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A sustainable development of forests and their ecosystem services requires the monitoring of the forests" state and changes as well as the prediction of their future development. To achieve the latter, eco-physiological forest growth models are usually applied. These models require calibration and validation with forestry reference data. This data includes forest structural parameters such as tree height or stem diameter which are easy to measure and can be used to estimate the core model parameters, i.e. the tree- biomass pools. The methods traditionally applied to derive the structural parameters are mainly manual and time-consuming. Hence, the in situ data acquisition is inefficient and limited in its ability to capture the vertical and horizontal variability in stand structure. Ground-based remote sensing bears the potential to overcome the limitations of the traditional methods. As they can be automated, ground-based remote sensing methods allow a much more efficient data acquisition and a larger spatial coverage. They are also able to capture forest structure in its three dimensions. Nevertheless, at present further research is required, in particular with respect to the practical integration of ground-based remote sensing data into forest growth models as well as regarding factors influencing the structural parameter retrieval from this data. Therefore, the goal of this PhD thesis was to investigate the influencing factors of two ground-based remote sensing methods (terrestrial laser scanning and hemispherical photography), which have not or only scarcely been studied to date. In addition, the use of forest structural parameters derived from these methods for the calibration of a forest growth model was assessed. Both goals were achieved. The results of this thesis could contribute significantly to a comprehensive assessment of ground-based remote sensing and its potential to derive the forest structural parameters. However, the use of these methods to calibrate forest growth models proved to be limited. An optimized data sampling design is expected to eliminate the major limitations, though. Furthermore, the combination of ground-based, airborne, and satellite remote sensing sensors was suggested to provide an optimized framework for the general integration of remotely sensed data into forest growth models. This combination of remote sensing observations at different scales will contribute greatly to a modern forest management with the purpose of warranting a sustainable forest development even under growing economic and ecological pressures.
Das übergeordnete Ziel dieser Dissertation ist die Untersuchung der aktuellen Geomorphodynamik in den Gullyeinzugsgebieten der Souss-Ebene, Südmarokko. Eine Sonderstellung nehmen besonders in der Taroudant-Region die durch land-levelling Maßnahmen beeinflussten Flächen ein. Anhand von experimentellen Feldmethoden werden verschiedene Prozesse der Bodenerosion aufgenommen und bewertet. Mittels Luftbildmonitoring mit einer Drohne erfolgt eine Analyse des Gullywachstums. Durch eine Zusammenführung der Methodenkombination kann ein Gesamtbild der aktuellen geomorphologischen Prozessdynamik im Souss erstellt werden. Mit Zerfall der Zuckerindustrie Ende des 17. Jahrhunderts setzt im Souss Becken aufgrund der nahezu vollständigen Abholzung der Arganwälder die lineare Bodenerosion ein. Mit der Transformation von traditioneller Landwirtschaft zu modernen Zitrusfrucht- und Gemüseplantagen, beginnt Anfang der 1960er Jahre ein sehr dynamischer Landnutzungswandel. Die Expansion der Anbauflächen, die von Wadi- und Gullysystemen tief zerschnittenen sind, wird durch Planierungsmaßnahmen vorangetrieben. Auf den planierten Flächen entwickeln sich durch die Verdichtung des Bodens, das Entfernen von Vegetationsbedeckung sowie Krustenbildung auf dem schluffig-lehmigen Substrat bei Starkniederschlagsereignissen zumeist erneut Gullys. Die rasche lineare Zerschneidung bedroht weitere Anbauflächen. Eine nachhaltige Entwicklung auf diesen Flächen ist daher fraglich. Durch starke Verschlämmung nach Niederschlägen bilden sich auf den planierten Flächen sehr schnell physikalische Bodenkrusten aus. Ihre Mikromorphologie ist aufgrund der Belastungen mit schwerem Gerät sowie mehrfacher Erosions- und Akkumulationszyklen durch Plattenstruktur und Vesikel geprägt, wodurch die Infiltrationskapazität des Bodens verringert wird. Diese Auswirkungen können durch Messungen mit dem Einringinfiltrometer bestätigt werden. Sie zeigen auf ungestörten Flächen durchschnittlich eine 2,6-fach höhere Infiltrationsrate als auf planierten Flächen. Durch eine Inventarisierung der Bodeneigenschaften und Oberflächencharakteristika kann ihre signifikante Veränderung nach Planierungsmaßnahmen identifiziert werden. So zeigen planierte Flächen hohe Anteile an Bodenverkrustung und wenig Vegetationsbedeckung auf. Ungestörte Flächen sind dagegen weniger verkrustet und stärker mit Vegetation bedeckt. Zudem kann eine Kompaktion der oberen Bodenschicht nachgewiesen werden. Diese Faktoren wirken auf die Oberflächenabflussbildung und den Sedimentabtrag ein. Die Ergebnisse von 122 Niederschlagssimulationen mit einer Kleinberegnungsanlage zeigen einen signifikanten Anstieg der mittleren Oberflächenabflüsse und Sedimentfrachten (1,4-, bzw. 3,5-mal höher) auf planierten im Gegensatz zu ungestörten Testflächen. Mithilfe des Gullymonitorings wird die Entwicklung eines kompletten Gullys durch Starkniederschlagsereignisse auf einer planierten Fläche detektiert. Dabei wird in einem 3,5 ha großen Einzugsgebiet etwa 1080 t Bodenmaterial erodiert. Hier wurde errechnet, dass Gullyerosion für 91 % des gesamten Bodenverlustes im Einzugsgebiet verantwortlich ist. Die Fläche dient nur als Lieferant des Erosionsagens Wasser. Das Verfüllen des ursprünglichen Gullysystems mit Material der umliegenden Hänge führt zu einer Erniedrigung der Geländehöhe von durchschnittlich über 5 cm. Auf ungestörten Flächen wird dagegen nur ein geringes Gullywachstum verzeichnet. Die vorgestellte Methodenkombination lässt eine gezielte Beschreibung der aktuellen Geomorphodynamik in den Einzugsgebieten der Souss-Ebene zu. Durch die land-levelling Maßnahmen wird die Prozessdynamik signifikant erhöht. Eine Verminderung der Vegetationsbedeckung, schnelle Krustenbildung sowie Bodenkompaktion unterstützen hohe Oberflächenabflussbildung und Sedimentabtrag. Durch lineare Konzentration des Abflusses wird rapide Gullyerosion gefördert. Ganze Gullysysteme können sich auf Planierungsflächen durch nur ein einziges Starkniederschlagsereignis ausbilden. Dadurch sind Anbauflächen, Gebäude und Infrastruktur gefährdet.
Mankind has dramatically influenced the nitrogen (N) fluxes between soil, vegetation, water and atmosphere " the global N cycle. Increasing intensification of agricultural land use, caused by the growing demand for agricultural products, has had major impacts on ecosystems worldwide. Particularly nitrogenous gases such as ammonia (NH3) have increased mainly due to industrial livestock farming. Countries with high N deposition rates require a variety of deposition measurements and effective N monitoring networks to assess N loads. Due to high costs, current "conventional"-deposition measurement stations are not widespread and therefore provide only a patchy picture of the real extent of the prevailing N deposition status over large areas. One tool that allows quantification of the exposure and the effects of atmospheric N impacts on an ecosystem is the use of bioindicators. Due to their specific physiology and ecology, especially lichens and mosses are suitable to reflect the atmospheric N input at ecosystem level. The present doctoral project began by investigating the general ability of epiphytic lichens to qualify and quantify N deposition by analysing both lichens and total N and δ15N along a gradient of different N emission sources and severity. The results showed that this was a viable monitoring method, and a grid-based monitoring system with nitrophytic lichens was set up in the western part of Germany. Finally, a critical appraisal of three different monitoring techniques (lichens, mosses and tree bark) was carried out to compare them with national relevant N deposition assessment programmes. In total 1057 lichen samples, 348 tree bark samples, 153 moss samples and 24 deposition water samples, were analysed in this dissertation at different investigation scales in Germany.The study identified species-specific ability and tolerance of various epiphytic lichens to accumulate N. Samples of tree bark were also collected and N accumulation ability was detected in connection with the increased intensity of agriculture, and according to the presence of reduced N compounds (NHx) in the atmosphere. Nitrophytic lichens (Xanthoria parietina, Physcia spp.) have the strongest correlations with high agriculture-related N deposition. In addition, the main N sources were revealed with the help of δ15N values along a gradient of altitude and areas affected by different types of land use (NH3 density classes, livestock units and various deposition types). Furthermore, in the first nationwide survey of Germany to compare lichens, mosses and tree bark samples as biomonitors for N deposition, it was revealed that lichens are clearly the most meaningful monitor organisms in highly N affected regions. Additionally, the study shows that dealing with different biomonitors is a difficult task due to their variety of N responses. The specific receptor surfaces of the indicators and therefore their different strategies of N uptake are responsible for the tissue N concentration of each organism group. It was also shown that the δ15N values depend on their N origin and the specific N transformations in each organism system, so that a direct comparison between atmosphere and ecosystems is not possible.In conclusion, biomonitors, and especially epiphytic lichens may serve as possible alternatives to get a spatially representative picture of the N deposition conditions. Furthermore, bioindication with lichens is a cost-efficient alternative to physico-chemical measurements to comprehensively assess different prevailing N doses and sources of N pools on a regional scale. They can at least support on-site deposition instruments by qualification and quantification of N deposition.
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.
In der Dissertation "Kartographische Medien zur Entscheidungsunterstützung: empirische Untersuchungen georäumlicher Visualisierungen im Rahmen des Trierer Kommunalhaushalts" werden kartographische Medien im Hinblick auf die Funktion der Entscheidungsunterstützung bei der Aufstellung eines Kommunalhaushalts untersucht. Die Akteure der Haushaltsaufstellung können in drei Gruppen aufgeteilt werden: Bürger, Politiker und Verwaltungsmitarbeiter. Die grundlegende Fragestellung der Arbeit lautet: Wie muss ein räumliches Finanzauskunftssystem gestaltet sein, um die Beteiligten in verschiedenen Phasen des Entscheidungsprozesses bestmöglich zu unterstützen? Ziel ist dabei die modellhafte Entwicklung eines nutzerorientierten kommunalen Finanzauskunftssystems. Zur Erstellung der kartographischen Medien werden zunächst die Ausgaben des Trierer Kommunalhaushalts georeferenziert und mit Hilfe von Karten visualisiert. Die Georeferenzierung erfolgt dabei über die theoretische Herleitung der Raumwirkung einzelner Haushaltspositionen, die vom Grundsatz her sehr kleinräumig, gesamtstädtisch oder auch regional wirken können. Theoretisch lassen sich 79% der Ausgabepositionen des Finanzhaushalts und 45% der Ausgabepositionen des Ergebnishaushalts 2009 räumlich verorten. Einschränkungen der Georeferenzierungsquote ergeben sich aus der Datenverfügbarkeit der Stadtverwaltung Trier. Die erzeugten Kartendarstellungen unterscheiden sich im Hinblick auf die Komplexität der dargestellten Inhalte. Zum Einsatz kommen verschiedene kartographische Modellformen sowie unterschiedliche Darstellungsformen der Legende (verbal und numerisch). Der Studie besteht aus zwei empirischen Untersuchungsreihen: einer Online-Befragung und einem Bildschirmexperiment mit eye tracking und Logfile-Aufzeichnung. Diese haben gezeigt, dass die Unterschiede zwischen den drei Akteursgruppen nicht entscheidend sind. Die generelle Haltung der Probanden zur Relevanz des Raumbezugs ist vielmehr ausschlaggebend dafür, ob das Medium Karte positiv angenommen wird oder nicht. Während die Relevanz des Kriteriums "Raum" bei Entscheidungen nachgewiesen wurde, bleibt die Frage nach dessen Gewichtung innerhalb diverser Einflussgrößen kommunal-politischer Entscheidungen offen. Kartographische Medien können eine sinnvolle Unterstützung im Entscheidungsprozess darstellen, bedürfen jedoch je nach Art der Fragestellung und dementsprechend vom Nutzer durchzuführenden räumlichen Operationen einer Kombination mit Texten und/oder Tabellen. Der Bedarf an Nutzerunterstützung steigt mit der Komplexität der räumlichen Operationen: das Bilden von Mustern ist für die Nutzer mit erheblich mehr Blickaufwand verbunden als das Identifizieren von Werten in der Karte. Generell stellt die Komplexität des Informationsgehalts für die Probanden keinen Hinderungsgrund dar, mit kartographischen Medien zu arbeiten. Vielmehr müssen sich die dargestellten Inhalte an den Interessen der Akteure orientieren. Beim Betrachten der Kartendarstellungen spielen Erfahrungen im Georaum eine wesentliche Rolle. Die Untersuchung konnte zeigen, dass das Raumwissen der Probanden jedoch oft mangelhaft ist. Kartographische Medien können dabei helfen, das Raumwissen auch in Bezug auf die Verteilung von Merkmalen im Raum zu steigern. Die Probanden steuerten in der empirischen Erhebung viele Anregungen zur Gestaltung eines interaktiven Systems bei, die darauf hinweisen, dass eine nutzerorientierte Systemgestaltung zwingend erforderlich ist, wenn möglichst viele Akteure von einem kommunalen Finanzauskunftssystem profitieren sollen.
High-resolution projections of the future climate are required to assess climate change realistically at a regional scale. This is in particular important for climate change impact studies since global projections are much too coarse to represent local conditions adequately. A major concern is thereby the change of extreme values in a warming climate due to their severe impact on the natural environment, socio-economical systems and the human health. Regional climate models (RCMs) are, however, able to reproduce much of those local features. Current horizontal resolutions are about 18-25km, which is still too coarse to directly resolve small-scale processes such as deep-convection. For this reason, projections of a possible future climate were simulated in this study with the regional climate model COSMO-CLM at horizontal resolutions of 4.5km and 1.3km for the region of Saarland-Lorraine-Luxemburg and Rhineland-Palatinate for the first time. At a horizontal scale of about 1km deep-convection is treated explicitly, which is expected to improve particularly the simulation of convective summer precipitation and a better resolved orography is expected to improve near surface fields such as 2m temperature. These simulations were performed as 10-year long time-slice experiments for the present climate (1991"2000), the near future (2041"2050) and the end of the century (2091"2100). The climate change signals of the annual and seasonal means and the change of extremes are analysed with respect to precipitation and 2m temperature and a possible added value due to the increased resolution is investigated. To assess changes in extremes, extreme indices have been applied and 10- and 20-year return levels were estimated by "peak-over-threshold" models. Since it is generally known that model output of RCMs should not directly be used for climate change impact studies, the precipitation and temperature fields were bias-corrected with several quantile-matching methods. Among them is a new developed parametric method which includes an extension for extreme values and is hence expected to improve the correction. In addition, the impact of the bias-correction on the climate change signals and on the extreme value statistics was investigated. The results reveal a significant warming of the annual mean by about +1.7 -°C until 2041"2050 and +3.7 -°C until 2091"2100, but considerably stronger signals of up to +5 -°C in summer in the Rhine Valley. Furthermore, the daily variability increases by about +0.8 -°C in summer but decreases by about -0.8 -°C in winter. Consequently, hot extremes increase moderately until the mid of the century but strongly thereafter, in particular in the Rhine Valley. Cold extremes warm continuously in the complete domain in the next 100 years but strongest in mountainous areas. The change signals with regard to annual precipitation are of the order -±10% but not significant. Significant, however, are a predicted increase of +32% of the seasonal precipitation in autumn until 2041"2050 and a decrease of -28% in summer until 2091-2100. No significant changes were found for days with intensities > 20 mm/day, but the results indicate that extremes with return periods ≤2 years increase as well as the frequency and duration of dry periods. The bias-corrections amplified positive signals but dampened negative signals and considerably reduced the power of detection. Moreover, absolute values and frequencies of extremes were altered by the correction but change signals remained approximately constant. The new method outperformed other parametric methods, in particular with regard to extreme value correction and related extreme indices and return levels. Although the bias correction removed systematic errors, it should be treated as an additional layer of uncertainty in climate change studies. Finally, the increased resolution of 1.3km improved predominantly the representation of temperature fields and extremes in terms of spatial heterogeneity. The benefits for summer precipitation were not as clear due to a severe dry-bias in summer, but it could be shown that in principle the onset and intensity of convection improves. This work demonstrates that climate change will have severe impacts in this investigation area and that in particular extremes may change considerably. An increased resolution provides thereby an added value to the results. These findings encourage further investigations, for other variables as for example near-surface wind, which will be more feasible with growing computing resources. These analyses should, however, be repeated with longer time series, different RCMs and anthropogenic scenarios to determine the robustness and uncertainty of these results more extensively.
Veterinary antibiotics are released to arable agricultural soil together with manure, including nutrients, organic matter, and microorganisms. Previously, the effects of antibiotic-contaminated manure on soil microbial community activity, function, structure, and resistance have been reported under controlled experimental conditions. This thesis further evaluated the antimicrobial effects as influenced by different manure compositions, soil microhabitats and moisture regimes, plants, and different distances to roots. Microbial community responses were determined by phenotypic phospholipid fatty acid (PLFA) and genotypic 16S rRNA gene fragment analyses. (Chapter 3) demonstrates that medication of pigs with difloxacin (DIF) and sulfadiazine (SDZ) alters the molecular-chemical pattern of slurries, confounding the detection of a consistent antibiotic effect in bulk and respective rhizosphere soil. This was evaluated in a 63-day mesocosm experiment considering typical agricultural manure applications to maize planted soil. Fecal bacteria were detected even 14 days after manure amendment. Manure of DIF- and SDZ-medicated pigs clearly affected the microbial community in mesocosm bulk and rhizosphere soil, temporarily matching antibiotic effects reported in previous studies. (Chapter 4) discusses the influences of different soil microhabitats on antibiotic fate and the effects on soil microflora. Total extractable SDZ was more than two-fold larger in earthworm burrows and soil macroaggregate surfaces compared to bulk soil or the interior fraction of aggregates. Furthermore, soil microbial communities were affected by a combination of soil microhabitat and treatment, which was reflected by different structural and functional community responses to SDZ in laboratory and under field conditions. (Chapter 5) evaluates if SDZ effects on microbial communities are more pronounced in soils which undergo periodic changes in soil moisture by drying-rewetting dynamics compared to soils without such moisture fluctuations. This was tested in a 49-day climate chamber soil pot experiment grown with grass. Manure-amended pots without or with SDZ contamination were incubated under a dynamic moisture regime with repeated drying and rewetting changes of more than twenty percent maximum water holding capacity compared to the control moisture regime. The microbial biomass, but less pronouncedly the community structure, showed an increased responsiveness to the combined stress of SDZ and dynamic moisture changes in the laboratory. Similar responses were documented under field conditions. (Chapter 6) indicated adverse effects of SDZ on root geotropism, number of lateral roots, and water uptake by plants in a 40-day greenhouse experiment with willow and maize grown in soil with environmentally relevant and worst-case antibiotic contamination. (Chapter 7) showed that the associated microbial community responded to a combination of plant species, distance to the root, and antibiotic spiking concentration. In highly antibiotic-contaminated soils, the structural and functional responses of the microbial community were dominated by indirect antibiotic effects on plants and roots.
Die Dissertation widmet sich der Eisenbahninfrastruktur des Raumes Saarland-Lothringen-Luxemburg mit ihrer hohen Netzdichte sowie der Frage, wie diese Bahnstrecken besser genutzt werden können. Möglichkeiten, wie diese Strecken durch innovative, insbesondere aber durch grenzüberschreitende Angebote im Schienen-¬verkehr besser genutzt werden können, werden aufgezeigt. Ziel ist es zu zeigen, welche Potenziale der Schienenverkehr auf Basis der vorhandenen Bahninfrastruktur als Alternative zum dominierenden Straßenverkehr bieten könnte. Der Grenzraum SaarLorLux wird dazu porträtiert, einschließlich einer historischen Genese des Bahnsystems. Dieser historische Rückblick ist kartographisch aufbereitet. Die wechselhafte politische und wirtschaftliche Geschichte des Grenzraumes, insbesondere seine Montanindustrie haben den Untersuchungsraum und die Entwicklung seiner Eisenbahnen entscheidend geprägt. Neben den neuen und schnellen Korridor-Verbindungen nach Paris und Frankfurt wird auch eine gegenläufige Entwicklung aufgezeigt, die zu einem Einbruch der Fernverkehrsqualität für SaarLorLux geführt hat. Auch beim Güterverkehr ist ein Niedergang zu beobachten, gerade im Bereich der Güter in der Montanindustrie. Die Analyse des Bestandsnetzes der gesamten Verkehrsinfrastruktur einschließlich Luftfahrt, Schifffahrt und Straßenverkehr im SaarLorLux-Raum zeigt auf, welche Standards und Verbindungsqualitäten hier vorhanden sind. Ein Schwerpunkt der Betrachtung ist der Frage gewidmet, wie durch angebotsorientierte, aber auch durch organisatorische Maßnahmen die grenzüberschreitende Zusammenarbeit im Schienenregionalverkehr optimiert werden kann. Am Beispiel eines Ringverkehrs Luxemburg-Metz-Saarbrücken-Trier-Luxemburg (Q_Intracity) zeigt der Autor, welche Chancen sich ergäben, wenn die grenzüberschreitende Kooperation ausgeweitet würde. Weitere Vorschläge betreffen die Reaktivierung von derzeit kaum genutzten oder stillgelegten Bahnstrecken sowie die Verlängerung des bestehenden Nahverkehrs über die Grenze hinweg. Für den Saar-Rossel-Raum im Eurodistrikt Saarbrücken-Forbach erläutert die Abhandlung beispielhaft, wie ein neues Stadtbahnangebot die grenzüberschreitende und umwelt-¬freundliche Mobilität stärken kann. Dabei spielt die Wiedernutzung stillgelegter Bahnstrecken der ehemaligen lothringischen Kohlebahn HBL und des Bahnnetzes links der Saar eine große Rolle. Die vorgelegte Arbeit skizziert auch Verbesserungen für den Fernverkehr: Die Abhandlung umreißt die technischen Möglichkeiten, um vorhandene Bahnstrecken zeitgemäß auszurüsten. Die Elektromobilität spielt hierbei eine besondere Rolle Das Schließen von Lücken bei der Elektrifizierung vermag die Kapazitäten der Bahnstrecken deutlich auszudehnen und gerade auch dem Güterverkehr neue und günstigere Wege zu erschließen. Die ermittelte Elektrifizierung von rund dreihundert Kilometern an bestehenden Strecken im Unter-¬suchungsraum ermöglichte beispielsweise, den regelmäßigen Dieselbetrieb auf einem Netz von fast 500 Kilometern durch elektrische Traktion zu ersetzen. Ausgehend von der Analyse der Organisationsstruktur im Schienenverkehr und mit Blick auf die heterogene Struktur der Aufgabenträger im Schienenpersonennahverkehr schlägt der Autor vor, eine grenzüberschreitend agierende Instanz mit Verantwortung für den regionalen Nahverkehr zu schaffen. Diese sollte sich an dem Rechtsrahmen eines Europäischen Verbundes für Territoriale Zusammenarbeit (EVTZ) ausrichten und dazu beitragen, dass Angebote im bestellten Schienen-¬personennahverkehr nicht mehr an den Grenzen der Zuständigkeitsbereiche von Aufgabenträgern enden. Ein weiterer Vorschlag umfasst die Schaffung einer Infrastruktur-Sicherungs- und Entwicklungs-¬gesellschaft für den Schienen-verkehr. Ihre Aufgabe sollte die akteursüber-¬greifende Initiative sein mit dem Ziel, vorhandene aber aus der Nutzung genommene Bahnstrecken vor dem Verfall zu retten und für eine spätere Nutzung aufzuwerten. Die Abhandlung beinhaltet eine erste Kostenschätzung und eine erste Priorisierung der vorgeschlagenen technischen, infrastrukturellen und administrativen Maßnahmen. Das Leitmotiv ist dabei Erhalt vor Neubau. Neubaustrecken sind nur in geringem Umfang von 32 Kilometern vorgesehen, wohingegen auf rund 165 Kilometern bestehender Trassen ein Personen-¬verkehrsangebot wieder aufgenommen werden sollte und mindestens 50 neue Bahnhöfe und Haltestellen zu errichten sind. Der Autor ermittelt einen Bedarf von rund 500 Kilometern, um Strecken mit moderner Leit- und Sicherungstechnik, Funkbetrieb und Gleiswechselbetrieb zu modernisieren. Die Dissertation versteht sich als ersten Beitrag, um für den SaarLorLux-Raum einen Masterplan Schiene zu verwirklichen. Die Abhandlung beinhaltet 147 überwiegend kartographische Abbildungen und 23 Tabellen. Im Anhang greift ein Kartendossier im Format DIN A 3 15 Karten aus der Abhandlung großformatig auf.
Die Notwendigkeit einer ökologischen Aufwertung kleiner urbaner Gewässer und damit einer effektiven Siedlungswasserwirtschaft ist in den Fokus gerückt und wurde zum Bestandteil der Wasserrahmenrichtlinie ( 2000/60/EG). Die Zunahme von Regenwassermanagementsystemen und die Renaturierung kanalisierter Gewässerabschnitte führt zu einer Integration von Flüssen und Bächen in das städtische Umfeld. Diese Arbeit fokussiert die zeitlich hochaufgelöste Analyse des Stofftransports während Abflussereignissen in mesoskaligen Einzugsgebieten. Es wird untersucht, ob die Landnutzung und die Entwässerungssysteme von Siedlungsflächen, die Abflusssdynamik und die Stoffkonzentrationen beeinflussen. Beleuchtet wird, inwieweit naturnahe Regenwassermanagementsysteme in Siedlungsgebieten den natürlichen Wasserhaushalt erhalten und eine Gewässerbelastung reduzieren. Untersucht werden die Schadstoffdynamiken und -frachten dreier verschiedener Einzugsgebiete, ähnlich hinsichtlich Einzugsgebietsgröße, Topographie und klimatischen Bedingungen, aber unterschiedlich in Landnutzung und Entwässerungssystemen. Darüber hinaus wird der Einfluss der Ableitungsart des Regenwassers aus den Siedlungsgebieten auf die Abflussdynamik und die Schadstoffverlagerung auf unterschiedlichen Skalen untersucht. Abflussganglinien und Chemographen aller Gewässer zeigen große Schwankungen während und zwischen Hochwasserereignissen. Kurzfristige Konzentrationen sind sehr hoch und können nur mittels zeitlich hochaufgelöster Beprobung bestimmt werden. Frachten und mittlere Ereigniskonzentrationen weisen eine hohe Variabilität in Abhängigkeit von vorangehenden hydro-klimatischen Bedingungen auf. Erhöhte Schadstoffkonzentrationen treten in einem ländlich geprägten Einzugsgebiet in Verbindung mit Regenfällen durch Remobilisierung von Schadstoffen aus der Kanalisation auf. In einem städtisch geprägten Vorfluter sind Schadstoffbelastungen mit dem Basisabfluss aufgrund sanitärer Fehlanschlüsse und Kläranlageneinleitungen das ganze Jahr über bedeutsam. Ein biologischer Test zur Bestimmung östrogener Aktivität zeigt, dass die Toxizität von der Kläranlagentechnologie und deren Elimination östrogener Wirkstoffe abhängt. Saisonale Effekte, durch steigende östrogene Aktivität im Sommer und abnehmende Aktivität im Winter aufgrund der Verdünnung durch Boden- und Grundwasser, konnten beobachtet werden. Dezentrale Regenrückhalte führen zum Erhalt des quasi-natürlichen Wasserhaushaltes und zur Dämpfung von Abflussspitzen im Vorfluter. Die Beprobung der Zuläufe und des Ablaufes einer Retentionsfläche zeigt die Reduktion der Maximalkonzentrationen sowie der jährlichen Frachten von Xenobiotika. Mit zunehmender Einzugsgebietsgröße nimmt die Anzahl und Diversität der Entwässerungssysteme zu. Die Skalenabhängigkeit der Gewässerbelastung ergibt sich aus dem Vorhandensein und Zusammenwirken von Misch- und Trennkanalisationen, sowie Regenwassermanagementsysteme, und Kläranlageneinläufen. Vor allem Mischwasserkanalüberläufe führen zu einer hydraulischen Belastung sowie zu hohen Momentankonzentrationen der Xenobiotika. Regenwassermanagementsysteme tragen zu einer deutlichen Reduktion der chemischen und hydraulischen Belastung des Gewässers bei. Dies führt zu einer Entlastung der Vorfluter und zu einem besseren ökologischen Zustand, wie durch die Wasserrahmenrichtlinie gefordert.
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.
Um die weiterhin ansteigende Weltbevölkerung auch zukünftig mit Nahrungsmitteln und anderen wichtigen Rohstoffen zu versorgen, bedarf es einer immer größeren Nutzungsausweitung der Landwirtschaft auf natürliche Flächen. Im Jahre 2009 wurde ein Drittel der Landoberfläche der Erde bereits landwirtschaftlich genutzt. In jüngster Zeit kommt der Landwirtschaft zusätzlich eine wichtige Bedeutung als Energielieferant zu. Ein weiter steigender Flächenbedarf ist die Konsequenz dieser Entwicklung. Dies führt zum Verlust von Habitaten und somit zu einer starken Fragmentierung der Landschaft. Die direkten und indirekten Auswirkungen dieser Entwicklung auf den weltweiten Biodiversitätsrückgang werden mittlerweile als eine der Hauptursachen für den Rückgang vieler Arten anerkannt. Auch der Gesetzgeber hat dieses Problem erkannt und versucht dem entgegenzuwirken. In der vorliegenden Arbeit wird durch einen multiplen Methodenansatz der Einfluss der Habitatfragmentierung auf die Konnektivität der Populationen von zwei unterschiedlich mobilen Insektenarten untersucht. Als Modelarten wurden eine wenig mobile Heuschreckenart (Chorthippus montanus) und ein hoch mobiler Tagfalter (Brenthis ino) ausgewählt, welche beide an feuchte Grünländer gebunden sind. Für C. montanus wurde gezeigt, dass die Art nur ein sehr eingeschränktes Mobilitätspotenzial besitzt und stark an ihr Habitat gebunden ist. Daher ist eine Durchquerung von ungeeigneten Lebensräumen als äußerst unwahrscheinlich zu erachten. Eine Studie zur Mobilität und dem Verhalten von Brenthis ino belegt eine starke Philopatrie für eine nicht territoriale Insektenart. Zusätzlich zu den Fang-Wiederfang-Untersuchungen im Freiland wurden populations- und landschaftsgenetische Analysen durchgeführt. Die populationsgenetischen Analysen zeigen eine starke Isolation der Populationen von C. montanus, während zwischen den untersuchten Populationen von B. ino eine gute Konnektivität besteht. Mittels der landschaftsgenetischen Analyse wird gezeigt, dass Wälder und bebaute Flächen für beide Arten substanzielle Genefluss-Barrieren darstellen. Basierend auf einer GIS gestützten Analyse wird dargelegt, dass eine lokal ausreichende Vernetzung von Grünländern in Rheinland-Pfalz durch den Biotopverbund existiert. Die Berücksichtigung der Konnektivität bei der Auswahl und Ausgestaltung der Instrumente zur rechtlichen Sicherung und Umsetzung des Biotopverbundes (-§ 21 BNatSchG) bergen großes Potenzial zum Schutz von Grünländern. Ferner wird gezeigt, dass die Landschaftsplanung zwar ein geeignetes Instrument zur Erarbeitung des Biotopverbundes ist, aber kein Instrument zur rechtlichen Sicherung desselbigen im Sinne des -§ 21 Abs. 4 BNatSchG sein kann.
Anlass dieser vorliegenden Arbeit ist die genannte Reformierung der Lehrerausbildung in Deutschland im Zusammenhang mit der europäischen Bologna-Reform an den Universitäten und pädagogischen Hochschulen während der letzten zehn Jahre. Nach einer Auseinandersetzung mit den Zielen und den daraus resultierenden Reformbestrebungen wird der Fokus der Forschungsarbeit auf das Bundesland Rheinland-Pfalz gerichtet, um dort das Duale Studien- und Ausbildungskonzept für angehende Lehrerinnen und Lehrer genauer zu beleuchten. Die Vorgehensweise der Forschungsarbeit gliedert sich in drei Bereiche. Auf der einen Seite wird durch die Arbeit die strukturelle Umsetzung der Lehrerausbildungsreform an den vier Universitäten in Rheinland-Pfalz (Kaiserslautern, Koblenz-Landau, Mainz und Trier) transparent gemacht. Dieser Schritt ist erforderlich, um zunächst den Ist-Stand der Ausbildung im Fach Geographie zu erfassen und damit sowohl die Gemeinsamkeiten als auch die spezifischen Merkmale der einzelnen Studienstandorte abbilden zu können. Eine sich anschließende Befragung der Studierenden liefert als Ergänzung zur ermittelten deskriptiven Grundlage zur Studiensituation weitere Erkenntnisse aus den Bereichen der Modularisierung des Studiums, der fachlichen und fachdidaktischen Grundlagenvermittlung, den praktischen Studienanteilen und der eigenen Kompetenzeinschätzung. Die Rückmeldungen der Experten, die das Reformkonzept an den Standorten landesweit umsetzen, geben im Rahmen dieser Arbeit weitere ergänzende Impulse. Gerade im Hinblick auf die Diskussion um die Stärken und Schwächen der bisher umgesetzten Reformziele und die Einschätzung zu den Entwicklungsmöglichkeiten können direkte Rückmeldungen der Akteure aus der ersten und zweiten Phase der Ausbildung wichtige Ergänzungen liefern. Dazu werden einige Ergebnisse der Experteninterviews zusammenfassend dargestellt. Abschließend werden wesentliche Schlussfolgerungen der gesamten Forschungsarbeit, insbesondere Empfehlungen für zukünftige Entwicklungsperspektiven und Forschungsfelder dargelegt.
Die Dissertation beschreibt den Bewerber als Kunden eines Unternehmens und das damit verbundene Erleben während der Bewerbungsphase. Die Gesamteindrücke des Bewerbers werden auch als Candidate Experience bezeichnet. Die theoretische Herangehensweise der Arbeit orientiert sich am Marketingkonzept Customer Experience Management (CEM), welches den Kunden in den Mittelpunkt der Betrachtung stellt. Neben der theoretischen Herleitung wurde für die empirische Datengrundlage ein vielfältiges Methodenspektrum gewählt, um sowohl die Kundensicht zu beleuchten als auch die Unternehmensseite. Die Analyse zeigt, dass Standards bzw. selbstverständliche Verhaltensregeln (Recruiting-Basics) in der Interaktion mit dem Bewerber noch lange nicht von allen Unternehmen eingehalten werden, was teilweise zu Unzufriedenheit und negativen Kommentaren im Social Web führt. Die unmittelbare Veröffentlichung und Verbreitung von Kommentaren im Internet bieten aus Sicht der Unternehmen Risiken, aber auch Chancen. Die Ergebnisse der Arbeit zeigen, dass Candidate Experience in einem durch den Fachkräftemangel bedingten "Arbeitnehmermarkt" zur Notwendigkeit wird. Es entsteht ein Umwerben von Talenten, wodurch sich der bisherige Recruiting-Ansatz umdreht. Ein modernes Recruiting kennzeichnet sich dabei durch eine aktive Ansprache der potentiellen Bewerber. Als Konsequenz dieser Entwicklung sollte das Recruiting ganzheitlich auf Maßnahmen ausgerichtet werden, die gemäß eines abgeleiteten Candidate-Experience-Management-Ansatz den persönlichen Dialog mit dem Kandidaten fördern, Orientierung und Transparenz schaffen sowie relevante Informationen aus Kundensicht bereitstellen. Dazu kann bereits eine Karriereseite mit kundenorientierten Inhalten beitragen. Weiterhin gilt der erlebte persönliche Dialog mit den Unternehmensvertretern als entscheidend. Im Hinblick auf die Erkenntnisse der Arbeit ist es für die Zukunft empfehlenswert, sowohl im Wettbewerb um die besten Talente als auch hinsichtlich einer positiven Reputation on und offline alle Kontaktpunkte des Bewerbers mit dem Unternehmen zu identifizieren und zu analysieren. Das positive Bewerbererlebnis kann dabei auf Basis der Identifizierung kritischer Kundenkontaktpunkte und gleichzeitiger Implementierung von Maßnahmen gestaltet werden. Als Strukturierungshilfe dient ein durch den Verfasser entwickeltes Prozessmodell, welches in der Praxis auf Basis einer Fallstudie angewendet wurde. Um Erwartungen von Bewerbern nicht nur zu erfüllen, sondern zu übertreffen, gilt es zusätzlich kreative Maßnahmen zu implementieren, die auch eine zunehmende Weiterempfehlungs-bereitschaft fördern. Insgesamt lässt sich hinsichtlich der Erwartungshaltung der Bewerber konstatieren, dass ein Unternehmen auch bei den jungen Akademikern der Generation Y punkten kann, wenn es sich in einem ersten Schritt zunächst auf die Einhaltung der Recruiting-Basics konzentriert.
Geographic ranges of species and their determinants are of great interest in the field of biogeography and are often studied in terms of the species" ecological niches. In this context, the range of a species is defined by the accessibility of an area, abiotic factors and biotic interactions, which affect a species" distributions with different intensities across spatial scales. Parapatry describes a distributional pattern in which the ranges of two species meet along sharp range limits with narrow contact zones. Such parapatric range limits are determined by changing abiotic conditions along sharp environmental gradients or can result from interspecific resource competition. However, it has been shown that often the interplay of abiotic conditions and species interactions determine parapatry. The geographic ranges of the land salamanders, Salamandra salamandra and S. atra, narrowly overlap in the European Alps with only few syntopic localities and to date, the cause of parapatry is unknown. The goal of this thesis was thus to identify the importance of abiotic and biotic factors for their parapatric range limits at different spatial scales. On a broad spatial scale, the role of climate for the parapatric range limits of the species was investigated within three contact zones in Switzerland. Climatic conditions at species" records were analysed and species distribution modelling techniques were used to explore the species" climatic niches and to quantify the interspecific niche overlap. Furthermore, it was tested whether the parapatric range limit coincides with a strong climatic gradient. The results revealed distinct niches for the species as well as the presence of strong climatic gradients which could explain the parapatric range limits of the species. Yet, there was a moderate interspecific niche overlap in all contact zones indicating that the species may co-occur and interact with each other in areas where they both find adequate conditions. Comparison among contact zones revealed geographic variation in the species" niches as well as in the climatic conditions at their records suggesting that the species can occur in a much wider range of conditions than they actually do. These findings imply that climate represents a main factor for the species" parapatric range limits. Yet, interspecific niche overlap and the geographic variation provide indirect evidence that interspecific interaction may also affect their spatial distribution. To test whether competition restricts the species" ranges on the habitat scale and to understand local syntopic co-occurrence of the salamanders within their contact zones, site-occupancy modelling was used. This approach allowed to find the habitat predictors that best explain the species" local distribution. While the slope of the site positively affected the occupancy probability of S. salamandra, no tested predictor explained that of S. atra. Also, there was no effect of the occurrence of one species on the occupancy probability of the other providing no evidence for competition. Should competition occur, it does not lead to spatial segregation of the species on this scale. Because biotic interactions most significantly affect the ranges of species on small spatial scales, the microhabitat conditions at locations of the species within syntopic contact zones were compared and a null model analysis was applied to determine their niche overlap. Resource selection probability function models were used to assess those attributes that affect the species" habitat selections. The results revealed species-specific microhabitat preferences related to leaf litter cover, tree number and that the species were active at different temperatures as well as times of the day. The high degree of diurnal activity of S. atra may be due to its preference of forest floor microhabitats that long remain suitable during daytime. Besides, there was a great niche overlap for shelters indicating that the species may compete for this resource. Differential habitat selection and the use of the available shelters at different times of the day may minimize species interactions and allow their local co-occurrence within contact zones. To identify whether the potential infection with the pathogenic chytrid fungus could serve as an alternative biotic explanation for the range margins of S. atra, several populations throughout its range were screened for infection. Since the occurrence of this pathogen was detected mostly at lower altitudes of the Alps, it may confine the range of S. atra to higher elevations. Because chytrid was not detected in any of the samples, the pathogen unlikely plays a role in determining its range limits. Overall, these findings underline the complexity of mechanisms that determine the range margins of parapatric species and provide an important basis for subsequent studies regarding the determinants of the parapatric distribution of the two salamander species.
Chemical communication in the reproductive behaviour of Neotropical poison frogs (Dendrobatidae)
(2014)
Chemical communication is the evolutionary oldest communication system in the animal kingdom that triggers intra- and interspecific interactions. It is initiated by the emitter releasing either a signal or a cue that causes a reaction of the receiving individual. Compared to other animals there are relatively few studies regarding chemical communication in anurans. In this thesis the impact of chemical communication on the behaviour of the poison frog Ranitomeya variabilis (Dendrobatidae) and its parental care performance was investigated. This species uses phytotelmata (small water bodies in plants) for both clutch and tadpole depositions. Since tadpoles are cannibalistic, adult frogs do not only avoid conspecifics when depositing their eggs but also transport their tadpoles individually into separated phytotelmata. The recognition of already occupied phytotelmata was shown to be due to chemical substances released by the conspecific tadpoles. In order to gain a deeper comprehension about the ability of adult R. variabilis to generally recognize and avoid tadpoles, in-situ pool choice experiments were conducted, offering chemical substances of tadpole of different species to the frogs (Chapter I). It turned out that they were able to recognize all species and avoid their chemical substances for clutch depositions. However, for tadpole depositions only dendrobatid tadpoles occurring in phytotelmata were avoided, while those species living in rivers were not. Additionally, the chemical substances of a treefrog tadpole (Hylidae) were recognized by R. variabilis. Yet, they were not avoided but preferred for tadpole depositions; thus these tadpoles might be recognized as a potential prey for the predatory poison frog larvae. One of the poison frog species which was avoided for both tadpole and clutch depositions, was the phytotelmata breeding Hyloxalus azureiventris. The chemical substances released by its tadpoles were analysed together with those of the R. variabilis tadpoles (Chapter II). After finding a suitable solid-phase extraction sorbent (DSC-18), the active chemical compounds from the water of both tadpole species were extracted and fractionated. In order to determine which fractions triggered the avoidance behaviour of the frogs, in-situ bioassays were conducted. It was found that the biologically active compounds differed between both species. Since the avoidance of the conspecific tadpoles is not advantageous to the releaser tadpoles (losing a potential food resource) the chemicals released by them might be defined as chemical cues. However, as it turned out that the avoidance of the heterospecific tadpoles was not triggered by a mere byproduct based on the close evolutionary relationship between the two species, the chemical compounds released by H. azureiventris tadpoles might be defined as chemical signals (being advantageous to the releasing tadpoles) or, more specifically as synomones, interspecificly acting chemicals that are advantageous for both emitter and receiver (since R. variabilis avoids a competition situation for its offspring, too). Another interspecific communication system investigated in this thesis was the avoidance of predator kairomones (Chapter III). Using chemical substances from damselfly larvae, it could be shown that R. variabilis was unable to recognize and avoid kairomones of these tadpole predators. However, when physically present, damselfly larvae were avoided by the frogs. For the recognition of conspecific tadpoles in contrast, chemical substances were necessary, since purely visible artificial tadpole models were not avoided. If R. variabilis is also capable to chemically communicate with adult conspecifics was investigated by presenting chemical cues/signals of same-sex or opposite-sex conspecifics to the frogs (Chapter IV). It was suggested that males would be attracted to chemical substances of females and repelled by those of conspecific males. But instead all individuals showed avoidance behaviour towards the conspecific chemicals. This was suggested to be an artefact due to confinement stress of the releaser animals, emitting disturbance cues that triggered avoidance behaviour in their conspecifics. The knowledge gained about chemical communication in parental care thus far, was used to further investigate a possible provisioning behaviour in R. variabilis. In-situ pool-choice experiments with chemical cues of conspecific tadpoles were carried out throughout the change from rainy to dry season (Chapter V). With a changepoint analysis, the exact seasonal change was defined and differences between frogs" choices were analysed. It turned out that R. variabilis does not avoid but prefer conspecific cues during the dry season for tadpole depositions, what might be interpreted as a way to provide their tadpoles with food (i.e. younger tadpoles) in order to accelerate their development when facing desiccation risk. That tadpoles were also occasionally fed with fertilized eggs could be shown in a comparative study, where phytotelmata that contained a tadpole deposited by the frogs themselves received more clutch depositions than freshly erected artificial phytotelmata containing unfamiliar tadpoles (i.e. their chemical cues; Chapter VI). Conducting home range calculations with ArcGIS, it turned out that R. variabilis males showed unexpectedly strong site fidelity, leading to the suggestion that they recognize their offspring by phytotelmata location. However, in order to test if R. variabilis is furthermore able to perform chemical offspring recognition, frogs were confronted in in-situ pool-choice experiments with chemical cues of single tadpoles that were found in their home ranges (Chapter VII). Genetic kinship analyses were conducted between those tadpoles emitting the chemical cues and those deposited together with or next to them. The results, however, indicated that frogs did not choose to deposit their offspring with or without another tadpole due to relatedness, i.e. kin recognition by chemical cues could not be confirmed in R. variabilis.
Comparing the results of the phylogeographies of the four species included in this thesis, some accordances have been found, even though certain patterns are only represented in one or two species. In all cases, the findings of the studied species strongly support the existence of forests or forest-like ecosystems beyond the classic forest refugia in the Mediterranean areas (Iberian, Apennine and Balkan peninsulas) during glacial times. However, evidence of glacial refugial areas in Southeastern Europe, especially the Balkans, have been found in this study as well. The analysed populations of Aposeris foetida, Melampyrum sylvaticum and Erebia euryale showed high genetic diversity values and mostly higher private fragments in this area, which is a strong indicator for centres of glacial survival during Würm and, regarding the results of M. sylvaticum, even during the Riss ice age. Three of the analysed species (A. foetida, M. sylvaticum and Colias palaeno) supported a second main glacial refuge area located along the Northern Alps. Again, high genetic diversity values and the uniqueness of the populations living in this region today prove the importance of this area as a glacial centre of survival. Those results confirm several recently published studies on forest species and strongly indicate the persistence of forest-like structures or even forests during the ice ages along the foothills of the Northern Alps. Additionally, the persistence of C. palaeno in this area furthermore supports the existence of peatlands north of the Alps, at least during the last glacial. The results of M. sylvaticum and E. euryale further indicate the vicinity of the Tatra Mountains as core areas for glacial survival. However, the genetic patterns found for E. euryale are ambiguous. Due to an intermediate position of two genetic lineages (originating in the Eastern Alps and Southeastern Europe), the Tatras could also reflect a postglacial mixture zone of those lineages. Moreover, the glacial and postglacial importance of this area for woodland species was accentuated, supporting other phylogeographic studies published. Besides the congruities among the results of the study species, some unique patterns and therefore further potential glacial refugia have also been illuminated in this thesis. For instance, the calcicole species, A. foetida, most probably had further survival area at both sides of the Dinaric Alps, supported by high genetic diversity values and a high number of private fragments found in Croatian populations. Furthermore, the surroundings of the German Uplands and the margin of the Southern Alps provided suitable conditions for glacial survival for M. sylvaticum, while the Eastern and Southeastern Alpine region most probably sheltered the Large Ringlet E. euryale during ice ages. Additionally, this butterfly species survived at least the glaciation along the foothills of the Massif Central, whose present populations showed a unique genetic lineage and their genetic diversity values have been measurably higher than in other populations for this species. Finally, a large and continuous Würm distribution is highly likely south of the Fennoscandian glaciers in Central Europe for C. palaeno, which might indicate extended peatland areas during Würm glacial. With all the patterns found in this study, the understanding of glacial persistence of forest, respectively forest-like structures and peatlands during Würm or even Riss glacial in Europe could be advanced. The congruencies among the analysed woodland and bog species illustrate the importance and location of extra-Mediterranean refugia for European mountain forests and the glacial presence of Central European peatlands. Thus, already postulated theories could be supported and further pieces of the overall puzzle could be added. The varieties of the different survival centres once more clarified that further phylogeographic studies on mountain forest of different habitat requirements and especially peatland species have to be implemented to get a clearer picture of the glacial history of these habitats.
Der Aufbau einer Klassifikation von Einzugsgebieten (EZG) auf Basis des Abflussverhaltens und der Gebietseigenschaften sowie die Regionalisierung von Abflussparametern sind Kernthemen der Hydrologie. Die Ziele dieser Arbeit sind der Aufbau einer Klassifikation für EZGs mit hoher räumlicher Auflösung nach dem Abflussverhalten und der Gebietseigenschaften, die Identifikation abflussrelevanter, physiogeografischer und klimatischer Gebietseigenschaften und die Regionalisierung von Abflussverhalten und Modellparametern auf Basis von Klassifikationen. Dabei wird untersucht, ob sich 53 häufig benachbarte und z.T. ineinander geschachtelte Einzugsgebiete in Rheinland-Pfalz für eine Klassifikation eignen und wie das Abflussverhalten für die Beurteilung von Ähnlichkeiten beschrieben werden kann. Das Abflussverhalten der EZGs wird mit einer großen Anzahl von Ereignis-Abflussbeiwerten je EZG und Abflussdauerlinien (Flow-Duration Curves) der EZGs beschrieben, die das Abflussverhalten umfassend und mit einer ausreichenden Trennschärfe abbilden. Gebietseigenschaften, die das Abflussgeschehen dieser EZG dominieren, sind langjährige, mittlere Niederschlagssummen, die mittlere potentielle Verdunstung, die Topografie und die Speichermöglichkeiten im EZG. Für den Aufbau und die Anwendung der EZG-Klassifikationen wird ein hierfür entwickeltes Verfahren eingesetzt, dass auf Selbstorganisierenden Merkmalskarten (Self-Organizing Maps, SOM) basiert. Vorteile dieses Verfahrens gegenüber vielen konventionellen Verfahren sind Qualitätsmaße, die datenbasierte Bestimmung wichtiger Parameter, aussagestarke Visualisierungen der Ergebnisse und die Klassifikation und Regionalisierung mit einer Methode. Die Auswertung von zwei separaten Klassifikationen, nach dem Abflussverhalten und nach den physiogeografischen und klimatischen Gebietseigenschaften, stellen einen direkten Zusammenhang zwischen Abfluss- und Gebietseigenschaften her. Der Überschneidungsbereich der beiden Klassifikationen ist die Grundlage für die Übertragung von Abflussinformationen auf unbeobachtete Gebiete (Regionalisierung). Die Ergebnisse zeigen, dass die Methode der Clusteranalyse, Klassifikation und Regionalisierung mit SOM und den genannten Abfluss- und Gebietskennwerten geeignet ist, EZGs mit einer hohen räumlichen Auflösung treffend und detailliert zu klassifizieren sowie Abflussparameter zu regionalisieren.
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.
Die Arbeit thematisiert die Weiterentwicklung des touristischen Angebots der Deutschen Bahn, das derzeit über den Reiseveranstaltervertrieb am Markt platziert wird. Kunden, die im Reisebüro oder Internet eine Städtereise über ihren Veranstalter buchen, erhalten mit dem RIT (Rail Inclusive Tours)-Angebot ein spezielles Kooperationsticket für ihre Zugfahrt. Im ersten Abschnitt der Arbeit wird zunächst auf die Besonderheiten des Dienstleistungsbereichs inklusive Auswirkungen auf die Angebotsgestaltung von Unternehmen eingegangen. In diesem Zusammenhang werden Hintergründe von Kundenzufriedenheit und Kundenbindung skizziert sowie deren Wechselwirkungen dargestellt. Über die Einordnung der Deutschen Bahn als Dienstleistungsunternehmen im Schienenpersonenfernverkehr wird deren Positionierung im zunehmenden Wettbewerbsmarkt in einer Umfeldanalyse erarbeitet und die Bedeutsamkeit für den Unternehmenserfolg aufgezeigt. Der praktische Teil der Arbeit befasst sich mit den Befragungsergebnissen von Bestandskunden in der fokussierten Zielgruppe der Städtereisenden. Neben der Analyse von Nutzerstruktur, Reisegewohnheiten und alternativer Verkehrsmittelwahl, werden Kundenzufriedenheiten und Wichtigkeiten einzelner Leistungsbestandteile der Bahnreise näher betrachtet. Durch die Identifizierung von Kundensegmenten lassen sich Ansatzpunkte für die Weiterentwicklung des Angebots ableiten, die eine Attraktivitätssteigerung der Bahnfahrt herbeiführen und die Kundenzufriedenheit nachhaltig erhöhen können. Einbindung von Essensgutscheinen, das Angebot von Kuriergepäck oder die Integration des City-Tickets sind denkbare, nutzensteigernde Maßnahmen für die Anreisealternative Bahnfahrt. Weiterer Forschungsbedarf für die betrachtete Zielgruppe besteht in der Erfassung von Hinderungsgründen für eine bevorzugte Bahnwahl in der Verkehrsmittelentscheidung. Darüber hinaus ist das Potenzial für eine Einbindung solcher Services zu erfassen, die sich auf Seiten der Reiseveranstalter in ein Leistungspaket integrieren lassen, um weitere Indikatoren zur Attraktivitätssteigerung der Bahnfahrt ableiten zu können. Zusammenfassend stellt die Arbeit eine Analyse der skizzierten Zielgruppe der Städtereisenden der Deutschen Bahn über den Veranstaltervertrieb dar und liefert einen Beitrag, der die Ableitung einiger relevanter Handlungsempfehlungen erlaubt. Denn nur durch attraktive Angebote und die Erzielung einer hohen Kundenzufriedenheit kann sich die Bahn als bevorzugtes Transportmittel behaupten und neue Kunden für die Zugfahrt begeistern.
Die Zweckbestimmung der modernen Clustertheorie liegt in der Analyse regional-sektoraler Verbundsysteme von ökonomischen Aktivitäten. Erst seit kurzem wird der Versuch einer Übertragung auf touristische Destinationen in Entwicklungsländern unternommen. Die vorliegende Dissertation untersucht theoretische, methodische und praktische Implikationen dieser Übertragung anhand des Fallbeispiels der touristischen Clusterentwicklung in der Napo-Provinz Ecuadors. Hierbei stehen insbesondere die Rahmenbedingungen für die Genese wissensbasierter (kompetitiver) Wettbewerbsvorteile als Quelle der Clusterdynamik im Zentrum. Anhand einer quantitativen Methodik wird in diesem Rahmen sowohl ein Nachweis zur Gültigkeit eines vorab abgeleiteten Clusterentwicklungsmodells geführt, als auch auf dieser Grundlage ein Beitrag zur Verbesserung bestehender Diagnosesysteme geleistet.
