Vor dem Hintergrund des globalen Klimawandels stellt die energetische Verwertung von Biomasse (NaWaRo, Bioenergie) eine Option zur Minderung der globalen Treibhausgas-Emissionen dar. Im Jahr 2011 betrug der Anteil der Bioenergie am deutschen Endenergieverbrauch 8,2 %. Zur Einhaltung politischer Klimaschutzziele ist von einer Ausweitung der NaWaRo-Anbaufläche auszugehen. Aus Sicht des vorsorgenden Bodenschutzes ist dabei relevant, dass mit dem Biomasseanbau sowohl positive als auch negative Effekte für das Schutzgut Boden einhergehen können. Befürchtet werden u.a. ein weiterer Rückgang der (Boden-)Biodiversität in den Agrarlandschaften sowie eine Reduktion der organischen Kohlenstoffvorräte des Bodens (Verlust an Bodenqualität, Quelle für Treibhausgase) infolge der Intensivierung der landwirtschaftlichen Bodennutzung. Dahingegen könnten extensive Landnutzungsformen jedoch bspw. auch zu einer Förderung der Biodiversität beitragen. Für die zukünftige Ausrichtung des Biomasseanbaus ist daher eine umfassende Evaluation der vorhandenen Anbausysteme notwendig. Anhand der Energiepflanzen Raps, Mais und Miscanthus wurden im Rahmen der vorliegenden Arbeit die Effekte des Biomasseanbaus auf die für die Bodenfunktionen relevanten Schlüsselfaktoren Boden-Biodiversität und Humusgehalt ermittelt. Raps und Mais waren im Vergleich zu Miscanthus durch eine geringere Biodiversität gekennzeichnet. Langjähriger Miscanthus-Anbau führte zudem zu einer C-Akkumulation im Boden. Ein weiterer Schwerpunkt lag in der Quantifizierung der Netto-Energieerträge, der Energieeffizienz sowie des Treibhausgas-Minderungspotenzials der Anbausysteme. Alle bilanzierten Energiepflanzen-Anbausysteme erzielten Energiegewinne und führten zu einer Reduktion der Treibhausgasemissionen. Den naturwissenschaftlichen Studien schloss sich eine Analyse der gegenwärtigen Regelungen zur guten fachlichen Praxis (gfP) als zentralem Steuerungselement des vorsorgenden Bodenschutzes an. Diese diente zur Klärung der Frage, ob es hinsichtlich des Biomasseanbaus einer NaWaRo-spezifischen Konkretisierung der Grundsätzekataloge zur gfP im Recht der Landwirtschaft bedarf. Auf den Ergebnissen der natur- und rechtswissenschaftlichen Studien aufbauend wurden die mit der energetischen Verwertung von Biomasse einhergehenden Effekte auf die Schutzgüter Boden und Klima anhand des internen Zielkonfliktes des -§ 1 Abs. 3 Nr. 2 und 4 BNatSchG, welcher exemplarisch für das Spannungsfeld zwischen Landwirtschaft und Naturschutz steht, bewertet. Insgesamt ist der Ausbau der erneuerbaren Energien ein geeignetes und erforderliches Mittel zum Schutze des Klimas und der Luft. Sofern die Grundsätze der gfP zum Schutze des Bodens konsequent umgesetzt werden, muss der Anbau nachwachsender Rohstoffe zur Bioenergie-Produktion in diesem Zusammenhang als allgemein verhältnismäßig, im Besonderen aber auch als angemessene Maßnahme hinsichtlich der sonstigen Anforderungen des Bodenschutzes, angesehen werden. Den Abschluss der Arbeit bildet ein nicht als abschließend zu verstehender Katalog NaWaRo-spezifischer sowie allgemeiner Konkretisierungsvorschläge zur guten fachlichen Praxis.

Cortisol exhibits typical ultradian and circadian rhythm and disturbances in its secretory pattern have been described in stress-related pathology. The aim of this thesis was to dissect the underlying structure of cortisol pulsatility and to develop tools to investigate the effects of this pulsatility on immune cell trafficking and the responsiveness of the neuroendocrine system and GR target genes to stress. Deconvolution modeling was set up as a tool for investigation of the pulsatile secretion underlying the ultradian cortisol rhythm. This further allowed us to investigate the role of the single cortisol pulses on the immune cell trafficking and the role of induced cortisol pulses on the kinetics of expression of GR target genes. The development of these three tools, would allow to induce and investigate in future the significance of single cortisol pulses for health and disease.

A big challenge for agriculture in the 21st century is the provision of food safety to fast growing world- population, which not only demands the well utilisation of the available agricultural resources but also to develop new advancements in the mass production of food crops. Wheat is the third largest food crop of the world and Pakistan is the eighth largest wheat producing country globally. Rice is the second most important staple food of Pakistan after wheat, grown in all provinces of the country. Maize is the world- top ranking food crop followed by wheat and rice. The harvested produts have to be stored in different types of storage structures on small or large scale for food as well as seed purpose. In Pakistan, the harvested grains are stored for the whole year till the introduction of fresh produce in order to ensure the regular food supply throughout the year. However, it is this extended storage period making the commodity more vulnerable to insect attacks. Rhyzopertha dominica (Coleoptera: Bostrychidae), Cryptolestes ferrugineus (Coleoptera: Laemophloeidae), Tribolium castaneum (Coleoptera: Tenebrionidae) and Liposcelis spp. (Psocoptera: Liposcelididae) are the major and most damaging insect pests of stored products all around the world. Various management strategies have been adopted for stored grain insect pests mostly relying upon the use of a broad spectrum of insecticides, but the injudicious use of these chemicals raised various environmental and human health related issues, which necessitate the safe use of the prevailing control measures and evaluation of new and alternative control methods. The application of new chemical insecticides, microbial insecticides (particularly entomopathogenic fungi) and the use of inert dusts (diatomaceous earths) is believed amongst the potential alternatives to generally used insecticides in stored grain insect management system. In the current investigations, laboratory bioassays conducted to evaluate the effects of combining Imidacloprid (new chemistry insecticide) with and without Protect-It (diatomaceous earth formulation) against R. dominica, L. paeta, C. ferrugineus and T. castaneum, on three different grain commodities (i.e. wheat, maize and rice) revealed differences in adult mortality levels among grains and insect species tested. Individually, Imidacloprid was more effective as compared with Protect-It alone and the highest numbers of dead adults were recorded in wheat. The insecticidal efficacy of B. bassiana with Protect-It and DEBBM was also assessed against all test insect species under laboratory conditions. The findings of these studies revealed that the more extended exposure period and the higher combined application rate of B. bassiana and DEs provided the highest mortality of the test insect species. The progeny emergence of each insect species was also greatly suppressed where the highest dose rates of the combined treatments were applied. The residual efficacy of all three control measures Imidacloprid, B. bassiana and DEBBM formulation was also evaluated against all test insect species. The bioassays were carried out after grain treatments and monthly for 6 months. The results indicated that the adult mortality of each test insect species was decreased within the six month storage period, and the integarted application of the test grain protectants enhanced the mortality rates than their alone treatments. The maximum mortality was noted in the combined treatment of DEBBM with Imidacloprid. At the end, the effectiveness of B. bassiana, DEBBM and Imidacloprid applied alone as well as in combinations, against all above mentioned test insect species was also evaluated under field conditions in trials conducted in four districts of Punjab, Pakistan. For each district, a significant difference was observed between treatments, while the combined treatments gave better control of test species as compared with them alone. The least number of surviving adults and minimum percentage of grain damage was observed for the DEBBM and Imidacloprid combination, but DEBBM with B. bassiana provided the best long-term protection as compared with the remaining treatments.

Global change, i.e. climate and land use changes, severely impact natural ecosystems at different scales. Poikilothermic animals as butterflies, amphibians and reptiles have proven to be useful indicators for global change impacts as their phenology, spatial distribution, individual fitness and survival strongly depend on external environmental factors. In this aspect, phenological changes in terms of advanced flight or breeding periods, immigrations of foreign species, range shifts concomitant with temperature increases and even local population declines have been observed in both species groups. However, to date much attention has been paid to global change impacts on the species or population level and analyses concerning entire ecosystems are scarce. Applying a novel statistical modelling algorithm we assessed future changes in the extent and composition of terrestrial ecoregions as classified by the World Wide Fund for Nature (WWF). They are defined as coarse-scale conservation units containing exceptional assemblages of species and ecological dynamics. Our results demonstrate dramatic geographical changes in the extent and location of these ecoregions across all continents and even imply a repriorisation of conservation efforts to cope with future climate change impacts on biodiversity. On the local scale, climate change impacts become unequivocal. Comparing historical to contemporary butterfly assemblages on vineyard fallows of the Trier Region, a significant decline in butterfly richness, but also a severe depletion in trait diversity was observed. Comparisons of community temperature indices reveal a striking shift in community composition leading to a replacement of sedentary and monophagous habitat specialists by ubiquitous species. Similar changes have been observed in nature reserves in the Saar-Mosel-area. Monitoring data reveal strong losses of species diversity and remarkable shifts of community compositions at the expense of habitat specialists. Besides climatic variability, these findings are largely attributed to changes in habitat structures, mostly due to eutrophication and monotonisation. Management activities are unlikely to counterbalance these effects, thus severely questioning current conservation strategies. Most dramatic global change impacts are suspected on closely associated species and disruptions of biotic interactions are often hold responsible for species declines. A strong host-parasite association has developed in Myrmica ants and Maculinea butterflies, the later crucially depending on specific host ants for their larval survival. Applying environmental niche models we determined considerable niche dynamics in the observed parasite-host relation with a pronounced niche plasticity in the butterfly species adapting to previous evasive niche shifts in their host ants. Moreover, the new emergence of species continuously expanding their northernmost range borders concomitant with global warming like the Short-tailed blue (Cupido argiades) is attributed to climate change. However, species distribution models predict a severe habitat loss and shifts of potentially suitable habitats of this species towards north-eastern Europe and higher altitudes under several IPCC scenarios making the presence of this species in the Trier region a contemporary phenomenon. Species distribution models have emerged as powerful tools to predict species distributions over spatial and temporal scales. However, not only the presence of a species, but also its abundance have significant implications for species conservation. The ability to deduce spatial abundance patterns from environmental suitability might more efficiently guide field surveys or monitoring programs over large geographical areas saving time and money. Although the application of species distribution models to deduce vertebrate abundances is well recognized, our results indicate that this method is not an adequate approach to predict invertebrate abundances. Structural and ecological factors as well as climatic patterns acting at the microscale are key drivers of invertebrate occurrence and abundances limiting conclusions drawn from modeling approaches. Population declines should be interpreted with care as in butterflies and amphibians various reasons are debated. Both species groups are acknowledged to be highly susceptible to land use changes and variations in landscape structure. Moreover, climate and land use are not independently operating factors. The combined impact of both is demonstrated in our study linking climate-driven changes in amphibian phenologies to temporal advanced applications of pesticides and fertilizers. Both environmental factors already represent severe threats to amphibians when standing alone, but linking their combined impacts may result in an potentiated risk for amphibian populations. As all amphibians and numerous butterfly species are legally protected under the Federal Nature Conservation Act, intensifications of agricultural land use in large parts of Germany as well as new agrarian practices (including genetically manipulated plants accompanied by new herbicide technologies) might severely challenge regional conservation activities in the future.

Rinnen werden als effektive Sedimentquellen und als Transportwege für große Sedimentmengen angesehen, zusätzlich agieren sie als bevorzugte Fließwege für den Oberflächenabfluss. Sie können sich zu irreversiblen Formen (Gullys) weiterentwickeln. Trotz Fortschritten in der Modellierung bleibt insbesondere die Modellierung von Rinnenerosion schwierig. Daher ist es wichtig, experimentelle Daten aus Geländeversuchen zu erheben, um das Prozesswissen zu verbessern und bessere Modelle zu entwickeln. In den Experimenten sollte eine standardisierte Methode verwendet werden, um eine gewisse Vergleichbarkeit der Ergebnisse zwischen unterschiedlichen Testgebieten zu gewährleisten. Die meisten Experimente zur Rinnenerosion, die unter Labor- oder Geländebedingungen durchgeführt wurden, verwendeten Substrate mit unterschiedlichen Korngrößen und natürlichen oder simulierten Niederschlag. Ziel war meist die Entstehung von Rinnennetzwerken zu beobachten, Startbedingungen für Rinnenbildung zu definieren, die Entwicklung der Rinnenmorphologie zu untersuchen, die wichtigsten hydraulischen Parameter wie Fließquerschnitt, benetzten Umfang, hydraulischen Radius, mittlere Fließgeschwindigkeit und shear stress abzuschätzen oder mathematische Modelle zu kreieren, um den Bodenabtrag durch Rinnenerosion abschätzen zu können. Aber es fehlen Untersuchungen zum Verhalten von existierenden Rinnen, natürlichen oder anthropogen entwickelten, unter Geländebedingungen. Um diese Lücke zu schließen wurde eine reproduzierbare Versuchsanordnung entworfen und in verschiedenen Rinnen angewendet um folgende Fragen zu beantworten: Wie hoch ist der Anteil der Rinnenerosion am Bodenabtrag? 2) Wie effektiv sind Rinnen beim Transport von Wasser und Sediment durch ihr Einzugsgebiet? In prozess-basierten Modellen werden verschiedene Prozesse durch mathematische Gleichungen beschrieben. Die Grundlage dieser Formeln ist meist ein hydraulischer Parameter, der in Verbindung zum Abtrag gebracht wird. Der am häufigsten verwendete Parameter ist der shear stress, von dem angenommen wird, dass er ein lineares Verhältnis zu Erosionsparametern wie detachment rate, detachment capacity oder Sedimentkonzentration aufweist. Aus dem shear stress lassen sich weitere Parameter wie unit length shear force oder verschiedene Varianten der stream power berechnen. Die verwendeten Erosions- und hydraulischen Parameter ändern sich je nach Forschergruppe. Eine weitere Modellannahme ist, dass die transport rate die trasnport capacity nicht übersteigen kann. Wenn das transport rate vs. transport capacity - Verhältnis 1 übersteigt, verringern Sedimentationsprozesse die Rate bis die transport capacity wieder erreicht ist. Wir untersuchten in Geländeversuchen die folgenden Annahmen: 1) Ist das Verhältnis zwischen transport rate und transport capacity immer kleiner 1? 2) Besteht die lineare Beziehung zwischen verschiedenen hydraulischen Parametern und Bodenabrtagsparametern? 3)Verursachen die selben hydraulischen Parameter, die in verschiedenen Versuchen aufgenommen wurden, auch immer die selben Erosionsparameter?