Über den Beitrag von Heinrich Bruns zur theoretischen geometrischen Optik - unter Berücksichtigung seines Briefwechsels mit Wissenschaftlern der Zeiss-Werke in Jena 1888 - 1893.

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Ilgauds, H.-J.; Münzel, G.

Heinrich Bruns, director of the Leipzig University Observatory, was working on theoretical geometrical optics, and applied this to practical questions. His correspondence with opticians of the Zeiss Company in Jena gives evidence of their mutual regard and inspiration.

Erzwingt die Quantenmechanik eine drastische Änderung unseres Weltbilds? Gedanken und Experimente nach Einstein, Podolsky und Rosen

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Frodl, Peter

Von den Anfängen der Quantenmechanik bis heute gibt es Versuche, sie als statistische Theorie über Ensembles individueller klassischer Systeme zu interpretieren. Die Bedingungen, unter denen Theorien verborgener Parameter zu deterministischen Beschreibungen dieser individuellen Systeme als klassisch angesehen werden können, wurden von Einstein, Podolsky und Rosen 1935 formuliert: 1. Physikalische Systeme sind im Prinzip separierbar. 2. Zu jeder physikalischen Größe, deren Wert man ohne Störung des betrachteten Systems mit Sicherheit voraussagen kann, existiert ein ihr entsprechendes Element der physikalischen Realität.Zusammen sind sie, wie Bell 1964 gezeigt hat, prinzipiell unverträglich mit der Quantenmechanik und unhaltbar angesichts neuerer Experimente. Diese erweisen einmal mehr die Quantenmechanik als richtige Theorie. Um ihre Ergebnisse zu verstehen, müssen wir entweder die in der klassischen Physik als selbstverständlich angesehene Annahme der Separierbarkeit physikalischer Systeme aufgeben oder unseren Begriff der physikalischen Realität revidieren. Eine Untersuchung des Begriffs der Separabilität und einige Überlegungen zum Problem der Messung von Observablen zeigen, daß eine Änderung des Begriffs der physikalischen Realität unumgänglich ist. Der revidierte Realitätsbegriff sollte mit klassischer Physik und Quantenmechanik verträglich sein, um ein einheitliches Weltbild zu ermöglichen.Translated AbstractDo Quantum Mechanics Force us to Drastically Change our View of the World? Thoughts and Experiments after Einstein, Podolsky and RosenSince the advent of quantum mechanics there have been attempts of its interpretation in terms of statistical theory concerning individual classical systems. The very conditions necessary to consider hidden variable theories describing these individual systems as classical had been pointed out by Einstein, Podolsky and Rosen in 1935: 1. Physical systems are in principle separable. 2. If it is possible to predict with certainty the value of a physical quantity without disturbing the system under consideration, then there exists an element of physical reality corresponding to this physical quantity.Together they are, as was shown by Bell in 1964, incompatible in principle with quantum mechanics and no more tenable in view of recent experiments. These experiments once more corroborate quantum theory. In order to understand their results we are forced either to drop the assumption of separability of physical systems (taken for self-evident in classical physics) or to change our concept of physical reality. After investigating the notion of separability and connecting the EPR-correlations to the measurement problem we, conclude that a change of the concept of physical reality is indispensable. The revised concept should be compatible with both classical and quantum physics in order to allow a uniform view of the physical world.

Dynamic modelling and humus balances as tools for estimating and upscaling soil carbon stock changes in temperate cropland

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Oberholzer, Hans-Rudolf; Holenstein, Hildegard; Mayer, Jochen; Leifeld, Jens

2010-05-01

Humus balances are simple mathematical tools used by farmers for assessing the overall performance of their management in terms of soil organic matter changes. They are based on humus reproduction factors which themselves mainly depend on crop rotation, residue management, and amount and type of organic fertilization. Dynamic models, on the other hand, are typically complex and need more detailed input data and are designed to calculate the time course of soil carbon content. In both cases, thorough validation is needed to utilize their potential for estimating carbon stock changes. We compared the results of three humus balance methods SALCA-SQ (Neyroud 1997), VDLUFA method (VDLUFA 2004), Humod (Brock et al. 2008) and the RothC model with measured soil carbon stocks in a long-term experiment in Switzerland for the period 1977-2005 (Fliessbach et al 2007). The field trial comprises various minerally and organically fertilized treatments, the latter differing in the amount and composition of organics applied. All methods were able to distinguish systematic management effects on soil organic carbon (SOC). However, only those SOC trajectories calculated with the dynamic model RothC matched measured stocks quantitatively. For both, humus balances and dynamic modelling the result strongly depended on parameterization of organic fertilizers, i.e. its stability and organic matter content. Therefore, incomplete information on the amount and composition of organic fertilizer and lack of knowledge about its potential for humus reproduction is regarded an uncertainty in both dynamic modelling and humus balance calculation, and seems to be a major drawback for the reliable application of these approaches at the regional scale. Our results stress the need for more detailed and harmonized data bases of organic fertilizer composition and application rates. References Brock C., Hoyer U., Leithold G., Hülsbergen K.-J., 2008. Entwicklung einer praxisanwendbaren Methode der Humusbilanzierung im ökologischen Landbau. Abschlussbericht zum Projekt 03OE084, http://forschung.oekolandbau.de unter der BÖL-Bericht-ID 16447,184 pp. Fliessbach A, Oberholzer H.-R., Gunst L., Mäder P., 2007. Soil organic matter and biological soil quality indicators after 21 years of organic and conventional farming. Agriculture, Ecosystems and Environment 118, 273-284. Leifeld J., Reiser R., Oberholzer H.-R., 2009. Consequences of conventional vs. organic farming on soil carbon: Results from a 27-year field experiment. Agronomy Journal 101, 1204-1218. Neyroud J.-A., 1997. La part du sol dans la production intégrée 1. Gestion de la matière organique et bilan humique. Revue suisse d'agriculture, 29, 45-51. VDLUFA, 2004. VDLUFA-Standpunkt: Humusbilanzierung - Methode zur Beurteilung und Bemessung der Humusversorgung von Ackerland. Verband Deutscher Landwirtschaftlicher Untersuchungs- und Forschungsanstalten, Selbstverlag.

Dynamical Imaging using Spatial Nonlinearity

DTIC Science & Technology

2014-01-29

643. [5] R. Heintzmann, C. Cremer , Lateral modulated excitation microscopy: Improvement of resolution by using a diffraction grating, Proceedings...by stochastic optical reconstruction microscopy (STORM), Nat Methods, 3 ( 2006 ) 793-795. [14] E. Betzig, G.H. Patterson, R. Sougrat, O.W. Lindwasser...Science, 313 ( 2006 ) 1642-1645. [15] W. Lukosz, M. Marchand, Optischen Abbildung Unter Überschreitung der Beugungsbedingten Auflösungsgrenze, Optica

Praktische Festigkeitsberechnungen im Maschinenbau

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Böge, Gert; Böge, Wolfgang

Ziel aller Festigkeitsberechnungen ist die Ermittlung der vorhandenen Spannung und der Nachweis, dass ein konstruiertes Bauteil mit Sicherheit "hält". Seine geforderte oder erwartete Tragfähigkeit muss unter allen denkbaren Umständen gewährleistet sein, es darf z. B. auch bei Dauerbelastung in der vorgeschriebenen Lebensdauer nicht brechen oder seine Form bleibend so verändern, dass es seine Funktion nicht mehr ausreichend erfüllt.

Moeglichkeiten eines gegenwartsorientierten Landeskundeunterrichts. Unter besonderer Beruecksichtigung der Haupt- und Realschuloberstufe (Possibilities of Present-Oriented Area-Study Teaching, with Special Reference to the Upper Grade of High Schools)

ERIC Educational Resources Information Center

Hermes, Liesel

1975-01-01

Area study materials should be factual, contemporary, objective, and designed with regard to the student's level. Content should be limited to material contrasting with, or supplementary to, the students' knowledge. Penguin's series "Connexions" is better than available German texts. (Text is in German.) (IFS/WGA)

Hoeren unter Wasser: Absolute Reizschwellen und Richtungswahrnehnumg (Underwater Hearing: Absolute Thresholds and Sound Localization),

DTIC Science & Technology

The article deals first with the theoretical foundations of underwater hearing, and the effects of the acoustical characteristics of water on hearing...lead to the conclusion that, in water , man can locate the direction of sound at low and at very high tonal frequencies of the audio range, but this ability is probably vanishing in the middle range of frequencies. (Author)

Untersuchung der Mira-Sterne RT Boo, TV Peg und VX Aur

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Raetz, Kerstin; Berthold, Thomas

2015-02-01

The light-change of the Mira stars RT Boo, TV Peg and VX Aur was analyzed on three ways for a long time. In the first period I estimated the brightness of the variables on sky monitoring photo plates (red spectral range) from Sonneberg Observatory with Argelander¥s Method, in the last years I measured scanned photo plates with a photometry program and in addition I used visual observations from A.A.V.S.O. for the analysis. The behavior of the periods of the tree stars from 1965 to 2013 is described here.

Willkommen, Mr. Chance: Methodologische Betrachtungen zur Gute empirischer Forschung in der Padagogik, diskutiert vor allem an der neueren Untersuchung uber Gewalt von Heitmeyer u.a. (1995) = Welcome, Mr. Chance: Methodological Considerations Concerning the Quality of Empirical Research in Educational Science Based on a Recent Study on Violence Published by Heitmeyer et al. (1995).

ERIC Educational Resources Information Center

Wellenreuther, Martin

1997-01-01

Argues that the usefulness of strictly quantitative research is still questioned in educational studies, primarily due to deficiencies in methodological training. Uses a critique of a recent study by Heitmeyer et al. (1995) to illustrate the requirements of "good" empirical research. Considers the problems of hypothesis testing in field research.…

PubMed

Neudert, Marcus

2018-06-01

Heining et al. Audiological outcome of stapes surgery for far advanced cochlear otosklerosis. J Laryngol Otol 2017; 131: 961–964 DIE COCHLEäRE OTOSKLEROSE IST EINE SELTENE ERKRANKUNG DES INNENOHRES, DIE ZU EINER VERKNöCHERUNG DER HAARZELLEN FüHRT UND DIE HOMöOSTASE DER LYMPHSTRöME NEGATIV BEEINFLUSSEN KANN. BETROFFENE LEIDEN UNTER INNENOHRSCHWERHöRIGKEIT, EINE THERAPIE GILT ALS SCHWIERIG. HEINING UND KOLLEGINNEN/KOLLEGEN HABEN NUN IN EINER RETROSPEKTIVEN STUDIE UNTERSUCHT, OB PATIENTEN MIT FORTGESCHRITTENER OTOSKLEROSE VON EINER STAPEDOTOMIE PROFITIEREN KöNNEN.

Modal Testing of the NPSAT1 Engineering Development Unit

DTIC Science & Technology

2012-07-01

erkläre ich, dass die vorliegende Master Arbeit von mir selbstständig und nur unter Verwendung der angegebenen Quellen und Hilfsmittel angefertigt...logarithmic scale . As 5 Figure 2 shows, natural frequencies are indicated by large values of the first CMIF (peaks), and multiple modes can be detected by...structure’s behavior. Ewins even states, “that no large- scale modal test should be permitted to proceed until some preliminary SDOF analyses have

Catalytic Copolymerization of Ethene and Carbon Monoxide on Nickel Complexes.

PubMed

Domhöver, Bernd; Kläui, Wolfgang; Kremer-Aach, Andreas; Bell, Ralf; Mootz, Dietrich

1998-11-16

Can palladium be replaced by nickel? For the industrial copolymerization of carbon monoxide and ethene a palladium catalyst is used which cannot be recovered-a cheaper procedure would be desirable. The presented complex 1 is the first structurally characterized nickel compound which does not polymerize ethene but a mixture from carbon monoxide and ethene unter mild conditions to give a perfectly alternating polyketone. © 1998 WILEY-VCH Verlag GmbH, Weinheim, Fed. Rep. of Germany.

Seismic Pulse Broadening Associated with Fracture Damage Caused by Explosions in Crystalline Rock

DTIC Science & Technology

1989-08-30

1/ 3 ’)I 3/ 2 -C2(() - 1 +) 3D °2/ 3 D 1 - D 1/ - (I -C, X) 1+ 2/3)-)o _ I C4)L( oj and for loading at constant a3 43 D 02𔃽 (D )?/3 31 (28) where S...U3, 103-112. Von Karman, T. (1911). Festigkeitswversuche unter allseiRgim druck , Z. Ver. Dt. Ing., 51, 1749-1757. Wawersik, W.R., and C. Fairhurst

Mathematisches Bewusstsein

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Kaenders, Rainer; Kvasz, Ladislav

Wenn jemand sagt, dass ein Bus um 9 Uhr abfährt - weiß man es dann? Angenommen, man ist darüber unterrichtet, dass die Busse unter der Woche immer zur vollen Stunde abfahren - von 7 Uhr morgens bis 7 Uhr abends, weiß man es dann mit dem Wissen um diese allgemeine Regel besser, dass der Bus um 9 Uhr abfährt? Macht es einen Unterschied, ob man den Fahrplan erstellt, den Bus lenkt oder nur mitfährt, um sich dieser Tatsache bewusst zu sein?

Grundlagen der Nachrichtenübertragung

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Plaßmann, Wilfried

Die Nachrichtentechnik hat die Aufgabe, Nachrichten auszutauschen. Nachrichten sind z. B. Fragen, Beobachtungen und Befehle. Unter dem Begriff Nachrichtenübertragung wird hier die elektrische Nachrichtenübertragung verstanden, denn zur Übermittlung von Nachrichten werden Spannungen und Ströme sowie elektrische und magnetische Felder eingesetzt. Die Übertragung beginnt mit der Nachrichtenquelle, die die Nachrichten aussendet, und endet mit der Nachrichtensenke, die sie empfängt. Zwischen beiden liegt das elektrische Nachrichtenübertragungssystem, dessen Funktionseinheiten dargestellt sind und erläutert werden.

Bereits nach Ablauf der Halbwertszeit droht der vollständige Zerfall Die britische Atomic Scientists’ Association, die Ideologie der „objektiven” Wissenschaft und die H-Bombe

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Laucht, Christoph

Präsident Harry Trumans Verlautbarung vom 31.1.1950, seine Regierung wolle die Entwicklung der Wasserstoffbombe vorantreiben, fand große Beachtung in den britischen Medien. Die illustrierte Zeitschrift Picture Post widmete der HBombe einen Artikel, der unter anderem kurze Stellungnahmen der britischen Atomwissenschaftler Eric Burhop, Kathleen Lonsdale, Harrie Massey, Rudolf Peierls und Maurice Pryce enthielt, die alle Mitglieder der Atomic Scientists' Association (ASA) waren.

Radiosensibilisierung durch BRAF Inhibitoren.

PubMed

Strobel, Sophia Boyoung; Pätzold, Sylvie; Zimmer, Lisa; Jensen, Alexandra; Enk, Alexander; Hassel, Jessica Cecile

2017-07-01

In der letzten Zeit wurden in der Literatur vermehrt erhöhte Hauttoxizitäten während einer Kombinationstherapie mit BRAF Inhibitoren und Radiotherapie beschrieben. Wir berichten über sieben Melanompatienten in einem nicht resezierbaren Stadium III oder IV, die eine kombinierte Behandlung aus Bestrahlung und BRAF-Inhibitor erhielten. Bei allen Patienten konnte durch die Kombinationstherapie ein gutes lokales Ansprechen erreicht werden. Nur bei zwei Patienten wurde eine schwere Radiodermatitis (CTCAE Grad 3 bzw. 4) beobachtet. Bei diesen Patienten, die beide Vemurafenib erhielten, trat die Radiodermatitis nach ein bzw. zwei Wochen auf und resultierte in einer Unterbrechung der BRAF-Inhibitor Behandlung.. Die kumulative Dosis bis zum Zeitpunkt der Strahlendermatitis betrug 10 Gy bzw. 35 Gy. Bei allen anderen Vemurafenibpatienten konnten nur milde Reaktionen im Sinne einer Radiodermatitis CTCAE Grad 2, beim Dabrafenibpatienten CTCAE Grade 1 diagnostiziert werden. Bei einem Patienten wurde eine Recalldermatitis nach 14 Tagen einer beendeten Strahlentherapie mit einer kumulativen Dosis von 30 Gy diagnostiziert. Schwere Toxizitätsreaktionen der Haut unter einer BRAF-Inhibitionen treten nicht häufig auf und sind meistens gut therapierbar. Deshalb sollte die Kombinationstherapie bei aggressiv wachsenden Melanomen eine Therapieoption bleiben. Obwohl ein erhöhtes Risiko der Hauttoxizität unter einer Kombinationstherapie von Radiatio und BRAF-Inhibitoren besteht, wird diese von den meisten Patienten gut toleriert. Sequenzielle Therapie anstelle von gleichzeitiger Behandlung scheint die Toxizitätreaktionen nicht zu verhindern. © 2017 Deutsche Dermatologische Gesellschaft (DDG). Published by John Wiley & Sons Ltd.

Command History. 1972-1973. Volume 1. Sanitized

DTIC Science & Technology

1973-07-15

iandUiv’Ul- lillAt~ioantii i O ttili ifl wthd’iw !J0n o e tSouce:l h ’tTop fte 3~iadltt uii uti n11( ln dt toM11 thgwe:suh NVA Divpisetios, cand g the...romaInttir of the month, no significant was rpnisttl ltui e uty frces(’am unter havy tiii activity wits reported in the province, as sutpportinig fi tt...instruc- in April 1904, Its mission was to train regular tore. The school feared that this decrease would medical officers, pharmacists , dentists

Proceedings of the International Conference on Recent Advances in Structural Dynamics (2nd) held at the University of Southampton (England) on 9-13 April 1984. Volume 2,

DTIC Science & Technology

1984-01-01

each FFT-step). For a frequency domain S/N of 60dB, 12 bits are suited up to 128 points, 16 bits up to 2048 points. Experimental results gave better...Schwingungen des unendlichen, federnd gebetteten Balkens unter der Wirkung eines unrunden Rades. 19. J. KORB 1980 VDI -Berichte Nr. 381, 99-104...to squealing noise. 7. REFERENCES 1. H. STAPPENBECK 1954 Zeitschrift VDI 96, 171-175. Das Kurvengerdusch der Strafenbahn - Mglichkeiten zu seiner

GPU-basierte Smart Visibility Techniken für die Planung von Tumor-Operationen

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Tietjen, Christian; Kubisch, Christoph; Hiller, Stefan; Preim, Bernhard

Bei der Planung von Tumoroperationen ist die Einschätzung von Abständen und Infiltrationen zu vitalen Strukturen wichtig. Im Bereich der medizinischen Visualisierung wurden hierfür bereits zahlreiche Techniken entwickelt, die unter dem Begriff Smart Visibility zusammengefasst werden. Zu diesen zählen Ghost Views und Section Views. In diesem Beitrag wird eine GPU-basierte Realisierung dieser Techniken für polygonale Daten vorgestellt. Die Parametrisierung der Techniken erfolgt automatisch, um einen klinischen Einsatz ermöglichen zu können.

Semantic Desktop

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Sauermann, Leo; Kiesel, Malte; Schumacher, Kinga; Bernardi, Ansgar

In diesem Beitrag wird gezeigt, wie der Arbeitsplatz der Zukunft aussehen könnte und wo das Semantic Web neue Möglichkeiten eröffnet. Dazu werden Ansätze aus dem Bereich Semantic Web, Knowledge Representation, Desktop-Anwendungen und Visualisierung vorgestellt, die es uns ermöglichen, die bestehenden Daten eines Benutzers neu zu interpretieren und zu verwenden. Dabei bringt die Kombination von Semantic Web und Desktop Computern besondere Vorteile - ein Paradigma, das unter dem Titel Semantic Desktop bekannt ist. Die beschriebenen Möglichkeiten der Applikationsintegration sind aber nicht auf den Desktop beschränkt, sondern können genauso in Web-Anwendungen Verwendung finden.

Microgravity

NASA Image and Video Library

2001-01-24

Typical metal sample that was processed by TEMPUS (Tiegelfreies Elektromagnetisches Prozessieren Unter Schwerelosigkeit), an electromagnetic levitation facility developed by German researchers and flown on the IML-2 and MSL-1 and 1R Spacelab missions. Electromagnetic levitation is used commonly in ground-based experiments to melt and then cool metallic melts below their freezing points without solidification occurring. Sample size is limited in ground-based experiments. Research with TEMPUS aboard Spacelab allowed scientists to study the viscosity, surface tension, and other properties of several metals and alloys while undercooled (i.e., cooled below their normal solidification points). The sample is about 1 cm (2/5 inch) in diameter.

Transporterscheinungen

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Heintze, Joachim

In diesem Kapitel werden wir uns vornehmlich mit zwei Vorgängen befassen, ohne die das Erreichen des thermischen Gleichgewichts und die Veränderung des thermischen Zustands eines Systems unmöglich wäre: Wärmeleitung und Diffusion. Bei der Wärmeleitung wird die kinetische Energie der Teilchen durch Stöße auf die Nachbarn übertragen: Es handelt sich um den Transport von Wärmeenergie. Unter Diffusion versteht man den Transport von Molekülen aufgrund ihrer Wärmebewegung. Sie tritt in Erscheinung, wenn in einem System verschiedene Arten von Molekülen vorhanden und ungleichmäßig verteilt sind.

Urban land for a growing city at the banks of a moving river: Vienna's spread into the Danube island Unterer Werd from the late 17th to the beginning of the 20th century.

PubMed

Haidvogl, Gertrud; Guthyne-Horvath, Marianna; Gierlinger, Sylvia; Hohensinner, Severin; Sonnlechner, Christoph

In the relation between urban development and the Viennese Danube different periods can be identified from the late 17th to the early 20th century. These periods were strongly intertwined with both the history of the river and the history of the city. Urban expansion into the floodplains is demonstrated in this paper by investigating the island Unterer Werd, next to the city centre. In the late 17th century the fluvial dynamic still hampered urban development on the island. First measures to stabilise the river banks and to protect buildings from floods were taken soon thereafter, but the majority of practices aimed at mitigating the risks and impacts of the frequent floods: inundation was a part of the arrangement and the main target was to minimise the potential impacts. This practice also prevailed after the 1830s, when urban expansion began to move into the north and northwest of the island and the Danube floodplains were considered an important land resource for the growing city. In connection with new technologies and available means to channelise the river, the relationship between Vienna and the Danube changed fundamentally. Urban development in the riverine landscape gained new momentum. This process was initiated before the Great Danube Regulation from 1870 to 1875 was completed, the rate of growth accelerated after 1875. The last decades of the 19th century mark a turning point in the urban development of Vienna, with expanding urban areas becoming dependent upon a well functioning and maintained flood protection system.

Haptische Modellierung und Deformation einer Kugelzelle

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Schippritt, Darius; Wiemann, Martin; Lipinski, Hans-Gerd

Haptische Simulationsmodelle dienen in der Medizin in erster Linie dem Training operativer Eingriffe. Sie basieren zumeist auf physikalischen Gewebemodellen, welche eine sehr genaue Simulation der biomechanischen Eigenschaften des betreffenden Gewebes erlauben, aber gleichzeitig sehr rechenintensiv und damit zeitaufwändig in der Ausführung sind. Die menschliche Wahrnehmung kann allerdings auch eine ungenaue haptische Modellierung psychooptisch ausgleichen. Daher kann es sinnvoll sein, haptische Simulationen auch mit nicht vollständig physikalisch definierten Deformationsmodellen durchzuführen. Am Beispiel der haptischer Simulation einer in-vitro Fertilisation wird gezeigt, dass durch die Anwendung eines geometrischen Deformationsmodells eine künstliche Befruchtung unter realistischen experimentellen Bedingungen in Echtzeit haptisch simuliert und damit trainiert werden kann.

[Leben im Eismeer - Tauchuntersuchungen zur Biologie arktischer Meerespflanzen und Meerestiere

PubMed

Lippert; Karsten; Wiencke

2000-01-01

Die Maske wird nochmals auf Dichtigkeit überprüft, der Knoten der Sicherungsleine mit zwei halben Schlägen fixiert, dann rutscht die Taucherin von der Eiskante in das kalte Wasser. Eine halbe Stunde vergeht, bevor ihr Kopf wieder aus dem Eisloch auftaucht und sie ein großes Sammelnetz nach oben reicht, gefüllt mit verschiedenen Arten von Makroalgen. Obwohl noch große Flächen des Kongsfjordes im arktischen Spitzbergen zugefroren sind und das Festland von einer dicken Schneedecke bedeckt ist, hat unter Wasser in den Algenwäldern bereits der Sommer und damit die Saison der Meeresbiologen begonnen.

Der Einfluss der Digitalisierung auf die Organisation eines Unternehmens

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Walter, Wolfram M.

Die Digitalisierung schreitet mit großen Schritten voran. Dies wirkt sich nicht nur auf die Gesellschaft im Grundsatz, sondern auch auf das Verhalten der Kunden aus. Neue Kommunikationswege beschleunigen die Interaktion zwischen Unternehmen und Verbraucher. Im Vergleich mit großen Internetfirmen werden etablierte Dienstleistungsunternehmen - vom Energieversorger bis zu Versicherungen - stark unter Druck gesetzt, sich noch intensiver mit dem Kundenservice auseinanderzusetzen. Dies wird nur möglich sein, wenn sich die Organisationen entsprechend positionieren und sich frühzeitig auf die Veränderungen einstellen. Hieraus ergeben sich mehr Chancen als Risiken, zumal es nicht nur neue Prozesse, sondern auch neue Berufsbilder geben wird.

Methoden der digitalen Planung

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Westkämper, Engelbert; Niemann, Jörg; Warschat, Joachim; Scheer, August-Wilhelm; Thomas, Oliver

Die industrielle Produktion ist das Herz der verarbeitenden Industrie in Deutschland. Mit einem Beitrag von rund 500 Mrd. EUR pro Jahr erwirtschaftet das verarbeitende Gewerbe etwa ein Viertel der gesamtwirtschaftlichen Wertschöpfung in Deutschland. Gemessen am Produktionswert der Gesamtwirtschaft betrug der industrielle Anteil sogar über ein Drittel. Der Erhalt und der Ausbau der Wettbewerbsfähigkeit unter den gegebenen Rahmenbedingungen der globalen Märkte ist eine der größten Herausforderungen der deutschen Wirtschaft [5, 8]. In diesem Beitrag soll - ausgehend von einer Strategie der Ausrüster von Fabriken in einer globalen Produktion - diskutiert werden, wie mit der digitalen Fabrik Potentiale in den Planungs- und Wandlungsprozessen erschlossen werden können.

STF Optimierung von single-bit CT ΣΔ Modulatoren basierend auf skalierten Filterkoeffizienten

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Widemann, C.; Zorn, C.; Brückner, T.; Ortmanns, M.; Mathis, W.

2012-09-01

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Signalübertragungsverhalten von single-bit continuous-time (CT) ΣΔ Modulatoren. Dabei liegt der Fokus der Untersuchung auf dem Peaking der Signaltransferfunktion (STF). Dieser Effekt kann die Performance und die Stabilität des Gesamtsystems negativ beeinflussen, da bei auftretendem STF-Peaking Signale außerhalb des Signalbands verstärkt werden. In dieser Arbeit wird ein neuer Ansatz zur Reduktion des Peakings vorgestellt, der auf der Optimierung der Systemdynamik basiert. Dabei werden die Filterkoeffizienten des Modulators systematisch angepasst. Anhand eines Beispielsystems wird gezeigt, dass der Ansatz genutzt werden kann, um das Übertragungsverhalten des Modulators abhängig vom Ausgangssystem zu verändern. So kann entweder die Systemsperformance verbessert werden, ohne Peaking in der STF zu erzeugen, oder das STF-Peaking reduziert werden, ohne die Systemperformance stark zu beeinflussen.

On the contribution of Heinrich Bruns to theoretical geometrical optics. With consideration of his correspondence with scientists of the Zeiss Company in Jena 1888-1893. (German Title: Über den Beitrag von Heinrich Bruns zur theoretischen geometrischen Optik Unter Berücksichtigung seines Briefwechsels mit Wissenschaftlern der Zeiss-Werke in Jena 1888-1893)

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Ilgauds, Hans-Joachim; Münzel, Gisela

This paper describes the works of Heinrich Bruns, director of the Leipzig University Observatory, on theoretical geometrical optics, which followed an outstanding tradition in Leipzig. Bruns and his pupils did not stop at theoretical considerations, but applied their findings to practical questions. Bruns' correspondence with opticians of the Zeiss Company in Jena, so far known only fragmentarily, gives impressive evidence of their friendly relationship characterized by mutual regard and stimulation.

Stereoskopische Visualisierung einer Infektion mammalischer Zellen durch pathogene Bakterien

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Granseier, Michael; Grassmé, Heike; Gulbins, Erich; Lipinski, Hans-Gerd

Die Infektion mammalischer Zellen durch pathogene Bakterien ist biologisch immer noch nicht sicher geklärt. Mit Hilfe der Laserscanmikroskopie ist es mittlerweile aber möglich, räumliche Bilddaten von Zellproben zu erstellen, auf denen der Eindringvorgang der Bakterien in das Zellinnere durch verschieden leuchtende Fluoreszenzfarbstoffe visualisiert werden kann. Unter Verwendung bekannter und adaptierter 3D-Rekonstruktionsalgorithmen werden dreidimensionale Visualisierungen von Mikroskopiebildern vorgestellt, mit deren Hilfe die Analyse des Infektionsprozesses erleichtert wird. Dabei hat sich gezeigt, dass mit Oberflächenrekonstruktionsverfahren die Topografie der Zelloberfiäche korrekt dargestellt werden kann, während die Darstellung der Farbstoffverteilungen besser durch ein Texture-Mapping-Verfahren gelingt. Die Rekonstruktionen konnten insbesondere durch den Einsatz von stereoskopischen Visualisierungstechniken detailgenau analysiert werden.

Akne.

PubMed

Degitz, Klaus; Ochsendorf, Falk

2017-07-01

Akne ist eine chronische Erkrankung mit hoher Prävalenz unter Jugendlichen. Pathogenetische Hauptfaktoren (und ihre klinischen Korrelate) sind gesteigerte Talgproduktion (Seborrhoe), follikuläre Hyperkeratose (Komedonen) und perifollikuläre Entzündungsvorgänge (Papulopusteln). Die Krankheit wird von endogenen (Androgene, IGF-1, neuroendokrine Faktoren) und exogenen (Propionibacterium acnes, Diät, mechanische Irritation, Inhaltsstoffe medizinischer oder kosmetischer Externa) Einflüssen moduliert. Akne geht mit zum Teil hoher Morbidität einher und kann bereits bei leichter Ausprägung eine erhebliche Verschlechterung der Lebensqualität bewirken. Zu Therapie stehen wirksame topische und systemische Behandlungsverfahren zur Verfügung. Eine optimale Behandlung erfordert eine stadiengerechtes Management und kontinuierliche ärztliche Begleitung der Patienten über den erforderlichen Behandlungszeitraum. © 2017 Deutsche Dermatologische Gesellschaft (DDG). Published by John Wiley & Sons Ltd.

Extrusion & Compoundierung

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Collin, Heinz; Schulze, Verena

Unter Extrusion wird das kontinuierliche Fördern von formbaren Massen verstanden. Dies können Kunststoffe, Teigwaren in der Lebensmittelindustrie oder auch keramische Massen sein. In der chemischen Industrie werden ebenfalls hochviskose (schwerfließende) Stoffe oder Pasten dosiert, gefördert und extrudiert. Früher waren vorzugsweise Kolbenstrangpressen im Einsatz, bis sich ab 1950 in steigendem Maße die Schneckenmaschinen durchgesetzt haben. Der weltweite Siegeszug der Kunststoffe ist zu einem erheblichen Teil auf die stetige technologische Weiterentwicklung im Bereich der Extrusionstechnik zurückzuführen. Der Markt der weltweit produzierten Maschinen für die Kunststoffverarbeitung erreichte im Jahr 2006 einen Wert von 20 Milliarden Euro und somit zählt dieser Bereich mittlerweile zu einem der großen Industriezweige [1].

Phasenübergänge

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Heintze, Joachim

Bisher haben wir nur das thermische Verhalten von Stoffen einheitlicher Konsistenz diskutiert. Eines der auffälligsten Phänomene in der Physik der Wärme ist aber, dass ein Stoff in verschiedenen Aggregatzuständen vorliegen kann: fest, flüssig oder gasförmig, und dass durch Wärmezufuhr und -abfuhr Übergänge zwischen diesen verschiedenen Phasen bewirkt werden. Zunächst werden wir die Phasenübergänge flüssig-gasförmig und fest-gasförmig ausführlich diskutieren. Dann zeigen wir, dass der Phasenübergang fest-flüssig auf ganz ähnliche Weise beschrieben werden kann. Eine zusammenfassende Darstellung der Phasenübergänge ist in der Form von Zustandsdiagrammen möglich. Die Untersuchung solcher Diagramme führt auf das interessante Phänomen des kritischen Punktes. Am Schluss des Kapitels betrachten wir Phasenübergänge in Zweistoffsystemen. Sie weisen einige Eigenschaften auf, die nicht nur merkwürdig und physikalisch interessant, sondern vor allem auch technisch von Bedeutung sind.

Einstellung und Wissen von Lehramtsstudierenden zur Evolution - ein Vergleich zwischen Deutschland und der Türkei

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Graf, Dittmar; Soran, Haluk

Es wird eine Untersuchung vorgestellt, in der Wissen und Überzeugungen von Lehramtsstudierenden aller Fächer zum Thema Evolution an zwei Universitäten in Deutschland und der Türkei erhoben worden sind. Die Befragung wurde in Dortmund und in Ankara durchgeführt. Es stellte sich heraus, dass ausgeprägte Defizite im Verständnis der Evolutionsmechanismen herrschen. Viele Studierende, insbesondere aus der Türkei, sind nicht von der Faktizität der Evolution überzeugt. Dies gilt sowohl für Studierende mit Fach Biologie als auch für Studierende mit anderen Fächern. Näher untersucht worden sind die Faktoren, die die Überzeugungen zur Evolution beeinflussen können, was ja in Anbetracht der hohen Ablehnungsrate der Evolution von besonderem Interesse ist. Das Vertrauen in die Wissenschaft spielt hierbei eine besondere Rolle: Wer der Wissenschaft vertraut, ist auch eher von der Evolution überzeugt, als diejenigen, die skeptisch gegenüber der Wissenschaft sind.

Verbesserung der Symmetrie von Hirnaufnahmen entlang der Sagittalebene

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Ens, Konstantin; Wenzel, Fabian; Fischer, Bernd

Die lokale Symmetrie von Hirnscans entlang der Sagittalebene zu ermitteln und zu modizifieren, ist für eine Reihe neurologischer Anwendungen interessant. Beispielsweise kann der voxelweise Vergleich von rechter und linker Hirnhälfte nur dann Aufschluss über die Lokalisierung von Läsionen geben, wenn durch Transformation ein Hirnscan eine möglichst hohe Symmetrie aufweist. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Visualisierung von medialen Hirnschnitten, für die die Trennfläche beider Hirnhälfte möglichst eben sein sollte. Diese Arbeit stellt die Entwicklung eines Verfahrens vor, mit dessen Hilfe die Symmetrie von Hirnaufnahmen entlang der Sagittalebene verbessert werden kann. Dies geschieht unter Verwendung von aktiven Konturen, die mit Hilfe einer neuartigen Kostenfunktion gesteuert werden. Experimente am Ende der Arbeit mit strukturellen Kernspinaufnahmen demonstrieren die Leistungsfähigkeit des Verfahrens.

Einsatz molekularer Methoden für Starterkulturen

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Ehrmann, Matthias A.; Pavlovic, Melanie

Unter Starterkulturen versteht man Mikroorganismen (Bakterien, Hefen, Pilze), die pflanzlichen bzw. tierischen Rohstoffen zur gezielten Veränderung ihrer chemischen Zusammensetzung zugesetzt werden. Sie dienen im Wesentlichen der Aromabildung, der Strukturveränderung und der Konservierung der Lebensmittel und werden aufgrund spezieller, funktioneller Eigenschaften selektiert. Die Zugabe von Starterkulturen erfolgt in der Regel in relativ hohen Keimzahlen in Form von Rein- oder Mischkulturen. Die zum Einsatz kommenden Mikroorganismen sind ebenso zahlreich wie die daraus resultierenden Produkte und reichen von der Fermentation von Milchprodukten, Fleisch und Gemüse durch Milchsäurebakterien über die Essigsäureherstellung bis hin zum Einsatz von Hefen in der Brau- und Weinindustrie. Hieraus ergibt sich auch eine zunehmende Bedeutung schneller und zuverlässiger Methoden zur taxonomischen Identifizierung, aber auch zur Charakterisierung des genetischen Potenzials der jeweiligen Starterkulturen.

Gesellschaft, Lebensgemeinschaft, Ökosystem - Über die Kongruenz von politischen und ökologischen Theorien der Entwicklung

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Voigt, Annette

Im Jahr 1859 veröffentlichte Charles Darwin "On the Origin of Species“. Seine Evolutionstheorie ist das wohl spektakulärste Beispiel einer naturwissenschaftlichen Theorie großer gesellschaftlicher Relevanz. Ihre verschiedenen Facetten wurden in der Öffentlichkeit kontrovers diskutiert, unter anderem auch ihre Anwendung zur Erklärung von Zuständen und Prozessen menschlicher Gesellschaften. Zum Teil wurde die Seiensweise der Natur - scheinbar unabhängig von gesellschaftlichen Interessen - für die Erklärung und Legitimation gesellschaftlicher Zustände oder die Legitimation von politischen Ideologien herangezogen (Sozialdarwinismus). Denn Gesellschaft funktioniere ja so, wie Darwin die Natur erklärt habe: es herrsche z. B. Konkurrenzkampf, Auslese und Arbeitsteilung, Erfolg hätten diejenigen, die sich an die Bedingungen am Besten anpassten.

Energie aus der Tiefe: Geothermische Stromerzeugung

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Huenges, Ernst

2004-11-01

Die Erde birgt überall genug Wärme für die geothermische Erzeugung elektrischen Stroms, die allerdings Wassertemperaturen von über 150 °C braucht. So warme Gesteinsschichten liegen in Mitteleuropa in mindestens 4 km Tiefe. Ein Kraftwerk muss also beim Betrieb über tiefe Bohrungen Wasser durch das Tiefengestein zirkulieren und dort erhitzen. Von Natur aus ist das Gestein jedoch dafür meist zu wenig porös. Deshalb soll das Einpressen von Fluiden unter hohem Druck die natürlichen Risse im Reservoirgestein künstlich vergrößern. Diese Stimulationstechnik erprobte das GeoForschungsZentrum Potsdam erfolgreich an einer 4309 m tiefen Bohrung im Geothermielabor Groß Schönebeck. Eine zweite Bohrung soll nun eine langfristige Wasserzirkulation im Untergrund erforschen. Funktioniert sie stabil, dann soll eine Demonstrationsanlage Strom erzeugen.

S2k-Leitlinie zum Gebrauch von Präparationen zur lokalen Anwendung auf der Haut (Topika).

PubMed

Wohlrab, Johannes; Staubach, Petra; Augustin, Matthias; Eisert, Lisa; Hünerbein, Andreas; Nast, Alexander; Reimann, Holger; Strömer, Klaus; Mahler, Vera

2018-03-01

Diese Leitlinie richtet sich an Assistenz- und Fachärzte der Dermatologie sowie an Kostenträger und politische Entscheidungsgremien. Die Leitlinie wurde im formellen Konsensusverfahren (S2k) von Dermatologen unter Einbindung von Apothekern erstellt. Die Leitlinie stellt allgemeine Aspekte der Pharmakokinetik sowie der regulatorischen Begrifflichkeiten dar. Es werden Empfehlungen zur Indikation von Magistralrezepturen sowie deren Qualitätssicherung gegeben. Die Bedeutung der galenischen Grundlagen und die Problematik bei einer Substitution gegeneinander verschiedener Grundlagen werden dargestellt. Die Leitlinie umfasst Kriterien zur Auswahl einer adäquaten Grundlage sowie spezifische Aspekte zur Therapieplanung. Die Leitlinie gibt Empfehlungen zum Management bei Unverträglichkeiten gegenüber Bestandteilen der Grundlagen oder Hilfsstoffe. © 2018 The Authors | Journal compilation © Blackwell Verlag GmbH, Berlin.

Melting a Gold Sample within TEMPUS

NASA Technical Reports Server (NTRS)

2003-01-01

A gold sample is heated by the TEMPUS electromagnetic levitation furnace on STS-94, 1997, MET:10/09:20 (approximate). The sequence shows the sample being positioned electromagnetically and starting to be heated to melting. TEMPUS (stands for Tiegelfreies Elektromagnetisches Prozessiere unter Schwerelosigkeit (containerless electromagnetic processing under weightlessness). It was developed by the German Space Agency (DARA) for flight aboard Spacelab. The DARA project scientist was Igon Egry. The experiment was part of the space research investigations conducted during the Microgravity Science Laboratory-1R mission (STS-94, July 1-17 1997). DARA and NASA are exploring the possibility of flying an advanced version of TEMPUS on the International Space Station. (378KB JPEG, 2380 x 2676 pixels; downlinked video, higher quality not available) The MPG from which this composite was made is available at http://mix.msfc.nasa.gov/ABSTRACTS/MSFC-0300191.html.

Abschätzung des Einflusses von Parameterunsicherheiten bei der Planung und Auswertung von Tracertests unter Verwendung von Ensembleprognosen

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Klotzsch, Stephan; Binder, Martin; Händel, Falk

2017-06-01

While planning tracer tests, uncertainties in geohydraulic parameters should be considered as an important factor. Neglecting these uncertainties can lead to missing the tracer breakthrough, for example. One way to consider uncertainties during tracer test design is the so called ensemble forecast. The applicability of this method to geohydrological problems is demonstrated by coupling the method with two analytical solute transport models. The algorithm presented in this article is suitable for prediction as well as parameter estimation. The parameter estimation function can be used in a tracer test for reducing the uncertainties in the measured data which can improve the initial prediction. The algorithm was implemented into a software tool which is freely downloadable from the website of the Institute for Groundwater Management at TU Dresden, Germany.

Auf dem Weg zur digitalen Fakultät - moderne IT Infrastruktur am Beispiel des Physik-Departments der TU München

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Homolka, Josef

Der Geschäftsbetrieb einer Universität ist durch zunehmende Digitalisierung und Nutzung elektronischer Medien gekennzeichnet. Die Einführung immer leistungsfähigerer zentraler IT-Systeme führt zu einer komplexen Vielfalt heterogener Benutzer- und Administrationsschnittstellen. Zur Schaffung einer umfassenden benutzerfreundlichen und nahtlosen IT-Infrastruktur ist die Beteiligung aller organisatorischen Einheiten und Ebenen erforderlich. Am Physik-Departement der Technischen Universität München wurden unter Integration eigener Ressourcen mit zentralen Ressourcen, die im Rahmen des IntegraTUM Projektes entwickelt und bereitgestellt wurden, existierende Dienste weiterentwickelt und neue Angebote aufgebaut. Das System, bestehend aus den Komponenten Netzwerk, Arbeitsplatzrechner, Serverinfrastruktur, E-Mail-Service, WWWDienst, Datenhaltung und Software wurde für die Nutzerkreise Studenten und Mitarbeiter im Hinblick auf Anwenderfreundlichkeit und nahtlosen Zugriff optimiert.

Gold Sample Heating within the TEMPUS Electromagnetic Levitation Furnace

NASA Technical Reports Server (NTRS)

2003-01-01

A gold sample is heated by the TEMPUS electromagnetic levitation furnace on STS-94, 1997, MET:10/09:20 (approximate). The sequence shows the sample being positioned electromagnetically and starting to be heated to melting. TEMPUS (stands for Tiegelfreies Elektromagnetisches Prozessiere unter Schwerelosigkeit (containerless electromagnetic processing under weightlessness). It was developed by the German Space Agency (DARA) for flight aboard Spacelab. The DARA project scientist was Igon Egry. The experiment was part of the space research investigations conducted during the Microgravity Science Laboratory-1R mission (STS-94, July 1-17 1997). DARA and NASA are exploring the possibility of flying an advanced version of TEMPUS on the International Space Station. (460KB, 14-second MPEG, screen 160 x 120 pixels; downlinked video, higher quality not available) A still JPG composite of this movie is available at http://mix.msfc.nasa.gov/ABSTRACTS/MSFC-0300190.html.

Untersuchungen zum Vorkommen von Myxobakterien in von Meerwasser beeinflußten Substraten unter besonderer Berücksichtigung der Insel Helgoland

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Rückert, G.

1984-03-01

Representatives of the family Myxococcaceae, Myxococcus fulvus and M. virescens as well as Archangium gephyra could be isolated from marine sediments (depth range 5 58 m), collected near the island of Helgoland (North Sea); dunes and rudiments of salt marshes additionally yielded M. coralloides and the rare species Melittangium licenicola and M. boletus (Cystobacteriaceae). In soil samples from the island, M. fulvus, M. virescens, M. coralloides, A. gephyra, Cystobacter fuscus and Stigmatella erecta were found. These results were confirmed by data, obtained from the coastal zone of the island of Amrum and marine sediments from various regions. On the other hand samples from shallow fresh water (depth range 0.3 1 m) proved to be richer in species. It is assumed that the myxobacteria found in marine sediments occur as resting cells.

Sonderverfahren des Spritzgießens

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Michaeli, Walther; Lettowsky, Christoph

Das Spritzgießen ist neben der Extrusion das wichtigste Verarbeitungsverfahren für Kunststoffe [1]. Das Verfahren hat sich seit seinen Ursprüngen Ende des 19. Jahrhunderts bis heute stetig weiterentwickelt [2]. In neuerer Zeit steigt die Anzahl komplexer Anwendungen, die die gezielte Kombination verschiedener Funktionalitäten in einem Formteil erfordern. Das Standard-Spritzgießen kann diese Anforderungen immer weniger befriedigen. Daher gewinnen die Sonderverfahren des Spritzgießens zunehmend an Bedeutung [3]. Ihre Anzahl beträgt inzwischen über 100. Die Aufgabe des Anwenders ist es, aus der Vielzahl der möglichen Verfahren, ein anforderungsgerechtes auszuwählen, das sowohl unter technischen wie wirtschaftlichen Gesichtspunkten die optimale Lösung darstellt. Dies setzt die ständige Auseinandersetzung mit Entwicklungstendenzen im Bereich der Spritzgießtechnologie voraus. Daher soll im folgenden Abschnitt ein Überblick über die wichtigsten Spritzgieß-Sonderverfahren gegeben werden.

Untersuchung der Störwirkung von LTE auf SRD Anwendungen bei 868 MHz

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Welpot, M.; Wunderlich, S.; Gaspard, I.

2014-11-01

Moderne Hausautomatisierungssysteme, Alarmanlagen oder auch Funk-Zugangssysteme in Haus und Automobil setzen auf frei nutzbare Frequenzen in ISM/SRD-Bändern. Die rasante Zunahme an privaten und kommerziell genutzten Applikationen im SRD-Band bei 868 MHz und der Ausbau der LTE-Mobilfunknetze im Frequenzbereich unterhalb von 1 GHz ("Digital Dividend") wirft zunehmend die Frage nach der Funkverträglichkeit dieser Systeme untereinander auf. Während die SRD-Funkmodule auf eine geringe Sendeleistung von ~ +14 dBm beschränkt sind (Ralf and Thomas, 2009), beträgt die maximale LTE-Sendeleistung im Uplink nach (ETSI-Norm, 2011) +23 dBm. Zusammen mit der Einführung von LTE im Frequenzbereich unterhalb 1 GHz als DSL-Ersatz vor allem in ländlichen Gebieten, ergibt sich damit als mögliches Störszenario, dass durch die Aussendung des LTE-Endgerätes im Bereich von ca. 850 MHz die SRD-Funkverbindungen bei 868 MHz insbesondere dann gestört werden, wenn die Antennen beider Funksysteme räumlich nahe zueinander angeordnet sind und folglich nur eine geringe zusätzliche Entkopplung der Systeme bieten. In der vorliegenden Arbeit wird das LTE-Störpotential auf SRD-Empfänger praxisnah untersucht.

Automatic fixation facility for plant seedlings in the TEXUS Sounding Rocket Programme.

PubMed

Tewinkel, M; Burfeindt, J; Rank, P; Volkmann, D

1991-10-01

Automatic chemical fixation of plant seedlings within a 6 min period of reduced gravity (10(-4)g) was performed on three ballistic rocket flights provided by the German Sounding Rocket Programme TEXUS (Technologische Experimente unter Schwerelosigkeit = Technological Experiments in Microgravity). The described TEXUS experiment module consists of a standard experiment housing with batteries, cooling and heating systems, timer, and a data recording unit. Typically, 60 min before launch an experiment plug-in unit containing chambers with the plant material, the fixation system, and the temperature sensors is installed into the module which is already integrated in the payload section of the sounding rocket (late access). During the ballistic flight plant chambers are rapidly filled at pre-selected instants to preserve the cell structure of gravity sensing cells. After landing the plant material is processed for transmission electron microscopy. Up to now three experiments were successfully performed with cress roots (Lepidium sativum L.). Detailed improvements resulted in an automatic fixation facility which in principle can be used in unmanned missions.

How do German bilingual schoolchildren process German prepositions? - A study on language-motor interactions.

PubMed

Ahlberg, Daniela Katharina; Bischoff, Heike; Strozyk, Jessica Vanessa; Bryant, Doreen; Kaup, Barbara

2018-01-01

While much support is found for embodied language processing in a first language (L1), evidence for embodiment in second language (L2) processing is rather sparse. In a recent study, we found support for L2 embodiment, but also an influence of L1 on L2 processing in adult learners. In the present study, we compared bilingual schoolchildren who speak German as one of their languages with monolingual German schoolchildren. We presented the German prepositions auf (on), über (above), and unter (under) in a Stroop-like task. Upward or downward responses were made depending on the font colour, resulting in compatible and incompatible trials. We found compatibility effects for all children, but in contrast to the adult sample, there were no processing differences between the children depending on the nature of their other language, suggesting that the processing of German prepositions of bilingual children is embodied in a similar way as in monolingual German children.

How do German bilingual schoolchildren process German prepositions? – A study on language-motor interactions

PubMed Central

Bischoff, Heike; Strozyk, Jessica Vanessa; Bryant, Doreen; Kaup, Barbara

2018-01-01

While much support is found for embodied language processing in a first language (L1), evidence for embodiment in second language (L2) processing is rather sparse. In a recent study, we found support for L2 embodiment, but also an influence of L1 on L2 processing in adult learners. In the present study, we compared bilingual schoolchildren who speak German as one of their languages with monolingual German schoolchildren. We presented the German prepositions auf (on), über (above), and unter (under) in a Stroop-like task. Upward or downward responses were made depending on the font colour, resulting in compatible and incompatible trials. We found compatibility effects for all children, but in contrast to the adult sample, there were no processing differences between the children depending on the nature of their other language, suggesting that the processing of German prepositions of bilingual children is embodied in a similar way as in monolingual German children. PMID:29538404

Material Science

NASA Image and Video Library

1992-01-22

This metal sample, which is approximately 1 cm in diameter, is typical of the metals that were studied using the German designed electromagnetic containerless processing facility. The series of experiments that use this device is known as TEMPUS which is the acronym that stands for the German Tiegelfreies Elektromanetisches Prozessieren Unter Schwerelosigkeit. Most of the TEMPUS experiments focused on various aspects of undercooling liquid metal and alloys. Undercooling is the process of melting a material and then cooling it to a temperature that is below its normal freezing or solidification point. The TEMPUS experiments that used the metal cages as shown in the photograph, often studied bulk metallic glass, a solid material with no crystalline structures. We study metals and alloys not only to build things in space, but to improve things that are made on Earth. Metals and alloys are everywhere around us; in our automobiles, in the engines of aircraft, in our power-plants, and elsewhere. Despite their presence in everyday life, there are many scientific aspects of metals that we do not understand.

Quantensprung Digitalisierung - Energiewirtschaft im 21. Jahrhundert

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Thyen, Elmar

Die Energiewende wird ohne eine umfassende Digitalisierung der Energiewirtschaft Stückwerk bleiben. Die historisch gewachsene, aus hunderten fossilen Großkraftwerken getriebene Energieversorgung hat sich durch den Zubau von mehr als einer Millionen dezentraler Erzeugungseinheiten innerhalb der vergangenen 15 Jahren radikal verändert. Zum Ausgleich von Last und Erzeugung, aber auch zum Aufbau neuer Geschäftsfelder ist die digitale Technik unverzichtbar. Ihre Möglichkeiten scheinen nahezu unbegrenzt, ihre Rolle wird in einer zukünftig nahezu vollständig elektrifizierten Gesellschaft zunehmend wichtiger werden. Neue Anbieter drängen auf den Markt und setzen die traditionelle Energiewirtschaft unter Druck. Energieversorger, die sich dem Wandel nicht stellen, drohen den Anschluss zu verpassen. Noch werden Verbundunternehmen und Stadtwerke von weitreichenden regulatorischen Vorgaben geschützt. Beispiele aus anderen Branchen zeigen aber, dass die Digitalisierung im Stande ist, regulatorische Mechanismen außer Kraft zu setzen. Zugleich verhindert die enge Regulierung und ein falsch verstandener Datenschutzbegriff in Deutschland die Entwicklung neuer Geschäftsmodelle, die energie- und volkswirtschaftlich sinnvoll wären.

"Das Konkrete ist das Abstrakte, an das man sich schließlich gewöhnt hat." (Laurent Schwartz) Über den Ablauf des mathematischen Verstehens

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Lowsky, Martin

Die im Titel genannte Aussage findet sich in den Lebenserinnerungen von Laurent Schwartz (1915-2002), einem der fruchtbarsten Mathematiker, Mitglied der Gruppe Bourbaki. Im Original lautet die Aussage: "un objet concret est un objet abstrait auquel on a fini par s'habituer." Schwartz erläutert sie am Beispiel des Integrals über {e^{-1/2{x^2}}} , das den Wert Wurzel aus 2π hat und in dem sich also die Zahlen e und π verknüpfen. Was Schwartz aber vor allem ausdrücken will, ist dies: Das mathematische Verständnisd geht langsam vor sich und es bedarf der Anstrengung. "Es ist eine Frage der Zeit und der Energie", sagt Schwartz, und gerade dies mache es so schwer, die höhere Mathematik unter das Volk zu bringen. Das Lernen und Lehren von Mathematik laufe eben mühevoll und langsam ab.

Identifikationsverfahren zur Analyse von EEG-Signalen bei Epilepsie mit Reaktions-Diffusions Netzwerken

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Gollas, F.; Tetzlaff, R.

2007-06-01

Partielle Differentialgleichungen des Reaktions-Diffusions-Typs beschreiben Phänomene wie Musterbildung, nichtlineare Wellenausbreitung und deterministisches Chaos und werden oft zur Untersuchung komplexer Vorgänge auf den Gebieten der Biologie, Chemie und Physik herangezogen. Zellulare Nichtlineare Netzwerke (CNN) sind eine räumliche Anordnung vergleichsweise einfacher dynamischer Systeme, die eine lokale Kopplung untereinander aufweisen. Durch eine Diskretisierung der Ortsvariablen können Reaktions-Diffusions-Gleichungen häufig auf CNN mit nichtlinearen Gewichtsfunktionen abgebildet werden. Die resultierenden Reaktions-Diffusions-CNN (RD-CNN) weisen dann in ihrer Dynamik näherungsweise gleiches Verhalten wie die zugrunde gelegten Reaktions-Diffusions-Systeme auf. Werden RD-CNN zur Identifikation neuronaler Strukturen anhand von EEG-Signalen herangezogen, so besteht die Möglichkeit festzustellen, ob das gefundene Netzwerk lokale Aktivität aufweist. Die von Chua eingeführte Theorie der lokalen Aktivität Chua (1998); Dogaru und Chua (1998) liefert eine notwendige Bedingung für das Auftreten von emergentem Verhalten in zellularen Netzwerken. Änderungen in den Parametern bestimmter RD-CNN könnten auf bevorstehende epileptische Anfälle hinweisen. In diesem Beitrag steht die Identifikation neuronaler Strukturen anhand von EEG-Signalen durch Reaktions-Diffusions-Netzwerke im Vordergrund der dargestellten Untersuchungen. In der Ergebnisdiskussion wird insbesondere auch die Frage nach einer geeigneten Netzwerkstruktur mit minimaler Komplexität behandelt.

Zuverlässigkeit digitaler Schaltungen unter Einfluss von intrinsischem Rauschen

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Kleeberger, V. B.; Schlichtmann, U.

2011-08-01

Die kontinuierlich fortschreitende Miniaturisierung in integrierten Schaltungen führt zu einem Anstieg des intrinsischen Rauschens. Um den Einfluss von intrinsischem Rauschen auf die Zuverlässigkeit zukünftiger digitaler Schaltungen analysieren zu können, werden Methoden benötigt, die auf CAD-Verfahren wie Analogsimulation statt auf abschätzenden Berechnungen beruhen. Dieser Beitrag stellt eine neue Methode vor, die den Einfluss von intrinsischem Rauschen in digitalen Schaltungen für eine gegebene Prozesstechnologie analysieren kann. Die Amplituden von thermischen, 1/f und Schrotrauschen werden mit Hilfe eines SPICE Simulators bestimmt. Anschließend wird der Einfluss des Rauschens auf die Schaltungszuverlässigkeit durch Simulation analysiert. Zusätzlich zur Analyse werden Möglichkeiten aufgezeigt, wie die durch Rauschen hervorgerufenen Effekte im Schaltungsentwurf mit berücksichtigt werden können. Im Gegensatz zum Stand der Technik kann die vorgestellte Methode auf beliebige Logikimplementierungen und Prozesstechnologien angewendet werden. Zusätzlich wird gezeigt, dass bisherige Ansätze den Einfluss von Rauschen bis um das Vierfache überschätzen.

Reproductive success of farmed blue foxes.

PubMed

Ilukha, V A; Harri, M; Rekilä, T

1997-01-12

The aim of this study was to provide basic data for the different components of reproductive performance of blue foxes under farm conditions. The foxes were mated naturally and the perinatal mortality of cubs was carefully recorded. This data allowed the evaluation of the effect of females' age and differences between years, and the maternal and paternal components of reproductive success. Generally the results were similar for all four years of the study. Altogether 2047 females (84.8 % of the total) gave birth to 22 941 cubs, of which 5.9% were stillborn and 11.4% died before weaning. Only in a very few cases (1.3%) was it the whole litter that was lost, and more commonly, there were some cub losses in almost one-half of the litters (46.9%). Abnormal birth and abortion of a part of a litter contributed most to reproductive failure of the vixen. Infanticide played a minimal role as a cause of postnatal cub mortality (0.3%). Death of the vixen was extremely rare. One half of all parturitions were dated between May 14 and May 28 and May 8 and May 20, for primiparous and multiparous vixens, respectively. Thus the parturitions peaked 5 days earlier (p < 0.001, median test) for multiparous vixens. The litter size was smaller and cub losses were higher for primiparous vixens than for multiparous ones. With a few exceptions, the age of the father or date of birth did not affect litter size or cub mortality. Postnatal cub mortality (y, %) decreased with age of the cub (x, days) and can be described by a simple equation: y = 15.3 - 11.2 log x, r(2) = 0.933. Fractional cub mortality increased with increasing litter size. Despite being significant, this increase was modest in extent. Low h(2) -values were observed for litter size at birth. ZUSAMMENFASSUNG: Der Zweck dieser Untersuchung war es, Basisinformation über verschiedene Komponenten der Reproduktion bei farmgezüchteten Blaufüchsen zu gewinnen. Die Fähen wurden naturlich gepaart. Eine besondere Aufmerksamkeit wurde der perinatalen Jungsterblichkeit gewidmet. Im allgemeinen waren die Ergebnisse für alle vier Jahre der Untersuchung gleich. Insgesamt 2 047 Fähen (84.8% von) warfen 22 941 Jungen. Von diesen wurden 5.6% totgeboren, und 11.4% starben später. Nur sehr selten war der ganze Wurf verloren (1.3%), aber Verluste fanden fast in der Hälfte der Würfe (46.9%) statt. Abnormale Geburt und Abort waren die häufigsten Ursachen der Geburtsprobleme der Fähen. Nur sehr selten brachte die Fähe ihre Jungen um (0.3%). Ebenso selten war ein Tod der Fähe. Eine Hälfte der Geburten fanden zwischen 14 und 28 Mai, bei Jungfähen und zwischen 8 und 20 Mai bei älteren statt. Die Jungfähen hatten kleinere Würfe und höhere Jungverluste als die Altfähen, wobei die Rüden fast keinen Einfluß hatten. Die postnatale Jungsterblichkeit (y, %) nahm mit Alter der Jungen (x, Tage) rasch ab, und kann mit einer einfachen Gleichung dargestellt werden: y = 15.3 - 11.2 log x, r(2) = 0.933. Jungsterblichkeit nahm mit der Grösse des Wurfes zu. Diese Wirkung war statistisch significant, zwar klein in Quantität. Die Heritabilitätswerte (h(2) ) der Wurfgrösse waren klein. 1997 Blackwell Verlag GmbH.

Tanzendes Tier oder exzentrische Positionalität - Philosophische Anthropologie zwischen Darwinismus und Kulturalismus

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Fischer, Joachim

Zunächst kurz vorweg zu den Formeln im Titel: "exzentrische Positionalität“ ist der Kategorienvorschlag der Philosophischen Anthropologie (genauer: von Helmuth Plessner) für den Menschen, für seine "Sonderstellung“ unter den Lebewesen - ich werde diesen Begriff erläutern. So viel kann man sagen: Der Terminus ist nicht schwieriger als "Transzendentalität“ oder das "Apriori“ oder "Autopoiesis“, also Begriffe, mit deren Orientierungswert in der intellektuellen Öffentlichkeit bereits gespielt wird, bietet aber möglicherweise mehr Erschließungskraft als die Kunstbegriffe z. B. von Kant, Maturana oder Luhmann. Und "tanzendes Tier“ ist ein glücklicher Anschauungsbegriff, eine Art Übersetzung für "exzentrische Positionalität“ - also ein "verrücktes“ Lebewesen, eine Verrückung im evolutionären Leben, die dieses Lebewesen von Natur aus zu einer bestimmten Art von Lebensführung, nämlich Kultur nötigt. Die Absicht des Beitrages ist es, die Philosophische Anthropologie als eine spezifische Theorietechnik zu präsentieren, um einen adäquaten Begriff des Menschen zu erreichen, und zwar eine Theoriestrategie angesichts des cartesianischen Dualismus - also des Dualismus zwischen Naturalismus und Kulturalismus.

Der evolutionäre Naturalismus in der Ethik

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Kaiser, Marie I.

Charles Darwin hat eindrucksvoll gezeigt, dass der Mensch ebenso wie alle anderen Lebewesen ein Produkt der biologischen Evolution ist. Die sich an Darwin anschließende Forschung hat außerdem plausibel gemacht, dass sich nicht nur viele der körperlichen Merkmale des Menschen, sondern auch (zumindest einige) seiner Verhaltensdispositionen in adaptiven Selektionsprozessen herausgebildet haben. Die Vorstellung, dass auch die menschliche Moralität evolutionär bedingt ist, scheint daher auf den ersten Blick ganz überzeugend. Schließlich hat die Evolutionstheorie in den vergangenen Jahrzehnten in vielen Bereichen (auch außerhalb der Biologie) ihre weitreichende Bedeutung unter Beweis gestellt. Warum sollte, so könnte man beispielsweise fragen, gerade die Fähigkeit des Menschen, moralische Normen aufzustellen und gemäß ihnen zu handeln, nicht evolutionär erklärt werden können? Und warum sollte eine solche evolutionäre Erklärung der menschlichen Moralität irrelevant für die Rechtfertigung moralischer Normen sein? Warum sollte die Ethik eine Bastion der Philosophen bleiben, für die evolutionsbiologische Forschungsergebnisse über den Menschen und seine nächsten Verwandten keinerlei Relevanz besitzen?

Die Energiebranche am Beginn der digitalen Transformation: aus Versorgern werden Utilities 4.0

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Doleski, Oliver D.

Die traditionelle Energieversorgung befindet sich in einer Zäsur. Das seit Jahrzehnten bewährte und stabile Geschäftsmodell einer zuverlässig planbaren, zentralen Energieerzeugung mit anschließender unidirektionaler Verteilung geriet spätestens seit der Energiewende des Jahres 2011 immer mehr unter Druck. Angesichts fortschreitender Digitalisierung und Dezentralisierung einerseits und gestiegener Erwartungshaltung der Kunden gegenüber "ihrem" Versorger andererseits sieht sich die Energiebranche heute einem epochalen Transformationsprozess gegenübergestellt. Bei diesem entwickeln sich aus den monopolistischen Versorgern des 19. und 20. Jahrhunderts (Utility 1.0), über die liberalisierten Energieversorgungsunternehmen (Utility 2.0) und Energiedienstleistungsunternehmen (Utility 3.0) heutiger Prägung, die digitalen Energiedienstleistungsunternehmen (Utility 4.0) von morgen. Oliver D. Doleski beschränkt sich in seinem Beitrag nicht auf die reine Beschreibung dieses Veränderungsprozesses an sich. Vielmehr werden darüber hinaus sowohl die mit dieser Entwicklung verbundenen übergeordneten Ziele als auch die wesentlichen Anforderungen an erfolgreiche Utilities 4.0 skizziert. Das Kapitel endet mit einem prägnanten Überblick profitabler Betätigungsfelder, die zur Sicherung der ökonomischen Zukunft von Energiekonzernen, Regionalversorgern und Stadtwerken beitragen können.

'A WONDERFULL MONSTER BORNE IN GERMANY': HAIRY GIRLS IN MEDIEVAL AND EARLY MODERN GERMAN BOOK, COURT AND PERFORMANCE CULTURE.

PubMed

Katritzky, M A

2014-09-24

Human hirsuteness, or pathological hair growth, can be symptomatic of various conditions, including genetic mutation or inheritance, and some cancers and hormonal disturbances. Modern investigations into hirsuteness were initiated by nineteenth-century German physicians. Most early modern European cases of hypertrichosis (genetically determined all-over body and facial hair) involve German-speaking parentage or patronage, and are documented in German print culture. Through the Wild Man tradition, modern historians routinely link early modern reception of historical hypertrichosis cases to issues of ethnicity without, however, recognising early modern awareness of links between temporary hirsuteness and the pathological nexus of starvation and anorexia. Here, four cases of hirsute females are reconsidered with reference to this medical perspective, and to texts and images uncovered by my current research at the Herzog August Library and German archives. One concerns an Italian girl taken to Prague in 1355 by the Holy Roman Empress, Anna von Schweidnitz. Another focuses on Madeleine and Antonietta Gonzalez, daughters of the 'Wild Man' of Tenerife, documented at German courts in the 1580s. The third and fourth cases consider the medieval bearded Sankt Kümmernis (also known as St Wilgefortis or St Uncumber), and the seventeenth-century Bavarian fairground performer Barbara Urslerin. Krankhafter menschlicher Hirsutismus kann aufgrund unterschiedlicher Ursachen auftreten, zu denen u.a. genetische Veländerungen und Vererbung, verschiedene Krebserkrankungen und hormonelle Störungen gehören. Die moderne Hirsutismus-Forschung ist im 19. Jh. von deutschen Forschern initiiert worden. Die meisten europäischen frühneuzeitlichen Erscheinungen von Hypertrichose (dem genetisch bedingten Haarwuchs am gesamten Körper und im Gesicht) gehen auf deutschsprachige Eltern oder Förderer zurück und sind in Deutschland in den Druck gelangt. Bei Untersuchungen des Motivs des Wilden Mannes zieht die aktuelle geschichtswissenschaftliche Forschung in der Regel Verbindungslinien zwischen der frühneuzeitlichen Wahrnehmung von Hypertrichose-Fällen und Fragen der Ethnizität, ohne jedoch zu beachten, dass in der Frühen Neuzeit die Verbindung zwischen temporärem Hirsutismus und der krankhaften Verknüpfung von Unterernährung und Anorexie bekannt war. Im vorliegenden Beitragwerden vier Fälle von an Hirsutismus erkrankten Frauen neu analysiert, unter Einbezug dieser medizinischen Perspektive und unter Beachtung von Texten und Abbildungen, die meine jüngsten Forschungen in der Herzog August Bibliothek und an deutschen Archiven ans Licht gefördert haben. Die hier betrachteten Fälle betreffen ein italienisches Mädchen, das 1355 von Anna von Schweidnitz, Kaiserin des Hl. Römischen Reichs, nach Prag gebracht wurde; Madeleine und Antonietta Gonzalez, die Töchter des 'Wilden Manns' von Teneriffa, die in den 1580er Jahren an deutschen Höfen bezeugt sind; die bärtige Sankt Kümmernis (Wilgefortis), und die bayerische Jahrmarktkünstlerin Barbara Urslerin.

‘A Wonderfull Monster Borne in Germany’: Hairy Girls in Medieval and Early Modern German Book, Court and Performance Culture*

PubMed Central

Katritzky, MA

2014-01-01

Human hirsuteness, or pathological hair growth, can be symptomatic of various conditions, including genetic mutation or inheritance, and some cancers and hormonal disturbances. Modern investigations into hirsuteness were initiated by nineteenth-century German physicians. Most early modern European cases of hypertrichosis (genetically determined all-over body and facial hair) involve German-speaking parentage or patronage, and are documented in German print culture. Through the Wild Man tradition, modern historians routinely link early modern reception of historical hypertrichosis cases to issues of ethnicity without, however, recognising early modern awareness of links between temporary hirsuteness and the pathological nexus of starvation and anorexia. Here, four cases of hirsute females are reconsidered with reference to this medical perspective, and to texts and images uncovered by my current research at the Herzog August Library and German archives. One concerns an Italian girl taken to Prague in 1355 by the Holy Roman Empress, Anna von Schweidnitz. Another focuses on Madeleine and Antonietta Gonzalez, daughters of the ‘Wild Man’ of Tenerife, documented at German courts in the 1580s. The third and fourth cases consider the medieval bearded Sankt Kümmernis (also known as St Wilgefortis or St Uncumber), and the seventeenth-century Bavarian fairground performer Barbara Urslerin. Krankhafter menschlicher Hirsutismus kann aufgrund unterschiedlicher Ursachen auftreten, zu denen u.a. genetische Veränderungen und Vererbung, verschiedene Krebserkrankungen und hormonelle Störungen gehören. Die moderne Hirsutismus-Forschung ist im 19. Jh. von deutschen Forschern initiiert worden. Die meisten europäischen frühneuzeitlichen Erscheinungen von Hypertrichose (dem genetisch bedingten Haarwuchs am gesamten Körper und im Gesicht) gehen auf deutschsprachige Eltern oder Förderer zurück und sind in Deutschland in den Druck gelangt. Bei Untersuchungen des Motivs des Wilden Mannes zieht die aktuelle geschichtswissenschaftliche Forschung in der Regel Verbindungslinien zwischen der frühneuzeitlichen Wahrnehmung von Hypertrichose-Fällen und Fragen der Ethnizität, ohne jedoch zu beachten, dass in der Frühen Neuzeit die Verbindung zwischen temporärem Hirsutismus und der krankhaften Verknüpfung von Unterernährung und Anorexie bekannt war. Im vorliegenden Beitrag werden vier Fälle von an Hirsutismus erkrankten Frauen neu analysiert, unter Einbezug dieser medizinischen Perspektive und unter Beachtung von Texten und Abbildungen, die meine jüngsten Forschungen in der Herzog August Bibliothek und an deutschen Archiven ans Licht gefördert haben. Die hier betrachteten Fälle betreffen ein italienisches Mädchen, das 1355 von Anna von Schweidnitz, Kaiserin des Hl. Römischen Reichs, nach Prag gebracht wurde; Madeleine und Antonietta Gonzalez, die Töchter des ‘Wilden Manns’ von Teneriffa, die in den 1580er Jahren an deutschen Höfen bezeugt sind; die bärtige Sankt Kümmernis (Wilgefortis), und die bayerische Jahrmarktkünstlerin Barbara Urslerin. PMID:25598545

Covert Operation ``Sun God'' - History of German Solar Research in the Third Reich and Under Allied Occupation (German Title: Kommandosache ``Sonnengott'' - Geschichte der deutschen Sonnenforschung im Dritten Reich und unter alliierter Besatzung)

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Seiler, Michael P.

Between 1939 and 1945 the Luftwaffe of the Third Reich invested large sums in solar research and the establishment of a chain of solar observatories under the code word “Sun God”. Observations of the different phenomena of solar activity were intended to allow a dependable daily prediction of the best frequency bands for long-range military radio. For the development of these research activities the Luftwaffe used a young astrophysicist, who - being the son of a well-known leftist publisher of the Weimar Republic - did appear not well suited to perform “war decisive research” for the Nazi regime: Karl-Otto Kiepenheuer (1910-1975). Circumventing the usual academic tenure, Hitler's war turned the barely thirty-year-old and up to then rather unsuccessful Kiepenheuer into an influential director of a research institution, which he was to remain for the next three decades as well. This book recounts the history of German solar research in the period 1939-1949, her entanglement with the crimes of the Nazi regime as well as her use by the Western Allies until the founding of the German Federal Republic.

„3D-augmented-reality“-Visualisierung für die navigierte Osteosynthese von Beckenfrakturen

PubMed Central

Befrui, N.; Fischer, M.; Fuerst, B.; Lee, S.-C.; Fotouhi, J.; Weidert, S.; Johnson, A.; Euler, E.; Osgood, G.; Navab, N.; Böcker, W.

2018-01-01

Zusammenfassung Hintergrund Trotz großer Fortschritte in der Entwicklung der Hard- und Software von Navigationssystemen finden diese aufgrund ihrer vermeintlichen Komplexität, umständlichen Integration in klinische Arbeitsabläufe und fraglichen Vorteilen gegenüber konventionellen bildgebenden Verfahren bisher wenig Einsatz in den heutigen Operationssälen. Ziel der Arbeit Entwicklung einer „Augmented-reality“(AR)-Darstellung zur chirurgischen Navigation ohne Infrarot(„IR“)-Tracking-Marker und Vergleich zum konventioneller Röntgen in einem simulierten Eingriff. Material und Methoden Navigationssystem bestehend aus „Cone-beam-CT“(CBCT)-fähigem C-Bogen und „Red-green-blue-depth“(RGBD)-Kamera. Testung durch Kirschner(K)-Draht-Platzierung in Modellen unter Berücksichtigung der benötigten Zeit, der Strahlendosis und der Benutzerfreundlichkeit der Systeme. Ergebnisse Eine signifikante Reduktion der benötigten Zeit, der Röntgenbilder und der gesamten Strahlendosis bei der AR-Navigation gegenüber dem konventionellen Röntgen bei gleichbleibender Präzision. Schlussfolgerung Die AR-Navigation mithilfe der RGBD-Kamera bietet flexible und intuitive Darstellungsmöglichkeiten des Operations-situs für navigierte Osteosynthesen ohne Tracking-Marker. Hiermit ist es möglich, Operationen schneller, einfacher und mit geringerer Strahlenbelastung für Patient und OP-Personal durchzuführen. PMID:29500506

Effekt einer ad libitum verzehrten fettreduzierten Kost, reich an Obst, Gemüse und Milchprodukten auf den Blutdruck bei Borderline-Hypertonikern

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Möseneder, Jutta M.

2002-01-01

In der randomisierten, multizentrischen DASH-Studie (Dietary Approaches to Stop Hy-pertension), die unter kontrollierten Bedingungen stattfand, führte eine fettreduzierte Mischkost, reich an Obst, Gemüse und Milchprodukten, bei Borderline-Hypertonikern zu einer signifikanten Blutdrucksenkung. Während der Studienphase wurden Körpermasse, Natrium-Aufnahme sowie Alkoholzufuhr aufgrund der bekannten Einflussnahme auf den Blutdruck konstant gehalten. In der eigenen Pilot-Studie sollte untersucht werden, ob das Ergebnis der DASH-Studie (i) mit deutschen Hypertonikern und (ii) unter habituellen Ernährungs- und Lebensbedingungen mit regelmäßig durchgeführter Ernährungsberatung und ad libitum Verzehr anstelle des streng kontrollierten Studienansatzes bestätigt werden kann. Eine Konstanz der Körpermasse, der Natrium-Urinausscheidung (unter diesem Studienansatz valider als die Aufnahme) und des Alkoholkonsums wurde vorausgesetzt. Die Studienpopulation setzte sich aus 53 übergewichtigen Probanden mit einer nicht medikamentös therapierten Borderline-Hypertonie und ohne Stoffwechselerkrankungen zusammen. Die Studienteilnehmer wurden randomisiert entweder der Idealgruppe mit einer fettarmen Kost reich an Milchprodukten, Obst und Gemüse (ähnlich der DASH-Idealgruppe) oder der Kontrollgruppe mit habitueller Ernährungsweise zugeteilt. Über einen Zeitraum von fünf Wochen wurde den Probanden etwa 50% ihres täglichen Lebensmittelbedarfes entsprechend ihrer Gruppenzugehörigkeit kostenfrei zur Verfügung gestellt. Gelegenheitsblutdruckmessungen und 24h-Blutdruckmessungen, Ernährungs- und Aktivitätsprotokolle, Blut- und Urinproben sowie anthropometrische Messungen wurden vor, während und fünf Wochen nach der Interventionsphase durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass in der Idealgruppe keine signifikante Blutdrucksenkung beobachtet werden konnte. Dies lässt sich durch die Tatsache erklären, dass die Lebens-mittel- und Nährstoffaufnahme der deutschen Kontrollgruppe eher der amerikanischen Idealgruppe entsprach. In der Pilot-Studie waren die Unterschiede in der Nährstoffzufuhr zwischen den beiden Gruppen viel geringer als in der DASH-Studie; für eine blutdrucksenkende Ernährungsumstellung bestand somit nur ein geringer Spielraum. Eine weitere Erklärung besteht in der unterschiedlichen Zusammensetzung der Studienpopulation. Bei DASH wurden vorwiegend farbige Probanden (40% höhere Hypertonieprävalenz) untersucht. Die Studienergebnisse lassen also den Schluss zu, dass Ernährungs- und Lebensstilgewohnheiten sowie der genetische Hintergrund der entsprechenden Bevölkerungsgruppe bei der Formulierung von nährstoff- oder lebensmittelbezogenen Empfehlungen zur Senkung des Bluthochdruckes Berücksichtigung finden müssen. The Dietary Approaches to Stop Hypertension trial (DASH), a randomized well-controlled feeding study conducted at 4 medical centers, demonstrated that a low-fat diet, rich in fruits, vegetables and dairy products is able to lower blood pressure of borderline-hypertensive people significantly. Body weight, sodium intake and alcohol consumption were kept constant during the whole study period, due to the known influence on hypertension. Aim of our study project was to investigate whether the results of the DASH study can be confirmed by (i) using a German hypertensive population and (ii) replacing the well-controlled feeding design by allowing ad libitum intake according to dietary ad-vice. The participants were asked to keep their body weight, sodium urine excretion (un-der this study design more valid than sodium intake) and their alcohol consumption con-stant. Our pilot study population consisted of 53 mainly overweight participants with borderline hypertension and without medication or any metabolic disorders. They were randomly assigned to either an ideal diet low in fat and rich in dairy products, fruits and vegetables (similar to the DASH I-group) or a habitual diet as control (C-group). During five weeks the subjects were provided 50 % of their daily intake for free according to their dietary pattern. Single and 24h-blood pressure measurements, dietary weighed and physical activity records, blood and urine samples and anthropometric measurements were collected before, during and five weeks after the intervention period. The study results indicated that no significantly reduction of blood pressure could be observed for both methods in the I-group of our trial. This is due to the fact that the baseline intake of foods and nutrients of the German subjects was nearly corresponding to the intake targeted for the DASH I-group. Therefore, it was impossible to increase the intake of these nutrients in our I-group by the same percentage as in the DASH study. Another explanation may be the different consistency of the study population. About 60% of the DASH study population were African Americans with a known higher prevalence of hy-pertension (about 40%) than Caucasians. The conclusion is that even convincing results of a controlled trial cannot be simply transferred into dietary advice for the general public. For addressing food-based dietary guidelines to reduce the risk of hypertension it is necessary to consider the genetic background as well as the dietary and the lifestyle situation of the target population carefully.

Numerical solutions of pulsating flow and heat transfer characteristics in a channel with a backward-facing step

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Valencia, A.; Hinojosa, L.

The incompressible laminar flow of air and heat transfer in a channel with a backward-facing step is studied for steady cases and for pulsatile inlet conditions. For steady flows the influence of the inlet velocity profile, the height of the step and the Reynolds number on the reattachment length is investigated. A parabolic entrance profile was used for pulsatile flow. It was found with amplitude of oscillation of one by Re=100 that the primary vortex breakdown through one pulsatile cycle. The wall shear rate in the separation zone varied markedly with pulsatile flows and the wall heat transfer remained relatively constant. The time-average pulsatile heat transfer at the walls was greater as with steady flow with the same mean Reynolds number. Zusammenfassung Es wird eine zweidimensionale numerische Untersuchung des instationären Wärmeübergangs und Druckverlustes im laminar durchströmten Spaltkanal mit einer plötzlichen Kanalerweiterung dargelegt und zwar für stationäre und periodische Geschwindigkeitsprofile am Eintritt des Kanals. Für stationäre Strömungen wurden die Form des Eintrittsprofils, die Reynoldszahl und die Kanalerweiterung variiert. Als Lösung der Navier/Stokes-und der Energiegleichungen mit periodischen Randbedingungen resultiert eine oszillierende Strömung, die das Aufplatzen des Primärwirbels in einer Schwingungsperiode zur Folge hat. Der Einfluß dieser Oszillation auf den Wärmeübergang und den Strömungsverlust wurde für die maximale Amplitude und für Re=100 eingehend untersucht.

Eine selbstkonsistente Carleman Linearisierung zur Analyse von Oszillatoren

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Weber, Harry; Mathis, Wolfgang

2017-09-01

Die Analyse nichtlinearer dynamischer Schaltungen ist bis heute eine herausfordernde Aufgabe, da nur selten analytische Lösungen angegeben werden können. Daher wurden eine Vielzahl von Methoden entwickelt, um eine qualitative oder quantitative Näherung für die Lösungen der Netzwerkgleichung zu erhalten. Oftmals wird beispielsweise eine Kleinsignalanalyse mit Hilfe einer Taylorreihe in einem Arbeitspunkt durchgeführt, die nach den Gliedern erster Ordnung abgebrochen wird. Allerdings ist diese Linearisierung nur in der Nähe des stabilen Arbeitspunktes für hyperbolische Systeme gültig. Besonders für die Analyse des dynamischen Verhaltens von Oszillatoren treten jedoch nicht-hyperbolische Systeme auf, sodass diese Methode nicht angewendet werden kann Mathis (2000). Carleman hat gezeigt, dass nichtlineare Differentialgleichungen mit polynomiellen Nichtlinearitäten in ein unendliches System von linearen Differentialgleichungen transformiert werden können Carleman (1932). Wird das unendlichdimensionale Gleichungssystem für numerische Zwecke abgebrochen, kann bei Oszillatoren der Übergang in eine stationäre Schwingung (Grenzzyklus) nicht wiedergegeben werden. In diesem Beitrag wird eine selbstkonsistente Carleman Linearisierung zur Untersuchung von Oszillatoren vorgestellt, die auch dann anwendbar ist, wenn die Nichtlinearitäten keinen Polynomen entsprechen. Anstelle einer linearen Näherung um einen Arbeitspunkt, erfolgt mit Hilfe der Carleman Linearisierung eine Approximation auf einem vorgegebenen Gebiet. Da es jedoch mit der selbstkonsistenten Technik nicht möglich ist, das stationäre Verhalten von Oszillatoren zu beschreiben, wird die Berechnung einer Poincaré-Abbildung durchgeführt. Mit dieser ist eine anschließende Analyse des Oszillators möglich.

S1-Leitlinie Lipödem.

PubMed

Reich-Schupke, Stefanie; Schmeller, Wilfried; Brauer, Wolfgang Justus; Cornely, Manuel E; Faerber, Gabriele; Ludwig, Malte; Lulay, Gerd; Miller, Anya; Rapprich, Stefan; Richter, Dirk Frank; Schacht, Vivien; Schrader, Klaus; Stücker, Markus; Ure, Christian

2017-07-01

Die vorliegende überarbeitete Leitlinie zum Lipödem wurde unter der Federführung der Deutschen Gesellschaft für Phlebologie (DGP) erstellt und finanziert. Die Inhalte beruhen auf einer systematischen Literaturrecherche und dem Konsens von acht medizinischen Fachgesellschaften und Berufsverbänden. Die Leitlinie beinhaltet Empfehlungen zu Diagnostik und Therapie des Lipödems. Die Diagnose ist dabei auf der Basis von Anamnese und klinischem Befund zu stellen. Charakteristisch ist eine umschriebene, symmetrisch lokalisierte Vermehrung des Unterhautfettgewebes an den Extremitäten mit deutlicher Disproportion zum Stamm. Zusätzlich finden sich Ödeme, Hämatomneigung und eine gesteigerte Schmerzhaftigkeit der betroffenen Körperabschnitte. Weitere apparative Untersuchungen sind bisher besonderen Fragestellungen vorbehalten. Die Erkrankung ist chronisch progredient mit individuell unterschiedlichem und nicht vorhersehbarem Verlauf. Die Therapie besteht aus vier Säulen, die individuell kombiniert und an das aktuelle Beschwerdebild angepasst werden sollten: komplexe physikalische Entstauungstherapie (manuelle Lymphdrainage, Kompressionstherapie, Bewegungstherapie, Hautpflege), Liposuktion und plastisch-chirurgische Interventionen, Ernährung und körperliche Aktivität sowie ggf. additive Psychotherapie. Operative Maßnahmen sind insbesondere dann angezeigt, wenn trotz konsequent durchgeführter konservativer Therapie noch Beschwerden bestehen bzw. eine Progredienz des Befundes und/oder der Beschwerden auftritt. Eine begleitend zum Lipödem bestehende morbide Adipositas sollte vor einer Liposuktion therapeutisch angegangen werden. © 2017 The Authors | Journal compilation © Blackwell Verlag GmbH, Berlin.

Wirksamkeit und Sicherheit von Fumarsäureestern in Kombination mit Phototherapie bei Patienten mit moderater bis schwerer Plaque-Psoriasis (FAST).

PubMed

Weisenseel, Peter; Reich, Kristian; Griemberg, Wiebke; Merten, Katharina; Gröschel, Christine; Gomez, Natalie Nunez; Taipale, Kirsi; Bräu, Beate; Zschocke, Ina

2017-02-01

Die Behandlung von Psoriasis-Patienten mit einer Kombination aus Fumarsäureestern (FSE, Fumaderm ® ) und Phototherapie (UV) ist verbreitet, wurde aber im Rahmen von Studien wenig untersucht. Bisher liegen lediglich Daten aus einer kleinen Pilotstudie vor. Intention dieser Studie war, eine FSE/UV-Kombinationsbehandlung an einem größeren Patientenkollektiv mit mittelschwerer bis schwerer Psoriasis zu untersuchen. In dieser prospektiven, multizentrischen, nichtinterventionellen Studie wurden Daten von Patienten mit FSE/UV-Kombinationstherapie hinsichtlich der Wirksamkeit (PGA' PASI, DLQI, EQ-5D), Sicherheit und Dosierung über einen Zeitraum von zwölf Monaten erfasst und mit Daten einer retrospektiven Studie mit FSE-Monotherapie verglichen. Es wurden Daten von 363 Patienten ausgewertet. Unter der Kombinationstherapie verbesserten sich alle Wirksamkeitsparameter deutlich. Im Vergleich zur Monotherapie mit FSE konnte durch die Kombination mit UV ein schnellerer Wirkeintritt erzielt werden, wobei nach zwölf Monaten kein Unterschied in der Wirksamkeit bestand. Die Dauer und Art der Phototherapie zeigte keinen Einfluss auf die Wirksamkeitsparameter. Allgemein wurde die Kombinationstherapie gut vertragen. Unerwünschte Ereignisse wurden bei 7 % der Patienten berichtet. Die FSE/UV Kombinationstherapie zeigt eine gute Wirksamkeit und Verträglichkeit und kann zu einem schnelleren Wirkeintritt führen. Eine Kombinationstherapie erscheint vor allem in den ersten drei Monaten der FSE Behandlung sinnvoll. © 2017 Deutsche Dermatologische Gesellschaft (DDG). Published by John Wiley & Sons Ltd.

Implantate im Mittelohrbereich - Teil 2 (Ergänzungen 2007)

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Stieve, M.; Lenarz, Thomas

In Deutschland leben ca. 12 Millionen Menschen, die an einer ein- oder beidseitigen Schwerhörigkeit leiden. Diese kann angeboren oder im Laufe des Lebens erworben sein. Klinisch und therapeutisch wichtig ist die Unterscheidung hinsichtlich des Schädigungsortes im Bereich des Mittelohres, d. h. eine Schalleitungsschwerhörigkeit, oder im Bereich des Innenohres, d. h. eine Schallempfindungsschwerhörigkeit, wobei hier der Schädigungsort auch am Hörnerven oder in den zentralen Hörabschnitten liegen kann. Therapeutisch lassen sich sowohl Schwerhörigkeiten im Bereich des Mittelohres als auch im Innenohr und sogar im Hirnstammbereich (Hirnstammimplantat) behandeln. 1,9 Millionen Schwerhörige haben eine Erkrankung im Mittelohrbereich, d. h. der Schall kann nur ungenügend auf das Innenohr übertragen werden. Die Ursache besteht meist in einer chronischen Mittelohrentzündung, die zu einer Zerstörung des Trommelfells und der Gehörknöchelchenkette geführt haben. Therapeutisch und damit als Prinzip der operativen Hörverbesserung steht primär der Verschluß des Trommelfells oder eine Rekonstruktion der Gehörknöchelchen. Mittelohroperationen werden mikrochirurgisch unter dem Operationsmikroskop durchgeführt, wobei zunächst durch eine sanierende Operation der Entzündungsprozeß entfernt wird und nach einer Ausheilungszeit die Gehörknöchelchenkette durch künstliche Prothesen rekonstruiert werden kann.

Prä- und perioperative Aspekte der Versorgung dermatochirurgischer Patienten.

PubMed

Müller, Cornelia S L; Hubner, Wakiko; Thieme-Ruffing, Sigrid; Pföhler, Claudia; Vogt, Thomas; Volk, Thomas; Gärtner, Barbara C; Bialas, Patric

2017-02-01

Die Dermatochirurgie nimmt hinsichtlich vieler Punkte eine Sonderstellung unter den operativen Fächern ein. Hierzu gehört in erster Linie die Tatsache, dass bis auf wenige Ausnahmen fast alle Eingriffe traditionell in Lokal- bzw. Regionalanästhesie und oft auch in räumlich-infrastruktureller Trennung von den großen Zentral-Operationssälen stattfinden können. Die peri- und postoperative Überwachung obliegt dabei dem dermatochirurgischen Operationsteam. Das sui generis kleinere OP-Team hat somit eine ganze Reihe perioperativer Notwendigkeiten zu beachten, um die sich in den "großen" chirurgischen Fächern eine Vielzahl verschiedener beteiligter Fachgruppen gemeinsam kümmern. Hierzu gehören neben Hygieneaspekten, Kenntnissen in der Überwachung der Patienten sowie dem Aspekt der surgical site infections auch Fragen zur postoperativen Schmerztherapie sowie detailliertes pharmakologisches Wissen über die zur Anwendung kommenden Lokalanästhetika und das Handling der damit assoziierten toxischen und allergischen Reaktionen. Eine interdisziplinäre Zusammenarbeit und Verantwortung für den Patienten ist notwendig und erfordert die Erarbeitung und Umsetzung qualitätsorientierter und evidenzbasierter Handlungsanweisungen, die im dermatochirurgischen OP-Setting meist weit über das eigentliche Fach hinausgehen. Ziel dieses Weiterbildungsartikels soll die komprimierte Darstellung der genannten fachübergreifenden Standpunkte bezüglich der wichtigsten perioperativen Aspekte sein. © 2017 Deutsche Dermatologische Gesellschaft (DDG). Published by John Wiley & Sons Ltd.

Ship Noise in the SW Indian Ocean Recorded by Ocean Bottom Seismic and Hydroacoustic Sensors

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Barruol, G.; Dreo, R.; Fontaine, F. R.; Scholz, J. R.; Sigloch, K.

2016-12-01

In the frame of the RHUM-RUM project (Réunion Hotspot and Upper Mantle - Réunions Unterer Mantel, www.rhum-rum.net), a network of 57 ocean-bottom seismometers (OBS) has been installed on the ocean floor around La Réunion Island, but also on the neighbouring Southwest and Central Indian Ridges. The OBS were equipped by wide- and broad-band three-components seismic and hydroacoustic sensors. They were deployed in Nov. 2012, and depending on the configuration, they recorded for 8 to 13 months. Interestingly, part of the network was located beneath a NE-SW trending lane of very dense ship traffic connecting SE-Asia and the South-Atlantic region. By combining the vessel position - provided by AIS GPS data - and our geophysical data recorded on the ocean floor, we analyze the seismic and hydroacoustic ship signatures. From spectral analyzes, we show clear signals over the whole high-frequency range available from our instruments (between 1 and 50 Hz). The RHUM-RUM network covering latitude between 17 and 34° South, this allows to detect numerous vessels and to compare the noise characteristics (frequency content, polarization) of each vessel. We also investigate the possibility of using the polarization of the noise emitted by ships passing above an ocean-bottom seismometer, to help retrieving the orientation of the OBS horizontal components on the ocean floor in the geographic reference frame.

Airborne laser-spark for ambient desorption/ionisation.

PubMed

Bierstedt, Andreas; Riedel, Jens

A novel direct sampling ionisation scheme for ambient mass spectrometry is presented. Desorption and ionisation are achieved by a quasi-continuous laser induced plasma in air. Since there are no solid or liquid electrodes involved the ion source does not suffer from chemical interferences or fatigue originating from erosive burning or from electrode consumption. The overall plasma maintains electro-neutrality, minimising charge effects and accompanying long term drift of the charged particles trajectories. In the airborne plasma approach the ambient air not only serves as the plasma medium but at the same time also slows down the nascent ions via collisional cooling. Ionisation of the analyte molecules does not occur in the plasma itself but is induced by interaction with nascent ionic fragments, electrons and/or far ultraviolet photons in the plasma vicinity. At each individual air-spark an audible shockwave is formed, providing new reactive species, which expands concentrically and, thus, prevents direct contact of the analyte with the hot region inside the plasma itself. As a consequence the interaction volume between plasma and analyte does not exceed the threshold temperature for thermal dissociation or fragmentation. Experimentally this indirect ionisation scheme is demonstrated to be widely unspecific to the chemical nature of the analyte and to hardly result in any fragmentation of the studied molecules. A vast ensemble of different test analytes including polar and non-polar hydrocarbons, sugars, low mass active ingredients of pharmaceuticals as well as natural biomolecules in food samples directly out of their complex matrices could be shown to yield easily accessible yet meaningful spectra. Since the plasma medium is humid air, the chemical reaction mechanism of the ionisation is likely to be similar to other ambient ionisation techniques. Wir stellen hier eine neue Ionisationsmethode für die Umgebungsionisation (ambient ionisation) vor. Sowohl die Desorption als auch die Ionisation erfolgen hierbei durch ein laserbetriebenes Luftplasma. Die Abwesenheit fester oder flüssiger Elektroden hat zur Folge, dass die Methode weder unter chemischen Interferenzen noch unter Verschleiß durch Korrosionsbrand oder abgetragenes Elektrodenmaterial leidet. Insgesamt betrachtet herrscht in dem Plasma Elektroneutralität, wodurch Aufladungseffekte minimiert werden, die andernfalls zu einer langfristigenÄderung der Flugbahnen von Ionen während der Experimente führen kann. In dem Ansatz eine freischwebende Luftentladung bei Atmosphärendruck zu verwenden agiert die Luft nicht nur als Plasmamedium sondert dient zusätzlich als Badgas für die stoßinduzierte Kühlung der entstehenden Ionen. Die Ionisierung der Analytmoleküle erfolgt nicht unmittelbar im Plasma sondern in dessen direkter Umgebung durch Wechselwirkung mit freigesetzten ionischen Luftspezies, freien Elektronen oder Photonen im kurzwelligen ultravioletten Bereich. Jede Laserentladung erzeugt eine hörbare Stoßwelle, in welcher neu produzierte reaktive Spezies freigesetzt werden, welche sich konzentrisch ausbreiten, so dass eine Diffusion der Analytmoleküle ins heiße Innere des Plasmas verhindert wird. Daraus folgt, dass im Interaktionsvolumen zwischen Plasma und Analyt der Temperaturgrenzwert für eine thermische Dissoziation oder Fragmentierung der Moleküle nicht überschritten wird. Experimentell konnte belegt werden, dass das vorgestellte Ionisierungsschema sehr unselektiv bezüglich der chemischen Analytklasse ist und kaum Fragmentierungsprodukte beobachtet werden können. Messungen einer breitgefächerten Auswahl unterschiedlicher Testsubstanzen, wie beispielsweise polarer und unpolarer Kohlenwasserstoffe, Zuckern, niedermolekularer pharmazeutischer Wirkstoffe, sowie natürlicher Biomoleküle in Lebensmittelproben unmittelbar aus ihren komplexen Matrizes, führten zu aussagekräftigen Massenspektren. Zumal das Lasermedium feuchte Luft ist, scheint der Reaktionsmechanismus dem anderer Atmosphärendruckionisierungsmethoden zuähneln.

Zeitlicher Verlauf der avaskulären Nekrose des Hüftkopfes bei Patienten mit Pemphigus vulgaris.

PubMed

Balighi, Kamran; Daneshpazhooh, Maryam; Aghazadeh, Nessa; Saeidi, Vahide; Shahpouri, Farzam; Hejazi, Pardis; Chams-Davatchi, Cheyda

2016-10-01

Pemphigus vulgaris (PV) wird in der Regel mit systemischen Corticosteroiden und Immunsuppressiva behandelt. Avaskuläre Nekrose (AVN) des Hüftkopfes ist eine gut bekannte schwerere Komplikation einer Corticosteroid-Therapie. Die Charakteristika dieser schweren Komplikation bei PV sind nach wie vor unbekannt. Nicht kontrollierte, retrospektive Untersuchung aller PV-bedingten AVN-Fälle, die in einer iranischen Klinik für bullöse Autoimmunerkrankungen zwischen 1985 und 2013 diagnostiziert wurden. Anhand der Krankenakten von 2321 untersuchten PV-Patienten wurden 45 Fälle (1,93 %) von femoraler AVN identifiziert. Dreißig davon waren Männer. Das mittlere Alter bei der Diagnose der AVN betrug 47,4 ± 14,2 Jahre. Der mittlere Zeitraum zwischen der Diagnose des PV und dem Einsetzen der AVN lag bei 25,3 ± 18,3 Monaten. Mit Ausnahme von acht Fällen (17,8 %) setzte die AVN bei der Mehrheit der Patienten innerhalb von drei Jahren nach Diagnose des PV ein. Die mittlere kumulative Dosis von Prednisolon bei Patienten mit AVN betrug 13.115,8 ± 7041,1 mg. Zwischen der Prednisolon-Gesamtdosis und dem Zeitraum bis zum Einsetzen der AVN bestand eine starke Korrelation (p = 0,001). Bei Patienten mit Alendronateinnahme in der Vorgeschichte war dieser Zeitraum signifikant kürzer (p = 0,01). Die AVN ist eine schwere Komplikation einer Corticosteroid-Behandlung bei Patienten mit PV. Sie wird bei 2 % der Patienten beobachtet und tritt vor allem in den ersten drei Behandlungsjahren auf. Bei Patienten, die höhere Dosen von Prednisolon erhalten, setzt die AVN tendenziell früher ein. © 2016 Deutsche Dermatologische Gesellschaft (DDG). Published by John Wiley & Sons Ltd.

Kombinierte Hoch-/Niedrig-Dosis-Therapie mit systemischen Glukokor-tikoiden bei schweren Verlaufsformen der Alopecia areata im Kindesalter.

PubMed

Jahn-Bassler, Karin; Bauer, Wolfgang Michael; Karlhofer, Franz; Vossen, Matthias G; Stingl, Georg

2017-01-01

Schwere Verlaufsformen der Alopecia areata (AA) im Kindesalter sind aufgrund limitierter Optionen therapeutisch herausfordernd. Systemische, hochdosierte Glukokortikoide weisen die schnellste Ansprechrate auf, nach dem Absetzen kommt es allerdings zu Rezidiven. Eine längerfristige Hochdosis-Anwendung ist aufgrund der zu erwartenden Nebenwirkungen nicht empfehlenswert. Eine dauerhafte Steroiderhaltungstherapie unterhalb der Cushing-Schwellen-Dosis nach Bolustherapie könnte die Krankheitsaktivität ohne Nebenwirkungen längerfristig unterdrücken. Im Rahmen einer offenen Anwendungsbeobachtung wurden 13 Kinder mit schweren Formen der AA in diese Studie eingeschlossen. Bei sieben Kindern lag eine AA totalis/universalis vor, bei sechs eine multifokale AA mit Befall von mehr als 50 % der Kopfhaut. Das Therapieregime sah eine initiale Prednisolon-Dosierung von 2 mg/kg Körpergeweicht (KG) vor und wurde innerhalb von neun Wochen auf eine Erhaltungsdosierung unter der individuellen Cushing-Schwelle reduziert. Der Nachbeobachtungszeitraum betrug ein bis drei Jahre. Wir beobachteten in 62 % aller Fälle ein komplettes Nachwachsen der Haare. Die mittlere Dauer bis zum Ansprechen lag bei 6,6 Wochen und konnte mit der Erhaltungstherapie über den gesamten Beobachtungszeitraum aufrechterhalten werden. An Nebenwirkungen wurden ausschließlich eine Gewichtszunahme (1-3 kg) bei allen Behandelten sowie eine milde Steroidakne in 23 % der Fälle beobachtet. Die kombinierte Hoch-/Niedrig-Dosis-Therapie mit systemischen Glukokortikoiden mittels Prednisolon zeigte eine hohe, dauerhafte Ansprechrate ohne signifikante Nebenwirkungen. © 2017 Deutsche Dermatologische Gesellschaft (DDG). Published by John Wiley & Sons Ltd.

Zu einer inhaltsorientierten Theorie des Lernens und Lehrens der biologischen Evolution

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Wallin, Anita

Der Zweck dieser Studie (zwecks Überblick siehe dazu Abb. 9.1) war zu untersuchen, wie die Schüler der Sekundarstufe II ein Verständnis von der Theorie der biologischen Evolution entwickeln. Vom Ausgangspunkt "Vorurteile der Schüler“ ausgehend wurden Unterrichtssequenzen entwickelt und drei verschiedene Lernexperimente in einem zyklischen Prozess durchgeführt. Das Wissen der Schüler wurde vor, während und nach den Unterrichtssequenzen mit Hilfe von schriftlichen Tests, Interviews und Diskussionsrunden in kleinen Gruppen abgefragt. Etwa 80 % der Schüler hatten vor dem Unterricht alternative Vorstellungen von Evolution, und in dem Nachfolgetest erreichten circa 75 % ein wissenschaftliches Niveau. Die Argumentation der Schüler in den verschiedenen Tests wurde sorgfältig unter Rücksichtnahme auf Vorurteile, der konzeptionellen Struktur der Theorie der Evolution und den Zielen des Unterrichts analysiert. Daraus konnten Einsichten in solche Anforderungen an Lehren und Lernen gewonnen werden, die Herausforderungen an Schüler und Lehrer darstellen, wenn sie anfangen, evolutionäre Biologie zu lernen oder zu lehren. Ein wichtiges Ergebnis war, dass das Verständnis existierender Variation in einer Population der Schlüssel zum Verständnis von natürlicher Selektion ist. Die Ergebnisse sind in einer inhaltsorientierten Theorie zusammengefasst, welche aus drei verschiedenen Aspekten besteht: 1) den inhaltsspezifischen Aspekten, die einzigartig für jedes wissenschaftliche Feld sind; 2) den Aspekten, die die Natur der Wissenschaft betreffen; und 3) den allgemeinen Aspekten. Diese Theorie kann in neuen Experimenten getestet und weiter entwickelt werden.

FORS am Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte

NASA Astrophysics Data System (ADS)

1998-09-01

Erstes wissenschaftliches Beobachtungsinstrument liefert eindrucksvolle Bilder Entsprechend dem straffen Zeitplan wird das ESO Very Large Teleskop Projekt (VLT-Projekt) auf dem Cerro Paranal in Nord-Chile verwirklicht: die volle Betriebsbereitschaft des ersten der vier 8,2m-Einzelteleskope wird Anfang des nächsten Jahres erreicht sein. Am 15. September 1998 wurde ein weiterer wichtiger Meilenstein erfolgreich, rechtzeitig und innerhalb des Kostenplans erreicht. Nur wenige Tage nach seiner Montage am ersten 8,2m-Einzelteleskop des VLT (UT1) konnte FORS1 ( FO cal R educer and S pectrograph) als erstes einer Gruppe leistungsfähiger und komplexer wissenschaftlicher Instrumente seine Beobachtungstätigkeit beginnen. Von Anfang an konnte es eine Reihe exzellenter astronomischer Bilder aufnehmen. Dieses bedeutende Ereignis eröffnet eine Fülle neuer Möglichkeiten für die europäische Astronomie. FORS - ein Höhepunkt an Komplexität FORS1 und das zukünftige Zwillingsinstrument (FORS2) sind das Ergebnis einer der eingehendsten und fortschrittlichsten technologischen Studien, die je für ein Instrument der bodengebundenen Astronomie durchgeführt wurden. Dieses einzigartige Instrument ist nun im Cassegrain-Fokus installiert und verschwindet beinahe, trotz seiner Dimensionen von 3 x 1.5m (Gewicht 2.3t), unterhalb des riesigen 53 m 2 großen Zerodurspiegels. Um die große Spiegelfläche und die hervorragende Bildqualität von UT1 optimal auszunützen, wurde FORS speziell so konstruiert, daß es die lichtschwächsten und entferntesten Objekte im Weltall untersuchen kann. Bald wird dieses komplexe VLT-Instrument den europäischen Astronomen erlauben, die derzeitigen Beobachtungshorizonte entscheidend zu erweitern. Die beiden FORS-Instrumente sind Vielzweck-Beobachtungsinstrumente, die in mehreren unterschiedlichen Beobachtungsarten eingesetzt werden können. Beispielsweise können Bilder mit zwei verschiedenen Abbildungsmaßstäben (Vergrößerungen) sowie Spektren mit unterschiedlicher spektraler Auflösung von einzelnen oder mehreren Objekten aufgenommen werden. Dabei erlaubt der schnelle Wechsel zwischen den unterschiedlichen Beobachtungsarten z.B. zunächst die Aufnahme und direkt anschließend die Spektroskopie weit entfernter Galaxien. Damit kann dann u.a. die stellare Zusammensetzung und die Entfernung bestimmt werden. Als eines der leistungsfähigsten astronomischen Instrumente seiner Art wird FORS1 ein wahres Arbeitspferd für die Untersuchung des fernen Universums darstellen. Der Bau von FORS Das FORS-Projekt wird unter ESO-Kontrakt von einem Konsortium dreier deutscher astronomischer Institute durchgeführt, der Landessternwarte Heidelberg und den Universitäts-Sternwarten von Göttingen and München. Bis zur Beendigung des Projekts werden die beteiligten Institute Arbeit im Umfang von ca. 180 Mann-Jahren eingebracht haben. Bei der Landessternwarte Heidelberg lag die Leitung des Projekts. Hier wurde außerdem das gesamte optische System konstruiert, die Beschaffung der Komponenten der abbildenden Optik und der Zusatzoptiken für Spektroskopie und Polarimetrie durchgeführt und die spezielle Computersoftware geschrieben, mit der die von FORS gelieferten Daten verarbeitet und ausgewertet werden. Darüber hinaus wurde in der Werkstatt der Sternwarte ein Teleskopsimulator gebaut, mit dem alle wesentlichen Funktionen von FORS in Europa getestet werden konnten, bevor das Instrument zum Paranal (Chile) transportiert wurde. An der Universitäts-Sternwarte Göttingen wurden Konstruktion, Herstellung und Zusammenbau der gesamten Mechanik von FORS durchgeführt. Der größte Teil der Präzisionsteile, insbesondere der Multispalteinheit, wurde in der feinmechanischen Werkstatt der Sternwarte hergestellt. Die Beschaffung der großen Instrumentengehäuse und Flansche, die Computeranalysen für mechanische und thermische Stabilität des empfindlichen Spektrographen und die Herstellung der speziellen Werkzeuge für Handhabung, Wartung und Justierung lag ebenso in der Verantwortung dieser Sternwarte wie die Tests der zahlreichen opto- und elektromechanischen Funktionen. Die Universitäts-Sternwarte München war verantwortlich für das Projektmanagement, Integration und Test des gesamten Instruments im Labor, für Planung und Einbau aller Elektronik und Elektromechanik, sowie für Entwicklung und Test der gesamten Software, die FORS in allen Teilen vollständig per Computer steuert (z.B. Filter- und Grismräder, Verschlüsse, Spalteinheit für die Vielspaltspektroskopie, Masken, alle optischen Komponenten, Elektromotoren, Encoder usw.). Zusätzlich wurde Computersoftware geschrieben, mit der die komplexen astronomischen Beobachtungen mit FORS vorbereitet werden und das Verhalten des Instruments durch eine ständige Kontrolle der gesammelten wissenschaftlichen Daten überwacht wird. Als Gegenleistung für den Bau von FORS erhalten die Astronomen der drei beteiligten Institute des FORS-Konsortiums eine gewisse Anzahl von Nächten an "garantierter Beobachtungszeit" am VLT. In dieser Beobachtungszeit werden verschiedene Forschungsprojekte durchgeführt, deren Themen unter anderem von kleinen Körpern im äußeren Sonnensystem über Untersuchungen von Sternen im Endstadium und den von ihnen abgestoßenen Gaswolken bis zur Erforschung ferner Galaxien und Quasare reichen, die Aufschluß über die frühen Zeiten unseres Universums geben. Erste Tests von FORS1 am VLT-UT1: ein großartiger Erfolg Nach sorgfältiger Vorbereitung hat das FORS-Konsortium nun mit der Inbetriebnahme ("Commissioning") des Instruments begonnen. Dazu gehören ein eingehender Nachweis der spezifizierten Leistungsfähigkeit am Teleskop, die Überprüfung der korrekten Funktionsweise unter Softwaresteuerung vom Kontrollraum auf Paranal, und am Ende dieses Prozesses eine Demonstration, daß das Instrument seinen angestrebten wissenschaftlichen Zweck erfüllt. Während der Durchführung dieser Tests gelangen dem Commissioning-Team auf Paranal eine Reihe von Aufnahmen verschiedener astronomischer Objekte, von denen einige hier wiedergegeben sind. Sie wurden alle mit FORS in der Standardauflösung gewonnen (Bildfeldgröße 6.8 x 6.8 Bogenminuten, Pixelgröße 0.20 Bogensekunden) und zeigen einige der eindrucksvollen Möglichkeiten, die das neue Instrument bietet. Spiralgalaxie NGC 1288 ESO PR Photo 37a/98 ESO PR Photo 37a/98 [Preview - JPEG: 800 x 908 pix - 224k] [High-Res - JPEG: 3000 x 3406 pix - 1.5Mb] Farbaufnahme der Spiralgalaxie NGC 1288, aufgenommen in der ersten Beobachtungsnacht von FORS ("Nacht des ersten Lichts"). Das erste Photo zeigt eine Dreifarbenaufnahme der schönen Spiralgalaxie NGC 1288 im südlichen Sternbild Fornax. PR Photo 37a/98 umfaßt das gesamte Feld, das mit der 2048 x 2048 Pixel großen CCD-Kamera abgebildet wurde. Es wurde aus drei CCD-Aufnahmen zusammengesetzt, die bei gutem Seeing in verschiedenen Farben in der "Nacht des ersten Lichts" (15. September 1998) aufgenommen wurden. Diese Galaxie mit einem Durchmesser von rund 200000 Lichtjahren ist etwa 300 Millionen Lichtjahre entfernt, ihre Fluchtgeschwindigkeit beträgt 4500 km/sec. Technische Informationen : Photo 37a/98 ist ein Komposit von drei Aufnahmen in den drei Filtern B (420nm, 6 Minuten belichtet), V (530nm, 3 Minuten) und I (800nm, 3 Minuten) während einer Periode mit 0.7 Bogensekunden Seeing. Das gezeigte Feld ist 6.8 x 6.8 Bogenminuten groß. Norden ist links, Osten unten. Entfernter Galaxienhaufen ESO PR Photo 37b/98 ESO PR Photo 37b/98 [Preview - JPEG: 657 x 800 pix - 248k] [High-Res - JPEG: 2465 x 3000 pix - 1.9Mb] Ein ungewöhnlicher Galaxienhaufen in der Umgebung des Quasars PB5763 . ESO PR Photo 37c/98 ESO PR Photo 37c/98 [Preview - JPEG: 670 x 800 pix - 272k] [High-Res - JPEG: 2512 x 3000 pix - 1.9Mb] Vergrößerung von PR Photo 37b/98; sie zeigt mehr Einzelheiten des ungewöhnlichen Galaxienhaufens. Die nächsten Photos wurden von einer 5-minütigen Aufnahme im Nahen Infrarot reproduziert, die ebenfalls in der "Nacht des ersten Lichts" von FORS1 (15. September 1998) gewonnen wurde. PR Photo 37b/98 zeigt einen Himmelsausschnitt in der Nähe des Quasars PB5763, in dem auch ein ungewöhnlicher, sehr weit entfernter Haufen von Galaxien zu sehen ist. Er besteht aus einer großen Zahl lichtschwacher Galaxien, die bisher noch nicht eingehend untersucht wurden. Dieser Haufen ist ein gutes Beispiel für die Art von Objekten, auf die viel Beobachtungszeit mit FORS verwendet werden wird, sobald der reguläre Beobachtungsbetrieb begonnen hat. Eine Vergrößerung des gleichen Feldes ist in PR Photo 37c/98 wiedergegeben. Sie zeigt die einzelnen Mitglieder dieses Galaxienhaufens im Detail. Man beachte besonders die interessante spindelförmige Galaxie, die anscheinend einen äquatorialen Ring aufweist. Neben einer schönen Spiralgalaxie sind auch noch viele weitere lichtschwache Galaxien zu erkennen. Sie sind entweder Zwerggalaxien und Mitglieder des Haufens oder befinden sich sehr viel weiter entfernt im Hintergrund des Haufens. Technische Informationen : PR Photos 37b/98 (als Negativ reproduziert) und 37c/98 (Positiv) stammen von einer Aufnahme, die bei 0.8 Bogensekunden Seeing durch ein I-Filter (nahes Infrarot, 800nm) gewonnen wurde. Die Belichtungszeit betrug 5 Minuten, und es wurde eine Flatfield-Korrektur durchgeführt. Das gezeigte Feld ist 6.8 x 6.8 Bogenminuten bzw. 2.5 x 2.3 Bogenminuten groß. Norden ist links oben, Osten links unten. Spiralgalaxie NGC 1232 ESO PR Photo 37d/98 ESO PR Photo 37d/98 [Preview - JPEG: 800 x 912 pix - 760k] [High-Res - JPEG: 3000 x 3420 pix - 5.7Mb] Ein Farbbild der Spiralgalaxie NGC 1232, aufgenommen am 21. September 1998. ESO PR Photo 37e/98 ESO PR Photo 37e/98 [Preview - JPEG: 800 x 961 pix - 480k] [High-Res - JPEG: 3000 x 3602 pix - 3.5Mb] Vergrößerung des Zentrums von PR Photo 37d/98. Dieses spektakuläre Bild der großen Spiralgalaxie NGC 1232 (Photo 37d/98) wurde am 21. September 1998 unter guten Beobachtungsbedingungen erhalten. Es wurde aus drei Einzelaufnahmen im ultravioletten, blauen und roten Licht zusammengesetzt. Die Farben der verschiedenen Regionen sind deutlich sichtbar: Das Zentralgebiet enthält ältere, rötlich leuchtende Sterne (Photo 37e/98), während die Spiralarme von jungen, bläulichen Sternen und roten Sternentstehungsgebieten bevölkert sind. Man beachte die gestörte Begleitgalaxie am linken Rand (Photo 37d/98), die wie der griechische Buchstabe "Theta" aussieht. NGC 1232 liegt 20 Grad südlich des Himmelsäquators im Sternbild Eridanus. Obwohl die Entfernung dieser Galaxie ungefähr 100 Millionen Lichtjahre beträgt, kann man auf Grund der exzellenten Bildqualität einen unglaublichen Reichtum an Details erkennen. Bei dieser Entfernung entspricht die Kantenlänge des Bildfeldes etwa 200000 Lichtjahren oder etwa der doppelten Größe unserer Milchstraße. Technische Informationen : Photos 37d/98 und 37e/98 sind ein Komposit von drei Aufnahmen in den drei Filtern U (360nm, 10 Minuten belichtet), B (420nm, 6 Minuten) und R (600nm, 2 Minuten 30 Sekunden) während einer Periode mit 0.7 Bogensekunden Seeing. Das gezeigte Feld ist 6.8 x 6.8 Bogenminuten bzw. 1.6 x 1.8 Bogenminuten groß. Norden ist oben, Osten links. Note: [1] Diese Pressemitteilung wird gemeinsam (auf Englisch und Deutsch) von der Europäischen Südsternwarte, der Landessternwarte Heidelberg und den Universitäts-Sternwarten Göttingen und München herausgegeben. An English Version of this Press Release is also available. Zugang zu ESO Presseinformationen ESO Presseinformationen werden im World Wide Web zur Verfügung gestellt (URL: http://www.eso.org/outreach/press-rel/). ESO Pressephotos dürfen veröffentlicht werden, wenn die Europäische Südsternwarte als Urheber genannt wird.

Gebrauch von Komplementärmedizin bei Patienten mit metastasierendem Melanom unter Therapie mit Ipilimumab innerhalb einer klinischen Studie.

PubMed

Huebner, Jutta; Mohr, Peter; Simon, Jan-Christoph; Fluck, Michael; Berking, Carola; Zimmer, Lisa; Loquai, Carmen

2016-05-01

In Deutschland wenden 40-90 % aller Krebspatienten Methoden der komplementären and alternativen Medizin (KAM) an. Bis dato gibt es kein Datenmaterial zum Einsatz der KAM bei Melanompatienten. Das Ziel unserer Studie war es, Daten über den Gebrauch, die Informationsquellen und Ziele von Patienten mit metastasierendem Melanom zu erfassen. Einhundertsechsundfünfzig Patienten aus 25 Studienzentren nahmen an der DecOG-MM-PAL Multibasket Studie teil. Die beteiligten Personen wurden auch gebeten, an einer Nebenstudie teilzunehmen, die ihren Gebrauch von KAM erfassen sollte. Dazu wurde während der Behandlung ein standardisierter Fragebogen zu genau festgelegten Zeitpunkten ausgeteilt. Insgesamt gingen 55 Fragebögen von 32 (21 %) Melanompatienten ein. Von diesen gaben 17 (53 %) ein Interesse an KAM an, und sieben (22 %) machten von KAM Gebrauch. Die Hauptinformationsquellen (31 %) waren Familienmitglieder und Freunde, gefolgt von Ärzten (19 %). Die Hauptgründe für die Anwendung von KAM waren die Stärkung des Immunsystems (41 %) und des Körpers (34 %). Nahrungsergänzungsmittel (Vitamine und Spurenelemente) wurden am häufigsten angewendet (28 %). Eine relativ hohe Anzahl an Patienten mit metastasierendem Melanom machte trotz Teilnahme an einer klinischen Studie von KAM Gebrauch. Wechselwirkungen könnten durch biologisch basierte KAM auftreten, und hier besonders bei immunmodulierenden KAM- Strategien. Um Risiken zu vermeiden, sollte die Kommunikation zwischen den Ärzten und den Patienten verbessert werden. © 2016 Deutsche Dermatologische Gesellschaft (DDG). Published by John Wiley & Sons Ltd.

Einsatz und Wirksamkeit von Systemtherapien bei Erwachsenen mit schwerer Neurodermitis: Erste Ergebnisse des deutschen Neurodermitis-Registers TREATgermany.

PubMed

Schmitt, Jochen; Abraham, Susanne; Trautmann, Freya; Stephan, Victoria; Fölster-Holst, Regina; Homey, Bernhard; Bieber, Thomas; Novak, Natalija; Sticherling, Michael; Augustin, Matthias; Kleinheinz, Andreas; Elsner, Peter; Weidinger, Stephan; Werfel, Thomas

2017-01-01

Versorgungsregister dienen der Erfassung des Einsatzes und der Wirksamkeit von Therapien unter realen Versorgungsbedingungen und sind als Basis einer evidenzbasierten Gesundheitsversorgung unverzichtbar. Das deutsche Neurodermitis-Register TREATgermany wurde als weltweit erstes Register für Patienten mit schwerer Neurodermitis 2011 initiiert. Erwachsene mit schwerer Neurodermitis (aktuelle/frühere antientzündliche Systemtherapie und/oder objektiver SCORAD ≥ 40) werden über einen Zeitraum von 24 Monaten prospektiv beobachtet. Anhand validierter Erhebungsinstrumente werden die klinische Erkrankungsschwere (EASI, SCORAD), Lebensqualität (DLQI), Symptome, globale Erkrankungsschwere sowie die Patientenzufriedenheit erfasst und die durchgeführten Therapien dokumentiert. Die vorliegende Analyse beschreibt die Charakteristika, Therapiewahl und Wirksamkeit der eingesetzten antiinflammatorischen Systemtherapien der bis Oktober 2014 eingeschlossenen Patienten. An fünf Zentren wurden insgesamt 78 Patienten (Durchschnittsalter 39 Jahre, 61 % männlich) eingeschlossen. Bei den Patienten besteht eine hohe Inanspruchnahme ambulanter und stationärer Leistungen. Ciclosporin war das am häufigsten eingesetzte Systemtherapeutikum und zeigte die höchste klinische Effektivität (EASI-50-Ansprechrate 51 %; EASI-75-Ansprechrate 34 % nach zwölfwöchiger Therapie). Azathioprin, Methotrexat (MTX), Prednisolon oral, Mycophenolat, Alitretinoin und Leflunomid wurden ebenfalls bei einzelnen Patienten eingesetzt. Die vorliegende Registerauswertung gibt wichtige Hinweise zur derzeitigen Versorgung von Erwachsenen mit schwerer Neurodermitis in Deutschland, dokumentiert die hohe Erkrankungslast, den Nutzen vorhandener Therapien und den Bedarf an weiteren, effektiven und in der Langzeitanwendung sicheren Therapieoptionen. © 2017 Deutsche Dermatologische Gesellschaft (DDG). Published by John Wiley & Sons Ltd.

Titanisierung von Implantatoberflächen

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Zimmermann, Hanngörg; Heinlein, Markus; Guldner, Norbert W.

Titan gilt seit Jahrzehnten als einer der wichtigsten Implantatwerkstoffe in der Medizin. Neben den guten mechanischen Eigenschaften (Leichtigkeit, hohe Festigkeit etc.), besitzen Titanimplantate vor allem eine hervorragende Körperverträglichkeit, so dass die Implantate optimal in den humanen Organismus integriert werden [1]. Ist jedoch aufgrund der Anforderungen an das Implantat eine hohe Flexibilität und/ oder Elastizität gefragt, so scheidet der Werkstoff Titan aufgrund seiner spröden und unflexiblen Materialeigenschaften aus. Die Folge ist der Einsatz von Implantatmaterialien, sowohl künstlichen als auch biologischen Ursprungs, welche nicht selten eine unzureichende Biokompatibilität aufweisen und somit zu Fremdköper- und immunologischen Reaktionen und Einkapselung des Implantates führen können. Die Erhöhung der Körperverträglichkeit, eine Adaption an das biologische Umfeld und eine hohe Biokompatibilität sind demzufolge die wichtigsten Eigenschaften bei der bedarfsgerechten Herstellung von Implantaten und Implantatoberflächen. Zur Gestaltung von innovativen, biokompatiblen Oberflächen stehen unterschiedliche technische Lösungsansätze zur Verfügung. Zum einen besteht die Möglichkeit, geeignete Oberflächeneigenschaften aus dem Grundmaterial selbst zu optimieren. Dies geschieht unter anderem durch Modifikation der Werkstoffoberflächen in Form von Texturierungen und Oberflächenrauhigkeiten. Zum anderen können die Oberflächeneigenschaften unabhängig von denen des Trägermaterials gestaltet werden. Durch Funktionalisierung der Oberflächen mit geeigneten Beschichtungen oder der Zugabe von Medikamenten (Drug Eluting) werden die Kunststoffimplantate dahingehend verändert, dass eine Steigerung der Körperakzeptanz erreicht wird. Die Titanbeschichtung von Implantatoberflächen kombiniert die positiven Materialeigenschaften von Titan und Polymer.

Containerless Processing in Reduced Gravity Using the TEMPUS Facility during MSL-1 and MSL-1R

NASA Technical Reports Server (NTRS)

Rogers, Jan R.

1998-01-01

Containerless processing provides a high purity environment for the study of high-temperature, very reactive materials. It is an important method which provides access to the metastable state of an undercooled melt. In the absence of container walls, the nucleation rate is greatly reduced and undercooling up to (Tm-Tn)/Tm approx. equal to 0.2 can be obtained, where Tm and Tn are the melting and nucleation temperatures, respectively. Electromagnetic levitation represents a method particularly well-suited for the study of metallic melts. The TEMPUS (Tiegelfreies ElektroMagnetisches Prozessieren Unter Schwerelosgkeit) facility is a research instrument designed to perform electromagnetic levitation studies in reduced gravity. TEMPUS is a joint undertaking between DARA, the German Space Agency, and the Microgravity Science and Applications Division of NASA. The George C. Marshall Space Flight Center provides the leadership for scientific and management efforts which support the four US PI teams which performed experiments in the TEMPUS facility. The facility is sensitive to accelerations in the 1-10 Hz range. This became evident during the MSL-1 mission. Analysis of accelerometer and video data indicated that loss of sample control occurred during crew exercise periods which created disturbances in this frequency range. Prior to the MSL-1R flight the TEMPUS team, the accelerometer support groups and the mission operations team developed a strategy to provide for the operation of the facility without such disturbances. The successful implementation of this plan led to the highly successful operation of this facility during MSL-1R.

Neue Laser und Strahlquellen - alte und neue Risiken?

PubMed

Paasch, Uwe; Schwandt, Antje; Seeber, Nikolaus; Kautz, Gerd; Grunewald, Sonja; Haedersdal, Merete

2017-05-01

Die Entwicklungen im Bereich dermatologischer Laser, hochenergetischer Blitzlampen, LED und neuer Energie- und Strahlquellen der letzten Jahre haben gezeigt, dass mit neuen Wellenlängen, Konzepten und Kombinationen zusätzliche, zum Teil über den ästhetischen Bereich hinaus gehende therapeutische Optionen für den Dermatologen erschlossen werden konnten. Wurden bisher zum Beispiel mit fraktionalen Lasern Falten behandelt, sind eben diese Systeme heute in Kombination mit Medikamenten wichtige Werkzeuge bei der Behandlung von Narben, bei Feldkanzerisierung und epithelialen Tumoren. Die Anforderungen an den die Indikation stellenden und vorzugsweise therapierenden Arzt steigen mit der immer komplexer werdenden Technik und den zunehmenden Komorbiditäten und Komedikationen einer älter werdenden Patientenklientel. Parallel etabliert wurden, zunächst für einige wenige Indikationen, Geräte für die Heimanwendung, die sich durch geringe Leistung und spezielle Sicherheitsvorkehrungen zur Vermeidung von Unfällen, Risiken und Nebenwirkungen auszeichnen. Trotz der reduzierten Effizienz solcher Selbstbehandlungsmaßnahmen steigt die Wahrscheinlichkeit einer Fehlanwendung, da die Grundvoraussetzung für eine korrekte Therapie, nämlich die exakte Diagnose und Indikationsstellung, nicht vorausgesetzt werden kann. Bei einer Haarentfernung können so Pigmenttumoren, bei einer Faltentherapie neoplastische Hautveränderungen adressiert und zu erwartende, unvorhergesehene und neue Nebenwirkungen und Komplikationen induziert werden. In diesem Szenario ist es wichtig, alle potenziellen Anwender dieser neuen Technologien vor deren Einsatz so zu qualifizieren, dass den Therapierten maximale Therapiesicherheit bei höchster Effizienz unter dem Leitbild diagnosis certa - ullae therapiae fundamentum garantiert wird. © 2017 Deutsche Dermatologische Gesellschaft (DDG). Published by John Wiley & Sons Ltd.

[Treatment of ASS-Associated Polyposis (ASSAP) with a cysteinyl leukotriene receptor antagonist - a prospective drug study on its antiinflammatory effects].

PubMed

Grundmann, T; Töpfner, M

2001-10-01

In a high rate of cases with recurrent polyposis an association with ASS-intolerance is detectable despite missing pulmonary symptoms. New examinations of a disturbed arachidonic acid metabolism lead to the development of new therapeutical options. Treatment with leukotriene-receptor antogonists (LTA) showed primarily good results in therapy of ASS-associated asthma. 18 patients with ASS-intolerance trias - diagnosed by oral provocation - were treated with the LTA Montelukast, after undergoing sinus surgery. Patients underwent a diagnostic pathway of provocation including four groups: recurrent chronic sinusitis, excessive polyposis, polyposis associated with asthma and anaphylactic symptoms after oral ASS-intake. Clinically we examined the following parameters periodically after sinus surgery: nasal and pulmonal symptoms by scoring levels, recurrency of polypoid hyperplasia by endoscopic follow-ups and serum ECP-levels. To evaluate antiinflammatory tissue effects of LTA EG1/EG2 labelled cells and cytokine levels of Interleukin 5 in mucosa samples of the lower turbinate were analysed under LTA-therapy. Under therapy with LTA we saw a beneficial effect on nasal and pulmonary symptoms and a significant reduction of recurrent polyposis in endoscopic examinations in relation to the untreated group. Results were proven by a permanent reduction of serum ECP-level. A reduction of the rate of EG2-positive cells according to decreased Interleukin 5 levels in the nasal mucosa unter LTA-treatment assumed antiinflammatory effects on ASS-associated polyposis. We could demonstrate antiinflammatory effects of Leukotriene-Receptor-Antagonists primarily during postoperative treatment of patients with ASS-associated nasal polyps.

Spirituelles Wohlbefinden und Coping bei Sklerodermie, Lupus erythematodes und malignem Melanom.

PubMed

Pilch, Michaela; Scharf, Sabina Nadine; Lukanz, Martin; Wutte, Nora Johanna; Fink-Puches, Regina; Glawischnig-Goschnik, Monika; Unterrainer, Human-Friedrich; Aberer, Elisabeth

2016-07-01

Religiös-spirituelles Wohlbefinden ist verbunden mit höherer Vitalität und verminderter Depressionsneigung. In unserer Studie untersuchten wir die Strategien zur Krankheitsbewältigung und die Rolle von Religiosität-Spiritualität (R-S) zur Verbesserung des subjektiven Wohlbefindens. 149 Patienten (107 Frauen), 44 mit systemischer Sklerodermie (SKL), 48 mit Lupus erythematodes (LE) und 57 mit malignem Melanom (MM), Stadium I-II, wurden mittels eines selbstentwickelten Fragebogens zum subjektiven Wohlbefinden, zu den mit der Erkrankung einhergehenden Umständen sowie mit dem Multidimensionalen Inventar (MI-RSB) zu R-S befragt. LE-Patienten sind zum Zeitpunkt der Diagnosestellung stärker belastet als SKL- und MM-Patienten. SKL- und LE-Patienten können erst nach Jahren die Erkrankung akzeptieren. Der Gesamtscore des religiös-spirituellen Befindens liegt bei LE-Patienten signifikant unter dem Wert der Normalbevölkerung. Fotosensitivität und Gelenksschmerzen sind bei LE-Patienten negativ assoziiert mit der Fähigkeit Vergeben zu können. SKL-Patienten mit Gesichtsveränderungen und Lungenbeteiligung zeigen höhere allgemeine Religiosität. MM-Patienten haben höhere Werte für transzendente Hoffnung. Vorträge über die Krankheit und psychologische Betreuung sind die wichtigsten Bedürfnisse von Patienten mit SKL, LE und MM an ihre Betreuer. Religiös-spirituelle Angebote zur Krankheitsverarbeitung scheinen derzeit eine untergeordnete Rolle zu spielen, könnten aber eine wichtige Ressource sein, der man in Zukunft mehr Aufmerksamkeit schenken sollte. © 2016 Deutsche Dermatologische Gesellschaft (DDG). Published by John Wiley & Sons Ltd.

Double-mode Two-photon Absorption and Enhanced Photon Antibunching Due to Interference

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Bandilla, A.; Ritze, H.-H.

Inspired by results of interfering signal and idler from a nondegenerate parametric amplifier we investigate the photon statistics of the resulting field after interference of two components subjected to double-mode two-photon absorption. This absorption process leads to a strong correlation of the participating modes, which can be used to generate fields with photon antibunching in interference experiments. In addition the photon number can be made small, which produces enhanced antibunching.Translated AbstractZwei-Photonen-Absorption aus zwei Moden und durch Interferenz verstärktes photon antibunchingDie quantenmechanische Betrachtung der Interferenz führt zu neuen Ergebnissen, wenn Felder ohne klassisches Analogon betrachtet werden. Insbesondere ergibt sich durch die Reduktion der Photonenzahl durch Interferenz eine effektive Verstärkung des Photon Antibunching, wie von den Verfassern in vorhergehenden Arbeiten gezeigt wurde. Die vorliegende Untersuchung betrachtet die Interferenz von zwei korrelierten Moden, wobei die Korrelation durch Zwei-Photonen-Absorption aus den beiden Moden zustande kommt. In jeder einzelnen Mode ergibt sich lediglich ein gewisses Bunching, wenn man mit kohärentem Licht in beiden Moden beginnt. Es wird die Interferenz der Feldstärke-Komponenten in bestimmten Polarisationsrichtungen untersucht. Zur Vereinfachung wird in den betrachteten Moden die gleiche Anfangsphotonenzahl vorausgesetzt und der Analysator auf minimale Transmittanz gebracht. Das eigentliche Signal entsteht dann durch Einführung einer endlichen Phasenverschiebung zwischen den beiden Moden. Dieses Signal zeigt Antibunching und kann in seiner Intensität beliebig variiert werden, was wegen des (1/n)-Charakters des Antibunching zu seiner Verstärkung führt. Ferner wird gezeigt, daß die zunächst für zwei linear polarisierte Moden durchgeführte Rechnung auf zwei zirkulare Moden sowie auf zwei gegenläufige Strahlen bei der dopplerfreien Zwei-Quanten-Absorption übertragen werden kann. Die Ergebnisse werden durch numerische Rechnungen gestützt und schließlich durch approximative Methoden reproduziert und erweitert.

Der Einfluss von Alitretinoin auf die Lebensqualität bei Patienten mit schwerem chronischen Handekzem: FUGETTA - Beobachtungsstudie unter Praxisbedingungen.

PubMed

Augustin, Matthias; Thaçi, Diamant; Kamps, Anja

2016-12-01

Alitretinoin ist die einzige zugelassene Behandlung für schweres chronisches Handekzem (CHE), das refraktär gegenüber potenten topischen Corticosteroiden ist. Bei dieser Studie (FUGETTA) wurde die Wirksamkeit von leitliniengerecht angewendetem oralem Alitretinoin sowie dessen Einfluss auf die Lebensqualität (LQ) bei Patienten mit schwerem refraktärem CHE beurteilt. Multizentrische, offene, nichtinterventionelle Beobachtungsstudie, durchgeführt in Deutschland. Die Patienten wurden nach Ermessen ihres behandelnden Arztes mit Alitretinoin 10 mg oder 30 mg einmal täglich über maximal 24 Wochen behandelt. Die Wirksamkeit wurde anhand des Physician Global Assessment (PGA) und des Dermatology Life Quality Index (DLQI) bewertet. Zudem wurden unerwünschte Ereignisse (UE) erfasst. Die Studienpopulation bestand aus 658 Patienten (30 mg: n = 581; 10 mg: n = 77). Bei Beobachtungsbeginn litten die meisten Patienten (83 %) gemäß PGA an einem schweren CHE. Bei Beobachtungsende war das Handekzem bei 48 % der Patienten gemäß PGA vollständig oder fast vollständig abgeheilt (30 mg: 49 %; 10 mg: 43 %). Die mittlere Verbesserung des DLQI-Scores in Woche 24 betrug 58 % (30 mg: mittlere [SD] Veränderung gegenüber dem Ausgangswert -10,4 [8,04]) und 70 % (10 mg: mittlere [SD] Veränderung gegenüber dem Ausgangswert -10,8 [7,29]). Die Gesamtinzidenz von NW war niedrig und in den beiden Gruppen ähnlich. Alitretinoin führte zu einer schnellen, deutlichen Verbesserung der LQ bei Patienten mit schwerem CHE. © 2016 Deutsche Dermatologische Gesellschaft (DDG). Published by John Wiley & Sons Ltd.

Retrospektive Analyse von Zufallsbefunden, die bei Patienten mit kutanem malignen Malignom durch (18) F-Fluordeoxyglucose-PET/CT erhoben wurden.

PubMed

Conrad, Franziska; Winkens, Thomas; Kaatz, Martin; Goetze, Steven; Freesmeyer, Martin

2016-08-01

Bei der (18) F-Fluordeoxyglucose-Positronenemissionstomographie/Computertomographie (FDG-PET/CT) ergeben sich häufig Zufallsbefunde. In der vorliegenden Studie konzentrierten wir uns auf mittels FDG-PET/CT erhaltene Zufallsbefunde bei Patienten mit kutanem Melanom und überprüften deren Relevanz hinsichtlich weiterer diagnostischer Maßnahmen und Interventionen. Die Krankenakten von 181 konsekutiven Melanom-Patienten wurden retrospektiv ausgewertet, um das Management von Zufallsbefunden zu dokumentieren. Der Schwerpunkt lag dabei auf den histologischen Befunden. Bei 33 von 181 (18 %) Patienten lagen 39 relevante Zufallsbefunde vor, und zwar im Kolorektalbereich (n = 15 Patienten), in der Schilddrüse (n = 8), der Prostata (n = 2), dem Bewegungsapparat (n = 2), in Lymphknoten (n = 2), der Parotis (n = 1), den Mandeln (n = 1), den Nieren (n = 1) und der Gallenblase (n = 1). Bei 25 Patienten schlossen sich weitere diagnostische Verfahren an, wobei in 21 Fällen ein klinisches Korrelat nachgewiesen wurde. Bei 16 von 21 Patienten ergab sich eine Neoplasie, darunter fünf maligne Läsionen (vier Kolonkarzinome und ein Prostatakarzinom). Die Malignome wurden frühzeitig diagnostiziert und in der Mehrzahl der Fälle erfolgreich entfernt. Der Einsatz der FDG-PET/CT als Routine-Diagnostik wird in den Leitlinien empfohlen und ist indiziert bei malignem Melanom ab Stadium IIC. In dieser Studie wurden auf effektive Weise ansonsten nicht erkannte Krebserkrankungen, insbesondere Kolonkarzinome, detektiert. In den meisten Fällen war eine frühe Intervention möglich. Zufallsbefunde durch FDG-PET/CT sollten, unter Berücksichtigung des Zustands und der Wünsche des Patienten, mit den geeigneten diagnostischen Maßnahmen abgeklärt werden. © 2016 Deutsche Dermatologische Gesellschaft (DDG). Published by John Wiley & Sons Ltd.

Smartes System für die Energiewende - der Übertragungsnetzbetreiber in der digitalen Zukunft

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Pflaum, Rainer; Egeler, Tobias

Die Übertragungsnetze stellen eine zuverlässige Versorgung von Haushalt, Gewerbe und Industrie mit elektrischer Energie sicher und sind damit Grundlage einer modernen Wirtschaft und Gesellschaft. Die mittlerweile unumkehrbaren Entwicklungen der nationalen und europäischen Energiewende stellen den Übertragungsnetzbetreiber in seinen Kernaufgaben, dem Bau und Betrieb von Netzen, dem Markt- und Netzzugang und der Integration der erneuerbaren Energien vor neue und große Herausforderungen. Verbrauchsnahe dezentrale Erzeugung wie verbrauchsferne zentrale Erzeugung muss im Sinne der Gewährleistung der Systemstabilität gemanagt und in Einklang mit dem Verbrauch gebracht werden. Erneuerbare Energien müssen zudem in einem solchen System ihren Beitrag zur System- und Marktintegration leisten. All das erfordert mehr Daten, um in einem Gesamtsystem dynamische Reaktionsmöglichkeiten gewährleisten zu können. Erst die "Digitalisierung" schafft dabei die notwendigen Voraussetzungen die Komplexität zu stemmen. Die Digitalisierung stellt daher ein Kernelement dieses Wandels des Übertragungsnetzbetreibers dar, die einerseits mit zum Entstehen der neuen Herausforderungen beiträgt, andererseits aber auch hilft Werkzeuge bereitzustellen, diesen Herausforderungen zu begegnen. Im folgenden Beitrag wird aufgezeigt, wie die Digitalisierung die Aufgaben und Instrumente des Übertragungsnetzbetreibers verändern. Ausgehend von den heutigen Aufgaben eines Übertragungsnetzbetreibers und dem gültigen Rechtsrahmen werden unter dem Begriff "Notwendiges Set für morgen" smarte Elemente und Werkzeuge beschrieben, die bereits heute im Einsatz sind oder in den nächsten Jahren notwendig werden. Im Anschluss erfolgt anhand einiger Beispiele aus unterschiedlichen Bereichen eine Konkretisierung der Einsatzzwecke der Digitalisierung beim Übertragungsnetzbetreiber. Ein kurzer Ausblick mit Fokus auf den weiteren Veränderungsprozess rundet den Beitrag ab.

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.

Versuche zur Gewinnung von katalytischen Antikörpern zur Hydrolyse von Arylcarbamaten und Arylharnstoffen. (English Title: Attempts to produce catalytic antibodies for hydrolysis of arylcarbamates and arylureas)

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Werner, Deljana

2002-05-01

Im Rahmen dieser Arbeit gelang es, katalytische Antikörper zur Hydrolyse von Benzylphenylcarbamaten sowie zahlreiche monoklonale Antikörper gegen Haptene herzustellen. Es wurden verschiedene Hapten-Protein-Konjugate unter Verwendung unterschiedlicher Kopplungsmethoden hergestellt und charakterisiert. Zur Generierung der hydrolytisch aktiven Antikörper wurden Inzuchtmäuse mit KLH-Konjugaten von 4 Übergangszustandsanaloga (ÜZA) immunisiert. Mit Hilfe der Hybridomtechnik wurden verschiedene monoklonale Antikörper gegen diese ÜZA gewonnen. Dabei wurden sowohl verschiedene Immunisierungsschemata als auch verschiedene Inzuchtmausstämme und Fusionstechniken verwendet. Insgesamt wurden 32 monoklonale Antikörper gegen die verwendeten ÜZA selektiert. Diese Antikörper wurden in groen Mengen hergestellt und gereinigt. Zum Nachweis der Antikörper-vermittelten Katalyse wurden verschiedene Methoden entwickelt und eingesetzt, darunter immunologische Nachweismethoden mit Anti-Substrat- und Anti-Produkt-Antikörpern und eine photometrische Methode mit Dimethylaminozimtaldehyd. Der Nachweis der hydrolytischen Aktivität gelang mit Hilfe eines Enzymsensors, basierend auf immobilisierter Tyrosinase. Die Antikörper N1-BC1-D11, N1-FA7-C4, N1-FA7-D12 und R3-LG2-F9 hydrolysierten die Benzylphenylcarbamate POCc18, POCc19 und Substanz 27. Der Nachweis der hydrolytischen Aktivität dieser Antikörper gelang auch mit Hilfe der HPLC. Der katalytische Antikörper N1-BC1-D11 wurde kinetisch und thermodynamisch untersucht. Es wurde eine Michaelis-Menten-Kinetik mit Km von 210 µM, vmax von 3 mM/min und kcat von 222 min-1 beobachtet. Diese Werte korrelieren mit den Werten der wenigen bekannten Diphenylcarbamat-spaltenden Abzyme. Die Beschleunigungsrate des Antikörpers N1-BC1-D11 betrug 10. Das ÜZA Hei3 hemmte die hydrolytische Aktivität. Dies beweist, dass die Hydrolyse in der Antigenbindungsstelle stattfindet. Weiter wurde zwischen der Antikörperkonzentration und der Umsatzgeschwindigkeit eine lineare Abhängigkeit festgestellt. Die thermodynamische Gleichtgewichtsdissoziationskonstante KD des Abzyms von 2,6 nM zeugt von einer sehr guten Affinität zum ÜZA. Hydrolytisch aktiv waren nur Antikörper, die gegen das Übergangszustandsanalogon Hei3 hergestellt worden waren. Es wird vermutet, dass die Hydrolyse der Benzylphenylcarbamate über einen Additions-Eliminierungsmechanismus unter Ausbildung eines tetraedrischen Übergangszustandes verläuft, dessen analoge Verbindung Hei3 ist. Im Rahmen der Generierung von Nachweisantikörpern zur Detektion der Substratabnahme bei der Hydrolyse wurden Anti-Diuron-Antikörper hergestellt. Einer der Antikörper (B91-CG5) ist spezifisch für das Herbizid Diuron und hat einen IC50-Wert von 0,19 µg/l und eine untere Nachweisgrenze von 0,04 µg/l. Ein anderer Antikörper (B91-KF5) reagiert kreuz mit einer Palette ähnlicher Herbizide. Mit diesen Antikörpern wurde ein empfindlicher Labortest, der ein Monitoring von Diuron auf Grundlage des durch die Trinkwasserverordnung festgeschriebenen Wertes für Pflanzenschutzmittel von 0,1 µg/l erlaubt, aufgebaut. Der Effekt der Anti-Diuron-Antikörper auf die Diuron-inhibierte Photosynthese wurde in vitro und in vivo untersucht. Es wurde nachgewiesen, dass sowohl in isolierten Thylakoiden, als auch in intakten Algen eine Vorinkubation der Anti-Diuron-Antikörper mit Diuron zur Inaktivierung seiner Photosynthese-hemmenden Wirkung führt. Wurde der Elektronentransport in den isolierten Thylakoiden oder in Algen durch Diuron unterbrochen, so führte die Zugabe der Anti-Diuron-Antikörper zur Reaktivierung der Elektronenübertragung. Attempts to produce catalytic antibodies for hydrolysis of arylcarbamates and arylureas: The aim of the investigations was to produce antibodies which are able to cleave herbicides resistant to naturally occuring enzymes. Structurally similar carbamate and urea derivatives were chosen for the experiments. Phosphonate derivatives were synthesized that mimick possible transition state analogues in structure and charge. Mice were immunized with 4 different derivatives after conjugating them to carrier proteins. 32 hybridomas were established that produce monoclonal antibodies binding to these derivatives. The possible cleavage of substrates was determined by immunoassays with monoclonal antibodies against the substrate and the products and with a photometric method based on dimethylaminocinammonaldehyde. The measuring of cleavage products was succeeded by an amperometric method. The enzyme sensor was based on immobilized tyrosinase which oxidizes p-chlorophenol and phenol. The antibodies N1-BC1-D11, N1-FA7-C4, N1-FA7-D12 und R3-LG2-F9 hydrolysed the benzylphenylcarbamates POCc18, POCc19 und Substance 27. The hydrolytic activity of these antibodies was also succeeded with HPLC. The catalytic antibody N1-BC1-D11 was investigated kinetically and thermodynamically. A Michaelis-Menten-Kinetic was observed (at pH 8.0 exhibited a Km 210 µM, a vmax 3 mM/min and a kcat 222 min-1). These values are in the range of the values obtained for the antibody-catalysed hydrolysis of diphenylcarbamates. The rate enhancement of N1-BC1 was 10. The reaction was completely inhibited by stoichiometric quantities of the transition state analogue Hei3. This is consistent with the affinity of the abzyme to Hei3 of 2.6 nM, determined by BIAcore assay. Only antibodies generated against Hei3 showed hydrolytic activity. The hydrolysis of benzylphenylcarbamates presumably occurs via an addition-elimination-Mechanism involving a tetrahedral intermediate. In summary, this work presents the first example of antibody-catalysed hydrolysis of benzylphenylcarbamates. Monoclonal anti-diuron antibodies were generated that bind to the herbicide diuron with an extremely low equilibrium dissociation constant. A sensitive immunoassay with a low detection limit of 0.2 nM for diuron was established. This is the most sensitive immunological method for detection of diuron known so far. These antibodies were also used in vitro and in vivo to prevent diuron-dependent inhibition of photosynthesis or to restore photosynthesis after inhibition. In isolated thylakoids prepared from spinach leaves (Spinacia oleracea L.) the diuron-inhibited Hill reaction was reconstituted immediately following the addition of the monoclonal antibodies. In an in vivo approach the photosynthetic oxygen evolution of the cell wall deficient mutant (cw 15) of the green alga Chlamydomonas reinhardtii Dangeard was monitored. The antibodies prevented the diuron-dependent inhibition of photosynthesis and restored photosynthesis after inhibition. Transgenic plants that synthesize and accumulate these antibodies or antibody fragments and are therefore diuron-resistant can be created.

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.

[Postoperative adjuvante Therapie mit einem Mistelextrakt (Viscum album ssp. album) bei Hündinnen mit Mammatumoren].

PubMed

Biegel, Ulrike; Stratmann, Nina; Knauf, Yvonne; Ruess, Katja; Reif, Marcus; Wehrend, Axel

2017-01-01

Hintergrund: Canine Mammatumoren (CMT) sind wegen ihrer Häufigkeit und hohen Malignitätsrate eine Herausforderung für die Veterinärmedizin. Bisher ist noch keine postoperative adjuvante Therapie als wirksamer Standard etabliert und in den nächsten Jahren wohl auch nicht zu erwarten. Zusätzlich ist die Frage nach der Verträglichkeit einer adjuvanten Therapie mit Erhaltung oder Verbesserung der Lebensqualität (LQ) wichtig. Die Therapie mit Mistelextrakten (Viscum album L.; VAE) ist in der Humanonkologie nach adjuvanter Tumorbasistherapie (Chemotherapie und Bestrahlung) eine sehr häufig verwendete, zusätzliche adjuvante Behandlungsmethode. Auch bei verschiedenen Tierarten werden inzwischen Mistelpräparate in der Onkologie erfolgreich angewendet. Methoden: Überprüfung von Wirkung und Nutzen einer postoperativen, adjuvanten Misteltherapie beim CMT sowie Erfassung der LQ unter der VAE-Behandlung. Ausgewertet wurden 56 Hündinnen mit Mammaadenokarzinom, 33 ausschließlich operierte Kontrolltiere und 23 operierte Tiere, die adjuvant VAE erhielten. Ergebnisse: Die mediane Überlebenszeit (MST) aller Tiere (n = 56) betrug 32 Monate (Interquartilbereich 13-51 Monate). Im deskriptiven Vergleich der Überlebenszeiten (ST) nach Kaplan-Meier waren nach 12, 24, 36 bzw. 48 Monaten noch 24, 20, 15 bzw. 5 Hündinnen (entsprechend 72,7%, 60,6%, 45,1%, 12,4%) der Kontrollgruppe sowie 19, 14, 11 und 1 Hündin (82,6%, 60,9%, 47,8%, 4,3%) der VAE-Gruppe am Leben. Die VAE-Therapie führte zu einem geringeren Gesamtversterberisiko, das statistisch nicht signifikant war (Hazard Ratio (HR) 0,530, 95%-Konfidenzintervall (KI) 0,222-1,262; p = 0,15). Tendenziell (p = 0,07) zeigte sich eine Verringerung des tumorbedingten Sterberisikos auf 25% (HR 0,251, 95%-KI 0,056-1,122). Schlussfolgerungen: Es kann eine Tendenz zur Senkung des tumorbedingten Sterberisikos der VAE-Gruppe bei guter Verträglichkeit der Therapie angenommen werden. Die LQ der Tiere blieb über die gesamte Beobachtungszeit auf hohem Niveau stabil. © 2017 S. Karger GmbH, Freiburg.

Oberflächenstrukturierung metallischer Werkstoffe, z. B. für stents

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Stöver, Michael; Wintermantel, Erich

Eine topologische Oberflächenmodifikation von metallischen Implantaten kann aus verschiedenen Gründen sinnvoll sein. Im Allgemeinen lassen sich zwei Hauptziele unterscheiden. Zum einen dienen Oberflächen dazu, bestimmte Zellreaktionen zu forcieren. Die Anwendungsbeispiele reichen hier von sehr rauen Oberflächen in Fällen wo eine gute Integration eines Permanentimplantates in das Gewebe erwünscht ist bis hin zu glatt polierten Oberflächen. Letztere werden in erster Linie dort eingesetzt, wo das Implantat in direktem Kontakt mit Blut ist. Ein Beispiel für die Erforderlichkeit einer hohen Rauheit (Rz > 100 μm) sind meist aus Titan gefertigte Schäfte von Gelenksimplantaten [1,2]. Die Autoren machten den Vorschlag, die Aufrauung von Titan- und Edelstahl-Stents analog der Aufrauung bei Hüftprothesenschäften zu versuchen, um eine noch bessere Biokompatibilität zu erreichen. [7, 8 ,9]. Sehr glatte Oberflächen, in der Regel mit Rz Werten von unter 0,1 μm, sind z. B. bei Herzklappenprothesen und der Innenseite von Gefäßstützen gefordert. Mittlere Rauheiten werden oft bei temporären Implantaten eingesetzt, in die in reguliertem Maße Gewebe einwachsen, allerdings keine unlösbare Verbindung bilden sollen. Sehr genau eingestellt werden müssen auch die Oberflächentopographien bei Implantaten in sehr empfindlichen Gebieten wie z. B. der Gehirnregion. Hierbei muss eine gute Verankerung im Gewebe vorhanden sein, um ein Verrutschen des Implantates zu verhindern. Zum anderen darf keine überschüssige Zellproliferation entstehen, um ein Einwachsen in sensible Regionen zu verhindern. Zum anderen werden Oberflächenmikrostrukturen genutzt, um Wirkstoffe in Implantate einzubringen, die lokal über einen bestimmten Zeitraum freigesetzt werden sollen. Als wichtigste Wirkstoffe sind hier Antibiotika und entzündungshemmende Mittel sowie im kardiovaskulären Bereich Proliferationshemmer zu nennen.

Antibakterielle In-vitro-Wirksamkeit ätherischer Öle gegen veterinärmedizinisch relevante Keime klinischer Isolate von Hunden, Katzen und Pferden.

PubMed

Bismarck, Doris; Schneider, Marianne; Müller, Elisabeth

Einleitung: Ätherische Öle sind die Grundlage der Aromatherapie. Unter anderem wird ihnen eine antibakterielle Wirkung zugeschrieben. In dieser Studie sollte die In-vitro-Wirksamkeit ätherischer Öle gegen ein breites Spektrum veterinärmedizinisch relevanter Erreger getestet werden. Methoden: Die antibakterielle Aktivität von 16 ätherischen Ölen wurde mittels Agardiffusionstest bestimmt. Getestet wurden grampositive und gramnegative Erreger, die aus klinischen Isolaten von Hunden, Katzen und Pferden aus der veterinärmedizinischen Routinediagnostik stammten. Die Einteilung der Wirksamkeit in nicht, gering-, mittel- und hochgradig wirksam erfolgte anhand der Größe der Hemmhofradien des Bakterienwachstums. Ergebnisse: Generell zeigten sich sowohl grampositive als auch gramnegative Erreger empfindlich gegen einige der getesteten ätherischen Öle. Nicht nur gegen Staphylokokken, sondern auch gegen Methicillin-resistente Stämme der Staphylokokken wiesen die ätherischen Öle in vitro eine nicht zu vernachlässigende Wirkung auf. Pasteurella multocida stellte sich als eher sensibler Keim heraus, während Pseudomonas aeruginosa als vollkommen resistenter Keim eine Ausnahme bildete. Teebaum-, Oregano-, und Bergbohnenkrautöl waren die potentesten Öle. Zusätzlich zeigten sich bei den grampositiven Erregern Lemongrasöl und bei den gramnegativen Erregern Thymianöl als gut wirksam. Schlussfolgerung: Ätherische Öle verfügen in vitro über eine antibakterielle Aktivität gegen klinische Isolate von Hunden, Katzen und Pferden. Diese Studie bietet eine Grundlage für die Anwendung ätherischer Öle in der Veterinärmedizin. Es zeichneten sich Tendenzen im Wirkspektrum einzelner ätherischer Öle bzw. im Grad der Wirksamkeit ätherischer Öle hinsichtlich einzelner Erregerspezies ab, allerdings lässt sich keine sichere Vorhersage über ihre Wirksamkeit gegen einen spezifischen Keim eines individuellen Patienten treffen. Deswegen sollte vor einer Therapie mit ätherischen Ölen deren individuelle Wirksamkeit mittels Aromatogramm getestet werden. © 2017 The Author(s). Published by S. Karger GmbH, Freiburg.

Biologie statt Philosophie? Evolutionäre Kulturerklärungen und ihre Grenzen

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Illies, Christian

Vor über siebzig Jahren fand man in einer Höhle nahe Hohlenstein-Stadel, im heutigen Baden-Württemberg, eine Frau, die keiner bekannten Spezies und nicht einmal eindeutig den Hominiden zugeordnet werden konnte. Wegen ihres Aussehens wurde sie schon bald als "Löwenfrau“ bekannt (unterdessen wird sie als "Löwenmensch“ bezeichnet, da die in solchen Fragen Klarheit schaffenden Geschlechtsteile bei der Figur fehlen und in Zeiten von gender mainstreaming derartige Festlegungen gerne vermieden werden), denn sie hatte eine menschlich-aufrechte, unbehaarte Gestalt mit weiblichen Rundungen, aber zugleich eine Mähne, sowie Augen, Ohren und Schnauze eines Löwen. Eine sehr weitläufige Verwandte des Minotaurus, so schien es, und doch wesentlich älter als alle Bewohner des Olymps, denn vermutlich wurde die knapp 30 cm große Skulptur bereits in der Altsteinzeit vor etwa 32.000 Jahren aus Mammut-Elfenbein geschnitzt. Wir wissen nicht, ob sie kultischen Zwecken diente oder ein Kind mit ihr spielte, ob sie als Glücksbringer für die Jagd oder als Schamanin mit Löwenmaske verehrt und gefürchtet wurde. Aber die Löwenfrau legt nahe, dass der Mensch schon im Morgendämmern seiner Kultur über die eigene Nähe, aber auch Distanz zum Tier nachgedacht haben muss. Die Frage nach der menschlichen Selbstverortung begegnet uns in dieser Figur, und sie bestimmt viele Zeugnisse menschlichen Nachdenkens, welche uns die Altertumswissenschaften vorlegen. Mit dem Begriff "animal rationale“, wie er unter Bezug auf Aristoteles geprägt wurde, findet sie schließlich ihre klassische, für das Abendland lange Zeit maßgebliche Antwort: Der Mensch als Tier, dessen spezifisches Merkmal die Vernunftbegabtheit ist, die ihn zugleich von allen anderen Tieren abgrenzt und über sie stellt. Aber wo genau verläuft die Grenze? Und wie kann der Mensch beides zugleich sein? Die aristotelische Definition beantwortet diese Fragen nach der Doppelnatur nicht, sondern erhebt das offene Rätsel gleichsam zur Wesensbestimmung des Menschen.

Orienting Ocean Bottom Seismic Sensors from Ship Noise Polarization Analysis

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Barruol, Guilhem; Dreo, Richard; Fontaine, Fabrice R.; Scholz, John R.; Sigloch, Karin; Geay, Bruno; Bouillon, Alexandre

2017-04-01

For the RHUM-RUM project (Réunion Hotspot and Upper Mantle - Réunions Unterer Mantel, www.rhum-rum.net), a network of 57 ocean-bottom seismometers (OBS) was installed on the ocean floor around La Réunion Island in the SW Indian Ocean. Part of the network happened to be located beneath a route of heavy ship traffic connecting SE-Asia and the South-Atlantic region. We analysed the ship noise recorded on the OBS and show that it can be used for determining the horizontal orientations of the seismic instruments as they were recording on the ocean floor. The OBS, provided by the German DEPAS and the French INSU OBS national pools, were equipped with wide-band or broad-band three-components seismic and hydro-acoustic sensors. They were deployed in Nov. 2012 by R/V Marion Dufresne and recovered by R/V Meteor one year later. Depending on the configuration, the OBS recorded for 8 to 13 months. By combining the trajectories of passing ships - provided by AIS (Automatic Identification system) GPS data - with our geophysical data recorded on the ocean floor, we show that both hydro-acoustic and seismic spectral analyses exhibit clear signals associated with vessels between 1 and 50 Hz, in the high-frequency range of our instruments. Large cargo vessels are detected several hours before and after their closest point of approach (CPA) and show clear Doppler effects which put quantitative constraints on their distances and speeds. By analysing the continuous noise polarization on the three seismic components, we show that the polarization of the noise emitted by ships passing in the neighbourhood of an ocean-bottom seismometer can be used for retrieving the orientation of the OBS horizontal components on the ocean floor with respect to the geographic reference frame. We find good agreement between OBS orientations thus calculated from ship noise and the OBS orientations determined independently from teleseismic body and surface wave polarization methods (Scholz et al., GJI, 2017).

Multifrequency tomography of the La Reunion mantle plume with P and S waves using ocean bottom seismometers in the Indian Ocean

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Tsekhmistrenko, M.; Sigloch, K.; Hosseini, K.

2017-12-01

The RHUM-RUM experiment (Reunion Hotspot Upper Mantle - Reunions Unterer Mantel) investigates the presence or absence of a whole mantle plume beneath the volcanic hotspot island of La Reunion. From 2011 to 2016, RHUM-RUM instrumented a 2000 km x 2000 km area of western Indian Ocean seafloor, islands and Madagascar with broadband seismometers and hydrophones. The central component was a 13-month deployment of 57 German and French Ocean Bottom Seismometers (OBS) in 2300-5600 m depth. This was supplemented by 2-3 years deployments of 37 island stations on Reunion, Mauritius, Rodrigues, the southern Seychelles, the Iles Eparses and southern Madagascar. Two partner projects contributed another 30+ stations on Madagascar. We present results of multifrequency P- and S-waveform tomography of the entire mantle column beneath the Reunion hotspot. We use all frequency passbands that efficiently transmit body waves and rise above the considerable noise floor of OBS measurements. More than 200 teleseismic events during the 13-month long OBS deployment yielded usable measurements, and another 400 events before and after. We present our methods, discuss data yield and quality of ocean-bottom versus island/land seismometers and hydrophones. 150,000 combined cross-correlations measurements were used in multifrequency P-wave tomography, in passbands between 30 s and 2.7 s dominant period. Cross-correlation coefficients at permanent and temporal land stations are generally higher than on OBS, which are more affected by both microseismic and self-noise. Hydrophones worked more reliably, but strong reverberations from the water column mean that they are still less usable than seismograms. All measurements of the RHUM-RUM array are embedded in a global P-wave inversion. Mantle structures obtained from this new, high resolution tomographic model of the La Reunion area are compared to existing tomographies. We also compare to local and global convection models in order to understand the relation between mantle flow and the development of mantle plumes through time.

Finite frequency P-wave traveltime measurements on ocean bottom seismometers and hydrophones in the western Indian Ocean

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Tsekhmistrenko, Maria; Sigloch, Karin; Hosseini, Kasra; Barruol, Guilhem

2016-04-01

From 2011 to 2014, the RHUM-RUM project (Reunion Hotspot Upper Mantle - Reunions Unterer Mantel) instrumented a 2000x2000km2 area of Indian Ocean seafloor, islands and Madagascar with broadband seismometers and hydrophones. The central component was a 13-month deployment of 57 German and French Ocean Bottom Seismometers (OBS) in 2300-5600 m depth. This was supplemented by 2-3 year deployments of 37 island stations on Reunion, Mauritius, Rodrigues, the southern Seychelles, the Iles Eparses and southern Madagascar. Two partner projects contributed another 30+ stations on Madagascar. Our ultimate objective is multifrequency waveform tomography of the entire mantle column beneath the Reunion hotspot. Ideally we would use all passbands that efficiently transmit body waves but this meets practical limits in the noise characteristics of ocean-bottom recordings in particular. Here we present the preliminary data set of frequency-dependent P-wave traveltime measurements on seismometers and hydrophones, obtained by cross-correlation of observed with predicted waveforms. The latter are synthesized from fully numerical Green's functions and carefully estimated, broadband source time functions. More than 200 teleseismic events during the 13-month long deployment yielded usable P-waveform measurements. We present our methods and discuss data yield and quality of ocean-bottom versus land seismometers, and of OBS versus broadband hydrophones. Above and below the microseismic noise band, data yields are higher than within it, especially for OBS. The 48 German OBS, equipped with Guralp 60 s sensors, were afflicted by relatively high self-noise compared to the 9 French instruments equipped with Nanometrics Trillium 240 s sensors. The HighTechInc (model HTI-01 and HTI-04-PCA/ULF) hydrophones (100 s corner period) functioned particularly reliably but their waveforms are relatively more challenging to model due to reverberations in the water column. We obtain ~15000 combined cross-correlations measurements that should be usable in multifrequency P-wave tomography, in passbands between 30 s and 2.7 s dominant period.

Das Lektin aus der Erbse Pisum sativum : Bindungsstudien, Monomer-Dimer-Gleichgewicht und Rückfaltung aus Fragmenten

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Küster, Frank

2002-11-01

Das Lektin aus Pisum sativum, der Gartenerbse, ist Teil der Familie der Leguminosenlektine. Diese Proteine haben untereinander eine hohe Sequenzhomologie, und die Struktur ihrer Monomere, ein all-ß-Motiv, ist hoch konserviert. Dagegen gibt es innerhalb der Familie eine große Vielfalt an unterschiedlichen Quartärstrukturen, die Gegenstand kristallographischer und theoretischer Arbeiten waren. Das Erbsenlektin ist ein dimeres Leguminosenlektin mit einer Besonderheit in seiner Struktur: Nach der Faltung in der Zelle wird aus einem Loop eine kurze Aminosäuresequenz herausgeschnitten, so dass sich in jeder Untereinheit zwei unabhängige Polypeptidketten befinden. Beide Ketten sind aber stark miteinander verschränkt und bilden eine gemeinsame strukturelle Domäne. Wie alle Lektine bindet Erbsenlektin komplexe Oligosaccharide, doch sind seine physiologische Rolle und der natürliche Ligand unbekannt. In dieser Arbeit wurden Versuche zur Entwicklung eines Funktionstests für Erbsenlektin durchgeführt und seine Faltung, Stabilität und Monomer-Dimer-Gleichgewicht charakterisiert. Um die spezifische Rolle der Prozessierung für Stabilität und Faltung zu untersuchen, wurde ein unprozessiertes Konstrukt in E. coli exprimiert und mit der prozessierten Form verglichen. Beide Proteine zeigen die gleiche kinetische Stabilität gegenüber chemischer Denaturierung. Sie denaturieren extrem langsam, weil nur die isolierten Untereinheiten entfalten können und das Monomer-Dimer-Gleichgewicht bei mittleren Konzentrationen an Denaturierungsmittel auf der Seite der Dimere liegt. Durch die extrem langsame Entfaltung zeigen beide Proteine eine apparente Hysterese im Gleichgewichtsübergang, und es ist nicht möglich, die thermodynamische Stabilität zu bestimmen. Die Stabilität und die Geschwindigkeit der Assoziation und Dissoziation in die prozessierten bzw. nichtprozessierten Untereinheiten sind für beide Proteine gleich. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass auch unter nicht-denaturierenden Bedingungen die Untereinheiten zwischen den Dimeren ausgetauscht werden. Die Renaturierung der unprozessierten Variante ist unter stark nativen Bedingungen zu 100 % möglich. Das prozessierte Protein dagegen renaturiert nur zu etwa 50 %, und durch die Prozessierung ist die Faltung stark verlangsamt, der Faltungsprozess ist erst nach mehreren Tagen abgeschlossen. Im Laufe der Renaturierung wird ein Intermediat populiert, in dem die längere der beiden Polypeptidketten ein Homodimer mit nativähnlicher Untereinheitenkontaktfläche bildet. Der geschwindigkeitsbestimmende Schritt der Renaturierung ist die Assoziation der entfalteten kürzeren Kette mit diesem Dimer. The lectin from Pisum sativum (garden pea) is a member of the family of legume lectins. These proteins share a high sequence homology, and the structure of their monomers, an all-ß-motif, is highly conserved. Their quaternary structures, however, show a great diversity which has been subject to cristallographic and theoretical studies. Pea lectin is a dimeric legume lectin with a special structural feature: After folding is completed in the cell, a short amino acid sequence is cut out of a loop, resulting in two independent polypeptide chains in each subunit. Both chains are closely intertwined and form one contiguous structural domain. Like all lectins, pea lectin binds to complex oligosaccharides, but its physiological role and its natural ligand are unknown. In this study, experiments to establish a functional assay for pea lectin have been conducted, and its folding, stability and monomer-dimer-equilibrium have been characterized. To investigate the specific role of the processing for stability and folding, an unprocessed construct was expressed in E. coli and compared to the processed form. Both proteins have the same kinetic stability against chemical denaturant. They denature extremely slowly, because only the isolated subunits can unfold, and the monomer-dimer-equilibrium favors the dimer at moderate concentrations of denaturant. Due to the slow unfolding, both proteins exhibit an apparent hysteresis in the denaturation transition. Therefore it has not been possible to determine their thermodynamic stability. For both proteins, the stability and the rates of association and dissociation into processed or unprocessed subunits, respectively, are equal. Furthermore it could be shown that even under non-denaturing conditions the subunits are exchanged between dimers. Renaturation of the unprocessed variants is possible under strongly native conditions with 100 % yield. The processed protein, however, can be renatured with yields of about 50 %, and its refolding is strongly decelerated. The folding process is finished only after several days. During renaturation, an intermediate is populated, in which the longer of the two polypeptide chains forms a homodimer with a native-like subunit interface. The rate limiting step of renaturation is the association of the unfolded short chain with this dimer.

Investigation of upper mantle seismic discontinuities beneath the Indian Ocean using array seismology methods

NASA Astrophysics Data System (ADS)

van Driel, J.; Reiss, A. S.; Thomas, C.

2016-12-01

The topography of upper mantle seismic discontinuities can be used to constrain regional variations in composition and temperature of the Earths mantle. The 410 km discontinuity is caused by the solid-solid phase transition from olivine to wadsleyite. Due to its positive Clapeyron slope, the discontinuity is depressed in hot regimes. The phase transition from ringwoodite to bridgemanite and magnesiowüstite in contrast has a negative Clapeyron slope and therefore is elevated when hot material is present. Cold material is expected to yield an opposing topographic signature, culminating in an elevated 410 km and a depressed 660 km discontinuity. As part of the RHUM-RUM project (Réunion Hotspot and Upper Mantle - Réunions Unterer Mantel) we extract relevant geophysical parameters, by investigating the properties of upper mantle seismic discontinuities beneath the Indian Ocean. The topography of the 410 and 660 km discontinuities, which define the upper and lower bounds of the mantle transition zone, have been mapped using PP and SS underside reflections. This study has utilised over 8500 events with Mw ≥ 5.8, distributed over the entire Indian Ocean. Our robust data set yields a dense coverage of points, which are defined by consistently crossing ray paths. Array seismology methods, such as vespagrams and slowness-backazimuth analysis, are used to enhance the signal-to-noise-ratio and detect and identify weak precursor signals. The differential travel times are corrected for crustal features and converted into depth values of the discontinuities by comparing the measured travel times with theoretical ones derived from ray tracing through the 1D reference Earth model ak135. A `travel-time' stacking method has also been applied for 4° radius bins around each of the bounce points. The addition of a secondary method derives greater stability of our results and allows an enhanced error analysis procedure. In order to better constrain the mineralogical processes taking place within the mantle transition zone, amplitude ratios, polarities and velocity gradients have also been investigated.

From the Hensen net toward four-dimensional biological oceanography

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Wiebe, Peter H.; Benfield, Mark C.

2003-01-01

The development of quantitative zooplankton collecting systems began with Hensen (1887 Berichte der Kommssion wissenschaftlichen Untersuchung der deutschen Meere in Kiel5, 1-107; 1895 Ergebnisse der Plankton-Expedition der Humbolt-Stiftung. Kiel and Leipzig: Lipsius and Tischer ). Non-opening closing nets, opening closing nets (mostly messenger based), high-speed samplers, and planktobenthos net systems all had their start in his era - the late 1800s and early 1900s. This was also an era in which many of the fundamental questions about the structure and dynamics of the plankton in the worlds oceans were first posed. Fewer new systems were introduced between 1912 and 1950 apparently due in part to the two World Wars. The continuous plankton recorder stands out as a truly innovative device developed during this period ( Hardy 1926b Nature, London118, 630 ). Resurgence in development of mechanically-based instruments occurred during the 1950s and 1960s. A new lineage of high-speed samplers, the Gulf series, began in the 1950s and a number of variants were developed in the 1960s and 1970s. Net systems specifically designed to collect neuston first appeared in the late 1950s. During the 1960s, many focused field and experimental tank experiments were carried out to investigate the hydrodynamics of nets, and much of our knowledge concerning net design and construction criteria was developed. The advent of reliable electrical conducting cables and electrically-based control systems during this same period gave rise first to a variety of cod-end samplers and then to the precursors of the acoustically and electronically-controlled multi-net systems and environmental sensors, which appeared in the 1970s. The decade of the 1970s saw a succession of multi-net systems based both on the Bé multiple plankton sampler and on the Tucker trawl. The advent of the micro-computer stimulated and enabled the development of sophisticated control and data logging electronics for these systems in the 1980s. In the 1990s, acoustic and optical technologies gave rise to sensor systems that either complement multiple net systems or are deployed without nets. Multi-sensor systems with high data telemetry rates through electro-optical cable are now being deployed in towed bodies and on remotely operated vehicles. In the offing are new molecular technologies to identify species in situ, and realtime data analysis, image processing, and 3D/4D display. In the near future, it is likely that the use of multi-sensor systems deployed on autonomous vehicles will yield world wide coverage of the distribution and abundance of zooplankton.

Planar millimeter wave radar frontend for automotive applications

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Grubert, J.; Heyen, J.; Metz, C.; Stange, L. C.; Jacob, A. F.

2003-05-01

A fully integrated planar sensor for 77 GHz automotive applications is presented. The frontend consists of a transceiver multichip module and an electronically steerable microstrip patch array. The antenna feed network is based on a modified Rotman-lens and connected to the array in a multilayer approach offering higher integration. Furthermore, the frontend comprises a phase lock loop to allow proper frequency-modulated continuous wave (FMCW) radar operation. The latest experimental results verify the functionality of this advanced frontend design featuring automatic cruise control, precrash sensing and cut-in detection. These promising radar measurements give reason to a detailed theoretical investigation of system performance. Employing commercially available MMIC various circuit topologies are compared based on signal-tonoise considerations. Different scenarios for both sequential and parallel lobing hint to more advanced sensor designs and better performance. These improvements strongly depend on the availability of suitable MMIC and reliable packaging technologies. Within our present approach possible future MMIC developments are already considered and, thus, can be easily adapted by the flexible frontend design. Es wird ein integrierter planarer Sensor für 77 GHz Radaranwendungen vorgestellt. Das Frontend besteht aus einem Sende- und Empfangs-Multi-Chip-Modul und einer elektronisch schwenkbaren Antenne. Das Speisenetzwerk der Antenne basiert auf einer modifizierten Rotman- Linse. Für eine kompakte Bauweise sind Antenne und Speisenetzwerk mehrlagig integriert. Weiterhin umfasst das Frontend eine Phasenregelschleife für eine präzise Steuerung des frequenzmodulierten Dauerstrichradars. Die aktuellen Messergebnisse bestätigen die Funktionalit¨at dieses neuartigen Frontend-Designs, das automatische Geschwindigkeitsregelung, Kollisionswarnung sowie Nahbereichsüberwachung ermöglicht. Die Qualität der Messergebnisse hat weiterführende theoretische Untersuchungen über die potenzielle Systemleistungsfähigkeit motiviert. Unter Berücksichtigung von kommerziell erhältlichenMMICs werden verschiedene Schaltungstopologien auf der Grundlage des Signal-Rausch-Verhältnisses verglichen. Sowohl für sequenzielle als auch für parallele Ansteuerung der Antennenkeulen wird eine deutliche Leistungssteigerung ermittelt. Diese Verbesserungen hängen maßgeblich von der Verfügbarkeit geeigneter MMICs und einer zuverlässigen Aufbau- und Verbindungstechnik ab. Das vorliegende Frontend-Konzept kann auf Grund seiner Flexibilität leicht an derlei zukünftige Entwicklungen angepasst werden.

Superconductivity and Magnetism in LaO1-xFxFeAs

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Buechner, Bernd

2009-03-01

Measuring ^75As, ^139La, and ^57Fe Nuclear Magnetic Resonance (NMR) as well as μSR, transport and thermodynamic properties we have determined the phase diagram of LaO1-xFxAsFe superconductors [1-6]. In my talk, I will show experimental studies of the magnetic ordering [2, 5], properties of the superconducting state [1, 3, 5] and the normal state properties [1, 4, 6] in the superconducting regions of the phase diagram. While the temperature dependence of the London penetration as determined from μSR points to an isotropic s wave state [3], our early NMR data suggest singlet pairing and nodes of the order parameter [1]. Extending the NMR work to lower temperatures we find evidence for a deviation of the T^3 behaviour of the spin lattice relaxation, which would agree with the extended s-wave symmetry suggested in recent theoretical work. In the paramagnetic normal state, NMR on all three nuclei shows that the local electronic susceptibility rises with increasing temperature. This had led to suggest the presence of a pseudogap, which I will discuss in detail. The scaling of all NMR shifts with respect to the macroscopic susceptibility indicates that there is no apparent multiband effect through preferential hyperfine couplings. Relaxation measurements indicate a similar temperature-dependence for (T1T)-1, and suggest that the dynamical susceptibility changes uniformly in q space with varying temperature. The transport properties show some striking similarities to the findings in cuprates [6] and, finally, susceptibility [4] as well as NMR studies point to the antiferromagnetic fluctuations, whose relevance is also discussed in many theoretical models of the superconducting pairing mechanism. In collaboration with Hans-Joachim Grafe, Christian Hess, R"udiger Klingeler, G"unter Behr, Agnieszka Kondrat, Norman Leps, and Guillaume Lang, IFW Dresden; Hans-Henning Klauss, TU Dresden; and Hubertus Luetkens, PSI Villigen. [4pt] References: [0pt] [1] H.-J. Grafe et al., Phys. Rev. Lett. 101, 047003 (2008) [0pt] [2] H.-H. Klauss et al., Phys. Rev. Lett. 101, 077005 (2008) [0pt] [3] H. Luetkens et al., Phys- Rev. Lett. 101, 097009 (2008) [0pt] [4] R. Klingeler et al., arXiv: 0808.0708 (2008) [0pt] [5] H. Luetkens et al., arXiv: 0806.3533 (2008) [0pt] [6] C. Hess et al., arXiv: 0811.1601 (2008)

Neogene vegetation and past climate change in the Thakkhola-Mustang Graben (central Nepal).

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Adhikari, Basanta Raj; Wagreich, Michael; Draxler, Ilse; Paudayal, Khum N.

2010-05-01

The Thakkhola-Mustang Graben, which reflects Neogene extensional tectonics in the Tibetan Plateau and Himalaya, lies north of the Dhaulagiri-Annapurna ranges and south of the Yarlung-Tsangpo Suture Zone. The basement of Thakkhola-Mustang Graben is made up of Tibetan-Tethyan sedimentary rocks of Paleozoic and Mesozoic ages, which are unconformably overlain by continental debris (more than 850 m) of Neogene to Quaternary age. Stratigraphically, the Thakkhola-Mustang Graben sediments have been divided into five formations namely the Tetang Formation, the Thakkhola Formation, the Sammargaon Formation, the Marpha Formation and the Kaligandaki Formation. Different approaches have been made to study the Neogene sediments in this graben. In this study, we mainly focused on sedimentological and palynological studies of the Thakkhola-Mustang Graben, which provides a basis for discussing the paleo-environmental evolution of the southern continental margin of the Tibetan Plateau towards the end of the Miocene. Field mapping, profile logging, stable carbon and oxygen isotope analysis, and palynological studies were carried out to understand the depositional environment and the paleoclimate. The methodology developed by Zetter (1989) was followed for the pollen extraction. Pollen samples were processed in the laboratory and were studied under the light microscope (LM), which were later transferred to the scanning electron microscope (SEM). A variety of sedimentary environments are recognized including alluvial fan, lacustrine, braided river and glacio-fluvial. Neogene sediments are composed of braided fluvial deposits with lacustrine deposits in different level of the succession. Most of the pollens were found in the lacustrine layers of the Tetang and Thakkhola formations. Pollen analysis shows that the sediments contain dominant alpine trees like Abies, Pinus, Keteleeria, Picea Tsuga and Quercus with some steppe elements like Artemisia, Compositae, Chenopodiaceae, Plantago and Poaceae. The results show that during this period, the southern part of Tibet was covered mainly by steppe vegetation, indicating dry climate. Organic plant material from the Thakkhola and Tetang formations yielded stable carbon isotope (d13C) values between -21.87 to -26.64 permil, indicating the presence of C3 vegetation. However, the d13C values from the carbonates range between -0.62 to 11.08 permil, which shows the mix vegetation of C3 and C4 plants. It is presumed that the paleoclimate during the sediment deposition time of the Thakkhola-Mustang Graben was significantly warmer than the present-day climate. Further study of pollen with LM and SEM is necessary. Reference: Zetter, R., 1989, Methodik und Bedeutung einer routinemäßig kombinierten lichtmikroskopischen und rasterelektronenmikroskopischen Untersuchung fossiler Mikrofloren. Cour. Forsch.-Inst. Senckenberg, Frankfurt am Main, 109, 41-50.

Neue biosensorische Prinzipien für die Hämoglobin-A1c Bestimmung

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Stöllner, Daniela

2002-06-01

Hämoglobin-A1c (HbA1c) ist ein Hämoglobin (Hb)-Subtypus, der durch nicht-enzymatische Glykierung des N-terminalen Valinrestes der Hämoglobin-beta-Kette entsteht. Das gemessene Verhältnis von HbA1c zum Gesamt-Hämoglobin (5-20 % bei Diabetikern) repräsentiert den Mittelwert der Blutglucosekonzentration über einen zweimonatigen Zeitraum und stellt zur Beurteilung der diabetischen Stoffwechsellage eine Ergänzung zur Akutkontrolle der Glukosekonzentration dar. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, einen amperometrischen Biosensor für die Bestimmung des medizinisch relevanten Parameters HbA1c zu entwickeln. Durch Selektion geeigneter Bioerkennungselemente und deren Immobilisierung unter Erhalt der Bindungsfunktion für die Zielmoleküle Hämoglobin bzw. HbA1c wurden spezifische, hochaffine und regenerationsstabile Sensoroberflächen geschaffen. Für die Entwicklung des HbA1c-Biosensors wurden zwei Konzepte - Enzymsensor und Immunosensor - miteinander verglichen. Die enzymatische Umsetzung von HbA1c erfolgte mit der Fructosylamin Oxidase (FAO) aus Pichia pastoris N 1-1 unter Freisetzung von H2O2, welches sowohl optisch über eine Indikatorreaktion als auch elektrochemisch nach Einschluss der FAO in PVA-SbQ und Fixierung des Immobilisats vor einer H2O2-Elektrode nachgewiesen wurde. Die Kalibration des Enzymsensors mit der HbA1c-Modellsubstanz Fructosyl-Valin ergab Nachweisgrenzen, die ausserhalb des physiologisch relevanten HbA1c-Konzentrationsbereich lagen. Aus der Umsetzung von glykierten Peptiden mit einer nicht HbA1c analogen Aminosäurensequenz, z.B. Fructosyl-Valin-Glycin wurde zudem eine geringe HbA1c-Spezifität abgeleitet. Für den Immunosensor wurden zwei heterogene Immunoassay-Formate unter Verwendung von hochaffinen und spezifischen Antikörpern in Kombination mit Glucose Oxidase (GOD) als Markerenzym zum Nachweis von HbA1c untersucht. Beim indirekt-kompetitiven Immunoassay wurde anstelle des kompletten HbA1c-Moleküls das glykierte Pentapeptid Fructosyl-Valin-Histidin-Leucin-Threonin-Prolin (glkPP) als Kompetitor und Affinitätsligand immobilisiert und so eine regenerierfähige Oberfläche geschaffen. Beim Sandwich-Immunoassay wurde im ersten Schritt Gesamt-Hämoglobin an die mit Haptoglobin (Hp) modifizierte Festphase angereichert und im zweiten Schritt der gebundene HbA1c-Anteil nachgewiesen. Für die Konstruktion des HbA1c-Immunosensors wurden Affinitätsmatrizen durch Modifizierung von Cellulose-Dialysemembranen mit glkPP bzw. Hp hergestellt. Grundlegend studiert wurde die Aktivierung der Cellulose-Membranen mit 1,1'-Carbonyldiimidazol (CDI) und 1-Cyano-4-dimethylaminopyridintetrafluoroborat (CDAP) als Aktivierungsagenzien. Eine gerichtete Immobilisierung der Liganden wurde realisiert, indem glkPP über dessen C-Terminus (einzige Carboxylatgruppe) und Hp über dessen periodat-oxidiertem Kohlenhydratrest an die amino- oder hydrazidfunktionalisierte Membranen kovalent gekoppelt wurden. Mit dem Einsatz der glkPP- und Hp-modifizierten Membranen in der elektrochemischen Messzelle war erstmalig der biosensorische Nachweis von HbA1c möglich. Als Transduktor diente eine Pt-Elektrode, an der das von der GOD generierte H2O2 umgesetzt und ein mit der HbA1c-Konzentration korrelierendes Stromsignal erzeugt wurde. Die Immunosensoren zeigten Ansprechzeiten von 3 s. Mit dem Immunosensor auf Basis des indirekt-kompetitiven Testprinzips wurde eine Kalibrationskurve für HbA1c im Bereich von 0,25-30 µg/ml (3,9-465 nM, CV 3-9 %) mit Assayzeiten von 60 min und mit dem Immunosensor im Sandwich-Format eine Kalibrationskurve im Bereich von 0,5-5 µg/ml (7,8-78 nM; 5-50 % HbA1c vom Gesamt-Hb, CV 6-10 %, 3 h) aufgenommen. Hemoglobin-A1c (HbA1c) is a hemoglobin subtype formed by non-enzymatic reaction of glucose with the N-terminus of the beta-polypeptide chains. As it reflects the glycemic status of diabetics over the preceding 8-12 weeks, the determination of HbA1c has become an established procedure in the management of diabetes mellitus. It is measured as the percentage of total hemoglobin. Up to 5 % HbA1c are considered as normal whereas in diabetic subjects it could be elevated from 5-20 %. In addition to amperometric biosensors for glucose self monitoring which have been successfully applied in diabetes management, biosensors for HbA1c would be an useful supplement for a comprehensive diabetes control. Objective of this work was to develop and compare amperometric biosensors for determination of HbA1c based on enzymatic and immunochemical methods. For the enzyme based HbA1c assay a novel fructosamine oxidase (FAO) derived from marine yeast Pichia pastoris, strain N1-1 was utilized. It recognizes and oxidatively degrades fructosyl-valine (FV) which corresponds to the glycated N-terminus of the beta-chain of HbA1c and therefore is regarded as a model compound for HbA1c. Hydrogen peroxide which is liberated by the FAO during FV conversion was indicated optically in a horseradish peroxidase (POD) coupled reaction and electrochemically. For the biosensor the FAO was embedded in polyvinyl alcohol-stylbazole (PVA-SbQ) and fixed it in front of a Pt-electrode. So far, the measuring range of FV did not cover the clinically relevant range of HbA1c. Low specificity was assumed since enzyme activity also was obtained with glycated peptides, e.g. fructosyl-valine-glycine, not corresponding to the glycated N-terminus of the hemoglobin-beta-chain. For the immunosensor two immunoassays formats - heterogeneous sandwich and heterogeneous competitive - were tested. The assays were designed as follows: The competitive immunoassay was based on the immobilized synthetic glycated pentapeptide fructosyl-valine-histidine-leucine-threonine-proline (glkPP) utilized as HbA1c analogue. The peptide has an amino acid sequence corresponding to the N-terminus of the hemoglobin beta-chains and is capable for competition together with the HbA1c of the sample for the amount of a glucose oxidase (GOD)-labelled anti-HbA1c antibody. In the sandwich-type assay haptoglobin (Hp), a natural hemoglobin binding molecule with antibody characteristic properties, was used as bioreceptor for enrichment of total hemoglobin onto the surface. In a subsequent step the HbA1c fraction was quantified by a GOD-labelled HbA1c specific antibody. Cellulose dialysis membrane was used as the solid support for immobilization of Hp and glkPP near the sensor surface. For activation of the membrane two reagents, 1,1‧-carbonyldiimidazole (CDI) and 1-cyano-4-dimethylamino pyridinium tetrafluoroborate (CDAP), were compared with respect to the degree of activation and coupling efficiency. Site-directed immobilization of Hp and glkPP was achieved by coupling Hp via its carbohydrate residue and glkPP via its C-terminus to the activated membrane using a bis-amine or bis-hydrazide spacer. The affinity membranes were placed in front of a modified Clark-type hydrogen peroxide electrode in an electrochemical measuring cell and HbA1c analysis was carried out within the stirred cell. Detection of the bound GOD-label was achieved by measurement of the electrocatalytic oxidation of hydrogen peroxide at +600 mV vs. Ag/AgCl. The indication was done in only 3 s. For the competitive principle a typical inhibition curve with a linear range between 0,25-30 µg/ml (3,9-465 nM, CV 3-9 %, 60 min per sample) HbA1c was obtained. Due to the high functional stability of the peptide multiple regeneration of the affinity surface was possible without loss of binding capacity. With the sandwich assay configuration the clinically relevant range could easily be covered (calibration curve: 5-50 % HbA1c corresponding to 7,8-78 nM, CV 6-10 %, 3 h per sample).

Correction of clock errors in seismic data using noise cross-correlations

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Hable, Sarah; Sigloch, Karin; Barruol, Guilhem; Hadziioannou, Céline

2017-04-01

Correct and verifiable timing of seismic records is crucial for most seismological applications. For seismic land stations, frequent synchronization of the internal station clock with a GPS signal should ensure accurate timing, but loss of GPS synchronization is a common occurrence, especially for remote, temporary stations. In such cases, retrieval of clock timing has been a long-standing problem. The same timing problem applies to Ocean Bottom Seismometers (OBS), where no GPS signal can be received during deployment and only two GPS synchronizations can be attempted upon deployment and recovery. If successful, a skew correction is usually applied, where the final timing deviation is interpolated linearly across the entire operation period. If GPS synchronization upon recovery fails, then even this simple and unverified, first-order correction is not possible. In recent years, the usage of cross-correlation functions (CCFs) of ambient seismic noise has been demonstrated as a clock-correction method for certain network geometries. We demonstrate the great potential of this technique for island stations and OBS that were installed in the course of the Réunion Hotspot and Upper Mantle - Réunions Unterer Mantel (RHUM-RUM) project in the western Indian Ocean. Four stations on the island La Réunion were affected by clock errors of up to several minutes due to a missing GPS signal. CCFs are calculated for each day and compared with a reference cross-correlation function (RCF), which is usually the average of all CCFs. The clock error of each day is then determined from the measured shift between the daily CCFs and the RCF. To improve the accuracy of the method, CCFs are computed for several land stations and all three seismic components. Averaging over these station pairs and their 9 component pairs reduces the standard deviation of the clock errors by a factor of 4 (from 80 ms to 20 ms). This procedure permits a continuous monitoring of clock errors where small clock drifts (1 ms/day) as well as large clock jumps (6 min) are identified. The same method is applied to records of five OBS stations deployed within a radius of 150 km around La Réunion. The assumption of a linear clock drift is verified by correlating OBS for which GPS-based skew corrections were available with land stations. For two OBS stations without skew estimates, we find clock drifts of 0.9 ms/day and 0.4 ms/day. This study salvages expensive seismic records from remote regions that would be otherwise lost for seismicity or tomography studies.

Sonification of acoustic emission data

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Raith, Manuel; Große, Christian

2014-05-01

While loading different specimens, acoustic emissions appear due to micro crack formation or friction of already existing crack edges. These acoustic emissions can be recorded using suitable ultrasonic transducers and transient recorders. The analysis of acoustic emissions can be used to investigate the mechanical behavior of different specimens under load. Our working group has undertaken several experiments, monitored with acoustic emission techniques. Different materials such as natural stone, concrete, wood, steel, carbon composites and bone were investigated. Also the experimental setup has been varied. Fire-spalling experiments on ultrahigh performance concrete and pullout experiments on bonded anchors have been carried out. Furthermore uniaxial compression tests on natural stone and animal bone had been conducted. The analysis tools include not only the counting of events but the analysis of full waveforms. Powerful localization algorithms and automatic onset picking techniques (based on Akaikes Information Criterion) were established to handle the huge amount of data. Up to several thousand events were recorded during experiments of a few minutes. More sophisticated techniques like moment tensor inversion have been established on this relatively small scale as well. Problems are related to the amount of data but also to signal-to-noise quality, boundary conditions (reflections) sensor characteristics and unknown and changing Greens functions of the media. Some of the acoustic emissions recorded during these experiments had been transferred into audio range. The transformation into the audio range was done using Matlab. It is the aim of the sonification to establish a tool that is on one hand able to help controlling the experiment in-situ and probably adjust the load parameters according to the number and intensity of the acoustic emissions. On the other hand sonification can help to improve the understanding of acoustic emission techniques for training purposes (students, co-workers). On goal is to establish a real-time frequency transformation into the audio range to avoid time consuming visual data processing during the experiments. It is also the intention to analyze the signals using psycho-acoustic methods with the help of specialists from electrical engineering. Reference: Raith, Manuel (2013). "Schallemissionsanalyse bei Pulloutexperimenten an Verbunddübeln" Masterarbeit. Technische Universität München, Lehrstuhl für Zerstörungsfreie Prüfung. Malm, Fabian (2012). "Schallemissionsanalyse am humanen Femur" Masterarbeit. Technische Universität München, Lehrstuhl für Zerstörungsfreie Prüfung. Richter R. (2009): Einsatz der Schallemissionsanalyse zur Detektion des Riss und Abplatzungsverhaltens von Beton unter Brandeinwirkung. Diplomarbeit. Materialprüfungsanstalt Universität Stuttgart Keywords: Acoustic emission, bonded anchors, femur, pullout test, fire-spalling

Fluid Physics and Macromolecular Crystal Growth in Microgravity

NASA Technical Reports Server (NTRS)

Helliwell, John R.; Snell, Edward H.; Chayen, Naomi E.; Judge, Russell A.; Boggon, Titus J.; Pusey, M. L.; Rose, M. Franklin (Technical Monitor)

2000-01-01

The first protein crystallization experiment in microgravity was launched in April, 1981 and used Germany's Technologische Experimente unter Schwerelosigkeit (TEXUS 3) sounding rocket. The protein P-galactosidase (molecular weight 465Kda) was chosen as the sample with a liquid-liquid diffusion growth method. A sliding device brought the protein, buffer and salt solution into contact when microgravity was reached. The sounding rocket gave six minutes of microgravity time with a cine camera and schlieren optics used to monitor the experiment, a single growth cell. In microgravity a strictly laminar diffusion process was observed in contrast to the turbulent convection seen on the ground. Several single crystals, approx 100micron in length, were formed in the flight which were of inferior but of comparable visual quality to those grown on the ground over several days. A second experiment using the same protocol but with solutions cooled to -8C (kept liquid with glycerol antifreeze) again showed laminar diffusion. The science of macromolecular structural crystallography involves crystallization of the macromolecule followed by use of the crystal for X-ray diffraction experiments to determine the three dimensional structure of the macromolecule. Neutron protein crystallography is employed for elucidation of H/D exchange and for improved definition of the bound solvent (D20). The structural information enables an understanding of how the molecule functions with important potential for rational drug design, improved efficiency of industrial enzymes and agricultural chemical development. The removal of turbulent convection and sedimentation in microgravity, and the assumption that higher quality crystals will be produced, has given rise to the growing number of crystallization experiments now flown. Many experiments can be flown in a small volume with simple, largely automated, equipment - an ideal combination for a microgravity experiment. The term "protein crystal growth" is often historically used to describe these microgravity experiments. This is somewhat inaccurate as the field involves the study of many varied biological molecules including viruses, proteins, DNA, RNA and complexes of those structures. For this reason we use the term macromolecular crystal growth. In this chapter we review a series of diagnostic microgravity crystal growth experiments carried out principally using the European Space Agency (ESA) Advanced Protein Crystallization Facility (APCF). We also review related research, both experimental and theoretical, on the aspects of microgravity fluid physics that affect microgravity protein crystal growth. Our experiments have revealed some surprises that were not initially expected. We discuss them here in the context of practical lessons learnt and how to maximize the limited microgravity opportunities available.

Determining Ocean-Bottom Seismometer Orientations from the RHUM-RUM experiment from P-wave and Rayleigh wave polarizations

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Scholz, John-Robert; Barruol, Guilhem; Fontaine, Fabrice R.; Sigloch, Karin

2016-04-01

To image the upper mantle structure beneath La Réunion hotspot, a large-scale seismic network has been deployed on land and at sea in the frame of the RHUM-RUM project (Réunion Hotspot and Upper Mantle - Réunions Unterer Mantel). This French-German passive seismic experiment was designed to investigate and image the deep structure beneath La Réunion, from crust to core, to precise the shape and depth origin of a mantle plume, if any, and to precise the horizontal and vertical mantle flow associated to a possible plume upwelling, to its interaction with the overlying plate and with the neighboring Indian ridges. For this purpose, 57 Ocean-Bottom Seismometers (OBS) were installed around La Réunion and along the Central and Southwest Indian ridges. Broad-band instruments were deployed with the French R/V Marion Dufresne in late 2012 (cruise MD192), and recovered 13 months later by the German R/V Meteor (cruise M101). The pool of OBS was complemented by ~60 terrestrial stations, installed on different islands in the western Indian Ocean, such as La Réunion, Madagascar, Mauritius, Seychelles, Mayotte and the Îles Éparses in the Mozambique channel. The OBS installation is a free-fall down to the seafloor, where they landed in an unknown orientation. Since seismologic investigations of crustal and upper mantle structure (e.g., receiver functions) and azimuthal anisotropy (e.g., SKS-splitting and Rayleigh waves) rely on the knowledge of the correct OBS orientation with respect to the geographic reference frame, it is of importance to determine the orientations of the OBS while recording on the seafloor. In an isotropic, horizontally homogeneous and non-dipping layered globe, the misorientation of each station refers to the offset between theoretical and recorded back-azimuth angle of a passive seismic event. Using large earthquakes (MW > 5.0), it is possible to establish multiple successful measurements per station and thus to determine with good confidence the sensor orientations. In this study, we analyzed particle motions of P-waves (P-pol) and of Rayleigh waves (R-pol) to quantify the orientation of each of the 57 OBS. We performed 213 polarization measurements based on 35 earthquakes for P-pol, and 381 polarization measurements based on 48 earthquakes for R-pol. This allowed us to successfully determine the North/South orientations for 40 out of 57 OBS: 13 stations were devoid of usable data and 4 stations were too noisy. From twice the standard deviation (95% confidence interval), we estimate the errors between 1° and 20°.

[Not Available].

PubMed

Hainschitz, I; Rieger, K; Siegl, H

2002-06-01

In Austria an index of 3 μg/kg of Ochratoxin A for coffee, 0,3 μg/kg for fruit juices and 0,2 μg/kg for beer is discussed. The laboratory of the food inspection authority of the state of Vorarlberg investigated the contribution of selected foodstuffs to the daily OTA intake and compared it with the recommendation of the scientific food committee of the EC. The focal point of this study was on beverages (coffee, coffee substitutes, beer and fruit juices) and their ingredients.ZUSAMMENFASSUNG: Die Untersuchungsergebnisse von Bier, Fruchtsaft und Kaffee [Diagramm 1] zeigen, dass die Mehrzahl der Proben nur sehr schwach bis gar nicht belastet waren. Die OTA-Belastung lag bei der Mehrzahl der Proben unter der Nachweisgrenze von 0,3 μg/kg bzw. 0,01μg/1. Einzelne Proben waren aber erheblich belastet, sodass bei starkem Konsum (Fruchtsaft im Sommer) eine überschreitung der vom SCF vorgeschlagenen Höchstmenge nicht auszuschließen ist. Die Ergebnisse der Kaffeemitteluntersuchung [Diagramm 2] belegen eine höhere OTA-Belastung bei mehr als der Hälfte der Proben. Wenn die vom SCF vorgeschlagene Höchstaufnahme von 5 ng pro Tag und kg Körpergewicht zu Grunde gelegt wird, resultiert für eine 60 kg schwere Person ein Wert von 0,3 μg/Tag. Das bedeutet bei einem mit 100 μg/kg OTA kontaminierten Kaffeeersatz und dem Konsum nur einer Tasse (5 - 7 g Pulver), dass alleine aus dieser Quelle diese Höchstaufnahme deutlich überschritten wird. Der Eintrag über die restliche Nahrung wie Cerealien, die für etwa die Hälfte der OTA-Aufnahme verantwortlich sind, bleibt hier unberücksichtigt. Die Untersuchungen belegen, dass die Einhaltung der in österreich vorgeschlagenen Richtwerte bei Bier, Fruchtsäften und Kaffee keine Schwierigkeiten bereitet. Für Kaffeemittel und andere Trockenfrüchte als Weintrauben [3] wurde allerdings noch kein Richtwert vorgeschlagen. Die Ergebnisse belegen aber, dass gerade für Kaffemittel und verschiedene Trockenfrüchte vor dem Hintergrund fehlender Höchstwerte ein Richtwert in der Größenordnung von 3 μg/kg bzw. 10 μg/kg hilfreich wäre, bis die Festlegung der gemeinschaftsrechtlicher Höchstgehalte erfolgt. Mit Hinblick auf die in der Einleitung beschriebene toxische Wirkung von OTA ist es im Sinne eines vorbeugenden Verbraucherschutzes wichtig, diese hochbelasteten Chargen zu erkennen und aus dem Verkehr zu nehmen. Ursache für die OTA-Kontamination ist vor allem eine mangelhafte Produktionshygiene in den Erzeugerländern. Dort liegt auch das größte Potential für eine Verringerung der OTA-Belastung. Die überprüfung der Lebensmittel auf Ochratoxin A durch die amtliche Lebensmittelkontrolle ist ein notwendiger Beitrag zum Schutz der öffentlichen Gesundheit und zur weiteren Reduktion der Aufnahme.

Mixtures of Bosonic and Fermionic atoms

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Albus, Alexander

2003-12-01

The theory of atomic Boson-Fermion mixtures in the dilute limit beyond mean-field is considered in this thesis. Extending the formalism of quantum field theory we derived expressions for the quasi-particle excitation spectra, the ground state energy, and related quantities for a homogenous system to first order in the dilute gas parameter. In the framework of density functional theory we could carry over the previous results to inhomogeneous systems. We then determined to density distributions for various parameter values and identified three different phase regions: (i) a stable mixed regime, (ii) a phase separated regime, and (iii) a collapsed regime. We found a significant contribution of exchange-correlation effects in the latter case. Next, we determined the shift of the Bose-Einstein condensation temperature caused by Boson-Fermion interactions in a harmonic trap due to redistribution of the density profiles. We then considered Boson-Fermion mixtures in optical lattices. We calculated the criterion for stability against phase separation, identified the Mott-insulating and superfluid regimes both, analytically within a mean-field calculation, and numerically by virtue of a Gutzwiller Ansatz. We also found new frustrated ground states in the limit of very strong lattices. ----Anmerkung: Der Autor ist Träger des durch die Physikalische Gesellschaft zu Berlin vergebenen Carl-Ramsauer-Preises 2004 für die jeweils beste Dissertation der vier Universitäten Freie Universität Berlin, Humboldt-Universität zu Berlin, Technische Universität Berlin und Universität Potsdam. Ziel der Arbeit war die systematische theoretische Behandlung von Gemischen aus bosonischen und fermionischen Atomen in einem Parameterbereich, der sich zur Beschreibung von aktuellen Experimenten mit ultra-kalten atomaren Gasen eignet. Zuerst wurde der Formalismus der Quantenfeldtheorie auf homogene, atomare Boson-Fermion Gemische erweitert, um grundlegende Größen wie Quasiteilchenspektren, die Grundzustandsenergie und daraus abgeleitete Größen über die Molekularfeldtheorie hinaus zu berechnen. Unter Zuhilfenahme der dieser Resultate System wurde ein Boson-Fermion Gemisch in einem Fallenpotential im Rahmen der Dichtefunktionaltheorie beschrieben. Daraus konnten die Dichteprofile ermittelt werden und es ließen sich drei Bereiche im Phasendiagramm identifizieren: (i) ein Bereich eines stabilen Gemisches, (ii) ein Bereich, in dem die Spezies entmischt sind und (iii) ein Bereich, in dem das System kollabiert. Im letzten dieser drei Fällen waren Austausch--Korrelationseffekte signifikant. Weiterhin wurde die Änderung der kritischen Temperatur der Bose-Einstein-Kondensation aufgrund der Boson-Fermion-Wechselwirkung berechnet. Verursacht wird dieser Effekt von Dichtumverteilungen aufgrund der Wechselwirkung. Dann wurden Boson-Fermion Gemische in optischen Gittern betrachtet. Ein Stabilitätskriterium gegen Phasenentmischung wurde gefunden und es ließen sich Bedingungen für einen supraflüssig zu Mott-isolations Phasenübergang angeben. Diese wurden sowohl mittels einer Molekularfeldrechnung als auch numerisch im Rahmen eines Gutzwilleransatzes gefunden. Es wurden weiterhin neuartige frustrierte Grundzustände im Fall von sehr großen Gitterstärken gefunden.

RHUM-RUM investigates La Réunion mantle plume from crust to core

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Sigloch, Karin; Barruol, Guilhem

2013-04-01

RHUM-RUM (Réunion Hotspot and Upper Mantle - Réunions Unterer Mantel) is a French-German passive seismic experiment designed to image an oceanic mantle plume - or lack of plume - from crust to core beneath La Réunion Island, and to understand these results in terms of material, heat flow and plume dynamics. La Réunion hotspot is one of the most active volcanoes in the world, and its hotspot track leads unambiguously to the Deccan Traps of India, one of the largest flood basalt provinces on Earth, which erupted 65 Ma ago. The genesis and the origin at depth of the mantle upwelling and of the hotspot are still very controversial. In the RHUM-RUM project, 57 German and French ocean-bottom seismometers (OBS) are deployed over an area of 2000 km x 2000 km2 centered on La Réunion Island, using the "Marion Dufresne" and "Meteor" vessels. The one-year OBS deployment (Oct. 2012 - Oct. 2013) will be augmented by terrestrial deployments in the Iles Eparses in the Mozambique Channel, in Madagascar, Seychelles, Mauritius, Rodrigues and La Réunion islands. A significant number of OBS will be also distributed along the Central and South West Indian Ridges to image the lower-mantle beneath the hotspot, but also to provide independent opportunity for the study of these slow to ultra-slow ridges and of possible plume-ridge interactions. RHUM-RUM aims to characterize the vertically ascending flow in the plume conduit, as well as any lateral flow spreading into the asthenosphere beneath the western Indian Ocean. We want to establish the origin of the heat source that has been fueling this powerful hotspot, by answering the following questions: Is there a direct, isolated conduit into the deepest mantle, which sources its heat and material from the core-mantle boundary? Is there a plume connection to the African superswell at mid-mantle depths? Might the volcanism reflect merely an upper mantle instability? RHUM-RUM also aims at studying the hotspot's interaction with the neighboring ridges of the Indian Ocean. There is in particular a long-standing hypothesis, not yet examined seismically, that channelized plume flow beneath the aseismic Rodrigues Ridge could feed the Central Indian Ridge at 1000 km distance. The RHUM-RUM group (www.rhum-rum.net): * IPG Paris & Géosciences Réunion: G. Barruol, J.P. Montagner, E. Stutzmann, F.R. Fontaine, C. Deplus, M. Cannat, G. Roult, J. Dyment, S. Singh, W. Crawford, C. Farnetani, N. Villeneuve, L. Michon. V. Ferrazzini, Y. Capdeville. * Univ. Munich (LMU): K. Sigloch, H. Igel. AWI Bremerhaven: V. Schlindwein. Univ. Frankfurt: G. Rümpker. Univ. Münster: C. Thomas. Univ. Bonn: S. Miller. * Géosciences Montpellier: C. Tiberi, A. Tommasi, D. Arcay, C. Thoraval. * Mauritius Oceanography Institute: D. Bissessur. Univ. Antananarivo: G. Rambolamanana. SEYPEC Seychelles Petroleum: P. Samson, P. Joseph. * Other institutes: A. Davaille, M. Jegen, M. Maia, G. Nolet, D. Sauter, B. Steinberger.

RHUM-RUM investigates La Réunion mantle plume from crust to core

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Sigloch, K.; Barruol, G.

2012-12-01

RHUM-RUM (Réunion Hotspot and Upper Mantle - Réunions Unterer Mantel) is a French-German passive seismic experiment designed to image an oceanic mantle plume - or lack of plume - from crust to core beneath La Réunion Island, and to understand these results in terms of material, heat flow and plume dynamics. La Réunion hotspot is one of the most active volcanoes in the world, and its hotspot track leads unambiguously to the Deccan Traps of India, one of the largest flood basalt provinces on Earth, which erupted 65 Ma ago. The genesis and the origin at depth of the mantle upwelling and of the hotspot are still very controversial. In the RHUM-RUM project, 57 German and French ocean-bottom seismometers (OBS) are deployed over an area of 2000 km x 2000 km2 centered on La Réunion Island, using the "Marion Dufresne" and "Meteor" vessels. The one-year OBS deployment (Oct. 2012 - Oct. 2013) will be augmented by terrestrial deployments in the Iles Eparses in the Mozambique Channel, in Madagascar, Seychelles, Mauritius, Rodrigues and La Réunion islands. A significant number of OBS will be also distributed along the Central and South West Indian Ridges to image the lower-mantle beneath the hotspot, but also to provide independent opportunity for the study of these slow to ultra-slow ridges and of possible plume-ridge interactions. RHUM-RUM aims to characterize the vertically ascending flow in the plume conduit, as well as any lateral flow spreading into the asthenosphere beneath the western Indian Ocean. We want to establish the origin of the heat source that has been fueling this powerful hotspot, by answering the following questions: Is there a direct, isolated conduit into the deepest mantle, which sources its heat and material from the core-mantle boundary? Is there a plume connection to the African superswell at mid-mantle depths? Might the volcanism reflect merely an upper mantle instability? RHUM-RUM also aims at studying the hotspot's interaction with the neighboring ridges of the Indian Ocean. There is in particular a long-standing hypothesis, not yet examined seismically, that channelized plume flow beneath the aseismic Rodrigues Ridge could feed the Central Indian Ridge at 1000 km distance. The RHUM-RUM group (www.rhum-rum.net): * IPG Paris & Géosciences Réunion: G. Barruol, J.P. Montagner, E. Stutzmann, F.R. Fontaine, C. Deplus, M. Cannat, G. Roult, J. Dyment, S. Singh, W. Crawford, C. Farnetani, N. Villeneuve, L. Michon. V. Ferrazzini, Y. Capdeville. * Univ. Munich (LMU): K. Sigloch, H. Igel. AWI Bremerhaven: V. Schlindwein. Univ. Frankfurt: G. Rümpker. Univ. Münster: C. Thomas. Univ. Bonn: S. Miller. * Géosciences Montpellier: C. Tiberi, A. Tommasi, D. Arcay, C. Thoraval. * Mauritius Oceanography Institute: D. Bissessur. Univ. Antananarivo: G. Rambolamanana. SEYPEC Seychelles Petroleum: P. Samson, P. Joseph. * Other institutes: A. Davaille, M. Jegen, M. Maia, G. Nolet, D. Sauter, B. Steinberger.

Isolation of iron bacteria from terrestrial and aquatic environments

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Schmidt, Bertram; Szewzyk, Ulrich

2010-05-01

Bacteria, which are capable of iron oxidation or at least iron deposition are widely distributed in environments where zones of dissolved ferrous iron and oxygen gradients are overlapping [1]. They take part in the biological cycling of iron and influence other cycles of elements for example carbon [2]. Manganese can be used for similar metabolic purposes as iron, because it can be biologically oxidized by chemolithotrophs or can be reduced by respirating bacteria as well [3, 4]. Bacterial activity is responsible for the accumulation of ferric iron compounds in their surroundings. The formation of bog ore is a well known example for a soil horizon, with an extreme enrichment of biogenic ferric iron [5]. We focused on the isolation of neutrophilic iron bacteria and bacteria capable of manganese oxidation. We used samples from Tierra del Fuego (Argentina) the National Park "Unteres Odertal" (Germany) and Berlin ground water wells. Microscopic examination of the samples revealed a considerable diversity of iron encrusted structures of bacterial origin. Most of these morphologic types are already well known. The taxonomic classification of many of these organisms is based on morphologic features and is not reliable compared to recent methods of molecular biology. That is mainly due to the fact, that most of these bacteria are hardly culturable or do not show their characteristic morphologic features under culture conditions. We established a collection of more than 300 iron depositing strains. Phylogenetic analyses showed that we have many yet uncultured strains in pure culture. We obtained many isolates which form distinct branches within long known iron bacteria groups like the Sphaerotilus-Leptothrix cluster. But some of the strains belong to groups, which have not yet been associated with iron oxidation activity. The strains deposit high amounts of oxidized iron and manganese compounds under laboratory conditions. However it is unclear if these precipitations are due to biological oxidation or biological deposition of chemically oxidized iron. We examined the morphologic characteristics of selected isolates under near-natural conditions to assign them to morphologic structures which occur in native samples. Our aim for the future is to describe several strains. References: [1] Weber, K. A. ; Achenbach, L. A. ; Coates, J. D. : Microorganisms pumping iron: anaerobic microbial iron oxidation and reduction. In: Nature Reviews Microbiology 4 (2006) 752-764 [2] Van Capellen, P. ; Wang Y. : Cycling of iron and manganese in surface sediments: a general theory for the coupled transport and reaction of carbon, oxygen, nitrogen, sulfur, iron and manganese. In: American Journal of Science 296 (1996) 197-243 [3] Tebo, B. M. ; Bargar, J. R. ; Clement, B. G. ; Dick, G. J. ; Murray, K. J. ; Parker, D. Verity R. ; Webb, S. M. : Biogenic manganese oxides: properties and mechanisms of formation. In: Annual Reviews Earth Planet Science 32 (2004) 287-328 [4] Erlich, H. L. : Manganese oxide reduction as a form of anaerobic respiration. In: Geomicrobiology Journal 5 (1987) 423-431 [5] Ghiorse W. C. : Biology of iron- and manganese-depositing bacteria. In: Annual Reviews 38 (1984) 515-550

Variabilität des Reviergesangs des Buchfinken (Fringilla coelebs) zur Raum-Zeit-Beschreibung von Metapopulationen

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Nolte, Björn

2003-10-01

Der Buchfinkengesang wurde in Potsdam in zwei Hauptpopulationen über drei Jahre aufgenommen. Jedes Individuum wurde eindeutig am individuellen Strophentypenrepertoire identifiziert. Ein weiterer Punkt der die individuelle Wiedererkennung bestätigt ist die hohe Standorttreue der adulten Männchen. Die beschriebene Methode eignet sich für die Untersuchung von gesamten Populationen, um den Wandel des Gesangs von Populationen in Raum und Zeit zu beschreiben. Die Haupterkenntnisse der Arbeit sind: - Die Gesamtanzahl der Grundstrophentypen innerhalb einer Population bleibt über Jahre konstant. - Die relative Häufigkeit jedes einzelnen Strophentyps variiert von Jahr zu Jahr und von Population zu Population. - Gesangslernen erfolgt exakt mit einem Korrektheitsgrad von mindestens 96%. - Das Song-Sharing ist innerhalb der Population hoch. Die diskutierten Mechanismen für das Song-Sharing sind: Die Lebenserwartung, das Zugverhalten, das Lernverhalten, die Etabliertheit von Strophentypen, Weibchenpräferenzen und die Reaktionen der territorialen Männchen. - Weiterhin wurde ein Modell zur kulturellen Evolution des Buchfinkengesangs programmiert, um die Rolle der Einflussfaktoren, wie Fehlerquote, Abwanderungsrate und Laufzeit zu ermitteln. Der Wandel des Dialektes erfolgt graduell in Raum und Zeit. Daher sind keine scharfen Dialektgrenzen anzutreffen. Trotz dieser Tatsache markieren die etablierten Strophentypen die Population. 50 % der Juvenilen siedeln am Geburtsort, auf diese Weise bleibt der Dialekt erhalten und Inzest wird vermieden. -Analysiert man das Repertoire benachbarten Männchen bei isolierten Alleen, so entspricht die Gesangsangleichung in etwa dem Zufall. -Intraindividuelle Vergleiche der quantitativen Parameter des jeweiligen Strophentyps wurden saisonal und annuell durchgeführt. Saisonal konnten für einen Strophentyp ein Trend ermittelt werden. Bei jährlichen Vergleichen konnten intraindividuell ausschließlich nicht signifikante Ergebnisse ermittelt werden, wohingegen die interindividuelle Variation in zwei Fällen signifikant war. In einem Fall bestand ein Trend und in einem weiteren Fall war die Variationsunterschiede nicht signifikant. - Der Verlauf der Brutsaison lässt sich an der jährlichen Gesangsaktivität nachvollziehen. Chaffinch song was recorded in Potsdam in two major populations of chaffinches over a period of three years. Each male was identified unambiguously because of their individual song type repertoires. These are usually easy to distinguish from sonagrams as the variation is discontinuous. A further point for individual recognition is the fixed territorial behaviour of adult males. The described method is employed to examine whole populations and to observe changes with space and time in the song of a population. The major findings of the study are: - The total amount of basic song types in each population is constant over years. - The quantity of each basic song type is different and varies from year to year and from population to population. - Song copying is extremely accurate on at least 96% of occasions. - Song-type sharing is high within populations. Discussed mechanisms for song neighbourhoods are: expectation of life, semi-migratory behaviour, learning skills, establishment of song types, female choice and male vs male interaction. Furthermore a model of cultural evolution of chaffinch song was programmed to determine the role of factors like error rate, rate of emigration and running time. The changes are gradual in space and time. Hence the dialect borders are smooth. Despite this fact established song types mark the population. As every second juvenile bird settles in the population of his birth inbreeding is avoided and the dialect structure is retained. - Analysing the repertoires of neighbouring males (“next door neighbours”) in isolated avenues to examine mutual influences suggests that these have the same amount of song types in common than would be expected by chance. - Within intraindividual comparisons the quantitative parameters of the same song types remain seasonal and annual constant, whereas interindividual variations within the same song tip are statistically significant. - The breeding biology of the chaffinch can be observed by seasonal singing activity during the breeding cycle.

On a class of Newton-like methods for solving nonlinear equations

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Argyros, Ioannis K.

2009-06-01

We provide a semilocal convergence analysis for a certain class of Newton-like methods considered also in [I.K. Argyros, A unifying local-semilocal convergence analysis and applications for two-point Newton-like methods in Banach space, J. Math. Anal. Appl. 298 (2004) 374-397; I.K. Argyros, Computational theory of iterative methods, in: C.K. Chui, L. Wuytack (Eds.), Series: Studies in Computational Mathematics, vol. 15, Elsevier Publ. Co, New York, USA, 2007; J.E. Dennis, Toward a unified convergence theory for Newton-like methods, in: L.B. Rall (Ed.), Nonlinear Functional Analysis and Applications, Academic Press, New York, 1971], in order to approximate a locally unique solution of an equation in a Banach space. Using a combination of Lipschitz and center-Lipschitz conditions, instead of only Lipschitz conditions [F.A. Potra, Sharp error bounds for a class of Newton-like methods, Libertas Math. 5 (1985) 71-84], we provide an analysis with the following advantages over the work in [F.A. Potra, Sharp error bounds for a class of Newton-like methods, Libertas Math. 5 (1985) 71-84] which improved the works in [W.E. Bosarge, P.L. Falb, A multipoint method of third order, J. Optimiz. Theory Appl. 4 (1969) 156-166; W.E. Bosarge, P.L. Falb, Infinite dimensional multipoint methods and the solution of two point boundary value problems, Numer. Math. 14 (1970) 264-286; J.E. Dennis, On the Kantorovich hypothesis for Newton's method, SIAM J. Numer. Anal. 6 (3) (1969) 493-507; J.E. Dennis, Toward a unified convergence theory for Newton-like methods, in: L.B. Rall (Ed.), Nonlinear Functional Analysis and Applications, Academic Press, New York, 1971; H.J. Kornstaedt, Ein allgemeiner Konvergenzstaz fü r verschä rfte Newton-Verfahrem, in: ISNM, vol. 28, Birkhaü ser Verlag, Basel and Stuttgart, 1975, pp. 53-69; P. Laasonen, Ein überquadratisch konvergenter iterativer algorithmus, Ann. Acad. Sci. Fenn. Ser I 450 (1969) 1-10; F.A. Potra, On a modified secant method, L'analyse numérique et la theorie de l'approximation 8 (2) (1979) 203-214; F.A. Potra, An application of the induction method of V. Pták to the study of Regula Falsi, Aplikace Matematiky 26 (1981) 111-120; F.A. Potra, On the convergence of a class of Newton-like methods, in: Iterative Solution of Nonlinear Systems of Equations, in: Lecture Notes in Mathematics, vol. 953, Springer-Verlag, New York, 1982; F.A. Potra, V. Pták, Nondiscrete induction and double step secant method, Math. Scand. 46 (1980) 236-250; F.A. Potra, V. Pták, On a class of modified Newton processes, Numer. Funct. Anal. Optim. 2 (1) (1980) 107-120; F.A. Potra, Sharp error bounds for a class of Newton-like methods, Libertas Math. 5 (1985) 71-84; J.W. Schmidt, Untere Fehlerschranken für Regula-Falsi Verfahren, Period. Math. Hungar. 9 (3) (1978) 241-247; J.W. Schmidt, H. Schwetlick, Ableitungsfreie Verfhren mit höherer Konvergenzgeschwindifkeit, Computing 3 (1968) 215-226; J.F. Traub, Iterative Methods for the Solution of Equations, Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1964; M.A. Wolfe, Extended iterative methods for the solution of operator equations, Numer. Math. 31 (1978) 153-174]: larger convergence domain and weaker sufficient convergence conditions. Numerical examples further validating the results are also provided.

Modelling Seasonal Carbon Dynamics on Fen Peatlands

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Giebels, Michael; Beyer, Madlen; Augustin, Jürgen; Roppel, Mario; Juszczak, Radoszlav; Serba, Tomasz

2010-05-01

In Germany more than 99 % of fens have lost their carbon and nutrient sink function due to heavy drainage and agricultural land use especially during the last decades and thus resulted in compression and heavy peat loss (CHARMAN 2002; JOOSTEN & CLARKE 2002; SUCCOW & JOOSTEN 2001; AUGUSTIN et al. 1996; KUNTZE 1993). Therefore fen peatlands play an important part (4-5 %) in the national anthropogenic trace gas budget. But only a small part of drained and agricultural used fens in NE Germany can be restored. Knowledge of the influence of land use to trace gas exchange is important for mitigation of the climate impact of the anthropogenic peatland use. We study carbon exchanges between soil and atmosphere on several fen peatland use areas at different sites in NE-Germany. Our research covers peatlands of supposed strongly climate forcing land use (cornfield and intensive pasture) and of probably less forcing, alternative types (meadow and extensive pasture) as well as rewetted (formerly drained) areas and near-natural sites like a low-degraded fen and a wetted alder woodland. We measured trace gas fluxes with manual and automatic chambers in periodic routines since spring 2007. The used chamber technique bases on DROESLER (2005). In total we now do research at 22 sites situated in 5 different locations covering agricultural, varying states of rewetted and near-natural treatments. We present results of at least 2 years of measurements on our site of varying types of agricultural land use. There we found significant differences in the annual carbon balances depending on the genesis of the observed sites and the seasonal dynamics. Annual balances were constructed by applying single respiration and photosynthesis CO2 models for each measurement campaign. These models were based on LLOYD-TAYLOR (1994) and Michaelis-Menten-Kinetics respectively. Crosswise comparison of different site treatments combined with the seasonal environmental observations give good hints for the identification of main flux driving parameters. Based on this procedure we developed a specific methane efflux model, mainly driven by the observed groundwater fluctuation and soil temperature. Depending on the observed timescale initial starting points of the model showed up to be remarkably different. We also will present suggestions for an advanced CO2 modelling as the present approaches are both based on single parameters. Generally our experiences from our field studies show that mono-parameterized models often fail in reproducing measured flux values. References: Augustin, J., Merbach, W., Käding, H., Schnidt, W. & Schalitz, G. 1996. Lachgas- und Methanemissionen aus degradierten Niedermoorstandorten Nordostdeutschlands unter dem Einfluß unterschiedlicher Bewirtschaftung. Alfed-Wegener-Stiftung (ed.): Von den Ressourcen zum Recycling: Geoanalytik-Geomanagement-Geoinformatik. Ernst & Sohn Verlag. Berlin Charman, D. 2002: Peatland and environmental change. John Wiley & Sons, LTD, Chichester Droesler, M. 2005. Trace Gas Exchange and climatic relevance of bog ecosystems, Southern Germany, phD-thesis, TU München, München Joosten, H. & Clarke, D. 2002: Wise use of mires and peatlands-background and principles including a framework for decision-making. International Mire Conservation Group and International Peat Society (eds.), Finland Kuntze 1993: Moore als Senken und Quellen für C und N, Mitt. Deutsche Bodenkundliche Gesellschaft 69, 277-280 Lloyd, J., Taylor, J. A. 1994. On the Temperature Dependence of Soil Respiration, Functional Ecology, Vol. 8, No. 3, pp. 315-323 Succow, M. & Joosten, H. 2001: Landschaftsökologische Moorkunde, 2nd edition, Schweizerbart'sche Verlagsbuchhandlung, Stuttgart

Desiccation tolerance of iron bacteria biofilms on Mars regolith simulants

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Feyh, Nina; Szewzyk, Ulrich

2010-05-01

Iron oxidizing bacteria play an important role in the geological redox cycling of iron on earth. The redox change between Fe(II) and Fe(III) can be used for biological energy production [1]. Therefore iron oxidation in the iron rich martian soils may be or may have been microbially mediated. The microbial conversion of iron is considered to be an ancient form of metabolism [2], so it might have evolved on Mars as well. However, to exist in recent martian soils, bacteria must be able to endure dry and cold conditions. Neutrophilic iron oxidizers can be found in various iron rich aquatic environments, where they lead to the precipitation of insoluble ferric hydroxides. Some of these environments fall temporarily dry, what could have led to an adaptation to desiccation by bacteria, existing there. One strategy of iron bacteria to endure drought stress might be the formation of biofilms by excreting Extracellular Polymeric Substances (EPS). The deposition of iron hydroxides could enable them to endure dry conditions as well. For our experiments, neutrophilic iron oxidizing bacteria have been isolated from a creek in Bad Salzhausen/Hesse and temporarily drying out pools in Tierra del Fuego. Strains from aquatic environments in the national park "Unteres Odertal" and from water wells in Berlin/Brandenburg are included in the tests as well. In desiccation experiments, the capability of iron bacteria to tolerate dry conditions are investigated. The aim of our first experiment is the adaptation to dry conditions. Biofilms of 15 strains are grown on ceramic beads in liquid medium containing complexed Fe(II), established biofilms contain Fe(III) precipitates. The cultures are desiccated in a sterile airflow until the weight of the cultures remained constant. After a desiccation period of 9 h up to 7 d, the beads are transferred to fresh liquid medium. Adapted strains are used in further desiccation experiments, where biofilms are grown on two martian regolith simulants. These mineral mixtures were developed and produced by the Naturkundemuseum Berlin according to recent data of Mars research missions [3, 4, 5, 6, 7]. The minerals are attached to object slides with potassium silicate and biofilms are grown on the mineral surface. The biofilms are quantified by cell counting and the structure is evaluated by epifluorescence microscopy. After desiccation in a sterile airflow, the survival of cells is determined by fluorescence staining. Acknowledgements This research was supported by the Helmholtz Association through the research alliance "Planetary Evolution and Life". References [1] Weber, K. A. et al. (2006). Microorganisms pumping iron: anaerobic microbial iron oxidation and reduction. Nature Reviews Microbiology 4: 752-764. [2] Vargas, M. et al. (1998). Microbiological evidence for Fe(III) reduction on early Earth. Nature 395: 65-67. [3] Bibring, J.-P., Y. Langevin, et al. (2005). Mars surface diversity as revealed by the OMEGA/Mars express observations. Science 307(5715): 1576-1581. [4] Bibring, J.-P., S. W. Squyres, et al. (2006). Merging Views on Mars. Science 313(5795): 1899-1901. [5] Chevrier, V. and P. E. Mathé (2007). Mineralogy and evolution of the surface of Mars: A review. Planetary and Space Science 55(3): 289-314. [6] McCollom, T. M. and B. M. Hynek (2005). A volcanic environment for bedrock diagenesis at Meridiani Planum on Mars. Nature 438(7071): 1129-1131. [7] Poulet, F., J. P. Bibring, et al. (2005). Phyllosilicates on Mars and implications for early martian climate. Nature 438(7068): 623-627.

Effects of strains, strain crosses and environments on additive genetic and phenotypic variances in Drosophila melanogaster.

PubMed

Noor, R R; Barker, J S; Kinghorn, B P

1993-01-12

The stability of phenotypic, additive genetic and environmental variances of thorax length of Drosophila melanogaster in pure and synthetic strains was examined in two different environments. Two pure strains from different geographic locations (Melbourne and Townsville) were used, together with three synthetic populations formed from them. The existence of differences in thorax length between the Melbourne and Townsville populations, genotype by environment interaction, and heterosis in crosses between these populations indicate that they are genetically different. Thus geographic separation can cause differences in mean thorax length of flies from different populations. Both the difference in selection histories between the two localities and drift could lead to these differences. Up to the thirty fifth generation there was no evidence of any reduction in the difference between the Melbourne and Townsville populations, in either laboratory environment. The genetic differentiation of strains therefore may be maintained over many generations under new environmental conditions. The fluctuation over generations of heterosis of thorax length is possibly caused by the fluctuation of the rate of loss of favourable epistatic interaction in crossbred genotypes in combination with natural selection effects. V(p) was significantly higher in poor than in the good environment. This higher V(p) in the poor environment is most likly due to higher non additive genetic variance. V(p) was also significantly influenced by strain. In general, V(p) values of synthetic strains were higher than those of pure strains in both environments. Finally, the additive and environmental variances of thorax length were relatively stable across strains, generations and environments. ZUSAMMENFASSUNG: Wirkung von Herkünften, Kreuzungen und Umwelten auf additiv-genetische und phänotypische Varianzen in Drosophila melanogaster Die Stabilität phänotypischer, additiv-genetischer und umweltbedingter Varianzen der Thoraxlänge von Drosophila melanogaster in reinen und synthetischen Herkünften wurde in zwei verschiedenen Umwelten überprüft. Zwei reine Herkünfte von verschiedenen Gegenden (Melboune und Townsville) wurden zusammen mit drei zwischen ihnen gebildeten synthetischen Populationen untersucht. Unterschiede in Thoraxlänge zwischen Melbourne- und Townsvilleherkünften, Genotypumweltinteraktionen und Heterosis in Kreuzungen zwischen diesen Populationen zeigen, daß sie sich genetisch unterscheiden. Die geographische Trennung kann also Unterschiede in der mittleren Thoraxlänge zur Folge haben, wobei unterschiedliche Selektionsgeschichte in beiden Gegenden und Drift dies verursachen können. Bis zur 35. Generation gab es in keinem Labormilieu einen Hinweis auf eine Reduktion der Unterschiede zwischen den beiden Populationen. Die genetische Differenz der Herkünfte erhält sich daher auch unter neuen Umweltverhältnissen über viele Generationen. Die Schwankung in Heterosis für Thoraxlänge ist möglicherweise durch Schwankungen in der Verlustrate günstiger epistatischer Interaktionswirkungen in Kreuzungsgenotypen zusammen mit natürlichen Selektionswirkungen verursacht. V(p) war durch Umweltbedingungen signifikant beeinflußt und höher in schlechtem als in gutem Milieu. Der hohe Wert in schlechtem Milieu ist wahrscheinlich auf nicht-additiv-genetische Varianz zurückzuführen. V(p) wurde auch signifikant durch Herkunft beeinflußt und Werte in synthetischen Linien waren höher Linien in beiden Milieus. Additive und umweltbedingte Varianzen waren über Linie, Generationen und Umwelt relativ stabil. 1993 Blackwell Verlag GmbH.

Effects of Mineral Phosphorous Fertilization and cd Loading on cd Translocation from Soil to Corn (Zea mays L.)

NASA Astrophysics Data System (ADS)

László, Márton, ,, Dr.

2010-05-01

During the last fifty years phenomenal progress has been made in several areas of ecology of different toxic elements in soils. Concerns regarding heavy metals contamination in the environment affecting all ecosystem componets, including "soil-plant-animal-human" chain (SPAHC), have been identified with increasing efforts on limiting their bioavailability. Many sites have been identified as hazardous (H) waste (W) sites (S)(HWS) because of the presence of elevated concentrations of these elements. In 2000, the main cadmium actual transfer index ("ATI" by Márton 2004) maximum and minimum values in the case of maize 4-6 foliaged phenophase ranged between +22.0- -89.2%. compared with control soils. The grain "ATI" maximum and minimum values changed between +14.4- -89.2% as opposed to unterated plants. The highest yields reached around 10 t* ha-1. These study shows maize has ability to a different degree to cadmium bioaccumulation from soil to corn and by these way for "FOOD CHAIN". Key words: Phosphorous, Fertilization, Cadmium, Translocation, Corn Introduction Nowadays, sustainable (S) precision (P) agricultural (A) production (P)(SPAP) has become the major issue following global changes in all the world over. It is well known that it has strongly established on soils. The functioning and their ability to supply nutrients, store water, release gases, modify pollutants, decrease physical degradation and produce crops is profundly influenced by their fertiliy. During the last fifty years phenomenal progress has been made in several areas of ecology of different toxic elements in soils (ATSDR 1997, 1999; ANZECC 1992; CWP 1995; COC 2004; DEFRA 2002; EDF 1998; HSC 2005; IARC 1993; ). Concerns regarding heavy metals contamination in the environment affecting all ecosystem componets, including "soil-plant-animal-human" chain (SPAHC), have been identified with increasing efforts on limiting their bioavailability (Magher 1991; NEPC 1998; NDH 1986; NTP 1991). Many sites have been identified as hazardous (H) waste (W) sites (S)(HWS) because of the presence of elevated concentrations of these elements. They will remain a threat to the environment until they are removed or immobilized. We can test and improve these situation by using different plant species, as corn (Zea mays L.) x macro nutrients as phosphorous experimental methods. Maize has a very great biomass (B) production (P) potential (P)(BPP) and important role in soil fertility by the design of plant rotation to field plant production, the animal foraging as a fodder-crop with a high carbohydrate (70%) and protein (10%) content (70%) and via pytoremediation possibilities. Cd is considered to be a nonessential element for maize, it is effectively absorbed by both the root and leaf system. By these ways a great proportion of the cadmium is to be accumulated in root tissues, even when Cd enters the plant via foliar system from the polluted air and precipitation. The most chief geobiochemical property of cadmium ions is their strong affinity for sulfhydryl groups of several compounds (OSHA 1992; Richardson 1992; RAIS 1991; Sittig 1991; TAP 1999; WA 1996; WHO 1992, 2001). Furthermore Cd shows an affinity for other side chains of protein and for phosphate groups too. The Cd content of maize is of the highest concern as a Cd reservoir and as the patway of cadmium to soil-plant-animal-man chain (FOOD CHAIN). Thus, tolerance and adaptation of corn to higher Cd levels, although important from the environmental poin of view, create a helth risc. Material and Method The phosphorus (P2O5) mineral fertilization and cadmium loading effects were studied in a long-term field experiment set up at Experimental Station of the Research Institute for Soil Science and Agricultural Chemistry of the Hungarian Academy of Sciences on a calcareous chernozem soil at Nagyhörcsök in 1977. The soil had the following agrogeochemical characteristics: pH (KCl) 7.3, humus 3.0%, ammonlactate (AL) soluble-P2O5 60-80 mg*kg-1, AL-K2O 180-200 mg*kg-1 in the plowed layer. From 1977 to 2000 the experiment consisted of 4x3x2x4=96 plots in split plot design. The gross plot size was 4.9x7=34.3 m2. The fertiliser rates in kg* ha-1 of phosphorus (P2O5) were 0, 100 (in every year from 1977), 2000 (in 1977), 4000 (in 1997) and kg*ha-1*year-1 of cadmium were 0, 70 from 1992 to 2001. Results and Discussion In 2000, the main cadmium actual transfer index ("ATI" by Márton 2004) maximum and minimum values in the case of maize 4-6 foliaged phenophase ranged between +22.0- -89.2%. compared with control soils. The grain "ATI" maximum and minimum values changed between +14.4- -89.2% as opposed to unterated plants. The highest yields reached around 10 t* ha-1. These study shows maize has ability to a different degree to cadmium bioaccumulation from soil to corn and by these way for "FOOD CHAIN". References Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR). 1997. Toxicological Profile for Cadmium. Draft for public comment (update). US Department of Health and Human Services. Atlanta , US . Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR). 1999. Toxicological profile for Cadmium. US department of Health and Human Services. Atlanta, US. Australian and New Zealand Environment and Conservation Council (ANZECC). 1992. Australian Water Quality Guidelines for Fresh and Marine Waters. ChemFinder WebServer Project (CWP). 1995. Cadmium Oxide (accessed, May, 1999) Department for Environment Food and Rural Affairs (DEFRA) and Environment Agency (EA). 2002. Contaminants in soil: Collation of toxicological data and intake values for humans. Cadmium. R&D Publications TOX 3. Environmental Defense Fund (EDF). 1998. Cadmium Chloride: The Chemical Scorecard: (accessed, May, 1999) Health and Safety Commission (HSC). 2005. EH40/2005 Workplace Exposure Limits. International Agency for the Research on Cancer (IARC). 1993. Beryllium, cadmium, mercury and exposures in the glass manufacturing industry. IARC monographs on the evaluation of carcinogenic risk to humans, vol 58. Lyon. Márton L. 2004. Annual Report. RISSAC. Budapest. 10 p. Meagher, D. 1991. The Macmillan Dictionary of The Australian Environment, Macmillan Education Australia Pty Ltd. National Environment Protection Council (NEPC). 1998. National Environment Protection Measure for the National Pollutant Inventory (accessed, May, 1999) New Jersey Department of Health (NDH), Right to Know Program. 1986. TRIFacts, Cadmium (accessed, May, 1999) NTP Chemical Repository, Radian Corporation, Cadmium. 1991. (accessed, May, 1999) Occupational Health and Safety Administration (OSHA). 1992. Occupational exposure to cadmium. Department of Labour. 42102-42427. Richardson, M. 1992. Dictionary of Substances and their Effects, Royal Society of Chemistry, Clays Ltd, England. Risk Assessment Information System (RAIS). 1991. Toxicity summary for cadmium. Chemical Hazard Evaluation and Communication Group, Biomedical and Environmental Information Analysis Section, Health and Safety Research Division. Sittig, M. 1991. Handbook of Toxic and Hazardous Chemicals and Carcinogens, 3rd edition, Noyes Publications, USA. Technical Advisory Panel (TAP). 1999. Final Report to the National Environment Protection Council. US Department of Health and Human Services. 1990. NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards, Publication No. 90-117. Worksafe Australia (WA). 1996. Exposure Standard Cadmium and compounds (as Cd) (accessed, May, 1999) World Health Organisation (WHO). 1992. Environmental Health Criteria 134 - Cadmium International Programme on Chemical Safety (IPCS) Monograph. World Health Organisation (WHO). 2001. Safety evaluation of certain food additives and contaminants. Fifty-fifth meeting of the joint FAO/WHO expert committee on feed additives, Toxicological monographs, WHO food additives series No 46. WHO. Geneva.

Seasonal Trace Gas Dynamics on Minerotrophic Fen Peatlands in NE-Germany

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Giebels, Michael; Beyer, Madlen; Augustin, Jürgen; Minke, Merten; Juszczak, Radoszlav; Serba, Tomasz

2010-05-01

In Germany more than 99 % of fens have lost their carbon and nutrient sink function due to heavy drainage and agricultural land use especially during the last decades and thus resulted in compression and heavy peat loss (CHARMAN 2002; JOOSTEN & CLARKE 2002; SUCCOW & JOOSTEN 2001; AUGUSTIN et al. 1996; KUNTZE 1993). Therefore fen peatlands play an important part (4-5 %) in the national anthropogenic trace gas budget. But only a small part of drained and agricultural used fens in NE Germany can be restored. Knowledge of the influence of land use to trace gas exchange is important for mitigation of the climate impact of the anthropogenic peatland use. We study carbon exchanges of several fen peatland use areas between soil and atmosphere at different sites in NE-Germany. Our research covers peatlands of supposed strongly climate forcing land use (cornfield and intensive pasture) and of probably less forcing, alternative types (meadow and extensive pasture) as well as rewetted (formerly drained) areas and near-natural sites like a low-degraded fen and a wetted alder woodland. We measured trace gas fluxes with manual and automatic chambers in periodic routines since spring 2007. The used chamber technique bases on DROESLER (2005). In total we now do research at 22 sites situated in 5 different locations covering agricultural, varying states of rewetted and near-natural treatments. We present results of at least 2 years of measurements and show significant differences in their annual trace gas balances depending on the genesis of the observed sites and the seasonal dynamics. Crosswise comparison of different site treatments combined with the seasonal environmental observations give good hints for the identification of main flux driving parameters. That is that a reduced intensity in land use as a supposed mitigating treatment did not show the expected effect, though a normal meadow treatment surprisingly resulted in the lowest balances in both years. For implementing a further trace gas flux model observations will proceed at least until the end of year 2011. Regarding restoration sites we present newly installed locations of observing especially methane fluxes. To assure our results (presented at last years EGU conference, GIEBELS et al. 2009) from our in 2005 rewetted site we started observations at sites with advanced states of rewetting and alternative management respectively. I.e. one alternative aim to mitigate the heavy methane efflux after rewetting is observed at a site with removed canopy. Other experiments are conducted by freshly reforested alders and reed grass. References: Augustin, J., Merbach, W., Käding, H., Schnidt, W. & Schalitz, G. 1996. Lachgas- und Methanemissionen aus degradierten Niedermoorstandorten Nordostdeutschlands unter dem Einfluß unterschiedlicher Bewirtschaftung. Alfed-Wegener-Stiftung (ed.): Von den Ressourcen zum Recycling: Geoanalytik-Geomanagement-Geoinformatik. Ernst & Sohn Verlag. Berlin Charman, D. 2002: Peatland and environmental change. John Wiley & Sons, LTD, Chichester Droesler, M. 2005. Trace Gas Exchange and climatic relevance of bog ecosystems, Southern Germany, phD-thesis, TU München, München Giebels, M., Augustin, J., Minke, M., Halle, E., Beyer, M., Ehrig, B., Leitholdt, E., Chojnicki, B., Juszczak, R., Serba, T. 2009. Anthropogenic impact on the carbon cycle of fen peatlands in NE-Germany, EGU General Assembly 2009 Joosten, H. & Clarke, D. 2002: Wise use of mires and peatlands-background and principles including a framework for decision-making. International Mire Conservation Group and International Peat Society (eds.), Finland Kuntze 1993: Moore als Senken und Quellen für C und N, Mitt. Deutsche Bodenkundliche Gesellschaft 69, 277-280 Succow, M. & Joosten, H. 2001: Landschaftsökologische Moorkunde, 2nd edition, Schweizerbart'sche Verlagsbuchhandlung, Stuttgart

Seasonal Carbon Dynamics on Selected Fen Peatland Sites in NE-Germany

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Giebels, Michael; Beyer, Madlen; Augustin, Jürgen; Minke, Merten; Juszczak, Radoszlav; Serba, Tomasz

2010-05-01

In Germany more than 99 % of fens have lost their carbon and nutrient sink function due to heavy drainage and agricultural land use especially during the last decades and thus resulted in compression and heavy peat loss (CHARMAN 2002; JOOSTEN & CLARKE 2002; SUCCOW & JOOSTEN 2001; AUGUSTIN et al. 1996; KUNTZE 1993). Therefore fen peatlands play an important part (4-5 %) in the national anthropogenic trace gas budget. But only a small part of drained and agricultural used fens in NE Germany can be restored. Knowledge of the influence of land use to trace gas exchange is important for mitigation of the climate impact of the anthropogenic peatland use. We study carbon exchanges of several fen peatland use areas between soil and atmosphere at different sites in NE-Germany. Our research covers peatlands of supposed strongly climate forcing land use (cornfield and intensive pasture) and of probably less forcing, alternative types (meadow and extensive pasture) as well as rewetted (formerly drained) areas and near-natural sites like a low-degraded fen and a wetted alder woodland. We measured trace gas fluxes with manual and automatic chambers in periodic routines since spring 2007. The used chamber technique bases on DROESLER (2005). In total we now do research at 22 sites situated in 5 different locations covering agricultural, varying states of rewetted and near-natural treatments. We present results of at least 2 years of measurements and show significant differences in their annual carbon balances depending on the genesis of the observed sites and the seasonal dynamics. Crosswise comparison of different site treatments combined with the seasonal environmental observations give good hints for the identification of main flux driving parameters. That is that a reduced intensity in land use as a supposed mitigating treatment did not show the expected effect, though a normal meadow treatment surprisingly resulted in the lowest CO2 balances in both years. For implementing a further trace gas flux model observations will proceed at least until the end of year 2011. Regarding restoration sites we present newly installed locations of observing especially methane fluxes. To assure our results (presented at last years EGU conference, GIEBELS et al. 2009) from our in 2005 rewetted site we started observing carbon exchange at sites with advanced states of rewetting and alternative management respectively. I.e. one alternative aim to mitigate the heavy methane efflux after rewetting is observed at a site with removed canopy. Other experiments are conducted by freshly reforested alders and reed grass. References: Augustin, J., Merbach, W., Käding, H., Schnidt, W. & Schalitz, G. 1996. Lachgas- und Methanemissionen aus degradierten Niedermoorstandorten Nordostdeutschlands unter dem Einfluß unterschiedlicher Bewirtschaftung. Alfed-Wegener-Stiftung (ed.): Von den Ressourcen zum Recycling: Geoanalytik-Geomanagement-Geoinformatik. Ernst & Sohn Verlag. Berlin Charman, D. 2002: Peatland and environmental change. John Wiley & Sons, LTD, Chichester Droesler, M. 2005. Trace Gas Exchange and climatic relevance of bog ecosystems, Southern Germany, phD-thesis, TU München, München Giebels, M., Augustin, J., Minke, M., Halle, E., Beyer, M., Ehrig, B., Leitholdt, E., Chojnicki, B., Juszczak, R., Serba, T. 2009. Anthropogenic impact on the carbon cycle of fen peatlands in NE-Germany, EGU General Assembly 2009 Joosten, H. & Clarke, D. 2002: Wise use of mires and peatlands-background and principles including a framework for decision-making. International Mire Conservation Group and International Peat Society (eds.), Finland Kuntze 1993: Moore als Senken und Quellen für C und N, Mitt. Deutsche Bodenkundliche Gesellschaft 69, 277-280 Succow, M. & Joosten, H. 2001: Landschaftsökologische Moorkunde, 2nd edition, Schweizerbart'sche Verlagsbuchhandlung, Stuttgart

Reproductive and some peri-natal variables in a mixed breed beef cattle herd.

PubMed

Ponzoni, R W; Gifford, D R

1994-01-12

Calving success (CS), days to calving (DC), birth weight (BW) and calving ease (CE) were studied in a mixed breed (Hereford, Jersey × Hereford and Simmental × Hereford) beef cattle herd. DC was not normally distributed and a number of transformations failed in normalising it. Repeatabilities were estimated by analysis of variance. Inclusion (or exclusion) of non calvers and the transformations studied had little effect on the repeatability of DC, which ranged from 0.10 to 0.12. The repeatabilities for CS, BW and CE were 0.08, 0.26 and 0.03, respectively. The residual correlations of CS with DC and functions of DC were high (-0.68 or greater), whereas the correlations among DC and functions of DC were close to one. The correlations of DC with BW and CE varied little with the transformation applied to DC, ranging from 0.26 to 0.28 and 0.10 to 0.12, respectively. The correlation between BW and CE was 0.06. The study points to a number of problems associated with the use of DC as a reproductive variable in beef cattle. It is concluded that although DC is currently a useful field reproductive variable, the search for appropriate female reproductive traits should continue. ZUSAMMENFASSUNG: Reproduktions- und Perinatal-Variable in einer gemischtrassigen Fleisch-Rinderherde Abkalbeerfolg (CS), Tage bis Abkalbung (DC), Geburtsgewicht (BW) und Kalbeleichtigkeit (CE) wurden in einer gemischtrassigen (Hereford, Jersey × Hereford und Simmental × Hereford) Mutterkuhherde untersucht. DC waren nicht normalverteilt und konnte auch durch eine Reihe von Transformationen nicht normalisiert werden. Wiederholbarkeiten wurden mit Varianzanalyse geschätzt. Berücksichtigung (oder Nichtberücksichtigung) von Nichtkalbungen und die Transformationen hatten wenig Wirkung auf Wiederholbarkeit von DC, die zwischen 0,10 und 0,12 war. Wiederholbarkeiten für CS, BW und CE waren 0,08, 0,26 und 0,03. Die Restkorrelation von CS mit DC und Funktionen von DC waren hoch (- 0,68 oder stärker), während Korrelationen zwischen DC und Funktionen von DC auch nahe 1 waren. Die Korrelationen von DC mit BW und CE schwankten wenig nach den verschiedenen Transformationen und bewegten sich zwischen 0,26 und 0,28 sowie 0,10 und 0,12. Die Korrelation zwischen BW und CE war 0,06. Die Untersuchung weist auf eine Reihe von Problemen, die sich durch die Verwendung von DC als Reproduktionsvariable von Fleischrindern ergeben. Es wird der Schluß gezogen, daß DC derzeit zwar nützliche Information für die Praxis ist, daß aber das Suchen nach wissenschaftlich angemessenen weiblichen Reproduktionsmerkmalen fortgesetzt werden sollte. RESUMEN: Variables reproductivas y peri-natales en un rodeo de vacunos de carne de varias razas Las variables éxito al parto (CS), dias al parto (DC), peso al nacer (BW) y facilidad de parto (CE) se estudiaron en un rodeo de vacunos de carne compuesto de varias razas (Hereford, Jersey × Hereford y Simmental × Hereford). DC no estaba normalmente distribuida y una serie de transformaciones ensayadas fracasaron en normalizar esta variable. Las repetibilidades se estimaron por análisis de variancia. La inclusión (o exclusión) de las vacas falladas (no paridas) del análisis y las transformaciones estudiadas tuvieron poco efecto en la repetibilidad de DC, que varió de 0.10 a 0.12. Las repetibilidades de CS, BW y CE fueron 0.08, 0.26 y 0.03, respectivamente. Las correlaciones residuales de CS con DC y con funciones de DC fueron altas (valor absoluto 0.68 o mayor), mientras que las correlaciones entre DC y funciones de DC fueron cerca de uno. Las correlaciones de DC con BW y CE variaron poco con la transformación aplicada a DC, yendo (en valor absoluto) de 0.26 a 0.28 y 0.10 a 0.12, respectivamente. La correlación entre BW y CE fue de 0.06. El estudio apunta a una serie de problemas asociados con el uso de DC como variable reproductiva en vacunos de carne. Se concluye que aunque DC es actualmente una útil variable reproductiva de campo, la búsqueda de rasgos reproductivos de la hembra a ser incluídos en esquemas de evaluación genética de vacunos de carne debe continuar. 1994 Blackwell Verlag GmbH.

Hydrological Dynamics In High Mountain Catchment Areas of Central Norway

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Löffler, Jörg; Rößler, Ole

Large-scaled landscape structure is regarded as a mosaic of ecotopes where process dynamics of water and energy fluxes are analysed due to its effects on ecosystem functioning. The investigations have been carried out in the continental most Vågå/Oppland high mountains in central Norway since 1994 (LÖFFLER &WUNDRAM 1999, 2000, 2001). Additionally, comparable investigations started in 2000 dealing with the oceanic high mountain landscapes on same latitudes (LÖFFLER et al. 2001). The theoretical and methodological framework of the project is given by the Landscape-Ecological Complex Analysis (MOSIMANN 1984, 1985) and its variations due to technical and principle methodical challenges in this high mountain landscape (KÖHLER et al. 1994, LÖFFLER 1998). The aim of the project is to characterize high mountain ecosystem structure, functioning and dynamics within small catchment areas, that are chosen in two different altitudinal belts each in the eastern continental and the western oceanic region of central Norway. In the frame of this research project hydrological and meteorological measurements on ground water, percolation and soil moisture dynamics as well as on evaporation, air humidity and air-, surface- and soil-temperatures have been conducted. On the basis of large-scaled landscape-ecological mappings (LÖFFLER 1997) one basic meteorological station and several major data logger run stations have been installed in representative sites of each two catchment areas in the low and mid alpine belts of the investigation regions ( JUNGet al. 1997, LÖFFLER &WUNDRAM 1997). Moreover, spatial differentiations of groundwater level, soil moisture and temperature profiles have been investigated by means of hand held measurements at different times of the day, during different climatic situations and different seasons. Daily and annual air-, surface- and soil-temperature dynamics are demonstrated by means of thermoisopleth-diagrams for different types of ecotopes of the different altitudinal belts. The local differences of temperature dynamics are illustrated in a map as an example of the low alpine altitudinal belt showing a 4-dimensional characterization (in space and time) of high mountain ecosystem functioning. Hydrological aspects derived from those results are presented showing the large- scaled hydrological dynamics of high mountain catchment basins in central Norway. The results of the process analysis of hydrological dynamics in the central Norwegian high mountains are discussed within the frame of investigations on altitudinal changes of mountain ecosystem structure and functioning (LÖFFLER &WUNDRAM [in print]). The poster illustrates the theoretical and methodological conception, methods and techniques, examples from complex data material as well as general outcomes of the project (RÖßLER [in prep.]. JUNG, G., J. LÖFFLER &D. WUNDRAM (1997): Untersuchungen zur Struktur, Funktion und Dynamik mittelnorwegischer Hochgebirgsökosysteme. Forschungsansatz. Oldenburger Geoökologisches Kolloquium 3: 4-36. Oldenburg. KÖHLER, B., J. LÖFFLER &D. WUNDRAM (1994): Probleme der kleinräumigen Geoökovarianz im mittelnorwegischen Gebirge. Norsk geogr. Tidsskr. 48: 99- 111. LÖFFLER, J. (1997): Großmaßstäbige geoökologische Kartierungen in den Höhenstufen des mittelnorwegischen Gebirges. NORDEN 12: 205-228. Bremen. LÖFFLER, J. (1998): Geoökologische Untersuchungen zur Struktur mittelnorwegischer Hochgebirgsökosysteme. Oldenburger Geoökologische Studien 1. Oldenburg. LÖFFLER, J., O.-D. FINCH, J. NAUJOK &R. PAPE (2001): Möglichkeiten der Integration zoologischer Aspekte in die landschaftsökologische Untersuchung von Hochgebirgen. Methodendiskussion am Beispiel ökologischer Prozesssysteme und Biozönosen. Naturschutz u. Landschaftsplanung 33 (11): 351-357. LÖFFLER, J. &D. WUNDRAM (1997): Klimatische Phänomene in mittelnorwegischen Hochgebirgslandschaften und ihre ökosystemare Bedeutung. Oldenburger Geoökologisches Kolloquium 3: 37-86. Oldenburg. LÖFFLER, J. &D. WUNDRAM (1999): Kleinräumige Klimavarianz im mittelnorwegischen Hochgebirgsraum Vågå/Oppland. NORDEN 13: 267 -276. Bremen. LÖFFLER, J. &D. WUNDRAM (2000) : Temperature Dynamics of Ecotopes in small Catchment Areas. In: C. BEIERKUHNLEIN et al. (Hrsg.): Zukunft mitteleuropäischer Kulturlandschaft. Analyse - Planung - Management. Tagungsband mit Kurzfassungen der Beiträge zur 1. Jahrestagung der IALE- Region Deutschland: 76, Nürtingen. LÖFFLER, J. &D. WUNDRAM (2001): Räumliche und zeitliche Differenzierung des Temperaturhaushalts von Hochgebirgsökosystemen. NORDEN 14: 85 -102. Bremen. LÖFFLER, J. &D. WUNDRAM (in print): Geoökologische Untersuchungen zur Prozessdynamik mittelnorwegischer Hochgebirgsökosysteme. Oldenburger Geoökologische Studien 2. Oldenburg. MOSIMANN, T. (1984): Landschaftsökologische Komplexanalyse. Wiesbaden. MOSIMANN, T. (1985): Untersuchungen zur Funktion subarktischer und alpiner Geoökosysteme (Finnmark [Norwegen] und Schweizer Alpen). Physiogeographica 7. Basel. RÖßLER, O. (in prep.): Modelling the Water Balance of Central Norwegian High Mountain Ecosystems. University of Oldenburg.

The effects of training in time-limited dynamic psychotherapy: changes in therapeutic outcome.

PubMed

Bein, E; Anderson, T; Strupp, H; Henry, W; Schacht, T; Binder, J; Butler, S

2000-02-01

The present study explored the effects on therapeutic outcomes of training therapists in brief manualized therapy. As part of the Vanderbilt II project, each of 16 therapists (8 psychiatrists and 8 clinical psychologists) treated 2 moderately disturbed adult patients using his or her customary short-term treatment methods; they then received a year of training in a manualized form of brief dynamic therapy, Time-Limited Dynamic Psychotherapy (TLDP); finally, they administered TLDP to 2 additional patients. It was hypothesized that training would result in improved outcomes generally and that differentially greater improvement would be seen in patients commonly considered less suitable for brief dynamic therapy. Outcome data obtained at termination failed to support either hypothesis. Measurements of interpersonal dependency obtained at a one-year follow-up were consistent with the first hypothesis, but the follow-up data were inconsistent with the second. A systematic review of the 32 posttraining cases suggested that the majority of the therapists had not achieved basic competence at TLDP. Die hier beschriebene Studie untersucht die Wirkungen eines Trainings in manualisierter Kurzzeitherapie auf das Therapierergebnis. Als Teil des Vanderbilt II Projektes behandelten jeweils 16 Therapeuten (8 Psychiater und 8 klinische Psychologen) zwei mittelgradig beeinrächtigte erwachsene Patienten mit den ihnen vertrauten Kurzzeitbehandlungsmethoden. Danach wurden sie über ein Jahr in einer manualisierten Form psychodynamischer Kurzzeittherapie ausgebildet und wandten diese Therapie auf zwei weitere Patienten an. Es wurde angenommen, dass die Ausbildung in besseren Ergebnisdaten, die bei Ende der Therapie erhoben wurden, konnten diese Hypothese nicht bestätigen. Maße für die interpersonale Abhängigkeit zu einem Einjahreskatamnesezeitpunkt waren mit der ersten Hypothese konform, aber inkonsistent mit der zweiten. Eine systematische Untersuchung der 32 nach der Ausbildung behandelten Fälle legt nahe, dass die Mehrzahl der Therapeuten keine grundlegende Kompetenz in zeitlich limitierter dynamischer Psychotherapie erworben hatte. Cette éude explore les effets sur les résultats thérapeutiques de la formation des thérapeutes dans une thérapie brève, manualissée. Dans le cadre du projet Vanderbilt II, chacun des 16 thérapeutes (8 psychiatrs et 8 psychologues cliniciens) a traité deux patients adultes modérément perturbés, chacun par sa méthode habituelle de thérapie brève; ensuite ils ont reçu une formation d'une année dans une méthode manualisée de thérapie brève, la Psychothérapie Dynamique Limitée dans le Temps (TLDP); pour finir, ils ont appliqué la TLDP à de meilleurs résultats en général, et qu'une amélioration comparativement plus importante sera observée chez des patients habituellement considérés comme moins adaptés à une thérapie dynamique brè. Les résultats obtenus à la terminaison n'ont pu confirmer aucune de ces hypothèses. Des mesures de la dépendance interpersonnelle une année après étaient consistantes avec la première hypothèse, mais les données catamnestiques étaient inconsistantes avec la deuxième. Une revue systématique des 32 cas après formation a suggéré que la majorité des thérapeutes n'avait pas acquis une compétence de base en TLDP. Este estudio exploró la efectividad del entrenamiento de terapeutas en una terapia breve manualizada. Como parte del proyecto Vanderbilt II, dieciséis terapeutas (ocho psiquiatras y ocho psicólogos clínicos) trataron dos pacientes adultos mooderadamente perturbados con sus métodos habituales de tratamiento a corto plazo. Estos terapeutas recibieron luego un año de entrenamiento en terapia dinámica breve manualizada que se Ilamó Psicoterapia Dinámica de Tiempo limitado (TLDP). Finalmente, administraron esta TLDP a dos pacientes más. La hipótesis fue que el entrenamiento ilevaría, en general, a resultados mejores y que habría mayor mejoramiento en pacientes menos aptos para una terapia dinámica breve. Los resultados a la terminación no apoyaron ninguna de las dos hipótesis. Las mediciones de dependencia interpersonal al año de seguimiento resultaron consistentes con la primera hipótesis, mientras que los resultados de seguimiento fueron inconsistentes con la segunda. Una revisión sistemática de los treinta y dos casos luego del entrenamiento sugiere que la mayoría de los terapeutas no había l.

A new approach to the study of therapeutic work in the transference.

PubMed

Pessier, J; Stuart, J

2000-02-01

This article proposes a new method for evaluating the effects of therapist and patient work in the transference. Work in the transference is often difficult for the patient, and may show a characteristic pattern of lag between a transference interpretation and its therapeutic effect. To account for this lag, we assessed patient responses to interpretations over the course of entire sessions. The narratives patients told about others, or Relationship Episodes (REs), were used as units of study. In a sample of three consecutive sessions taken from each of three psychodynamic cases, we identified several instances when transference work appeared to have an initial inhibitory effect, but facilitated progress over the course of the entire session. We recommend that to examine the effects of interpretations future studies use longer, more clinically meaningful segments of patient speech than have been used in the past. Dieser Beitrag propagiert eine neue Methode zur Evaluierung der Effekte von Übertragungsarbeit durch Therapeut und Patient. Arbeit in der Übertragung ist für den Patienten oftmals schwierig und zeigt häufig eine charakteristisches Muster von zeitlichen Verzögerungen bzgl. Übertragungsdeutungen und deren therapeutischen Effekten. Um diese zeitliche Verzögerung zu erklären, untersuchten wir die Reaktionen von Patienten auf derartige Deutungen im Verlauf ganzer Sitzungen. Narrative, in denen die Patienten über andere berichteten, also Beziehungsepisoden, dienten in dieser Studie als Einheit. In einter Stichprobe dreier aufeinanderfolgender Sitzugnen, die sich auf drei Fälle bezogen, identifizierten wir verschiedene Umstände, unter denen Übertragungsarbeit anfänglich einen hemmenden Affekt zu haben schien, letztlich aber den Gesamtverlauf der Sitzung günstig beeinflussten. Wir empfehlen, in Zukunft die Effekte von Übertragungsdeutungen auf der Basis längerer, klinische sinnvoller Segmente von Patientenäußerungen zu untersuchen als dies in der Vergangenheit der Fall war. Cet article propose une nouvelle méthode pour évaluer les effets du travail sur le transfert entre thérapeute et patient. Ce travail est souvent difficile pour le patient, et il peut y avoir un pattern caractéristique de délai entre une înterprétation de transfert et son effet thérapeutique. Pour expliquer ce délai, nous avons évalué les réponses des patients à des interprétatios au cours de séances entières. C'est les narrations des patients sur d'autres, ou Episodes Relationnels (ERs), qui ont constitué les unités de base de cette étude. Dans un échantillon de 3 séances consécutives venant de 3 cas psychodynamiques, nous avons identifié plusieurs moments où le traail sur le transfert semblait avoir un effet inhibitoire initial, mais favorisait le progrès en regardant la séance entière. Nous recommandons pour de futures études sur l'effet des interprétations de prendre des segments plus longs et cliniquement significatifs du récit du patient que ceux utilisés dans le passé. Este artículo propone un nuevo método para evaluar los efectos del trabajo de terapeuta y paciente en la transferencia. El trabajo en la transferencia es, con frecuencia, dificil para el paciente y puede mostrar un lapso característico entre una interpretación transferencial y sus efectos terapéuticos. Para explicar este lapso, hemos evaluado las respuestas del paciente a las interpretaciones a lo largo de sesiones enteras. Como unidad de estudio se usaron las narrativas de los pacientes acerca de otros, o sea, los episodios relacionales (REs). En una muestra de tres sesiones consecutivas tomadas de tres casos psicodinámicos, identificamos varioss casos en los que la trasferencia parecía tener un efecto inicial inhibitorio, aunque se vio que a lo largo de la sesión facilitaba el progreso. Recomendamos que, para examinar los efectos de las interpretaciones, los futuros estudios usen segmentos más largos y clínicamente más significativos del habia del paciente que los que se usaron en el pasado.

Lossless quantum data compression and secure direct communication

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Boström, Kim

2004-07-01

This thesis deals with the encoding and transmission of information through a quantum channel. A quantum channel is a quantum mechanical system whose state is manipulated by a sender and read out by a receiver. The individual state of the channel represents the message. The two topics of the thesis comprise 1) the possibility of compressing a message stored in a quantum channel without loss of information and 2) the possibility to communicate a message directly from one party to another in a secure manner, that is, a third party is not able to eavesdrop the message without being detected. The main results of the thesis are the following. A general framework for variable-length quantum codes is worked out. These codes are necessary to make lossless compression possible. Due to the quantum nature of the channel, the encoded messages are in general in a superposition of different lengths. It is found to be impossible to compress a quantum message without loss of information if the message is not apriori known to the sender. In the other case it is shown that lossless quantum data compression is possible and a lower bound on the compression rate is derived. Furthermore, an explicit compression scheme is constructed that works for arbitrarily given source message ensembles. A quantum cryptographic protocol - the “ping-pong protocol” - is presented that realizes the secure direct communication of classical messages through a quantum channel. The security of the protocol against arbitrary eavesdropping attacks is proven for the case of an ideal quantum channel. In contrast to other quantum cryptographic protocols, the ping-pong protocol is deterministic and can thus be used to transmit a random key as well as a composed message. The protocol is perfectly secure for the transmission of a key, and it is quasi-secure for the direct transmission of a message. The latter means that the probability of successful eavesdropping exponentially decreases with the length of the message. Diese Dissertation behandelt die Kodierung und Verschickung von Information durch einen Quantenkanal. Ein Quantenkanal besteht aus einem quantenmechanischen System, welches vom Sender manipuliert und vom Empfänger ausgelesen werden kann. Dabei repräsentiert der individuelle Zustand des Kanals die Nachricht. Die zwei Themen der Dissertation umfassen 1) die Möglichkeit, eine Nachricht in einem Quantenkanal verlustfrei zu komprimieren und 2) die Möglichkeit eine Nachricht von einer Partei zu einer einer anderen direkt und auf sichere Weise zu übermitteln, d.h. ohne dass es einer dritte Partei möglich ist, die Nachricht abzuhören und dabei unerkannt zu bleiben. Die wesentlichen Ergebnisse der Dissertation sind die folgenden. Ein allgemeiner Formalismus für Quantencodes mit variabler Länge wird ausgearbeitet. Diese Codes sind notwendig um verlustfreie Kompression zu ermöglichen. Wegen der Quantennatur des Kanals sind die codierten Nachrichten allgemein in einer Superposition von verschiedenen Längen. Es zeigt sich, daß es unmöglich ist eine Quantennachricht verlustfrei zu komprimieren, wenn diese dem Sender nicht apriori bekannt ist. Im anderen Falle wird die Möglichkeit verlustfreier Quantenkompression gezeigt und eine untere Schranke für die Kompressionsrate abgeleitet. Des weiteren wird ein expliziter Kompressionsalgorithmus konstruiert, der für beliebig vorgegebene Ensembles aus Quantennachrichten funktioniert. Ein quantenkryptografisches Prokoll - das “Ping-Pong Protokoll” - wird vorgestellt, welches die sichere direkte übertragung von klassischen Nachrichten durch einen Quantenkanal ermöglicht. Die Sicherheit des Protokolls gegen beliebige Abhörangriffe wird bewiesen für den Fall eines idealen Quantenkanals. Im Gegensatz zu anderen quantenkryptografischen Verfahren ist das Ping-Pong Protokoll deterministisch und kann somit sowohl für die Übermittlung eines zufälligen Schlüssels als auch einer komponierten Nachricht verwendet werden. Das Protokoll is perfekt sicher für die Übertragung eines Schlüssels und quasi-sicher für die direkte Übermittlung einer Nachricht. Letzteres bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit eines erfolgreichen Abhörangriffs exponenziell mit der Länge der Nachricht abnimmt.

Developing a Science-based River Basin Management Plan for the Kharaa River Basin, Mongolia

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Karthe, Daniel

2013-04-01

The Kharaa River Basin (KRB), which is located north of Mongolia's capital Ulaanbaatar and south of Lake Baikal, was chosen as a model region for the development and implementation of an integrated water resources management consisting of a monitoring concept, technical measures and a capacity development program (Karthe et al. 2012a). The basin of the Kharaa River covers an area of 14534 km² that is partly mountaineous and largely covered by taiga and steppe. At its outlet, the 362 km Kharaa River has a mean long-term annual discharge of 12.1 m³/s (MoMo Consortium 2009). A highly continental climate results in limited water resources, and rising water consumption coupled with the effects of climate and land use change may in the future exacerbate this water scarcity (Malsy et al. 2012; Karthe et al. 2013). Whereas the environment in the upper part of the catchment is in a relatively pristine state, the mid- and downstream sections of the river are characterized by nearby industry, mining activities and intensive agriculture (Menzel et al. 2011), resulting in declining water quality and ultimately a degradation of aquatic ecosystems (Hofmann et al. 2010; Hartwig et al. 2012). Moreover, it is a problem for the supply of major cities like Darkhan which largely rely on alluvial aquifers containing shallow-depth groundwater (Mun et al. 2008). Currently, there are alarming signs of water quality deterioration. With regard to water provision, a major problem is the poor state of distribution infrastructures which were often built in the 1960s and 70s (Scharaw & Westerhoff 2011). Rather little is currently known about the water quality supplied to end users; the latter is even more dubious in the city's informal ger districts (Karthe et al. 2012b). One important goal of the research and development project "Integrated Water Resources Management in Central Asia: Model Region Mongolia" lies in the implementation of a holistic concept for water resources monitoring and management. In the past, shared and unclear responsibilities, a spatial mismatch between administrative and river basin boundaries, the lack of relevant information, financial resources and implementation capacity resulted in an uncoordinated and partially uncontrolled exploitation of water resources (Livingstone et al. 2009; Horlemann et al. 2012). The recent decision of the Mongolian government to develop river basin management plans and to provide for their implementation through river basin councils and administrations, and the comparatively good data availability resulting from the R&D project, resulted in the decision to jointly develop a science-based river basin management plan for the KRB as a model region for other river basins of the country. References: Hartwig, M.; Theuring, P.; Rode, M. & Borchardt, D. (2012): Suspended sediments in the Kharaa River catchment (Mongolia) and its impact on hyporheic zone functions. Environmental Earth Sciences 65(5):1535-1546. Hofmann, J.; Venohr, M.; Behrendt, H. & Opitz, D. (2010): Integrated Water Resources Management in Central Asia: Nutrient and heavy metal emissions and their relevance for the Kharaa River Basin, Mongolia. Water Science and Technology 62(2):353-363. Horlemann, L. & Dombrowsky, I. (2012): Institutionalising IWRM in developing and transition countries: the case of Mongolia. Environmental Earth Sciences 65(5):1547-1559. Karthe, D.; Borchardt, D. & Hufert, F. (2012a): Implementing IWRM: Experiences from a Central Asian Model Region. In: Pandya, A.B. (Ed.) (2012): India Water Week 2012. Water, Energy and Food Security: Call for Solutions, Part A3, pp. 1-15. Delhi: Ministry of Water Resources, Government of India. Karthe, D.; Sigel, K.; Scharaw, B. et al. (2012b): Towards an integrated concept for monitoring and improvements in water supply, sanitation and hygiene (WASH) in urban Mongolia. Water & Risk 20:1-5. Karthe, D.; Malsy, M.; Kopp, B. & Minderlein, S. (2013): Assessing Water Availibility and its Drivers in the Context of an Integrated Water Resources Management (IWRM): A Case Study from the Kharaa River Basin, Mongolia. GeoÖko (submitted). Livingstone, A.J.; Erdenechimeg, C. & Oyunsuvd, A. (2009): Needs assessment on institutional capacity for water governance in Mongolia. Ulaan Baatar: Government of Mongolia & UNDP Mongolia. Malsy, M.; aus der Beek, T.; Eisner, S. & Flörke, M. (2012): Climate Change impacts on Central Asian water resources. Advances in Geosciences 32:77-83. Menzel, L.; Hofmann, J. & Ibisch, R. (2011): Untersuchung von Wasser- und Stoffflüssen als Grundlage für ein Integriertes Wasserressourcen - Management im Kharaa-Einzugsgebiet (Mongolei). Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 55(2):88-103. MoMo Consortium (2009): Integrated Water Resources Management for Central Asia: Model Region Mongolia (MoMo). Case Study in the Kharaa River Basin. Final Project Report. Mun, Y.; Ko, I.H.; Janchivdorj, L. et al. (2008): Integrated Water Management Model on the Selenge River Basin: Status Survey and Investigation (Phase I). Seoul: KEI Publications. Scharaw, B. & T. Westerhoff (2011): A Leak Detection in Drinking Water Distribution Network of Darkhan in Framework of the Project Integrated Water Resources Management in Central Asia, Model Region Mongolia. Proceedings of the IWA 1st Central Asian Regional Young and Senior Water Professionals Conference, Almaty/Kazakhstan, pp. 275-282.

Link between Miocene compression of Lower Austroalpine Rust Range and subsidence of neighboring Eisenstadt Basin: Results from high-resolution geophysics at the Oslip section (Northern Burgenland, Austria)

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Häusler, Hermann; Scheibz, Jürgen; Chwatal, Werner; Kohlbeck, Franz

2014-05-01

The Eisenstadt Basin is the Austrian sub basin of the Neogene Eisenstadt-Sopron Basin, which is surrounded by mountain chains belonging to the Lower Austroalpine. The Rust Range is composed of crystalline overlain by Neogene formations, mainly fluvial Rust Formation of Karpatian age passing into marine Leitha Limestone of Middle Badenian age. Neogene of the Eisenstadt Basin comprises deposits of Karpatian to Pannonian age, which are characterized by deposits of fluvial, shallow marine, deeper marine and lacustrine environment with rapid facies changes at short distances complicating the interpretation of geophysical profiles. The geophysical profile measured east of Oslip (Scheibz, 2010) crosses the eastern margin of the Eisenstadt Basin, which is bordered by the north-south trending Rust Range. Application of complementary geophysical methods enables a profound interpretation of subsurface structures correlating different geophysical properties for the geologic interpretation. To obtain a full high-resolution image from a few meters down to a maximum of 350 m in depth electrical resistivity tomography (ERT), seismics and gravimetry were applied, and for topographical correction all data points were geodetically surveyed. The listric St. Margarethen Fault separates the Neogene of the Eisenstadt Basin from the crystalline basement of the Rust Range. West of this fault the seismic section clearly reveals reflectors, which we interpret as eastward dipping and eastward thickening beds of Miocene age. East of this fault a basal reflector above the crystalline basement images an open fold structure which domes up towards the crest of the Rust Range. Based on very detailed biostratigraphic investigations and our recent findings from geophysical campaigns we interpret the development of the Eisenstadt Basin in front of the Rust Range as follows (1-7): 1) In Karpatian times fluvial Rust Formation was deposited along the Lower Austroalpine of the Northern Burgenland. 2) During Middle Badenian times shallow-marine Leitha Limestone was deposited along islands and atolls of the crystalline basement, and clastic sedimentation of the Eisenstadt Basin comprised both fine clastic marine and coarse clastic fluvial deposits. 3) Since Leitha Formation on top of the Rust Range is of Middle Badenian age, the base of which is located at an altitude of 200 meter above sea level, and limestone beds equivalent in age crop out at the eastern and western side of the Range at an altitude of 130 meter, we conclude epirogenetic uplift of Rust Range, which took place after Middle Badenian times. 4) The uplifted Rust Range was sealed by deposits of Upper Sarmatian age at its western side near St. Margarethen and at its eastern side north of Oggau. 5) Updoming of the Rust Range of at least 70 meters caused open fold structures in the Lower Miocene succession as measured along the Oslip road-section, openly folded limestone beds of Middle Badenian age east of St. Margarethen (Fuchs, 1965; Sauer et al., 1992) as well as eastward tilted successions of Badenian age, the fault tectonics of which was interpreted as reverse drag associated with deformation bands in the footwall of a normal fault in the Oslip sandpit by Spahić et al. (2011). 6) The exploration well Zillingtal 1 in the western Eisenstadt Basin down to a depth of 1415 m proofed 1150 m thick deposits of Badenian age overlain by approximately 200 m thick deposits of Sarmatian age (Häusler, in press). Consequently subsidence of the Eisenstadt Basin coevalled the short period of updoming and openly folding of the Rust Range during Upper Badenian to Lower Sarmatian times. 7) Ongoing subsidence of the Eisenstadt Basin along the listric fault in front of the uplifted Rust Range until Middle Pannonian times resulted in growth strata dipping to the east and fault drags indicating a hanging-wall syncline. Fuchs, W. (1965): Geologie des Ruster Berglandes (Burgenland). - Jahrbuch der Geologischen Bundesanstalt, 108, 155-194, 3 Abb., 2 Taf., Wien. Häusler, H. (ed.): Geologische Karte der Republik Österreich 1:50.000, Erläuterungen zur Geologischen Karte 77 Eisenstadt, (Geologische Bundesanstalt), Wien (in press). Sauer, R., Seifert, P. and Wessely, G. (1992): Part II: Excursions. - Mitteilungen der Österreichischen Geologischen Gesellschaft, 85, 97-239, 154 Abb., Wien. Scheibz, J. (2010): Geologisch-geophysikalische Untersuchung postmiozäner Strukturen zwischen Leithagebirge und Ruster Höhenzug (Nördliches Burgenland). - Unveröffentlichte Dissertation, Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie der Universität Wien, 173 S., 94 Abb., 3 Tab., (Department für Umweltgeowissenschaften), Wien. Spahić, D., Exner, U., Behm, M., Grasemann, B., Haring, A. and Pretsch, H. (2011): Listric versus planar normal fault geometry: an example from the Eisenstadt-Sopron Basin (E Austria). - International Journal of Earth Sciences (Geologische Rundschau), 100, 1685-1695, 7 fig.

Large-scale hydrological modelling in the semi-arid north-east of Brazil

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Güntner, Andreas

2002-07-01

Semi-arid areas are, due to their climatic setting, characterized by small water resources. An increasing water demand as a consequence of population growth and economic development as well as a decreasing water availability in the course of possible climate change may aggravate water scarcity in future, which often exists already for present-day conditions in these areas. Understanding the mechanisms and feedbacks of complex natural and human systems, together with the quantitative assessment of future changes in volume, timing and quality of water resources are a prerequisite for the development of sustainable measures of water management to enhance the adaptive capacity of these regions. For this task, dynamic integrated models, containing a hydrological model as one component, are indispensable tools. The main objective of this study is to develop a hydrological model for the quantification of water availability in view of environmental change over a large geographic domain of semi-arid environments. The study area is the Federal State of Ceará (150 000 km2) in the semi-arid north-east of Brazil. Mean annual precipitation in this area is 850 mm, falling in a rainy season with duration of about five months. Being mainly characterized by crystalline bedrock and shallow soils, surface water provides the largest part of the water supply. The area has recurrently been affected by droughts which caused serious economic losses and social impacts like migration from the rural regions. The hydrological model Wasa (Model of Water Availability in Semi-Arid Environments) developed in this study is a deterministic, spatially distributed model being composed of conceptual, process-based approaches. Water availability (river discharge, storage volumes in reservoirs, soil moisture) is determined with daily resolution. Sub-basins, grid cells or administrative units (municipalities) can be chosen as spatial target units. The administrative units enable the coupling of Wasa in the framework of an integrated model which contains modules that do not work on the basis of natural spatial units. The target units mentioned above are disaggregated in Wasa into smaller modelling units within a new multi-scale, hierarchical approach. The landscape units defined in this scheme capture in particular the effect of structured variability of terrain, soil and vegetation characteristics along toposequences on soil moisture and runoff generation. Lateral hydrological processes at the hillslope scale, as reinfiltration of surface runoff, being of particular importance in semi-arid environments, can thus be represented also within the large-scale model in a simplified form. Depending on the resolution of available data, small-scale variability is not represented explicitly with geographic reference in Wasa, but by the distribution of sub-scale units and by statistical transition frequencies for lateral fluxes between these units. Further model components of Wasa which respect specific features of semi-arid hydrology are: (1) A two-layer model for evapotranspiration comprises energy transfer at the soil surface (including soil evaporation), which is of importance in view of the mainly sparse vegetation cover. Additionally, vegetation parameters are differentiated in space and time in dependence on the occurrence of the rainy season. (2) The infiltration module represents in particular infiltration-excess surface runoff as the dominant runoff component. (3) For the aggregate description of the water balance of reservoirs that cannot be represented explicitly in the model, a storage approach respecting different reservoirs size classes and their interaction via the river network is applied. (4) A model for the quantification of water withdrawal by water use in different sectors is coupled to Wasa. (5) A cascade model for the temporal disaggregation of precipitation time series, adapted to the specific characteristics of tropical convective rainfall, is applied for the generating rainfall time series of higher temporal resolution. All model parameters of Wasa can be derived from physiographic information of the study area. Thus, model calibration is primarily not required. Model applications of Wasa for historical time series generally results in a good model performance when comparing the simulation results of river discharge and reservoir storage volumes with observed data for river basins of various sizes. The mean water balance as well as the high interannual and intra-annual variability is reasonably represented by the model. Limitations of the modelling concept are most markedly seen for sub-basins with a runoff component from deep groundwater bodies of which the dynamics cannot be satisfactorily represented without calibration. Further results of model applications are: (1) Lateral processes of redistribution of runoff and soil moisture at the hillslope scale, in particular reinfiltration of surface runoff, lead to markedly smaller discharge volumes at the basin scale than the simple sum of runoff of the individual sub-areas. Thus, these processes are to be captured also in large-scale models. The different relevance of these processes for different conditions is demonstrated by a larger percentage decrease of discharge volumes in dry as compared to wet years. (2) Precipitation characteristics have a major impact on the hydrological response of semi-arid environments. In particular, underestimated rainfall intensities in the rainfall input due to the rough temporal resolution of the model and due to interpolation effects and, consequently, underestimated runoff volumes have to be compensated in the model. A scaling factor in the infiltration module or the use of disaggregated hourly rainfall data show good results in this respect. The simulation results of Wasa are characterized by large uncertainties. These are, on the one hand, due to uncertainties of the model structure to adequately represent the relevant hydrological processes. On the other hand, they are due to uncertainties of input data and parameters particularly in view of the low data availability. Of major importance is: (1) The uncertainty of rainfall data with regard to their spatial and temporal pattern has, due to the strong non-linear hydrological response, a large impact on the simulation results. (2) The uncertainty of soil parameters is in general of larger importance on model uncertainty than uncertainty of vegetation or topographic parameters. (3) The effect of uncertainty of individual model components or parameters is usually different for years with rainfall volumes being above or below the average, because individual hydrological processes are of different relevance in both cases. Thus, the uncertainty of individual model components or parameters is of different importance for the uncertainty of scenario simulations with increasing or decreasing precipitation trends. (4) The most important factor of uncertainty for scenarios of water availability in the study area is the uncertainty in the results of global climate models on which the regional climate scenarios are based. Both a marked increase or a decrease in precipitation can be assumed for the given data. Results of model simulations for climate scenarios until the year 2050 show that a possible future change in precipitation volumes causes a larger percentage change in runoff volumes by a factor of two to three. In the case of a decreasing precipitation trend, the efficiency of new reservoirs for securing water availability tends to decrease in the study area because of the interaction of the large number of reservoirs in retaining the overall decreasing runoff volumes. Semiaride Gebiete sind auf Grund der klimatischen Bedingungen durch geringe Wasserressourcen gekennzeichnet. Ein zukünftig steigender Wasserbedarf in Folge von Bevölkerungswachstum und ökonomischer Entwicklung sowie eine geringere Wasserverfügbarkeit durch mögliche Klimaänderungen können dort zu einer Verschärfung der vielfach schon heute auftretenden Wasserknappheit führen. Das Verständnis der Mechanismen und Wechselwirkungen des komplexen Systems von Mensch und Umwelt sowie die quantitative Bestimmung zukünftiger Veränderungen in der Menge, der zeitlichen Verteilung und der Qualität von Wasserressourcen sind eine grundlegende Voraussetzung für die Entwicklung von nachhaltigen Maßnahmen des Wassermanagements mit dem Ziel einer höheren Anpassungsfähigkeit dieser Regionen gegenüber künftigen Änderungen. Hierzu sind dynamische integrierte Modelle unerlässlich, die als eine Komponente ein hydrologisches Modell beinhalten. Vorrangiges Ziel dieser Arbeit ist daher die Erstellung eines hydrologischen Modells zur großräumigen Bestimmung der Wasserverfügbarkeit unter sich ändernden Umweltbedingungen in semiariden Gebieten. Als Untersuchungsraum dient der im semiariden tropischen Nordosten Brasiliens gelegene Bundestaat Ceará (150 000 km2). Die mittleren Jahresniederschläge in diesem Gebiet liegen bei 850 mm innerhalb einer etwa fünfmonatigen Regenzeit. Mit vorwiegend kristallinem Grundgebirge und geringmächtigen Böden stellt Oberflächenwasser den größten Teil der Wasserversorgung bereit. Die Region war wiederholt von Dürren betroffen, die zu schweren ökonomischen Schäden und sozialen Folgen wie Migration aus den ländlichen Gebieten geführt haben. Das hier entwickelte hydrologische Modell Wasa (Model of Water Availability in Semi-Arid Environments) ist ein deterministisches, flächendifferenziertes Modell, das aus konzeptionellen, prozess-basierten Ansätzen aufgebaut ist. Die Wasserverfügbarkeit (Abfluss im Gewässernetz, Speicherung in Stauseen, Bodenfeuchte) wird mit täglicher Auflösung bestimmt. Als räumliche Zieleinheiten können Teileinzugsgebiete, Rasterzellen oder administrative Einheiten (Gemeinden) gewählt werden. Letztere ermöglichen die Kopplung des Modells im Rahmen der integrierten Modellierung mit Modulen, die nicht auf der Basis natürlicher Raumeinheiten arbeiten. Im Rahmen eines neuen skalenübergreifenden, hierarchischen Ansatzes werden in Wasa die genannten Zieleinheiten in kleinere räumliche Modellierungseinheiten unterteilt. Die ausgewiesenen Landschaftseinheiten erfassen insbesondere die strukturierte Variabilität von Gelände-, Boden- und Vegetationseigenschaften entlang von Toposequenzen in ihrem Einfluss auf Bodenfeuchte und Abflussbildung. Laterale hydrologische Prozesse auf kleiner Skala, wie die für semiaride Bedingungen bedeutsame Wiederversickerung von Oberflächenabfluss, können somit auch in der erforderlichen großskaligen Modellanwendung vereinfacht wiedergegeben werden. In Abhängigkeit von der Auflösung der verfügbaren Daten wird in Wasa die kleinskalige Variabilität nicht räumlich explizit sondern über die Verteilung von Flächenanteilen subskaliger Einheiten und über statistische Übergangshäufigkeiten für laterale Flüsse zwischen den Einheiten berücksichtigt. Weitere Modellkomponenten von Wasa, die spezifische Bedingungen semiarider Gebiete berücksichtigen, sind: (1) Ein Zwei-Schichten-Modell zur Bestimmung der Evapotranspiration berücksichtigt auch den Energieumsatz an der Bodenoberfläche (inklusive Bodenverdunstung), der in Anbetracht der meist lichten Vegetationsbedeckung von Bedeutung ist. Die Vegetationsparameter werden zudem flächen- und zeitdifferenziert in Abhängigkeit vom Auftreten der Regenzeit modifiziert. (2) Das Infiltrationsmodul bildet insbesondere Oberflächenabfluss durch Infiltrationsüberschuss als dominierender Abflusskomponente ab. (3) Zur aggregierten Beschreibung der Wasserbilanz von im Modell nicht einzeln erfassbaren Stauseen wird ein Speichermodell unter Berücksichtigung verschiedener Größenklassen und ihrer Interaktion über das Gewässernetz eingesetzt. (4) Ein Modell zur Bestimmung der Entnahme durch Wassernutzung in verschiedenen Sektoren ist an Wasa gekoppelt. (5) Ein Kaskadenmodell zur zeitlichen Disaggregierung von Niederschlagszeitreihen, das in dieser Arbeit speziell für tropische konvektive Niederschlagseigenschaften angepasst wird, wird zur Erzeugung höher aufgelöster Niederschlagsdaten verwendet. Alle Modellparameter von Wasa können von physiographischen Gebietsinformationen abgeleitet werden, sodass eine Modellkalibrierung primär nicht erforderlich ist. Die Modellanwendung von Wasa für historische Zeitreihen ergibt im Allgemeinen eine gute Übereinstimmung der Simulationsergebnisse für Abfluss und Stauseespeichervolumen mit Beobachtungsdaten in unterschiedlich großen Einzugsgebieten. Die mittlere Wasserbilanz sowie die hohe monatliche und jährliche Variabilität wird vom Modell angemessen wiedergegeben. Die Grenzen der Anwendbarkeit des Modell-konzepts zeigen sich am deutlichsten in Teilgebieten mit Abflusskomponenten aus tieferen Grundwasserleitern, deren Dynamik ohne Kalibrierung nicht zufriedenstellend abgebildet werden kann. Die Modellanwendungen zeigen weiterhin: (1) Laterale Prozesse der Umverteilung von Bodenfeuchte und Abfluss auf der Hangskala, vor allem die Wiederversickerung von Oberflächenabfluss, führen auf der Skala von Einzugsgebieten zu deutlich kleineren Abflussvolumen als die einfache Summe der Abflüsse der Teilflächen. Diese Prozesse sollten daher auch in großskaligen Modellen abgebildet werden. Die unterschiedliche Ausprägung dieser Prozesse für unterschiedliche Bedingungen zeigt sich an Hand einer prozentual größeren Verringerung der Abflussvolumen in trockenen im Vergleich zu feuchten Jahren. (2) Die Niederschlagseigenschaften haben einen sehr großen Einfluss auf die hydrologische Reaktion in semiariden Gebieten. Insbesondere die durch die grobe zeitliche Auflösung des Modells und durch Interpolationseffekte unterschätzten Niederschlagsintensitäten in den Eingangsdaten und die daraus folgende Unterschätzung von Abflussvolumen müssen im Modell kompensiert werden. Ein Skalierungsfaktor in der Infiltrationsroutine oder die Verwendung disaggregierter stündlicher Niederschlagsdaten zeigen hier gute Ergebnisse. Die Simulationsergebnisse mit Wasa sind insgesamt durch große Unsicherheiten gekennzeichnet. Diese sind einerseits in Unsicherheiten der Modellstruktur zur adäquaten Beschreibung der relevanten hydrologischen Prozesse begründet, andererseits in Daten- und Parametersunsicherheiten in Anbetracht der geringen Datenverfügbarkeit. Von besonderer Bedeutung ist: (1) Die Unsicherheit der Niederschlagsdaten in ihrem räumlichen Muster und ihrer zeitlichen Struktur hat wegen der stark nicht-linearen hydrologischen Reaktion einen großen Einfluss auf die Simulationsergebnisse. (2) Die Unsicherheit von Bodenparametern hat im Vergleich zu Vegetationsparametern und topographischen Parametern im Allgemeinen einen größeren Einfluss auf die Modellunsicherheit. (3) Der Effekt der Unsicherheit einzelner Modellkomponenten und -parameter ist für Jahre mit unter- oder überdurchschnittlichen Niederschlagsvolumen zumeist unterschiedlich, da einzelne hydrologische Prozesse dann jeweils unterschiedlich relevant sind. Die Unsicherheit einzelner Modellkomponenten- und parameter hat somit eine unterschiedliche Bedeutung für die Unsicherheit von Szenarienrechnungen mit steigenden oder fallenden Niederschlagstrends. (4) Der bedeutendste Unsicherheitsfaktor für Szenarien der Wasserverfügbarkeit für die Untersuchungsregion ist die Unsicherheit der den regionalen Klimaszenarien zu Grunde liegenden Ergebnisse globaler Klimamodelle. Eine deutliche Zunahme oder Abnahme der Niederschläge bis 2050 kann gemäß den hier vorliegenden Daten für das Untersuchungsgebiet gleichermaßen angenommen werden. Modellsimulationen für Klimaszenarien bis zum Jahr 2050 ergeben, dass eine mögliche zukünftige Veränderung der Niederschlagsmengen zu einer prozentual zwei- bis dreifach größeren Veränderung der Abflussvolumen führt. Im Falle eines Trends von abnehmenden Niederschlagsmengen besteht in der Untersuchungsregion die Tendenz, dass auf Grund der gegenseitigen Beeinflussung der großen Zahl von Stauseen beim Rückhalt der tendenziell abnehmenden Abflussvolumen die Effizienz von neugebauten Stauseen zur Sicherung der Wasserverfügbarkeit zunehmend geringer wird. --- Anmerkung: Der Autor ist Träger des von der Universitätsgesellschaft Potsdam e.V. vergebenen Wissenschaftspreises zur Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses für die beste Dissertation des Jahres 2002/2003 an der Universität Potsdam.

IMP3 can predict aggressive behaviour of lung adenocarcinoma

PubMed Central

2012-01-01

Background Lung cancer most often presents as an inoperable tumour and the diagnosis is usually performed on a small biopsy/cytology specimen. In the group of non small cell lung cancer - not otherwise specified, adenocarcinoma phenotype can be determined immunohistochemically using TTF-1 and Napsin A. Expression of oncofetal protein IMP3 in human cancer is associated with poor differentiation and aggressive behaviour. In the present study expression of IMP3 was correlated with expression of TTF-1 and Napsin A, histological subtype and clinical stage of lung adenocarcinoma. We were interested whether distant metastases are associated with IMP3 overexpression, regardless of the histologic subtype of adenocarcinoma. Methods In retrospective study, consecutive series of 105 patients with advanced lung adenocarcinoma diagnosed from 2006 to 2009 in Clinical Hospital Center Split, Croatia, were analysed. Clinical data were collected from the Pulmology Department and time of death from the Mortality Registry. Paraffin blocks of bronchoscopic biopsies were collected from the Institute of Pathology and 15 cases excluded from the analysis due to insufficient material. Expression of IMP3, Napsin A and TTF-1 were analysed by indirect enzyme immunohistochemistry. Statistical analysis was performed and P values less than 0.05 considered significant. Results Of 90 patients, 71 (78%) were males and 19 (22%) females. Median age for males was 61.5 years (min-max 43–83) and for females 61 years (min-max 44–86). Pleural effusion was found in 15 (16.6%) and distant metastases in 45 (50%) cases. According to histological subtypes, there were 34 acinar, 2 lepidic, 2 papillary and 52 solid subtypes. IMP3 overexpression was found in 63 cases (70%) and was correlated with solid subtype (P = 0.002) and negative/weak Napsin A expression (P = 0.004). Strong Napsin A expression correlated with TTF-1 expression (P = 0.003) and lower histological grades (P = 0.031). Patients with IMP3 overexpression more often had distant metastases than patients with negative IMP3, 55.5% versus 33.3% (P = 0.033). Non solid subtypes with IMP3 overexpression developed distant metastasis more common than non solid subtypes with negative IMP3, 72% versus 35% (P = 0.028). Conclusions Expression of IMP3 correlates with solid subtype and with distant metastases regardless of histological subtype of lung adenocarcinoma. Virtual slides http://www.diagnosticpathology.diagnomx.eu/vs/1966211581795258 Zusammenfassung Hintergrund Das Lungenkarzinom kommt meistens als nicht resektabler Tumor vor und die Diagnose kann nur in kleinen Biopsaten oder zytologisch gestellt werden. In der Gruppe der nicht kleinzelligen Lungenkarzinome kann der nicht anders spezifizierte Adenokarzinom Phänotyp mit Hilfe der Antikörper TTF-1 und Napsin A diagnostiziert werden. Die Expression des onkoföetalen Proteins IMP3 ist bei humanen Karzinomen mit agressivem Verhalten und metastatischem Potential verbunden. In dieser Studie korreliert die Expression von IMP3 mit TTF-1, Napsin A, histologischem Typ und klinischem Staging des Lungenkarzinoms. Wir waren daran interessiert, ob Fernmetastasen mit IMP3 Überexpression assoziiert sind, unabhängig von der histologischen Subtyp von Adenokarzinom. Methode In der retrospektiven Studie wurden die von 2006 bis 2009 im Klinischem Krankenhaus Split, Kroatien diagnostizerte Adenokarzinome der Lunge von 105 Patienten analysiert. Die klinischen Daten stammten aus der Abteilung für Pulmologie und im Falle des Todes vom Todesregister. Die Paraffinblöcke der primären Lungenbiopsate dieser Patienten wurden im Institut für Pathologie mit der indirekter Enzym - Immunohistochemie mittels Kombination der Antikörper gegen IMP3, Napsin A und TTF1 untersucht. 15 Fälle aus der Analyse aufgrund unzureichender Material ausgeschlossen. Es wurde eine statistische Untersuchung durchgeführt und Werte weniger als 0.05 P wurden als statistisch signifikant bezeichnet. Ergebnisse Von 90 Patienten mit Lungencarcinom waren 71 (78%) mänlich, durchschnittliches Alter war für Männer 61.5 Jahre (min-max 43–83) und 61 Jahre für Frauen (min-max 44–86). Pleurale Effusionen fand man in 15 Fällen (16.6%) und Fernmetastasen in 45 (50%) Fällen. Histologische Sybtypen waren: 2 lepidic Karzinome, 34 azinäre Karzinome, 2 papilläre und 52 solide Karzinome. IMP3 war exprimiert in 63 Fälle (70%). Positive IMP3 Expression war mit solidem Typ (P = 0.002) und negativer Napsin A Expression (P = 0.004) assoziert. Napsin A Expression war mit niedrigem Gradus (P = 0.031) und positiver TTF-1 Expression (P = 0.003) assoziert. Patienten mit IMP3 Überexpression öfter hatten Fernmetastasen als Patienten mit negativen IMP3, 55.5% versus 33.3% (P = 0.033). Non solide Subtyp mit IMP3 Überexpression entwickelten Fernmetastasen Meer häufiger als nicht festem Subtyp mit negativen IMP3, 72% versus 35% (P = 0.028). Schlussworte Die Expression von IMP3 ist mit negaativer Expression von Napsin A, solidem Subtyp und Metastasen verbunden und hat praktische predictive Werte in der pathologischen Diagnose des Adenokarzinoms der Lunge. Die Expression von IMP3 korreliert mit soliden Subtyp und mit Fernmetastasen unabhängig von histologische Subtyp Lungenadenokarzinom. PMID:23190601

Fi Investigations On Hp-Rocks From The Lower Engadine Window New Insights On Its Late Tectono-Metamorphic Evolution

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Bertle, R. J.; Götzinger, M. A.; Koller, F.

2003-04-01

Fluid inclusions studies in metamorphic rocks allow to reconstruct not only the chemistry of the fluids enabling and/or supporting metamorphic reactions but also the late metamorphic evolution of orogenesis. Therefore late, discordant quarz-calcite veins were investigated using FI-techniques. The Engadine Window which is exposed at the Swiss-Austrian-border exposes the penninic units of the Western Alps as a tectonic window within the Austroalpine nappes of the Eastern Alps. The nappes of the Engadine window underwent metamorphism and deformation during Tertiary times (THÖNI 1981, BERTLE 2000). The highest unit (Fimber unit) and the core of the window (= Zone of Pfunds) suffered HP-LT-metamorphism. P-T-conditions for parts of the Zone of Pfunds at the region of Piz Mundin are at 13-15 kbar at 380^oC (BOUSQUET et al. 2002) indicated by the occurrence of carpholite and glaucophane. The late metamorphic history is not very well constrained. There exist only a few FI-data published in an abstract by STÖCKHERT et al. 1990 and some unpublished data in RING 1989. During the ongoing mapping campaign of the first author samples from the Fimber unit and the Zone of Pfunds were collected and investigated using a LINKHAM freezing-cooling-stage. The investigated veins are discordant in respect to the main-foliation of the rocks and show nice cristalls of quarz, calcite and sometimes feldspar (adularia). Structural data implie that the investigated veins correspond to a set of ac-joints that correlate to the late updoming of the large "Engadiner Gewölbe" (Engadin anticlinal structure, MATTMÜLLER 1996). All investigated veins (from all tectonic units) show the same relationship to the anticlinal structure. FI-investigations show, that a large amount of the primary FI are decrepitated, however it was possible to find enough to provide a serious statistical data set. FI from Piz Mundin in the core of the Engadine window exhibit at the base of the vein quarz at the contact to the host rock (blueschist) epidote-clinozoisite cristalls. Futheron amphibole is visible. It is common at the base of the vein quarz and decreases towards the middle of the vein. FI are H2O-rich and indicate high pressure of trapping. Quarzes from the upper most part of the Zone of Pfunds from S of Zeblasjoch (W of Samnaun Dorf) show two main groups of primary FI which could be differentiated at room temperature: homogenous FI and such with a bubble. All FI were frozen at max. temperatures of ca. -56 ^oC. Bigger FI show cracking due to cristallisation pressure (build up of "wings"), the cracks however closed again during heating, so that the FI remained closed. Initial melting started between -20 ^oC (first recristallisation signs) and -9 ^oC, final melting was observable at -1 ^oC to 0 ^oC. Then the FI was a.) homogenous or b.) showed a bubble. Homogenisation Temp. of the inclusions with bubble were in the range of 70 to 150 ^oC , most of them between 70 and 80 ^oC and 110 - 125 ^oC. The data indicate a more or less pure H_2O-system for the FI under high pressure. Assuming a cristallisation temperature of the cristalls of about 200 to 250 ^oC and a density of the FI between 0,97 and 1,0 g/cm^3 pressures of 2,5 to 4,5 Kbar are indicated. The same P-T-conditions (same chemistry and melting & homog. Temp.) could be derived from FI in quarz from the Salaaser Kopf (Idalpe) for the late metamorphic evolution of the Fimber unit, indicating that the late metamorphic history of both units is the same. It is concluded that opening of the veins and first cristallisation of vein quarz corresponds to the first signs of updoming of the Engadine anticlinal structure. Updoming of the anticline started when the whole nappe stack was covered by the Austroalpine nappes. Therefore FI show such high pressures for trapping of the fluid. Acknowledgements: Data partly result from FWF-project P. 15278 "Bündnerschieferakkretion in the westlichen Ostalpen". Financal support is greatly acknowledged. References: BERTLE, R. J. 2000: Zur Geologie und Geochronologie um Alp Trida (Samnaun/Schweiz) einschließlich ingenieurgeologischer Fragen der Gebirgsauflösung und des Permafrosts. - Unpubl. Msc-Thesis. Univ. Wien, 395 S. BOUSQUET, R., GOFFÉ, B., VIDAL, O., OBERHÄNSLI, R. & PATRIAT, M. 2002: The tectono-metamorphic history of the Valaisan domain from the Western to the Central Alps: new constraints on the evolution of the Alps. - Geol. Soc. America Bull., 114/2, S. 207-225. KÜSTER, M. &STÖCKHERT, B. 1997: Density changes of fluid inclusions in high-pressure low-temperature metamorphic rocks from Crete: A thermobarometric approach based on the creep strength of the host minerals. Lithos, 41, S. 151-167. MATTMÜLLER, C. R. 1996: Geometrische Untersuchung des Inntalgewölbes. - Jahrb. Geol. B.-A., 139/1, S. 45-69, Wien 1996. RING, U. 1989: Tectonogenesis of the Penninic/Austroalpine Boundary Zone: The Arosa Zone (Grisons Rätikon area, Swiss-Austrian Alps). - Unpubl. Phd.-Thesis., 177 p., Tübingen. STOECKHERT, B., RÖSSNER, G., KÜSTER, M., HEIDER, M., GUNDLACH, K. &RICHTER, D.K. 1990: High-Pressure Metamorphism of the Mesozoic Sediments in the Lower Engadine Window, Eastern Alps. - Terra Abstracts, 2, S. 34, 1990. THÖNI, M. 1981: Degree and Evolution of the Alpine Metamorphism in the Austroalpine Unit W of the Hohe Tauern in the light of K/Ar and Rb/Sr Age Determinations on Micas. - Jahrb. Geol. B.-A., 124/1, S. 111-174, Wien 1981.

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.

Robust boosting via convex optimization

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Rätsch, Gunnar

2001-12-01

In this work we consider statistical learning problems. A learning machine aims to extract information from a set of training examples such that it is able to predict the associated label on unseen examples. We consider the case where the resulting classification or regression rule is a combination of simple rules - also called base hypotheses. The so-called boosting algorithms iteratively find a weighted linear combination of base hypotheses that predict well on unseen data. We address the following issues: o The statistical learning theory framework for analyzing boosting methods. We study learning theoretic guarantees on the prediction performance on unseen examples. Recently, large margin classification techniques emerged as a practical result of the theory of generalization, in particular Boosting and Support Vector Machines. A large margin implies a good generalization performance. Hence, we analyze how large the margins in boosting are and find an improved algorithm that is able to generate the maximum margin solution. o How can boosting methods be related to mathematical optimization techniques? To analyze the properties of the resulting classification or regression rule, it is of high importance to understand whether and under which conditions boosting converges. We show that boosting can be used to solve large scale constrained optimization problems, whose solutions are well characterizable. To show this, we relate boosting methods to methods known from mathematical optimization, and derive convergence guarantees for a quite general family of boosting algorithms. o How to make Boosting noise robust? One of the problems of current boosting techniques is that they are sensitive to noise in the training sample. In order to make boosting robust, we transfer the soft margin idea from support vector learning to boosting. We develop theoretically motivated regularized algorithms that exhibit a high noise robustness. o How to adapt boosting to regression problems? Boosting methods are originally designed for classification problems. To extend the boosting idea to regression problems, we use the previous convergence results and relations to semi-infinite programming to design boosting-like algorithms for regression problems. We show that these leveraging algorithms have desirable theoretical and practical properties. o Can boosting techniques be useful in practice? The presented theoretical results are guided by simulation results either to illustrate properties of the proposed algorithms or to show that they work well in practice. We report on successful applications in a non-intrusive power monitoring system, chaotic time series analysis and a drug discovery process. --- Anmerkung: Der Autor ist Träger des von der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Potsdam vergebenen Michelson-Preises für die beste Promotion des Jahres 2001/2002. In dieser Arbeit werden statistische Lernprobleme betrachtet. Lernmaschinen extrahieren Informationen aus einer gegebenen Menge von Trainingsmustern, so daß sie in der Lage sind, Eigenschaften von bisher ungesehenen Mustern - z.B. eine Klassenzugehörigkeit - vorherzusagen. Wir betrachten den Fall, bei dem die resultierende Klassifikations- oder Regressionsregel aus einfachen Regeln - den Basishypothesen - zusammengesetzt ist. Die sogenannten Boosting Algorithmen erzeugen iterativ eine gewichtete Summe von Basishypothesen, die gut auf ungesehenen Mustern vorhersagen. Die Arbeit behandelt folgende Sachverhalte: o Die zur Analyse von Boosting-Methoden geeignete Statistische Lerntheorie. Wir studieren lerntheoretische Garantien zur Abschätzung der Vorhersagequalität auf ungesehenen Mustern. Kürzlich haben sich sogenannte Klassifikationstechniken mit großem Margin als ein praktisches Ergebnis dieser Theorie herausgestellt - insbesondere Boosting und Support-Vektor-Maschinen. Ein großer Margin impliziert eine hohe Vorhersagequalität der Entscheidungsregel. Deshalb wird analysiert, wie groß der Margin bei Boosting ist und ein verbesserter Algorithmus vorgeschlagen, der effizient Regeln mit maximalem Margin erzeugt. o Was ist der Zusammenhang von Boosting und Techniken der konvexen Optimierung? Um die Eigenschaften der entstehenden Klassifikations- oder Regressionsregeln zu analysieren, ist es sehr wichtig zu verstehen, ob und unter welchen Bedingungen iterative Algorithmen wie Boosting konvergieren. Wir zeigen, daß solche Algorithmen benutzt werden koennen, um sehr große Optimierungsprobleme mit Nebenbedingungen zu lösen, deren Lösung sich gut charakterisieren laesst. Dazu werden Verbindungen zum Wissenschaftsgebiet der konvexen Optimierung aufgezeigt und ausgenutzt, um Konvergenzgarantien für eine große Familie von Boosting-ähnlichen Algorithmen zu geben. o Kann man Boosting robust gegenüber Meßfehlern und Ausreissern in den Daten machen? Ein Problem bisheriger Boosting-Methoden ist die relativ hohe Sensitivität gegenüber Messungenauigkeiten und Meßfehlern in der Trainingsdatenmenge. Um dieses Problem zu beheben, wird die sogenannte 'Soft-Margin' Idee, die beim Support-Vector Lernen schon benutzt wird, auf Boosting übertragen. Das führt zu theoretisch gut motivierten, regularisierten Algorithmen, die ein hohes Maß an Robustheit aufweisen. o Wie kann man die Anwendbarkeit von Boosting auf Regressionsprobleme erweitern? Boosting-Methoden wurden ursprünglich für Klassifikationsprobleme entwickelt. Um die Anwendbarkeit auf Regressionsprobleme zu erweitern, werden die vorherigen Konvergenzresultate benutzt und neue Boosting-ähnliche Algorithmen zur Regression entwickelt. Wir zeigen, daß diese Algorithmen gute theoretische und praktische Eigenschaften haben. o Ist Boosting praktisch anwendbar? Die dargestellten theoretischen Ergebnisse werden begleitet von Simulationsergebnissen, entweder, um bestimmte Eigenschaften von Algorithmen zu illustrieren, oder um zu zeigen, daß sie in der Praxis tatsächlich gut funktionieren und direkt einsetzbar sind. Die praktische Relevanz der entwickelten Methoden wird in der Analyse chaotischer Zeitreihen und durch industrielle Anwendungen wie ein Stromverbrauch-Überwachungssystem und bei der Entwicklung neuer Medikamente illustriert.

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/

Localised states in organic semiconductors and their detection

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Imperia, Paolo

2002-06-01

New polymers and low molecular compounds, suitable for organic light emitting devices and organic electronic applications, have been synthesised in this years in order to obtain electron transport characteristics compatible with requirements for applications in real plastic devices. However, despite of the technological importance and of the relevant progress in devices manufacture, fundamental physical properties of such class of materials are still not enough studied. In particular extensive presence of distributions of localised states inside the band gap has a deep impact on their electronic properties. Such presence of shallow traps as well as the influence of the sample preparation conditions on deep and shallow localised states have not been, until now, systematically explored. The thermal techniques are powerful tools in order to study localised levels in inorganic and organic materials. Thermally stimulated luminescence (TSL), thermally stimulated currents (TSC) and thermally stimulated depolarisation currents (TSDC) allow to deeply look to shallow and deep trap levels as well as they permit to study, in synergy with dielectric spectroscopy (DES), polarisation and depolarisation effects. We studied, by means of numerical simulations, the first and the second order kinetic equations characterised by negligible and strong re-trapping respectively. We included in the equations Gaussian, exponential and quasi-continuous distributions of localised states. The shapes of the theoretical peaks have been investigated by means of systematic variation of the two main parameters of the equations, i. e. the energy trap depth E and the frequency factor a and of the parameters regulating the distributions, in particular for a Gaussian distribution the distribution width s and the integration limits. The theoretical findings have been applied to experimental glow curves. Thin films of polymers and low molecular compounds. Polyphenylquinoxalines, trisphenylquinoxalines and oxadiazoles, studied because of their technological relevance, show complex thermograms, having several levels of localised states and depolarisation peaks. In particular well ordered films of an amphiphilic substituted 2-(p-nitrophenyl)-5-(p-undecylamidophenyl)-1,3,4-oxadiazole (NADPO) are characterised by rich TSL thermograms. A wide region of shallow traps, localised at Em = 4 meV, has been successfully fit by means of a first order kinetic equation having a Gaussian distribution of localised states. Two further peaks, having a different origin, have been characterised. The peaks at Tm = 221.5 K and Tm = 254.2 have activation energy of Em= 0.63 eV and Em = 0.66 eV, frequency factor s = 2.4x1012 s-1 and s = 1.85x1011 s-1, distribution width s = 0.045 eV and s = 0.088 eV respectively. Increasing the number of thermal cycle, a peak, probably connected with structural defects, appears at Tm = 197.7 K. The numerical analysis of this peak was performed by means of a first order equation containing a Gaussian distribution of traps. The activation energy of the trap level is centred at Em = 0.55 eV. The distribution is perfectly symmetric with a quite small width s = 0.028 eV. The frequency factor is s = 1.15 x 1012 s-1, resulting of the same order of magnitude of its neighbour peak at Tm = 221.5 K, having both, probably, the same origin. Furthermore the work demonstrates that the shape of the glow curves is strongly influenced by the excitation temperature and by the thermal cycles. For that reason Gaussian distributions of localised states can be confused with exponential distributions if the previous thermal history of the samples is not adequately considered. In den letzten Jahren ist eine Vielzahl neuer organischer Polymere und niedermolekularer Verbindungen synthetisiert worden, die sich als aktive Komponente für Elektrolumineszenz-Bauelemente und andere elektronische Anwendungen eignen. Trotz der großen technologischen Bedeutung und des erheblichen Fortschrittes, der bei der Herstellung solcher Materialien erzielt worden ist, sind grundlegende physikalische Eigenschaften dieser Materialklassen noch nicht ausreichend erforscht. Insbesondere das Auftreten lokalisierter Zustände innerhalb der Bandlücke hat besondere Bedeutung für ihre elektronischen Eigenschaften. Sowohl die Präsenz dieser flachen traps (Fallen, Löcher) als auch der Einfluß der Herstellungsbedingungen auf die tiefen und flachen lokalisierten Zustände wurden bisher nicht systematisch untersucht. Thermische Techniken sind wichtige Methoden, um lokalisierte Niveaus in organischen und anorganischen Materialien zu erforschen. Themisch-Stimulierte Lumineszenz (TSL), Thermisch-Stimulierte Ströme (TSC) und Thermisch-Stimulierte Depolarisierte Ströme (TSDC) ermöglichen die Untersuchung flacher und tiefer traps; in Verbindung mit DiElektrischer Spektroskopie (DES) können außerdem Polarisations- und Depolarisationseffekte studiert werden. Mit Hilfe numerischer Simulationen haben wir die kinetischen Gleichungen erster und zweiter Ordnung untersucht, die sich durch schwaches bzw. starkes Wieder-Fangen beschreiben lassen. In diesen Gleichungen haben wir Gaussian-, exponentielle und quasi-kontinuierliche Verteilungen von lokalisierten Zustände berücksichtigt. Durch Veränderung der beiden wichtigsten Parameter (Tiefe der traps E und Häufigkeit) konnte die Form der thermischen Maxima untersucht werden. Auch die die Gaussian-Verteilung bestimmenden Faktoren wurden verändert. Diese theoretischen Ergebnisse wurden auf die experimentellen Glow-Kurven angewandt. Dünne Filme aus polymeren und niedermolekularen Verbindungen (Polyphenylquinoxaline, Trisphenylquinoxaline und Oxadiazole), die wegen ihrer technologischen Bedeutung ausgewählt wurden, zeigen komplexes thermisches Verhalten. Insbesondere hoch geordnete Filme eines amphiphil substituierten 2-(p-nitrophenyl)-5-(p-undecylamidophenyl)-1,3,4-oxadiazols (NADPO) zeichnen sich durch komplexe TSL-Diagramme aus. Im Bereich von Em = 4 meV wurde eine Region flacher traps gefunden. Zwei weitere TSL-Maxima treten bei Tm = 221.5 K bzw. Tm = 254.2 K auf. Sie besitzen Aktivierungsenergien von Em= 0.63 eV bzw. Em = 0.66 eV, ihre Frequenzfaktoren betragen s = 2.4x1012 s-1 bzw. s = 1.85x1011 s-1, sie zeigen Breiten der Verteilung von s = 0.045 eV bzw. s = 0.088 eV. Des weiteren zeigt diese Arbeit, daß die Form der Glow-Kurven stark von der Anregungstemperatur und vom thermischen Kreislauf beeinflußt wird.

Herstellung von Chitosan und einige Anwendungen

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Struszczyk, Marcin Henryk

2001-05-01

1. Die Deacetylierung von crabshell - Chitosan führte gleichzeitig zu einem drastischen Abfall der mittleren viscosimetrischen Molmasse ( Mv), insbesondere wenn die Temperatur und die Konzentration an NaOH erhöht werden. Diese Parameter beeinflussten jedoch nicht den Grad der Deacetylierung (DD). Wichtig ist jedoch die Quelle des Ausgangsmaterials: Chitin aus Pandalus borealis ist ein guter Rohstoff für die Herstellung von Chitosan mit niedrigem DD und gleichzeitig hoher mittlerer Mv, während Krill-Chitin (Euphausia superba) ein gutes Ausgangsmaterial zur Herstellung von Chitosan mit hohem DD und niedrigem Mv ist. Chitosan, das aus Insekten (Calliphora erythrocephala), unter milden Bedingungen (Temperatur: 100°C, NaOH-Konzentration: 40 %, Zeit: 1-2h ) hergestellt wurde, hatte die gleichen Eigenschaften hinsichtlich DD und Mv wie das aus Krill hergestellte Chitosan. Der Bedarf an Zeit, Energie und NaOH ist für die Herstellung von Insekten-Chitosan geringer als für crabshell-Chitosan vergleichbare Resultaten für DD und Mv. 2. Chitosan wurde durch den Schimmelpilz Aspergillus fumigatus zu Chitooligomeren fermentiert. Die Ausbeute beträgt 25%. Die Chitooligomere wurden mit Hilfe von HPLC und MALDI-TOF-Massenspektrmetrie identifiziert. Die Fermentationsmischung fördert die Immunität von Pflanzen gegen Bakterien und Virusinfektion. Die Zunahme der Immunität schwankt jedoch je nach System Pflanze-Pathogen. Die Fermentation von Chitosan durch Aspergillus fumigatus könnte eine schnelle und billige Methode zur Herstellung von Chitooligomeren mit guter Reinheit und Ausbeute sein. Eine partiell aufgereinigte Fermentationsmischung dieser Art könnte in der Landwirtschaft als Pathogeninhibitor genutzt werden. Durch kontrollierte Fermentation, die Chitooligomere in definierter Zusammensetzung (d.h. definierter Verteilung des Depolymerisationsgrades) liefert, könnte man zu Mischungen kommen, die für die jeweilige Anwendung eine optimale Bioaktivität besitzen. 3. Die aus Chitosan-Dispersionen hergestellten MCChB-Filme weisen bessere mechanische Eigenschaften (Bruchfestigkeit, Dehnung) und eine höhere Wasseraufnahmefähigkeit auf als Filme, die nach herkömmlichen Methoden aus sauerer Lösung hergestellt werden. Die Einführung von Proteinen ändert die mechanischen Eigenschaften der MCChB-Filme abhängig von der Art, der Proteine sowie des DD und der Mv des eingesetzte Chitosan. Die Zugabe von Protein beschleunigt den biologischen Abbau der MCChB-Filme. Aus den untersuchten MCChB-Filmen mit Proteinzusatz können leichte, reißfeste und dennoch elastische Materialen hergestellt werden. 4. Mit Hilfe von MCChB-Dispersion kann Papier modifiziert werden. Dadurch werden die mechanischen Eigenschaften verbessert und die Wasseraufnahme wird verringert. Die Zugabe von Proteinen verringert das Wasseraufnahmevermögen noch weiter. Ein geringes Wasseraufnahmevermögen ist der bedeutendste Faktor bei der Papierherstellung. Auch Papier, das mit einem MCChB-Protein-Komplexe modifiziert wurde, zeigt gute mechanische Eigenschaften. 5. Wird Chitosan durch unmittelbare Einführung von MCChB auf Cellulose-Fasern aufgebracht, so erhält man eine netzartige Struktur, während durch Ausfällung aufgebrachtes Chitosan eine dünne Schicht auf den Cellulose-Fasern bildet. Die netzartige Struktur erleichtert die Bioabbaubarkeit, während die Schichtstruktur diese erschwert. 6. Die guten mechanischen Eigenschaften, die geringe Wasseraufnahmefähigkeit und die mit Cellulose vergleichbare Bioabbaubarkeit von Papier, das mit MCChB modifiziert wurde, lassen MCChB für die Veredlung von Papier nützlich erscheinen. 1. Deacetylation of the crustacean chitosan causes drastically decrease in the Mv with increasing reaction temperature and time as well as the concentration of sodium hydroxide. However, the DD are relatively less affected. Pandalus borealis is a good source for production of chitosan having high Mv and low DD, whereas chitosan of medium to low Mv can ideally be prepared using krill chitin. Insect chitosan is prepared under milder condition as compared with the crustacean chitosan, showed similar Mv and DD. Moreover, the consumption of time, energy and sodium hydroxide is much lower than for crustacean chitosan used. The properties of chitin (type of source, crystallinity, DD, Mv, swelling properties, particle size) affect the deacetylated polymer parameters. 2. Fermentation of chitosan using fungus Aspergillus fumigatus resulted in a composition of oligosaccharides with controlled molecular weight and yield at least 25 wt%. The product of fermentation effectively inhibited the viral and/or bacterial infection of the plant. This method can be an excellent, inexpensive system for preparation of bioactive agent. The preliminary purified fermentation mixture due to its antiviral and antibacterial behaviour is capable to be used as a natural, plant protection agent. The controlled degradation of chitosan connected with the production of various oligosaccharides having specified molecular weight allows obtaining the product with optimum bioactivity for suitable applications. 3. The films formed form microcrystalline chitosan (MCChB) gel-like dispersion demonstrate the better mechanical properties and higher swelling behaviour than typical films prepared using acidic solution of chitosan. The introduction of proteins significantly changes the mechanical strength and swelling behaviour. Addition of proteins causes the increase in their biodecomposition. The blended films containing proteins could be the base for formation of the resistant materials showed excellent elongation at break. 4. The application of MCChB in a paper formation as a modificator of the fibre-water interactions allows producing the paper sheets indicating the high increase in the mechanical properties and significant decrease in swelling properties. The introduction of MCChB with proteins causes a slight decrease in paper mechanical strength, if determined at low relative humidity. However, the mechanical strength measured at high relative humidity differ less than for paper sheet containing only MCChB. 5. Direct introduction of MCChB to a paper pulp forms the "web-like" structure of cellulose fibres and MCChB. The "web-like" structure of MCChB enables the faster biodecomposition of formed paper sheets. The precipitation of MCChB as wells as introduction of MCChB with proteins causes the "coat-like" structure. MCChB creates a thin layers coated the cellulose fibres lowering a biodecomposition rate. 6. The properties of paper sheets modified by MCChB such as: similar to cellulose biodegradation, excellent mechanical properties at rel. high humidity and the decrease in swelling properties as well as various possibilities to introduce MCChB allow to apple microcrystalline chitosan with or without proteins as the modificator of the fibre-water interactions in paper.

Change in genetic correlation due to selection using animal model evaluation.

PubMed

Strandén, I; Mäntysaari, E A; Mäki-Tanila, A

1993-01-12

Monte Carlo simulation and analytical calculations were used to study the effect of selection on genetic correlation between two traits. The simulated breeding program was based on a closed adult multiple ovulation and embryo transfer nucleus breeding scheme. Selection was on an index calculated using multi-trait animal model (AM). Analytical formulae applicable to any evaluation method were derived to predict change in genetic (co)variance due to selection under multi-trait selection using different evaluation methods. Two formulae were investigated, one assuming phenotypic selection and the other based on a recursive two-generation AM selection index. The recursive AM method approximated information due to relatives by a relationship matrix of two generations. Genetic correlation after selection was compared under different levels of initial genetic and environmental correlations with two different selection criteria. Changes in genetic correlation were similar in simulation and analytical predictions. After one round of selection the recursive AM method and the simulation gave similar predictions while the phenotypic selection predicted usually more change in genetic correlation. After several rounds of selection both analytical formulae predicted more change in genetic correlation than the simulation. ZUSAMMENFASSUNG: Änderung der genetischen Korrelation bei Selektion mit einem Tiermodell Der Selektionseffekt auf die genetische Korrelation zwischen zwei Merkmalen wurde mit Hilfe von Monte Carlo-Simulation und analytischen Berechnungen untersucht. Ein geschlossener Adulter - MOET (Multiple Ovulation and Embryo Transfer) Zuchtplan wurde simuliert. Die Selektion gründete sich auf einen Index, der die Zuchtwertschätzung des Mehrmerkmals-Tiermodells benutzte. Analytische Formeln für die Voraussage der Änderung der genetischen (Ko)varianz unter multivariate Selektion für verschiedene Zuchtwertschätzungsmethode wurden deduziert. Zwei Formeln wurden studiert, die erste nahm phänotypische Auswahl an und die andere gründete sich auf ein wiederholte Mehrmerkmals-Tiermodell von zwei Generationen. Das wiederholte Mehrmerkmals-Tiermodell approximierte die Information aus den Verwandten mit Hilfe einer Verwandtschaftsmatrix der zwei Generationen. Die genetische Korrelation nach der Selektion aus der Simulation und den analytischen Formeln wurde mit verschiedenen reellen genetischen und umweltbedingten Korrelationen mit zwei Selektionskriterien verglichen. Sie änderte sich ähnlich bei Simulation und analytischen Formeln. Nach einem Selektionszyklus kamen das wiederholte Mehrmerkmals-Tiermodell und die Simulation zu gleichen Voraussagen, aber die phänotypische Selektion sagte mehr Änderung voraus. Nach mehreren selektierten Generationen sagten die beiden analytischen Formeln mehr Änderung in der genetischen Korrelation voraus als die Simulation. RÉSUMÉ: Changement de corrélation génétique du à la sélection en utilisant une évaluation de type modèle animal Une simulation Monte Carlo et des calculs analytiques ont été utilisés pour étudier l'effet de la sélection sur la corrélation génétique entre deux caractères. Le programme de sélection simulé a été basé sur le schéma d'un noyau de sélection adulte et fermé avec superovulation et transfert embryonnaire. La sélection portait sur un indice calculé à partir d'un modèle animal multicaractères (AM). Des formules analytiques applicables à n'importe quelle méthode d'évaluation ont été développées pour prédire le changement de (co)variance génétique du à la sélection multicaractères en utilisant différentes méthodes d'évaluation. Deux formules ont été étudiées, l'une supposant une sélection phénotypique et l'autre basée sur un index de sélection de type AM sur deux générations. La méthode AM récurrente prenait en compte l'information des apparentés de manière approximative à travers la matrice de parenté sur deux générations. La corrélation génétique après sélection a été comparée à différents niveaux de corrélations génétique et environnementale pour deux critères de sélection différents. Les changements de corrélation génétique étaient similaires dans les simulations et les prédictions analytiques. Après un cycle de sélection, la méthode récurrente AM et la simulation donnaient les prédictions similaires alors que la sélection phénotypique prédisait habituellement des changements de corrélations génétiques plus importants. Après plusieurs cycles de sélection, les deux formules analytiques prédisaient des changements de corrélation plus importants que la simulation. RÉSUMÉ: Cambio en la correlación genética debido a selección usando evaluaciones con modelo animal Se estudió el efecto de la selección sobre la correlación genética entre dos caracteres utilizando simulación de Monte Carlo y cálculos analíticos. El esquema de selección simulado estuvo basado en un núcleo adulto y cerrado de ovulación multiple y transferencia de embriones. El criterio de selección fue un indice calculado a partir de un modelo animal multicarácter (AM). Se derivaron fórmulas analíticas aplicables a cualquier método de evaluación para predecir cambios debidos a selección en las (co)varianzas genéticas bajo selección multicarácter usando distintos métodos de valoración. Se investigaron dos fórmulas, una que asumía selección fenotípica y la otra basada en un índice de selección AM recurrente con dos generaciones. El método AM recurrente aproximaba la información de parientes a través de una matriz de relaciones aditivas que contemplaba dos generaciones. La correlación genética tras la selección fue comparada bajo distintos niveles de correlación genética y ambiental iniciales con dos criterios de selección diferentes. Los cambios en correlatión genética fueron similares en las predicciones analíticas y con simulación. Tras un ciclo de selección, el método AM recurrente y la simulación produjeron predicciones similares mientras que la selección fenotípica predijo, generalmente, más cambio en la correlación genética. Después de varios ciclos de selección, las dos fórmulas analíticas predijeron más cambios en la correlación genética que la simulación. 1993 Blackwell Verlag GmbH.

The development of the Middle Triassic tectonical controlled Germanic Basin of Central Europe and the palaeoenvironmental related distribution of marine and terrestrial reptiles

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Diedrich, Cajus G.

2010-05-01

Nine Middle Triassic paleogeographical maps comprising the uppermost Upper Bunter, Lower to Middle Muschelkalk and Upper Muschelkalk to Lower Keuper time frame (Diedrich 2008b) show the marine ingression and regression cycle of the Middle Triassic Germanic Basin (Diedrich 2010c). For bathymetrical and palaeoenvironmental interpretations especially reptiles and their footprints are used. This Germanic Basin as analogon for the Arabian Gulf (Knaust 1997), north of the Tethys, was under marine and finally terrestrial influenced sediments in a time frame (after Kozur and Bachmann 2008) between 247.2 My (Myophoria Fm, Aegean, Lower Anisian) to 237.9 My (Grabfeld Fm, Longobardian, Lower Ladinian). In a duration of 9.3 My the Germanic Basin was filled up mainly with marine carbonates and at the end by siliciclastics influenced by the northern Tethys through the Silesian, Carpathian and later the Burgundian Gates which connected the Germanic Basin to the Northern Tethys. With the marine ingression from the East via the Silesian Gate (Poland) a ten to hundred kilometers extended intertidal flat to sabkha facies belt surrounded first only the central and then the Western Germanic Basin (Winterswijk, Netherlands). Those intertidal zones were used mainly by two different small reptiles as their primary habitat. Hereby they left Millions of the small tom medium sized footprints of the ichnogenera Rhynchosauroides and Procolophonichnium (Diedrich 2005, 2008a). Larger terrestrial and beach and sabkha adapted reptiles were Tanystrophaeus antiquus and unknown archosaurs, which are recorded only by their footprints. At the beginning of the ingression at the uppermost Bunter a shallow marine invertebrate fauna and coastal reptiles appeared in the Germanic Basin which must have originated mainly from the Northern Tethys. Especially all marine reptiles immigrated from the Tethys which is proven not only by assamblaged Tethyan cephalopod Ceratite species (cf. Diedrich 2008a). The coastal intertidal zones appeared with mud cracked biolaminate and sabkha dolomites ("Biolaminate and Sabkha facies") and expanded further west and south within the Lower Muschelkalk Winterswijk Fm (Aegean/Bithynian boundary), Osnabrück Fm, and Jena Fm (Bithynian to Pelsonian) (Diedrich and Trostheide 2007, Diedrich 2008a). The intertidal zones changed their extensions several times in the Lower Muschalkalk due to the less eustatically and more tectonically controlled very shallow relief cratonic basin morphology and were more stable in the western part of the flat carbonate ramp basin (Winterswijk, Netherlands) and in coastal zones in general. In the Germanic Basin centre (Rüdersdorf to Gogolin, Germany/Poland) the conditions were all that time under very shallow carbonate sand barr (Oolithtic, Terebratula or Shell bioclastic facies) or shallow subtidal ("Wellenkalk facies") conditions, whereas even extended seagrass meadows in shallow carbonate facies types are indirectly proven by invertebrate communities, especially snails. Those algae attracted especially placodontids which were the "Triassic seacows" feeding on such algae (Diedrich, 2010a), which immigrated with Paraplacodus, Placodus and Cyamodus already with the first Lower Muschelkalk ingression sequence. Also other reptiles such as nothosaurs Nothosaurus (small species), Cymatosaurus, the pachypleurosaurids Dactylosaurus, Neusticosaurus or Serpianosaurus must have originated from the tethys and were shallow marine and even lagoonary adapted paraxial swimming smaller marine reptiles. This "Lower Muschelkalk" time was highly tectonically active represented by several seismic layers (slumps, sigmoidal shocked layers, etc.) (cf. Schwarz 1975, Rüffer 1996, Knaust 2000, Diedrich 2008a), which were also reaching the intertidal beach zones, possibly even with tsunamite hazard events (Diedrich 2008b, 2009b). Such tsunamis or quick floodings due to storm events must have had hazardous impacts on marine reptiles or fishes, and the beach inhabiting terrestrial reptiles, which could have been killed by high amounts which explains the presence of many skeletons, bonebeds, and footprint preservations in the Germanic Basin biolaminate and lagoonal facies. With a high seismic peak during the Middle Muschelkalk Karlstadt Fm (Pelsonian/Illyrian boundary) in the intertidal zones up to 19 tectonically shocked biolaminate layers (locality Bernburg, Central Germany, Diedrich 2009b) prove the beginning of the Alpine tectonics and its raise (fold belt structure: Müller et al. 1964), but also the opening of the Carpathian Gate (graben structure: Szulc 1998), from which the epicenters were estimated by two main slickenside directions. Those can be found all over the Germanic Basin "Lower Muschelkalk" sediments (Szulc 1998, Föhlisch 2007, Diedrich 2009b). This time period of the Pelsonian/Illyrian boundary gave even such extended intertidal zones, that reptiles left Millions of tracks all over those biolaminate facies types, allowing those to migrate and distribute East (Bohemian Island) - West (Rhenisch Massif, London-Brabant Massif) due to "intertidal flat bridges". Therefore chirotherid archosaur trackmakers left Chirotherium, Isochirotherium and Brachychirotherium trackways quite abundantly not anymore in the typical Bunter red sandstone facies; now they appeared in the new environments, the intertidal biolaminates such as well documented at Bernburg (Central Germany, Diedrich 2009b), but also on other Middle Triassic coast east of the Massif Central (Demathieu 1985) or the Alps (e.g. Avanzini 2002). The only surviving marine reptiles were smaller lagoonal adapted pachypleurosaurs such as the common Anarosaurus and smaller sized Nothosaurus. Placodontids disappeared with the loss of the palaeoenvironment of the macroalgae meadows and seem to have migrated to the Carpathian gate and northern Tethys, where those habitats were still present. The dramatical habitat change with terrestrial territory loss, and marginal marine beach zone extensions seem to be also the reason for the beginning of the dinosaur raise in the world. Within the Middle Muschelkalk Heilbronn and Diemel Formations a massive sea level fall caused a new extension of intertidal zones and sabkhas, but also halite and gypsum evaporates ("Domolite-evaporate facies") in the basin center including the southern Germanic Basin branch (region Tübingen/Stuttgart, Southwestern Germany). The "Middle Muschelkalk" shallow relief and lagoon to intertidal dominated period changed again drastically within a new tectonic active "Upper Muschelkalk" time and strong "ingression" of the northern Tethys into the Germanic Basin within the Illyrian time (Bad Sulza Fm, Trochitenkalk Fm). A shallow marine, with shallow water carbonates filled Germanic Basin developed again, but this time with different consequences onto the former coastal zones, in which intertidal biolaminated and sabkhas disappeared as a result of steeper coastal morphologies. Whereas in the first ingression a shallow marine reptile fauna was present (Nothosaur-Pachypleurosaur taphocoenosis, Lower Bad Sulza Fm, Diedrich in prep.). The fauna changed with the main transgression within the Upper Bad Sulza Fm to a Placodontid-Pistosaur taphocoenosis with more open marine adapted forms (Diedrich in prep.). At those time also crinoid bioherms developed massively all over the central and southern Germanic Basin in front of the costs at the "steeper coast margins" (which were still hot high angled), as a "crinoid belt" (e.g. Aigner and Bachmann 1991), which was responsible for massive crinoidal limestones (= "Trochitenkalk facies"). In this period again "Triassic seacows" seem to have populated well the entire Germanic Basin, and here again seagrass meadow areas documented by benthic invertebrate palaeocommunities (Diedrich 2009a, 2010a). The marine macroplants must have built extended meadows on the shallow marine and oxygen-rich seafloor conditions of the "Tonplatten facies" on which many different invertebrates settled in- or epifaunistic. This tectonical deepening controlled situation continued with the Meißner Fm and aequivalent Formations and its cephalopod Ceratite rich "Tonplatten facies", whereas the "maximum flooding" (if the term can be used here in a cratonic and tectonically controlled basin: cf. definition of marine cycles in: Aigner and Bachmann 1991) was in the compressus biozone (ceratite biozone, middle Meißner Fm, Anisian/Ladinian boundary, cf. Diedrich 2009a). The high stand is underlined by now full adapted marine reptiles such as nothosaurs (Nothosaurus mirabilis, Simosaurus gaillardodti), pistosaurs (Pistosaurus longaevus) and especially the open marine ichtyosaurs (Shastasaurus, Mixosaurus, Omphtalmosaurus) support the full marine and highest water level conditions. The "regression" or better suggested here "basin uplifting" started in the upper Meißner Fm with a reducing carbonate sedimentation which was overtaken slowly by terrestrial sediments already within the Warburg/Erfurt Formations (Fassanian/Longobardian boundary, Lower Ladinian). The fresh water and clay mineral influence caused a reduction of the marine benthic community biodiversity and the development of brackish lagoons, in which some invertebrate faunas and dominantly small marine reptiles pachypleurosaurs lived. At that time all placodontid reptiles disappeared, which must have been the chain reaction of the macroalgae loss and environmental changes. A change of terrestrial influence and periodic marine influence is documented in repeating intercalated massive dolomites (Alberti-Bed, Anthraconit-Bed and others) and clay layers of the Lower Keuper Erfurt and especially Grabfeld Fm (Longobardian). In this final period the Lower Keuper Germanic Basin was less and less marine influenced, finally dominated at that time on the limnic influenced costs by large amphibians such as Mastodonsaurus, Gerrhothorax or Plagiosuchus, which were found especially at southern German and Central german sites (Schoch and Wild 1999, Diedrich 2010b), including the famous southern German "Grenzbonebed" (Fassanian/Longobardian boundary) (Reif 1982, Hagdorn 1990). This bonebed already contains a strongly reduced marine reptile fauna with pachypleurosaurs and giant lagoon-adapted nothosaurs (N. giganteus, S. gaillardoti) and few marine hypersaline adapted shells such as Costatoria costata (cf. Hagdorn et al. 2009). The absence of cephalopod ceratites and rare nautilid presence are the last proves for the periodic restricted lagoon situations- being comparable in its facies and reptile fauna to the lagoon of the Northern Tethys Monte San Giorgio, Switzerland/Italy (e.g. De Zanche and Farabegoli 1988, Furrer 1995) to which the Germanic Basin was connected through the Burgundian Gate, France. The marine influence and marine sediment fill of the Germanic Basin stopped finally at the beginning of the Middle Keuper (lower Upper Triassic), diachronously more earlier in northern Germany (Warburg/Erfurt Fm, cf.: Kozur and Bachmann 2008, Diedrich 2010b) as in southern Germany (cf. Hagdorn et al. 2009) indicating a periodic marine influence from the Northern Tethys through the Burgundian Gate. At the final tectonical stage (last seismits in the Grabfeld Fm, Longobardian: cf. Bachmann and Aref 2005) no intertidal flats nor biolamnintes developed anymore in a low relief Germanic Basin morphology, which reason can be explained be the carbonate reduction, strong terrigenous clay input, and brakish-lagoonary conditions, in which cyanobacterial mats of the low-relief intertidal zones could not develop. References Aigner, T. and Bachmann, G.H. 1991. Sequence Stratigraphy of the German Muschelkalk. In: Hagdorn, H. and Seilacher, A. (Eds.): Muschelkalk. Schöntaler Symposium. 15-18. Goldschneck-Verlag, Stuttgart. Avanzini, M. 2002. Dinosauromorph tracks from the Middle Triassic (Anisian) of the Southern Alps (Valle di Non-Italy). Bolletino della Società Paleontologica Italiana, 41 (1), 37-40. Bachmann, G.H. and Aref, M.A.M., 2005. A seismite in Triassic gypsum deposits (Grabfeld Formation, Ladinian), Southwest Germany. Sedimentary Geology 180, 75-89. De Zanche, V. and Farabegoli, E. 1988. Anisian paleogeographic evolution in the Central-Western Southern Alps. Memoirs Scientifique Geologique 40, 399-411. Demathieu, G.R. 1985. Trace fossil assemblages in Middle Triassic marginal marine deposits, eastern border of the Massif Central, France. Societe Economie Paléontologie et Mineralogie, Special Publications, 35, 53-66. Diedrich, C. 2005. Actuopalaeontological trackway experiments with Iguana on intertidal flat carbonates of the Arabian Gulf - a comparison to fossil Rhynchosauroides tracks of Triassic carbonate tidal flat megatracksites in the European Germanic Basin. Senckenbergiana maritime, 35 (2), 203-220. Diedrich, C. 2008a. Millions of reptile tracks - Early to Middle Triassic carbonate tidal flat migration bridges of Central Europe. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 259, 410-423. Diedrich, C. 2008b. Palaeogeographic evolution of the marine Middle Triassic marine Germanic Basin changements - with emphasis on the carbonate tidal flat and shallow marine habitats of reptiles in Central Pangaea. 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The vertebrate fauna of the Lower Ladinian (Middle Triassic) from Lamerden (Germany) and contribution to the palaeoecology, anatomy and palaeogeography of the Germanic Basin reptiles. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, (in review). Diedrich, 2010c. The palaeogeographic reconstructions of the Middle Triassic tectonical controlled carbonatic Germanic Basin of Central Europe - a northern Tethys connected cratonic marine Basin - coastal basin margin mappings by the use of reptile footprint rich intertidal and sabkha environments. Abstract, Fifth International Conference on the Geology of the Tethys Realm, Quena-Luxor,Egypt), 3-5. Diedrich, in prep. The shallow marine fish and sauropterygian reptile vertebrate fauna of the Germanic Basin from the atavus/pulcher Bonebeds in the Bad Sulza Fm (Illyrian, Middle Triassic) of Bad Sulza (Central Germany). Diedrich, C. and Trostheide, F. 2007. Auf den Spuren der terresten Muschelkalksaurier und aquatischen Sauropterygier vom obersten Röt bis zum Mittleren Muschelkalk (Unter-/Mitteltrias) von Sachsen-Anhalt. Abhandlungen und Berichte für Naturkunde, 30, 5-56. Föhlisch, K. 2007. Überlieferungen seismischer Aktivität im Unteren Muschelkalk. Beiträge zur Geologie Thüringens, N.F. 14, 55-83. Furrer, H. 1995. The Kalkschieferzone (Upper Meride estone Ladinian) near Meride (Canton Ticino, Southern Switzerland) and the evolution of a Middle Triassic intraplatform basin. Eclogae geolicae Helvetiae, 88(3), 827-852. Hagdorn, H. 1990. Das Muschelkalk/Keuper-Bonebed von Crailsheim. In: Weidert, W. K. (Ed.), Klassische Fundstellen der Paläontologie, Band 2. 78-88. Goldschneck-Verlag, Stuttgart. Hagdorn, H., E. Nitsch, Aigner, T. and Simon, T. 2009. Field guide 6th international Triassic field workshop (Pan-European Correlation of the Triassic) Triassic of Southwest Germany. September 7-11, 2009, www.stratigraphie.de/perm-trias_workshops.html, 1-72. Knaust, D. 1997. Die Karbonatrampe am SE-Rand des Persischen Golfes (Vereinigte Arabische Emirate) - rezentes Analogon für den Unteren Muschelkalk der Germanischen Trias? Greifswalder Geowissenschaftliche Beiträge, 5, 101-123. Knaust, D. 2000. Signatures of tectonically controlled sedimentation in Lower Muschelkalk carbonates (Middle Triassic) of the Germanic Basin. Zentralblatt für Geologie und Paläontologie, I, 1998 (9-10), 893-924. Kozur, H.W. and Bachmann, G.H. 2008. Updated correlation of the Germanic Triassic with the Tethyan scale and assigned numeric ages. Berichte der Geologischen Bundesanstalt Wien, 76, 53-58. Reif, W.E. 1982. Muschelkal/Keuper bone-beds (Middle Triassic, SW-Germany) - storm condensation in a regressive cycle. In: Einsele, G. and Seilacher, A. (Eds.), Cyclic and Event Stratification. 299-325. Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg-New York. Müller, W. et al., 1964. Vulkanogene Lagen aus der Grenzbitumenzone (Mittlere Trias) des Monte San Giorgio in den Tessiner Kalkalpen. Eclogae geolicae Helvetiae, 57(2), 431-450. Rüffer, T. 1996. Seismite im Unteren Muschelkalk westlich von Halle (Saale). Hallesches Jahrbuch für Geowissenschaften, B 18, 119-130. Schoch, R. and Wild, R. 1999. Die Wirbeltiere des Muschelkalks unter besonderer Berücksichtigung Süddeutschlands. In: Hauschke, N. and Wilde, V. (Eds.), Trias eine ganz andere Welt. Europa im frühen Erdmittelalter. 331-342. Pfeil-Verlag, München. Schwarz, U. 1975. Sedimentary structures and facies analysis of shallow marine carbonates (Lower Muschelkalk, Middle Triassic, SW-Germany). Contributions to Sedimentology, 3, 1-100. Szulc, J. 1998. Anisian-Carnian evolution of the Germanic Basin and its eustatic, tectonic and climate controls. Zentralblatt für Geologie und Paläontologie, I, 7-8, 813-852.

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.

Estimation of the genetic correlations between twisted legs and growth or conformation traits in broiler chickens.

PubMed

Bihan-Duval, E L; Beaumont, C; Colleau, J J

1997-01-12

Genetic correlations between two types of leg deformities, valgus and varus angulations, and some growth or conformation traits were estimated in two commercial broiler strains. 14 264 chickens of both sexes in line A were measured for leg defects at 6 weeks and body weight at 3 (BW3) or 6 (BW6) weeks. The same measures were taken in line B on 8 164 chickens, as well as breast angle (BRA) and breast meat yield (BRM) at 6 weeks on 70% of the male birds. The multinomial logit model previously developed for the genetic analysis of valgus and varus deformities was extended to deal with the joint analysis of one unordered categorical trait and one continuous variable. The model assumed a competition between latent susceptibility variates related to the various deformities and linearly dependent on the continuous performances. Location parameters for latent susceptibilities and continuous trait were estimated by the 'Maximum A Posteriori' approach and dispersion parameters by the 'Maximum Marginal Likelihood' using a tilda-hat approximation. The genetic model took into account the effects of the sire, maternal grandsire and dam within maternal grandsire. As described in a previous study, leg deformities showed moderate heritabilities. Mean heritability estimate for both lines, based on the sire/maternal-grandsire (S/MGS) component, was equal to 0.22 for valgus and varus; when based on the dam component, mean estimates were equal to 0.37 and 0.29 for the two deformities respectively. Except for BRA, heritability of growth and conformation traits appeared to be smaller when based on S/MGS component (from 0.18 to 0.47) than on dam component (from 0.41 to 0.63). Very low genetic correlations were found between susceptibilities to leg deformities and growth performances: average estimates for both lines of the genetic correlation with BW3 were -0.03 and -0.05 for valgus and varus respectively. Respective genetic correlations with BW6 were estimated to be +0.05 and +0.01. According to a simulation study these small estimates were unlikely to be due to the negative back effects of severe disorders on growth performances. According to these results, including leg defects in breeding schemes would not delay improvement on growth through unfavourable genetic correlations. Susceptibility to valgus deformity appeared to be genetically independent of conformation traits (genetic correlation was estimated to be -0.06 and -0.08 with BRA and BRM respectively), whereas moderate unfavourable genetic correlations were found for varus (+0.16 and +0.19 with BRA and BRM respectively). Care must be taken when considering the impact of the actual intensive selection for greater conformation on the incidence of varus deformity. RÉSUMÉ: Les corrélations génétiques entre deux types de déformations osseuses, le valgus et le varus, et des caractères de croissance et de conformation ont été estimées dans deux lignées commerciales de poulet de type chair. Dans la lignée "A", 14 264 poulets des deux sexes ont été mesurés pour les problèmes de pattes à 6 semaines, ainsi que pour le poids vif aux âges de 3 et 6 semaines. Ces mêmes mesures ont été faites dans la lignée "B"sur 8 164 poulets; on disposait en plus pour un échantillon des animaux de cette lignée de la mesure de l'angle de poitrine et du rendement en filet à 6 semaines. Des développements du modèle logistique multinomial déjà utilisé pour l'analyse génétique des valgus et varus ont été réalisés pour permettre l'analyse conjointe de plusieurs caractères discrets non ordonnés et d'une variable continue. Le modèle d'analyse fait l'hypothèse d'une compétition entre plusieurs variables sous-jacentes de sensibilité aux déformations, dépendant linéairement de la performance continue. Les paramètres de position pour les sensibilités sous-jacentes et le caractère continu ont été estimés par l'approche bayésienne du "Maximum A Posteriori"et les paramètres de dispersion par une approximation de type tilde-hat du "Maximum de Vraisemblance Marginale". Le modèle génétique d'analyse comprenait les effets des père, grand-père maternel et mère intra grand-père. Comme démontré dans une étude précédente, la sensibilité aux problèmes de patte présente une héritabilité modérée. En moyenne sur les deux lignées, l'estimation obtenue par la voie père/grand-père maternel (P-GPM) est de 0.22 pour les deux déformations et celle pour la voie mère de 0.37 pour le valgus et de 0.29 pour le varus. A l'exception de l'angle de poitrine, l'héritabilité des caractères de croissance et de conformation apparaît largement supérieure par la voie mère (de 0.41 à 0.63) que par la voie P-GPM (de 0.18 à 0.47). Les corrélations génétiques entre les sensibilités aux déformations osseuses et les performances de croissance apparaissent très faibles: la moyenne des estimations de la corrélation avec le poids vif à 3 semaines est de -0.03 pour le valgus et -0.05 pour le varus. Les corrélations avec le poids à 6 semaines sont du même ordre, estimées à respectivement +0.05 et +0.01 pour les valgus et varus. Une étude par simulation a permis de vérifier que ces faibles corrélations n'étaient pas dues à des biais éventuels liés aux effets secondaires négatifs des pathologies sévères sur les performances de croissance. D'après ces rèsultats, la prise en compte en sélection de la sensibilité aux problèmes de pattes n'introdurait pas, par une corrélation génétique défavorable, de réponse indirecte négative sur le poids. Si la sensibilité au valgus apparaît génétiquement indépendante des caractères de conformation (avec des corrélations génétiques avec l'angle de poitrine et le pourcentage de filet estimées à -0.06 et -0.8 respectivement), la liaison génétique apparaît plutôt défavorable pour le varus: +0.16 et +0.19 respectivement avec l'angle et le pourcentage de filet. Ces résultats doivent inciter à surveiller l'impact sur l'incidence des varus des fortes pressions de sélection appliquées actuellement sur les caractères de conformation. ZUSAMMENFASSUNG: Genetische Korrelationen zwischen verbogenen Füßen und Wachstums- und Formmerkmalen in Broilern Genetische Korrelationen zwischen 2 Arten von Beindeformationen, Valgus und Varus Angulationen, und einigen Wachtums- und Formmerkmalen wurden bei zwei kommerziellen Broiler Herkünften geschätzt, 14 264 Hühner beiderlei Geschlechter wurden in Linie A auf Beinfehler bei 6 Wochen Alter und Körpergewicht bei 3 (BW3) und 6 Wochen (BW6) untersucht, in Linie B 8 164 Tiere, wo aber auch Brustwinkel (BRA) und Brustfleisch (BRM) von ca. 70% der Hähne erhoben worden ist. Das für die genetische Analyse von Valgus und Varus Deformationen entwickelte multinomiale logit Modell wurde für die gemeinsame Analyse eines ungeordneten kategorischen Merkmals und einer kontinuierlichen Variablen erweitert. Dieses unterstellt Kompetition zwischen latenter Anfälligkeiten für verschiedene Deformationen und lineare Beziehung zu kontinuierlich verteilter Leistung. Lokationsparameter wurden mittels "Maximum A Posteriori" Ansatz und Dispersionsparameter mittels "Maximum Marginaler Likelihood" unter Verwendung von 'tilde-hat' Approximation geschätzt. Das genetische Modell berücksichtigte Vater-, maternale Großvater- und Muttertier-innerhalb der letzteren-Wirkungen. Beindeformationen zeigen mittlere Heritabilitätswerte, 0.22 für Valgus and Varus aus Vater/maternalem Großvater Komponenten, 0.37 bez. 0.29 aus der Muttertierkomponente. Mit Ausnahme von BRA waren Heritabilitätswerte für Wachstum- und Formmerkmale aus S/MGS-Komponenten (0.18-0.47) kleiner als die aus Muttertierkomponenten (0.41-0.63). Genetische Korrelationen zwischen letzeren und Anfällikeiten waren sehr niedrig: zwischen BW3 und Valgus und Varus -0.03 bzw. -0.05, BW6 +0.05 und 0.01. Simulation zeigte, daß die niedrigen Werte kaum auf negative Rückwirkung der Defekte auf Leistung zurückzuführen sind, sodaß deren Berücksichtigung in der Selektion den Zuchtfortschritt nicht beeinträchtigen sollte. Valgusdeformation scheint genetisch unabhängig von Formmerkmalen zu sein (r(G) -0.06, -0.08 mit BRA und BRM), während Varus mäßig ungünstige Korrelationen zeigt (+0.16, -0.19 mit BRA und BRM), sodaß Selektion auf Bemuskelung dies zu beachten hat. 1997 Blackwell Verlag GmbH.

The effects of topical mesenchymal stem cell transplantation in canine experimental cutaneous wounds

PubMed Central

Kim, Ju-Won; Lee, Jong-Hwan; Lyoo, Young S; Jung, Dong-In; Park, Hee-Myung

2013-01-01

Background Adult stem cells have been widely investigated in bioengineering approaches for tissue repair therapy. We evaluated the clinical value and safety of the application of cultured bone marrow-derived allogenic mesenchymal stem cells (MSCs) for treating skin wounds in a canine model. Hypothesis Topical allogenic MSC transplantation can accelerate the closure of experimental full-thickness cutaneous wounds and attenuate local inflammation. Animals Adult healthy beagle dogs (n = 10; 3–6 years old; 7.2–13.1 kg) were studied. Methods Full-thickness skin wounds were created on the dorsum of healthy beagles, and allogenic MSCs were injected intradermally. The rate of wound closure and the degree of collagen production were analysed histologically using haematoxylin and eosin staining and trichrome staining. The degree of cellular proliferation and angiogenesis was evaluated by immunocytochemistry using proliferating cell nuclear antigen-, vimentin- and α-smooth muscle actin-specific antibodies. Local mRNA expression levels of interleukin-2, interferon-γ, basic fibroblast growth factor and matrix metalloproteinase-2 were evaluated by RT-PCR. Results Compared with the vehicle-treated wounds, MSC-treated wounds showed more rapid wound closure and increased collagen synthesis, cellular proliferation and angiogenesis. Moreover, MSC-treated wounds showed decreased expression of pro-inflammatory cytokines (interleukin-2 and interferon-γ) and wound healing-related factors (basic fibroblast growth factor and matrix metalloproteinase-2). Conclusion and clinical importance Topical transplantation of MSCs results in paracrine effects on cellular proliferation and angiogenesis, as well as modulation of local mRNA expression of several factors related to cutaneous wound healing. Résumé Contexte Les cellules souches adultes ont été largement étudiées dans les approches de bio-ingénierie pour la thérapie de réparation tissulaire. Nous évaluons l'efficacité clinique et la sécurité de l'application de cellules souches mésenchymateuses allogéniques en culture dérivées de moelle osseuse (MSCs) pour le traitement de plaies cutanées dans un modèle canin. Hypothèse La transplantation de MSC allogénique topique peut accélérer la fermeture en toute épaisseur de plaies cutanées expérimentales et atténuer l'inflammation locale. Sujets Des chiens beagles adultes sains (n = 10; 3–6 ans; 7.2–13.1 kg) ont été étudiés. Méthodes Des plaies cutanées en pleine épaisseur ont été crées sur la face dorsale des beagles sains et des MSCs allogènes ont été injectées par voie intradermique. Le taux de cicatrisation et le degré de production de collagène ont été analysés sur le plan histologique par colorations à l'hématoxyline et éosine et par trichrome. Le degré de prolifération cellulaire et d'angiogénèse ont été évalués par immunohistochimie à l'aide d'anticorps spécifiques d'antigène nucléaire de prolifération cellulaire, de vimentine et d'actine de muscle lisse α. Les taux d'expression local d'ARNm d'interleukine-2, d'interféron-γ, du facteur de croissance basique de fibroblaste et de métalloprotéinase-2 de matrice, ont été évalués par RT-PCR. Résultats Comparé avec les plaies traitées par excipient, les plaies traitées par les MSCs ont montré une plus rapide cicatrisation et une augmentation de synthèse de collagène, de prolifération cellulaire er d'angiogénèse. En outre, Les plaies traitées au MSC ont montré une expression diminuée de cytokines pro-inflammatoires (interleukine-2 et interféron-γ) et des facteurs liés à la cicatrisation (facteur de croissance basique de fibroblaste et métalloprotéinase-2 de matrice). Conclusion et importance clinique La transplantation topique de MSCs résulte en des effets paracrines de prolifération cellulaire et d'angiogénèse ainsi qu'en une modulation de l'expression locale d'ARNm de plusieurs facteurs liés à la cicatrisation cutanée. Resumen Introducción Las células madre de adultos se han estudiado extensivamente en estrategias de bioingeniería para la reparación de tejidos. Hemos evaluado el valor clínico y la seguridad de la aplicación de células madre mesenquimales (MSCs) alogenéicas derivadas de la medula ósea para tratar las heridas de la piel en un modelo canino. Hipótesis El transplante tópico alogenéico de MSCs puede acelerar la cicatrización de heridas cutáneas experimentales de todo el grosor de la piel y disminuir la inflamación local. Animales Se estudiaron perros de raza Beagle sanos adultos (n=10; de 3-6 años de edad; 7,2-13,1 kg de peso). Métodos Se crearon heridas de todo el grosor de la piel en el dorso de perros Beagle sanos, y se inyectaron MSCs alogenéicas intradérmicamente. El ritmo de reparación de la herida y el grado de producción de colágeno se analizaron histológicamente utilizando tinciones de hematoxilina-eosina y tricrómico. El grado de proliferación celular y la angiogenesis se evaluaron mediante inmunohistoquímica utilizando anticuerpos específicos para el antígeno de proliferación celular nuclear (PCNA), vimentina y α-actina de músculo liso. La expresión local de mRNA para interleuquina-2 (IL-2), interferón- γ (IFN- γ), factor básico de crecimiento de fibroblastos (BFGF) y metaloproteinasa de matriz-2 se evaluaron mediante RT-PCR. Resultados comparado con las heridas tratadas solo con el vehículo, las heridas tratadas con MSCs mostraron una reparación más rápida y un aumento en la producción de colágeno, proliferación celular y angiogenesis. Además, las heridas tratadas con MSCs mostraron una expresión aumentada de citoquinas proinflamatorias (IL-2 e IFN- γ) y factores relacionados con la reparación de la herida (BFGF y metaloproteinasa de matriz-2). Conclusión e importancia clínica El transplante tópico de MSCs resulta en efectos paracrinos en la proliferación celular y angiogenesis, así como en la modulación de la expresión de mRNA de diversos factores relacionados con la cicatrización de heridas. Zusammenfassung Hintergrund Adulte Stammzellen sind für ihre biotechnologische Verwendung bei der Wiederherstellung von Geweben bereits weit reichend erforscht. Wir haben die klinische Bedeutung und Sicherheit der Applikation von kultivierten allogenen mesenchymalen Stammzellen (MSCs) aus dem Knochenmark zur Behandlung von Hautwunden in einem caninen Modell evaluiert. Hypothese Die topische allogene MSC Transplantation kann den Wundverschluss experimenteller Hautwunden (Brandwunden Grad III) beschleunigen und die lokale Entzündung mildern. Tiere Erwachsene gesunde Beagles (n=10; 3-6 Jahre alt; 7,2-13,1kg) wurden in der Studie verwendet. Methoden Es wurden Hautwunden 3. Grades am Rücken der gesunden Beagles verursacht und allogene MSCs intradermal injiziert. Die Schnelligkeit des Wundverschlusses und das Ausmaß der Kollagenproduktion wurden histologisch mittels Hämatoxylin und Eosin Färbung und Trichromfärbung untersucht. Das Ausmaß der zellulären Proliferation und der Angiogenese wurde mittels Immunzytochemie unter Verwendung von Proliferating-Cell-Nuclear-Antigen, Vimentin und Alpha Smooth Muscle Actin-spezifischen Antikörpern evaluiert. Die lokale Exprimierung von mRNA von Interleukin-2, Interferon-γ, Basic Fibroblasten Wachstumsfaktor und Matrix Metalloproteinase-2 wurde mittels RT PCR evaluiert. Ergebnisse Im Vergleich zu den Wunden, die nur mit dem Trägermedium behandelt worden waren, zeigten die mit MSC-behandelten Wunden einen rascheren Verschluss und eine erhöhte Kollagensynthese, zelluläre Proliferation und Angiogenese. Darüber hinaus zeigten MSC-behandelte Wunden eine verminderte Exprimierung pro-entzündlicher Zytokine (Interleukin-2 und Interferon-γ) und Wundheilungsfaktoren (Basic Fibroblasten Wachstumsfaktor und Matrix Metalloproteinase-2). Schlussfolgerung und klinische Bedeutung Die topische Transplantation von MSCs resultiert in parakrinen Effekten auf die zelluläre Proliferation und Angiogenese sowie die Modulierung lokaler mRNA Exprimierung verschiedener Faktoren, die mit der Wundheilung der Haut im Zusammenhang stehen. 摘要 背景 以成体干细胞的生物工程法用于组织修复治疗已被广泛研究。将骨髓培养得到的外源性间充质干细胞(MSCs)用于犬模型上治疗皮肤创伤,我们来评估其临床价值和安全性。 假设 局部外源性MSC移植能使试验的皮肤创口全层愈合加快,并使局部炎症减轻。 动物 研究成年健康比格犬(n = 10;3–6 岁;7.2–13.1 kg)。 方法 在健康的比格犬背部创造全层皮肤创口,皮内注射外源性MSCs。使用苏木精和伊红染色法和三色染色法,从组织结构上分析伤口愈合率和胶原产生的程度。通过免疫细胞化学使用增殖细胞核抗原、维生素和α-平滑肌肌动蛋白-特定抗体,评估细胞增殖和血管生成程度。通过RT PCR评估白介素-2、γ-干扰素、基纤维母细胞生长因子和基质金属蛋白酶-2局部mRNA表达等级。 结果 与媒介物治疗创口相比,MSC治疗创口显示出更快的创口愈合,以及胶原合成、细胞增殖和血管生成增加。 此外,MSC治疗创口显示出炎性细胞因子(白介素-2和γ-干扰素)和与创口愈合相关因子(碱性成纤维细胞生长因子和基质金属蛋白酶-2)表达减少。 结论和临床价值 局部移植MSCs造成了对细胞增殖和血管生成的旁分泌作用,也同样引起几个与皮肤创伤愈合相关因子局部mRNA表达的调节。 要約 背景 成熟した幹細胞は組織修復療法に対して生物工学的なアプローチで広く研究されている。著者らは培養した骨髄由来の同種異系の間葉系肝細胞(MSCs)を犬の皮膚創傷の治療に応用し、臨床的な価値と安全性を評価した。 仮説 同種異系MSCの局所への移植は実験的な皮膚全層創傷の閉鎖と炎症の軽減を加速する可能性がある。 供与動物 成熟した健常ビーグル犬(n = 10; 3–6 歳齢; 7.2–13.1 kg)を用いた。 方法 健常ビーグルの背部に皮膚全層潰瘍を作成し、同種異系MSCを皮内に注射した。創傷閉鎖率とコラーゲン産生度をヘマトキシリン染色トリクローム染色を用いて組織学的に解析した。細胞増殖度と血管新生は核内増殖抗原−、ビメンチン−、α−平滑筋アクチン−特異的抗体を用いて免疫組織化学染色で評価した。局所のインターロイキン−2、インターフェロンγ、塩基性線維芽細胞増殖因子とマトリックスメタロプロテアーゼ2のmRNA発現レベルをRT-PCRで評価した。 結果 賦形剤のみで治療した創傷と比較し、MSCで治療した創傷はより早期に閉鎖し、コラーゲン合成の増加、細胞増殖や血管新生を示した。さらに、MSCで治療した創傷は炎症後サイトカイン(インターロイキン−2とインターフェロン−γ)と創傷治癒関連因子(塩基性線維芽細胞増殖因子とマトリックスメタロプロテアーゼ−2)の発現が減少していた。 結論と臨床的な重要性 MSCの局所への移植により細胞増殖と血管新生に対してはパラクライン効果を示すのと同時に,皮膚創傷治癒に関連する様々な因子の局所mRNA発現を調節した。 PMID:23432413