2013 research outputs found
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Three essays on the labor market effects of technological change and unemployment benefits
Full text linkThe dissertation essentially contributes to the discourse on how technological change and a reduction in unemployment benefits affect the labor market. The thesis incorporates an empirical analysis of the influence of automation technologies on wage inequality in Germany. Additionally, the dissertation introduces a novel general equilibrium model to analyze the impact of technological change on the wage setting behavior of labor unions and reevaluate the labor market effects of a cut in unemployment benefits.
The first essay contributes to the existing literature in examining the relative importance of automation technologies on wage inequality in the German manufacturing sector between 1996 and 2017. The analysis introduces a novel measure of automation threat, combining occupation- and requirement-specific scores of automation risk with sector-specific robot densities. Using the RIF-based OaxacaBlinder decomposition method, the analysis demonstrates that automation threat significantly contributes to wage inequality, in addition to the commonly used demographic factors. On the one hand, there is an observable trend towards occupations with medium automation threat, accompanied by decreasing shares of occupations with high and low automation threat. Due to the fact that within-group wage inequality is the lowest in the group with the highest automation threat, those compositional changes contribute to increasing wage inequality. On the other hand, an increasing wage dispersion between occupations with low automation threat (containing especially non-routine tasks) and occupations with high automation threat (containing especially routine tasks) contributes to rising wage inequality. This is in line with the predictions of routine-biased technical change, where technology particularly substitutes routine tasks.
The second essay develops a novel modeling framework for the analysis of skill-biased technical change (SBTC), combining the task approach, wage setting by labor unions, as well as search and matching frictions. The important insight from this analysis is that changes in the firms assignment of tasks to low- and high-skilled workers have an impact on the wage setting power of labor unions. The effect of such a change in the task allocation on the labor demand elasticity, and consequently on the labor unions wage markup, is ambiguous. This has consequences for the effects of SBTC. Unlike the conventional result that SBTC has a positive impact on employment and wages of low-skilled workers, the task-based matching model presents the possibility that low-skilled workers may instead experience either higher unemployment or lower real wages. The model is calibrated to German and French data for the periods 1995-2005 and 2010-2017 to illustrate that the impact of SBTC may even change its sign over time. The results depend on the shape of the task productivity schedule, which reflects the substitutability of high-and low-skilled workers.
The third essay revisits the labor market effects of a reduction in unemployment benefits using a modified version of the previously developed task-based matching model. The analysis demonstrates that a cut in low-skilled unemployment benefits triggers a reallocation of tasks towards low-skilled workers. This leads to additional effects on labor market outcomes that are disregarded in the prevailing literature. To highlight the importance of endogenous task allocation, the task-based matching model with exogenous and constant task allocation is considered. Both model variants are calibrated to analyze the effects of the Hartz IV reform in Germany, which involved a substantial cut in unemployment benefits. The calibration reveals a remarkable decrease in the low-skilled unemployment rate by 4 percentage points resulting from Hartz IV. In the case of exogenous and constant task allocation, the decline is limited to 3.4 percentage points, but there are stronger effects on low- and high skilled wages, causing wage inequality to rise more sharply. The results emphasize the importance of considering endogenous task allocation in the evaluation of labor market reforms.Die Dissertation leistet einen wesentlichen Beitrag in der Diskussion, wie technologischer Wandel und eine Kürzung der Arbeitslosenunterstützung den Arbeitsmarkt beeinflussen. Die Arbeit umfasst eine empirische Analyse über den Einfluss von Automatisierungstechnologien auf die Lohnungleichheit in Deutschland. Zudem wird ein allgemeines Gleichgewichtsmodell entwickelt, um die Auswirkungen des technologischen Wandels auf die Lohnsetzung von Gewerkschaften und die Arbeitsmarkteffekte einer Reduktion der Arbeitslosenunterstützung zu untersuchen.
Der erste Aufsatz analysiert die relative Bedeutung von Automatisierungstechnologien für die Lohnungleichheit im verarbeitenden Gewerbe in Deutschland zwischen 1996 und 2017. Dafür wird eine neue Kennzahl für die Bedrohung durch Automatisierungstechnologien entwickelt, die berufs- und anforderungsspezifische Automatisierungswahrscheinlichkeiten mit der sektorspezifischen Roboterdichte kombiniert. Unter Verwendung der RIF-basierten Oaxaca-Blinder-Zerlegungsmethode wird gezeigt, dass die Automatisierungsbedrohung neben den üblichen demografischen Faktoren einen signifikanten Beitrag zur Lohnungleichheit leistet. Einerseits zeigt sich ein Trend zu Berufen mit mittlerer Automatisierungsbedrohung, der mit einer Abnahme der Beschäftigung in Berufen mit hoher und niedriger Automatisierungsbedrohung einhergeht. Da die Lohnungleichheit innerhalb der Gruppe mit der höchsten Automatisierungsbedrohung am geringsten ist, tragen diese kompositionellen Veränderungen zu einer Zunahme der Lohnungleichheit bei. Andererseits führt eine zunehmende Lohnspreizung zwischen Berufen mit geringer Automatisierungsbedrohung (die insbesondere Nicht-Routinetätigkeiten enthalten) und Berufen mit hoher Automatisierungsbedrohung (die insbesondere Routinetätigkeiten enthalten) zu einem Anstieg der Lohnungleichheit. Dies entspricht den Auswirkungen von routine-biased technical change, wonach neue Technologien insbesondere Routinetätigkeiten ersetzen.
Im zweiten Aufsatz wird ein allgemeines Gleichgewichtsmodell für die Analyse von skill-biased technical change (SBTC) entwickelt, das den Task-Ansatz, die Lohnsetzung durch Gewerkschaften sowie Such- und Matching-Friktionen kombiniert. Die zentrale Erkenntnis besteht darin, dass Veränderungen in der Aufgabenverteilung zwischen gering- und hochqualifizierten Arbeitskräften die Lohnsetzungsmacht der Gewerkschaften beeinflussen. Die Auswirkungen einer solchen Änderung der Aufgabenverteilung auf die Arbeitsnachfrageelastizität und somit auf den Lohnaufschlag der Gewerkschaften sind allerdings nicht eindeutig. Dies hat Konsequenzen für die Auswirkungen von SBTC. Im Gegensatz zum kanonischen Modell, in dem sich SBTC positiv auf Beschäftigung und Löhne von geringqualifizierten Arbeitskräften auswirkt, besteht im aufgabenbasierten Matching-Modell die Möglichkeit, dass Geringqualifizierte entweder mit höherer Arbeitslosigkeit oder niedrigeren Reallöhnen konfrontiert sind. Die Kalibrierung des Modells für Deutschland und Frankreich in den Zeiträumen 1995-2005 und 2010-2017 veranschaulicht, dass sich die Auswirkungen von SBTC im Laufe der Zeit verändern können. Die Ergebnisse hängen insbesondere von der relativen Aufgabenproduktivität ab, welche die Substituierbarkeit von gering- und hochqualifizierten Arbeitskräften widerspiegelt.
Im dritten Aufsatz werden die Arbeitsmarkteffekte einer Kürzung der Arbeitslosenunterstützung mithilfe einer modifizierten Version des zuvor entwickelten aufgabenbasierten Matching-Modells untersucht. Innerhalb des Modellrahmens führt eine Kürzung der Arbeitslosenunterstützung für Geringqualifizierte zu einer Umverteilung von Aufgaben zugunsten dieser Arbeitskräfte. Daraus ergeben sich zusätzliche Auswirkungen auf den Arbeitsmarkt, die in der existierenden Literatur unberücksichtigt bleiben. Um die Bedeutung der endogenen Aufgabenverteilung zu verdeutlichen, wird das Modell mit exogener und konstanter Aufgabenverteilung betrachtet. Anhand der beiden kalibrierten Modellvarianten werden die Auswirkungen der Hartz IV Reform in Deutschland untersucht, die insbesondere eine drastische Kürzung der Arbeitslosenunterstützung umfasste. Die Hartz IV Reform führt zu einem deutlichen Rückgang der Arbeitslosenquote bei Geringqualifizierten um 4 Prozentpunkte. Bei exogener und konstanter Aufgabenverteilung ist der Rückgang auf 3,4 Prozentpunkte begrenzt, allerdings gibt es stärkere Effekte auf die Löhne von Gering- und Hochqualifizierten, wodurch die Lohnungleichheit stärker ansteigt. Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung der endogenen Aufgabenverteilung bei der Evaluation von Arbeitsmarktreformen
Influence of modern plant protection products on the mobility of POP-polluted agricultural areas using the example of DDT : a field trial
No full textDas Chlorpestizid und seine strukturell verwandten Verbindungen (DDX) weisen eine hohe Persistenz gegenüber Abbauprozessen auf. Dies hat zur Folge, dass Landwirte auf ihren Anbauflächen z. T. heute noch mit DDX-Altlasten aus den 1960er Jahren konfrontiert sind. Dies gilt besonders für belastete Böden, auf denen Pflanzen der Gattung Cucurbitaceae angebaut werden sollen. Diese setzen sog. Wurzelexsudate frei, die als natürliche Tenside fungieren und damit im Boden vorhandenes DDX mobilisieren können. Darüber hinaus kann die DDX-Mobilisierung auch durch Tenside, die Bestandteil der Formulierungen von gegenwärtig eingesetzten Pflanzenschutzmitteln (PSM) sind, erfolgen. Eine durch diese Tenside erhöhte DDX-Mobilität kann zur Aufnahme und Akkumulation des Chlorpestizids in die Pflanze führen. Derartige Nebeneffekte tensidhaltiger PSM-Formulierungen wurden bisher noch nicht im Rahmen gängiger Spritzprotokolle untersucht.
Um die Mobilisierung von DDX im Boden und dessen Akkumulation in Cucurbita pepo durch Tenside im Zuge der Applikation gängiger PSM-Formulierungen zu untersuchen, wurden zwei Freilandversuche durchgeführt. Hierzu wurde je eine konventionell und eine biologisch behandelte Kürbis-Anbaufläche sowie eine unbehandelte, kultivierte Kontrollfläche mit den dafür zugelassenen PSM behandelt. Bodenproben wurden vor und nach der PSM-Applikation entnommen. Anschließend wurden die DDX-Gehalte in der extrahierten Bodenphase und der Bodenwasserfraktion der Bodenproben bestimmt.
Die Hintergrundbelastung des Bodens mit DDX war auf allen drei Versuchsfeldern vergleichbar. Die vergleichende Auswertung ergab, dass die biologische PSM-Formulierung die Mobilität von DDX im Vergleich zur unbehandelten und konventionellen Anbaufläche im Boden erheblich steigerte (1. Veröffentlichung). So lag in der analysierten Wasserfraktion ein höherer DDX-Gehalt als in der Kontrollbehandlung vor. Diese Zunahme wies auf Erhöhung der Bioverfügbarkeit hin, die auf das Vorliegen von Tensid und Öl in den PSM-Formulierungen zurückgeführt werden konnte (1. Veröffentlichung). Auf Grund der erhöhten Bioverfügbarkeit kann es auch zu einer erhöhten DDX-Aufnahme in der Pflanze kommen. Es zeigte sich ebenfalls, dass nur die Behandlung mit bestimmten Formulierungen aus emulgierbaren Konzentraten (emulsifiable concentrate, EC) die DDX-Mobilisierung begünstigte. Dieser Mobilisierungseffekt ging sehr wahrscheinlich auf die unterschiedliche Zusammensetzung der Anteile an Tensiden und Ölen in den PSM zurück.
Im zweiten Freilandversuch stand die DDX-Akkumulation in der Pflanze Cucurbita pepo cv. Howden in Abhängigkeit der applizierten PSM im Vordergrund. Die PSM-Behandlung der Felder entsprach den offiziellen Spritzplänen und Verordnungen des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL). Während der Kultivierungszeit wurden Wurzelproben und Triebe, sowie Proben der Kürbisfrucht entnommen. Die Auswertung ergab, dass die DDX-Gehalte der Wurzeln in der Kontrollfläche und in der konventionellen Fläche nach der PSM-Behandlung nahezu unverändert blieben, während die Wurzeln in der biologischen Fläche höhere DDX-Gehalte aufwiesen (2. Veröffentlichung). Die Triebe aller Versuchsfelder zeigten keinen DDX-Anstieg in der Wachstumsphase. Dagegen wurde kurz vor der Ernte in den Trieben von allen Versuchsfeldern ein Anstieg des DDX-Gehaltes registriert. Am Ende der Wachstumsperiode wiesen die Früchte der biologisch behandelten Fläche höhere DDX-Gehalte als die Früchte der Kontrollfläche und der konventionell behandelten Fläche auf. Der wichtigste DDT-Metabolit DDE wurde auch in weiter entfernte Pflanzenteile transportiert, während DDD nur in den Wurzeln und Trieben nachweisbar war, nicht aber in den Kürbisfrüchten (2. Veröffentlichung).
Die Auswertung beider Versuche bestätigten einen direkten Zusammenhang zwischen einer Mobilisierung von DDX im Boden und der Aufnahme in die Pflanze. Dabei waren die Bioakkumulationsfaktoren der biologisch behandelten Flächen deutlich höher als die in der konventionell behandelten Fläche und in der Kontrollfläche.
Die Ergebnisse der Freilandversuche verdeutlichen, dass die Mobilisierung von DDT und höchstwahrscheinlich auch anderer lipophiler Altlasten bei Einsatz von tensidhaltigen EC-Formulierungen problematisch für Landwirte werden kann. Aus dieser Beobachtung heraus ergeben sich durch Einsatz von EC-Formulierungen mit einem hohen Mobilisierungspotential jedoch auch Chancen für eine verbesserte Phytosanierung.
Die Freilandversuche weisen zudem darauf hin, dass der Mobilisierungseffekt von DDT durch EC-Gemische neben dem Gehalt an Tensid in den verwendeten Formulierungen auch von den Umweltbedingungen wie Bodenbeschaffenheit, Bodenwasseranteil und Niederschlag abhängt. Die Ermittlung des optimalen Gehaltes an tensidreichen Formulierungen und den gegebenen Umweltbedingungen könnte somit zu einer vielversprechenden Strategie für eine Phytosanierung von Böden führen.Due to their recalcitrance, the chloropesticide DDT and its structurally related compounds (DDX) are difficult to degrade. Consequently, farmers are still frequently confronted with DDX contamination in their fields that was left over from the 1960s. This problem is particularly prevalent in contaminated soils that are intended to cultivate plants of the Cucurbitaceae family. These plants release so-called root exudates, which function as natural surfactants that mobilize the DDX present in the soils. Furthermore, surfactants are a common constituent of modern plant protection product (PPP) formulations, which can likewise cause DDX mobilization. The higher mobility of DDX caused by these surfactants can result in the absorption and accumulation of chlorinated pesticides in plants. The side effects of such surfactant-containing PPP formulations have historically been overlooked in the context of standard spraying protocols.
The potential mobilization of DDX in soils and its accumulation in Cucurbita pepo due to the surfactants present in standard PPPs formulations was investigated using two field trials. One field was treated with a conventional PPP, while the other was treated with a biological PPP; a control field was left untreated, within which pumpkins were cultivated. Soil samples were taken before and after the application of PPP. The DDX content was subsequently determined in extracts from the soil phase samples and soil water fractions.
The background DDX contamination of the soils was comparable in all three test fields. The comparative evaluation showed that the field treated with the biological PPP formulation exhibited a considerable increase in DDX mobility compared to the untreated and conventionally cultivated areas (Paper 1). An analysis of its respective water fraction revealed that it was more contaminated with DDX than the control treatments. This increase suggests a higher bioavailability that can be traced back to the presence of surfactants and oils in the PPP formulations (Paper 1). This higher bioavailability may have been accompanied by an increase in the DDX uptake of the cultivated plants. Furthermore, it was found that treatment with specific formulations of emulsifiable concentrates (EC) promoted DDX mobilization. This mobilizing effect was most likely due to the differing composition of the surfactant and proportions of oils in the PPPs.
The second field test focused on differential DDX accumulation in Cucurbita pepo cv. Howden by different PPPs. Fields were treated with PPP in accordance with the official spraying plans and regulations set out by the Federal Ministry of Food and Agriculture (BMEL). Samples from the pumpkin plants roots, shoots, as well as the pumpkins themselves were taken during the cultivation period. The DDX content in the roots from the control fields and the fields with conventional PPP treatments remained virtually unchanged; however, the DDX content increased in the biologically treated area (Paper 2). The pumpkin shoots did not exhibit any increases in DDX concentration during the growing phase regardless of the field sampled. However, an increased DDX content was detected in the shoots of the plants in all test fields shortly before harvesting. At the end of the growing phase, fruits from the biologically treated area showed a higher DDX content than those from the control and conventionally treated areas. In addition, the most critical DDT metabolite, DDE, was found to have been transported to distant parts of the plant, while DDD was detectable in the roots and shoots but not in the fruits of the pumpkins (Paper 2).
An assessment of the results of both experiments confirmed a direct correlation between DDX mobilization in the soil and plant uptake. In addition, the bioaccumulation factors of the biologically treated areas were markedly higher than those seen in the conventionally treated and control areas.
The results of the field trials show that the mobilization of DDT, as well as the likely mobilization of other lipophilic contaminants, can become problematic for farmers using surfactant-containing EC formulations. However, this observation also provides opportunities for improved phytoremediation by applying EC formulations with high mobilization potentials.
The field trials indicate that the mobilizing effects of DDT prompted by EC mixtures depend on the surfactant content in the PPP formulations as well as environmental conditions such as soil conditions, soil water content, and precipitation. Unravelling the optimal range of surfactant-rich formulations and environmental conditions could lead to a promising strategy for soil phytoremediation
Plant protein gels as binders in meat product analogues
Full text linkIn response to concerns about the environmental, ethical, and health impacts of meat consumption, plant-based meat analogues have become an important development in the food industry. To obtain prodcts with similar texture and nutritional properties, three major components of meat products (fibrous meat particles, adipose tissue, and myofibrillar meat proteins) need to be replicated. Furthermore, different binding mechanisms, such as heat, acid, and enzyme induction, and drying, are used to create coherent matrices for plant-based meat analogues.
In Chapter 2, the study focuses on the use of soy protein gels as binders, with a particular emphasis on a combination of transglutaminase (TG) induced gels. The results indicate that TG-induced soy protein gels offer promising binding strength for meat analogues.
Chapter 3 explores a combination of TG and slowly acidifying glucono-delta-lactone (GDL) as a binder, showing that this approach results in acidic gels with enhanced textural properties, making it suitable for acidic meat analogue products like fermented sausages.
Chapter 4 applies previously studied soy protein gels as binders for sausage analogues. The research indicates that the choice of binder content influences the cohesiveness and hardness of the sausage analogues, with drying having a significant impact on hardness.
In Chapter 5, hydrated gluten is used as a binder, leading to increased cohesiveness and springiness with rising binder content. It emphasizes the importance of adhesive properties between the binder and other particles in achieving desirable meat analogue texture.
Overall, the thesis underscores that plant protein suspensions can serve as effective binders for meat analogue products, provided they exhibit both sufficient hardening through network formation and adhesive properties to ensure cohesiveness. It also discusses various formulation and process-based approaches to modulate the texture of meat analogue products.Diskussionen über die ökologischen, ethischen und gesundheitlichen Auswirkungen des Fleischkonsums haben die Entwicklung von pflanzlichen Fleischersatzprodukten gefördert, die zu einem wichtigen Trend der Lebensmittelindustrie geworden sind. Um Produkte mit ähnlicher Textur und ähnlichen Ernährungseigenschaften zu erhalten, müssen drei Hauptbestandteile von Fleischprodukten (faserige Fleischpartikel, Fettgewebe und myofibrilläre Fleischproteine) nachgebildet werden. Außerdem werden verschiedene Bindungsmechanismen wie Hitze-, Säure- und Enzyminduktion sowie Trocknung eingesetzt, um eine kohärente Matrix für pflanzliche Fleischersatzprodukte zu schaffen.
In Kapitel 2 konzentriert sich die Dissertation auf die Verwendung von Sojaprotein-Gelen als Bindemittel, mit besonderem Schwerpunkt auf einer Kombination von Transglutaminase (TG)-induzierten Gelen. Die Ergebnisse zeigen, dass TG-induzierte Sojaprotein-Gele ein vielversprechender Binder für Fleischersatzprodukten sind.
In Kapitel 3 wird eine Kombination aus TG und langsam säuerndem Glucono-delta-lacton (GDL) als Binder untersucht. Es wird gezeigt, dass dieser Ansatz zu Gelen bei saurem pH mit verbesserten texturellen Eigenschaften führt, wodurch er sich für gesäuerte Fleischersatzprodukte wie Rohwürste eignet.
In Kapitel 4 werden die zuvor untersuchten TG-und GDL-induzierten Sojaprotein-Gele als Binder für pflanzliche Würste verwendet. Die Ergebnisse zeigen, dass die Wahl des Binderanteils die Kohäsion und die Festigkeit der pflanzlichen Würste beeinflusst, wobei die Trocknung einen erheblichen Einfluss auf die Festigkeit hat.
In Kapitel 5 wird hydratisiertes Gluten als Binder verwendet, was mit steigendem Binderanteil zu mehr Kohäsion und Elastizität führt. Es wird gezeigt, wie wichtig die Adhäsionseigenschaften zwischen Binder und anderen Partikeln sind, um die gewünschte fleischähnliche Textur zu erreichen.
Insgesamt unterstreicht die Arbeit, dass pflanzliche Proteinsuspensionen als wirksame Binder für fleischanaloge Produkte dienen können, sofern sie sowohl eine ausreichende Festigkeit durch Netzwerkbildung als auch adhäsive Eigenschaften aufweisen, um den Zusammenhalt zu gewährleisten. Außerdem werden verschiedene formulierungs- und prozessbasierte Ansätze zur Modulation der Textur von Fleischersatzprodukten erörtert
Studies on flowering time and photoperiod sensitivity in domesticated and wild amaranth species (Amaranthus spp.)
Full text linkFlowering time plays fundamental roles in the local adaptation and agricultural productivity of the crops. Photoperiodic response regulates the time of flowering by adjusting the response of plant circadian rhythm to environmental signals. Amaranth (Amaranthus spp.) is a short-day crop native to Central and South America, and mainly used as grain and vegetable. Hence, photoperiod sensitivity is a pivotal trait for grain amaranths in Central Europe climatic and long-day conditions, as it determines the local adaptability and the cultivation purpose of the crop i.e., grain or biomass production. However, the knowledge on the different aspects such as breeding, domestication history and adaptation genetics is very limited in grain amaranths. In this project, we studied such different aspects of grain amaranths by addressing the elucidative photoperiod sensitivity trait. In the first study, the phenotypic evaluation of biomass yield components revealed two distinct growth types. Of those, our ten biomass genotypes showed mild to high photoperiod sensitivity, flowered late or completely rejected flowering, reached long final plant heights and low dry matter content. In contrast, the only grain type variety showed photoperiod insensitivity, flowered early, and reached a short final plant height and a relatively higher dry matter content. Our results suggested that selection for both high dry matter yield and content requires a trade-off between photoperiod sensitivity and early flowering, due to the negative correlation between these traits.
In the second study, characterization of genebank accessions from the three major grain species (A. caudatus, A. cruentus, A. hypochondriacus) and their wild relative species (A. hybridus and A. quitensis) for adaptive traits such as flowering time and seed setting under long-day conditions discovered a larger photoperiodic variation in the Central American accessions ranging from insensitivity to high sensitivity, whereas South American accessions showed a more narrow variation, limited by mild sensitivity. This result suggests the Central American origin of the wild relative A. hybridus, which might have migrated from Central to South America, and potentially has been selected against high photoperiod sensitivity. Moreover, we studied the environmental variables that may influence seed setting. Photoperiod insensitive accessions set seed regardless of their origin. However, mild photoperiod-sensitive accessions set seed, only if they were from warm center of origin.
In the third study, we investigated the genetic architecture of photoperiod sensitivity. The bimodal-like flowering time distributions, and the linkage and association mapping studies using three different populations revealed that photoperiod sensitivity trait is controlled in an oligogenic manner. In particular, all three populations consistently found the same consensus region that includes a very promising candidate gene called response regulator of two-component system. The homologs of this candidate gene are responsible for photoperiodic response in a variety of different crops and the model species Arabidopsis thaliana. In addition, the phenotypic analyses, and the marker data (i) showed photoperiod sensitivity guided pleiotropic relationships between the traits, (ii) revealed a potential epistatic behavior of the genomic region controlling photoperiod sensitivity, and (iii) showed the dominance of photoperiod sensitivity over insensitivity in that region.Der Blühzeitpunk spielt eine grundlegende Rolle für die lokale Anpassung und die landwirtschaftliche Produktivität von Kulturpflanzen. Die photoperiodische Reaktion reguliert den Zeitpunkt der Blüte, indem sie den zirkadianen Rhythmus der Pflanzen auf Umweltsignale anpasst. Amaranth (Amaranthus spp.) ist eine in Mittel- und Südamerika beheimatete Kurztagpflanze, die hauptsächlich als Getreide und Gemüse verwendet wird. Daher ist die Sensitivität der Photoperiode ein zentrales Merkmal für Getreide Amaranth unter mitteleuropäischen Klima- und Langtagbedingungen, da sie die lokale Anpassungsfähigkeit und den Anbauzweck der Pflanze, d. h. die Getreide- oder Biomasseproduktion, bestimmt. Allerdings ist das Wissen über verschiedenen Aspekte wie Züchtung, Domestikationsgeschichte und Anpassungsgenetik bei Getreide Amaranth sehr begrenzt. In diesem Projekt untersuchten wir diese verschiedenen Aspekte von Amaranth, indem wir uns mit dem aufschlussreichen Merkmal der Sensitivität der Photoperiode befassten. In der ersten Studie ergab die phänotypische Auswertung der Ertragskomponenten der Biomasse zwei unterschiedliche Wachstumstypen. Unsere zehn Biomasse Genotypen wiesen eine geringe bis hohe Sensitivität der Photoperiode auf, blühten spät oder verzichteten ganz auf die Blüte, erreichten große Endhöhen und niedrige Trockenmassegehalte. Im Gegensatz dazu zeigte die einzige Getreidesorte eine Unempfindlichkeit gegenüber der Photoperiode, blühte früh und erreichte eine kurze Endhöhe und einen relativ hohen Trockensubstanzgehalt. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Selektion auf hohe Trockenmasseerträge und -gehalte aufgrund der negativen Korrelation zwischen diesen Merkmalen einen Kompromiss zwischen der Sensitivität der Photoperiode und früher Blüte erfordert.
In der zweiten Studie wurde bei der Charakterisierung von Genbankakzessionen der drei wichtigsten Getreidearten (A. caudatus, A. cruentus, A. hypochondriacus) und ihrer wilden Verwandten (A. hybridus und A. quitensis) hinsichtlich adaptiver Merkmale wie Blütezeit und Samenbildung unter Langtagbedingungen eine größere photoperiodische Variation bei den mittelamerikanischen Akzessionen festgestellt, die von Unempfindlichkeit bis zu hoher Empfindlichkeit reicht, während die südamerikanischen Akzessionen eine geringere Variation mit geringer Empfindlichkeit aufweisen. Dieses Ergebnis deutet auf den mittelamerikanischen Ursprung des wilden Verwandten A. hybridus hin, der möglicherweise von Mittel- nach Südamerika eingewandert ist und möglicherweise gegen eine hohe photoperiodische Empfindlichkeit selektiert wurde. Darüber hinaus untersuchten wir die Umwelteinflüsse, die die Samenbildung beeinflussen können. Akzessionen, die eine photoperiodische Unempfindlichkeit aufweisen, setzen unabhängig von ihrer Herkunft Samen an. Milde photoperiodische empfindliche Akzessionen setzten jedoch nur dann Samen an, wenn sie aus warmen Herkunftsgebieten stammten.
In der dritten Studie untersuchten wir die genetische Architektur der Sensitivität auf die Photoperiode. Die bimodale Verteilung der Blütezeit und die Linkage- und Assoziationsstudien mit drei verschiedenen Populationen zeigten, dass das Merkmal der Sensitivität der Photoperiode oligogen kontrolliert wird. Insbesondere wurde in allen drei Populationen durchweg dieselbe " Konsensus Region" gefunden, die ein vielversprechendes Kandidatengen namens response regulator of two-component system enthält. Die Homologe dieses Kandidatengens sind für die photoperiodische Reaktion in einer Reihe von verschiedenen Kulturpflanzen und der Modelpflanze Arabidopsis thaliana verantwortlich. Darüber hinaus haben die phänotypischen Analysen und die Markerdaten (i) gezeigt, dass die photoperiodische Empfindlichkeit zu pleiotropen Beziehungen zwischen den Merkmalen führt, (ii) ein potenzielles epistatisches Verhalten der genomischen Region, die die Sensitivität der Photoperiode kontrolliert, aufgezeigt und (iii) die Dominanz der Sensitivität der Photoperiode gegenüber der Unempfindlichkeit in dieser Region gezeigt
European population genomic differentiation and dispersal pattern of the invasive beetle Anoplophora glabripennis
Full text linkAnthropogenic activities (e.g. homogenized habitats, trade) are the main factors to facilitate the increasing rates of invasive alien species. In this study, the invasion of the Asian long-horned beetle (Anoplophora glabripennis) was examined. Its native distribution is eastern Asia (China, Korean peninsula), but by extensive trade, this beetle was introduced via wood packing materials to North-America (1996) and Europe (2001). ALB attacks healthy broadleaved trees (e.g. Acer spp., Salix spp., Populus spp.), which can become lethal due to larval feeding. This study aims to detect genetic differences and kinship between the European infestation sites in Germany, Switzerland and Italy, from which the introduction and dispersal patterns can be deviated. Therefore, mitochondrial (mt) DNA-markers of the Cytochrome oxidase subunits I and II genes (COI and II) were used (ch. A and B, Sanger sequencing), as well as genome wide single nucleotide polymorphisms (SNPs), which were obtained by a Genotype-by-sequencing (GBS) approach (ch. C, Illumina sequencing). The results of this population genomic study of invasive European ALB populations showed very complex introduction patterns into Europe including multiple independent introductions characterized by the high population structure between the European infestation sites and some cases of human mediated secondary dispersal.Anthropogene Aktivitäten (z.B. homogenisierte Habitate, Handel) sind die Hauptfaktoren, die ein erhöhtes Vorkommen invasiver Arten begünstigen. Diese Studie untersuchte die Invasion des Asiatischen Laubholzbockkäfers (Anoplophora glabripennis). Sein natürlicher Lebensraum liegt in China und der koreanischen Halbinsel und konnte durch intensiven Handel über Holzverpackungsmaterial nach Nordamerika (1996) und Europa (2001) eingeschleppt werden. ALB befällt gesunde Laubbäume (z.B. Acer spp., Salix spp., Populus spp.) was durch den Larvenfraß oft tödlich enden kann. Ziel dieser Arbeit war es, genetische Unterschiede von Befallsgebieten in Deutschland, der Schweiz und Italien zu finden, um Verwandtschaften und damit Einschleppungs- und Verbreitungswege abzuleiten. Dafür wurden mtDNA-Marker der Cytochromoxidase Untereinheiten I und II (Kap. A und B, Sanger Sequenzierung,) und durch Genotype-by-sequencing (GBS) gewonnene genomweite Einzelnukleotidpolymorphismen (SNPs) verwendet (Kap. C, Illumina Sequenzierung). Die Ergebnisse der populationsgenomischen Untersuchung invasiver ALB Populationen in Europa zeigen sehr komplexe Einschleppungswege, bestehend aus mehreren unabhängigen Einfuhren, die sich durch die starke Populationsstruktur zwischen den europäischen Befallsgebieten auszeichnen, sowie einzelnen Fällen von sekundärer Verbringung durch den Menschen
Speciation and isolating barriers in a parasitoid wasp focusing on the role of reproductive isolation caused by endosymbionts
Full text linkHymenoptera are one of the most speciose animal taxa, presumably caused by a high rate of speciation. The investigation of evolutionary processes is predominantly based on the biological species concept (BSC), which defines species as groups of interbreeding individuals which are reproductively isolated from individuals of other groups. As an alternative approach, species are delimitated by predetermined threshold distances in the so-called barcode segment of the mitochondrial COI gene. Many arthropods are infected with endosymbiotic bacteria, some of which have been shown to manipulate their hosts reproduction via mechanisms like cytoplasmic incompatibility (CI). It occurs between infected males and uninfected females and results in the reduction or absence of diploid offspring. Due to their ability to interfere with the reproduction of their hosts, endosymbionts have been suggested to be potential drivers of their hosts speciation processes.
Lariophagus distinguendus is a parasitoid wasp which uses larvae of multiple coleopteran species as hosts. In past studies, two distinct species of L. distinguendus have been discovered. They are separated by different barriers including unidirectional CI caused by an unknown bacterium.
Here, the nature of the CI inducer in crosses between untreated males and tetracycline-treated females of the L. distinguendus strain STU was investigated. Additionally, diversity and speciation processes were investigated within the L. distinguendus species complex by constructing phylogenetic trees with COI and nuclear genes as well as by conducting crossing experiments with different strain combinations.
The bacterium Spiroplasma, termed sDistinguendus (sDis) for its L. distinguendus host, was identified to be the causative agent of this CI. Despite being known for multiple types of interactions with various hosts, Spiroplasma had not been demonstrated to cause CI before. None of the other bacteria identified within STU were associated with CI and none of the known CI inducers and other bacteria manipulating reproduction were found. The potential for maternal transmission was shown by the presence of sDis in the ovaries of STU females. Transferring sDis and CI from infected to uninfected STU females via hemolymph microinjection solidified the connection between CI and sDis. The simplicity of this transfection technique could prove to be valuable for applicable purposes in future. CI strength varying between male offspring of the injected females was not linked to the titer of sDis.
All available L. distinguendus strains were analyzed with the barcode segment of COI as well as five nuclear genes to infer their phylogenetic relationships. Furthermore, five pairs of strains covering a gradient of genetic divergence were selected for crossing experiments investigating their reproductive isolation. The nuclear genes recovered two clusters identical to the previously known species, whereas three distinct clusters were found based on barcoding. These three clusters were revealed as separate species due to very high to complete reproductive isolation in crossing experiments between strains representing each of them. Threshold values of COI distances commonly used for species delimitation relying predominantly on barcodes, i.e. 2% to 2.2%, were shown to be not applicable for L. distinguendus due to the divergence between strains of the same species exceeding these thresholds. This calls the faith in these pre-set thresholds and the barcode-only approach to species delimitation into question and suggests the consideration of additional data along with those obtained by barcoding for species delimitation. Reproductive isolation between the strains was found to span a continuum of divergence from no reproductive isolation and low genetic divergence to complete isolation and high genetic divergence. The first barrier, present in all strain pairs, was sexual isolation, ranging from weak and unidirectional to complete and near complete in both directions. In the untreated cross between BIR females and STU males, sDis-induced CI was present along with sexual isolation. The reduced fertility of hybrid males was the next barrier to appear in the three more distantly related strain pairs along with behavioral sterility of hybrid females in the one strain pair among them where it was measured. These barriers were followed by the behavioral sterility, inviability, and physiological sterility of hybrid males and as last barrier by the reduced fertility of hybrid females. Due to the majority of barriers affecting hybrid males, but not females, speciation in L. distinguendus follows Haldanes rule, stating that a fitness loss present in the hybrids of only one sex will be affecting the heterogametic sex, i.e. the males in L. distinguendus.
In conclusion, the CI between infected males and uninfected females of L. distinguendus was found to be caused by Spiroplasma, termed sDis, marking the first time for CI to be demonstrated as phenotype of Spiroplasma. It was also one reproductive barrier present in crossings of different L. distinguendus strains, apparently contributing to their divergence. The diversity within the L. distinguendus species complex was shown to be greater than detected before, as seen by the discovery of a third species. The studied pairs of strains covered a wide range of both genetic divergence and strength of reproductive isolation, suggesting L. distinguendus to be currently in the process of ongoing speciation. The commonly used threshold distances in COI were not applicable for species delimitation in L. distinguendus, challenging their unconditional use.Hymenoptera sind eines der artenreichsten Taxa im Tierreich, was vermutlich durch eine hohe Artbildungsrate verursacht wird. Die Untersuchung evolutionärer Prozesse beruht hauptsächlich auf dem biologischen Artkonzept, welches Arten als Gruppen von Individuen definiert, die sich untereinander paaren, aber von den Individuen aus anderen Gruppen reproduktiv isoliert sind. Bei einer alternativen Methode werden Arten durch feste Schwellenwerte in der Divergenz des sogenannten Barcodeabschnittes des mitochondrialen COI-Gens abgegrenzt. Viele Arthropoden sind mit endosymbiontischen Bakterien infiziert, von denen einige die Fortpflanzung ihrer Wirte durch Mechanismen wie zytoplasmatische Inkompatibilität (CI) manipulieren können. Diese tritt zwischen infizierten Männchen und nichtinfizierten Weibchen auf und führt zu einer Reduzierung oder dem Ausbleiben von diploiden Nachkommen. Aufgrund ihrer Fähigkeit, in die Fortpflanzung ihrer Wirte eingreifen zu können, wurde vorgeschlagen, dass Endosymbionten potentiell die Artbildungsprozesse ihrer Wirte antreiben könnten.
Lariophagus distinguendus ist eine parasitoide Wespe, die die Larven verschiedener Käferarten als Wirte nutzt. In früheren Untersuchungen wurden innerhalb von L. distinguendus zwei getrennte Arten entdeckt. Sie sind durch verschiedene Barrieren, darunter einseitige CI, die durch ein unbekanntes Bakterium ausgelöst wird, voneinander getrennt.
In dieser Arbeit wurde der Auslöser der CI in Kreuzungen zwischen unbehandelten Männchen und Tetrazyklin-behandelten Weibchen des STU-Stammes von L. distinguendus untersucht. Außerdem wurden die Diversität und die Artbildung innerhalb des Artkomplexes von L. distinguendus weiter untersucht, indem Stammbäume mit COI und mit nuklearen Genen erstellt und mit verschiedenen Stammkombinationen Kreuzungsversuche durchgeführt wurden. Das Bakterium Spiroplasma, nach seinem Wirt L. distinguendus sDistinguendus (sDis) genannt, wurde als Verursacher der CI identifiziert. Obwohl es für verschiedene Arten der Interaktion mit unterschiedlichen Wirten bekannt war, war bisher noch nicht gezeigt worden, dass Spiroplasma CI verursacht. Keines der anderen Bakterien, die in STU vorhanden waren, war mit CI assoziiert und keines der bekannten CI-auslösenden Bakterien und anderen Bakterien, die für reproduktive Manipulationen bekannt sind, wurde in STU gefunden. Das Vorkommen von sDis in den Ovarien von STU-Weibchen zeigte das Potential für maternale Transmission. Durch den Transfer von sDis und CI von infizierten zu nichtinfizierten STU-Weibchen mittels Hämolymph-Mikroinjektion wurde die Verbindung zwischen CI und sDis bestätigt. Die Unkompliziertheit dieser Transfektionsmethode könnte zukünftig für angewandte Zwecke wertvoll sein. Unterschiede in der Stärke der CI zwischen männlichen Nachkommen der injizierten Weibchen hingen nicht mit dem Titer von sDis zusammen.
Alle verfügbaren L. distinguendus Stämme wurden mit dem Barcodesegment von COI und fünf nuklearen Genen analysiert, um ihre phylogenetischen Beziehungen zu ermitteln. Außerdem wurden fünf Paare von Stämmen, die einen Gradienten genetischer Divergenz abdecken, ausgewählt, um mit Kreuzungsversuchen ihre reproduktive Isolation zu untersuchen. Mit den nuklearen Genen wurden zwei Cluster erstellt, die mit den bereits bekannten Arten übereinstimmten, während durch das Barcoding drei Cluster gefunden wurden. Diese drei Cluster stellten sich als separate Arten heraus, da Kreuzungsversuche sehr hohe bis vollständige reproduktive Isolation zwischen den Stämmen, die sie repräsentierten, zeigten. Die Schwellenwerte der Unterschiede in COI, die bei Artabgrenzungen, die hauptsächlich auf Barcodes beruhen, häufig verwendet werden, nämlich 2% bis 2.2%, waren bei L. distinguendus nicht geeignet, da der Unterschied zwischen zwei Stämmen derselben Art diese Werte überstieg. Dieses Ergebnis stellt das Vertrauen in diese festgelegten Schwellenwerte und die alleine auf dem Barcoding basierende Vorgehensweise für Artabgrenzungen in Frage und legt die Berücksichtigung zusätzlicher Daten zu denen des Barcodings für die Artabgrenzung nahe. Die reproduktive Isolation zwischen den Stämmen umfasste ein Kontinuum an Divergenz von keiner reproduktiven Isolation und geringen genetischen Unterschieden bis hin zu vollständiger Isolation und hohen genetischen Unterschieden. Die erste Barriere, die in allen Paaren von Stämmen vorhanden war, war sexuelle Isolation, die von schwach und einseitig zu vollständig bzw. fast vollständig in beiden Richtungen reichte. In den Kreuzungen zwischen unbehandelten BIR-Weibchen und STU-Männchen trat neben sexueller Isolation auch durch sDis ausgelöste CI auf. Die reduzierte Fertilität hybrider Männchen, die in den drei Paaren von Stämmen mit der höchsten genetischen Distanz auftrat, bildete die nächste Barriere zusammen mit einer Verhaltenssterilität in dem einen dieser drei Paare, in dem sie untersucht wurde. Es folgten Verhaltenssterilität, reduzierte Lebensfähigkeit und physiologische Sterilität in hybriden Männchen. Die zuletzt auftretende Barriere war die reduzierte Fertilität der hybriden Weibchen. Da die meisten Barrieren die hybriden Männchen, aber nicht die Weibchen betrafen, folgt die Artbildung in L. distinguendus Haldanes rule, welche besagt, dass, wenn ein Fitnessverlust in den Hybriden von nur einem Geschlecht auftritt, dieses das heterogametische Geschlecht ist, was in L. distinguendus die Männchen sind. Schlussfolgernd kann festgehalten werden, dass die CI zwischen infizierten Männchen und nichtinfizierten Weibchen von L. distinguendus durch Spiroplasma, genannt sDis, ausgelöst wird. Dies ist das erste Mal, dass CI als Phänotyp von Spiroplasma entdeckt wurde. CI war außerdem eine Barriere in Kreuzungen zwischen verschiedenen Stämmen von L. distinguendus, womit sie zu deren Auseinanderentwicklung beiträgt. Es wurde gezeigt, dass die Diversität im Artkomplex von L. distinguendus größer ist als zuvor bekannt war, da eine dritte zugehörige Art entdeckt wurde. Die untersuchten Paare von Stämmen deckten ein breites Spektrum von genetischer Divergenz sowie Stärke von reproduktiver Isolation ab, was darauf hindeutet, dass L. distinguendus sich aktuell in einem Prozess steter Artbildung befindet. Die häufig genutzten Schwellenwerte der COI Unterschiede waren für die Artabgrenzung von L. distinguendus nicht geeignet, was deren uneingeschränkte Benutzung hinterfragen lässt
Working time models in the Swiss healthcare system : qualitative study in the maximum care
No full textDie Erforschung der Arbeitszeitmodelle von Ärztinnen und Ärzten ist von grosser Be-deutung, um die Gesundheit und Sicherheit der Patientinnen und Patienten zu ge-währleisten, das Wohlbefinden und die Zufriedenheit des medizinischen Personals zu verbessern, die Effizienz der Arbeitsprozesse zu steigern und dem Arbeitskräfteman-gel entgegenzuwirken. Die Dissertation diskutiert die verschiedenen Arbeitszeitmodel-le im Schweizer Gesundheitswesen, insbesondere im Bereich der Maximalversor-gung. Sie zeigt die in der Praxis angewandten Arbeitszeitmodelle sowie die Heraus-forderungen, die sich aus deren Umsetzung ergeben. Sie konzentriert sich auf den Bereich der Chirurgie (schneidenden Disziplin), beschränkt sich aber nicht auf be-stimmte chirurgische Fachgebiete, sondern verfolgt einen generalistischen Ansatz. Ziel der Forschungsarbeit ist es, aufzuzeigen, welche Arbeitszeitmodelle im komple-xen Arbeitsalltag der Ärztinnen und Ärzte im Schweizer Modell der Maximalversor-gung funktionieren und inwieweit sie auf andere Versorgungsstufen und Länder über-tragbar sind. Aufgrund der Komplexität des Themengebiets wurde die Forschungsfra-ge mit Hilfe von qualitativen Interviews beantwortet. Es wurden sowohl Ärztinnen und Ärzte als auch Verwaltungspersonal befragt. Mittels qualitativer Inhaltsanalyse sind die verschiedenen Kategorien gebildet worden, um die transkribierten Textstellen ein-ordnen zu können.
Die Dissertation basiert auf den Ergebnissen der aktuellen Forschung. Es hat sich gezeigt, dass die Arbeitszeitgestaltung einen erheblichen Einfluss auf die Zufrieden-heit und Gesundheit der Mitarbeitenden hat. Insbesondere der 24-Stunden-Betrieb und die damit verbundenen Schichtmodelle spielen eine wichtige Rolle. Theoretische Ansätze zum Human-, Sozial- und psychologischen Kapital verdeutlichen zudem, wa-rum die Mitarbeitenden eine der wichtigsten Ressourcen eines Unternehmens sind. Dies bildet die Grundlage für die Darstellung verschiedener Arbeitszeitmodelle und die Identifizierung von Einflussfaktoren. Auch zukunftsorientierte Aspekte werden be-rücksichtigt, wie z.B. die Möglichkeit des Einsatzes von Robotern in der Chirurgie zur Durchführung verschiedener Eingriffe, was zusätzliche Optionen für die Gestaltung neuer Arbeitszeitmodelle eröffnet.
Die Erkenntnisse der Dissertation lassen sich wie folgt zusammenfassen: Es ist wich-tig, Arbeitszeitmodelle in einem globalen Kontext zu betrachten, da das Thema sehr komplex und multifaktoriell ist. Grundsätzlich lassen sich drei Ebenen identifizieren, die bei der Entwicklung innovativer Arbeitszeitmodelle berücksichtigt werden müssen: Gesellschaft, Institution und Individuum. Um neue Arbeitszeitmodelle zu ermöglichen, braucht es strukturelle, gesellschaftliche Voraussetzungen wie das Arbeitszeitgesetz und familienfreundliche Rahmenbedingungen. Darüber hinaus muss die Institution, al-so das Krankenhaus, den Mut haben, neue Wege zu gehen und den Beschäftigten die Möglichkeit geben, in neuen Arbeitszeitmodellen zu arbeiten. Schliesslich liegt es auch an den Ärztinnen und Ärzte, Eigenverantwortung zu übernehmen und den Ar-beitgeber nicht auszunutzen. Neben diesem Gesamtansatz mit den drei Ebenen lies-sen sich folgende Schwerpunkte ableiten: Arbeitsalltag, Work-Life-Balance, For-schung, Aus- und Weiterbildung, Karriere, Arbeitsinhalt, Digitalisierung und weitere Schwerpunkte. Diese Schwerpunkte zeigen, welche Themen bei der Entwicklung neuer Arbeitszeitmodelle berücksichtigt werden müssen. Abschliessend wurden vier Arbeitszeitmodelle als die gängigsten identifiziert: Teilzeit, Protected Time, Jobsha-ring und Homeoffice. Darüber hinaus muss die Arbeitsgesetzgebung die Rahmenbe-dingungen schaffen, um diese Modelle sinnvoll nutzen zu können. Die Ergebnisse sind übertragbar auf Kliniken und Krankenhäuser in anderen Ländern mit einem wett-bewerbsfähigen Krankenversicherungssystem, wie z.B. Deutschland oder Österreich. Dies bedeutet, dass die Erkenntnisse und Empfehlungen zur Verbesserung von Ar-beitszeitmodellen auch in ähnlichen rechtlichen und organisatorischen Kontexten an-wendbar sein sollten.
Die vorliegende Dissertation zur Untersuchung von Arbeitszeitmodellen bei Ärztinnen und Ärzten in der Maximalversorgung liefert eine wichtige Grundlage für die Weiter-entwicklung solcher Modelle. Die ganzheitliche Betrachtung des Themas und die Identifikation von Herausforderungen und Schwerpunkten tragen zur Verbesserung zukünftiger Arbeitszeitmodelle bei. Das Krankenhaus- und Klinikmanagement sollte diese Ergebnisse bei der Planung und Umsetzung von Arbeitszeitmodellen berück-sichtigen. Für die zukünftige Forschung könnten ähnliche Studien in anderen Ländern durchgeführt werden.Research into the working time models of physicians is of great importance to ensure the health and safety of patients, to improve the well-being and satisfaction of medical staff, to increase the efficiency of work processes and to counteract the shortage of labor. The dissertation discusses the different working time models in the Swiss health care system, especially in the field of maximum care. It shows the working time models applied in practice as well as the challenges arising from their implemen-tation. It concentrates on the field of surgery (cutting discipline), but is not limited to specific surgical specialties, but follows a generalist approach. The aim of the re-search is to show which working time models function in the complex daily work of physicians in the Swiss model of maximum care and to what extent they can be transferred to other levels of care and countries. Due to the complexity of the topic, the research question was answered with the help of qualitative interviews. Both phy-sicians and administrative staff were interviewed. By means of qualitative content analysis, the various categories were then formed in order to be able to classify the transcribed text passages.
The dissertation is based on the results of current research, for which primarily the contributions of generalist research were used. It has been shown that the organiza-tion of working time has a considerable influence on the satisfaction and health of employees. In particular, 24-hour operations and the associated shift patterns play an important role. Theoretical approaches to human, social and psychological capital al-so illustrate why employees are one of a companys most important resources. This forms the basis for the presentation of different working time models and the identifi-cation of influencing factors. Future-oriented aspects are also taken into account, such as the possibility of using robots in surgery to perform various procedures, which opens up additional options for designing new working time models.
The findings of the dissertation can be summarized as follows: It is important to con-sider working time models in a global context, as the topic is very complex and multi-factorial. Basically, three levels can be identified that have to be considered when de-veloping innovative working time models: Society, institution and individual. In order to make new working time models possible, structural, societal prerequisites such as the Working Time Act and family-friendly framework conditions are needed. In addition, the institution, i.e. the hospital, must have the courage to break new ground and give employees the opportunity to work in new working time models. Finally, it is also up to the physicians to take personal responsibility and not take advantage of the employer. In addition to this overall approach with the three levels, the following focal points could be derived: Everyday work, work-life balance, research, education and training, career, work content, digitalization and other focal points. These focal points show which topics must be taken into account when developing new working time models. Finally, four working time models were identified as the most common: Part-time, Protected Time, Job Sharing and Home Office. In addition, labor legislation must cre-ate the framework conditions to enable these models to be used in a meaningful way. The findings are transferable to clinics and hospitals in other countries with a competi-tive health insurance system, such as Germany or Austria. This means that the find-ings and recommendations for improving working time models should also be appli-cable in similar legal and organizational contexts.
This dissertation on the study of working time models among physicians at the high-est level of care provides an important basis for the further development of such models. The holistic view of the topic and the identification of challenges and focal points contribute to the improvement of future working time models. Hospital and clin-ic management should take these results into account when planning and implement-ing working time models. For future research, similar studies could be conducted in other countries
On the methodology of decision-logically correct economic efficiency studies of the public sector
No full textFür die öffentliche Hand gilt es bei Investitionsentscheidungen das verfassungsrechtliche Wirtschaftlichkeitsprinzip zu berücksichtigen. Es wurde gezeigt, dass öffentliche Investitionen eine Vielzahl von Zielen betreffen. Im Gegensatz zu privaten Betrieben darf sich die öffentliche Hand aber nicht auf die ausschließliche Berücksichtigung finanzieller Ziele zurückziehen. Um als adäquate Entscheidungsrechnung dem Wirtschaftlichkeitsprinzip zu genügen, müssen Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen diese diversen Zielwirkungen öffentlicher Investitionen berücksichtigen. Diesem Anspruch werden Leitfäden, Verordnungen und Gesetze zu Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen methodisch aber nicht gerecht, ebenso wenig wie die volkswirtschaftliche Kosten-Nutzen-Analyse.
Um eine entscheidungslogische Methodik für Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen zu entwickeln, werden Auswahlentscheidungen, die sich auf alternative Projekte beziehen sowie Programmentscheidungen, die sich auf alternative Projektbündel (Programme) beziehen, unterschieden. Dem finanziellen Ziel kommt dabei eine Sonderrolle zu: Es wird als rein opportunistisches Ziel angesehen und besitzt keinen originären Nutzen. Vielmehr stellt es den entgehenden bzw. zusätzlichen Nutzen verdrängter bzw. zusätzlich möglicher Investitionen dar. Dieser Zusammenhang wird in Investitionsprogrammplanungen expliziert, während er in Auswahlentscheidungen geschätzt werden muss.
Zur Lösung des Entscheidungsproblems bei der Auswahl eines einzelnen Projekts, dient ein nutzwertanalytischer Ansatz. Nichtfinanzielle Ziele werden direkt verarbeitet. Das finanzielle Ziel wird durch ein isoliertes dynamisches Investitionsmodell vorbereitet. Um eine konsequente Berücksichtigung zeitlich differenzierter Zielwirkungen zu ermöglichen, wurde ein entscheidungslogisch wohlbegründeter Entwurf einer dynamischen Nutzwertanalyse entwickelt. Für die Berücksichtigung des finanziellen Ziels wurde ein Investitionsmodell gewählt, das umfassende Auswirkungen der Investitionstätigkeit auf die Finanzierungssituation der öffentlichen Entscheidungseinheit adäquat erfasst, die verallgemeinerte Marktzinsmethode nach Troßmann. Sie wurde zunächst für öffentliche Investitionsprojekte verfügbar gemacht. Die Anpassung der Methodik zur Nutzung verschiedener Bezugszeitpunkte der Ergebnisgröße ermöglicht eine Differenzierung des Planungszeitraums, die bei langfristigen Investitionen für die Angemessenheit der Modelle entscheidend ist. Nachdem offengelegt wurde, dass alle denkbaren alternativen Ansätze zur Integration finanzieller und nichtfinanzieller Zielwirkungen in einer Nutzwertanalyse entscheidungslogisch nicht haltbar sind, kann für die öffentliche Hand nur eine omnikriterielle dynamische Nutzwertanalyse bei Auswahlentscheidungen empfohlen werden.
In der Grundstruktur nutzen für Programmentscheidungen der öffentlichen Hand, dem Operations Research entlehnte lineare Planungsmodelle. Die Zielfunktion richtet sich auf die Maximierung einer Nutzengröße, die mit einer dynamischen Nutzwertanalyse entwickelt wird. Als Nebenbedingung wird zeitlich differenziert sichergestellt, dass vorgegebene Investitionsbudgets eingehalten werden. Dabei wurde das Modell so gestaltet, dass über den Projektbeginn disponiert werden kann, was einerseits der Praxis der mittelfristigen Finanzplanung besser entspricht und andererseits die Freiheitsgrade bei der Zusammenstellung des Investitionsprogramms selbst bei knappem Finanzbudget deutlich erhöht. Diverse Realisierungsbedingungen erfordern den Einsatz eines gemischt-ganzzahligen Planungsmodells, für das dargelegt wurde, dass auch für sehr umfangreiche Modelle eine optimale Lösung nach kurzer Rechenzeit gefunden werden kann.
Insgesamt ergeben sich zwei entscheidungslogische Modellierungsvorschläge für Investitionsentscheidungen der öffentlichen Hand, die anhand eines durchgängigen Fallbeispiels anschaulich gemacht wurden. Bei geschickter Kombination lassen sie sich auch zur Bearbeitung der gesamten Investitionsplanungsaufgabe der öffentlichen Hand nutzen. Die Kombination betriebswirtschaftlich gut bekannter Methoden zu einem grundlegend neuartigen Ansatz bietet an diversen Stellen Anknüpfungspunkte für weitere Forschungsfragen. Ein nächster Schritt hin zu praktisch verwertbaren Ergebnissen wäre die Integration von Unsicherheit.For the public sector, the principle of economic efficiency must be considered when making investment decisions. It has been shown that public investments affect a variety of objectives. In contrast to private decision makers, the public sector must not solely consider financial objectives. To comply with the principle of economic efficiency as an adequate basis for decision making, economic studies must take into account these diverse objectives of public investments. The published Guidelines, ordinances, and laws on economic analysis do not meet this requirement, nor do economic cost-benefit-analyses.
To develop a decision-logical methodology for economic analysis a distinction is made between choice decisions that relate to alternative projects and program decisions that relate to alternative project bundles (programs). The financial objective is interpreted in a special way: it is seen as an opportunistic objective. Rather than an origin benefit, it represents the missing or additional benefit of a displaced or additional investment. This relationship is made explicit in investment program decisions. In choice decisions it must be estimated.
A utility analytical approach is used to solve the decision problem on choice decisions. Therefore, nonfinancial objectives are processed directly, while the financial objective is processed by an isolated dynamic investment model. To enable a consistent consideration of temporally differentiated effects, a decision-logically design of a dynamic utility analysis was developed. To consider the financial objective, an investment model was chosen that adequately captures comprehensive effects of investment activity on the financial situation of the public decision making unit: the generalized market interest method according to Troßmann. First, it was made usable for public investments. Then the method was adapted, so it can use different reference points in time. This enables a differentiation of the planning period, which can be used to build appropriate models in the case of long-term investments. Because alternative approaches for integrating the financial and the nonfinancial objectives in one utility analysis are not acceptable, only an omni criterial dynamic utility analysis can be recommended for making public choice decisions.
In its basic structure, linear programming models are used for public program decisions. The target function maximizes the utility indicator, which is created using a dynamic utility analysis. The constraints ensure that for all periods investment budgets are complied with. The model was designed to support decisions about the beginning of the project, which on the one hand better corresponds to the practice of medium-term budget planning and on the other hand significantly increases the possibilities in the composition of the optimal investment program even within tight financial budgets. Various implementation conditions require the use of a mixed integer planning model, for which it was shown that an optimal solution can be found after a short computation time even for very extensive models.
All in all, this results in two decision-logical modelling proposals for investment decisions in the public sector, which were illustrated by a comprehensive case study. If cleverly combined, they can also be used to deal with the entire investment planning task in the public sector. Combining these well-known methods in business administration into a fundamentally new approach offers starting points for further research. The next step towards results, that are utilizable would be the integration of uncertainty
Constraints on microbial pesticide degradation in soils
Full text linkPesticides are an essential component of intensified agriculture and have contributed significantly to the increase in food production observed in recent decades. Since 1960, pesticide use has increased by a factor of fifteen to twenty, representing a market value of $40 billion in 2016. Soil monitoring campaigns to track pesticide contamination of croplands across Europe are quantifying pesticide residues whose residence times in soils exceed expected values. Diffuse contamination by pesticide residues raises concerns about soil functions, soil biodiversity, and food safety, as well as the transport of contaminants by wind and water to surface waters or to adjacent, organically managed croplands. Data on the frequency of occurrence and concentrations of pesticide residues in soil demonstrate a discrepancy between the determination of persistence and subsequent approval and their actual fate in soil. This raises the question of whether degradability of individual organic compounds has been adequately studied. Microbiological degradation is the most important process for reducing pesticide loads in soils. A reliable estimate of pesticide residence time requires an expanded understanding of the factors limiting microbial degradation. Degradation of anthropogenic organic chemicals in soils occurs much more slowly than would be expected based on their physicochemical properties. While processes that determine the fate of pesticides in soil have often been studied at different spatial and temporal scales, reasons for discrepancies between the observed complete degradation of pesticides under laboratory conditions and their persistence in the field remain unclear. This thesis addresses this challenge by focusing on the central question of why inherently biodegradable compounds in soils display increased persistence under field conditions. Organic contaminants in low but detectable and environmentally significant concentrations could remain in the soil once available concentrations fall below a threshold where bioenergetic growth restrictions come into play. In addition, potential microbial and biophysical limitations and environmental factors such as soil temperature and soil moisture are often examined separately in current degradation studies. Combinations of temperature and soil moisture changes associated with different concentration levels have been less well examined, resulting in an incomplete understanding of the degradation process. Another key factor in the demonstrated discrepancy between predicted and actual persistence in the field could be due to laboratory experiments that cannot account for field-scale processes. Therefore, degradation rates determined in laboratory experiments cannot be confidently extrapolated to the field scale. .
This thesis identified further important regulatory mechanisms for microbially mediated pesticide degradation. The previously unknown concentration-dependent degradation dynamics and the concentration-dependent influence of limiting environmental conditions on microbial degradation emphasize the importance of studies using a realistic concentration range. Evidence of deep transport of a highly sorptive pesticide such as glyphosate primarily via preferential flow pathways into the subsoil with lower degradation dynamics underscores the need to include processes that can only be verified in field studies as part of risk assessments. The results of this thesis suggest that the biodegradation rates of pesticides are not homogeneous at field scales and may account in part for the discrepancy between complete degradation of pesticides under laboratory conditions and their persistence in the field. Laboratory studies in which soil samples are pooled and mixed to obtain a single "representative" sample can provide a simplified understanding of the process, but the complexity, particularly that of soil heterogeneity, of pesticide distribution and microbial degradation associated with prevailing climatic conditions, requires calibration of previously used methods in field studies and possibly at landscape, watershed, or regional scales. The scale-dependent degradation aspect will become even more important in the future; as soil properties and processes that control the toxicological aspects of contaminants include temperature and moisture, and changes associated with climate change will lead to an increase in extreme precipitation, longer dry periods, and soil erosion.Pestizide sind ein wesentlicher Bestandteil der intensivierten Landwirtschaft und haben erheblich zu dem in den letzten Jahrzehnten beobachteten Anstieg der Lebensmittelproduktion beigetragen. Seit 1960 ist der Einsatz von Pestiziden um das Fünfzehn- bis Zwanzigfache gestiegen, was 2016 einem Marktwert von 40 Mrd. USD entsprach. Im Rahmen von Bodenüberwachungskampagnen zur Verfolgung der Pestizidkontamination von Anbauflächen in ganz Europa werden Pestizidrückstände quantifiziert, deren Verweildauer in den Böden die erwarteten Werte übersteigt. Die diffuse Kontamination durch Pestizidrückstände gibt Anlass zu Bedenken hinsichtlich der Bodenfunktionen, der biologischen Vielfalt des Bodens und der Lebensmittelsicherheit sowie des Transports von Schadstoffen durch Wind und Wasser in Oberflächengewässer oder in angrenzende, ökologisch bewirtschaftete Anbauflächen. Daten über die Häufigkeit des Auftretens und die Konzentrationen von Pestizidrückständen im Boden zeigen eine Diskrepanz zwischen der Bestimmung der Persistenz und der anschließenden Zulassung und ihrem tatsächlichen Verbleib im Boden. Dies wirft die Frage auf, ob die Abbaubarkeit der einzelnen organischen Verbindungen ausreichend untersucht wurde. Der mikrobiologische Abbau ist der wichtigste Prozess zur Verringerung der Pestizidbelastung in Böden. Eine zuverlässige Schätzung der Verweilzeit von Pestiziden erfordert ein erweitertes Verständnis der Faktoren, die den mikrobiellen Abbau begrenzen. Der Abbau von anthropogenen organischen Chemikalien in Böden erfolgt viel langsamer, als man aufgrund ihrer physikalisch-chemischen Eigenschaften erwarten würde. Während die Prozesse, die den Verbleib von Pestiziden im Boden bestimmen, häufig auf verschiedenen räumlichen und zeitlichen Ebenen untersucht wurden, sind die Gründe für die Diskrepanzen zwischen dem unter Laborbedingungen beobachteten vollständigen Abbau von Pestiziden und ihrer Persistenz im Feld nach wie vor unklar. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der zentralen Frage, warum biologisch abbaubare Verbindungen in Böden unter Feldbedingungen eine erhöhte Persistenz aufweisen. Organische Schadstoffe in geringen, aber nachweisbaren und umweltrelevanten Konzentrationen könnten im Boden verbleiben, sobald die verfügbaren Konzentrationen unter eine Schwelle fallen, bei der bioenergetische Wachstumsbeschränkungen ins Spiel kommen. Darüber hinaus werden potenzielle mikrobielle und biophysikalische Beschränkungen und Umweltfaktoren wie Bodentemperatur und Bodenfeuchtigkeit in den derzeitigen Abbaustudien häufig getrennt untersucht. Kombinationen von Temperatur- und Bodenfeuchtigkeitsänderungen in Verbindung mit unterschiedlichen Konzentrationen wurden weniger gut untersucht, was zu einem unvollständigen Verständnis des Abbauprozesses führt. Ein weiterer Schlüsselfaktor für die nachgewiesene Diskrepanz zwischen vorhergesagter und tatsächlicher Persistenz im Feld könnte auf Laborexperimente zurückzuführen sein, die den Prozessen im Feld nicht gerecht werden. Daher können die in Laborexperimenten ermittelten Abbauraten nicht mit Sicherheit auf den Feldmaßstab extrapoliert werden.
In dieser Dissertation wurden weitere wichtige Regulationsmechanismen für den mikrobiell vermittelten Pestizidabbau identifiziert. Die bisher unbekannte konzentrationsabhängige Abbaudynamik und der konzentrationsabhängige Einfluss einschränkender Umweltbedingungen auf den mikrobiellen Abbau unterstreichen die Bedeutung von Untersuchungen in einem realistischen Konzentrationsbereich. Der Nachweis des Tiefentransports eines stark sorptiven Pestizids wie Glyphosat primär über präferentielle Fließwege in den Untergrund mit geringerer Abbaudynamik unterstreicht die Notwendigkeit, Prozesse, die nur in Feldstudien verifiziert werden können, in die Risikobewertung einzubeziehen. Die Ergebnisse dieser Arbeit deuten darauf hin, dass die biologischen Abbaugeschwindigkeiten von Pestiziden im Feldmaßstab nicht homogen sind, was zum Teil die Diskrepanz zwischen dem vollständigen Abbau von Pestiziden unter Laborbedingungen und ihrer Persistenz im Feld erklären könnte. Laborstudien, bei denen Bodenproben zusammengeführt und gemischt werden, um eine einzige "repräsentative" Probe zu erhalten, können ein vereinfachtes Verständnis des Prozesses vermitteln, aber die Komplexität, insbesondere die Heterogenität des Bodens, der Pestizidverteilung und des mikrobiellen Abbaus in Verbindung mit den vorherrschenden klimatischen Bedingungen, erfordert eine Kalibrierung der zuvor verwendeten Methoden in Feldstudien und möglicherweise auf Landschafts-, Wassereinzugs- oder regionaler Ebene. Der skalenabhängige Aspekt des Abbaus wird in Zukunft noch wichtiger werden, da zu den Bodeneigenschaften und -prozessen, die die toxikologischen Aspekte von Schadstoffen steuern, auch Temperatur und Feuchtigkeit gehören und die mit dem Klimawandel verbundenen Veränderungen zu einer Zunahme von extremen Niederschlägen, längeren Trockenperioden und Bodenerosion führen werden
Status quo and perspectives of dual-purpose chickens in Baden-Württemberg : Results of a World Café at the 1st Dialog Forum within the "ZweiWert" Project on March 2nd, 2023.
No full textDie Hintergründe für das wachsende Interesse an Zweinutzungshühnern sind vielschichtig und reichen vom Verbot der Tötung männlicher Küken aus Legelinien über Wünsche zur allgemeinen Verbesserung des Tierwohls, der Erhaltung der genetischen Biodiversität bis hin zu einer verbesserten Nachhaltigkeit der Produktion.
Das Projekt "ZweiWert" hat zum Ziel, ein regionales Netzwerk von Akteur*innen zu schaffen, um die Wertschöpfungskette für Zweinutzungshühner in Baden-Württemberg zu etablieren. Im Anschluss an eine Status-Quo- und Potenzialanalyse der landwirtschaftlichen Erzeugung von Zweinutzungshühnern soll ein Netzwerk entlang der Wertschöpfungskette aufgebaut und langfristig ein Clusterstelle geschafft werden, sodass eine nachhaltige Produktion sowie eine regelmäßige Abnahme der Erzeugnisse sichergestellt werden kann.
Um den Austausch zwischen den Akteur*innen zu fördern und politische Handlungsoptionen und Empfehlungen entwickeln zu können, werden im Rahmen des Projektes Dialogforen veranstaltet. Das erste Dialogforum fand im März 2023 statt und brachte Vertreter*innen aus verschiedenen Sektoren zusammen. Im Anschluss an verschiedene Fachbeiträge konnten sich die Teilnehmenden in einem World Café über verschiedene Bereiche der Wertschöpfungskette austauschen. Im Rahmen des Forums wurden insbesondere die Themen Vernetzung und wirtschaftliche Effizienz, Kooperationen, rechtliche/politische Rahmenbedingungen sowie Transparenz und Kommunikation diskutiert.The motivation behind the growing interest in dual-purpose chicken is diverse. Among other things, it is driven by the prohibition of killing male chicks from laying lines, by the desire to improve animal welfare in general, and by the preservation of genetic biodiversity and a more sustainable poultry production system.
The project "ZweiWert" aims to create a regional network of actors in order to build up a value chain for dual-purpose chickens in Baden-Württemberg. Following a status quo and potential analysis of the agricultural production of dual-purpose chicken, a network will be established along the entire value chain, so that a sustainable production as well as a regular supply of the resulting products can be ensured.
In order to promote the exchange between actors and to be able to develop policy options and recommendations, dialogue forums will be organized during the course of the project. The first forum took place in March 2023 and brought together representatives from different sectors. After various expert contributions, participants were able to exchange views on different areas of the value chain in the format of a World Café. In particular, the topics of networking and economic efficiency, cooperation, aspects of the legal/political framework and the need for more transparency and communication were mentioned during these discussions