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Cross-sectional Analysis of Emergency Dental Pediatric Patients and Proposal of Guidance for Clinical Management
Full text linkAim:
This study aims primarily to investigate the characteristics of pediatric patients seeking emergency dental care and the according treatment in a specialized dental service and secondly to propose a data-based guidance for the management of dental emergencies in children.
Materials and Methods:
Records of the demographic and clinical characteristics of 332 children who attended specialized dental clinics seeking emergency dental care were collected. Statistical analysis was carried out. Based on the data, a proposal for management of emergency/pain patients was introduced.
Results:
Pain patients were high caries risk children (mean: 4.59 ± 3.65 dmft, 1.65 ± 2.73 DMFT). The main clinical diagnoses of pain patients in all different age groups were dental caries (63.6%). In general, the most frequent treatment was extraction (41.0%), and the most of these extractions needed to be performed under sedation (57.3%). Based on the analyzed data, a proposal for the management of emergency/pain patients was formulated.
Conclusion:
Dental caries was the main cause of emergency or pain-related dental visits among children, with tooth extraction under sedation being the common treatment. It is essential for general practitioners and specialized pedodontists to construct a treatment plan that not only manages the patient’s pain but also considers the long-term effects of the treatment on the patient’s future cooperation
The Rhythm of Episodic Memory – Multimodal Investigation and Data-Driven Modulation of Memory Impairments across EEG Signatures
Full text linkBackground and Aim: In healthy aging, there is a decline of cognitive functions such as
episodic memory, i.e., long-term memories of events in one’s life. This process is
exacerbated in neurodegenerative diseases such as Alzheimer’s disease. Therefore,
developing interventions to maintain memory functions in old age is essential, but requires
the identification of the underlying neuronal processes of this decline. However, the
neuronal processes underlying age-related memory decline have been inconclusively
investigated, particularly regarding the temporal dynamics of memory content integration
within brain networks. Here, electroencephalography (EEG) and transcranial alternating
current stimulation (tACS) provide methods for investigating and modulating brain
oscillations and their association with memory. However, methodological advancements
are still required for more practicable and better-tolerated assessments of the neuronal
mechanisms of memory impairments and their effective neuromodulation, e.g., in clinical
populations. Therefore, this dissertation aims to provide a comprehensive picture of
oscillatory processes during memory performance, their age-related changes, and new
methods for investigation and potential intervention in healthy older adults and patients.
Methods: To this end, I investigated and compared the neuronal correlates of episodic
memory in young and older adults using EEG in paper 1. Paper 2 is a Stage 1 Registered
Report aiming to investigate the effect of tACS on memory performance and oscillatory
activity in healthy older adults. Here, I used EEG, functional magnetic resonance imaging
(fMRI) and computational modeling of electric fields of older adults to determine the
appropriate stimulation frequency, the exact stimulation sites, and the appropriate
electrode set-up to target the identified regions. Paper 2 also includes a pilot study with
young adults to ensure the feasibility of the stimulation protocol and involvement of
subcortical activity in stimulation effects. In paper 3, I compared memory-relevant
measures between conventional and newer dry electrodes (dry EEG) to test whether dry
EEG provides a reliable method for investigations in groups or environments where
conventional EEG would not be possible, e.g., patient populations in their home.
Results: Analyses showed disturbed oscillatory processes in healthy older adults,
compared to younger adults, related to age-related memory impairments (paper 1). To
target the disturbed memory network in older adults, I developed a multimodal, data-driven
approach analyzing EEG, fMRI and electric field modeling pilot data of healthy older adults
to identify suitable tACS parameters for modulation of memory and network functioning.
An additional pilot study showed the feasibility of the protocol. It also showed that despite the lack of effect on memory performance in a small, high-performing sample of young
adults, the stimulation changed this group’s oscillatory processes in cortical and
subcortical regions of the memory network (paper 2). The memory-relevant processes
investigated in papers 1 and 2 could also be detected with dry EEG, especially using global
network measures (paper 3).
Conclusion: Together, this dissertation presents a comprehensive account of oscillatory
processes during memory performance and the changes they undergo in healthy aging. It
introduces novel methods for investigation and possible intervention in healthy older adults
and patients. In future work, these findings could be extended to investigate memory-
relevant EEG signatures and their modulation in patient groups to develop effective
interventions in memory-impaired populations in a home-based setting.Theoretischer Hintergrund und Ziel: Im gesunden Altern kommt es zu
Beeinträchtigungen von kognitiven Funktionen wie des episodischen Gedächtnisses - der
Langzeiterinnerung an Ereignisse im eigenen Leben. Dieser Prozess wird bei
neurodegenerativen Erkrankungen wie z.B. der Alzheimer-Demenz verstärkt. Die
Entwicklung von Interventionen zur Aufrechterhaltung der Gedächtnisfunktionen im Alter
ist daher von entscheidender Bedeutung, erfordert jedoch zunächst die gründliche
Erforschung der neuronalen Prozesse, die diesem Rückgang zugrunde liegen. Allerdings
sind die neuronalen Prozesse hinter den altersbedingten Gedächtnisbeschwerden bisher
unzureichend untersucht, besonders im Hinblick auf die Integration von
Gedächtnisinhalten innerhalb bekannter Gedächtnisnetzwerke. Hier ermöglichen
Elektroenzephalographie (EEG) und transkranielle Wechselstromstimulation (tACS) die
Untersuchung und Modulation von oszillatorischen Prozessen im Gehirn und deren
Zusammenhang mit Gedächtnisleistung. Für eine praktikablere und besser verträgliche
Untersuchung der neuronalen Mechanismen von Gedächtnisbeeinträchtigungen und eine
effektivere Neuromodulation, z. B. in klinischen Populationen, sind jedoch noch
methodische Optimierungen erforderlich. Ziel dieser Dissertation ist es daher, ein
umfassendes Bild der oszillatorischen Prozesse während der Gedächtnisleistung, ihrer
altersbedingten Veränderungen, sowie neuer Methoden zur Untersuchung und möglichen
Intervention bei gesunden älteren Erwachsenen und Patient*innen mit
Gedächtniseinschränkungen zu geben.
Methoden: Hierfür habe ich in Publikation 1 die neuronalen Korrelate von episodischem
Gedächtnis in jungen und älteren Erwachsenen mithilfe von EEG untersucht und
verglichen. Publikation 2 ist ein Stage 1 Registered Report, in dem der Effekt von tACS
auf die Gedächtnisleistung, sowie oszillatorische Aktivität in gesunden älteren
Erwachsenen untersucht werden. Hierfür habe ich EEG und funktionelle
Magnetresonanztomographie (fMRT) von älteren Erwachsenen verwendet, sowie
Simulationen elektrischer Felder erstellt, um die geeignete Stimulationsfrequenz, die
genauen Stimulationsorte, sowie die dazu passenden Elektrodenpositionen und
Stimulationsstärke zu bestimmen. Außerdem habe ich für Publikation 2 eine Pilotstudie
mit jungen Erwachsenen durchgeführt, um die Machbarkeit des Stimulationsprotokolls und
die Beteiligung subkortikaler Aktivität an den Stimulationseffekten zu untersuchen. In
Publikation 3 habe ich gedächtnisrelevante Maße zwischen konventionellen und neueren
Trockenelektroden (Trocken-EEG) verglichen, um zu prüfen, ob das Trocken-EEG eine zuverlässige Methode für Untersuchungen in Gruppen oder Umgebungen darstellt, in
denen ein konventionelles EEG nicht möglich ist, z. B. in der häuslichen Umgebung von
Patient*innen.
Ergebnisse: Die oszillatorischen Prozesse bei gesunden älteren Erwachsenen zeigten
Veränderungen gegenüber jungen Erwachsenen in Verbindung mit altersbedingten
Gedächtniseinschränkungen (Publikation 1). Mit der Analyse von EEG- und fMRT-
Pilotdaten, sowie der Modellierung von elektrischen Feldern von gesunden älteren
Erwachsenen, zeige ich in Publikation 2 einen multimodalen, datengetriebenen Ansatz zur
Identifizierung geeigneter tACS-Parameter für die gezielte Modulation von Gedächtnis und
Netzwerkfunktion bei älteren Erwachsenen. Eine zusätzliche Pilotstudie zeigte die
Durchführbarkeit des Stimulationsprotokolls. Außerdem hatte die Stimulation zwar keine
Auswirkungen auf die Gedächtnisleistung in einer kleinen, leistungsstarken Stichprobe
junger Erwachsener, veränderte aber die oszillatorischen Prozesse in kortikalen und
subkortikalen Regionen des Gedächtnisnetzwerks (Publikation 2). Außerdem konnten die
in Publikation 1 und 2 untersuchten gedächtnisrelevanten Prozesse auch im Trocken-EEG
nachgewiesen werden, insbesondere durch globale Netzwerkmaße (Publikation 3).
Schlussfolgerung: Insgesamt beschreibt diese Dissertation ein umfassendes Bild der
oszillatorischen Prozesse in Zusammenhang mit Gedächtnisleistung, sowie deren
Veränderungen im gesunden Alter und stellt neue Methoden zur Untersuchung und
möglichen Intervention bei gesunden älteren Erwachsenen und Patient*innen vor.
Zukünftig könnten diese Ergebnisse erweitert werden, um die gedächtnisrelevanten EEG-
Maße und ihre Modulation bei Patientengruppen zu untersuchen und wirksame
Interventionen bei Gedächtniseinschränkungen zu entwickeln
The three-dimensional radiating structure at W7-X and its consequences for power exhaust
Full text linkThe present Ph.D. thesis addresses the issue of radiation asymmetries for power exhaust in the plasma of Wendelstein 7-X (W7-X), currently the largest and most advanced stellarator device. First, 3D transport simulations using the EMC3-EIRENE code are used to set expectations on the features of plasma radiated power at W7-X. The computed plasma emissivity is found to be toroidally asymmetric, with peaking often localized near the target interaction region in connection to particle sources. To investigate the radiation distribution in experimental plasma discharges, the newly installed imaging bolometer diagnostic is integrated into the existing W7-X bolometer setup and made operational. The observed divertor radiated power pattern is consistent with the modeling results, providing a first experimental confirmation of toroidal radiated power asymmetries at W7-X. Then, a method involving 2D tomography and toroidal mapping is developed to combine multiple bolometer diagnostics sampling the plasma from several vantage points and characterize the toroidal emissivity gradients. The findings indicate considerable deviations from the assumption of constant parallel emissivity, with significant consequences for power exhaust and global power balance assessments. Finally, two solutions are implemented to reduce the uncertainty in the total radiated power estimate. First, new Compact Bolometer Camera (CBC) diagnostics are designed and installed to efficiently identify poloidal and toroidal radiation asymmetries. Second, an alternative proxy for the total radiated power is optimized to include the measured asymmetry information. The combination of increased diagnostic coverage and optimized proxy markedly improves the accuracy of the radiated power estimate, reducing its associated error below reactor requirements
Stellenwert der International Classification of Functioning, Disability and Health in den Ausbildungsstrukturen der Ergotherapie, Physiotherapie und Logopädie – Curriculare Umsetzung in den Ausbildungseinrichtungen und deren Einfluss auf die interprofessionellen Kompetenzen der Auszubildenden und Studierenden
Full text linkIm Rahmen der Patientenversorgung wird die interprofessionelle Zusammenarbeit auch in den therapeutischen Gesundheitsfachberufen weiter an Bedeutung gewinnen, um den Anforderungen der sich verändernden Voraussetzungen im Gesundheitswesen gerecht werden zu können. Zur Verbesserung der interprofessionellen Kommunikation kann hierbei die ICF mit ihren Fachtermini ein wichtiges Grundgerüst bieten, um den Austausch zwischen den Disziplinen zu fördern.
In der vorliegenden Dissertation wurde im Rahmen der Erhebung eines Status quo bezüglich der Kenntnisse der ICF-Fachbegriffe in der Ergotherapie, Physiotherapie und Logopädie eine Mixed-Method-Querschnittstudie durchgeführt. Hierbei wurden zum einen die Curricula und Ausbildungsrichtlinien hinsichtlich der Implementierung der ICF ausgewertet und zum anderen die Kompetenzen der Auszubildenden und Studierenden in Bezug auf die Anwendung der ICF-Fachbegriffe im Rahmen einer Fallvignette ermittelt.
Die Auswertung der Curricula zeigt, dass in der Ergotherapie die ICF in allen 16 betrachteten Curricula der Fachschulen und Hochschulen verankert ist. Innerhalb der Physiotherapie konnte die ICF als Inhalt ebenfalls in allen 22 betrachteten Curricula wiedergefunden werden. In der Logopädie ist die ICF in 13 der 15 betrachteten Curricula verankert. Das Ausmaß, die Intensität und die inhaltliche Einbettung sind in allen drei Fachbereichen stark heterogen. Auch in den Ausbildungsrichtlinien der einzelnen Bundesländer zeigt sich eine starke Heterogenität bezüglich der Integration der ICF in die Lehrpläne.
In der Auswertung der Ergebnisse der Fallvignette zeigte sich, dass Auszubildende und Studierende der Ergotherapie insgesamt bessere Ergebnisse erzielen konnten als Auszubildende und Studierende der Logopädie und Physiotherapie. Ebenso zeigte sich, dass Studierende signifikant mehr richtige Antworten gaben als Auszubildende. Innerhalb der Gruppierungen der Ausbildungsrichtlinien konnten in der Ergotherapie und Logopädie keine Unterschiede festgestellt werden. In der Physiotherapie schnitten Teilnehmende aus Bundesländern ohne Ausbildungsrichtlinien oder empfehlenden Ausbildungsrichtlinien besser ab als Teilnehmende aus Bundesländern mit verpflichtenden Ausbildungsrichtlinien.
In den therapeutischen Gesundheitsfachberufen zeigt sich eine starke Heterogenität in der Implementierung der ICF. Die Novellierung der Berufsgesetze und Akademisierung bedarf, auch bezogen auf die Interprofessionalität, einer richtungsweisenden Struktur
Structure-guided analysis of organic cation transporter 1 function: from basic transport mechanisms to polyspecificity
Full text linkOrganic cation transporter 1 (OCT1), located in the sinusoidal membrane of hepatocytes, mediates hepatic uptake and elimination of weak bases and cationic compounds like metformin, morphine or fenoterol. With over 200 known substrates, OCT1 exhibits broad polyspecificity. Despite its discovery over 30 years ago, the molecular mechanisms enabling this polyspecific transport are not completely understood. Recent cryo-electron microscopy (cryo-EM) structures provide snapshots of OCT1 in multiple conformational states. However, these static structures involve only a few ligands, and functional studies have focused on just two substrates, limiting insight into the precise mechanisms underlying general transport mechanisms and OCT1 polyspecificity.
This work aimed to deepen the understanding of the structural determinants underlying general transport mechanisms and polyspecificity of OCT1. To this end, first, alanine scanning mutagenesis was performed on residues highlighted by cryo-EM structures as potentially involved in substrate transport, followed by functional analysis in HEK293 cells. By applying extended mutagenesis, ligand structure walking, and molecular dynamics (MD) simulations, the specific contribution of each residue—whether to general transport mechanisms or direct substrate interaction—was evaluated. Second, hypothesis-free approaches such as species comparisons and the analysis of substrate-dependent differences in inhibition potency were conducted to identify mechanisms underlying polyspecificity that are not apparent from cryo-EM structural analysis alone.
Uptake of a broad substrate spectrum in alanine mutants revealed highly diverse contribution of residues flanking the substrate binding pocket to transport. While mutations at E386, R439, and W354 completely abolished transport, I446 showed no specific involvement. Importantly substrate-specific effects were observed. They ranged from retained uptake of single substrates in the Y361A mutant to distinct, substrate-dependent involvement in transport for W217A and F244A. Combining functional validation with MD simulations, the YER motif (Y361, E386, R439) was identified to contribute to the closure of the outer gate of the binding pocket, whereas W354 enables inner gate opening and stabilizes the outward-open state. In contrast, W217 and F244 shape the binding pocket and stabilize substrate binding through π–π interactions, with their contribution in transport decreasing as substrate size and lipophilicity increase.
Generally, small substrates like metformin were strongly affected by each mutant, suggesting that interactions across multiple residues are required. These interactions are significantly affected by the altered size of the binding pocket upon mutation, which probably prevents sufficient triggering of the transport mechanism. Supporting that uptake of metformin is highly sensitive to alterations within the binding pocket, a comparative analysis of human and mouse OCT1 revealed species-specific differences in metformin uptake. These differences were linked to transmembrane helices (TMH) 2 and TMH3—helices indirectly influencing metformin binding sites or transport mechanics. Consequently, these minor structural differences resulted in an estimated 11-fold higher metformin concentration in mice than in human liver. This highlights the importance of accounting for such interspecies differences during preclinical drug development to ensure accurate translation.
Using a cocktail of eight substrates (victim drugs), differences in the substrate-dependent inhibition of clinically relevant inhibitors (perpetrators) were identified. These differences led to varying predictions of drug-drug interaction (DDI) risk depending on the victim drug used—a mechanism to be considered in future preclinical DDI studies involving OCTs. Moreover, substrate-dependent differences in inhibition led to the identification of two distinct inhibitor groups that affected substrate transport in opposing ways, providing an additional tool to analyze polyspecificity.
In summary, understanding OCT1 polyspecificity requires consideration of four key factors: First, the mechanisms underlying conformational changes that must be triggered by the substrate. Second, direct substrate–residue interactions that stabilize the substrate within the binding pocket. Third, indirect contributions from residues that shape the size and geometry of the pocket, creating steric constraints that determine substrate selectivity. And fourth, dynamic effects from TMHs not directly involved in binding, which modulate conformational flexibility and thus facilitate or restrict the conformational transitions necessary for transport.
Overall, this underscores the value of understanding OCT1’s molecular transport mechanisms to improve preclinical development by enabling better prediction of new molecular entities (NMEs) and their potential to act as substrates or inhibitors of OCT1—thereby improving DDI predictions and consequently enhancing drug safety
Weiterführende Untersuchungen zur Rolle des Sphingosin-1-phosphat Rezeptors Typ 4 (S1PR4) im murinen Modell einer polymikrobiellen abdominalen Sepsis
Full text linkDie Sepsis ist eine lebensbedrohliche Erkrankung mit hoher Inzidenz und trotz verbesserter therapeutischer Optionen noch hoher Mortalität [17]. Die Sepsis-assoziierten Organ- dysfunktionen entstehen durch eine dysregulierte Immunantwort sowie Gerinnungs- anomalien, welche häufig im letalen Multiorganversagen enden [139, 145]. Ein weiterführendes Verständnis der zugrundeliegenden Pathophysiologie könnte die Entwicklung neuer Therapieoptionen begünstigen. Sphingosin-1-phosphat (S1P) ist ein Metabolit des Lysophospholipid-Stoffwechsels, der eng mit der Sepsis assoziiert ist. Mit zunehmendem Schweregrad fallen die S1P-Konzentrationen im Blut deutlich ab. Neben zahlreichen intrazellulären Funktionen entfaltet es seine extrazelluläre Wirkung durch Bindung an verschiedene G-Protein gekoppelte S1P-Rezeptoren. Bisher ist die Funktion von S1P während der Sepsis nicht ausreichend geklärt.
In der vorliegenden Arbeit wurde die Rolle des Sphingosin-1-phosphat Rezeptors Typ 4 (S1PR4) während der peritonealen Sepsis und darüber hinaus anhand eines spezifischen, homozygot-defizienten s1pr4–/– Mausstamms untersucht. Bisher unveröffentlichte Ergebnisse hatten einen Überlebensnachteil von S1PR4-defizienten Tieren nach Induktion der Sepsis belegt. Die vorliegende Arbeit identifizierte Thrombozyten sowie spezifische B- Zellpopulationen als potenzielle Mediatoren dieser erhöhten Sterblichkeit. S1PR4-defiziente Thrombozyten wiesen in verschiedenen Versuchen eine verstärkte Aktivierung mit aberranter Thrombusbildung auf. Demgegenüber zeichneten sich S1PR4-defiziente B-Zellen durch ein verändertes Migrationsverhalten aus. Auf Basis der vorliegenden Daten liegt die Vermutung nahe, dass diese Einschränkung des peritonealen Traffickings zur Reduktion von protektiven IRA B-Zellen führte. Der Mangel dieser Effektorpopulation könnte im Folgenden die Sepsis- assoziierte Hyperinflammation aggraviert haben. Zusätzlich war auch die Ausbildung der humoralen Immunantwort des angeborenen Arms des Immunsystems modifiziert. Eine elegante, aus den Daten der vorliegenden Arbeit hervorgehende, Hypothese ist, dass das Zusammenspiel aus verstärkter Entzündungsreaktion gemeinsam mit der thrombozytären Überaktivität die Übersterblichkeit der S1PR4-defizienten Tiere im Sepsis-Modell erklären könnte.
Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit implizieren eine Rolle des Sphingosin-1-phosphat Rezeptors Typ 4 in der Pathophysiologie der Sepsis. Kürzlich entwickelte spezifische Agonisten könnten therapeutisches Potenzial besitzen. Weiterführende Untersuchungen an zellspezifischen knock-out Modellen und unter Nutzung von spezifischen Agonisten sind notwendig, um die klinische Anwendbarkeit besser einschätzen zu können
The understanding of the agriculturally shaped environment as a key for sustainable development – the example of Western Pomerania
Full text linkThere is an increasingly urgent need for societal change towards sustainability as it is vital to maintain an environmental situation that supports human life. A highly impact-relevant field is agriculture and therefore this need also entails a sustainable transformation of this field. However, there has been insufficient progress towards the SDG targets and it seems unrealistic that they will be reached in 2030. Some barriers lie in the attitude-behavior gap, and some in the hindering characteristics of land use conflicts as well as assumed urban-rural conflicts.
Understanding the points of view of others substantially contributes to the finding of joint solutions. This is especially necessary in the context of complex challenges such as sustainable development, where diverse knowledge, experience, and opinions can either hinder or constructively facilitate appropriate solutions. Thus, understanding might be a key construct for constructive handling of land-use conflicts and therefore essential for sustainable development.
In the literature, there is as yet no clearly defined core construct of understanding, especially related to sustainable agriculture change. This will be addressed here as the main research gap.
Therefore, this thesis aims to theoretically derive and empirically test the construct of the understanding of the agriculturally shaped environment as a key to sustainable land use change at the societal level. In addition, socio-demographic and spatial aspects related to the distribution of understanding in society will be examined.
The aim is for this key construct of the understanding of the agriculturally shaped environment to be applicable in research and practice to be able to capture and evaluate the status quo and then lead to appropriate interventions to facilitate and grow a breeding ground for sustainable agriculture.
In order to be able to capture the complexity of this research object, the approach applied is interdisciplinary, integrating in particular (rural) geography and (environmental) psychology, not only theories but also methods. Thus, another central research gap is addressed; the need for interdisciplinary cooperation and approaches as (potential) complex answers for complex challenges in the context of sustainable development.
Therefore, in Study I, as a result of the literature review, the multidimensional construct of the understanding of the agriculturally shaped environment has been theoretically derived. It makes a substantial contribution towards closing the attitude-behavior gap by including not only a cognitive and attitudinal component but also an emotional one. Additionally, understanding is an important prerequisite for solving (land-use) conflicts. For this construct, empirical evidence was found by using structural equation modeling for four understanding dimensions: one cognitive, two emotional, and an attitudinal dimension.
Furthermore, in Study II, cluster analysis was performed as it had been suspected that there are different groups in society with respect to the expressions of the understanding dimensions. The analysis revealed three groups: 1. The alienated from the agriculturally shaped environment cluster, 2. the knowledge about sustainable agriculture cluster, and 3. the conventional agriculture cluster.
Testing with multinomial logistic regressions was also performed; these understanding profiles are significantly influenced by socio-demographic, spatial, and regional characteristics (Studies II and III). Thus, it appears that there is spatial heterogeneity in the distribution of understanding profiles rather than the often assumed urban-rural gradient (Study III).
In this way, specific insights into society and spatial and regional patterns have been gained and an applicable indicator for practitioners has been derived to evaluate the status quo. Thus, there is now a basis for practitioners to derive appropriate measures to foster the breeding ground in society for sustainable agriculture.
More specifically, the understanding level of people who tend to be in Cluster One, in particular, is a challenge because of their general indifference and lack of access to the agriculturally shaped environment. An appropriate measure can be farm visits to provide contact with this kind of environment and related issues. There is a great need to implement measures to overcome the alienation from nature in general and more specifically alienation from agriculture. In order to overcome (potential) social polarization resulting from a focus on urban versus rural characteristics or such labels, it makes a lot of sense to foster contact between different social and spatial groups to bring about an exchange, as well as taking different experiences and knowledge and opinions into account and then utilizing them to find complex solutions regarding climate change.
A central takeaway is that understanding is an important prerequisite for constructive handling of land-use conflicts and therefore for sustainable development. Additionally, in order to find complex solutions for complex contemporary challenges (e.g. climate change) and thus overcome disciplinary shortcomings it is extremely useful to apply interdisciplinary approaches (in specific the combination of rural geography and environmental psychology). To meet the complex, global challenges of climate change subsequent studies should focus on high-impact behavior: e.g. agriculture, which can take advantage of latent construct development in the context of sustainable development, furthermore, in order to counteract social polarization, studies should also consider the effect on different groups (e.g. the rural population) of scientists reproducing destructive one-sided narratives.
In future research, the construct of understanding developed here can be improved by using psychometric items and it can also be extended through adaptation for other issues e.g. Dust Bowl syndrome.
The empirical data were collected through a large-scale population survey in Western Pomerania, Germany, which serves as an example of a predominantly rural and comparatively structurally weak region with manifold land-use conflicts.Die Notwendigkeit eines gesellschaftlichen Wandels in Richtung Nachhaltigkeit wird immer
dringender, um die für den Menschen lebensnotwendige Umweltbedingungen zu erhalten. Ein
Bereich, der von großer Bedeutung für die Auswirkungen ist, ist die Landwirtschaft und damit
ihr Wandel hin zu einer nachhaltigen Wirtschaftsweise. Die SDG-Ziele sind jedoch noch nicht
ausreichend erreicht worden, und es scheint unrealistisch, sie bis 2030 zu erreichen. Einige
Hindernisse liegen in der Einstellungs-Verhaltens Lücke, andere in den hinderlichen
Eigenschaften von Landnutzungskonflikten sowie in vermeintlichen Stadt-Land-Konflikten.
Das Verständnis für die Standpunkte anderer trägt wesentlich dazu bei, gemeinsame Lösungen
zu finden. Dies ist insbesondere im Zusammenhang mit komplexen Herausforderungen wie der
nachhaltigen Entwicklung notwendig, wo unterschiedliche Kenntnisse, Erfahrungen und
Meinungen geeignete Lösungen entweder behindern oder konstruktiv fördern können.
Verständnis könnte ein Schlüsselkonstrukt für den konstruktiven Umgang mit
Landnutzungskonflikten und damit für eine nachhaltige Entwicklung sein.
In der Literatur gibt es kein klar definiertes Kernkonstrukt von Verständnis, insbesondere im
Zusammenhang mit der nachhaltigen Agrarwende. Dies soll hier als Hauptforschungslücke
angesprochen werden.
Ziel dieser Arbeit ist es daher, das Konstrukt des Verständnisses der landwirtschaftlich
geprägten Umwelt als Schlüssel für eine nachhaltige Landnutzungsänderung auf
gesellschaftlicher Ebene theoretisch abzuleiten und empirisch zu überprüfen. Darüber hinaus
werden soziodemografische und räumliche Aspekte im Zusammenhang mit der Verteilung des
Verständnisses in der Gesellschaft untersucht.
Dieses Schlüsselkonstrukt des Verständnisses der landwirtschaftlich geprägten Umwelt soll in
Forschung und Praxis anwendbar sein, um den Status quo zu erfassen und zu bewerten und
dann geeigneten Interventionen ableitbar zu machen, um den Nährboden für eine nachhaltige
Landwirtschaft zu schaffen.
Um die Komplexität dieses Forschungsgegenstandes erfassen zu können, wurde ein
interdisziplinärer Ansatz gewählt, der insbesondere die (ländliche) Geographie und die
(Umwelt-)Psychologie theoretisch, aber auch methodisch integriert. Damit wird eine weitere
zentrale Forschungslücke adressiert, nämlich der Bedarf an interdisziplinären Kooperationen
und Ansätzen als (potenzielle) komplexe Antworten auf komplexe Herausforderungen im
Kontext nachhaltiger Entwicklung.
Als Ergebnis von Studie I Literaturrecherche wurde daher erstens das mehrdimensionale
Konstrukt des Verständnisses der landwirtschaftlich geprägten Umwelt theoretisch abgeleitet.
Es trägt wesentlich dazu bei, die Lücke zwischen Einstellung und Verhalten zu schließen,
indem es nicht nur eine kognitive und einstellungsbezogene, sondern auch eine emotionale
Komponente beinhaltet. Darüber hinaus ist das Verständnis eine wichtige Voraussetzung für
die Lösung von (Landnutzungs-)Konflikten. Für dieses Konstrukt wurden mit Hilfe der
Strukturgleichungsmodellierung empirische Belege für vier Verständnisdimensionen
gefunden: eine kognitive, zwei emotionale und eine einstellungsbezogene Dimension.
Darüber hinaus wurden in Studie II in der Gesellschaft unterschiedliche Gruppen hinsichtlich
der Ausprägung der Verständnisdimensionen vermutet. Dies wurde mit Hilfe einer
Clusteranalyse analysiert und drei Gruppen festgestellt: 1. Die Gruppe der Entfremdung von
der landwirtschaftlich geprägten Umwelt, 2. die Gruppe der Kenntnisse über die nachhaltige
Landwirtschaft und 3. die Gruppe der konventionellen Landwirtschaft.
Die Prüfung durch multinomiale logistische Regressionen ergab in Studie II und III, dass diese
Verständnisprofile signifikant von soziodemografischen, räumlichen und regionalen
Merkmalen beeinflusst werden. Es scheint eine räumliche Heterogenität in der Verteilung der
Verständnisprofile zu geben und nicht das oft angenommene Stadt-Land-Gefälle (Studie III).
Auf diese Weise wurden spezifische Einblicke in die Gesellschaft und in räumliche und
regionalen Muster gewonnen und ein Indikator für Praktiker*innen abgeleitet, um den Status
quo zu bewerten. Damit ist eine Grundlage für Praktiker*innen gegeben, geeignete Maßnahmen
abzuleiten, um den Nährboden in der Gesellschaft für eine nachhaltige Landwirtschaft zu
fördern.
Im Detail stellt vor allem die Verständnisebene der Menschen, die sich eher in Cluster Eins
befinden, aufgrund ihrer allgemeinen Gleichgültigkeit und des fehlenden Zugangs zur
landwirtschaftlich geprägten Umwelt eine Herausforderung dar. Eine geeignete Maßnahme
können Besuche von landwirtschaftlichen Betrieben sein, um mit dieser Art von Umwelt und
den damit zusammenhängenden Fragen in Kontakt zu kommen. Generell ist die Entfremdung
von der Natur und im speziellen von der Landwirtschaft ein Hauptproblem, welches durch
entsprechende Maßnahmen angegangen werden sollte. Um eine (potentielle) soziale
Polarisierung nach den Merkmalen bzw. der Etikettierung von Stadt und Land zu überwinden
sowie unterschiedliche Erfahrungen und Kenntnisse sowie Meinungen zu berücksichtigen und
für komplexe Lösungsansätze im Zusammenhang mit dem Klimawandel zu nutzen, ist es sehr
sinnvoll, den Kontakt zwischen verschiedenen sozialen und räumlichen Gruppen zu fördern
und einen Austausch zu generieren.
Zentrale Erkenntnisse sind, dass Verständnis eine wichtige Voraussetzung für den
konstruktiven Umgang mit Landnutzungskonflikten und damit für eine nachhaltige
Entwicklung ist. Um komplexe Lösungen für aktuelle komplexe Herausforderungen (z.B.
Klimawandel) zu finden und damit disziplinäre Defizite zu überwinden, ist es zudem äußerst
sinnvoll, interdisziplinäre Ansätze (insbesondere die Kombination von Geographie der
ländlichen Räume und Umweltpsychologie) anzuwenden.
Um den aktuellen komplexen, globalen Herausforderungen des Klimawandels gerecht zu
werden, sollten sich nachfolgende Studien auf Verhaltensweisen mit hoher Auswirkung
konzentrieren (z.B. auf die Landwirtschaft), die den Vorteil der Entwicklung von latenten
Konstrukten im Kontext der nachhaltigen Entwicklung nutzen können und die Wirkung der
Wissenschaft bei der Reproduktion destruktiver einseitiger Narrative auf verschiedene Gruppen
(z.B. die Landbevölkerung) berücksichtigen, um der sozialen Polarisierung entgegenzuwirken.
In zukünftigen Forschungen kann das hier entwickelte Konstrukt des Verständnisses durch den
Einsatz psychometrischer Items verbessert und durch Adaption für andere Themen, z.B. das
Dust Bowl Syndrom, erweitert werden.
Die empirischen Daten wurden durch eine groß angelegte Bevölkerungsbefragung in
Vorpommern, Deutschland, erhoben, welches als Beispiel für eine überwiegend ländliche und
vergleichsweise strukturschwache Region mit vielfältigen Landnutzungskonflikten dient
Strategies of tomato plants to maintain cellular integrity under hypoxic stress
Full text linkHypoxic environmental conditions such as flooding and the resulting oxygen limitation for plant roots interrupt oxidative phosphorylation and lead to an energy crisis in plants. The energy shortage eventually results in the breakdown of cellular transmembrane gradients and cell death. The degradation of sucrose and starch and an increase in anaerobic glycolysis are well-described mechanisms to provide energy and survive this crisis. Lactic acid and ethanolic fermentation recycle reducing equivalents to maintain ATP synthesis. However, alternative reducing equivalent oxidation mechanisms (Chapter I), alternative energy and carbon sources (Chapter II) and regulation of energy consumption (Chapter III) can be crucial for survival under low oxygen conditions. To answer this hypothesis, emissions of nitric oxide (NO) under low-oxygen conditions (mechanism – Chapter I), changes in lipid composition under hypoxic conditions (energy source – Chapter II) and a redox-reactive and highly conserved cysteine residue of a plasma membrane (PM) P-type H+-ATPase (energy consumption – Chapter III) were investigated.
The thesis confirmed the importance of nitrite (NO2-) as an alternative electron acceptor resulting in NO emissions of plant roots during low-oxygen stress. Firstly, the chemiluminescence-based detection of oxygen-dependent NO emissions in in vivo studies for roots of tomato, barley and tobacco is reported using a root reactor (Chapter I). The large amounts of low-oxygen NO emission in the root reactor suggest a role in generation of ATP. NO2- reduction appears to be involved in the mitochondrial electron transfer chain (mETC) and therefore may contribute to ATP generation. In response to oxygen depletion, an escape strategy of the studied species seems likely, including oxygen supply systems. In this strategy, additional ATP is invested to integrate structural changes. However, hypoxic tomato plants seem to rely on glycolysis and fermentation. They do not utilize lipid degradation and β-oxidation as energy source which was confirmed in HPLC-MS-MS analysis studies of hypoxic tomato roots (Chapter II). In terms of energy source, neither a depletion of lipids nor an increase in lipid degradation was observed. Triacylglycerol (TG) was more abundant and the degree of unsaturation of fatty acids increased due to hypoxic conditions (Chapter II). TGs play a role as intermediates in lipid metabolism. Subsequent utilization of carbon and energy sources during prolonged oxygen scarcity is possible. However, an altered activity of PM P-type H+-ATPase due to hypoxic-induced, posttranslational NO modification was not confirmed. A possible S-nitrosylation site at the conserved cysteine residue was not verified in the biochemical mutagenesis study described in Chapter III. Regulation of PM P-type H+-ATPase activity via cytoplasmatic ATP-level may be possible in plants.
The maintenance of proteins and cell functions appears to be essential under conditions of low-oxygen and high levels of reactive nitrogen species (RNS) such as NO (Chapter I). The induction of antioxidant systems under low-oxygen stress is well known. In this thesis, the highly conserved cysteine near the P-site of the PM P-type H+-ATPase was shown to act as an endogenous antioxidant (Chapter III). This underlines the importance of this enzyme for the cell. While the changes in lipid composition observed under hypoxia highlight the importance of maintaining membrane integrity and fluidity as in the case of plastids (Chapter II). Membrane adaptation results in increased TG abundance which led to the formation of lipid droplets. TG may scavenge toxic intermediates to prevent cell death. Lipid droplets provide a binding site for enzymes involved in adaptation and may even protect unsaturated fatty acids under high reactive oxygen species (ROS) and RNS environments by being incorporated into their core.
Under low-oxygen conditions, various strategies have evolved to provide sufficient energy for adaptation and survival while protecting vital cellular functions in plants. The increase in flooding and heavy rainfall due to climate change poses a challenge to crops and their harvest. Plant-based stress-responses may even be a factor impacting the climate (Chapter I). In order to stabilize food production, plant breeding may need to rethink breading strategies in certain areas. With more heavy rains and same annual rain fall a quiescence strategy via growth retention may sometimes be better than an escape strategy to save crucial energy under time-limited stress conditions. A better understanding of survival mechanisms, as provided in this thesis, may help to develop strategies that strengthen plants under mild low-oxygen conditions.Hypoxische Umweltbedingungen wie Überschwemmungen und die daraus resultierende Sauerstofflimitierung im Wurzelbereich beeinträchtigen die oxidative Phosphorylierung. Die so entstehende Energiekrise in der Pflanze führt, wenn nicht behoben, zum Zusammenbruch der zellulären Transmembrangradienten und schlussendlich zum Zelltod. Ein erhöhter Saccharose - und Stärkeabbau sowie ein Anstieg der anaeroben Glykolyse stellen die benötigte Energie zum Überwinden der Energiekrise bereit. Hierbei recyclen Milchsäure - und alkoholische Fermentation Reduktionsäquivalente, um die ATP-Synthese aufrechtzuerhalten. Allerdings können alternative NADH-Oxidationsmechanismen (Kapitel I), alternative Energie- und Kohlenstoffquellen (Kapitel II) und die Regulierung des Energieverbrauchs (Kapitel III) für das Überleben unter sauerstofflimitierenden Bedingungen entscheidend sein. Um diese Hypothese zu beantworten, wurde die Emission von Stickstoffmonoxid (NO) unter sauerstoffarmen Bedingungen (Mechanismus - Kapitel I), die Lipidzusammensetzung unter hypoxischen Bedingungen (Energiequelle - Kapitel II) und ein redoxaktive und hochkonservierte Cysteingruppe einer Plasmamembran (PM) P-Typ H+-ATPase (Energieverbrauch - Kapitel III) untersucht.
Diese Dissertation bestätigt die Relevanz Nitrits (NO2-) als alternativem Elektronenakzeptor unter hypoxischem Stress und der resultierenden Emission von NO in der Pflanzenwurzel. Erstmalig werden sauerstoffabhängigen NO-Emissionen in In-vivo-Studien an Wurzeln von Tomaten, Gerste und Tabak mittels Chemilumineszenzdetektion nachgewiesen (Kapitel I). Die Quantität der hypoxiebedingten NO-Emissionen im Wurzelreaktor lassen auf eine Beteiligung an der ATP-Erzeugung schließen. Die beobachtete NO2- Reduktion scheint hauptsächlich mitochondrialen Ursprungs zu sein (Kapitel I). Als Reaktion auf Sauerstoffmangel scheinen die untersuchten Arten eine Ausweichstrategie, unter Aufbau eines alternativen Sauerstoffversorgungssysteme zu verfolgen. Bei dieser Strategie wird zusätzliches ATP investiert, um strukturelle Veränderungen zu realisieren. Hierzu setzten hypoxische Tomatenpflanzen auf Glykolyse und Fermentation. Lipidabbau und β-Oxidation spielen, wie mittels HPLC-MS-MS gezeigt, bei hypoxischen Tomatenwurzeln eine untergeordnete Rolle in der Energiegewinnung (Kapitel II). So wurde weder eine Reduktion der Gesamtlipide noch eine Induktion des Lipidabbaus beobachtet. Sowohl Triacylglycerin (TG) als auch ungesättigten Fettsäuen waren unter hypoxischen Bedingungen abundanter (Kapitel II). TGs sind wichtige Zwischenprodukte im Lipidstoffwechsel. Eine spätere Verwertung als Kohlenstoff- und Energielieferant bei langanhaltender Sauerstoffknappheit ist möglich. Abschließend konnte der Einfluss hypoxisch induzierten, posttranslationalen NO-Modifikation auf die Aktivität der PM P-Typ H+-ATPase nicht bestätigt werden. Eine mögliche S-Nitrosylierungsstelle an einer konservierten Cysteingruppe wurde in einer biochemischen Mutagenesestudie nicht verifiziert (Kapitel III). Eine Regulierung der PM P-Typ H+-ATPase-Aktivität über das zytoplasmatische ATP-Level unter hypoxischen Bedingungen in der Pflanze ist jedoch möglich.
Die Aufrechterhaltung von Protein - und Zellfunktionen scheint unter sauerstofflimitierenden Bedingungen und bei hohen Konzentrationen reaktiver Stickstoffspezies (RNS) wie NO jedoch von wesentlicher Bedeutung zu sein (Kapitel I). Die Induktion der antioxidativen Systeme unter hypoxischen Bedingungen ist bekannt. Diese Arbeit identifizierte das hochkonservierte Cystein in der Nähe der P-site der PM P-Typ H+-ATPase als endogenes Antioxidans (Kapitel III). Dies unterstreicht die Bedeutung dieses Enzyms für die Zelle. Während hypoxischen Veränderungen der Lipidzusammensetzung die Wichtigkeit von Membranintegrität und - fluidität, im Besonderen der Plastiden, hervorheben (Kapitel II). Die durch die Membrananpassungen akkumulierten TGs wiederrum bilden Lipidkörper. TGs können toxische Zwischenprodukte abfangen und so den Zelltod verhindern. Lipidkörper fungieren aber auch als Bindestelle für in der Stressadaption involvierten Enzyme. Zusätzlich könnten Lipidkörper durch deren Einlagerung im Inneren ungesättigte Fettsäuren vor reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) und RNS schützen.
Unter sauerstofflimitierenden Bedingungen haben sich verschiedene Strategien zur Energieversorgung in Pflanzen entwickelt. Diese stellen nicht nur die nötige Energie für Anpassungen und das Überleben bereit, sondern schützen gleichzeitig lebenswichtige Zellfunktionen. Zum einen stellt die Zunahme von Überschwemmungen und starken Regenfällen aufgrund des Klimawandels eine enorme Herausforderung für die Pflanzen an sich und deren Ertrag dar. Auf der anderen Seite können die pflanzlichen Stressadaptionen selbst ein klimabeeinflussender Faktor sein (Kapitel I). Bei häufigeren Starkregenereignisse und gleicher jährlicher Gesamtregenmenge muss möglicherweise die Züchtungsstrategie überdacht werden um die Nahrungsproduktion sicherzustellen. Eine Wachstumspause mag unter kurzen aber intensiven abiotischen Bedingungen vorteilhafter denn ein Entwachsen des Stresses sein. Ein besseres Verständnis der Überlebensmechanismen, wie in dieser Arbeit präsentiert, kann dazu beitragen, diese Strategien zu identifizieren und somit Pflanzen unter sauerstofflimitierenden Bedingungen widerstandsfähiger machen
Der Einfluss von BDNF auf das Verhalten am Tiermodell
Full text linkBDNF gehört seit seiner Entdeckung im Jahr 1982 zu den intensivst erforschten Neurotrophinen und spielt eine zentrale Rolle bei verschiedenen Funktionen im zentralen und peripheren Nervensystem höherer Nage- und Säugetiere (Barde 1994; Barde, Edgar und Thoenen 1982; Egan u. a. 2003; Lu u. a. 2013). Die synaptische Freisetzung von BDNF und seine Bindung an den hochaffinen TrkB-Rezeptor aktivieren Signalwege, die die synaptische Übertragung, Stabilität, Plastizität und Dendritogenese regulieren (Bramham und Messaoudi 2005; Altar u. a. 1997; Bath u. a. 2012; Harward u. a. 2016; Hedrick u. a. 2016; Korte u. a. 1995; Li u. a. 2012; Lohof, Ip und Poo 1993; Patterson u. a. 1996; Pattwell u. a. 2012).
Neurotrophine können unter bestimmten Bedingungen pathologische Effekte auslösen (Kim u. a. 2002; Andrews 2003a; Andrews 2003b; Hu und Kalb 2003; Pezet und Malcangio 2004; Gomez-Pinilla und Vaynman 2005), die zu Übergewicht sowie neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen führen. Neurotransmitter- und BDNF-Signale interagieren in einem engen zeitlichen Kontext, weshalb die spezifische Wechselwirkung mit BDNF-bezogenen Signalen als mögliche Therapiemöglichkeit für die oben genannten Erkrankungen betrachtet wird (Autry und Monteggia 2012; Martinowich, Manji und Lu 2007; Sasi u. a. 2017).
Das Ziel dieser Arbeit bestand in der Charakterisierung von Mauslinien mit unterschiedlichen Schweregraden einer BDNF-Defizienz auf Stoffwechselebene (Gewichts- und Futteranalyse), auf Verhaltensebene (Exploration, hippocampusabhängige Funktionen, Angst usw.) und auf makroskopischer Ebene (Gehirngewicht und -volumen) zu drei verschiedenen Alterszeitpunkten. Die Ergebnisse zeigen, dass heterozygote und kombinierte BDNF-Knockout Mäuse eher zu Übergewicht neigen, gesteigerte Ängstlichkeit aufweisen und ein geringeres Gehirngewicht besitzen. Im Gegensatz dazu wirkt sich ein konditionaler BDNF-Knockout, welcher auf NFL- exprimierende Neuronen beschränkt ist, nicht auf die untersuchten Aspekte aus.
Diese Ergebnisse dienen als Grundlage für weitere Forschung und möglicherweise potenziell schützende sowie funktionell restaurative Therapiemöglichkeiten der genannten Erkrankungen (Autry und Monteggia 2012; Martinowich, Manji und Lu 2007; Sasi u. a. 2017).Since its discovery in 1982, BDNF has been one of the most intensively researched neurotrophins and plays a central role in various functions in the central and peripheral nervous system of higher rodents and mammals (Barde 1994; Barde, Edgar und Thoenen 1982; Egan u. a. 2003; Lu u. a. 2013). The synaptic release of BDNF and its binding to the high-affinity TrkB receptor activate signalling pathways that regulate synaptic transmission, stability, plasticity and dendritogenesis (Bramham und Messaoudi 2005; Altar u. a. 1997; Bath u. a. 2012; Har- ward u. a. 2016; Hedrick u. a. 2016; Korte u. a. 1995; Li u. a. 2012; Lohof, Ip und Poo 1993; Patterson u. a. 1996; Pattwell u. a. 2012).
Under certain conditions, neurotrophins can trigger pathological effects that lead to obesity and neurological as well as psychiatric disorders (Kim u. a. 2002; Andrews 2003a; Andrews 2003b; Hu und Kalb 2003; Pezet und Malcangio 2004; Gomez-Pinilla und Vaynman 2005). Neurotransmitter and BDNF signalling interact in a close temporal context, which is why the specific interaction with BDNF-related signals is considered a possible therapeutic option for the above-mentioned diseases (Autry und Monteggia 2012; Martinowich, Manji und Lu 2007; Sasi u. a. 2017).
The aim of this work was to characterise mouse lines with different degrees of BDNF deficiency at the metabolic level (weight and feeding analysis), at the behavioural level (exploration, hippocampus-dependent functions, anxiety, etc.) and at the macroscopic level (brain weight and volume) at three different age points. The results show that heterozygous and combined BDNF knockout mice tend to be overweight, show increased anxiety and have a lower brain weight. In contrast, conditional BDNF knockout, which is restricted to NFL-expressing neurons, does not affect the aspects investigated.
These results serve as a basis for further research and potentially protective and functionally restorative treatment options for the aforementioned diseases (Autry und Monteggia 2012; Martinowich, Manji und Lu 2007; Sasi u. a. 2017)
Autecology of non-marine ostracods: spatio-tempotal distribution and morphological variability
Full text linkOstracods are benthic microcrustaceans, with bodies enclosed by two calcified valves. These valves are common constituents of lake sediments. Most ostracod species are sensitive to specific environmental parameters. Therefore, ostracod species assemblages and their morphological variability have proven useful in reconstructing past environmental conditions. Yet, several discrepancies between ostracods and other environmental proxies (like pollen or diatoms) persist, as environmental effects on ostracod assemblages or single taxa are not sufficiently understood. It is the aim of this study to understand if and how specific environmental parameters affect the distribution and occurrence of ostracod species, their life-cycles but also their body size and shape (i.e., their morphological variability). The knowledge gained should improve our understanding of ostracods autecology and thus also contribute to their application in palaeoenvironmental studies.
To achieve this, environmental parameters (temperature, salinity, pH and oxygen) are measured at sites where living and dead ostracods are sampled. Sampling is carried out on a three-monthly basis, covering half a year during the summer months at 12 different waterbodies in Mansfeld Lake area, Central Germany. Repeated sampling enables collection of environmental data together with species abundance, thereby, providing information about environmental tolerances of species, their life-cycles and taphonomic processes. While species distribution is not controlled by the measured parameters, species show waterbody-specific life-cycles, as well as locally variable taphonomic processes.
The inland occurrence of the morphological variable, mostly brackish water species Cyprideis torosa in the Mansfeld Lakes, allows a more detailed investigation of the (eco-) phenotypic variability of the species and is related to populations with the geographical range of the species. The size variability of Recent to Holocene C. torosa in the Eurasian realm reveals two large-scale patterns. The first is an increase in size with latitude, the second is the separation of two morphotypes at around 42°N. The co-occurrence of the morphotypes within one of the habitats excludes an environmental control of its development.
Compared to the large-scale size variability of C. torosa, local and seasonal size differences in Mansfeld Lake populations are rather small. The size-environmental relationship of C. torosa is examined in different regions (Baltic Sea, Camargue and Mansfeld Lakes) and on local scales. Thereby, no general (i.e., regional) pattern is found, but a locally limited correlation between size and salinity in Mansfeld Lakes.
On all spatial and temporal scales investigated, male and female C. torosa show sex-specific morphological patterns. Investigation of size and shape dimorphism in this species reveals sex-specific, regional and temporal similarities and dissimilarities in the relationship between size and shape. Therefore, it is suggested that morphological variability in C. torosa results from a combination of sex-specific and scale-dependent geographic phenotypic plasticity and regional sexual and fecundity selection pressures on the sexes rather than ecological causes.Ostrakoden sind benthische Mikrocrustaceen, deren Körper von zwei kalzitischen Klappen umschlossen wird. Diese Klappen können massenhaft in allen Sedimenten aquatischer Ablagerungsräume gefunden werden. Die meisten Ostrakodenarten sind empfindlich gegenüber Umweltparametern. Daher haben sich Veränderungen von Artenvergesellschaftungen, ebenso wie die morphologische Variabilität einer einzelnen Art als nützlich erwiesen, um vergangene Umweltbedingungen zu rekonstruieren. Dennoch gibt es nach wie vor einige Diskrepanzen zwischen Ostrakoden und anderen Umweltindikatoren (wie Pollen oder Diatomeen), da die Auswirkungen der Umwelt auf Ostrakodenvergesellschaftungen und einzelne Taxa nicht ausreichend verstanden sind. Ziel der Studie ist es zu verstehen, ob und wie die Einflüsse von Umweltparametern auf das Vorkommen von Ostrakodenarten und deren Verbreitung, ihre Lebenszyklen aber auch ihre Körpergröße und -form (d.h. ihre morphologische Variabilität) wirken. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen das Verständnis der Autökologie von Ostrakoden verbessern und dadurch wiederum in deren Anwendung für paläoökologische Studien einfließen.
Zu diesem Zweck werden Umweltparameter (Temperatur, Salzgehalt, pH-Wert und Sauerstoff) von Gewässern gemessen, an denen lebende und tote Ostrakoden entnommen werden. Die Probenahme erfolgt alle drei Monate über ein halbes Jahr während der Sommermonate an 12 verschiedenen Gewässern im Mansfelder Seengebiet, Mitteldeutschland. Die wiederholte Beprobung ermöglicht die Erfassung von Umweltdaten zusammen mit der Häufigkeit der Arten und liefert so Informationen über die Umwelttoleranzen der Arten, ihre Lebenszyklen und lokale taphonomische Prozesse. Während die Verteilung der Arten nicht durch die gemessenen Parameter bestimmt wird, zeigen die Arten gewässerspezifische Lebenszyklen, sowie lokal variable taphonomische Prozesse.
Das Inlandsvorkommen der morphologisch hochvariablen, meist im Brackwasser lebenden Art C. torosa in den Mansfelder Seen erlaubt eine genauere Untersuchung der (öko-) phänotypischen Variabilität der Art. Die Größenvariabilität der Rezenten bis Holozänen C. torosa im eurasischen Raum lässt zwei großräumige Muster erkennen. Das erste beschreibt eine Zunahme der Klappengröße mit dem Breitengrad, das zweite die Trennung zweier Morphotypen bei etwa 42°N. Das gemeinsame Auftreten der Morphotypen in einem der Gewässer schließt eine Umweltkontrolle ihrer Entwicklung aus.
Verglichen mit der großräumigen Größenvariabilität von C. torosa sind die lokalen und saisonalen Größenunterschiede in den Populationen der Mansfelder Seen eher gering. Die Größen-Umwelt-Beziehungen von C. torosa werden in verschiedenen Regionen (Ostsee, Camargue und Mansfelder Seen) und auf lokaler Ebene untersucht. Dabei zeigt sich kein allgemeines Muster, sondern eine lokal begrenzte Korrelation zwischen Klappengröße und Salzgehalt der Gewässer im Mansfelder Land.
Auf allen untersuchten räumlichen und zeitlichen Skalen zeigen Männchen und Weibchen von C. torosa geschlechtsspezifische morphologische Muster. Die Untersuchung des Größen- und Formdimorphismus der Klappen bei dieser Art, zeigt geschlechtsspezifische, regionale und zeitliche Muster in der Beziehung zwischen beiden Parameter. Daher wird vermutet, dass die morphologische Variabilität bei C. torosa eher aus einer Kombination von geschlechtsspezifischer und geografischer phänotypischer Plastizität und regionalem Selektionsdruck auf die Geschlechter resultiert, als dass sie durch ökologische Ursachen entsteht