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Untersuchung der Durchführbarkeit, der Mechanismen und der kognitiven Effekte der nicht-invasiven Vagusnervstimulation
No full textSince its introduction over two decades ago, transcutaneous auricular vagus nerve stimulation (taVNS) has gained increasing attention as a promising non-invasive tool to stimulate the vagus nerve. Through the putative activation of afferent vagal projections to distinct brainstem, subcortical and cortical regions, including the locus coeruleus (LC), taVNS has been assumed to influence central noradrenergic activity, thereby influencing physiological noradrenergic indices, as well as a broad range of cognitive processes. However, mixed findings across studies, likely due to substantial heterogeneity in stimulation protocols (e.g., stimulation parameters) and methodological inconsistencies (e.g., small sample sizes, lack of replication), have limited its mechanistic understanding and translational applications.
This cumulative dissertation aimed to address these limitations by investigating the feasibility, neurobiological mechanisms and cognitive effects of taVNS across five empirical studies, with a particular focus on LC-noradrenaline (NA) system engagement. A key objective was to systematically compare different stimulation parameters in order to better understand their role in modulating taVNS effects. Study I, based on a large pooled sample of healthy participants (N = 488), demonstrated that taVNS is well-tolerated and safe, with interval stimulation (i.e., 30 s on followed by 30 s off) showing a potential advantage in reducing some side effects. Moreover, taVNS was found to modulate physiological markers linked to noradrenergic activity, namely salivary-alpha amylase (Study II) and P300 amplitudes (Study III). Notably, in both studies, continuous stimulation was found to produce comparatively stronger effects than interval stimulation. The enhancement of P300 amplitudes in Study III, following taVNS compared to sham stimulation, was selectively observed for easily distinguishable target stimuli in a visual oddball task, thereby replicating and extending previous findings, whereas stimulation duration did not yield significant effects. Studies IV and V provided further evidence for cognitive effects of taVNS by demonstrating its ability to modulate hippocampus-dependent memory processes, particularly recollection. Recollection refers to the retrieval of specific contextual details associated with a previously experienced event, as opposed to familiarity-based recognition that lacks contextual richness. Crucially, these studies showed that taVNS enhanced recollection when stimulation was applied during encoding (Study IV) as well as during retrieval (Study V), thereby emphasizing its potential to boost episodic memory performance at different stages through mechanisms likely linked to LC-NA activity.
Taken together, this dissertation provides converging evidence for the feasibility and cognitive efficacy of taVNS, highlighting the potential modulatory role of stimulation parameters, particularly stimulation type, and supporting a noradrenergic account of taVNS-induced effects. Yet, alongside these promising findings, this work also underscores critical challenges, most notably, the need for robust markers, optimized stimulation protocols and greater methodological transparency, to advance taVNS from a promising experimental approach to a reliable and well-understood tool for modulating brain function and behavior in both research and clinical contexts.Die transkutane aurikuläre Vagusnervstimulation (taVNS) hat sich seit ihrer Einführung vor über zwei Jahrzehnten als vielversprechende, nicht-invasive Methode zur gezielten Aktivierung des Vagusnervs etabliert. Durch die Aktivierung afferenter Projektionen erreicht taVNS verschiedene Hirnregionen, darunter den Locus Coeruleus (LC), der eine zentrale Rolle in der Regulation kognitiver Funktionen spielt. Über die Modulation noradrenerger Netzwerke beeinflusst taVNS somit sowohl physiologische Marker als auch kognitive Prozesse. Die Heterogenität der Methoden – insbesondere hinsichtlich der Stimulationsprotokolle, Stichprobengrößen und fehlender Replikationen - hat jedoch bislang die Aufklärung der Wirkmechanismen und die Übertragbarkeit in klinische Anwendungen erschwert.
Die vorliegende Dissertation zielt darauf ab, diese Limitationen zu adressieren. In fünf empirischen Studien wurden die Umsetzbarkeit, die neurobiologischen Wirkmechanismen sowie die kognitiven Effekte von taVNS untersucht, mit besonderem Fokus auf die Aktivierung des LC-Noradrenalin-Systems. Ein besonderes Augenmerk lag auf der systematischen Untersuchung verschiedener Stimulationsparameter. In Studie I konnte mittels einer groß angelegten gepoolten Analyse (N = 488) die Sicherheit und Verträglichkeit von taVNS belegt werden. Dabei zeigte sich, dass insbesondere Intervallstimulationsprotokolle (30 Sekunden Stimulation/30 Sekunden Pause) Nebenwirkungen reduzieren können. In Studie II und Studie III wurde die Modulation zentraler noradrenerger Marker näher untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass taVNS zu einem Anstieg der Speichel-Alpha-Amylase-Aktivität (Studie II) sowie zu einer Verstärkung der P300-Amplitude im Elektoenzephalogramm (EEG) (Studie III) führte. Zudem deuten beide Studien darauf hin, dass kontinuierliche Stimulationsprotokolle im Vergleich zur Intervallstimulation stärkere Effekte erzielen. Die Verstärkung der P300-Komponente in Studie III war dabei selektiv für leicht unterscheidbare Zielstimuli ausgeprägt, und replizierte somit frühere Befunde, während die Stimulationsdauer keinen signifikanten Einfluss zeigte. Auf kognitiver Ebene lieferten Studien IV und V Hinweise auf die Modulation hippocampusabhängiger Gedächtnisprozesse und zeigten, dass taVNS die Recollection-basierte Gedächtnisleistung verbesserte, wenn die Stimulation entweder während der Enkodierung (Studie IV) oder während des Abrufs (Studie V) appliziert wurde. Dabei beschreibt Recollection das bewusste Erinnern spezifischer Kontextinformationen eines zuvor erlebten Ereignisses, während Familiarity lediglich ein Gefühl der Vertrautheit vermittelt, ohne dass dabei konkrete Erinnerungsdetails abgerufen werden. Diese Befunde stützen die Annahme, dass taVNS das episodische Gedächtnis in unterschiedlichen Gedächtnisstadien fördern kann.
Zusammenfassend liefert diese Arbeit konsistente Evidenz für die Umsetzbarkeit und kognitive Wirksamkeit von taVNS und hebt zugleich die Bedeutung spezifischer Stimulationsparameter wie des Stimulationstyps hervor. Darüber hinaus zeigen die Ergebnisse, dass die Etablierung robuster Marker, die Optimierung von Stimulationsprotokollen und eine erhöhte methodische Transparenz entscheidend sind, um taVNS als verlässliches Instrument zur Modulation von Hirnfunktionen und Verhalten in Forschung und Klinik zu etablieren
Pixel, Byte und sonst?
No full textLehramtsstudierende aller Fachrichtungen brauchen als Basis für ihre digitalen Kompetenzen grundlegende Informatikkenntnisse. Die Entwicklung und Verankerung entsprechender Kurse stellt eine große Herausforderung dar. Dieser Beitrag stellt die Ergebnisse einer Umfrage unter Lehramtsstudierenden vor und nimmt dabei gezielt die Sicht der Studierenden zur Relevanz verschiedener Inhalte und zu eigenen Kompetenzen in den Blick, auch wenn diese sich gegebenenfalls von der Einschätzung der Expert*innen zu relevanten Informatik-Grundlagen und dem Ergebnis von Kompetenztests unterscheiden. Diese Einblicke können insbesondere dabei helfen, für die Teilnahme an einem Wahlmodul bzw. im Falle einer Pflichtveranstaltung für eine überzeugte Mitarbeit zu motivieren und Themen zu identifizieren, für die die Relevanz explizit verdeutlicht werden muss
AI-PACK – ein Rahmen zur Entwicklung von KI-Kompetenzmodellen in der Lehrkräftebildung
No full textDie durch die digitale Transformation hervorgerufenen gravierenden Veränderungen wurden für Schule und Lehrerbildung bereits an verschiedenen Stellen aufgegriffen. Kompetenzrahmen unterstützen bei der Entwicklung von Modellen der Anforderungen und helfen bei der praktischen Orientierung. Beispiele in Bezug auf die Lehrkräftebildung sind u.a. das „TPACK-“ und das darauf aufbauende „DPACK-Modell“. KI-Systeme stellen grundsätzlich neue Anforderungen an die Professionalisierung von Lehrkräften aller Fächer, weil „KI-Software“ auf einem anderen informatischen Gestaltungsansatz beruht, der dieser Software spezielle Eigenschaften verleiht und darüber hinaus die Entwicklung deutliche Auswirkungen auf die zentralen Handlungsfelder von Lehrkräften hat. In diesem Beitrag wird ein Kompetenzrahmen auf der Basis von DPACK definiert, der die neuen KI-bezogenen Anforderungen an Lehrkräfte umreißt. Die Arbeit nähert sich dem Thema theoretisch: Zunächst wird die Notwendigkeit der Abgrenzung eines Bereichs der „KI-bezogenen Digitalitätskompetenz“ im DPACK-Modell begründet. Da Lehrkräfte bei ihrer Tätigkeit pädagogische, fachliche und digitalisierungsbezogene Kompetenzen kombinieren, bestimmen wir deduktiv die Bereiche der „KI-bezogenen pädagogischen Kompetenz“ (AI-PK), der „KI-bezogenen fachinhaltlichen Kompetenz“ (AI-CK) und der „KI-bezogenen pädagogischen Inhaltskompetenz“ (AI-PCK) und illustrieren diese mit Beispielen
Postkolonialer Partner?
No full textDie deutsch-togoischen Beziehungen nach 1960 werden erstmals eingehend untersucht.
In den 1880er Jahren errichtete das wilhelminische Kaiserreich ein »deutsches Schutzgebiet Togo«, das seinerzeit als »Musterkolonie« galt. Dieser Mythos wirkte auch lange nach dem Ende der deutschen Herrschaft 1914 bis in die 1980er Jahre fort. Welche Beziehungen die Bundesrepublik und Togo vor diesem Hintergrund nach 1945 aufbauten, war dennoch bislang kaum erforscht. Stefan Seefelder zeigt erstmals, wie Togo zum Experimentierfeld der Entwicklungshilfe und einer eigenständigen Außenpolitik der Bundesrepublik im Globalen Süden wurde. Anhand zahlreicher Akten aus deutschen, togoischen und ghanaischen Archiven bietet der Autor einen fundierten Einblick in den deutsch-togoischen Austausch von der Unabhängigkeit 1960 bis zur Einstellung der diplomatischen Beziehungen 1993. Dabei werden sowohl die gemeinsamen politischen und wirtschaftlichen Interessen als auch die Herausforderungen und das Scheitern vieler Kooperationen deutlich. Fallstudien zur Entwicklungshilfe, zur Infrastruktur der Hauptstadt Lomé und zur Rolle Togos im Ost-West-Konflikt vertiefen das Verständnis für die vielschichtigen Dynamiken dieser Beziehungen
Pliozän–quartäre tektonische Entwicklung der östlichen Kordillere zwischen 25° und 25°35′ S: neotektonische Charakterisierung potenziell seismogener Strukturen im südlichen Sektor des Lerma-Tals
No full textLa comprensión detallada de la deformación tectónica cuaternaria y su relación con la amenaza sísmica representa un desafío fundamental en el noroeste argentino. Esta tesis aborda esta problemática centrándose en el sector austral del valle de Lerma, una cuenca intermontana densamente poblada ubicada en el antepaís fragmentado de la Cordillera Oriental de Argentina. El objetivo principal es elucidar la estratigrafía plio-cuaternaria (Formaciones Piquete, Calvimonte, Tajamar y La Viña) y la geología estructural de este valle para desarrollar una propuesta de la evolución neotectónica del área y evaluar el potencial sismogénico de las estructuras identificadas. La importancia de esta región radica en su deformación de piel gruesa no uniforme, la presencia de fallas potencialmente activas y una población numerosa, factores que subrayan la necesidad de refinar la evaluación del peligro sísmico local.
Para alcanzar este objetivo, se implementó una metodología multidisciplinaria que incluyó el mapeo geológico de detalle del sector sur del valle de Lerma, entre los 25° y 25°30’ S: la identificación de las unidades plioceno -cuaternarias y las estructuras que las afectan, su caracterización estratigráfica detallada, el análisis geomorfológico para cuantificar la influencia tectónica en el modelado del paisaje, la aplicación de métodos geofísicos para investigar la estructura en el subsuelo, y el análisis estructural para determinar la cinemática y geometría de las fallas. Los resultados obtenidos comprenden una nueva propuesta estratigráfica para el relleno cuaternario del valle, la identificación y caracterización de fallas con evidencias de actividad reciente, y la estimación del potencial sismogénico de las estructuras neotectónicas.
Específicamente, se determinaron nuevas edades de ~235 ka para el tope de la Formación Calvimonte y ~10–48 ka en la Formación Tajamar; y a partir de los análisis geomorfológicos-morfotectónicos se caracterizaron estructuras activas como la escarpa en la bajada aluvial de la sierra del Cebilar (E1) con desplazamientos de entre 2 y 7 m. La interpretación de tomografías sísmicas de refracción y de resistividad eléctrica permitió inferir la geometría de la falla responsable de la escarpa. La interpretación de siete líneas sísmicas de reflexión permitió identificar fallas inversas de gran escala, la geometría en profundidad de pliegues mapeados y estratos de crecimiento en unidades mioceno-pleistocenas. Las evidencias de campo revelan fallas inversas y normales y pliegues activos que deforman depósitos de hasta ~200 ka de antigüedad, con tasas de desplazamientos verticales estimadas cercanas a 1–2 mm/a en algunos sectores. Además, la presencia de estructuras de deformación en sedimento blando (SSDS) en las secuencias lacustres de la Formación Tajamar indica episodios sísmicos durante el Pleistoceno tardío. Estas evidencias demuestran que la deformación ha estado distribuida en el valle de Lerma de forma episódica.
La integración de los nuevos resultados permite proponer un modelo conceptual de la evolución tectónica plio-cuaternaria del sector sur del valle de Lerma, estableciendo tasas de movimiento y el potencial sismogénico de las estructuras más relevantes. Estos hallazgos tienen implicaciones significativas para la comprensión de la deformación en cuencas intermontanas de la Cordillera Oriental, influenciada por la tectónica de piel gruesa y anisotropías preexistentes. Además, contribuyen directamente a mejorar las estimaciones de peligrosidad sísmica para la región, proporcionando información crucial sobre las características espaciales y temporales de la deformación en este segmento de los Andes Centrales.A comprehensive understanding of Quaternary tectonic deformation and its connection to seismic hazards presents a significant challenge in northwestern Argentina. This dissertation addresses this issue by focusing on the southern sector of the Lerma Valley, a densely populated intermontane basin situated in the thick-skinned Eastern Cordillera of the Cenozoic Andean orogen. The main objective is to clarify the Pliocene-Quaternary stratigraphy, including the Piquete, Calvimonte, Tajamar, and La Viña formations, as well as the structural geology of the Lerma valley. This research furthermore aims to develop an accurate model of the neotectonic evolution of this region and to evaluate the seismogenic potential of its active structures. The importance of this area is underscored by its non-uniform thick-skinned, disparate deformation, potentially active faults, economic value concentrations and dense population, all of which highlight the necessity of refining local seismic hazard assessments.
A multidisciplinary methodology was implemented, encompassing detailed geological mapping of the Quaternary units and active structures, in-depth stratigraphic characterization of the Pliocene–Quaternary deposits; geomorphological analyses to quantify tectonic influence on landscape evolution; the application of geophysical methods to investigate subsurface structure; and structural analyses to determine fault kinematics and geometry. The results obtained provide a new stratigraphic framework for the Quaternary units of the valley, the identification and characterization of faults with evidence of recent activity, and the estimation of the seismogenic potential of neotectonic structures. Notably, new ages between ~235 ka for the top of the Calvimonte Formation and ~10–48 ka for the Tajamar Formation were established, while geomorphological–morphotectonic studies revealed active structures such as the scarp in the Cebilar piedmont, with vertical offsets of 2 to 7 m, attesting to the recency of tectonic processes in this part of the Andes. Seismic refraction and electrical resistivity tomography enabled an assessment of the geometry of the inferred faults responsible for scarps in the landscape. Moreover, the interpretation of seven seismic reflection profiles allowed the recognition of large–scale thrust faults, the subsurface geometry of mapped folds, and growth strata in Miocene–Pleistocene units. Field evidence revealed active thrust, normal faults, and folds that have been deforming deposits up to ~200 ka in age, with estimated uplift rates of about 1–2 mm/yr in specific sectors. An integral part of phenomena associated with active tectonics and seismicity in the late Pleistocene are soft-sediment deformation structures (SSDS) that were discovered in the lacustrine sequences of the Tajamar Formation. These findings support the notion of reactivated inherited extensional structures from the Cretaceous Salta Rift and demonstrate that deformation in the Lerma Valley has been distributed episodically and disparately in space.
By integrating these results based on the application of different methodologies, a conceptual model is proposed for the Pliocene–Quaternary tectonic evolution of the southern Lerma valley, establishing deformation rates and an evaluation of the seismogenic potential of the most significant structures. In addition to providing new data on the tectonic evolution of the Eastern Cordillera, these findings have broad implications for understanding deformation in intermontane basins in non-collisional mountain belts that are influenced by thick-skinned tectonics and the reactivation preexisting crustal heterogeneities. Furthermore, the combined analysis of dating tectonically affected sedimentary strata, seismically imaged structures responsible for deformation at depth and at surface helps to improve seismic hazard estimates for the region by providing critical information on the spatial and temporal deformation characteristics in this part of the Central Andes.Eine umfassende Untersuchung der quartären tektonischen Deformation und ihrer Beziehung zu seismischen Gefahren stellt in vielen Gebirgsgürteln eine erhebliche Herausforderung dar, so auch in den känozoischen Anden im Nordwesten Argentiniens. Diese Dissertation nimmt sich dieser Problematik an, indem sie sich auf den südlichen Sektor des Lerma-Tals konzentriert – ein dicht besiedeltes intermontanes Becken im fragmentierten Vorland der Ostkordillere. Das Hauptziel dieser Untersuchung ist es, die pliozän-quartäre Stratigraphie (einschließlich der Formationen Piquete, Calvimonte, Tajamar und La Viña) sowie die Strukturgeologie und die Deformationsstrukturen in diesen Einheiten des Lerma-Tals zu präzisieren. Auf dieser Grundlage soll ein genaues neotektonisches Evolutionsmodell für das Untersuchungsgebiet entwickelt und das seismogene Potenzial seiner aktiven Strukturen bewertet werden. Die Bedeutung dieser Region ergibt sich aus ihrer räumlich und zeitlich disparaten Deformationsgeschichte, der Reaktivierung krustaler Strukturen aus vergangenen geodynamischen Bedingungen, dem Vorkommen potenziell aktiver Störungen und einer großen Bevölkerungsdichte und Wertekonzentration - Faktoren, die eine Verbesserung der seismischen Gefährdungsanalyse dringend erforderlich machen.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine multidisziplinäre Methodik angewandt, die eine detaillierte geologische Kartierung der quartären Einheiten und aktiven Strukturen, eine vertiefte stratigraphische Analyse der pliozän-quartären Ablagerungen, geomorphologische Untersuchungen zur Quantifizierung des tektonischen Einflusses auf die Landschaftsentwicklung, sowie den Einsatz geophysikalischer Methoden zur Erkundung geologischen Strukturen in der Tiefe, aber auch strukturelle Analysen zur Ermittlung von Störungs-Kinematik und -Geometrie umfasst. Zu den erzielten Ergebnissen gehören ein neues stratigraphisches Modell für die Ablagerungsgeschichte der quartären Sedimente des Lerma-Tals, die Identifizierung und Charakterisierung von Störungen mit Nachweisen jüngerer tektonischer Aktivität sowie die Abschätzung des seismogenen Potenzials neotektonischer Strukturen. Besonders erwähnenswert sind neue Datierungen, die für das oberste Niveau der Calvimonte-Formation ein Alter von etwa 235 ka und für die Tajamar-Formation von 10 bis 48 ka nachweisen. Morphotektonische Untersuchungen dokumentieren zudem aktive Strukturen, wie z.B. die Bruchstufe im Piedmont der Sierra de Cebilar, mit vertikalen Versätzen zwischen 2 und 7 m. Durch seismische Refraktionsmessungen und geoelektrische Tomografie konnte die Geometrie der für diese Bruchstufe verantwortlichen Störung abgeleitet werden. Die zusätzliche Interpretation von sieben Reflexionsseismik-Profilen zeigte darüberhinaus die Bedeutung großskaliger Überschiebungen hinsichtlich der Geometrie und Deformation kartierter Falten und Störungen in miozän- bis pleistozänen Einheiten. Feldbeobachtungen dokumentieren ebenso die Existenz aktiver Überschiebungen, Abschiebungen und Falten, die sedimentären Einheiten bis zu einem Alter von rund 200 ka deformieren, in einigen Gebieten mit geschätzten Hebungsraten von etwa 1–2 mm/Jahr. Darüber hinaus deuten in den lakustrinen Abfolgen der Tajamar-Formation gefundene Strukturen weicher Sedimentdeformation (SSDS) auf spätpleistozäne känozoische Reaktivierung vererbter Extensionsstrukturen eines kreidezeitlichen Rifts nahe und zeigen deutlich, dass Deformation im Lerma-Tal episodisch verteilt sowie räumlich sehr disparat auftritt. Aus der Integration dieser Befunde wird ein konzeptionelles Modell für die pliozän-quartäre tektonische Entwicklung des südlichen Lerma-Tals abgeleitet, das Bewegungsraten sowie das seismogene Potenzial der bedeutendsten Strukturen quantifiziert. Diese Erkenntnisse sind von großer Relevanz für das Verständnis der Deformation in intermontanen Becken der Ostkordillere, die durch eine sog. „thick-skin“-Tektonik und präexistente krustale Anisotropien geprägt ist. Die Kenntnis dieser Befunde trägt wesentlich zu einer verbesserten Einschätzung der seismischen Gefährdung in dieser Region bei, indem sie entscheidende Informationen über die räumliche und zeitliche Verteilung der Deformation in diesem Abschnitt der Zentralanden liefern
“Through Their Eyes…” – Biographical Research in the Digital Age
No full textBiographical studies have always been central to the field of history, but the relevance of biographical research seems to have increased in recent years, calling for a deeper analytical study and a critical re-evaluation of the newly developing “biographical turn.” Especially in an increasingly digitized world, including in academia, life stories seem to offer new perspectives through which personal narratives, cultural phenomena, or literary works can be examined, understood, and presented. Furthermore, these sources raise new questions about the interests and perspectives of the author(s), the reliability and subjectivity of the individual, as well as the constructiveness and authenticity of associated texts and sources.
While these questions might be universal, they are inherent in Jewish history and culture. The worldwide spread of digitization offers answers to some of these questions, but also leads to new demands and difficulties in the study of biographies. Therefore, in the digital age, biographical research is a complex but promising method for expanding knowledge about phenomena such as Jewish (forced) migration, the Holocaust, the development of diasporas, exiles, and transnational networks, but also questions of acculturation, representation, remembrance, and the formation of memory
The Leo Baeck Institute New York | Berlin
No full textThe Leo Baeck Institute – New York | Berlin (LBI NY) is a special collection and research institute dedicated to the history and culture of German-speaking Jews. Founded in 1955 by German-Jewish scholars and intellectuals, its extensive library, archival, and art collections comprise one of the most significant collections of primary source material and research literature on the centuries of Jewish life in Central Europe before the Shoah. LBI NY’s collections, which are predominantly available online, encompass documents, correspondence, diaries, memoirs, interviews, publications, and material culture artifacts, all of which are frequently utilized by researchers in the humanities and social sciences for qualitative and quantitative research endeavors.
This article explores how LBI NY’s collections both contribute to and reflect biographical research, particularly in Jewish studies. Additionally, the article also highlights the recent proactive outreach efforts of LBI NY’s Public History Department to engage a broader audience by spotlighting personal narratives from the collections, which also further emphasizes the utility of the LBI NY collections for biographical research and discussing personal narratives and memory
Bruno Chaouat, Ist Theorie gut für die Juden? Das fatale Erbe französischen Denkens (Berlin: Edition Tiamat, 2024), 440 S.
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Verhaltensreaktionen afrikanischer Antilopen auf Umweltstressoren in Trockengebieten
No full textLarge herbivores play a crucial role in maintaining dryland ecosystems by interacting with plant, predator, and scavenger communities, fire regimes and soil health. Global change is leading to increased heat stress, water scarcity, and food shortages for dryland species, which are additionally threatened by habitat loss and fragmentation. Animals typically respond to rapid environmental change by altering their behaviour to cope with temperature extremes as well as food and water scarcity. Despite the importance of behavioural ecology in the context of environmental change, the behaviour of many large African herbivores is understudied, with limited information on how they respond to extreme weather, the trade-offs associated with such responses, the extent of behavioural variation within species and their responses to diel and seasonal changes in resources, temperature and predation risk.
In my thesis, I address these knowledge gaps, focusing on three sympatric and widely distributed antelope species—springbok (Antidorcas marsupialis), greater kudu (Tragelaphus strepsiceros) and common eland (Tragelaphus oryx)—in the Etosha area in Namibia, a dryland African savanna. These species differ in body size, habitat preference, and mobility, making them suitable for exploring how species-specific traits influence responses to environmental stressors. Based on high-resolution accelerometer data spanning multiple years, the research provides a detailed picture of the diel and seasonal patterns of antelope behaviour and how this relates to environmental conditions.
The first of three studies compares the responses in activity levels to heat extremes. As the smallest, most mobile species and preferring open habitat, springbok showed the greatest decrease in activity with rising temperatures. Large-bodied and adaptable to diverse habitats, eland displayed a moderate decrease in daytime activity during extreme heat for which they compensated with increased nighttime activity. Relatively sedentary and preferring shady habitats, kudu showed the least change in activity between hot an cool days. Ecological traits likely influence heat tolerance among species, potentially affecting survival and fitness which could alter the herbivore community compositio under continued warming.
Using machine learning to classify behaviour from accelerometer data, the second study uncovers the behavioural trade-offs made during heat-driven thermoregulation. Antelope reduced feeding and increased ruminating and resting as temperatures rose. Time allocated to walking time was relatively insensitive to heat, although energy expenditure was affected. On hot days, springbok and eland shifted some of their feeding to cooler times of the day. While the responses to heat were species-specific, compensation over the 24-hour cycle for reduced feeding was incomplete across species. Prioritising thermoregulation over feeding could negatively impact energy balance, survival and fitness in these dryland populations.
The third study explores diel and seasonal behavioural patterns to understand how the three antelope species change their behaviours in response to time of year, food availability and temperature. The strong time-of-year effect found may reflect the influence of photoperiod on physiological mechanisms influencing behaviour. Sensitivity to temperature extremes indicates susceptibility to both cold and heat stress. Seasonal feeding and resting patterns differ from those observed in other regions, likely shape by the relative constraints imposed by food availability and temperature. Although the antelope were principally diurnal, they also showed significant nocturnal activity, synchronised with lunar phase. The species-specific patterns correspond to differences in predation risk related to body size and habitat cover. The notable individual variation in behavioural responses were not explained by physical traits, but may indicate a degree of population resilience to environmental change.
Relating high-resolution, long-term accelerometer data to environmental variables suggests that heat, food scarcity and predation risk all place significant pressures on dryland antelope. Further increases in heat and dryness will likely compromise energy budgets, which may decrease survival and fitness of individuals and populations. The complex interaction between factors makes specific predictions challenging. Further research is required, especially on the effect of water and food availability, along with long-term monitoring to identify environmental thresholds at which populations are significantly impacted.Großherbivoren spielen bei der Erhaltung von Trockenlandökosystemen eine entscheidende Rolle, indem sie mit Pflanzen-, Raubtier- und Aasfressergemeinschaften, Feuerregimen und Bodenqualität interagieren. Der globale Klimawandel führt sowohl zu erhöhtem Hitzestress, als auch zu Wasser- und Nahrungsmittelknappheit für Trockenlandarten, die zusätzlich durch Habitatverlust und -fragmentierung bedroht sind. Tiere reagieren auf schnelle Umweltveränderungen typischerweise mit Verhaltensanpassungen, um mit Temperaturextremen und Ressourcenknappheiten umzugehen. Trotz der Bedeutung der Verhaltensökologie in Bezug auf Umweltveränderungen ist das Verhalten vieler afrikanischer Großherbivoren wenig erforscht. Es gibt nur begrenzte Informationen darüber, wie sie auf extreme Wetterbedingungen reagieren, welche Kompromisse mit solchen Reaktionen verbunden sind, wie groß die Verhaltensvariation innerhalb der Arten ist und wie sie auf tägliche und saisonale Schwankungen von Ressourcen, Temperatur und Prädationsdruck reagieren.
In meiner Dissertation befasse ich mich mit diesen Wissenslücken und konzentriere mich dabei auf drei Antilopenarten—Springbock (Antidorcas marsupialis), Großkudu (Tragelaphus strepsiceros) und Elenantilope (Tragelaphus oryx)—im Etoshagebiet Namibias, einer afrikanischen Trockensavanne. Diese Arten unterscheiden sich durch ihre Körpergröße, ihre Habitatpräferenz und ihr Bewegungsverhalten und sind daher geeignet zu erforschen, wie artspezifische Merkmale die Reaktion auf Umweltstressoren beeinflussen. Basierend auf hochauflösenden Beschleunigungsdaten über mehrere Jahre liefert diese Forschungsarbeit ein detailliertes Bild der täglichen und saisonalen Verhaltensmuster und wie sie mit verschiedenen Umweltbedingungen zusammenhängen.
Die erste von drei Studien untersucht, wie die drei Antilopenarten ihre Aktivitätspegel bei extremer Hitze anpassen. Als kleinste, beweglichste Art und offene Gebiete bevorzugend, zeigten Springböcke bei Hitze den stärksten Aktivitätsrückgang. Elenantilopen großwüchsig und in verschiedenen Habitaten vorkommend, zeigten hingegen einen moderaten Rückgang der Tagesaktivität, den sie durch erhöhte nächtliche Aktivität kompensierten. Kudus, relativ sesshaft und mit einer Präferenz für schattige Habitate, zeigten die geringsten Aktivitätsschwankungen zwischen heißen und kühlen Tagen. Ökologische Merkmale beeinflussen wahrscheinlich die Hitzetoleranz der Arten und können sich so auf das Überleben und die Reproduktion auswirken, was die Zusammensetzung der Herbivorgemeinschaften in Trockengebieten bei anhaltender Erwärmung verändern könnte.
Die zweite Studie wendet maschinelles Lernen zur Verhaltensklassifizierung auf Basis der gesammelten Beschleunigungsdaten an und deckt dabei die Verhaltenskompromisse auf, die bei der hitzebedingten Thermoregulation stattfinden. Antilopen reduzierten bei steigenden Temperaturen die Nahrungsaufnahme und steigerten das Wiederkäuen und Ruhen. Die Zeitallokation für das Gehverhalten war hitzeunempfindlich, aber der Energieverbrauch beim Gehen variierte je nach Art. An heißen Tagen verlegten Springböcke und Elenantilopen einen Teil ihrer Nahrungsaufnahme auf kühlere Tageszeiten. Obwohl die Reaktionen auf Hitze artspezifisch waren, wurde die verringerte Nahrungsaufnahme über den 24-Stunden-Zyklus hinweg bei allen drei Arten nicht vollständig kompensiert. Die Priorisierung der Thermoregulation gegenüber der Nahrungsaufnahme könnte sich negativ auf die Energiebilanz, das Überleben und die Reproduktion in diesen Trockengebietspopulationen auswirken.
Die dritte Studie befasst sich mit tages- und jahreszeitlichen Verhaltensmustern der drei Antilopenarten und untersucht dabei, wie sie ihr Verhalten an Jahreszeit, Nahrungsverfügbarkeit und Temperatur anpassen. Der starker Jahreszeiteneffekt widerspiegelt möglicherweise den Einfluss der Photoperiode auf verhaltenssteuernde physiologische Mechanismen. Reaktionen auf Temperaturextreme weisen auf eine Anfälligkeit gegenüber Kälte- und Hitzestress hin. Die saisonalen Muster der Nahrungsaufnahme und des Ruhens unterscheiden sich von denen in anderen Regionen und sind möglicherweise durch die relativen Einschränkungen der Nahrungsverfügbarkeit und Temperatur geprägt. Obwohl hauptsächlich tagaktiv, zeigten die Antilopenarten zudem erhebliche nächtliche Aktivität, die teilweise stark mit der Mondphase synchronisiert war. Die artspezifischen Aktivitätsmuster entsprachen den in Bezug auf Körpergröße und Habitat zu erwartenden Unterschieden im Prädationsrisiko. Die individuellen Unterschiede im Verhalten stehen mit den untersuchten körperlichen Merkmalen in keinem signifikanten Zusammenhang, weisen aber eventuell auf ein Maß an Widerstandsfähigkeit der Population gegenüber Umweltveränderungen hin.
Die Verknüpfung hochauflösender, langfristiger Beschleunigungsdaten mit Umweltvariablen lässt darauf schließen, dass Hitze, Nahrungsknappheit und wahrscheinlich auch Prädationsrisiko allesamt einen erheblichen Druck auf Trockenlandantilopen ausüben. Es kann davon ausgegangen werden, dass zunehmende Hitze und Trockenheit den Energiehaushalt der Antilopen beeinträchtigt, die Überlebenschance und die Reproduktion von Individuen verringert und dadurch die Antilopenpopulationen gefährden werden. Die komplexe Wechselwirkung zwischen den einzelnen Umweltfaktoren erschwert spezifische Vorhersagen. Es bedarf weiterer Forschung, insbesondere über die Auswirkungen der Wasser- und Nahrungsverfügbarkeit, sowie einer Langzeitüberwachung von Individuen, um Schwellenwerte zu ermitteln, ab denen Populationen erheblich beeinträchtigt werden