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„Beim Nachdenken über Perspektiven der Schulentwicklung muss die Vision einer demokratischen Schule, einer lebendigen Schule im demokratischen Staat und das mit ihr verbundene Menschenbild handlungsorientierend werden. Die Schule der Zukunft muss in ihren Gestaltungsprozessen, in ihrem Alltagsleben selbst ein Stück weit gelebte Demokratie sein.“ (Hartmut Wenzel)
Background and rationale: Changing working conditions demand adaptation, resulting in higher stress levels in employees. In consequence, decreased productivity, increasing rates of sick leave, and cases of early retirement result in higher direct, indirect, and intangible costs. Aims of the Research Project: The aim of the study was to test the usefulness of a novel translational diagnostic tool, Neuropattern, for early detection, prevention, and personalized treatment of stress-related disorders. The trial was designed as a pilot study with a wait list control group. Materials and Methods: In this study, 70 employees of the Forestry Department Rhineland-Palatinate, Germany, were enrolled. Subjects were block-randomized according to the functional group of their career field, and either underwent Neuropattern diagnostics immediately, or after a waiting period of three months. After the diagnostic assessment, their physicians received the Neuropattern Medical Report, including the diagnostic results and treatment recommendations. Participants were informed by the Neuropattern Patient Report, and were eligible to an individualized Neuropattern Online Counseling account. Results: The application of Neuropattern diagnostics significantly improved mental health and health-related behavior, reduced perceived stress, emotional exhaustion, overcommitment and possibly, presenteeism. Additionally, Neuropattern sensitively detected functional changes in stress physiology at an early stage, thus allowing timely personalized interventions to prevent and treat stress pathology. Conclusion: The present study encouraged the application of Neuropattern diagnostics to early intervention in non-clinical populations. However, further research is required to determine the best operating conditions.
The economic growth theory analyses which factors affect economic growth and tries to analyze how it can last. A popular neoclassical growth model is the Ramsey-Cass-Koopmans model, which aims to determine how much of its income a nation or an economy should save in order to maximize its welfare. In this thesis, we present and analyze an extended capital accumulation equation of a spatial version of the Ramsey model, balancing diffusive and agglomerative effects. We model the capital mobility in space via a nonlocal diffusion operator which allows for jumps of the capital stock from one location to an other. Moreover, this operator smooths out heterogeneities in the factor distributions slower, which generated a more realistic behavior of capital flows. In addition to that, we introduce an endogenous productivity-production operator which depends on time and on the capital distribution in space. This operator models the technological progress of the economy. The resulting mathematical model is an optimal control problem under a semilinear parabolic integro-differential equation with initial and volume constraints, which are a nonlocal analog to local boundary conditions, and box-constraints on the state and the control variables. In this thesis, we consider this problem on a bounded and unbounded spatial domain, in both cases with a finite time horizon. We derive existence results of weak solutions for the capital accumulation equations in both settings and we proof the existence of a Ramsey equilibrium in the unbounded case. Moreover, we solve the optimal control problem numerically and discuss the results in the economic context.
Quadratische Optimierungsprobleme (QP) haben ein breites Anwendungsgebiet, wie beispielsweise kombinatorische Probleme einschließlich des maximalen Cliquenroblems. Motzkin und Straus [25] zeigten die Äquivalenz zwischen dem maximalen Cliquenproblem und dem standard quadratischen Problem. Auch mathematische Statistik ist ein weiteres Anwendungsgebiet von (QP), sowie eine Vielzahl von ökonomischen Modellen basieren auf (QP), z.B. das quadratische Rucksackproblem. In [5] Bomze et al. haben das standard quadratische Optimierungsproblem (StQP) in ein Copositive-Problem umformuliert. Im Folgenden wurden Algorithmen zur Lösung dieses copositiviten Problems von Bomze und de Klerk in [6] und Dür und Bundfuss in [9] entwickelt. Während die Implementierung dieser Algorithmen einige vielversprechende numerische Ergebnisse hervorbrachten, konnten die Autoren nur die copositive Neuformulierung des (StQP)s lösen. In [11] präsentierte Burer eine vollständig positive Umformulierung für allgemeine (QP)s, sogar mit binären Nebenbedingungen. Leider konnte er keine Methode zur Lösung für ein solches vollständig positives Problem präsentieren, noch wurde eine copositive Formulierung vorgeschlagen, auf die man die oben erwähnten Algorithmen modifizieren und anwenden könnte, um diese zu lösen. Diese Arbeit wird einen neuen endlichen Algorithmus zur Lösung eines standard quadratischen Optimierungsproblems aufstellen. Desweiteren werden in dieser Thesis copositve Darstellungen für ungleichungsbeschränkte sowie gleichungsbeschränkte quadratische Optimierungsprobleme vorgestellt. Für den ersten Ansatz wurde eine vollständig positive Umformulierung des (QP) entwickelt. Die copositive Umformulierung konnte durch Betrachtung des dualen Problems des vollständig positiven Problems erhalten werden. Ein direkterer Ansatz wurde gemacht, indem das Lagrange-Duale eines äquivalenten quadratischen Optimierungsproblems betrachtet wurde, das durch eine semidefinite quadratische Nebenbedingung beschränkt wurde. In diesem Zusammenhang werden Bedingungen für starke Dualität vorgeschlagen.
Theoretischer Hintergrund: Essstörungen sind schwere psychische Störungen, welche aufgrund ihrer Komplexität, der hohen Mortalitätsrate sowie häufiger Chronifizierungen zu den Herausforderungen für Therapie und Forschung zählen. Die Herzratenvariabilität, als Indikator autonomer Regulation, scheint insbesondere bei Anorexie-Patientinnen zu Gunsten einer höheren parasympathischen Aktivität verschoben. Dieser Befund lässt sich anhand des Model Of Neurovisceral Integration erklären: Gemäß dieses Modells stellt eine erhöhte Herzratenvariabilität einen Hinweis für erfolgreiche Selbstregulation dar. Letztere scheint für restriktives Essverhalten essentiell, während sie bei impulsiven Verhaltensweisen wie Essanfälle und Erb-rechen reduziert sein sollte. Die bisherige Studienlage zur Herzratenvariabilität bei Essstörungen ist aufgrund der begrenzten Anzahl der Studien, der geringen Stichprobengrößen und Nicht- Berücksichtigung sinnvoller Drittvariablen jedoch noch inkonsistent und oftmals widersprüchlich. Neben der physiologischen Komponente werden in der Essstörungssymptomatik Veränderungen im kognitiven und emotionalen Erleben beschrieben. Zur Untersuchung beider Konstrukte erweisen sich Methoden des Ecological Momentary Assessment als aufschlussreich, da hierbei das Verhalten im Alltag der Patienten erhoben wird. Die bisherige Literatur zeigte bislang eine gute Anwendbarkeit der Methodik bei Essstörungspatienten, wobei die Anzahl der Studien gering ist. So fehlen bislang Studien, welche Emotionen und Kognitionen in Bezug zu Mahlzeiten und Sättigungsempfindungen setzen, obgleich solche Zusammenhänge in der kognitiven Verhaltenstherapie als zentral angesehen werden. Methode: Zu Beginn einer stationären psychosomatischen Behandlung wurden bei N=51 Probandinnen (Anorexia Nervosa: 19, Bulimia Nervosa: 15, gesunde Kontrollgruppe: 17) zeit- und frequenzanalytische Parameter der Herzratenvariabilität unter Berücksichtigung des Alters und des BMI in einer standardisierten fünfminütigen Laboruntersuchung untersucht. Am selben Tag fand außerdem eine stündliche Erhebung von Essverhalten, essstörungsspezifischen Kognitionen und negativen Emotionen mittels Smartphone statt. Am Ende der Behandlung wurde die Untersuchung wiederholt. Allgemein lineare Modelle wurden ebenso wie Mehrebenenmodelle zur statistischen Überprüfung der Hypothesen eingesetzt. Ergebnisse: Anorexie-Patientinnen zeigten tendenziell eine höhere parasympathische Aktivität als gesunde Probandinnen. Im Vergleich zu den beiden anderen Gruppen wiesen Bulimie-Patientinnen die niedrigste HRV auf. Antidepressiva führten zu einer Verringerung der HRV, genauso wie bei Anorexie-Patientinnen die Krankheitsdauer. Zusammenhänge mit erlebten Essanfällen konnten nicht festgestellt werden. Im Therapieverlauf zeigte sich, dass sich bei Anorexie-Patientinnen die HRV nach erfolgreicher Gewichtszunahme signifikant verringerte. Des Weiteren zeigten Essstörungspatientinnen höhere Ausprägungen in essstörungsspezifischen Kognitionen und negativen Emotionen während des Messtages. Mahlzeiten führten zu einer Verschlechterung der Stimmung, insbesondere bei restriktiven Anorexie-Patientinnen. Das Sättigungsempfinden einer Mahlzeit hatte einen signifikanten Einfluss auf die Bewertung dieser bei der klinischen Stichprobe, nicht jedoch bei gesunden Probandinnen. Am Ende der psychosomatischen Behandlung zeigte sich eine deutliche Verbesserung der essstörungsspezifischen Kognitionen und Mahlzeit-Bewertungen. Mahlzeiten hatten überdies einen geringeren Einfluss auf die Stimmung als zu Behandlungsbeginn. Diskussion: Die Auffälligkeiten im psychischen und physiologischen Bereich bei Essstörungspatientinnen sind Ausdruck eines vielschichtigen Krankheitsbildes, welches jedoch durch intensive Therapieangebote veränderbar ist. Das Hinzuziehen sinnvoller Drittvariablen erscheint bei Untersuchungen zur Herzratenvariabilität bei Essstörungspatienten essentiell. Darüber hin-aus zeigt die vorliegende Studie erstmals Zusammenhänge zwischen Mahlzeiten, Sättigungsempfinden und Essstörungssymptomatik mittels Ecological Momentary Assessment. Diese Methodik bietet einen inkrementellen Nutzen in der Erhebung verhaltensnaher Therapieerfolge. Resultierende Therapieansätze und Implikationen der Studie werden aufgezeigt.
Industrial companies mainly aim for increasing their profit. That is why they intend to reduce production costs without sacrificing the quality. Furthermore, in the context of the 2020 energy targets, energy efficiency plays a crucial role. Mathematical modeling, simulation and optimization tools can contribute to the achievement of these industrial and environmental goals. For the process of white wine fermentation, there exists a huge potential for saving energy. In this thesis mathematical modeling, simulation and optimization tools are customized to the needs of this biochemical process and applied to it. Two different models are derived that represent the process as it can be observed in real experiments. One model takes the growth, division and death behavior of the single yeast cell into account. This is modeled by a partial integro-differential equation and additional multiple ordinary integro-differential equations showing the development of the other substrates involved. The other model, described by ordinary differential equations, represents the growth and death behavior of the yeast concentration and development of the other substrates involved. The more detailed model is investigated analytically and numerically. Thereby existence and uniqueness of solutions are studied and the process is simulated. These investigations initiate a discussion regarding the value of the additional benefit of this model compared to the simpler one. For optimization, the process is described by the less detailed model. The process is identified by a parameter and state estimation problem. The energy and quality targets are formulated in the objective function of an optimal control or model predictive control problem controlling the fermentation temperature. This means that cooling during the process of wine fermentation is controlled. Parameter and state estimation with nonlinear economic model predictive control is applied in two experiments. For the first experiment, the optimization problems are solved by multiple shooting with a backward differentiation formula method for the discretization of the problem and a sequential quadratic programming method with a line search strategy and a Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno update for the solution of the constrained nonlinear optimization problems. Different rounding strategies are applied to the resulting post-fermentation control profile. Furthermore, a quality assurance test is performed. The outcomes of this experiment are remarkable energy savings and tasty wine. For the next experiment, some modifications are made, and the optimization problems are solved by using direct transcription via orthogonal collocation on finite elements for the discretization and an interior-point filter line-search method for the solution of the constrained nonlinear optimization problems. The second experiment verifies the results of the first experiment. This means that by the use of this novel control strategy energy conservation is ensured and production costs are reduced. From now on tasty white wine can be produced at a lower price and with a clearer conscience at the same time.
Die qualifizierte Zuwanderung nach Deutschland wird als eine Möglichkeit angesehen, um bestehenden und drohenden Fachkräfteengpässen entgegen zu wirken. Dementsprechend hat auch die Bundesregierung in den letzten Jahren Maßnahmen zur Fachkräftesicherung durch Zugewanderte ergriffen (wie z.B. Gesetz zur Verbesserung der Feststellung und Anerkennung im Ausland erworbener Berufsqualifikationen (kurz: Anerkennungsgesetz), Neue Beschäftigungsverordnung, Blaue Karte EU). Ob eine erfolgreiche Integration in den Arbeitsmarkt jedoch letztendlich gelingt, ist sehr stark von den betrieblichen Entscheidungen bei der Stellenbesetzung und damit dem direkten Zugang zum Arbeitsmarkt abhängig. Angesichts der getroffenen politischen Maßnahmen widmet sich diese Dissertation daher der Frage, inwiefern die Betriebe in Deutschland die Möglichkeit, offene Stellen mit ausländischen Fachkräften zu besetzen, auch wahrnehmen. Von Interesse sind die Faktoren, die die Beschäftigungswahrscheinlichkeit von ausländischen Fachkräften in deutschen Betrieben erhöhen und in den Rekrutierungsentscheidungen als ausschlaggebend gelten. Um zu evaluieren, inwiefern sich, erstens, Vorbehalte von Personalentscheidern gegenüber ausländischen Abschlüssen und, zweitens, Erfahrungen mit den Möglichkeiten, die das Anerkennungsgesetz bietet, auf die Beschäftigungschancen von Bildungsausländern auswirken, werden im ersten empirischen Teil der Arbeit dahingehend Analysen auf Basis repräsentativer Daten der Betriebsbefragung des BIBB-Anerkennungsmonitorings durchgeführt. Dabei werden zusätzlich die Einflüsse von betrieblich erfahrenen und erwarteten Fachkräfteengpässen der Betriebe auf die Beschäftigungschancen ausländischer Fachkräfte analysiert. Es zeigt sich, dass Erfahrungen mit dem Anerkennungsgesetz die Beschäftigungschancen von Bildungsausländern erhöhen. Ebenfalls positiv auf deren Beschäftigungschancen wirken sich Fachkräfteengpässe aus. Auf diesen Ergebnissen aufbauend, werden im zweiten empirischen Teil der Forschungsarbeit die jeweiligen Einflussfaktoren bei der Rekrutierung von Bildungsausländern bzw. ausländischen Fachkräften differenzierter analysiert. Dazu kommt im Rahmen einer Follow-Up-Studie zur Betriebsbefragung des BIBB-Anerkennungsmonitorings ein Faktorielles Survey Design zum Einsatz. Mit Hilfe des Faktoriellen Survey Experiment werden Rekrutierungsprozesse simuliert, in denen Bewerber verschiedener Nationalitäten, mit ausländischem und deutschem Berufsabschluss, mit und ohne Berufserfahrung oder mit und ohne Deutsch- und Englischkenntnissen präsentiert werden. Zur Überprüfung der Wirkung von Fachkräfteengpässen wird zum einen im Faktoriellen Survey auch die Anzahl an Bewerbern variiert. Zum anderen wird der Einfluss auf die Einstellungswahrscheinlichkeit getestet, wenn die vakante Stelle in einem Beruf zu besetzen ist, der von der Bundesagentur für Arbeit als Engpassberuf gekennzeichnet ist. Wenn es sich um eine in einem Engpassberuf vakante Stelle handelt, steigen die Rekrutierungschancen für qualifizierte Bewerber aus dem Ausland signifikant an. Ein solcher Effekt, der von einem im Faktoriellen Survey simulierten Bewerbermangel ausgeht, konnte hingegen nicht festgestellt werden. Vielmehr resultieren für ausländische Bewerber schlechtere Chancen, wenn die Personalentscheider aus einer Vielzahl an Bewerbungen auswählen können. Die stärksten Auswirkungen auf eine erfolgreiche Rekrutierung ausländischer Fachkräfte gehen von deutschen Sprachkenntnissen sowie Berufserfahrungen auf dem deutschen Arbeitsmarkt aus. Ausländische Berufsabschlüsse führen bei zugewanderten Bewerbern zu geringeren Einstellungschancen als entsprechende deutsche Abschlüsse. Die Ergebnisse des Faktoriellen Surveys können hier als belastbar angesehen werden, da das Erhebungsinstrument im dritten empirischen Teil dieser Dissertation einer methodischen Validitätsprüfung unterzogen wurde.
Die patienten-fokussierte Psychotherapieforschung hat das Ziel, den Erfolg von Psychotherapie durch die kontinuierliche Messung und Rückmeldung von Prozessvariablen zu verbessern. Es konnte bereits gezeigt werden, dass nicht nur Patienten-spezifische Charakterisitika, wie die Symptomreduktion, sondern auch dyadische Merkmale, wie die therapeutische Beziehung, indikativ sind. Ein vielversprechender neuer Ansatz bzgl. der Messung dyadischer Charakteristika ist nonverbale Synchronie, die definiert ist als Bewegungskoordination zwischen Interaktionspartnern. Nonverbale Synchronie kann inzwischen objektiv und automatisch in Therapievidoes gemessen werden, was die Methodik frei von Biases wie selektiver Wahrnehmung oder sozialer Erwünschtheit macht. Frühe Studien aus der Sozial- und Entwicklungspsychologie konnten Zusammenhänge mit sozialer Bindung und Sympathie finden. Erste Studien aus der Psychotherapieforschung weisen auf Zusammenhänge zwischen nonverbaler Synchronie und der Therapiebeziehung sowie dem Therapieerfolg hin und geben erste Hinweise darauf, dass nonverbale Synchronie eine zusätzliche Informationsquelle für dyadische Aspekte sein kann, mit der man zukünftig frühzeitig Therapieerfolge vorhersagen könnte. Die vorliegende Arbeit beinhaltet drei Studien zu nonverbaler Synchronie in der ambulanten Psychotherapie und Zusammenhängen mit therapeutischen Prozessen. In Studie 1 wurde nonverbale Synchronie in einer diagnose-heterogenen Stichprobe von N=143 Patienten zu Therapiebeginn gemessen. Mittels Mehrebenenanalysen konnte die Validität der Messmethodik bestätigt werden. Des weiteren wurden Zusammenhänge mit bestimmten Artes des Therapieerfolgs gefunden: Patienten, die unverändert die Therapie abbrachen zeigten das niedrigste Level an Synchronie, während Patienten, die unverändert die Therapie zu Ende führten das höchste Level hatte und Patienten mit einer reliablen Symptomreduktion ein mittleres Level an nonverbaler Synchrony aufwiesen (auch unter Kontrolle der Therapiebeziehung). In Studie 2 wurden nonverbale Synchronie und die Bewegungsmenge zu Therapiebeginn und zum Therapieende erfasst und in zwei Stichproben von Patienten mit Depression (N=68) und Patienten mit Angststörungen (N=25) verglichen. Mehrebenenanalysen zeigten weniger Bewegungsmenge und Synchronie bei Dyaden mit depressiven Patienten, wobei sich beide Gruppen zum Therapieende nicht mehr in der nonverbalen Synchronie unterschieden. In Studie 3 wurde nonverbale Synchronie in einer Stichprobe von N=111 Patienten mit Sozialer Phobie zu vier Zeitpunkten im Therapieverlauf gemessen (N=346 Videos). Mehrebenenanalysen zeigten einen kontinuierlich sinkenden Verlauf der Synchronie und einen Moderationseffekt auf den Zusammenhang zwischen frühen Verbesserungen und dem Therapieerfolg.
A matrix A is called completely positive if there exists an entrywise nonnegative matrix B such that A = BB^T. These matrices can be used to obtain convex reformulations of for example nonconvex quadratic or combinatorial problems. One of the main problems with completely positive matrices is checking whether a given matrix is completely positive. This is known to be NP-hard in general. rnrnFor a given matrix completely positive matrix A, it is nontrivial to find a cp-factorization A=BB^T with nonnegative B since this factorization would provide a certificate for the matrix to be completely positive. But this factorization is not only important for the membership to the completely positive cone, it can also be used to recover the solution of the underlying quadratic or combinatorial problem. In addition, it is not a priori known how many columns are necessary to generate a cp-factorization for the given matrix. The minimal possible number of columns is called the cp-rank of A and so far it is still an open question how to derive the cp-rank for a given matrix. Some facts on completely positive matrices and the cp-rank will be given in Chapter 2. Moreover, in Chapter 6, we will see a factorization algorithm, which, for a given completely positive matrix A and a suitable starting point, computes the nonnegative factorization A=BB^T. The algorithm therefore returns a certificate for the matrix to be completely positive. As introduced in Chapter 3, the fundamental idea of the factorization algorithm is to start from an initial square factorization which is not necessarily entrywise nonnegative, and extend this factorization to a matrix for which the number of columns is greater than or equal to the cp-rank of A. Then it is the goal to transform this generated factorization into a cp-factorization. This problem can be formulated as a nonconvex feasibility problem, as shown in Section 4.1, and solved by a method which is based on alternating projections, as proven in Chapter 6. On the topic of alternating projections, a survey will be given in Chapter 5. Here we will see how to apply this technique to several types of sets like subspaces, convex sets, manifolds and semialgebraic sets. Furthermore, we will see some known facts on the convergence rate for alternating projections between these types of sets. Considering more than two sets yields the so called cyclic projections approach. Here some known facts for subspaces and convex sets will be shown. Moreover, we will see a new convergence result on cyclic projections among a sequence of manifolds in Section 5.4. In the context of cp-factorizations, a local convergence result for the introduced algorithm will be given. This result is based on the known convergence for alternating projections between semialgebraic sets. To obtain cp-facrorizations with this first method, it is necessary to solve a second order cone problem in every projection step, which is very costly. Therefore, in Section 6.2, we will see an additional heuristic extension, which improves the numerical performance of the algorithm. Extensive numerical tests in Chapter 7 will show that the factorization method is very fast in most instances. In addition, we will see how to derive a certificate for the matrix to be an element of the interior of the completely positive cone. As a further application, this method can be extended to find a symmetric nonnegative matrix factorization, where we consider an additional low-rank constraint. Here again, the method to derive factorizations for completely positive matrices can be used, albeit with some further adjustments, introduced in Section 8.1. Moreover, we will see that even for the general case of deriving a nonnegative matrix factorization for a given rectangular matrix A, the key aspects of the completely positive factorization approach can be used. To this end, it becomes necessary to extend the idea of finding a completely positive factorization such that it can be used for rectangular matrices. This yields an applicable algorithm for nonnegative matrix factorization in Section 8.2. Numerical results for this approach will suggest that the presented algorithms and techniques to obtain completely positive matrix factorizations can be extended to general nonnegative factorization problems.
The harmonic Faber operator
(2018)
P. K. Suetin points out in the beginning of his monograph "Faber Polynomials and Faber Series" that Faber polynomials play an important role in modern approximation theory of a complex variable as they are used in representing analytic functions in simply connected domains, and many theorems on approximation of analytic functions are proved with their help [50]. In 1903, the Faber polynomials were firstly discovered by G. Faber. It was Faber's aim to find a generalisation of Taylor series of holomorphic functions in the open unit disc D in the following way. As any holomorphic function in D has a Taylor series representation f(z)=\sum_{\nu=0}^{\infty}a_{\nu}z^{\nu} (z\in\D) converging locally uniformly inside D, for a simply connected domain G, Faber wanted to determine a system of polynomials (Q_n) such that each function f being holomorphic in G can be expanded into a series
f=\sum_{\nu=0}^{\infty}b_{\nu}Q_{\nu} converging locally uniformly inside G. Having this goal in mind, Faber considered simply connected domains bounded by an analytic Jordan curve. He constructed a system of polynomials (F_n) with this property. These polynomials F_n were named after him as Faber polynomials. In the preface of [50], a detailed summary of results concerning Faber polynomials and results obtained by the aid of them is given. An important application of Faber polynomials is e.g. the transfer of known assertions concerning polynomial approximation of functions belonging to the disc algebra to results of the approximation of functions being continuous on a compact continuum K which contains at least two points and has a connected complement and being holomorphic in the interior of K. In this field, the Faber operator denoted by T turns out to be a powerful tool (for an introduction, see e.g. D. Gaier's monograph). It
assigns a polynomial of degree at most n given in the monomial basis \sum_{\nu=0}^{n}a_{\nu}z^{\nu} with a polynomial of degree at most n given in the basis of Faber polynomials \sum_{\nu=0}^{n}a_{\nu}F_{\nu}. If the Faber operator is continuous with respect to the uniform norms, it has a unique continuous extension to an operator mapping the disc algebra onto the space of functions being continuous on the whole compact continuum and holomorphic in its interior. For all f being element of the disc algebra and all polynomials P, via the obvious estimate for the uniform norms ||T(f)-T(P)||<= ||T|| ||f-P||, it can be seen that the original task of approximating F=T(f) by polynomials is reduced to the polynomial approximation of the function f. Therefore, the question arises under which conditions the Faber operator is continuous and surjective. A fundamental result in this regard was established by J. M. Anderson and J. Clunie who showed that if the compact continuum is bounded by a rectifiable Jordan curve with bounded boundary rotation and free from cusps, then the Faber operator with respect to the uniform norms is a topological isomorphism. Now, let f be a harmonic function in D. Similar as above, we find that f has a uniquely determined representation f=\sum_{\nu=-\infty}^{\infty}a_{\nu}p_{\nu}
converging locally uniformly inside D where p_{n}(z)=z^{n} for n\in\N_{0} and p_{-n}(z)=\overline{z}^{n} for n\in\N}. One may ask whether there is an analogue for harmonic functions on simply connected domains G. Indeed, for a domain G bounded by an analytic Jordan curve, the conjecture that each function f being harmonic in G has a uniquely determined representation f=\sum_{\nu= \infty}^{\infty}b_{\nu}F_{\nu} where F_{-n}(z)=\overline{F_{n}(z\)} for n\inN, converging locally uniformly inside G, holds true. Let now K be a compact continuum containing at least two points and having a connected complement. A main component of this thesis will be the examination of the harmonic Faber operator mapping a harmonic polynomial given in the basis of the harmonic monomials \sum_{\nu=-n}^{n}a_{\nu}p_{\nu} to a harmonic polynomial given as \sum_{\nu=-n}^{n}a_{\nu}F_{\nu}.
If this operator, which is based on an idea of J. Müller, is continuous with respect to the uniform norms, it has a unique continuous extension to an operator mapping the functions being continuous on \partial\D onto the continuous functions on K being
harmonic in the interior of K. Harmonic Faber polynomials and the harmonic Faber operator will be the objects accompanying us throughout
our whole discussion. After having given an overview about notations and certain tools we will use in our consideration in the first chapter, we begin our studies with an introduction to the Faber operator and the harmonic Faber operator. We start modestly and consider domains bounded by an analytic Jordan curve. In Section 2, as a first result, we will show that, for such a domain G, the harmonic Faber operator has a unique continuous extension to an operator mapping the space of the harmonic functions in D onto the space
of the harmonic functions in G, and moreover, the harmonic Faber
operator is an isomorphism with respect to the topologies of locally
uniform convergence. In the further sections of this chapter, we illumine the behaviour of the (harmonic) Faber operator on certain function spaces. In the third chapter, we leave the situation of compact continua bounded by an analytic Jordan curve. Instead we consider closures of domains bounded by Jordan curves having a Dini continuous curvature. With the aid of the concept of compact operators and the Fredholm alternative, we are able to show that the harmonic Faber operator is a topological isomorphism. Since, in particular, the main result of the third chapter holds true for closures K of domains bounded by analytic Jordan curves, we can make use of it to obtain new results concerning the approximation of functions being continuous on K and harmonic in the interior of K by harmonic polynomials. To do so, we develop techniques applied by L. Frerick and J. Müller in [11] and adjust them to our setting. So, we can transfer results about the classic Faber operator to the harmonic Faber operator. In the last chapter, we will use the theory of harmonic Faber polynomials
to solve certain Dirichlet problems in the complex plane. We pursue
two different approaches: First, with a similar philosophy as in [50],
we develop a procedure to compute the coefficients of a series \sum_{\nu=-\infty}^{\infty}c_{\nu}F_{\nu} converging uniformly to the solution of a given Dirichlet problem. Later, we will point out how semi-infinite programming with harmonic Faber polynomials as ansatz functions can be used to get an approximate solution of a given Dirichlet problem. We cover both approaches first from a theoretical point of view before we have a focus on the numerical implementation of concrete examples. As application of the numerical computations, we considerably obtain visualisations of the concerned Dirichlet problems rounding out our discussion about the harmonic Faber polynomials and the harmonic Faber operator.
In this thesis, we present a new approach for estimating the effects of wind turbines for a local bat population. We build an individual based model (IBM) which simulates the movement behaviour of every single bat of the population with its own preferences, foraging behaviour and other species characteristics. This behaviour is normalized by a Monte-Carlo simulation which gives us the average behaviour of the population. The result is an occurrence map of the considered habitat which tells us how often the bat and therefore the considered bat population frequent every region of this habitat. Hence, it is possible to estimate the crossing rate of the position of an existing or potential wind turbine. We compare this individual based approach with a partial differential equation based method. This second approach produces a lower computational effort but, unfortunately, we lose information about the movement trajectories at the same time. Additionally, the PDE based model only gives us a density profile. Hence, we lose the information how often each bat crosses special points in the habitat in one night. In a next step we predict the average number of fatalities for each wind turbine in the habitat, depending on the type of the wind turbine and the behaviour of the considered bat species. This gives us the extra mortality caused by the wind turbines for the local population. This value is used for a population model and finally we can calculate whether the population still grows or if there already is a decline in population size which leads to the extinction of the population. Using the combination of all these models, we are able to evaluate the conflict of wind turbines and bats and to predict the result of this conflict. Furthermore, it is possible to find better positions for wind turbines such that the local bat population has a better chance to survive. Since bats tend to move in swarm formations under certain circumstances, we introduce swarm simulation using partial integro-differential equations. Thereby, we have a closer look at existence and uniqueness properties of solutions.
mateneen - Praxishefte Demokratische Schulkultur 01/2018: Demokratiepädagogische Schulentwicklung
(2018)
Die Praxishefte Demokratische Schulkultur erscheinen halbjährlich und bieten Schulleitungen und Schulpersonal theoretische Grundlagen und praxisorientierte Anleitungen zur demokratiepädagogischen Schulentwicklung. Jedes Themenheft ist jeweils einer demokratiepädagogischen Bauform oder strategischen Frage der Schulentwicklung gewidmet. Die Praxishefte werden allen Luxemburger Schulen als Printausgabe zur Verfügung gestellt und online mit zusätzlichen Materialien und in französischer Fassung vorgehalten.
Auf politischer Ebene hat die Finanzierung von Kleinstunternehmen, kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) durch die europäische Finanz- und Wirtschaftskrise eine hohe Bedeutung erhalten, da mehr als 99% aller europäischen Unternehmen in Europa dieser Kategorie angehören. Als Reaktion auf die oftmals schwierige Finanzierungssituation von KMU, die maßgeblich zur Gefährdung der Innovationsfähigkeit und der Entwicklung der europäischen Wirtschaft beitragen kann, wurden spezielle staatliche Programme aufgelegt. Trotz des vermehrten Interesses auf politischer und akademischer Ebene bezüglich KMU-Finanzierung, gibt es jedoch auf europäischer Ebene nur wenig empirische Evidenz. Diese Dissertation beschäftigt sich daher in fünf verschiedenen empirischen Studien zu aktuellen Forschungslücken hinsichtlich der Finanzierung von Kleinstunternehmen, kleinen und mittleren Unternehmen in Europa und mit neuen Finanzierungsinstrumenten für innovative Unternehmen oder Start-Ups.
Zunächst wird basierend auf zwei empirischen Untersuchungen (Kapitel 2 und 3) der Status Quo der KMU-Finanzierung in Europa dargelegt. Die Finanzierung von KMU in Europa ist sehr heterogen. Einerseits sind KMU als Gruppe keine homogene Gruppe, da Kleinstunternehmen (< 10 Mitarbeiter), kleine (10–49 Mitarbeiter) und mittlere (50–249 Mitarbeiter) Unternehmen sich nicht nur in ihren Charakteristiken unterscheiden, sondern auch unterschiedliche Finanzierungsmöglichkeiten und -bedürfnisse besitzen. Andererseits existieren Länderunterschiede in der Finanzierung von KMU in Europa. Die Ergebnisse dieser beiden Studien (Kapitel 2 und 3), die auf einer Umfrage der Europäischen Zentralbank und der Europäischen Kommission („SAFE survey“) beruhen, verdeutlichen dies: KMU in Europa verwenden unterschiedliche Finanzierungsmuster und nutzen Finanzierungsmuster komplementär oder substitutiv zueinander. Die verschiedenen Finanzierungsmuster sind wiederum gekennzeichnet durch firmen-, produkt-, und länderspezifische Charakteristika, aber auch durch makroökonomische Variablen (z. B. Inflationsraten).
In Kapitel 3 der Dissertation werden gezielt die Unterschiede zwischen der Finanzierung von Kleinstunternehmen im Vergleich zu kleinen und mittleren Unternehmen untersucht. Während kleine und mittlere Unternehmen eine Vielzahl an verschiedenen Finanzierungsinstrumenten parallel zueinander nutzen (z. B. subventionierte Bankkredite parallel zu Banken-, Überziehungs- und Lieferantenkrediten), greifen Kleinstunternehmen auf wenige Instrumente gleichzeitig zurück (insbesondere kurzfristiges Fremdkapital). Folglich finanzieren sich Kleinstunternehmen entweder intern oder über Überziehungskredite. Die Ergebnisse der Dissertation zeigen somit, dass die Finanzierung der KMU nicht homogen ist. Insbesondere Kleinstunternehmen sollten als eine eigenständige Gruppe innerhalb der KMU mit charakteristischen Finanzierungsmustern behandelt werden.
Innovative Firmen und Start-Ups gelten als wichtiger Motor für die Entwicklung der regionalen Wirtschaft. Auch sie werden in der akademischen Literatur häufig mit Finanzierungsschwierigkeiten in Verbindung gebracht, die das Wachstum und Überleben dieser Unternehmen erschwert. Der zweite Teil der Dissertation beinhaltet daher zwei empirische Studien zu dieser Thematik. Zunächst werden in Kapitel 4 in einer ersten Studie die regionalen und firmenspezifischen Faktoren untersucht, die den Output des geistigen Eigentums erhöhen. Insbesondere regionale Faktoren wurden bisher unzureichend untersucht, welche jedoch speziell für die politischen Entscheidungsträger von besonderer Relevanz sind. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass der Erhalt von Venture Capital neben der Firmengröße einen signifikanten Einfluss auf die Höhe des geistigen Eigentums haben. Zwar spielen technische Universitäten keine Rolle bezüglich des Outputs, jedoch zeigt sich ein signifikant positiver Effekt der Studentenrate auf den jeweiligen Output des geistigen Eigentums. Basierend auf diesen Ergebnissen wird in einer zweiten Studie gezielt auf das Finanzierungsinstrument Venture Capital eingegangen und zwischen verschiedenen VC Typen unterschieden: staatliche, unabhängige und Corporate Venture Capital Firmen. Die Ergebnisse zeigen, dass insbesondere Regionen mit einem Angebot an qualifiziertem Humankapital staatliche Venture Capital Investitionen anziehen. Des Weiteren investieren insbesondere Corporate und staatliche Venture Capital Firmen vermehrt in ländliche Regionen.
Als neues Finanzierungsinstrument für besonders innovative Unternehmer hat sich das „Initial Coin Offering (ICO)“ in den letzten Jahren herauskristallisiert, womit sich Kapitel 5 näher beschäftigt. Mithilfe einer Zeitreihenanalyse werden Marktzyklen von ICO Kampagnen, bitcoin und Ether Preisen analysiert. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass vergangene ICOs die folgenden ICOs positiv beeinflussen. Zudem haben ICOs einen negativen Einfluss auf die Kryptowährungen Bitcoin und Ether, wohingegen sich der Preis des bitcoin positiv auf den Preis des Ethers auswirkt.
Les carnets paraissent biannuellement et offrent aux dirigeant(e)s des écoles ainsi qu’au personnel des fondements théoriques et du matériel pratique pour la mise en oeuvre d’un développement scolaire démocratique. Chaque publication traite d’une méthode de l’éducation à la démocratie ou d’une question stratégique du développement scolaire. Les carnets en langue allemande sont mis à disposition des écoles luxembourgeoises en version imprimée. Tous le matériel ainsi que la version en langue française sont disponibles en ligne.
Ziel der Dissertation ist es, den Hochwasserschutz und das Management extremer Hoch-wasser für das Einzugsgebiet der Isar zu verbessern mit Hinblick darauf, wie sich vorhandene und neu zu schaffende Retentionsräume mit optimaler Wirkung für das gesamte Flusssystem einsetzen lassen. Dafür sind Kenntnisse über extreme Ereignisse und deren Auswirkung auf die betrachteten Einzugsgebiete notwendig. Großskalige Niederschläge in Mitteleuropa werden überwiegend durch Vb-artige Zugbahnen ausgelöst. Die Relevanz für Bayern zeigt die Auswertung des neuesten Kataloges der Vb-Zugbahnen für den Zeitraum 1959 bis 2015. In den Monaten April bis Oktober haben Vb-Zugbahnen zu ca. 30 % der beobachten Hochwasser beigetragen. Im Sommer führt sogar jedes zweite Vb-Tief zu Hochwasser. Im Donaueinzugsgebiet können 50 % der 20 größten Hochwasser direkt auf Vb-Zugbahnen zurückgeführt werden, weitere 25 % durch ähnliche Zugbahnen oder auf eine Vb aktiven Phase. Über die Hälfe der größten Hochwasser traten dabei in Bezug zu einer Serie von Vb-Tiefs auf. 60 % der Vb-Zugbahnen sind Teil einer Serie von Vb-Tiefs. Aus wiederkehrenden Niederschlägen persistenter Zugbahnen resultieren mehrgipflige Hochwasserwellen, die insbesondere für Rückhalteräume betrachtet werden müssen (DIN 19700). Die Detailuntersuchung erfolgt unter besonderer Beachtung der Untersuchungen zu den Vb-Zugbahnen. Das Isareinzugsgebiet mit 8900 km-² besitzt mit den Seen im Voralpenland große natürliche Retentionsräume und mit dem Sylvensteinspeicher im alpinen Einzugsgebiet den größten staatlichen Speicher Bayerns. Für die Wirkungsanalyse von gekoppelten Hoch-wasserrückhalteräumen in komplexen Einzugsgebieten müssen Ganglinien mit einem Nie-derschlag-Abfluss-Modell generiert werden, die den Wellenablauf des Hochwassers im ge-samten Einzugsgebiet repräsentieren. Die Dissertation analysiert, wie sich der Einsatz ver-schiedener Verfahren zur Vorgabe der Eingangsniederschläge auswirkt. Dabei liegt der Schwerpunkt der Untersuchung auf dem Niederschlagsverlauf. Es wird ein Verfahren zur Ableitung von Ganglinien aus standardisierten beobachteten Niederschlagsverläufen entwi-ckelt. Die Hochwasserganglinien, generiert aus synthetischen Niederschlagsverläufen der Bemessung, werden am Beispiel des Sylvensteinspeichers mit den drei größten abgelaufe-nen Hochwasserereignissen verglichen und diskutiert, ob mit dem neuen Verfahren die Cha-rakteristik der beobachten Hochwasser besser wiedergeben wird. Der Fokus liegt dabei auf der Wellenüberlagerung. Es kann für das ganze Gebiet gezeigt werden, dass die mit der neuen Methode standardisierten beobachteten Niederschlagsverläufe besser geeignet sind, die Wellenüberlagerung wiederzugeben, da zeitliche Unterschiede durch die Staueffekte an den Alpen berücksichtigt werden, wie sie bei Vb-Zugbahn geprägten Niederschlägen entste-hen. Es kann daher bei ähnlichen Fragestellungen empfohlen werden, diese Methode in der Praxis als Variante hinzuzuziehen, um die natürlichen Prozesse repräsentativer zu beschrei-ben. Für die Simulation mit dem N-A-Modell LARSIM werden die Unsicherheiten durch Varianten-rechnungen gezeigt. Es hat sich herausgestellt, dass nicht nur der Niederschlagsverlauf und die Vorbedingungen des Ereignisses eine große Auswirkung auf die Kalibrierung der Ab-flussbeiwerte im N-A-Modell haben, sondern auch das gewählte Flood-Routing-Verfahren und die Gerinnerauheit. Schließlich wird die Bewertung der potenziellen Standorte durchgeführt. Es wird berechnet, wo das Hochwasser zurückgehalten werden muss, um sowohl eine lokale Reduktion des Hochwasserscheitels, als auch gleichzeitig eine möglichst große Schutzwirkung für das Ge-samtsystem zu ermöglichen. Priorisiert werden Rückhaltestandorte, die praktisch umsetzbar sind und den größten Nutzen haben. Die Untersuchung einer Doppelwelle, die durch eine Serie von Vb-Zugbahnen entstehen kann, zeigt, wie die Einschätzung potenzieller Standorte verändern kann. Der alpine und zum Teil der voralpine Raum reagieren mit kurzen steilen Ganglinien und sind gegenüber Doppelwellen weniger sensitiv, weil kaum Wellenüberlagerung entsteht. Für den Sylvensteinspeicher, der im alpinen Raum liegt, können daher kurze Niederschlagspausen für eine schnelle Entlastung des Speicherraumes genutzt werden. Un-terhalb von Seen mit einem großen Retentionsvermögen erzeugen Doppelwellen aufgrund der langen Retentionsäste durch die Wellenüberlagerung deutlich höhere Abflüsse als Ein-zelwellen. Rückhalt an der oberen Isar ist unter diesen Kriterien am optimalsten. Empfohlene Maßnahmen - ohne Bauaufwand - konnten bereits umgesetzt werden und verbessern den Hochwasserschutz und das Hochwassermanagement an der Isar. Die Auswertungen zeigen, dass in den Monaten April, Mai, September und Oktober die Hochwasserereignisse in Folge von Vb-Zugbahnen im Zuge der Klimaveränderung häufiger und in den Sommermonaten extremer werden könnten.
Um 1500 bildeten die Regensburger Juden eine der letzten Judengemeinden, die noch in einer Reichsstadt des Heiligen Römischen Reichs lebten. Der Regensburger Stadtrat ging mit immer weitreichenderen Restriktionen gegen ihre hergebrachten Rechte vor. Versuche, zu einer verbindlichen Regelung über die gegenseitigen Rechte und Pflichten zu kommen, führten zu keinem Ergebnis. Das Innsbrucker Regiment wurde schließlich damit beauftragt, die beiden Parteien im Wege eines Gerichtsverfahrens zu einer einvernehmlichen Lösung zu bewegen.
Der Innsbrucker Prozess gehört zu den bemerkenswertesten Aspekten der Geschichte der Juden in dieser Zeit. Über seine Hintergründe, Entwicklungen und Akteure liegt nun erstmals eine quellenfundierte Detailstudie vor. Sie zeigt, mit welcher Entschlossenheit die Regensburger Judengemeinde ihre Rechte verteidigte. Selbst als der Stadtrat Ende Februar 1519 die Juden gewaltsam aus der Stadt schaffen ließ, als Judenviertel, Synagoge und jüdischer Friedhof zerstört waren, gab das noch laufende Verfahren in Innsbruck der Judengemeinde berechtigte Hoffnung auf eine erfolgreiche Gegenwehr. Tatsächlich konnten weder Kaiser Karl V. noch die Reichsstadt Regensburg das Unrecht der Vertreibung ungeahndet ad acta legen.
Background: The growing production and use of engineered AgNP in industry and private households make increasing concentrations of AgNP in the environment unavoidable. Although we already know the harmful effects of AgNP on pivotal bacterial driven soil functions, information about the impact of silver nanoparticles (AgNP) on the soil bacterial community structure is rare. Hence, the aim of this study was to reveal the long-term effects of AgNP on major soil bacterial phyla in a loamy soil. The study was conducted as a laboratory incubation experiment over a period of 1 year using a loamy soil and AgNP concentrations ranging from 0.01 to 1 mg AgNP/kg soil. Effects were quantified using the taxon-specific 16S rRNA qPCR.
Results: The short-term exposure of AgNP at environmentally relevant concentration of 0.01 mg AgNP/kg caused significant positive effects on Acidobacteria (44.0%), Actinobacteria (21.1%) and Bacteroidetes (14.6%), whereas beta-Proteobacteria population was minimized by 14.2% relative to the control (p ≤ 0.05). After 1 year of exposure to 0.01 mg AgNP/kg diminished Acidobacteria (p = 0.007), Bacteroidetes (p = 0.005) and beta-Proteobacteria (p = 0.000) by 14.5, 10.1 and 13.9%, respectively. Actino- and alpha-Proteobacteria were statistically unaffected by AgNP treatments after 1-year exposure. Furthermore, a statistically significant regression and correlation analysis between silver toxicity and exposure time confirmed loamy soils as a sink for silver nanoparticles and their concomitant silver ions.
Conclusions: Even very low concentrations of AgNP may cause disadvantages for the autotrophic ammonia oxidation (nitrification), the organic carbon transformation and the chitin degradation in soils by exerting harmful effects on the liable bacterial phyla.
In the context of accelerated global socio-environmental change, the Water-Energy-Food Nexus has received increasing attention within science and international politics by promoting integrated resource governance. This study explores the scientific nexus debates from a discourse analytical perspective to reveal knowledge and power relations as well as geographical settings of nexus research. We also investigate approaches to socio-nature relations that influence nexus research and subsequent political implications. Our findings suggest that the leading nexus discourse is dominated by natural scientific perspectives and a neo-Malthusian framing of environmental challenges. Accordingly, the promoted cross-sectoral nexus approach to resource governance emphasizes efficiency, security, future sustainability, and poverty reduction. Water, energy, and food are conceived as global trade goods that require close monitoring, management and control, to be achieved via quantitative assessments and technological interventions. Within the less visible discourse, social scientific perspectives engage with the social, political, and normative elements of the Water-Energy-Food Nexus. These perspectives criticize the dominant nexus representation for itsmanagerial, neoliberal, and utilitarian approach to resource governance. The managerial framing is critiqued for masking power relations and social inequalities, while alternative framings acknowledge the political nature of resource governance and socio-nature relations. The spatial dimensions of the nexus debate are also discussed. Notably, the nexus is largely shaped by western knowledge, yet applied mainly in specific regions of the Global South. In order for the nexus to achieve integrative solutions for sustainability, the debate needs to overcome its current discursive and spatial separations. To this end, we need to engage more closely with alternative nexus discourses, embrace epistemic pluralism and encourage multi-perspective debates about the socio-nature relations we actually intend to promote.
The availability of data on the feeding habits of species of conservation value may be of great importance to develop analyses for both scientific and management purposes. Stomach flushing is a harmless technique that allowed us to collect extensive data on the feeding habits of six Hydromantes species. Here, we present two datasets originating from a three-year study performed in multiple seasons (spring and autumn) on 19 different populations of cave salamanders. The first dataset contains data of the stomach content of 1,250 salamanders, where 6,010 items were recognized; the second one reports the size of the intact prey items found in the stomachs. These datasets integrate considerably data already available on the diet of the European plethodontid salamanders, being also of potential use for large scale meta-analyses on amphibian diet.
The trophic niche is a life trait that identifies the consumer’s position in a local food web. Several factors, such as ontogeny, competitive ability and resource availability contribute in shaping species trophic niches. To date, information on the diet of European Hydromantes salamanders are only available for a limited number of species, no dietary studies have involved more than one species of the genus at a time, and there are limited evidences on how multiple factors interact in determining diet variation. In this study we examined the diet of multiple populations of six out of the eight European cave salamanders, providing the first data on the diet for five of them. In addition, we assessed whether these closely related generalist species show similar diet and, for each species, we tested whether season, age class or sex influence the number and the type of prey consumed. Stomach condition (empty/full) and the number of prey consumed were strongly related to seasonality and to the activity level of individuals. Empty stomachs were more frequent in autumn, in individuals far from cave entrance and in juveniles. Diet composition was significantly different among species. Hydromantes imperialis and H. supramontis were the most generalist species; H. flavus and H. sarrabusensis fed mostly on Hymenoptera and Coleoptera Staphylinidae, while H. genei and H. ambrosii mostly consumed Arachnida and Endopterygota larvae. Furthermore, we detected seasonal shifts of diet in the majority of the species examined. Conversely, within each species, we did not find diet differences between females, males and juveniles. Although being assumed to have very similar dietary habits, here Hydromantes species were shown to be characterized by a high divergence in diet composition and in the stomach condition of individuals.
Leeches can parasitize many vertebrate taxa. In amphibians, leech parasitism often has potential detrimental effects including population decline. Most of studies on the host-parasite interactions involving leeches and amphibians focus on freshwater environments, while they are very scarce for terrestrial amphibians. In this work, we studied the relationship between the leech Batracobdella algira and the European terrestrial salamanders of the genus Hydromantes, identifying environmental features related to the presence of the leeches and their possible effects on the hosts. We performed observation throughout Sardinia (Italy), covering the distribution area of all Hydromantes species endemic to this island. From September 2015 to May 2017, we conducted >150 surveys in 26 underground environments, collecting data on 2629 salamanders and 131 leeches. Water hardness was the only environmental feature correlated with the presence of B. algira, linking this leech to active karstic systems. Leeches were more frequently parasitizing salamanders with large body size. Body Condition Index was not significantly different between parasitized and non-parasitized salamanders. Our study shows the importance of abiotic environmental features for host-parasite interactions, and poses new questions on complex interspecific interactions between this ectoparasite and amphibians.
Production of biomass feedstock for methanation in Europe has focused on silages of maize and cereals. As ecological awareness has increased in the last several years, more attention is being focused on perennial energy crops (PECs). Studies of specific PECs have shown that their cultivation may enhance agrobiodiversity and increase soil organic carbon stocks while simultaneously providing valuable feedstock for methanation. This study was designed to compare soil quality indicators under annual energy crops (AECs), PECs and permanent grassland (PGL) on the landscape level in south-western Germany. At a total 25 study sites, covering a wide range of parent materials, the cropping systems were found adjacent to each other. Stands were commercially managed, and PECs included different species such as the Cup Plant, Tall Wheatgrass, Giant Knotweed, Miscanthus, Virginia Mallow and Reed Canary Grass. Soil sampling was carried out for the upper 20 cm of soil. Several soil quality indicators, including soil organic carbon (Corg), soil microbial biomass (Cmic), and aggregate stability, showed that PECs were intermediate between AEC and PGL systems. At landscape level, mean Corg content for (on average) 6.1-year-old stands of PEC was 22.37 (±7.53) g kg1, compared to 19.23 (±8.08) and 32.08 (±10.11) for AEC and PGL. Cmic contents were higher in PECs (356 ± 241 lgCg1) compared to AECs (291 ± 145) but significantly lower than under PGL (753 ± 417). The aggregate stability increased by almost 65% in PECs compared to AEC but was still 57% lower than in PGL. Indicator differences among cropping systems were more pronounced when inherent differences in the parent material were accounted for in the comparisons. Overall, these results suggest that the cultivation of PECs has positive effects on soil quality indicators. Thus, PECs may offer potential to make the production of biomass feedstock more sustainable.
Water-deficit stress, usually shortened to water- or drought stress, is one of the most critical abiotic stressors limiting plant growth, crop yield and quality concerning food production. Today, agriculture consumes about 80-90% of the global freshwater used by humans and about two thirds are used for crop irrigation. An increasing world population and a predicted rise of 1.0-2.5-°C in the annual mean global temperature as a result of climate change will further increase the demand of water in agriculture. Therefore, one of the most challenging tasks of our generation is to reduce the amount water used per unit yield to satisfy the second UN Sustainable Development Goal and to ensure global food security. Precision agriculture offers new farming methods with the goal to improve the efficiency of crop production by a sustainable use of resources. Plant responses to water stress are complex and co-occur with other environmental stresses under natural conditions. In general, water stress causes plant physiological and biochemical changes that depend on the severity and the duration of the actual plant water deficit. Stomatal closure is one of the first responses to plant water stress causing a decrease in plant transpiration and thus an increase in plant temperature. Prolonged or severe water stress leads to irreversible damage to the photosynthetic machinery and is associated with decreasing chlorophyll content and leaf structural changes (e.g., leaf rolling). Since a crop can already be irreversibly damaged by only mild water deficit, a pre-visual detection of water stress symptoms is essential to avoid yield loss. Remote sensing offers a non-destructive and spatio-temporal method for measuring numerous physiological, biochemical and structural crop characteristics at different scales and thus is one of the key technologies used in precision agriculture. With respect to the detection of plant responses to water stress, the current state-of-the-art hyperspectral remote sensing imaging techniques are based on measurements of thermal infrared emission (TIR; 8-14 -µm), visible, near- and shortwave infrared reflectance (VNIR/SWIR; 0.4-2.5 -µm), and sun-induced fluorescence (SIF; 0.69 and 0.76 -µm). It is, however, still unclear how sensitive these techniques are with respect to water stress detection. Therefore, the overall aim of this dissertation was to provide a comparative assessment of remotely sensed measures from the TIR, SIF, and VNIR/SWIR domains for their ability to detect plant responses to water stress at ground- and airborne level. The main findings of this thesis are: (i) temperature-based indices (e.g., CWSI) were most sensitive for the detection of plant water stress in comparison to reflectance-based VNIR/SWIR indices (e.g., PRI) and SIF at both, ground- and airborne level, (ii) for the first time, spectral emissivity as measured by the new hyperspectral TIR instrument could be used to detect plant water stress at ground level. Based on these findings it can be stated that hyperspectral TIR remote sensing offers great potential for the detection of plant responses to water stress at ground- and airborne level based on both TIR key variables, surface temperature and spectral emissivity. However, the large-scale application of water stress detection based on hyperspectral TIR measures in precision agriculture will be challenged by several problems: (i) missing thresholds of temperature-based indices (e.g., CWSI) for the application in irrigation scheduling, (ii) lack of current TIR satellite missions with suitable spectral and spatial resolution, (iii) lack of appropriate data processing schemes (including atmosphere correction and temperature emissivity separation) for hyperspectral TIR remote sensing at airborne- and satellite level.
Ziel der hier bereitgestellten Anforderungskataloge ist es, einen Überblick über die Anforderungen zu geben, welche an FDM-Services in den Geisteswissenschaften und in der Psychologie gestellt werden. Dies soll Hochschulen und außeruniversitären Forschungseinrichtungen die Möglichkeit geben, ihre eigenen Servicekataloge um FDM-Services zu erweitern, welche auf die spezifischen Bedarfe der Forschenden in diesen Disziplinen abgestimmt sind. Zudem sollen diese Anforderungskataloge als Vorlage für die Entwicklung weiterer Anforderungskataloge dienen, welche die fachspezifischen FDM-Services in anderen Fachdisziplinen spezifizieren.
This thesis is focused on improving the knowledge on a group of threatened species, the European cave salamanders (genus Hydromantes). There are three main sections gathering studies dealing with different topics: Ecology (first part), Life traits (second part) and Monitoring methodologies (third part). First part starts with the study of the response of Hydromantes to the variation of climatic conditions, analysing 15 different localities throughout a full year (CHAPTER I; published in PEERJ in August 2015). After that, the focus moves on identify which is the operative temperature that these salamander experience, including how their body respond to variation of environmental temperature. This study was conducted using one of the most advanced tool, an infrared thermocamera, which gave the opportunity to perform detailed observation on salamanders body (CHAPTER II; published in JOURNAL OF THERMAL BIOLOGY in June 2016). In the next chapter we use the previous results to analyse the ecological niche of all eight Hydromantes species. The study mostly underlines the mismatch between macro- and microscale analysis of ecological niche, showing a weak conservatism of ecological niches within the evolution of species (CHAPTER III; unpublished manuscript). We then focus only on hybrids, which occur within the natural distribution of mainland species. Here, we analyse if the ecological niche of hybrids shows divergences from those of parental species, thus evaluating the power of hybrids adaptation (CHAPTER IV; unpublished manuscript). Considering that hybrids may represent a potential threat for parental species (in terms of genetic erosion and competition), we produced the first ecological study on an allochthonous mixed population of Hydromantes, analysing population structure, ecological requirements and diet. The interest on this particular population mostly comes by the fact that its members are coming from all three mainland Hydromantes species, and thus it may represent a potential source of new hybrids (CHAPTER V; accepted in AMPHIBIA-REPTILIA in October 2017). The focus than moves on how bioclimatic parameters affect species within their distributional range. Using as model species the microendemic H. flavus, we analyse the relationship between environmental suitability and local abundance of the species, also focusing on all intermediate dynamics which provide useful information on spatial variation of individual fitness (CHAPTER VI; submitted to SCIENTIFIC REPORTS in November 2017). The first part ends with an analysis of the interaction between Hydromantes and Batracobdella algira leeches, the only known ectoparasite for European cave salamanders. Considering that the effect of leeches on their hosts is potentially detrimental, we investigated if these ectoparasites may represent a further threat for Hydromantes (CHAPTER VII; submitted to INTERNATIONAL JOURNAL FOR PARASITOLOGY: PARASITES AND WILDLIFE in November 2017). The second part is related to the reproduction of Hydromantes. In the first study we perform analyses on the breeding behaviour of several females belonging to a single population, identifying differences and similarities occurring in cohorting females (CHAPTER VIII; published in NORTH-WESTERN JOURNAL OF ZOOLOGY in December 2015). In the second study we gather information from all Hydromantes species, analysing size and development of breeding females, and identifying a relationship between breeding time and climatic conditions (CHAPTER IX; submitted to SALAMANDRA in June 2017). In the last part of this thesis, we analyse two potential methods for monitoring Hydromantes populations. In the first study we evaluate the efficiency of the marking method involving Alpha tags (CHAPTER X; published in SALAMANDRA in October 2017). In the second study we focus on evaluating N-mixtures models as a methodology for estimating abundance in wild populations (CHAPTER XI; submitted to BIODIVERSITY & CONSERVATION in October 2017).
As in many other cities of the Global South, in Accra and its Greater Metropolitan Area (GAMA) water provision for drinking, domestic and productive uses is coproduced by multiple provisioning and delivery modalities. This paper contributes to the overall understanding of sociospatial conditions of urban water (in)security in GAMA. By looking at the geography of infrastructure and inequalities in water access, it seeks to identify patterns of uneven access to water. The first part provides an overview of urban water supply in GAMA, focusing on water infrastructure and the perspective of water providers. In the second part, households’ access strategies are discussed by combining both quantitative and qualitative perspectives. The paper brings together literature research and empirical material collected during fieldwork in the Ghanaian capital city.
Forschungsprozessspezifische Kompetenzmatrix für die Einführung des Forschungsdatenmanagements (FDM)
(2018)
Die forschungsprozessspezifische Kompetenzmatrix stellt einen Baustein im Rahmen des durch das BMBF geförderten Forschungsprojektes „Prozessorientierte Entwicklung von Managementinstrumenten für Forschungsdaten im Lebenszyklus“ (PODMAN) dar. Im Rahmen des PODMAN-Projektes soll ein Referenzmodell und ein zugehöriges prozessorientiertes Benchmarking-Verfahren zur Implementierung des Forschungsdatenmanagements an Hochschulen und außeruniversitären Forschungseinrichtungen entwickelt werden. Darüber soll den Hochschulen und außeruniversitären Forschungseinrichtungen ein Orientierungsrahmen bereitgestellt werden, den sie flexibel zur Umsetzung eigener Datenmanagementstrategien nutzen können. In diesem Zusammenhang sollen Instrumente entwickelt werden, welche eine erfolgreiche Organisation der Zusammenarbeit und Kommunikation sowie der Qualifizierung aller am Forschungsdatenmanagementprozess beteiligten Akteure erlauben. Die forschungsprozessspezifische Kompetenzmatrix hat als eines dieser Instrumente zwei Funktionen: Erstens definiert sie die zur Implementierung eines umfassenden institutionellen FDM-Konzeptes notwendigen Aufgaben und zweitens die damit verbundenen Kompetenzen der ausführenden Akteure.