Experimente ueber den Einflussee von Metaboliten und Antimetaboliten am Modell von Trichomonas Vaginalis. VII. Mitteilung: Experimente mit Antimetaboliten (Experiments on the Influence of Metabolites and Antimetabolites on the Model of Trichomonas Vaginalis. VII. Communication: Experiments on Antimetabolites),

DTIC Science & Technology

with six trichomonas strains and the following antivitamins: aminopterine, acetylpyridine, pyridine sulfonic acid, aminobutyric acid, pantoyltaurin...benzimidazol, 5.6-dimethyl-benzimidazid, azaadenin, avidine, phthiocol, dicumarol, tri-o-cresylphosphate, di-o-cresylacetate. Growth of trichomonas in...concentrations above 0.80 mg/ml. A clear inhibiting effect upon the development of trichomonas cultures was seen with phthiocole at a concentration of

Experimente ueber den Einflusse von Metaboliten und Antimetaboliten am Modell von Trichomonas Vaginalis. VIII. Mitteilung: Experiments mit Hormonen (Experiments on the Influence of Metabolites and Antimetabolites on the Model of Trichomonas Vaginalis. VIII. Communication: Experiments with Hormones),

DTIC Science & Technology

experiments were performed on 7 trichomonas vaginalis strains. The test cultures with serotonin, oestron, testosteron and methyltestosteron grew at...The present study has been concerned with the influence of some hormones upon trichomonas growth. The following substances were used for our...ml onward. Adrenalin and noradrenalin have generally inhibiting action (from 0.80 mg/ml onward) upon trichomonas growth. The antihormone 3.5-dijodtyrosin does rarely influence the growth of trichomonas . (Author)

Experimente ueber den Einflusse von Metabolites und Antimetaboliten am Modell von Trichomonas Vaginalis. III. Mitteilung: Experimente mit Essentiellen Fettsaeuren (Experiments on the Influence of Metabolites and Antimetabolites on the Model of Trichomonas Vaginalis. III. Communication: Experiments with Essential Fatty Acids),

DTIC Science & Technology

The relationship between the double and trifold unsaturated fatty acids and Trichomonas vaginalis was tested. The experiments aimed at testing the...influence of vitamin F, linolic and linoleic acid upon multiplication of Trichomonas vaginalis . Vitamin F exerts trichomonacidal effect upon... Trichomonas vaginalis cultures. Linolic acid alone does not yet show great differences at concentrations of 0,01 to 0.05 mg/ml, as compared to the controls. At

Experiment ueber den Einflusse von Metaboliten und Antimetaboliten am Modell von Trichomonas Vaginalis. IV. Mitteilung: Vitamine, die das Wachstum von Trichomonas Vaginalis Beguenstigen (Experiments on the Influence of Metabolites and Antimetabolites on the Model of Trichomonas Vaginalis. IV. Communication: Vitamins Favouring the Growth of Trichomonas Vaginalis),

DTIC Science & Technology

A number of vitamins have been investigated for their influence upon Trichomonas vaginalis . At a concentration of 0.20 mg ml vitamin A has...stimulating action upon the growth of Trichomonas vaginalis . Vitamin D2 has been shown to favour Trichomonas multiplication in all experimental series...Vitamin D3 generally favours the Trichomonas vaginalis population. Addition of vitamin E resulted in enhanced multiplication of Trichomonas and longer

Experimente ueber den Einflusse von Metaboliten und Antimetaboliten am Modell von Trichomonas Vaginalis. V. Mitteilung: Beziehungen der Vitamin-B-Kemplexe zu Trichomonas Vaginalis (Experiments on the Influence of Metabolites and Antimetabolites on the Model of Trichomonas Vaginalis. V. Communication: Relationship between Vitamin-B-Complexes and Trichomonas Vaginalis),

DTIC Science & Technology

vitamin B1 clear evidence of any influence upon Trichomonas growth could not be obtained. Choline favours the growth of Trichomonas vaginalis . In...0.20 mg/ml onward liponic acid had inhibiting effect upon Trichomonas . Carnitine chloride favoured the growth of Trichomonas vaginalis . (Modified author abstract)...The present study was concerned with the relationship between the vitamins of the B-complex and Trichomonas . From the results obtained in studies on

Entwicklungen und Auswirkungen der Schulprofilierung an allgemeinbildenden Schulen in ausgewählten europäischen Ländern und Implementationsperspektiven für Deutschland

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Nonte, Sonja

2013-07-01

Developments and consequences of school profiling in general-education schools in selected European countries and perspectives for implementation in Germany - The development of a school programme, e.g. by way of forming a profile in the field of music or sports, is part of everyday school life in many European state and private schools today and even statutory in some countries and states. This paper focuses on the background and the significance of this development in school politics but also on the potential and the challenges which come with the profile formation of schools on an individual as well as systemic basis. Furthermore, the author introduces and discusses examples for the profile formation of schools and classes by looking at concrete projects. After that, recommendations are given for school programme work in individual schools. The focus is especially on German-speaking countries such as Germany, Austria and Switzerland.

Experimente ueber den Einflusse von Metaboliten und Antimetaboliten am Model von Trichomonas Vaginalis. II. Mitteilung: Experimente mit der Vitamin K-Gruppe (Experiments on the Influence of Metabolites and Antimetabolites on the Model of Trichomonas Vaginalis. II. Communication: Experiments with the Vitamin K-Group),

DTIC Science & Technology

K4 essential reduction of multiplication of Trichomonas vaginalis was observed within a range of 0.25 and 0.35 mg/ml, from 0.40 mg/ml onward single...The aim of the investigation was to test the relationship between the individual K-vitamins K1, K3, K4 and K5 and Trichomonas analytically. The...show any remarkable differences between the control culture and the test series (Table 1) in Trichomonas multiplication. With vitamin K3 gradually

[Sexuality education on the Internet : From Dr. Sommer to Dr. Google].

PubMed

Döring, Nicola

2017-09-01

Female and male adolescents in Germany are increasingly using the Internet to find information about sexuality and sexual health. This review paper summarizes what we know about the status quo of online sexuality education in Germany.Based on a systematic literature review including 40 papers from international, peer-reviewed journals spanning 2010-2017, this paper first describes different aspects of the sexuality-related online search behavior of adolescents: its prevalence, predictors, topics and contexts. One main finding is the fact that adolescents use a computer or smartphone to type their sexuality-related questions into the search engine Google or the search engine of the video platform YouTube.Based on 54 online searches, this paper subsequently presents the kind of sexuality-related online content adolescents find if they ask "Dr. Google" for sexual advice; a collection of 1236 authentic sexuality-related questions of adolescents was used for this analysis. It turned out that online sexuality education offered by leading professional organizations like the BZgA ("Bundeszentrale für gesundheitliche Aufklärung") or pro familia was nearly invisible, while numerous other providers of online sex education consistently appeared in the top Google search results. Among them were the "Dr. Sommer" team of the youth magazine Bravo; online healthcare and advice portals; online forums; the online encyclopedia Wikipedia and, above all, sex education channels on YouTube. In this paper, the latter are presented in more detail for the first time.The third part of the paper addresses the quality of online sexual education over four main areas of quality evaluation. The presentation of the status quo ends with some recommendations both for future research and for sexuality education in practice.

[Are competitions an appropriate instrument for youth smoking cessation? A 1-year follow-up of the Germany-wide "Smoke-free 2004" campaign].

PubMed

Schneider, Sven; Mohnen, Sigrid Mechthild; Tönges, Saskia; Pötschke-Langer, Martina; Schulze, Alexander

2006-09-15

In 2004, the German Cancer Research Center ("Deutsches Krebsforschungszentrum" [DKFZ]), collaborating with the Federal Center for Health Education ("Bundeszentrale für gesundheitliche Aufklärung" [BZgA]) and supported by the World Health Organization (WHO), carried out a population-related smoking cessation campaign entitled "Rauchfrei 2004" ("Smoke-free 2004"). Using mass-media communication, the campaign was intended to motivate as many smokers as possible to quit smoking for at least 4 weeks, so as to achieve, ideally, complete cessation of tobacco consumption. This prevention campaign explicitly included juvenile smokers. Within a 1-year follow-up survey, a 1/3 random sample was taken from a total of 4,358 juvenile participants whose smoking status by the end of the competition and 1 year later was evaluated according to international standards. 42% of juvenile participants named monetary reasons, 33% health-related reasons as their chief motivation for participating in the competition. 61% of young adults questioned stated that they were abstinent at the end of the competition, i.e., at least for 4 weeks. 1 year later, 19% of juvenile participants stated to be nonsmokers. 12% of them stated to have been continuously abstinent for 12 months after the start of the competition. This publication is the first scientific evaluation of juvenile participation in a competition-based smoking cessation campaign. Although some methodological restrictions need to be taken into account, abstinence rates determined according to internationally applied WHO evaluation guidelines are significantly higher than the secular trend. Thus, the prevention approach presented here appears to be similarly effective as alternative intervention programs that tend to be more expensive.

[Assessment of so called organic trace compounds in drinking water from the regulatory, health and aesthetic-quality points of view, with special consideration given to pharmaceuticals].

PubMed

Dieter, H H; Mückter, H

2007-03-01

More than 2500 chemically defined substances are approved as drugs in Germany. Unlike agricultural pesticides, these biologically active structures are not used in open environmental compartments and therefore their environmental toxicological data base is not nearly as complete. Nevertheless, some of them become environmental contaminants after their intended use. Therefore, from the viewpoint of environmental health protection, there are gaps in their health-related environmental risk assessment. Organic trace compounds that lack an adequate toxicological database, and their mixtures, in drinking water can be safely regulated and provisionally assessed by combining the "similar joint action" addition rule with the recommendation of the Federal Environment Agency of March 2003 "Assessing the presence of substances in drinking water without (adequate) toxicological database from the health point of view". The general precautionary value (Gesundheitlicher Orientierungswert GOW1=0.10 microg/l), which is a recommendation for weakly to not genotoxic compounds, re presents a workable compromise between preventive health protection, water management considerations and aesthetic quality claims (purity). Compliance with this value in the long term will only be possible if the chemical and biological degradation of pharmaceuticals and their metabolites in waste water and waste water treatment plants is effectively improved. Alternatively, there is the risk of drinking water degenerating into a sink for highly mobile, polar and persistent compounds. Their elimination at a stage as late as technical drinking water treatment would be neither close to the initial cause nor justifiable in terms of technical effectiveness. The risk assessment of their byproducts would give rise to further uncertainties. Possible conflicts with the therapeutic quality must be solved by developing substitute products which are environmentally sound.

Migration und Flucht aus Afrika südlich der Sahara - Historische Ursachen, aktuelle Auswirkungen, Lösungsansätze

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Spaeth, Andreas

2018-04-01

Since decolonization till todays "New Odyssey" - the current European refugee crisis—(Kingsley 2016) we witnessed an unhindered and unrestricted migration to Europe from Africa south of the Sahara. Regulated migration was even promoted for medical staff, soldiers and seamen. This was induced by a shortage of qualified staff in receiving ex-colonial powers and the need maintaining mercenary armies for todays international conflicts. Political refugees were often hoped to form new western-friendly governments in cases of socialist Ethiopia and dictatorial regimes in esp. ex-Zaire, Togo, Guinea-Conakry, Uganda, Ghana and Zimbabwe. Todays migration out of Africa south of the Sahara is often caused by political and humanitarian crises, but specifically accelerated by the long-lasting negligence of donors for small-scale agricultural development. Land grabbing and the challenge to bring millions of youth with formal training into a meaningful occupation are seen as further important causes of rural outmigration. A "mismatch" between training programs offered especially by international development agencies and training needs for employability is also causing mass-unemployment of youth. An alignment of future development programming with the needs of the poor to assure a "right to stay" should be addressed by international policy makers with highest priority.

Migration und Flucht aus Afrika südlich der Sahara. Historische Ursachen, aktuelle Auswirkungen, Lösungsansätze

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Spaeth, Andreas

2018-04-01

Since decolonization till todays "New Odyssey"—the current European refugee crisis—(Kingsley 2016) we witnessed an unhindered and unrestricted migration to Europe from Africa south of the Sahara. Regulated migration was even promoted for medical staff, soldiers and seamen. This was induced by a shortage of qualified staff in receiving ex-colonial powers and the need maintaining mercenary armies for todays international conflicts. Political refugees were often hoped to form new western-friendly governments in cases of socialist Ethiopia and dictatorial regimes in esp. ex-Zaire, Togo, Guinea-Conakry, Uganda, Ghana and Zimbabwe. Todays migration out of Africa south of the Sahara is often caused by political and humanitarian crises, but specifically accelerated by the long-lasting negligence of donors for small-scale agricultural development. Land grabbing and the challenge to bring millions of youth with formal training into a meaningful occupation are seen as further important causes of rural outmigration. A "mismatch" between training programs offered especially by international development agencies and training needs for employability is also causing mass-unemployment of youth. An alignment of future development programming with the needs of the poor to assure a "right to stay" should be addressed by international policy makers with highest priority.

[Vegetarische und vegane Ernährung bei Kindern - Stand der Forschung und Forschungsbedarf].

PubMed

Keller, Markus; Müller, Stine

2016-01-01

Die Praxis vegetarischer Ernährungsformen ist in Deutschland im letzten Jahrzehnt deutlich angestiegen. Allerdings ist der Anteil vegetarischer und veganer Kinder dabei unbekannt. Studien mit Erwachsenen zeigen das präventive Potenzial, aber auch potenzielle Schwachstellen pflanzenbasierter Kostformen. Die Vorteile und Risiken einer vegetarischen bzw. veganen Ernährung im Kindesalter wurden bisher jedoch relativ selten untersucht. Außerdem lassen das unterschiedliche Alter der Kinder, das heterogene Studiendesign sowie die teilweise geringe Probandenzahl der Studien keine verbindlichen Aussagen zu. In dieser Übersichtsarbeit werden die Ergebnisse der wenigen Studien zu vegetarisch und vegan ernährten Kindern (< 12 Jahren) in Nordamerika und Europa zusammengefasst. Demnach lag die Zufuhr von Nahrungsenergie und Makronährstoffen vegetarischer und veganer Kinder meist näher an den Empfehlungen der Fachgesellschaften als die Ernährung gleichaltriger Mischkostkinder. Ebenso wiesen vegetarisch und vegan ernährte Kinder eine höhere Zufuhr von und bessere Versorgung mit verschiedenen Vitaminen und Mineralstoffen auf. Häufiger zeigten sich jedoch Defizite bei Vitamin B12, Zink, Kalzium, Eisen und Vitamin D. Das Wachstum und die Entwicklung vegetarisch und vegan ernährter Kinder entsprachen weitgehend den Referenzstandards, wobei sie dazu tendierten, leichter, schlanker und (< 5 Jahren) auch kleiner zu sein. Aufgrund der unzureichenden Studienlage besteht erheblicher Forschungsbedarf zu den Auswirkungen einer vegetarischen und veganen Ernährung im Kindesalter. © 2016 S. Karger GmbH, Freiburg.

Entwicklung von umwelt- und naturschutzgerechten Verfahren der landwirtschaftlichen Landnutzung für das Biosphärenreservat Schorfheide-Chorin

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Meyer-Aurich, Andreas

1999-11-01

Mit der vorliegenden Arbeit werden exemplarisch Chancen und Grenzen der Integration von Umwelt- und Naturschutz in Verfahren der ackerbaulichen Landnutzung aufgezeigt. Die Umsetzung von Zielen des Umwelt- und Naturschutzes in Verfahren der Landnutzung ist mit verschiedenen Schwierigkeiten verbunden. Diese liegen zum einen in der Konkretisierung der Ziele, um diese umsetzen zu können, zum anderen in vielfach unzulänglichem Wissen über den Zusammenhang zwischen unterschiedlichen Formen der Landnutzung und insbesondere den biotischen Naturschutzzielen. Zunächst wird die Problematik der Zielfestlegung und Konkretisierung erörtert. Das Umweltqualitätszielkonzept von Fürst et al. (1992) stellt einen Versuch dar, Ziele des Umwelt- und Naturschutzes zu konkretisieren. Dieses Konzept haben Heidt et al. (1997) auf einen Landschaftsausschnitt von ca. 6000 ha im Biosphärenreservat Schorfheide-Chorin im Nordosten Brandenburgs angewendet. Eine Auswahl der von Heidt et al. (1997) formulierten Umweltqualitätsziele bildet die Basis dieser Arbeit. Für die ausgewählten Umweltqualitätsziele wurden wesentliche Einflussfaktoren der Landnutzung identifiziert und ein Bewertungssystem entwickelt, mit dem die Auswirkungen von landwirtschaftlichen Anbauverfahren auf diese Umweltqualitätsziele abgebildet werden können. Die praktizierte Landnutzung von 20 Betrieben im Biosphärenreservat Schorfheide-Chorin wurde von 1994 bis 1997 hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die Umweltqualitätsziele analysiert. Die Analyse ergab ein sehr differenziertes Bild, das zum Teil Unterschiede in der Auswirkung auf die Umweltqualitätsziele für den Anbau einzelner Kulturen oder für bestimmte Betriebstypen zeigte. Es zeigte sich aber auch, dass es bei der Gestaltung des Anbaus einzelner Kulturarten große Unterschiede gab, die für Umweltqualitätsziele Bedeutung haben. Neben der Analyse der Landnutzung im Biosphärenreservat Schorfheide-Chorin wurde ein System entwickelt, mit dem die modellhafte Abbildung von Verfahren der Landnutzung möglich ist. Die Modellverfahren wurden in eine umfangreiche Datenbank eingebunden. Sie wurden mit Hilfe eines Fuzzy- Regelsystems hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die Umweltqualitätsziele bewertet. Die systematisch bewerteten Verfahren wurden in ein Betriebsmodell integriert, womit eine weitergehende Analyse der Zielbeziehungen und die Berechnung von Szenarien mit unterschiedlichen Rahmenbedingungen ermöglicht wurde. Die Analyse der Beziehung verschiedener Ziele zueinander (Zieldivergenz, Zielkonvergenz) zeigte, dass sich mit der Verfolgung vieler Umweltqualitätsziele auch positive Effekte für andere Umweltqualitätsziele ergaben. Teilweise konnte allerdings auch eine Zieldivergenz festgestellt werden, die auf mögliche Zielkonflikte hinweist. Bei der Analyse der Szenarienergebnisse zeigte sich, dass die vorgeschlagenen Veränderungen von Rahmenbedingungen vielfach eine Verschlechterung für verschiedene Umweltqualitätsziele mit sich bringen. Eine Ursache dafür liegt darin, dass bei der Definition der Szenarien die Bedeutung der Stilllegungen unterschätzt wurde. The objective of this research was to show the opportunities and limitations associated with integrating of environmental goals into agricultural land use management. For this purpose, the impact of agricultural land uses on six environmental quality goals was analysed for an approximately 16.000 ha study region within the biosphere reserve Schorfheide-Chorin in north-eastern Brandenburg (Germany). The environmental quality goals considered were protection of ground water, preservation of groundwater recharge, protection of the soil against wind and water erosion and preservation of animal species typical of the agricultural landscape, in particular partridge, amphibians and cranes. For each environmental quality goal, an evaluation framework is presented which enables an assessment of the impact of agricultural land uses on the environmental quality goals. The evaluation framework was applied to assess the impact of land uses of twenty farms in the study area from 1994 to 1997. It was demonstrated that the impact of agricultural land uses on the environmental quality of the region is very complex, and - although some crops did significantly impact certain aspects, one factor did not overwhelmingly contribute to the overall environmental quality. The evaluation framework was integrated further into a system of modelled cropping practices for optimisation calculations. For this purpose, a model framework was established based on a MS Access database. In the database, cropping practices for 17 crops are stored. Inputs and yields are adapted to the site-specific yield potential. In addition to the cropping practices, the model framework is comprised of an evaluation module and optimisation module. Hence, the impact of the cropping practices can be assessed for each site. This model framework provides the basis for optimisation calculations to forecast various land uses under different conditions. A step-wise integration of the environmental quality goals into the optimisation algorithm of a model farm allows for showing trade-offs between economic and ecological goals. The results of the trade-offs show that an improvement of ecological goal achievement is possible with little impact on the gross margin, as long as the improvement is less than 30% of the starting situation. If improvements greater than 30% are desired, very high losses of gross margin must be taken into consideration. Another result of the calculations shows that high achievements of environmental quality goals often correlate with the percentage of set-aside land within the total area.

[The first deontology dissertation in Croatia (Desković, 1943)].

PubMed

Segota, I

1995-01-01

The first Croatian deontological dissertation, and probably one of the oldest in Europe, was written in Vienna in 1843. It was also published there in German. Our medical historians discovered it 40 years ago. However, its contents have up to now been unknown to our scientific and broader community. The manuscript, titled "About Physician's Duties to the State and to his Fellow-Men" (in German original: Joseph Descovich, Ueber die Pflichten des Artzes, Gegen den Staat uind seine Mitmenschen), is the work of a Dalmatian physician from Omis, Dr. Josip Desković. Nowadays when medical ethics has evolved into an independent academic discipline, and is rapidly spreading on all continents, this dissertation indicates that historical roots of medical ethics in Croats are by more than 150 years older compared to some other European countries, e. g. Sweden. The author presents the content of the dissertation and analyses it from ethical and sociological viewpoints. He relates it to Hippocratic ethics as well as to contemporary medical ethics termed bioethics, which is steadily establishing itself in modern medicine.

Azelainsäure 20 % Creme: Auswirkung auf Lebensqualität und Krankheitsaktivität bei erwachsenen Patientinnen mit Acne vulgaris.

PubMed

Kainz, Julius Thomas; Berghammer, Gabriele; Auer-Grumbach, Piet; Lackner, Verena; Perl-Convalexius, Sylvia; Popa, Rodica; Wolfesberger, Barbara

2016-12-01

Zur Wirksamkeit von Aknetherapien und deren Auswirkungen auf die Lebensqualität erwachsener Patienten liegen kaum Daten vor. ZIEL: Erhebung der Wirkung von Azelainsäure 20 % Creme (Skinoren ® ) auf Akne-Schweregrad und krankheitsbedingte Lebensqualität. Nichtinterventionelle Studie bei erwachsenen Patientinnen mit leichter bis mittelschwerer Akne. Wirksamkeitsparameter waren DLQI sowie Akne-Schweregrad im Gesicht, am Dekolleté sowie am Rücken im Gesamturteil des Prüfarztes (IGA-Skala: Grad 1 = annähernd reine Haut; 2 = leichte Akne; 3 = mittelschwere Akne). Visiten waren zu Studienbeginn sowie nach 4-8 und zwölf Wochen geplant. Von den 251 eingeschlossenen Patientinnen lag zu Studienbeginn bei 59 %, 31 % bzw. 10 % ein IGA-Grad von 1, 2 bzw. 3 vor; die am häufigsten betroffene Hautpartie war das Gesicht (IGA-Grad 2 oder 3: 79 %). Nach zwölf Behandlungswochen war eine signifikante Besserung der Acne vulgaris im Gesicht (IGA-Grad 0 oder 1: 82 %) sowie auf Dekolleté und Rücken feststellbar. Der mediane DLQI-Wert sank von neun zu Studienbeginn auf fünf nach zwölf Behandlungswochen. Neunzig Prozent der behandelnden Ärzte und Patientinnen beurteilten die Verträglichkeit der Behandlung als sehr gut oder gut. Die Anwendung von 20%iger Azelainsäure-Creme führt bei erwachsenen Frauen zu einer signifikanten Besserung der Acne vulgaris und der krankheitsbedingten Lebensqualität. © 2016 Deutsche Dermatologische Gesellschaft (DDG). Published by John Wiley & Sons Ltd.

Historical roots of centrosome research: discovery of Boveri's microscope slides in Würzburg

PubMed Central

Scheer, Ulrich

2014-01-01

Boveri's visionary monograph ‘Ueber die Natur der Centrosomen’ (On the nature of centrosomes) in 1900 was founded primarily on microscopic observations of cleaving eggs of sea urchins and the roundworm parasite Ascaris. As Boveri wrote in the introductory paragraph, his interests were less about morphological aspects of centrosomes, but rather aimed at an understanding of their physiological role during cell division. The remarkable transition from observations of tiny dot-like structures in fixed and sectioned material to a unified theory of centrosome function (which in essence still holds true today) cannot be fully appreciated without examining Boveri's starting material, the histological specimens. It was generally assumed that the microscope slides were lost during the bombing of the Zoological Institute in Würzburg at the end of WWII. Here, I describe the discovery of a number of Boveri's original microscope slides with serial sections of early sea urchin and Ascaris embryos, stained by Heidenhain's iron haematoxylin method. Some slides bear handwritten notes and sketches by Boveri. Evidence is presented that the newly discovered slides are part of the original material used by Boveri for his seminal centrosome monograph. PMID:25047623

The mystery of the thymus gland.

PubMed

Liu, Daniel; Ellis, Harold

2016-09-01

The thymus is the last organ in the human body to have its mechanisms fully understood, having had its function fully delineated more than 50 years ago (Miller , Tissue Antigens 63:509-517). Prior to this, the thymus gland has had an interesting history with theories having included a role in fetal growth and development before becoming more sinisterly, a cause of sudden infant death in the late 19th century known as status lymphaticus (Paltauf , Wien Klin Wochenschr 2:877-881). Until Miller (, Lancet 278:748-749) eventually proved its primarily immunological role, the history of this mysterious gland has closely mirrored the history of medicine itself, troubling the minds of pathologists such as Virchow (, Ueber die Chlorose und die damit zusammenhängenden Anomalien im Gefässapparate, insbesondere über "Endocarditis puerperalis," vorgetragen in der Sitzung der Berliner Geburtshülflichen Gesellschaft vom 12) and Grawitz (, Deut Med Wochenschr 22:429-431), surgeons such as Astley Cooper (, The Anatomy of the Thymus Gland) and Keynes (1953, Ann R Coll Surg 12:88), and eminent medical epidemiologists such as Greenwood and Woods [, J Hyg (Lond) 26:305-326]. This article will hopefully be of interest therefore to both clinician and historian alike. Clin. Anat. 29:679-684, 2016. © 2016 Wiley Periodicals, Inc. © 2016 Wiley Periodicals, Inc.

Reconstruction of multistage massive rock slope failure: Polymethodical approach in Lake Oeschinen (CH)

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Knapp, Sibylle; Gilli, Adrian; Anselmetti, Flavio S.; Hajdas, Irka

2016-04-01

Lateglacial and Holocene rock-slope failures occur often as multistage failures where paraglacial adjustment and stress adaptation are hypothesised to control stages of detachment. However, we have only limited datasets to reconstruct detailed stages of large multistage rock-slope failures, and still aim at improving our models in terms of geohazard assessment. Here we use lake sediments, well-established for paleoclimate and paleoseismological reconstruction, with a focus on the reconstruction of rock-slope failures. We present a unique inventory from Lake Oeschinen (Bernese Alps, Switzerland) covering about 2.4 kyrs of rock-slope failure history. The lake sediments have been analysed using sediment-core analysis, radiocarbon dating and seismic-to-core and core-to-core correlations, and these were linked to historical and meteorological records. The results imply that the lake is significantly younger than the ~9 kyrs old Kandersteg rock avalanche (Tinner et al., 2005) and shows multiple rock-slope failures, two of which could be C14-dated. Several events detached from the same area potentially initiated by prehistoric earthquakes (Monecke et al., 2006) and later from stress relaxation processes. The data imply unexpected short recurrence rates that can be related to certain detachment scarps and also help to understand the generation of a historical lake-outburst flood. Here we show how polymethodical analysis of lake sediments can help to decipher massive multistage rock-slope failure. References Monecke, K., Anselmetti, F.S., Becker, A., Schnellmann, M., Sturm, M., Giardini, D., 2006. Earthquake-induced deformation structures in lake deposits: A Late Pleistocene to Holocene paleoseismic record for Central Switzerland. Eclogae Geologicae Helvetiae, 99(3), 343-362. Tinner, W., Kaltenrieder, P., Soom, M., Zwahlen, P., Schmidhalter, M., Boschetti, A., Schlüchter, C., 2005. Der nacheiszeitliche Bergsturz im Kandertal (Schweiz): Alter und Auswirkungen auf die damalige Umwelt. Eclogae Geologicae Helvetiae, 98(1), 83-95.

Noise-induced transitions and resonant effects in nonlinear systems

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Zaikin, Alexei

2003-02-01

Our every-day experience is connected with different acoustical noise or music. Usually noise plays the role of nuisance in any communication and destroys any order in a system. Similar optical effects are known: strong snowing or raining decreases quality of a vision. In contrast to these situations noisy stimuli can also play a positive constructive role, e.g. a driver can be more concentrated in a presence of quiet music. Transmission processes in neural systems are of especial interest from this point of view: excitation or information will be transmitted only in the case if a signal overcomes a threshold. Dr. Alexei Zaikin from the Potsdam University studies noise-induced phenomena in nonlinear systems from a theoretical point of view. Especially he is interested in the processes, in which noise influences the behaviour of a system twice: if the intensity of noise is over a threshold, it induces some regular structure that will be synchronized with the behaviour of neighbour elements. To obtain such a system with a threshold one needs one more noise source. Dr. Zaikin has analyzed further examples of such doubly stochastic effects and developed a concept of these new phenomena. These theoretical findings are important, because such processes can play a crucial role in neurophysics, technical communication devices and living sciences. Unsere alltägliche Erfahrung ist mit verschiedenen akustischen Einfluessen wie Lärm, aber auch Musik verbunden. Jeder weiss, wie Lärm stören kann und Kommunikation behindert oder gar unterbindet. Ähnliche optische Effekte sind bekannt: starkes Schneetreiben oder Regengüsse verschlechtern die Sicht und lassen uns Umrisse nur noch schemenhaft erkennen. Jedoch koennen ähnliche Stimuli auch sehr positive Auswirkungen haben: Autofahrer fahren bei leiser Musik konzentrierter -- die Behauptung von Schulkindern, nur bei dröhnenden Bässen die Mathehausaufgaben richtig rechnen zu können, ist allerdings nicht wissenschaftlich erwiesen. Außerordentlich interessant aus dieser Sicht sind auch Reizleitungsprozesse: Reize werden nur weitergleitet, wenn die strukturlosen Signale der Neuronen mit ausreichend starker Intensität erfolgen, also ein Schwellwert überschritten ist. Der Physiker Dr. Alexei Zaikin von der Universität Potsdam beschäftigt sich mit sogenannten rauschinduzierten Phänomenen aus theorischer Sicht. Sein Forschungsgebiet sind Prozesse, bei denen Rauschen mehrfach das Systemverhalten beeinflusst: ist es ausreichend gross, d.h. größer als ein kritischer Wert, wird eine reguläre Struktur gebildet, die durch das immernoch vorhandene Rauschen mit der Struktur des Nachbarsystems synchronisiert. Um ein solches System mit kritischem Wert zu erhalten, bedarf es einer weiteren Rauschquelle. Herr Zaikin analysierte noch weitere Beispiele solcher doppelt stochastischen Effekte. Die Ausarbeitung derartiger theoretischer Grundlagen ist wichtig, da diese Prozesse in der Neurophysik, in technischen Kommunikationssystemen und in den Lebenswissenschaften eine Rolle spielen.

[AIDS prevention in Germany].

PubMed

Pott, E

2007-04-01

In 1987 the national AIDS prevention campaign "Gib AIDS keine Chance" (Don't give AIDS a chance) was started in Germany. After a very difficult and controversial political debate about a probably successful response to AIDS, in the end a political decision was made in favour of the implementation of a long term "social learning strategy". Thus, since then the Bundeszentrale für gesundheitliche Aufklärung (Federal Centre for Health Education, BZgA) has been running the campaign on behalf of the Federal Ministry of Health. The result of this prevention program is a low rate of infections. In Germany there were 2600 newly diagnosed infections in 2005: 59 % in homosexual men, 16 % by heterosexual contacts, 17 % in people from high prevalence countries and 7 % in i.v. drug users. In comparison to the international situation Germany has a relatively low HIV-prevalence even nowadays. However, Germany has also been confronted with an increasing number of newly diagnosed infections in the last few years. When the prevention program was started it was very important to build new structures for a successful implementation of the campaign. That meant for instance to build up an effective infrastructure for cooperation between the governmental and the nongovernmental sector, including organising the coordinated action among the partners at the federal, regional and local levels. Likewise, international networking was of great importance. A key element, relevant for the success of the campaign was the close cooperation at the federal level between the BZgA and the Deutsche AIDS Hilfe (German AIDS Help, DAH), to combine the highreach intervention in low-prevalence populations with intensive interventions for high prevalence groups. An effective national AIDS prevention campaign must reach the whole population; inform the public about the main risks of infection, about methods of protection and about what is not infectious. Moreover groups with a higher level of risk of infection must be addressed and motivated to adopt protective behaviour more intensely. The campaign thus must comprise closely related and mutually reinforcing elements: mass communication and individual communication measures, aimed at the public at large and at individual subgroups, national and international cooperation, especially the cooperation and task sharing with the DAH aimed at prevention in the epidemiologically most significant target groups, evaluation and quality assurance. The key element in this respect is the BZgA's annual representative survey of information levels, attitudes, motivation and behaviour in the more than 16- year-old population. In addition to the model of the special partnership between the BZgA and the DAH, a range of public-public partnerships, due to the German federalistic system, and public-private partnerships, which support public efforts, are necessary. It is shown that an increasing number of private partners are necessary to reinforce the program in a situation where Germany has to face new challenges. The new challenges are for instance high mobility in a globalizing society. In a world wide spreading epidemic no country will be excluded from the international development; the increase of other sexually transmitted diseases (STDs); a tendency to decreasing protective behaviour caused by the optimism that a definitive cure may soon be available. The conception of evaluation of the campaign comprises an annual monitoring of knowledge, attitude and behaviour in the whole population and in specific target groups. It includes pretests of specific prevention instruments and evaluation of different activities. An indicator system is developed to measure the results of the campaign. By continuous feedback of the evaluation results into the further development of the campaign the steering of the campaign at a high level of quality is ensured.

On Darboux's approach to R-separability of variables. Classification of conformally flat 4-dimensional binary metrics

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Szereszewski, A.; Sym, A.

2015-09-01

The standard method of separation of variables in PDEs called the Stäckel-Robertson-Eisenhart (SRE) approach originated in the papers by Robertson (1928 Math. Ann. 98 749-52) and Eisenhart (1934 Ann. Math. 35 284-305) on separability of variables in the Schrödinger equation defined on a pseudo-Riemannian space equipped with orthogonal coordinates, which in turn were based on the purely classical mechanics results by Paul Stäckel (1891, Habilitation Thesis, Halle). These still fundamental results have been further extended in diverse directions by e.g. Havas (1975 J. Math. Phys. 16 1461-8 J. Math. Phys. 16 2476-89) or Koornwinder (1980 Lecture Notes in Mathematics 810 (Berlin: Springer) pp 240-63). The involved separability is always ordinary (factor R = 1) and regular (maximum number of independent parameters in separation equations). A different approach to separation of variables was initiated by Gaston Darboux (1878 Ann. Sci. E.N.S. 7 275-348) which has been almost completely forgotten in today’s research on the subject. Darboux’s paper was devoted to the so-called R-separability of variables in the standard Laplace equation. At the outset he did not make any specific assumption about the separation equations (this is in sharp contrast to the SRE approach). After impressive calculations Darboux obtained a complete solution of the problem. He found not only eleven cases of ordinary separability Eisenhart (1934 Ann. Math. 35 284-305) but also Darboux-Moutard-cyclidic metrics (Bôcher 1894 Ueber die Reihenentwickelungen der Potentialtheorie (Leipzig: Teubner)) and non-regularly separable Dupin-cyclidic metrics as well. In our previous paper Darboux’s approach was extended to the case of the stationary Schrödinger equation on Riemannian spaces admitting orthogonal coordinates. In particular the class of isothermic metrics was defined (isothermicity of the metric is a necessary condition for its R-separability). An important sub-class of isothermic metrics are binary metrics. In this paper we solve the following problem: to classify all conformally flat (of arbitrary signature) 4-dimensional binary metrics. Among them there are 1) those that are separable in the sense of SRE metrics Kalnins-Miller (1978 Trans. Am. Math. Soc. 244 241-61 1982 J. Phys. A: Math. Gen. 15 2699-709 1984 Adv. Math. 51 91-106 1983 SIAM J. Math. Anal. 14 126-37) and 2) new examples of non-Stäckel R-separability in 4 dimensions.

Sensitivity of sediment contamination in the Elbe Estuary to climate change

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Kleisinger, Carmen; Haase, Holger; Hentschke, Uwe; Schubert, Birgit

2015-04-01

As a result of the projected climate-induced changes of temperature and precipitation (IPCC, 2007), an increase of the frequency and intensity of extreme events such as floods, storm surges or of extended periods of low river discharge is to be expected. An increase of flood events would result in an additional input of contaminated sediments from the inland. Contaminated particles will be transported along the rivers to the estuaries and consequently, a deterioration of the quality of estuarine particulate matter may occur. In addition, a sea level rise is predicted to occur along with global warming. In case of sea level rise or more frequent low river discharge situations, the upstream transport of slightly contaminated sediments of marine origin may be intensified, and cause decreasing concentrations of contaminants in particulate matter. The contamination of particulate matter plays an important role for the ecological quality of water bodies and has accordingly to be taken into account in the sediment management of navigable waters. This study focuses on the assessment of potential climate-induced and other man-made changes of particle-bound contaminant concentrations in the estuary of the river Elbe and the resulting challenges for sediment management in this navigable waterway. The estimation of climate-induced changes of contaminant concentrations in estuarine particulate matter was based on results of projections on the fluvial particulate matter input into the Elbe estuary in the near (2021-2050) and far future (2071-2100) and on assumed extreme changes of such inputs. A mixing model using the concentrations of selected contaminants as indicators for marine and fluvial particulate matter was applied. Distinct changes of contaminant concentrations were found only for the far future and with the assumed extreme particulate matter inputs in the inner Elbe estuary. The worst-case scenario indicated that concentrations of some organochlorine contaminants in the far future exceed the national assessment criteria for the handling of dredged material within coastal waterways more distinct than today. Therefore, adaptations of practices for the management of dredged material to higher particulate matter contaminations should be considered there in the medium or long-term perspective. On the one hand, e.g. the practices of depositing dredged- material within the water system might be adapted (BfG 2014). On the other hand, the implementation of remediation measures like those planned under the Water Framework Directive could mitigate the climate-induced increase of contaminants. However, before the planning of adaption measures begins, the respectively prevailing contamination status should be verified, as climate-induced changes of contaminant concentrations might be superimposed by direct anthropogenic activities, e.g. remediation measures to reduce contamination or construction works in waterways. Literature: BfG - Bundesanstalt für Gewässerkunde (2014) Sedimentmanagement Tideelbe - Strategien und Potenziale - Systemstudie II. Ökologische Auswirkungen der Unterbringung von Feinmaterial. Band 1, Endbericht. Im Auftrag des Wasser- und Schifffahrtsamtes Hamburg. Bundesanstalt für Gewässerkunde, Koblenz, BfG-Bericht 1763 IPCC (2007) Climate Change 2007 The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 996 pp.

Influencing factors on particle-bound contaminant transport in the Elbe estuary

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Kleisinger, Carmen; Haase, Holger; Schubert, Birgit

2016-04-01

Particulate matter, i.e. suspended particulate matter and sediments in rivers and estuaries, often are contaminated with trace metals and selected organic contaminants and are mainly associated with fine-grained fractions. Transport processes and fate of particles in estuaries are influenced by several factors, e.g. freshwater discharge, tide, flow velocity and dredging activities (Kappenberg et al., 2007). Understanding the transport processes in estuaries may help to achieve the objectives of the Water Framework Directive and the Marine Strategy Framework Directive. The German Federal Institute of Hydrology (BfG) operates for more than 20 years five monitoring sites in the Elbe estuary in order to monitor the development of particle-bound contaminant concentrations over time and to understand their transport mechanisms. Results of the monitoring revealed freshwater discharge as an important influencing factor on the transport of contaminated particulate matter (Ackermann et al., 2007). The bidirectional transport of marine and fluvial water and particulate matter in estuaries results in a turbidity zone where large amounts of particulate matter are temporarily retained and thus in a delayed transport of particulate matter towards the sea. The extent and the location of the turbidity zone as well as the ratio of highly contaminated fluvial and less contaminated marine sediments at a given location are mainly influenced by the freshwater discharge (Kowalewska et al., 2011). Furthermore, at high freshwater discharge conditions the highly contaminated particulate matter from fluvial origin are transported downstream the estuary, whereas at low freshwater discharges, upstream transport of less contaminated marine sediments prevails. Hence, residence times of particulate matter in the estuary are difficult to estimate. Furthermore, sedimentation areas with flow reduced conditions, e.g. wadden areas or branches of the Elbe estuary, may act as sinks for particle bound contaminants and remove them temporarily or in long term from further transport. In the past, highly contaminated sediments were deposited in these retention areas. The estimated total contamination load in these areas exceeds the annual contamination load entering the estuary by a factor up to 11 (BfG, 2014). Monitoring in sedimentation areas by the means of sediment cores gave no indications for current distinct sedimentation or erosion. It is assumed that the highly contaminated sediments in greater depths are most likely to be resuspended only due to extreme events or human intervention (BfG, 2014). Additionally, dredging and depositing of dredged sediments in the Elbe estuary influence the transport of contaminated sediments. Deposition of dredged material further downstream the dredging site accelerates the transport of particulate matter towards the sea. As the residence time of particulate matter within the estuary varies by many influencing factors, mass balances are associated with large uncertainties and accordingly, annual particle-bound contaminant loads released into the North Sea cannot be calculated reliable. Ackermann, F. and Schubert, B. (2007): Trace metals as indicators for the dynamics of (suspended) particulate matter in the tidal reach of the River Elbe. Sediment Dynamics and Pollutant Mobility in Rivers. U. Förstner and B. Westrich. Heidelberg, Springer Verlag, 296-304. BfG (2014). Sedimentmanagement Tideelbe - Strategien und Potenziale - Systemstudie II. Ökologische Auswirkungen der Unterbringung von Feinmaterial. BfG-1763. Kappenberg, J. and Fanger, H.-U. (2007): "Sedimenttransportgeschehen in der tidebeeinflussten Elbe, der Deutschen Bucht und in der Nordsee." 2007/20, 123. Kowalewska, G., Belzunce-Segarra, M. J., Schubert, B., Heininger, P. and Heise, S. (2011): The Role of Sediments in Coastal Monitoring. Chemical Marine Monitoring. P. Quevauviller, P. Roose and G. Verreet. Chichester, West Sussex, UK, John Wiley & Sons Ltd., 384-388.

Shallow landslides: lessons from Sachseln 1997

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Graf, Frank; Grunder, Karl

2017-04-01

A retrospective analysis of the heavy rainstorm in 1997 in Sachseln with almost 500 shallow landslides - half of them within forests, the other half in open land - reveals interesting perspectives. A total of 218 of these landslides were comprehensively documented, including 107 events triggered in forests that have been subjected to a more accurate analysis. A preliminary statistical approach based on distribution functions applied to slope inclination α and shear angle Φ' gives rise to the assumption that optimally managed forests have high protection potential - optimally managed in this context means the NaiS standard improved by findings of our project SOSTANAH. NaiS: www.bafu.admin.ch/publikationen/publikation/00732/index.html?lang=de SOSTANAH: www.slf.ch/ueber/organisation/oekologie/gebirgsoekosysteme/projekte/SOSTANH/index_EN Thus, it can be speculated that up to about four-fifths of these landslides could have been prevented, provided the forests fit the corresponding requirements. In an exemplary calculation, only about 80 ha of the investigated forest area (˜400 ha) would have been affected or roughly 20 landslides triggered of the 107 analysed. Given the specific characteristics for sites and improvement in Sachseln, the approximate costs for forest management, starting from an almost uncovered landslide area up to a mature protection forest (120 years), are estimated at about 35'000 CHF ha-1, yielding yearly 300 CHF ha-1 (price basis: 2016). The expected average annual expenditure to sustainably ensure continued existence of optimal protection forests is slightly lower. In the case of Sachseln, this amounts to about 12 Mio CHF for the whole area of 400 ha and a 100-year period (cost estimate by oeko-b, Stans: www.oeko-b.ch). The total damage of the 1997 event in Sachseln, with an estimated return period of 100 years, exceeded 120 Mio CHF. Of course, destruction was not merely caused by or obviously linked to shallow landslides. Nevertheless, from a long-term perspective, it is most likely that the investment into forest management meeting the requirements of most effective protection against shallow landslides will by far pay off the roughly 10% of the costs for clean-up and repair operations. It would be valuable to have further investigations on cost-efficiency and potential trade-offs of adapted protection forest management for slope stabilisation. For it is only when providing a broad and sound basis that recommendations for enhanced maintenance of protection forests will be reliable and acceptable. Furthermore, if the focus is primarily on "natural protection measures", it has to be kept in mind that respective investments will not amortise immediately! This is an issue not to be neglected since it is well known that "society does not necessarily perceive what cannot be seen" …

Sources of Wilhelm Johannsen's genotype theory.

PubMed

Roll-Hansen, Nils

2009-01-01

This paper describes the historical background and early formation of Wilhelm Johannsen's distinction between genotype and phenotype. It is argued that contrary to a widely accepted interpretation (For instance, W. Provine, 1971. The Origins of Theoretical Population Genetics. Chicago: The University of Chicago Press; Mayr, 1973; F. B. Churchill, 1974. Journal of the History of Biology 7: 5-30; E. Mayr, 1982. The Growth of Biological Thought, Cambridge: Harvard University Press; J. Sapp, 2003. Genesis. The Evolution of Biology. New York: Oxford University Press) his concepts referred primarily to properties of individual organisms and not to statistical averages. Johannsen's concept of genotype was derived from the idea of species in the tradition of biological systematics from Linnaeus to de Vries: An individual belonged to a group - species, subspecies, elementary species - by representing a certain underlying type (S. Müller-Wille and V. Orel, 2007. Annals of Science 64: 171-215). Johannsen sharpened this idea theoretically in the light of recent biological discoveries, not least those of cytology. He tested and confirmed it experimentally combining the methods of biometry, as developed by Francis Galton, with the individual selection method and pedigree analysis, as developed for instance by Louis Vilmorin. The term "genotype" was introduced in W. Johannsen's 1909 (Elemente der Exakten Erblichkeitslehre. Jena: Gustav Fischer) treatise, but the idea of a stable underlying biological "type" distinct from observable properties was the core idea of his classical bean selection experiment published 6 years earlier (W. Johannsen, 1903. Ueber Erblichkeit in Populationen und reinen Linien. Eine Beitrag zur Beleuchtung schwebender Selektionsfragen, Jena: Gustav Fischer, pp. 58-59). The individual ontological foundation of population analysis was a self-evident presupposition in Johannsen's studies of heredity in populations from their start in the early 1890s till his death in 1927. The claim that there was a "substantial but cautious modification of Johannsen's phenotype-genotype distinction" (Churchill, 1974, p. 24) from a statistical to an individual ontological perspective derives from a misreading of the 1903 and 1909 texts. The immediate purpose of this paper is to correct this reading of the 1903 monograph by showing how its problems and results grow out of Johannsen's earlier work in heredity and plant breeding. Johannsen presented his famous selection experiment as the culmination of a line of criticism of orthodox Darwinism by William Bateson, Hugo de Vries, and others (Johannsen, 1903). They had argued that evolution is based on stepwise rather than continuous change in heredity. Johannsen's paradigmatic experiment showed how stepwise variation in heredity could be operationally distinguished from the observable, continuous morphological variation. To test Galton's law of partial regression, Johannsen deliberately chose pure lines of self-fertilizing plants, a pure line being the descendants in successive generations of one single individual. Such a population could be assumed to be highly homogeneous with respect to hereditary type, and Johannsen found that selection produced no change in this type. Galton, he explained, had experimented with populations composed of a number of stable hereditary types. The partial regression which Galton found was simply an effect of selection between types, increasing the proportion of some types at the expense of others.

Miocene climate as recorded on slope carbonates : examples from Malta (Central Mediterranean) and Northeastern Australia (Marion Plateau, ODP LEG 194)

NASA Astrophysics Data System (ADS)

John, Cédric Michaël

2003-08-01

This study investigated the slope carbonates of two Miocene carbonate systems: the Maltese Islands (in the Central Mediterranean) and the Marion Plateau (Northeastern Australia, drilled during ODP Leg 194). The aim of the study was to trace the impact of the Miocene cooling steps (events Mi1-Mi6) in these carbonate systems, especially the Mi3 event, which took place around 13.6 Ma and deeply impacted the marine oxygen isotope record. This event also profoundly impacted oceanographic and climatic patterns, eventually leading to the establishment of the modern ice-house world. In particular, East Antarctica became ice covered at that period. The rational behind the present study was to investigate the impact that this event had on shallow water systems in order to complement the deep-sea record and hence acquire a more global perspective on Miocene climate change. The Maltese Islands were investigated for trends in bulk-rock carbon and oxygen isotopes, as well as bulk-rock mineralogy, clay minerals analysis and organic geochemisty. Results showed that the mid Miocene cooling event deeply impacted sedimentation at that location by changing sedimentation from carbonate to clay-rich sediments. Moreover, it was discovered that each phase of Antarctic glaciation, not just the major mid Miocene event, resulted in higher terrigenous input on Malta. Mass accumulation rates revealed that this was linked to increased runoff during periods when Antarctica was glaciated, and thus that the carbonate sediments were “diluted” by clay-rich sediments. The model subsequently developed to explain this implies feedback from Antarctic glaciations creating cold, dense air masses that push the ITCZ Northward, thus increasing precipitation on the North African subcontinent. Increased precipitation (or stronger African monsoon) accelerated continental weathering and runoff, thus bringing more terrigenous sediment to the paleo-location of the slope sediments of Malta. Spectral analysis of carbonate content and organic matter geochemical analysis furthermore suggest that the clay-rich intervals are similar to sapropelic deposits. On the Marion Plateau, trends in oxygen and carbon isotopes were obtained by measuring Cibicidoides spp foraminifers. Moreover, carbonate content was reconstructed using a chemical method (coulometer). Results show that the mid Miocene cooling step profoundly affected this system: a major drop in accumulation rates of carbonates occurs precisely at 13.8 Ma, around the time of the East Antarctic ice sheet formation. Moreover, sedimentation changes occurred at that time, carbonate fragments coming from neritic environments becoming less abundant, planktonic foraminifer content increasing and quartz and reworked glauconite being deposited. Conversely, a surprising result is that the major N12-N14 sea-level fall occurring around 11.5 Ma did not impact the accumulation of carbonates on the slope. This was unexpected since carbonate platform are very sensitive to sea-level changes. The model developed to explain that mass accumulation rates of carbonates diminished around 13.6 Ma (Mi3 Event) instead of 11.5 Ma (N12-N14 event), suggests that oceanic currents were controlling slope carbonate deposition on the Marion Plateau prior to the mid-Miocene, and that the mid Miocene event considerably increase their strength, hence reducing the amount of carbonate being deposited on slope sites. Moreover, by combining results from deep-sea oxygen isotopes with sea-level estimates based on coastal onlaps made during Leg 194, we constrain the amplitude of the N12-N14 sea-level fall to 90 meters. When integrating isotopic results from this study, this amplitude is lowered to 70 meters. A general conclusion of this work is that the mid Miocene climatic shift did impact carbonate systems, at least at the two locations studied. However, the nature of this response was highly dependant on the regional settings, in particular the presence of land mass (Malta) and the absence of a barrier to shelter from the effects of open ocean (Marion Plateau). Im Rahmen dieser Doktorarbeit wurden die Hangkarbonate von zwei miozänen heterozoischen Karbonatsystemen näher untersucht: die Malta Inselgruppe (zentrales Mittelmeer) und das Marion Plateau (Nordost Australien, ODP Leg 194). Die Auswirkungen der mittelmiozänen Abkühlung (Mi3), die auf 13.6 Ma datiert wird und starken Einfluß auf die Sauerstoffisotopenkurve hatte, in den oben genannten Flachwassersystemen stellten das Ziel dieser Arbeit dar. Dieses Abkühlungsereignis beeinflußte außerdem sehr stark die ozeanographischen und klimatischen Muster, die im weiteren Verlauf zum modernen Eishausklima führten. So steht insbesondere die Vereisung von Ostantarktika mit diesem Ereignis in Verbindung. Diese Arbeit untersucht den Einfluß dieses Ereignisses auf Flachwassersysteme, um vorliegende Untersuchungen in Tiefwassersystemen zu ergänzen und so zum globalen Verständnis des miozänen Klimawechsels beizutragen. Die Profile auf der Maltainselgruppe wurden mit Hilfe von Kohlenstoff- und Sauerstoffisotopen Auswertungen im Gesamtgestein, Gesamtgesteinmineralogie, Tonmineralanalyse und organischer Geochemie untersucht. Durch einen Wechsel von karbonatischeren zu tonigeren Sedimenten beeinflußte das mittelmiozäne Abkühlungsereignis die Sedimentation in diesem Gebiet sehr stark. Weiterhin wurde beobachtet, daß jede Phase der antarktischen Vereisung, nicht nur das mittelmiozäne Hauptereignis, zu einem erhöhten terrigenen Eintrag in den Hangsedimenten der Maltainselgruppe führte. Akkumulationsraten zeigen, daß dieser erhöhte terrigene Eintrag den einzelnen Vereisungsperioden zusammenhängt und die karbonatischen Sedimente durch tonreiche Sedimente “verunreinigt” wurden. Das daraufhin entwickelte Modell erklärt diesen erhöhten terrigenen Eintrag mit einer nordwärtigen Verlagerung der innertropischen Konvergenzzone durch die Bildung von kalten, dichten Luftmassen, die zu verstärkten Niederschlägen in Nordafrika führten. Diese verstärkten Niederschläge (oder verstärkter afrikanischer Monsun) beeinflußten die kontinentale Verwitterung und den Eintrag, mit der Folge, daß verstärkt terrigene Sedimente im Bereich der Hangsedimente der Maltainselgruppe abgelagert wurden. Die tonreichen Intervalle weisen Ähnlichkeiten zu sapropelischen Ablagerungen auf, was mit Hilfe der Spektral analyse des Karbonatgehalts und der geochemischen Analyse des organischen Materials gezeigt wurde. Auf dem Marion Plateau wurden die Sauerstoff- und Kohlenstoffisotopenkurven anhand von Foraminiferen der Gattung Cibicidoides spp. rekonstruiert. Der Karbonatgehalt wurde mit Hilfe einer chemischen Methode (Coulometer) ermittelt. Genauso wie die Sedimente der Maltainselgruppe beeinflußte das mittelmiozäne Abkühlungsereignis (Mi3) auch die Sedimente auf dem Marion Plateau. So kam es bei 13,8 Ma, in etwa zur Zeit der Vereisung von Ostantarktika, zu einem Abfall der Karbonatakkumulationsraten. Weiterhin traten Änderungen in der Zusammensetzung der Sedimente auf, so nehmen neritische Karbonatfragmente ab, der planktische Foraminiferengehalt nimmt zu und es wurden verstärkt Quarz und Glaukonit abgelagert. Ein überraschendes Ergebnis ist die Tatsache, daß der große N12-N14 Meeresspiegelabfall um 11,5 Ma die Akkumulationsraten der Karbonate auf dem Hang nicht beeinflußte. Dieses Ergebnis ist umso erstaunlicher, da Karbonatplattformen normalerweise sehr sensitiv auf Meeresspiegeländerungen reagieren. Der Grund, warum sich die Karbonatakkumulationsraten schon um 13,6 Ma (Mi3) und nicht erst um 11,5 Ma (N12-N14) verringerten, liegt in der Tatsache, daß die ozeanischen Strömungen die Karbonatsedimentation auf dem Hang des Marion Plateau schon im Miozän kontrollierten. Das mittelmiozäne Ereignis (Mi3) erhöhte die Stärke diese Strömungen und als eine Ursache wurde die Karbonatakkumulation auf den Hängen reduziert. Die Amplitude des N12-N14 Meeresspiegelabfalls liegt bei 90 m unter der Berücksichtigung der Sauerstoffisotopendaten aus der Tiefsee und Berechnungen des Meeresspiegels anhand des “coastal onlaps”, die während Leg 194 gemacht wurden. Die Isotopendaten dieser Arbeit weisen hingegen auf einen verringerten Meeresspiegelabfall von 70 m hin. Als allgemeine Schlußfolgerung kann gesagt werden, daß der mittelmiozäne Klimaumschwung die Karbonatsysteme zumindest an den beiden untersuchten Lokalitäten beeinflußt hat. Allerdings waren die Auswirkungen sehr von den unterschiedlichen lokalen Gegebenheiten abhängig. Insbesondere wirkten sich die Anwesenheit einer Landmasse (Malta) und die Abwesenheit einer Barriere vor den Einflüssen des offenen Ozeans (Marion Plateau) stark auf die Ablagerung der Karbonate aus.

[Health care systems and impossibility theorems].

PubMed

Penchas, Shmuel

2004-02-01

Health care systems, amongst the most complicated systems that serve mankind, have been in turmoil for many years. They are characterized by widespread dissatisfaction, repeated reforms and a general perception of failure. Is it possible that this abominable situation derives from underlying causes, which are inherent to the most basic elements of these systems? Those elements compromise the use of words and definitions in the formulation of their principles and their way of action, in their logical structure as well as in the social order in which they exist. An in-depth investigation of these elements raises findings that may negate the basic feasibility of the success of such complex systems, as currently known in the western world. One of the main elements of the democratic regime is its system of decision/choice making, i.e. the majority vote. But, already in the nineteenth century, it was discovered that a majority was an intransitive ordering and did not produce a consistent definition of a preference. The Marquis of Condorcet in his famous 1785 "Essai sur l'application de l'analyse a la probabilite des decisions rendues a la plurite des voix", clearly demonstrated that majority decisions might lead to intransitivity and an indeterminancy in social choices. On the basis of his discoveries, it was later shown that legislative rules may lead to the choice of a proposal that is actually opposed by the majority, or to a deadlock and therefore, to socially undesirable implications. Subsequent to these theories of Condorcet, which became known as "The Paradox of Condorcet", many papers were published in the 19th and 20th centuries regarding the issue of problems dealing with individual preferences leading to social order--a complex procedure of, amongst others, aggregation in a defined axiomatic framework. During the twentieth century it became astoundingly manifest that certain issues, although correctly attacked logically, could not be resolved. Two such famous results are Kurt Godel's seminal paper in 1931: "Ueber formal unentscheidbare Saetze der Principia Mathematica and verwandter System I" and Arrow's Nobel Prize winning "Impossibility Theorem" (Social Choice and Individual Values, 1951). Godel showed, unequivocally, that there is an enormous gap between what is being perceived as truth and what in fact can be proven as such. Arrow showed that the translation of individual preferences into a social order is impossible--except in a dictatorship. The unsolved controversies concerning the desirable or ideal structure of health care systems are impinged upon by these findings generally, and, in the case of the impossibility theorem, also directly. There is the impossibility of aggregating preferences and, at a deeper level, the impossibility of defining certain fundamental values, coupled with the problematic use of certain words, the absence of the possibility of creating, on a logically defined base, a complex system, complete and comprehensive in its own right. This is added to the fact that according to the elaboration by Stephen Wolfram in "A New Kind of Science", it is not easy to reduce complicated systems to simple components and to predict the continuation of their development even from simple basic laws without complicated calculations. All of these factors impede the construction of satisfying health care systems and leave obvious problems which overshadow the structure and the operation of health care systems.

Factors determining growth and vertical distribution of planktonic algae in extremely acidic mining lakes (pH 2.7)

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Bissinger, Vera

2003-04-01

In this thesis, I investigated the factors influencing the growth and vertical distribution of planktonic algae in extremely acidic mining lakes (pH 2-3). In the focal study site, Lake 111 (pH 2.7; Lusatia, Germany), the chrysophyte, Ochromonas sp., dominates in the upper water strata and the chlorophyte, Chlamydomonas sp., in the deeper strata, forming a pronounced deep chlorophyll maximum (DCM). Inorganic carbon (IC) limitation influenced the phototrophic growth of Chlamydomonas sp. in the upper water strata. Conversely, in deeper strata, light limited its phototrophic growth. When compared with published data for algae from neutral lakes, Chlamydomonas sp. from Lake 111 exhibited a lower maximum growth rate, an enhanced compensation point and higher dark respiration rates, suggesting higher metabolic costs due to the extreme physico-chemical conditions. The photosynthetic performance of Chlamydomonas sp. decreased in high-light-adapted cells when IC limited. In addition, the minimal phosphorus (P) cell quota was suggestive of a higher P requirement under IC limitation. Subsequently, it was shown that Chlamydomonas sp. was a mixotroph, able to enhance its growth rate by taking up dissolved organic carbon (DOC) via osmotrophy. Therefore, it could survive in deeper water strata where DOC concentrations were higher and light limited. However, neither IC limitation, P availability nor in situ DOC concentrations (bottom-up control) could fully explain the vertical distribution of Chlamydomonas sp. in Lake 111. Conversely, when a novel approach was adopted, the grazing influence of the phagotrophic phototroph, Ochromonas sp., was found to exert top-down control on its prey (Chlamydomonas sp.) reducing prey abundance in the upper water strata. This, coupled with the fact that Chlamydomonas sp. uses DOC for growth, leads to a pronounced accumulation of Chlamydomonas sp. cells at depth; an apparent DCM. Therefore, grazing appears to be the main factor influencing the vertical distribution of algae observed in Lake 111. The knowledge gained from this thesis provides information essential for predicting the effect of strategies to neutralize the acidic mining lakes on the food-web. Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich mit den Faktoren, die das Wachstum und die Vertikalverteilung von Planktonalgen in extrem sauren Tagebaurestseen (TBS; pH 2-3) beeinflussen. Im exemplarisch untersuchten TBS 111 (pH 2.7; Lausitzer Revier) dominiert die Goldalge Ochromonas sp. in oberen und die Grünalge Chlamydomonas sp. in tieferen Wasserschichten, wobei letztere ein ausgeprägtes Tiefenchlorophyll-Maximum (DCM) ausbildet. Es wurde ein deutlicher Einfluss von Limitation durch anorganischen Kohlenstoff (IC) auf das phototrophe Wachstum von Chlamydomonas sp. in oberen Wasserschichten nachgewiesen, die mit zunehmender Tiefe von Lichtlimitation abgelöst wird. Im Vergleich mit Arbeiten aus neutralen Seen zeigte Chlamydomonas sp. erniedrigte maximale Wachstumsraten, einen gesteigerten Kompensationspunkt und erhöhte Dunkelrespirationsraten, was auf gesteigerte metabolische Kosten unter den extremen physikalisch-chemischen Bedingungen hinweist. Die Photosyntheseleistungen von Chlamydomonas sp. waren in Starklicht-adaptierten Zellen durch IC-Limitation deutlich verringert. Außerdem ergaben die ermittelten minimalen Zellquoten für Phosphor (P) einen erhöhten P-Bedarf unter IC-Limitation. Anschließend konnte gezeigt werden, dass Chlamydomonas sp. ein mixotropher Organismus ist, der seine Wachstumsraten über die osmotrophe Aufnahme gelösten organischen Kohlenstoffs (DOC) erhöhen kann. Dadurch ist dieser Organismus fähig, in tieferen, Licht-limitierten Wasserschichten zu überleben, die einen höheren DOC-Gehalt aufweisen. Da die Vertikalverteilung der Algen im TBS 111 jedoch weder durch IC-Limitation, P-Verfügbarkeit noch die in situ DOC-Konzentrationen abschließend erklärt werden konnte (bottom-up Kontrolle), wurde eine neue Theorie zur Entstehung der Vertikalverteilung geprüft. Grazing der phagotrophen und phototrophen Alge Ochromonas sp. auf der phototrophen Alge Chlamydomonas sp. erwies sich als herausragender Faktor, der über top-down Kontrolle die Abundanz der Beute in höheren Wasserschichten beeinflussen kann. Gemeinsam mit der Tatsache, dass Chlamydomonas sp. DOC zur Wachstumssteigerung verwendet, führt dies zu einer Akkumulation von Chlamydomonas sp. in der Tiefe, ausgeprägt als DCM. Daher erscheint grazing als der Hauptfaktor, der die beobachtete Vertikalschichtung der Algen im TBS 111 hervorruft. Die erzielten Ergebnisse liefern grundlegende Informationen, um die Auswirkungen von Strategien zur Neutralisierung der TBS auf das Nahrungsnetz abschätzen zu können.

Land use and urban morphology parameters for Vienna required for initialisation of the urban canopy model TEB derived via the concept of "local climate zones"

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Trimmel, Heidelinde; Weihs, Philipp; Oswald, Sandro M.; Masson, Valéry; Schoetter, Robert

2017-04-01

Urban settlements are generally known for their high fractions of impermeable surfaces, large heat capacity and low humidity compared to rural areas which results in the well known phenomena of urban heat islands. The urbanized areas are growing which can amplify the intensity and frequency of situations with heat stress. The distribution of the urban heat island is not uniform though, because the urban environment is highly diverse regarding its morphology as building heights, building contiguity and configuration of open spaces and trees vary, which cause changes in the aerodynamic resistance for heat transfers and drag coefficients for momentum. Furthermore cities are characterized by highly variable physical surface properties as albedo, emissivity, heat capacity and thermal conductivity. The distribution of the urban heat island is influenced by these morphological and physical parameters as well as the distribution of unsealed soil and vegetation. These aspects influence the urban climate on micro- and mesoscale. For larger Vienna high resolution vector and raster geodatasets were processed to derive land use surface fractions and building morphology parameters on block scale following the methodology of Cordeau (2016). A dataset of building age and typology was cross checked and extended using satellite visual and thermal bands and linked to a database joining building age and typology with typical physical building parameters obtained from different studies (Berger et al. 2012 and Amtmann M and Altmann-Mavaddat N (2014)) and the OIB (Österreichisches Institut für Bautechnik). Using dominant parameters obtained using this high resolution mainly ground based data sets (building height, built area fraction, unsealed fraction, sky view factor) a local climate zone classification was produced using an algorithm. The threshold values were chosen according to Stewart and Oke (2012). This approach is compared to results obtained with the methodology of Bechtel et al. (2015) which is based on machine learning algorithms depending on satellite imagery and expert knowledge. The data on urban land use and morphology are used for initialisation of the town energy balance scheme TEB, but are also useful for other urban canopy models or studies related to urban planning or modelling of the urban system. The sensitivity of canyon air and surface temperatures, air specific humidity and horizontal wind simulated by the town energy balance scheme TEB (Masson, 2000) regarding the dominant parameters within the range determined for the present urban structure of Vienna and the expected changes (MA 18 (2011, 2014a+b), PGO (2011), Amtmann M and Altmann-Mavaddat N (2014)) was calculated for different land cover zones. While the buildings heights have a standard deviation of 3.2m which is 15% of the maximum average building height of one block the built and unsealed surface fraction vary stronger with around 30% standard deviation. The pre 1919 structure of Vienna is rather uniform and easier to describe, the later building structure is more diverse regarding morphological as well as physical building parameters. Therefore largest uncertainties are possible at the urban rims where also the highest development is expected. The analysis will be focused on these areas. Amtmann M and Altmann-Mavaddat N (2014) Eine Typology österreichischer Wohngebäude, Österreichische Energieargentur - Austrian Energy Agency, TABULA/EPISCOPE Bechtel B, Alexander P, Böhner J, et al (2015) Mapping Local Climate Zones for a Worldwide Database of the Form and Function of Cities. ISPRS Int J Geo-Inf 4:199-219. doi: 10.3390/ijgi4010199 Berger T, Formayer H, Smutny R, Neururer C, Passawa R (2012) Auswirkungen des Klimawandelsauf den thermischen Komfort in Bürogebäuden, Berichte aus Energie- und Umweltforschung Cordeau E / Les îlots morphologiques urbains (IMU) / IAU îdF / 2016 Magistratsabteilung 18 - Stadtentwicklung und Stadtplanung, Wien - MA 18 (2011) Siedlungsformen für die Stadterweiterung, MA 18 (2014a) Smart City Wien - Rahmenstrategie MA 18 (2014b) Stadtentwicklungsplan STEP 2025, www.step.wien.at Masson V (2000) A physically-based scheme for the urban energy budget in atmospheric models. Bound-Layer Meteorol 94:357-397. doi: 10.1023/A:1002463829265 PGO (Planungsgemeinschaft Ost) (2011) stadtregion +, Planungskooperation zur räumlichen Entwicklung der Stadtregion Wien Niederösterreich Burgenland. Stewart ID, Oke TR (2012) Local climate zones for urban temperature studies. Bull Am Meteorol Soc 93:1879-1900.

Vergleich von rekombinanten Vaccinia- und DNA-Vektoren zur Tumorimmuntherapie im C57BL/6-Mausmodell

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Johnen, Heiko

2002-10-01

In der vorliegenden Arbeit wurden Tumorimpfstoffe auf der Basis des Plasmid-Vektors pCI, modified vaccinia virus Ankara (MVA) und MVA-infizierten dendritischen Zellen entwickelt und durch Sequenzierung, Western blotting und durchflußzytometrische Analyse überprüft. Die in vivo Wirksamkeit der Vakzinen wurde in verschiedenen Tumormodellen in C57BL/6 Mäusen verglichen. Die auf dem eukaryotischen Expressionsvektor pCI basierende DNA-Vakzinierung induzierte einen sehr wirksamen, antigenspezifischen und langfristigen Schutz vor Muzin, CEA oder beta-Galactosidase exprimierenden Tumoren. Eine MVA-Vakzinierung bietet in den in dieser Arbeit durchgeführten Tumormodellen keinen signifikanten Schutz vor Muzin oder beta-Galactosidase exprimierenden Tumoren. Sowohl humane, als auch murine in vitro generierte dendritische Zellen lassen sich mit MVA – im Vergleich zu anderen viralen Vektoren – sehr gut infizieren. Die Expressionsrate der eingefügten Gene ist aber gering im Vergleich zur Expression in permissiven Wirtszellen des Virus (embryonale Hühnerfibroblasten). Es konnte gezeigt werden, daß eine MVA-Infektion dendritischer Zellen ähnliche Auswirkungen auf den Reifezustand humaner und muriner dendritischer Zellen hat, wie eine Infektion mit replikationskompetenten Vakzinia-Stämmen, und außerdem die Hochregulation von CD40 während der terminalen Reifung von murinen dendritischen Zellen inhibiert wird. Die während der langfristigen in vitro Kultur auf CEF-Zellen entstandenen Deletionen im MVA Genom führten zu einer starken Attenuierung und dem Verlust einiger Gene, die immunmodulatorische Proteine kodieren, jedoch nicht zu einer Verminderung des zytopathischen Effekts in dendritischen Zellen. Die geringe Expressionsrate und die beobachtete Inhibition der Expression kostimulatorischer Moleküle auf dendritischen Zellen kann für eine wenig effektive Induktion einer Immunantwort in MVA vakzinierten Tieren durch cross priming oder die direkte Infektion antigenpräsentierender Zellen verantwortlich sein. Durch die Modifikation einer Methode zur intrazellulären IFN-gamma Färbung konnten in vakzinierten Mäusen tumorantigenspezifische CTL sensitiv und quantitativ detektiert werden. Die so bestimmte CTL-Frequenz, nicht jedoch die humorale Antwort, korrelierte mit der in vivo Wirksamkeit der verschiedenen Vakzinen: DNA vakzinierte Tiere entwickeln starke tumorantigenspezifische CTL-Antworten, wohingegen in MVA-vakzinierten Tieren überwiegend gegen virale Epitope gerichtete CD4 und CD8-T-Zellen detektiert wurden. Die Wirksamkeit der pCI-DNA-Vakzine spricht für die Weiterentwicklung in weiteren präklinischen Mausmodellen, beispielsweise unter Verwendung von MUC1 oder HLA-A2 transgenen Mäusen. Die Methoden zur Detektion Tumorantigen-spezifischer CTL in 96-Loch-Mikrotiterplatten können dabei zur systematischen Suche nach im Menschen immundominanten T-Zell-Epitopen im Muzin-Molekül genutzt werden. Der durchgeführte Vergleich der auf den Vektoren pCI und MVA basierenden Vakzinen und die Analyse neuerer Publikationen führen zu dem Ergebniss, daß vor allem DNA-Vakzinen in Zukunft eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von aktiven Tumorimpfstoffen spielen werden. Rekombinante MVA-Viren, eventuell in Kombination mit DNA- oder anderen Vektoren, haben sich dagegen in zahlreichen Studien als wirksame Impfstoffe zur Kontrolle von durch Pathogene hervorgerufenen Infektionserkrankungen erwiesen. In this study, tumor vaccines based on the plasmid pCI, the attenuated vaccinia virus strain modified vaccinia virus Ankara (MVA) and MVA-infected dendritic cells were constructed and characterized by sequencing, Western blot and flow cytometric analysis. The efficiency to induce tumor immunity in vivo was compared in several C57BL/6 mouse tumor models. Naked DNA Vaccination based on the eukaryotic expression vector pCI did induce very effective, antigen-specific and long-term protection against tumor cell lines expressing mucin, CEA or beta-Gal whereas MVA vaccination did not elicit protective immunity against Mucin or beta-Gal expressing tumors. MVA does infect human or murine in vitro generated dendritic cells very efficiently compared to other viral vectors, however expression levels of the inserted antigens in dendritic cells are significantly lower than in permissive host cells (chicken embryo fibroblasts). It could be shown that the effect of MVA infection on the maturation status of dendritic cells is similar to the effects described for dendritic cells infected with replication competent vaccinia strains. In addition it was shown that the upregulation of the important costimulatory molecule CD40 through LPS stimulation is strongly inhibited in MVA infected cells. During passage in tissue culture, MVA has accumulated a number of large deletions, including a number of immunomodulatory molecules and resulting in a strong attenuation. However the strong cytopathic effect on dendritic cells is maintained. The low level of expression and the effect on dendritic cell maturation may be responsible for the failure of MVA to induce tumor immunity through either cross presentation or direct infection of antigen presenting cells. To detect and quantify tumor-antigen-specific CTL a method based on intracellular IFN-gamma staining was modified and it could be shown that the cellular – but not the humoral – response does correlate with in vivo protection: DNA but not MVA vaccines do induce high levels of tumorantigen-specific CTL whereas MVA-vaccines do induce strong and long lasting CD4 and CD8-T-cell responses against vaccinia antigens. The excellent protection induced by pCI-DNA-vaccination in different tumor models does encourage us to further investigate the elicitation of tumor immunity in MUC1 or HLA-A2 transgenic mice. In mice transgenic for human MHC-I, the IFN-gamma staining protocol could be used to systematically screen for mucin T-cell epitopes that are relevant in humans.

Entwicklung von Landnutzungsszenarien für landschaftsökologische Fragestellungen

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Fritsch, Uta

2002-04-01

Die Landschaften Mitteleuropas sind das Resultat einer langwierigen Geschichte menschlicher Landnutzung mit ihren unterschiedlichen, z.T. konkurrierenden Nutzungsansprüchen. Durch eine überwiegend intensive Beanspruchung haben die direkten und indirekten Auswirkungen der Landnutzung in vielen Fällen zu Umweltproblemen geführt. Die Disziplin der Landschaftsökologie hat es sich zur Aufgabe gemacht, Konzepte für eine nachhaltige Nutzung der Landschaft zu entwickeln. Eine wichtige Fragestellung stellt dabei die Abschätzung der möglichen Folgen von Landnutzungsänderungen dar. Für die Analyse der relevanten Prozesse in der Landschaft werden häufig mathematische Modelle eingesetzt, welche es erlauben die Landschaft unter aktuellen Verhältnissen oder hinsichtlich veränderter Rahmenbedingungen zu untersuchen. Die hypothetische Änderung der Landnutzung, die als Landnutzungsszenario bezeichnet wird, verkörpert eine wesentliche Modifikation der Rahmenbedingungen, weil Landnutzung mageblich Einfluss auf die natürlichen Prozesse der Landschaft nimmt. Während die Antriebskräfte einer solchen Änderung überwiegend von sozio-ökonomischen und politischen Entscheidungen gesteuert werden, orientiert sich die exakte Verortung der Landnutzungsänderungen an den naturräumlichen Bedingungen und folgt z.T. erkennbaren Regeln. Anhand dieser Vorgaben ist es möglich, räumlich explizite Landnutzungsszenarien zu entwickeln, die als Eingangsdaten für die Modellierung verschiedener landschaftsökologischer Fragestellungen wie z.B. für die Untersuchung des Einflusses der Landnutzung auf den Wasserhaushalt, die Erosionsgefahr oder die Habitatqualität dienen können. Im Rahmen dieser Dissertation wurde das rasterbasierte deterministische Allokationsmodell luck (Land Use Change Scenario Kit) für die explizite Verortung der Landnutzungsänderungen entwickelt. Es basiert auf den in der Landschaftsökologie üblichen räumlichen Daten wie Landnutzung, Boden sowie Topographie und richtet sich bei der Szenarienableitung nach den Leitbildern der Landschaftsplanung. Das Modell fut auf der Hypothese, dass das Landnutzungsmuster als Funktion seiner landschaftsökologischen Faktoren beschrieben werden kann. Das Veränderungspotenzial einer Landnutzungseinheit resultiert im Modell aus einer Kombination der Bewertung der relativen Eignung des Standortes für die jeweilige Landnutzung und der Berücksichtigung von Standorteigenschaften der umliegenden Nachbarn. Die Durchführung der Landnutzungsänderung im Modell ist iterativ angelegt, um den graduellen Prozess des Landschaftswandels nachvollziehen zu können. Als Fallbeispiel für die Anwendung solcher räumlich expliziten Landnutzungsszenarien dient die Fragestellung, inwieweit Landnutzungsänderungen die Hochwasserentstehung beeinflussen. Um den Einfluss auf die Hochwasserentstehung für jede der Landnutzungskategorien – bebaute, landwirtschaftlich genutzte und naturnahe Flächen – abschätzen zu können, wird im Landnutzungsmodell luck exemplarisch für jede Kategorie ein Teilmodell für die Veränderung von Landnutzung angeboten: 1) Ausdehnung der Siedlungsfläche: Dieses Teilmodell fut auf der Annahme, dass sich Siedlungen nur in direkter Nachbarschaft bereits bestehender Bebauung und bevorzugt entlang von Entwicklungsachsen ausbreiten. Steile Hangneigungen stellen für potenzielle Standorte ein Hemmnis bei der Ausbreitung dar. 2) Stilllegung von Grenzertragsackerflächen: Gemä der Hypothese, dass sich die Stilllegung von Ackerflächen an der potenziellen Ertragsleistung der Standorte orientiert, werden in diesem Teilmodell alle Ackerstandorte dahingehend bewertet und die Flächen mit der geringsten Leistungsfähigkeit stillgelegt. Bei homogenen Gebietseigenschaften werden die Stilllegungsflächen zufällig auf die Ackerfläche verteilt. 3) Etablierung von Schutzgebieten in Ufer- und Auenbereichen: Ausgehend von der These, dass sich entlang von Flüssen sensible Flächen befinden, deren Schutz positive Folgen für das Leistungsvermögen der Landschaft haben kann, werden in diesem Teilmodell schützenswerte Ufer- und Auenbereiche auf derzeit landwirtschaftlich genutzten Flächen ausgewiesen. Die Gröe der Schutzgebietsfläche orientiert sich an der Morphologie der umgebenden Landschaft. Die drei Teilmodelle wurden hinsichtlich der implizierten Hypothesen mit vielen unterschiedlichen Ansätzen validiert. Das Resultat dieser intensiven Analyse zeigt für jedes Teilmodell eine zufriedenstellende Tauglichkeit. Die Modellierung der Landnutzungsänderungen wurden in drei mesoskaligen Flusseinzugsgebieten mit einer Fläche zwischen 100 und 500 km² durchgeführt, die sich markant in ihrer Landnutzung unterscheiden. Besonderer Wert wurde bei der Gebietsauswahl darauf gelegt, dass eines der Gebiete intensiv landwirtschaftlich genutzt wird, eines dicht besiedelt und eines vorwiegend bewaldet ist. Im Hinblick auf ihre Relevanz für die vorliegende Fragestellung wurden aus bestehenden Landnutzungstrends die Szenarien für (1) die prognostizierte Siedlungsfläche für das Jahr 2010, (2) die möglichen Konsequenzen des EU-weiten Beschlusses der Agenda 2000 und (3) die Novelle des Bundesnaturschutzgesetzes aus dem Jahr 2001 abgeleitet. Jedes Szenario wurde mit Hilfe des Modells auf die drei Untersuchungsgebiete angewendet. Dabei wurden für die Siedlungsausdehnung in allen drei Gebieten realistische Landnutzungsmuster generiert. Einschränkungen ergeben sich bei der Suche nach Grenzertragsstilllegungsflächen. Hier hat unter homogenen Gebietseigenschaften die zufällige Verteilung von Flächen für die Stilllegung zu einem unrealistischen Ergebnis geführt. Die Güte der Schutzgebietsausweisung ist mageblich an die aktuelle Landnutzung der Aue und die Morphologie des Geländes gebunden. Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn die Flächen in den Ufer- und Auenbereichen mehrheitlich unter derzeitiger Ackernutzung stehen und der Flusslauf sich in das Relief eingetieft hat. Exemplarisch werden für jeden Landnutzungstrend die hydrologischen Auswirkungen anhand eines historischen Hochwassers beschrieben, aus denen jedoch keine pauschale Aussage zum Einfluss der Landnutzung abgeleitet werden kann. Die Studie demonstriert die Bedeutung des Landnutzungsmusters für die natürlichen Prozesse in der Landschaft und unterstreicht die Notwendigkeit einer räumlich expliziten Modellierung für landschaftsökologische Fragestellungen in der Mesoskala. Today′s landscapes in Central Europe are the result of a long history of land-use, which is characterised by many different demands. The immediate and long-term consequences of predominantly intensive land-use have led to environmental problems in many cases. Therefore it is necessary to develop strategies for the maintenance of landscape efficiency which take into account the different claims of utilisation. In this context the estimation of possible impacts of land-use changes represents an important statement of problem. For the analysis of the relevant processes within the landscape, it is common to apply mathematical models. Such models enable the investigation of the landscape under current conditions or with regard to modified boundary conditions. A hypothetic alteration of land-use, which is termed as land-use scenario, represents a substantial modification of the boundary conditions, because land-use exerts a strong influence on the natural processes of the landscape. While the driving forces are predominantly governed by socio-economical and political decisions, the exact location of land-use changes within the landscape mainly depends on the natural conditions and follows partly transparent rules. With these presumptions it is possible to develop land-use scenarios, which can serve as input data for the modelling of different questions of landscape ecology such as the influence of land-use on the water balance, the danger of erosion or the quality of habitat characteristics. In the context of this thesis the grid-based deterministic allocation model luck (Land Use Change Scenario Kit) for the allocation of land-use changes was developed. It is based upon the types of spatial data, which are commonly used in landscape ecology, such as information on land-use, soils as well as topography. The derivation of scenarios follows the approaches of landscape planning. The model is based upon the hypothesis, that land-use structure can be described as a function of its landscape ecological factors. The potential of a site to become subject to land-use changes, results from a combination of its local qualities and the site characteristics of its neighbourhood. Land-use change is realised iteratively in order to simulate the gradual process of changes in the landscape. The influence of land-use changes on flood generation serves as a case study to demonstrate the need for spatial explicit land-use scenarios. For each land-use category – built up areas, agriculturally used areas and natural/semi-natural land – the model luck offers a submodel for investigating the effect of land-use changes on flood generation: 1) Expansion of settlement area: This submodel is based upon the assumption that settlements spread only in the neighbourhood of already existing built-up areas and preferentially along infrastructural axes of development. Steep slopes inhibit the spreading on potential locations. 2) Set-aside of marginal yield sites under agricultural use: Setting-aside of arable land is based on the hypothesis that the selection of arable land to be set-aside depends on the potential yield efficiency of the locations. Within this submodel all fields under agricultural use are valued to that effect and the ones with the least productive efficiency are selected as set-aside locations. In case of homogeneous area qualities the set-aside locations are selected randomly. 3) Establishment of protected areas in waterside and ripearian areas: This submodel takes into consideration that the protection of sensitive areas along the river courses may have positive consequences for the efficiency of the landscape. Therefore this submodel establishes protection zones on waterside and ripearian sites under currently agricultural use, that might be of value for nature conservation. The size of the protection area depends on the morphology of the surrounding landscape. The three submodels were validated with respect to the implied hypotheses by the help of many different approaches. The result of this intensive analysis shows a satisfying suitability for each of the submodels. The simulation of land-use changes was carried out for three mesoscale river catchments with an area between 100 and 500 km². Special attention was paid to the fact that these areas should be markingly different in their land-use: One study area is predominantly under intensive agricultural use, one is densely populated and the third one is covered by forest in large parts of the area. With regard to their relevance to the onhand question from existing land-use trends scenarios were derived for the prognosed settlement area for the year 2010, for the possible consequences of the EU-wide agreement of Agenda 2000 and for the amending federal conservation law dating to the year 2001, which enhances the enlargement of protected areas. Each scenario was applied to the three study areas utilizing the model luck. For the expansion of the settlement areas in all three study areas realistic land-use patterns were generated. Limitations arose only in the context of the search for marginal yield fields. Here, the random distribution of areas to be set-aside under homogeneous conditions led to unrealistic results. The quality of the establishment of protected areas in waterside and ripearian areas is substantially bound to current land-use and the morphology of the area. The best results for this submodel are achieved if waterside and ripearian areas are mainly arable land and if the river has lowered its course into the morphology. The hydrological consequences are described exemplarily for each land-use trend with a historical flood event. The interpretation of the hydrographs does not allow global statements about the influence of land-use. The study demonstrates the significance of land-use pattern for the natural processes in the landscape and underlines the necessity of spatially explicit modelling for landscape ecological questions at the mesoscale.

Bewehrte Betonbauteile unter Betriebsbedingungen: Forschungsbericht

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Eligehausen, Rolf; Kordina, Karl; Schießl, Peter

2000-09-01

Vorwort. Teil I: Rißbreiten (Gert König) 1 Ein mechanisches Modell zur Erhöhung der Vorhersagegenauigkeit über die Rißbreiten unter Betriebsbedingungen (Gert König und Michael Fischer). 1.1 Einleitung und Zielsetzung. 1.2 Versuchsprogramm. 1.3 Meßtechnik. 1.4 Belastung und Versuchsdurchführung. 1.5 Literatur. 2 Rißbreiten und Verformungszunahme vorgespannter Bauteile unter wiederholter Last - und Zwangbeanspruchung (Gert König und Michael Fischer). 2.1 Einleitung und Zielsetzung. 2.2 Versuchsprogramm. 2.3 Auswertung. 2.4 Ausblick. 2.5 Literatur. 3 Rißverhalten von Beton bei plötzlicher Abkühlung (Viktor Mechtcherine und Harald S. Müller). 3.1 Einleitung. 3.2 Experimentelle Untersuchungen. 3.3 Formulierung eines Stoffgesetzes für thermisch beanspruchten Beton. 3.4 Riß entwicklung in einer Betonplatte unter Temperaturschock. 3.5 Zusammenfassung. 3.6 Literatur. 4 Stahlfaserbeton unter Betriebsbedingungen bei Dauerbeanspruchung (Bo Soon Kang, Bernd Schnütgen und Friedhelm Stangenberg). 4.1 Einleitung. 4.2 Wirkung von Stahlfasern im Beton. 4.3 Versuchsprogramm. 4.4 Untersuchungen zum Verbundverhalten. 4.5 Untersuchungen zum Verhalten unter Biegebeanspruchung. 4.6 Theoretische Untersuchungen. 4.7 Literatur. 5 Experimentelle Untersuchungen an Stahlbeton-Zugkörpern unter wiederholter Belastung zur Ermittlung des versteifenden Einflusses der Mitwirkung des Betons zwischen den Rissen (Petra Seibel und Gerhard Mehlhorn). 5.1 Einleitung. 5.2 Ansatz zur Bestimmung der Mitwirkung des Betons zwischen den Rissen nach Eurocode 2, Model Code 90 und Günther. 5.3 Experimentelle Untersuchungen. 5.4 Ergebnisse. 5.5 Zusammenfassung. 5.6 Literatur. 6 Riß- und Verformungsverhalten von vorgefertigten Spannbetonträgern unter Betriebsbedingungen bei besonderer Berücksichtigung des Betonalters (Monika Maske, Heinz Meichsner und Lothar Schubert). 6.1 Einleitung. 6.2 Beschreibung der Fertigteilträger. 6.3 Belastungsversuche. 6.4 Ergebnisse. 6.5 Zusammenfassung. 6.6 Literatur. Teil II: Verbundfragen (Rolf Eligehausen). 1 Ein mechanisches Modell zur Beschreibung des Verbundverhaltens zwischen Stahl und Beton (Gert König, Nguyen V. Tue und Wolfgang Kurz). 1.1 Einleitung. 1.2 Beschreibung der Kraftübertragung zwischen Stahl und Beton. 1.3 Vorstellung des Modells. 1.4 Materialgesetze für die Berechnung der Verformung des Fachwerks. 1.5 Vergleich zwischen Versuch und Modell. 1.6 Zusammenfassung und Ausblick. 1.7 Literatur. 2 Verbund unter nicht ruhender Beanspruchung (Rainer Koch und György L. Balázs). 2.1 Übersicht über die durchgeführten Versuche. 2.2 Versuchkörper und Materialien. 2.3 Versuchseinrichtungen. 2.4 Versuche und Ergebnisse. 2.5 Zusammenfassung und Ausblick. 2.6 Literatur. 3 Trag- und Verformungsverhalten von Stahlbetontragwerken unter Betriebsbelastung (Thomas M. Sippel und Rolf Eligehausen). 3.1 Einleitung. 3.2 Allgemeines. 3.3 Rechenmodell und Materialmodelle. 3.4 Vergleich zwischen Versuchen und Rechnung. 3.5 Parameterstudien. 3.6 Vereinfachtes Rechenmodell. 3.7 Zusammenfassung. 3.8 Literatur. 4 Verbundverhalten von Spanngliedern mit nachträglichem Verbund unter Betriebsbedingungen (Josef Hegger, Norbert Will und Heiner Cordes). 4.1 Einführung. 4.2 Verbundverhalten von Spanngliedern. 4.3 Zeitabhängige Effekte des Verbunds. 4.4 Versuche unter statischer Langzeitbeanspruchung. 4.5 Versuche unter dynamischer Langzeitbeanspruchung. 4.6 Bemessungsvorschlag für Verbundkennwerte. 4.7 Zusammenfassung. 4.8 Literatur. 5 Spannungsumlagerungen in gemischt bewehrten Querschnitten (Josef Hegger, Heiner Cordes und Matthias Rudlof). 5.1 Problemstellung und Zielsetzung. 5.2 Spannungsumlagerungen bei gemischter Bewehrung. 5.3 Versuche an zentrischen Zugkörpern. 5.4 Versuchsergebnisse. 5.5 Ermittlung und Vergleich von Verbundkennwerten. 5.6 Zusammenfassung. 5.7 Literatur. Teil III: Bauteile (Karl Kordina). 1 Einfluß von Längsbeanspruchungen auf den Neigungswinkel der Schubrisse (Marek Los und Ulrich Quast). 1.1 Einleitung. 1.2 Ungerissener Zustand. 1.3 Gerissener Zustand. 1.4 FEM-Berechnungen. 1.5 Zusammenfassung. 1.6 Literatur. 2 Auswirkungen des unterschiedlichen Verformungsverhaltens bei Beund Entlastung auf die Beanspruchungen im Gebrauchszustand (Jochen Keysberg). 2.1 Einleitung und Zielsetzung. 2.2 Modelle für die Momenten-Verkrümmungs-Beziehung. 2.3 Programm zur nichtlinearen Berechnung. 2.4 Einfluß von Lastwechseln auf nichtlineare Berechnungen. 2.5 Zusammenfassung. 2.6 Literatur. 3 3D-Analyse von Balken-Stützen-Verbindungen aus normal- und hochfestem Beton unter zyklischer Beanspruchung (Josko Ozbolt, Yijun Li und Rolf Eligehausen). 3.1 Einleitung. 3.2 Materialmodell und FE-Diskretisierung. 3.3 Numerische Analyse. 3.4 Schlußfolgerungen. 3.5 Zusammenfassung. 3.6 Literatur. 4 Der Einfluß von freien Schwingungen infolge dynamischer Belastung auf die Deterioration eines Bauwerks (Manfred Specht und Michael Kramp). 4.1 Veranlassung des Forschungsvorhabens. 4.2 Forschungsziele. 4.3 Versuchsträger, Versuchsdurchführung und Versuchsergebnisse. 4.4 Auswertung. 4.5 Ergebnisse für die Systemidentifikation von Stahlbetonkonstruktionen. 4.6 Literatur. 5 Lokale Schwind- und Temperaturgradienten in bewehrten, oberflächennahen Zonen von Betonkonstruktionen (Josef Eibl und Stephan Kranz). 5.1 Problemstellung. 5.2 Temperatur- und Feuchtefeldberechnung. 5.3 Numerisches Berechnungsmodell zur Spannungsanalyse im Beton. 5.4 Durchgeführte Versuche. 5.5 Rechnerische Untersuchungen. 5.6 Zusammenfassung. 5.7 Literatur. 6 Wassereindringverhalten von Flüssigkeiten beim Biegeriß (Gert König und Christian Brunsch). 6.1 Problemstellung. 6.2 Experimentelle Untersuchungen. 6.3 Entwicklung eines Modells zur rechnerischen Abschätzung des zeitlichen Eindringens einer Wassermenge in Biegerisse von Stahlbetonbauteilen. 6.4 Zusammenfassung und Diskussion der Versuchsreihe. 6.5 Literatur. 7 Dauerhaftigkeitsprobleme von offenen Becken (György Iványi, Wilhelm Buschmeyer und Udo Paas). 7.1 Einleitung. 7.2 Bestandsaufnahme. 7.3 Felduntersuchungen. 7.4 Laboruntersuchungen. 7.5 Berechnungen. 7.6 Entwurfs- und Ausführungskriterien. 7.7 Literatur. Teil IV: Korrosion und Ermüdung (Peter Schießl). 1 Ermüdungskorrosion von Spannstahl (Herbert Kupfer und Hans H. Müller). 1.1 Forschungsziel. 1.2 Korrosionsversuche an Spannstählen. 1.3 Methoden zur Erkennung von Anrissen. 2 Korrosionsermüdung von Stahl in Betonbauteilen (J. W. Weber, Peter Schießl und Jörg Moersch). 2.1 Allgemeines. 2.2 Wesentliche Einflüsse bei der Schwingungsrißkorrosion. 2.3 Ziel der Untersuchungen. 2.4 Prüfkörper und Betone. 2.5 Chloridbeaufschlagung. 2.6 Ergebnisse. 2.7 Zusammenfassung. 2.8 Literatur. 3 Untersuchungen zum Rißkorrosionsverhalten von Spannstählen unter Betriebsbedingungen (Jörg Moersch und Peter Schießl). 3.1 Einführung und Ziel. 3.2 Untersuchungsprogramm. 3.3 Ergebnisse. 3.4 Zusammenfassung der Ergebnisse. 3.5 Literatur. 4 Schwingfestigkeit von Stahlbeton bei Beanspruchung mit Meerwasser (Ulf Nürnberger und Willibald Beul). 4.1 Einführung. 4.2 Mechanismus. 4.3 Schwingfestigkeitsuntersuchungen. 4.4 Folgerungen. 4.5 Literatur. 5 Wasserstoffinduzierte Spannungsrißkorrosion von zugschwellbeanspruchten Spannstählen (Ulf Nürnberger und Willibald Beul). 5.1 Einführung. 5.2 Untersuchungen. 5.3 Folgerung. 5.4 Literatur. 6 Selbstheilung und Bewehrungskorrosion bei von schwach sauren Wässern durchströmten Trennrissen in bewehrtem Beton (Wieland Ramm und Michaela Biscoping). 6.1 Übersicht. 6.2 Einleitung. 6.3 Versuchsprogramm. 6.4 Versuchsergebnisse. 6.5 Zusammenfassung. 6.6 Literatur. 7 Untersuchungen zur Reibermüdung bei teilweise vorgespannten Bauteilen (Heiner Cordes, Josef Hegger und Jens U. Neuser). 7.1 Einleitung. 7.2 Stand der Forschung. 7.3 Versuchsaufbau und Versuchsdurchführung. 7.4 Versuchsergebnisse. 7.5 Zusammenfassung und Ausblick. 7.6 Literatur. Teil V: Junger Beton (Ferdinand S. Rostásy). 1 Ermittlung und Berechnung des Nullspannungstemperaturgradienten im jungen Beton (Rupert Springenschmid und Jean-Louis Bostvironnois). 1.1 Einleitung. 1.2 Der Nullspannungstemperaturgradient. 1.3 Ergebnisse und Schußfolgerungen. 1.4 Literatur. 2 Experimentelle Ermittlung der Verformungskennwerte von jungem Beton und der Zwangspannungen in situ (Markus Plannerer und Rupert Springenschmid). 2.1 Einleitung. 2.2 Versuche zur Ermittlung der Verformungskennwerte und der Zwangspannungen. 2.3 Laborergebnisse. 2.4 In-situ-Ergebnisse. 2.5 Zusammenfassung. 2.6 Literatur. 3 Werkstoffeigenschaften jungen Betons--Experimente und Modellierung (Ferdinand S. Rostásy und Alex-W. Gutsch). 3.1 Einleitung. 3.2 Versuche und Modellbildung. 3.3 Zusammenfassung. 3.4 Literatur.

Modellierung des Einflusses der Landnutzung auf die Hochwasserentstehung in der Mesoskala

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Niehoff, Daniel

2001-10-01

Seit 1990 waren mehrere der großen Flussgebiete Mitteleuropas wiederholt von extremen Hochwassern betroffen. Da sowohl die Landoberfläche als auch die Flusssysteme weiter Teile Mitteleuropas in der Vergangenheit weitreichenden Eingriffen ausgesetzt gewesen sind, wird bei der Suche nach den Ursachen für diese Häufung von Extremereignissen auch die Frage nach der Verantwortung des Menschen hierfür diskutiert. Gewässerausbau, Flächenversiegelung, intensive landwirtschaftliche Bodenbearbeitung, Flurbereinigung und Waldschäden sind nur einige Beispiele und Folgen der anthropogenen Eingriffe in die Landschaft. Aufgrund der Vielfalt der beteiligten Prozesse und deren Wechselwirkungen gibt es allerdings bislang nur Schätzungen darüber, wie sehr sich die Hochwassersituation hierdurch verändert hat. Vorrangiges Ziel dieser Arbeit ist es, mit Hilfe eines hydrologischen Modells systematisch darzustellen, in welcher Weise, in welcher Größenordnung und unter welchen Umständen die Art der Landnutzung auf die Hochwasserentstehung Einfluss nimmt. Dies wird anhand exemplarischer Modellanwendungen in der hydrologischen Mesoskala untersucht. Zu diesem Zweck wurde das deterministische und flächendifferenzierte hydrologische Modell wasim-eth ausgewählt, das sich durch eine ausgewogene Mischung aus physikalisch begründeten und konzeptionellen Ansätzen auszeichnet. Das Modell wurde im Rahmen dieser Arbeit um verschiedene Aspekte erweitert, die für die Charakterisierung des Einflusses der Landnutzung auf die Hochwasserentstehung wichtig sind: (1) Bevorzugtes Fließen in Makroporen wird durch eine Zweiteilung des Bodens in Makroporen und Bodenmatrix dargestellt, die schnelle Infiltration und Perkolation jenseits der hydraulischen Leitfähigkeit der Bodenmatrix ermöglicht. (2) Verschlämmung äußert sich im Modell abhängig von Niederschlagsintensität und Vegetationsbedeckungsgrad als Verschlechterung der Infiltrationsbedingungen an der Bodenoberfläche. (3) Das heterogene Erscheinungsbild bebauter Flächen mit einer Mischung aus versiegelten Bereichen und Freiflächen wird berücksichtigt, indem jede Teilfläche je nach Versiegelungsgrad in einen unversiegelten Bereich und einen versiegelten Bereich mit Anschluss an die Kanalisation aufgeteilt wird. (4) Dezentraler Rückhalt von Niederschlagswasser kann sowohl für natürliche Mulden als auch für gezielt angelegte Versickerungsmulden mit definierten Infiltrationsbedingungen simuliert werden. Das erweiterte Modell wird exemplarisch auf drei mesoskalige Teileinzugsgebiete des Rheins angewandt. Diese drei Gebiete mit einer Fläche von zwischen 100 und 500 km² wurden im Hinblick darauf ausgewählt, dass jeweils eine der drei Hauptlandnutzungskategorien Bebauung, landwirtschaftliche Nutzung oder Wald dominiert. Für die drei Untersuchungsgebiete sind räumlich explizite Landnutzungs- und Landbedeckungsszenarien entworfen worden, deren Einfluss auf die Hochwasserentstehung mit Hilfe des erweiterten hydrologischen Modells simuliert wird. Im Einzelnen werden die Auswirkungen von Verstädterung, Maßnahmen zur Niederschlagsversickerung in Siedlungsgebieten, Stilllegung agrarisch genutzter Flächen, veränderter landwirtschaftlicher Bodenbearbeitung, Aufforstung sowie von Sturmschäden in Wäldern untersucht. Diese Eingriffe beeinflussen die Interzeption von Niederschlag, dessen Infiltration, die oberflächennahen unterirdischen Fließprozesse sowie, zum Beispiel im Fall der Kanalisation, auch die Abflusskonzentration. Die hydrologischen Simulationen demonstrieren, dass die Versiegelung einer Fläche den massivsten Eingriff in die natürlichen Verhältnisse darstellt und deshalb die stärksten (negativen) Veränderungen der Hochwassersituation hervorbringt. Außerdem wird deutlich, dass eine bloße Änderung des Interzeptionsvermögens zu keinen wesentlichen Veränderungen führt, da die Speicherkapazität der Pflanzenoberflächen im Verhältnis zum Volumen hochwasserauslösender Niederschläge eher klein ist. Stärkere Veränderungen ergeben sich hingegen aus einer Änderung der Infiltrationsbedingungen. Die Grenzen der entwickelten Methodik zeigen sich am deutlichsten bei der Simulation veränderter landwirtschaftlicher Bewirtschaftungsmethoden, deren mathematische Beschreibung und zahlenmäßige Charakterisierung aufgrund der Komplexität der beteiligten Prozesse mit großen Unsicherheiten behaftet ist. Die Modellierungsergebnisse belegen darüber hinaus, dass pauschale Aussagen zum Einfluss der Landnutzung auf die Hochwasserentstehung aufgrund der entscheidenden Bedeutung der klimatischen und physiographischen Randbedingungen unzulässig sind. Zu den klimatischen Randbedingungen zählen sowohl Niederschlagsintensität und -dauer als auch die Feuchtebedingungen vor einem hochwasserauslösenden Niederschlag. Die physiographischen Randbedingungen sind von der geomorphologischen und geologischen Ausstattung des Gebiets vorgegeben. Weiterhin muss der räumliche und zeitliche Maßstab, über den Aussagen getroffen werden, klar definiert sein, da sich mit steigender Einzugsgebietsgröße die relative Bedeutung sowohl der verschiedenen Niederschlagstypen als auch der physiographischen Eigenschaften verschiebt. Dies wird in der vorliegenden Arbeit im Gegensatz zu vielen anderen Untersuchungen konsequent berücksichtigt. In Abhängigkeit von Randbedingungen und räumlichen Maßstab sind aufgrund der gewonnen Erkenntnisse folgende Aussagen zum Einfluss von Landnutzungsänderungen auf die Hochwasserentstehung möglich: (1) Für intensive konvektive Niederschlagsereignisse mit tendenziell geringer Vorfeuchte ist der Einfluss der Landnutzung größer als für langanhaltende advektive Niederschläge geringer Intensität, da im ersten Fall veränderte Infiltrationsbedingungen stärker zum Tragen kommen als bei kleinen Niederschlagsintensitäten. (2) In kleinen Einzugsgebieten, wo kleinräumige Konvektivzellen zu Hochwassern führen können, ist der Einfluss der Landnutzung dementsprechend größer als in großen Flussgebieten wie dem Rheingebiet, wo vor allem langanhaltende advektive Ereignisse (unter Umständen verbunden mit Schneeschmelze) relevant sind. (3) In Gebieten mit guten Speichereigenschaften wie mächtigen, gut durchlässigen Böden und gut durchlässigem Gesteinsuntergrund ist der Einfluss der Landnutzung größer als in Gebieten mit geringmächtigen Böden und geringdurchlässigem Festgestein. Dies ist darin begründet, dass in Gebieten mit guten Speichereigenschaften bei einer Verschlechterung der Infiltrationsbedingungen mehr Speicherraum für Niederschlag verloren geht als in anderen Gebieten. Since 1990, several of the large European river basins were affected repeatedly by extreme floods. As both the landscape and the river systems in large parts of Central Europe have undergone major changes in the past, during the search for the causes of this accumulation of extreme events also the impact of human activities on flooding has been discussed. River training, surface sealing, intensive agricultural land-use, consolidation of farmland, and damages to forests are only some examples and consequences of the anthropogenic interferences with the landscape. But due to the diversity of the processes and factors involved, by now it can only be estimated how far the flood situation has changed by these interferences. Therefore, the main target of this thesis is to describe systematically in which way, to what extent and under which circumstances the land-use exerts an influence on storm-runoff generation and subsequently the discharge of rivers. This is investigated by means of exemplary model applications at the hydrological meso-scale. For this task, the deterministic and distributed hydrological model wasim-eth was chosen due to its well-balanced mixture of physically-based and conceptual approaches. In the framework of this thesis, the model has been extended in order to cope with several phenomena which are important when aiming at a characterization of the influence of land-use on flood generation: (1) Preferential flow in macropores is treated by a division of the soil into macropores and a soil matrix. This so-called double-porosity approach allows for fast infiltration and percolation beyond the hydraulic conductivity of the soil matrix. (2) Siltation expresses itself within the model as a deterioration of infiltration conditions at the soil surface, depending on precipitation intensity and the degree of vegetation covering. (3) The heterogeneous appearance of built-up areas, consisting of both sealed areas and pervious areas, is taken into account by dividing each partial area into an unsealed part and a sealed part which is connected to the sewer system. (4) Decentralized storage can be simulated for natural depressions as well as for specific infiltration measures with defined infiltration conditions. The extended model is exemplarily applied to three meso-scale tributaries of the Rhine river. These three catchments with an area of between 100 and 500 km² were chosen with regard to their prevailing land-use, one of them being heavily urbanized, one dominated by agricultural use, and one being mainly forested. For these three catchments, spatially explicit land-use and land-cover scenarios were developed. The impact of these scenarios on storm-runoff generation is being simulated using the extended hydrological model. In this context, namely urbanization, infiltration measures in settlement areas, conversion of farmland to set-aside areas, altered agricultural management practices, affor estation and storm damages in forests are taken into account. These changes influence the interception of rainfall, its infiltration into the soil, the subsurface flow processes next to the soil surface as well as, for example in the case of sewer systems, also runoff concentration. The hydrological simulations demonstrate that sealing of the soil surface is the most intensive intervention in the natural conditions among the ones which are mentioned above. Therefore it results in the strongest (negative) changes of the flooding situation in a catchment. In addition to that, the simulations show that a simple alteration in the interception capacity does not yield significant changes in catchment response, because the storage capacity of vegetation surfaces is rather low compared to the volume of storm events which normally lead to significant floods. More pronounced changes arise from modifications in the infiltration conditions. The limits of the methodology which was chosen for this thesis become obvious when simulating altered agricultural management practices. Due the complexity of the processes involved, mathematical description and parameterization is difficult and therefore afflicted with high uncertainty. In addition to that, the modelling results prove that global statements on the influence of land-use on flood generation are illegitimate because of the paramount importance of the climatic and physiographic boundary conditions. Climatic boundary conditions are precipitation intensity and duration as well as the moisture conditions before a storm event. The physiographic boundary counditions are given by the geomorphological and geological catchment properties. Furthermore, with increasing scale there is a shift in the relative importance of the different types of rainfall as well as the different geophysical catchment properties. Therefore, the spatial and temporal scale for which the results are valid have to be clearly defined. This is taken into account consequently within this thesis - in contrast to many other studies on this topic. Depending on boundary conditions and spatial scale, the findings allow the following statements regarding the influence of land-use changes on storm-runoff generation: (1) For intensive convective storm events with generally low antecedent soil moisture, the influence of land-use is greater than for long-lasting advective storm events with low rainfall intensities, because in the first case changes in the infiltration conditions are more important than during times of low precipitation intensities. (2) In small catchments, where small-scale convective cells can lead to a flood, the influence of land-use is accordingly greater than in large river basins like the Rhine basin, where long-lasting advective rainfalls (possibly in combination with snowmelt) are relevant. (3) In areas with good storage conditions like thick, permeable soils and pervious rock underneath, the influence of land-use is greater than in areas with thin soils and only slightly permeable bedrock. This is due to the fact that in case of deteriorating infiltration conditions, more storage space for precipitation is lost in areas with good storage conditions than in other areas. siehe auch: http://opus.kobv.de/ubp/volltexte/2005/398/