hilfe einer Humanstudie aufzuzeigen. In die randomisierten, einfach verblindeten Untersuchungen im cross-over-Design wurden 20 gesunde Erwachsene im Alter zwischen 22 und 62 Jahren eingeschlossen. Unter Verwendung variierender Begleitmahlzeiten wurden die postprandialen Effekte verschiedener Mengen des Carobballaststoffes untersucht. Hierbei standen die Veränderungen der Plasmakonzentrationen von Glukose, Triglyceriden (TG), totalem und acyliertem Ghrelin sowie der Serumkonzentrationen von Insulin und nicht-veresterten Fettsäuren (NEFA) im Mittelpunkt der Betrachtungen. Der Verzehr des Carobballaststoffes in Kombination mit 200 ml Wasser und 50 g Glukose erhöhte die postprandialen Glukose- und Insulinkonzentrationen gegenüber der Glukoselösung ohne Ballaststoffzusatz. In Kombination mit 400 ml einer Flüssigmahlzeit verzehrt, senkte Carobballaststoff die postprandialen TG-, NEFA- und Ghrelin- (acyliert) Antworten. Die Untersuchung des respiratorischen Quotienten nach Zusatz von Carobballaststoff zur Flüssigmahlzeit mittels indirekter Respirationskalorimetrie bekräftigte die bereits bekannten Effekte auf den Lipidmetabolismus und wies zudem eine Steigerung der Fettverwertung unter Verminderung der Glukoseoxidation nach. Wurde Carobballaststoff schließlich in Lebensmittel eingebracht, sanken nach dem Verzehr dieser Lebensmittel erneut die postprandialen Konzentrationen an TG und NEFA. Gleichzeitig erhöhten sich die Glukose-, Insulin- sowie Ghrelin- (acyliert) Antworten. Carobballaststoff löst in Abhängigkeit von der jeweils verzehrten Begleitmatrix unterschiedliche Effekte aus. Das Präparat weist beachtliche Wirkungen auf die Blutlipide sowie den Energieverbrauch auf, hat indes ungünstige Wirkungen auf die Blutglukose, sofern er in Kombination mit einer veränderten Nährstoffmatrix aufgenommen wird. Carobballaststoff besitzt starkes gesundheitsförderndes Potential; jedoch sind weitere Studien notwendig, um seine Wirkungen sowie deren Voraussetzungen besser zu verstehen. Ferner sollten Untersuchungen über einen längeren Zeitraum vorgenommen werden, um die langfristige Relevanz der gewonnenen Ergebnisse darzulegen. Danach stellt die Anreicherung spezieller Lebensmittel mit Carobballaststoff einen geeigneten Weg dar, um von den viel versprechenden protektiven Wirkungen des Präparates zu profitieren.
The need to develop sustainable resource management strategies for semi-arid and arid rangelands is acute as non-adapted grazing strategies lead to irreversible environmental problems such as desertification and associated loss of economic support to society. In such vulnerable ecosystems, successful implementation of sustainable management strategies depends on well-founded under-standing of processes at different scales that underlay the complex system dynamic. There is ample evidence that, in contrast to traditional sectoral approaches, only interdisciplinary research does work for resolving problems in conservation and natural resource management. In this thesis I combined a range of modeling approaches that integrate different disciplines and spatial scales in order to contribute to basic guidelines for sustainable management of semi-arid and arid range-lands. Since water availability and livestock management are seen as most potent determinants for the dynamics of semi-arid and arid ecosystems I focused on (i) the interaction of ecological and hydro-logical processes and (ii) the effect of farming strategies. First, I developed a grid-based and small-scaled model simulating vegetation dynamics and inter-linked hydrological processes. The simulation results suggest that ecohydrological interactions gain importance in rangelands with ascending slope where vegetation cover serves to obstruct run-off and decreases evaporation from the soil. Disturbances like overgrazing influence these positive feedback mechanisms by affecting vegetation cover and composition. In the second part, I present a modeling approach that has the power to transfer and integrate ecological information from the small scale vegetation model to the landscape scale, most relevant for the conservation of biodiversity and sustainable management of natural resources. I combined techniques of stochastic modeling with remotely sensed data and GIS to investigate to which ex-tent spatial interactions, like the movement of surface water by run-off in water limited environments, affect ecosystem functioning at the landscape scale. My simulation experiments show that overgrazing decreases the number of vegetation patches that act as hydrological sinks and run-off increases. The results of both simulation models implicate that different vegetation types should not only be regarded as provider of forage production but also as regulator of ecosystem functioning. Vegetation patches with good cover of perennial vegetation are capable to catch and conserve surface run-off from degraded surrounding areas. Therefore, downstream out of the simulated system is prevented and efficient use of water resources is guaranteed at all times. This consequence also applies to commercial rotational grazing strategies for semi-arid and arid rangelands with ascending slope where non-degraded paddocks act as hydrological sinks. Finally, by the help of an integrated ecological-economic modeling approach, I analyzed the relevance of farmers’ ecological knowledge for longterm functioning of semi-arid and arid grazing systems under current and future climatic conditions. The modeling approach consists of an ecological and an economic module and combines relevant processes on either level. Again, vegetation dynamics and forage productivity is derived by the small-scaled vegetation model. I showed that sustainable management of semi-arid and arid rangelands relies strongly on the farmers’ knowledge on how the ecosystem works. Furthermore, my simulation results indicate that the projected lower annual rainfall due to climate change in combination with non-adapted grazing strategies adds an additional layer of risk to these ecosystems that are already prone to land degradation. All simulation models focus on the most essential factors and ignore specific details. Therefore, even though all simulation models are parameterized for a specific dwarf shrub savanna in arid southern Namibia, the conclusions drawn are applicable for semi-arid and arid rangelands in general.
This thesis addresses real-time rendering techniques for 3D information lenses based on the focus & context metaphor. It analyzes, conceives, implements, and reviews its applicability to objects and structures of virtual 3D city models. In contrast to digital terrain models, the application of focus & context visualization to virtual 3D city models is barely researched. However, the purposeful visualization of contextual data of is extreme importance for the interactive exploration and analysis of this field. Programmable hardware enables the implementation of new lens techniques, that allow the augmentation of the perceptive and cognitive quality of the visualization compared to classical perspective projections. A set of 3D information lenses is integrated into a 3D scene-graph system: • Occlusion lenses modify the appearance of virtual 3D city model objects to resolve their occlusion and consequently facilitate the navigation. • Best-view lenses display city model objects in a priority-based manner and mediate their meta information. Thus, they support exploration and navigation of virtual 3D city models. • Color and deformation lenses modify the appearance and geometry of 3D city models to facilitate their perception. The presented techniques for 3D information lenses and their application to virtual 3D city models clarify their potential for interactive visualization and form a base for further development.
Sulphur, a macronutrient essential for plant growth, is among the most versatile elements in living organisms. Unfortunately, little is known about regulation of sulphate uptake and assimilation by plants. Identification of sulphate signalling processes will allow to control sulphate acquisition and assimilation and may prove useful in the future to improve sulphur-use efficiency in agriculture. Many of genes involved in sulphate metabolism are regulated on transcriptional level by products of other genes called transcription factors (TF). Several published experiments revealed TF genes that respond to sulphate deprivation, but none of these have been so far been characterized functionally. Thus, we aimed at identifying and characterising transcription factors that control sulphate metabolism in the model plant Arabidopsis thaliana. To achieve that goal we postulated that factors regulating Arabidopsis responses to inorganic sulphate deficiency change their transcriptional levels under sulphur-limited conditions. By comparing TF transcript profiles from plants grown on different sulphate regimes, we identified TF genes that may specifically induce or repress changes in expression of genes that allow plants to adapt to changes in sulphate availability. Candidate genes obtained from this screening were tested by reverse genetics approaches. Transgenic plants constitutively overproducing selected TF genes and mutant plants, lacking functional selected TF genes (knock out), were used. By comparing metabolite and transcript profiles from transgenic and wild type plants we aimed at confirming the role of selected AP2 TF candidate genes in plant adaptation to sulphur unavailability. After preliminary characterisation of WRKY24 and MYB93 TF genes, we postulate that these factors are involved in a complex multifactorial regulatory network, in which WRKY24 and MYB93 would act as superior factors regulating other transcription factors directly involved in the regulation of S-metabolism genes. Results obtained for plants overproducing TOE1 and TOE2 TF genes suggests that these factors may be involved in a mechanism, which is promoting synthesis of an essential amino acid, methionine, over synthesis of another amino acid, cysteine. Thus, TOE1 and TOE2 genes might be a part of transcriptional regulation of methionine synthesis. Approaches creating genetically manipulated plants may produce plant phenotypes of immediate biotechnological interest, such as plants with increased sulphate or sulphate-containing amino acid content, or better adapted to the sulphate unavailability.
Ansprüche?
(2007)
Belasten ungelöste Vermögensfragen die deutsch-polnischen Beziehungen? Auf der einen Seite stehen Deutsche, die im Zuge des Potsdamer Abkommens entschädigungslos enteignet wurden und nun Rückforderungsansprüche stellen. Auf der anderen Seite gibt es den Beschluss des polnischen Parlaments aus dem Jahre 2004, der im Potsdamer Abkommen fixierte iegsentschädigungen von Deutschland fordert – ungeachtet des polnischen Verzichts auf Reparationszahlungen von 1953. Die Beiträge von Tobias H. Irmscher und Jan Sandorski setzen sich mit der Rechtmäßigkeit dieser Ansprüche auseinander und suchen nach Lösungsansätzen. Dabei bieten sie unterschiedliche Sichtweisen auf die historischen Ereignisse und analysieren, ob die Vermögensfragen tatsächlich ungelöst sind.
Antike in Potsdam-Sanssouci
(2007)
Die in diesem Band zusammengestellten Beiträge sollen zu einer aktiven Auseinandersetzung mit der Antikerezeption auf dem Parkgelände von Potsdam-Sanssouci anregen. Ein Aufsatz zur Gartenkunst in der Antike und in Sanssouci leitet den Band ein. Den Hauptteil bilden zahlreiche Führungsblätter zur Mythologie, Architektur, Malerei u.a. Sie sind besonders als Grundlage für die Planung von Exkursionen mit Schülergruppen geeignet, richten sich aber auch ganz allgemein an Freunde der Antike. Weitere Informationstexte, antike Quellen, Lösungen zu den Führungsblättern sowie Karten und praktische Hinweise für einen Potsdam-Besuch runden den Band ab.
Aus der Einleitung: Vor 15 Jahren hat Polen mit dem Transformationsprozess begonnen, der das Land von einer sozialistischen Planwirtschaft mit autoritärem Regime in einen modernen demokratischen Staat marktwirtschaftlicher Ausrichtung verwandelt hat. Seither genießt das polnische Volk nach vielen Jahren der Fremdherrschaft wieder seine eigene Souveränität. Mit dem Ende der sozialistischen Ära begann eine Phase umfangreicher und weit reichender institutioneller, wirtschaftlicher und sozialer Veränderungen. Diese gehen einher mit hoher Arbeitslosigkeit und starker Verunsicherung im Umgang mit den sich neu bildenden Strukturen, was eine große Belastung für die Bevölkerung darstellt. Den Herausforderungen zum Trotz haben es die Polen geschafft, in nur wenigen Jahren ein institutionelles und wirtschaftliches Niveau zu erreichen, das sich an dem Niveau westeuropäischer Staaten orientiert. Diese Leistung wurde u. a. durch die Europäische Kommission anerkannt, indem 1998 zunächst die Beitrittsverhandlungen mit Polen eröffnet wurden und das Land im Mai 2004 zur Europäischen Union (EU) beitrat. Während die alten Mitgliedsstaaten der Europäischen Union eine lang andauernde Phase wirtschaftlichen Abschwungs erleiden, findet im angrenzenden Polen ein rasanter wirtschaftlicher Aufholungsprozess statt. Wachstumsraten von 5 % und mehr sind hierbei keine Seltenheit. Diese Entwicklung wird von vielen Bürgern der alten EU Mitgliedssaaten in Zeiten steigender Arbeitslosigkeit und sinkender Löhne wahrgenommen und teilweise als Ursache der eigenen Misere identifiziert. Tatsache aber ist, dass sogar bei anhaltender Dynamik der polnischen Wirtschaft ein Erreichen des westeuropäischen Standards, wenn überhaupt, erst in mehreren Jahrzehnten als realistisch erscheint. Ebenso wie im wirtschaftlichen Bereich stellt sich die institutionelle Diskrepanz zwischen Polen und den Ländern der EU der 15 dar. Zu groß sind die Unterschiede, als dass sie in nur einem Jahrzehnt hätten nachgeholt und ausgeglichen werden könnten. Als zusätzlich Hindernis ist zu werten, dass sich in den letzten Jahren die Berichte der Europäischen Kommission, der Weltbank oder Transparency International mehren, Korruption in Polen bedrohe sämtliche Sphären des öffentlichen und privaten Lebens und die junge „alte“ Demokratie somit durch hausgemachte Probleme ins Strudeln geraten könnte. Innerhalb der Europäischen Kommission scheint man sich des Problems der Korruption in Polen bewusst zu sein und befürchtet diese in Form eines trojanischen Pferdes importiert zu bekommen (Vgl. Dehley 2002: 4). Andere Organisationen wie GRECO1 zeichnen ein düstereres Szenario, da sie der Korruption in Polen attestieren, die demokratischen Institutionen auszuhöhlen.
The overall program "arborescent numbers" is to similarly perform the constructions from the natural numbers (N) to the positive fractional numbers (Q+) to positive real numbers (R+) beginning with (specific) binary trees instead of natural numbers. N can be regarded as the associative binary trees. The binary trees B and the left-commutative binary trees P allow the hassle-free definition of arbitrary high arithmetic operations (hyper ... hyperpowers). To construct the division trees the algebraic structure "coppice" is introduced which is a group with an addition over which the multiplication is right-distributive. Q+ is the initial associative coppice. The present work accomplishes one step in the program "arborescent numbers". That is the construction of the arborescent equivalent(s) of the positive fractional numbers. These equivalents are the "division binary trees" and the "fractional trees". A representation with decidable word problem for each of them is given. The set of functions f:R1->R1 generated from identity by taking powers is isomorphic to P and can be embedded into a coppice by taking inverses.