University of Natural Resources and Life Sciences, Vienna
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Identification and analysis of possible sanitation solutions in rural Areas of Prishtina, Kosovo
No full textObwohl von verschiedenen Akteuren große Anstrengungen unternommen werden, um die Situation zu verbessern, hinken viele Schwellenländer in Bezug auf eine sichere Abwasserentsorgung weiterhin hinterher. Insbesondere für die Auswahl der technischen Komponenten und den Grad der Zentralisierung von Abwasserbehandlungsanlagen gibt es bisher keine einheitliche Vorgehensweise.Vor diesem Hintergrund wurde in der Arbeit eine Methodik entwickelt, um verschiedene Zentralisierungsalternativen zu erstellen, sie vergleichbar zu machen und die kosteneffizienteste Lösung zu identifizieren.Die Methodik bestand aus den folgenden Teilschritten:i) Datenerhebung und Analyse der bestehenden Situation und Anforderungen,ii) Identifizierung der am besten geeigneten Technologien,iii) Erstellung von Investitions- und Betriebskostenfunktionen für die ausgewählten Technologien,iv) Räumliches Clustering und Sammeln von Daten für die Analyse der Alternativen,v) Identifizierung der kostengünstigsten Alternative.Als Fallstudiengebiet für die Arbeit wurde Drenas, eine ländliche kosovarische Gemeinde mit etwa 60.000 Einwohnern, ausgewählt.Das anhand der beschriebenen Methodik ermittelte, kostengünstigste Szenario und damit die zu präferierende Lösung der Methodik war das dezentralste Szenario. Dies ist konträr zur derzeitigen Praxis der verschiedenen Akteure weltweit, welche oft zentralisierte Systeme bevorzugen.Die Zwischen- und Endergebnisse der Studie zeigen, dass der Ansatz und die Methodik im Allgemeinen für die Erstellung und den Vergleich verschiedener Abwassermanagement-Szenarien geeignet sind.Eine Sensitivitätsanalyse zu den Kosten für Sammelnetze stellte die hohe Bedeutung zuverlässiger und genauer Kostenfunktionen heraus. Darüber hinaus hat die Analyse der Methodik im Allgemeinen sowie der Praktikabilität der bevorzugten Lösung deutlich gemacht, dass zusätzliche Untersuchungen und Modifikationen der Methodik erforderlich sind, um ein maximal nachhaltiges Ergebnis sicherzustellen.Countries in transition are regularly having shortcomings in case of reliable and safe wastewater management. Considerable efforts are made by national and international stakeholders to improve this situation. Though, there is no overall uniform approach and solution available, in particular for the selection of the technical components and degree of centralization of wastewater collection and treatment facilities.With this background in mind, the thesis developed and applied a new approach to delineate wastewater collection systems for common wastewater treatment, with the goal to identify the most cost-efficient solution.The applied methodology comprised the following steps:i) Data collection and analysis of the existing situation and requirements,ii) Identification of appropriate treatment technologies,iii) Compilation of investment and operational cost functions for selected technologies,iv) Spatial clustering and compilation of data for centralization alternatives,v) Identification of the favourable alternative.Drenas, a rural Kosovan municipality with approximately 60,000 inhabitants, was chosen as the case study area of the thesis.Among the examined alternatives, the most decentralized alternative was identified as the most cost-efficient solution. This is in contrary to current practice worldwide where centralized systems are usually preferred.The intermediate and final results showed that the chosen approach and methodology are in general appropriate for the generation and comparison of different wastewater management alternatives.A sensitivity analysis on the cost for collection networks did stress the high importance of reliable and accurate cost functions. Furthermore, an analysis of the methodology in general as well as on the practicability of the preferred solution did highlight that additional investigations and modifications to the methodology would be useful and required to ensure the selection of the most sustainable solution.submitted by Joscha MoritzMasterarbeit Universität für Bodenkultur Wien 2022Mit deutscher Zusammenfassun
Comparison of water absorption and release properties of synthetic, hybrid and natural hydrogels and their potential as soil amendments
No full textHydrogele sind als Bodenzusatzstoffe in der Lage die Wasserspeicherkapazität von Böden zu erhöhen. Üblicherweise werden diese aus synthetischen, biologisch schwer abbaubaren Polymeren hergestellt. Aus diesem Grund wurden in den letzten Jahrzehnten zahlreiche umweltfreundlche Alternativen aus natürlichen Polymeren entwickelt. In dieser Arbeit wurde ein synthetisches Hydrogel (Stockosorb®) mit einem hybrid-Hydrogel (Polyter®, bestehend aus Cellulose und synthetischen Polymeren) und mit zwei neu entwickelten Produkten aus Cellulose bzw. Lignin verglichen. Ziel war es das Potenzial von natürlichen und hybriden Hydrogelen als Alternative zu synthetischen Produkten zu bewerten. Gemessen wurden das Quellvermögen, die Quellgeschwindigkeit, die Auswirkung von Salzkonzentrationen auf die Quellfähigkeit und die Veränderung der Wasserhaltekapazität über mehrere Befeuchtungs- und Trocknungszyklen im Boden. Die Effizienz der Wasserabgabe an den Boden wurde durch Messung der Bodenatmung und der Trocknungsrate des Bodens bewertet. Die Ergebnisse deuten auf eine Eignung von Polyter als Alternative zu Stockosorb hin. Das Quellvermögen von Polyter und Stockosorb war ähnlich, während Cellulose und v.a. Lignin weniger Wasser absorbierten. Eine Erhöhung der Salzkonzentration reduzierte die Wasseraufnahmefähigkeit von Polyter und Stockosorb, zeigte jedoch bei Cellulose und Lignin keine signifikante Wirkung. Das Quellvermögen von Stockosorb und Polyter nahm nach Befeuchtungs- und Trocknungszyklen im Boden anfänglich ab, bevor sich die Werte bei späteren Messungen stabilisierten. Cellulose war instabil, löste sich in Wasser und wurde ausgewaschen. Alle Hydrogele gaben fast das gesamte Wasser an den trocknenden Boden ab. Die Ergebnisse deuten auf eine Eignung von Polyter als Alternative zu synthetischen Produkten hin. Cellulose erwies sich als instabil und wurde ausgewaschen. Lignin hatte zwar das niedrigste Quellvermögen, könnte aber bei einer Anwendung in großen Mengen nützlich sein.Hydrogels have been used as soil amendments in order to increase the soil's water holding capacity. Most products are based on synthetic, hardly biodegradable polymers. Therefore, products created from natural, easily biodegradable polymers could represent a valid and environmentally friendly alternative. A synthetic hydrogel (Stockosorb®) was compared to a hybrid hydrogel (Polyter®, based upon cellulose and synthetic polymers) and to two newly developed products created from cellulose and lignin respectively. The aim was to assess the potential of natural and hybrid hydrogels as an alternative to synthetic products. Free swelling capacity, swelling velocity, the effect of mono- and divalent salt concentrations on swelling capacity and the change in water holding capacity over several wetting and drying cycles in soil were measured parameters. Furthermore, the efficiency of water release to drying soil was assessed by combined measurement of soil respiration and soil drying rate. Results indicate a high suitability of Polyter as an alternative to Stockosorb. Free swelling capacities of Polyter and Stockosorb were similar, whereas Cellulose, and especially Lignin, absorbed less water than abovementioned products. Increasing salt concentration decreased water absorption capacity of Stockosorb and Polyter, whereas natural hydrogels were not affected at all. Exposure to soil and wetting/drying cycles resulted in an initial decrease in water holding capacity for Stockosorb and Polyter, before values stabilized during subsequent measurements. Cellulose was very unstable, dissolving in water and being lost from the soil. The hydrogels released nearly all absorbed water to drying soil. Results suggest a high suitability of Polyter as an alternative to synthetic products. Cellulose proved to be unstable, breaking up and dissolving into water. Lignin absorbed the lowest amount of water compared to other products but could be useful if applied in high quantities.submitted by Alexander DovasMasterarbeit Universität für Bodenkultur Wien 2022Masterarbeit Czech University of Life Sciences Prague 2022Zusammenfassung in deutscher Sprach
Mobilitätsbildung an Österreichs Volksschulen: Rahmenbedingungen und Status Quo der schulischen Implementierung, Nutzen sowie Ableitung von Handlungsempfehlungen
No full textDer Verkehrssektor stellt einen der Hauptverursacher der Treibhausgasemissionen Österreichs dar. Die Klimaziele sind daher nur mit einer deutlichen Reduktion des Pkw-Verkehrs erreichbar. Da frühzeitige Mobilitätsbildung einen wichtigen Beitrag dazu leisten könnte, wird in dieser Masterarbeit der Status Quo der Mobilitätsbildung an österreichischen Volksschulen untersucht. Es wird erarbeitet, was gute Mobilitätsbildung ausmacht und inwieweit diese einen positiven Einfluss auf das spätere Mobilitätsverhalten hat. In einer Literaturrecherche werden der Anteil des Verkehrssektors am Emissionsgeschehen Österreichs, das Mobilitätsverhalten von Kindern, die historische Entwicklung von „Verkehrserziehung“ hin zu „Mobilitätsbildung“ und Modelle der Verhaltensänderung beschrieben. Eine Auswertung der Aus- und Weiterbildungsangebote für Primarstufenpädagog*innen anhand der Curricula und Interviews mit 19 Expert*innen ergänzen die Literaturrecherche. Besonders betrachtet werden dabei die Ausbildung der Pädagog*innen, die aktuelle Implementierung der Mobilitätsbildung sowie Hürden, die einer guten Mobilitätsbildung entgegenstehen. Expert*innen werden zu notwendigen Rahmenbedingungen und dem möglichen Nutzen guter Mobilitätsbildung befragt. Es folgt eine Abschätzung der möglichen Treibhausgaseinsparung nach dem Modell der Nationalen Klimaschutzinitiative der Deutschen Bundesregierung. Angelehnt an in Interviews genannten Good-Practice-Beispielen und Qualitätskriterien guter Mobilitätsbildung werden Handlungsempfehlungen erarbeitet. Diese beschränken sich nicht nur auf die Gestaltung und Umsetzung der schulischen Mobilitätsbildung, sondern beziehen sich unter anderem auch auf die Ausbildung der Pädagog*innen und die Notwendigkeit der Einbeziehung der Erziehungsberechtigten. Als größte Hürden zu einem Wandel des Mobilitätsverhaltens werden die vorherrschende Pkw-dominierte Mobilitätskultur und nicht kindgerechte Infrastruktur identifiziert.The transport sector is one of the main sources of greenhouse gas emissions in Austria. Consequently, the climate goals can only be achieved with a significant reduction of car traffic. Since early mobility education could make an important contribution to this, this master thesis examines the status quo of mobility education in Austrian elementary schools. It elaborates what constitutes good mobility education and whether it can have a positive influence on traffic behaviour in the students' later life. In a literature review, the share of the transport sector in Austria's emissions, the mobility behaviour of children, the historical development of “traffic safety” to “mobility education”, and models of behaviour change are examined. An evaluation of the training and further education programmes for primary school teachers, based on the curricula and Interviews with 19 experts, complement the literature research. Special attention is given to the training of educators, the current implementation of mobility education in schools, and challenges to good mobility education. Experts are also asked about the necessary framework conditions and the possible benefits of good mobility education. This is followed by an estimate of the possible greenhouse gas savings, according to the model of the National Climate Initiative of the German Federal Government. Based on examples of good practice and quality standards of good mobility education discussed during the interviews, recommended actions are described. These are not limited to the design and implementation of mobility education in schools, but also refer to the training of pedagogues and the necessity of involving legal guardians. The prevailing car-dominated culture of mobility, and infrastructure that is not suitable for children, are named as the greatest obstacles to a change in mobility behaviour from the use of private cars to more active mobility.verfasst von Alina Ida GolliaMasterarbeit Universität für Bodenkultur Wien 2022Mit englischer Zusammenfassun
Eine Untersuchung des Endenergiebedarfs eines Einfamilienhauses in unterschiedlichen Klimazonen
No full textEine wachsende Mittelschicht und steigende Einkommen in Entwicklungs- und Schwellenländern ermöglichen in vielen Haushalten bessere Lebensbedingungen und eine damit verbundene Klimatisierung der Innenräume. Hierbei stellt sich die Frage, wie groß die globalen Unterschiede im Endenergiebedarf eines Haushaltes, bedingt durch externe klimatische Bedingungen, sind. Um diese Frage zu beantworten, wird in der vorliegenden Arbeit ein Einfamilienhaus mit unterschiedlichen Effizienzgraden, welche sich an internationalen Mindeststandards orientieren, entworfen. Das Gebäude wird anschließend in verschiedenen Klimazonen platziert. Die Berechnung des Endenergiebedarfs zeigt, dass sich durch die Implementierung der unterschiedlichen Mindeststandards deutliche Unterschiede im Endenergiebedarf ergeben. So liegen die europäischen Standorte bei Anwendung der jeweiligen länderspezifischen Standards nahezu gleich auf. Diese grenzen sich deutlich von den Standorten im globalen Süden ab, welche durch den enormen Kühlbedarf einen erhöhten Endenergiebedarf aufweisen. Durch eine individuelle Anpassung der Gebäudehülle, Optimierung der transparenten Bauteile und Nutzung von Best-Practice Materialien lässt sich der Energiebedarf in allen Standorten deutlich reduzieren. In nördlichen Klimazonen kann der Endenergiebedarf durch Dämmung und vor allem durch Steuerung der solaren Gewinne minimiert werden. In den südlichen Klimazonen lässt sich der erhöhte Kühlbedarf nur bedingt durch Dämmung der Gebäudehülle minimieren. Jedoch zeigt die Integration der PV-Potenziale, dass auch an diesen Standorten ein effizienter Betrieb möglich ist. Außerdem zeigt der Einfluss des Primärenergiebedarfs in der Herstellungsphase, dass die effizientes Gebäudehülle mit höchster Dämmstärke, in den meisten Fällen erst nach 50 bzw. 75 Jahren auch die gesamt-effizienteste Variante ist, wobei dabei eine etwaige Instandhaltung vernachlässigt wurde.A growing middle class and rising incomes in developing and emerging countries are enabling better living conditions and associated air conditioning in many households. This has a direct impact on the final energy demand of a household, which influences the total energy demand of the building sector and its CO2 emissions. This raises the question of how large the global differences in the final energy demand of a household, due to external climatic conditions, are. To answer this question, a single-family house with different efficiency levels, which are based on international minimum standards, is designed in this paper. The building is then placed in different climatic zones. The calculation of the final energy demand shows that the implementation of different minimum standards results in significant differences. For example, the European locations are almost identical when the respective country-specific standards are applied. These are clearly distinguished from the locations in the global south, which have an increased final energy demand due to the enormous cooling requirements. By individually adapting the building envelope, optimizing the transparent components and using best-practice materials, the final energy demand can be significantly reduced at all locations. The final energy demand of sites in cold/moderate climates can be minimized by controlling solar gains. In the subtropical/tropical sites, the increased cooling demand can only be minimized to a certain extent by insulating the building envelope. However, the integration of PV potentials shows that efficient operation is possible in these locations. After including the influence of the primary energy demand in the manufacturing phase the analysis shows that the most efficient building envelope with the highest insulation thickness is not the most efficient option right away. Only after 50 or 75 years, neglecting any maintenance, it is overall more efficient then less insulated building envelopes.verfasst von Marco PreussMasterarbeit Universität für Bodenkultur Wien 2022Mit englischer Zusammenfassun
The influence of forest site preparation on soil functions of an alluvial forest in the Upper Rhine Valley, Vorarlberg
No full textAuwälder sind in einem starken Wandel begriffen. Ihr hydrologisches Regime, Artenzusammensetzung und Störungsdynamiken ändern sich. Hauptgründe sind Flussregulierungen, historische Landnutzung und aktuelle Forstwirtschaft sowie Neobiota wie Solidago canadensis agg. oder Hymenoscyphus fraxineus, der Verursacher des Eschentriebsterbens. Durch den Klimawandel wird das Ausmaß dieser Änderungen vergrößert. Das führt dazu, dass Waldbestände, mit Picea abies und Fraxinus excelsior als Hauptbaumarten vor Erreichen der Umtriebszeit geschlägert werden müssen. Um eine wirtschaftlich und standörtlich sinnvolle Baumartenzusammensetzung zu erreichen, wird großflächig aufgeforstet. Da konkurrenzstarke Begleitvegetation vorhanden ist wird der Boden vor der Pflanzung bearbeitet; eine Maßnahme die kritisch diskutiert wird. Der Effekt dieser Bodenbearbeitung auf Indikatoren für Bodenfunktionen wird für die beiden Hauptbodentypen, skelettreiche und skelettarme carbonathaltige Auböden, mittels Chronosequenz untersucht. Die Ergebnisse sind wie folgt: (1) Der Bodentyp beeinflusst die meisten Indikatoren signifikant. (2) Flächen die vor ≥5 Jahren aufgeforstet wurden haben höhere SOC und N Vorräte sowie eine höhere Lagerungsdichte. (3) Gefräste Pflanzstreifen haben niedrigere SOC und N Vorräte als nur gemulchte Flächen. (4) Bodenbearbeitung beeinflusste das C/N Verhältnis (-), das Verhältnis von mikrobiellem zu organischem Kohlenstoff (+) und die gesättigte hydraulische Leitfähigkeit (-), geschätzt mittels PTF, hauptsächlich auf skelettreichen carbonathaltigen Auböden. Das könnte durch die geänderte Humusdynamik begründet sein, die dort eintrat. (5) Die Vegetation zeigt den erwartbaren Kahlschlageffekt. Bodenbearbeitungseffekte konnten nicht eindeutig davon getrennt werden. (6) Nitratkonzentrationen im Bodenwasser bleiben deutlich unter Trinkwassergrenzwerten. Sie zeigen keinen Einfluss der Bodenbehandlung, wobei die höchsten Werte in einem gestörten Fichtenaltbestand gemessen wurden.Alluvial forests are changing drastically in their hydrological regime, vegetation composition and structure, and disturbance dynamics. Causes are river regulations, historic land use, recent forest management, and introduced species such as Solidago canadensis agg. or the pathogenic fungus Hymenoscyphus fraxineus causing ash dieback. Climate change increases the scale of these changes. As a result, pre-mature stands dominated by Pica abies or Fraxinus excelsior have to be clearcut. In order to achieve a tree species composition which is adapted to the altered site conditions and still economically desirable, tree planting in a larger scale is inevitable. To control competing vegetation site preparation (mulching and tilling of planting strips) was deemed to be necessary but is discussed controversially. Effects of site preparation on indicators for soil functions were compared for the two dominating soil types, Fluvisols and Rendzic Leptosols, using a chronosequence approach. The following key results were obtained: (1) Soil type has a significant effect upon most indicators. (2) Areas treated ≥5 years ago have significantly higher SOC stocks and a higher bulk density in the 20 cm topsoil. (3) Tilling strips have significantly lower SOC and Ntot-stocks (total N) compared to areas only mulched. (4) Effects of site preparation on C/N-ratio (-), ratio of microbial to organic carbon (+) and hydraulic conductivity estimated from pedotransfer functions (-) were mainly significant for Rendzic Leptosols. This may reflect the mobilization of accumulated forest floor, which was present in mature spruce stands on Rendzic Leptosols but not on Fluvisols. (5) The vegetation shows an expected response to clearing. Mulching effects could not be distinctly separated from clearing effects. (6) Nitrate concentrations in seepage are below drinking water standards and show no clear treatment effect, though highest values were found in declining spruce stands on Leptosols.submitted by Maximilian BehringerMasterarbeit Universität für Bodenkultur Wien 2022Mit deutscher Zusammenfassun
Characterization of spawning habitat and spawning ecology of three rheophilic fish species (Chondrostoma nasus, Barbus barbus and Vimba vimba) at the river Traisen, Austria
No full textDie vorliegende Studie untersucht die Laichökologie von drei rheophilen Fischarten (Chondrostoma nasus, Barbus barbus und Vimba vimba) in der Traisen. Hauptziel ist die Lokalisierung von Laichplätzen und deren Beschreibung in Hinblick auf deren Wassertiefe, Fließgeschwindigkeit, Wassertemperatur und Substrattyp. Die Nase (C. nasus) laichte bei Wassertemperaturen von 7 - 14 °C, einer Wassertiefe von 30 ± 16 cm und einer Fließgeschwindigkeit von 87 ± 13 cm/s. Barbe (B. barbus) und Rußnase laichten bei Wassertemperaturen von 13 - 17 °C. Die Laichplätze der Barbe hatten eine Wassertiefe von 39 ± 11 cm und eine Fließgeschwindigkeit von 81 ± 22 cm/s. Die Laichplätze der Rußnase (V. vimba) hatten eine Wassertiefe von 39 ± 8 cm und eine Fließgeschwindigkeit von 93 ± 19 cm/s. Ein Anstieg der Wassertemperatur in der Donau über 8 °C (Nase) und über 13 °C (Barbe und Rußnase) und ein sinkender Abfluss lösen die Einwanderung in die Traisen aus. Weiters wurde die Entwicklung der Eier und Larven der Nasen während der Inkubationszeit untersucht. Die ersten Nasenlarven brauchten 30 Tage bei 11,4 °C (331 Tagesgrade), um zu schlüpfen. Unterschiede in der Wassertemperatur während der Inkubation führten zu unterschiedlichen Zeitspannen, bis alle Larven schlüpften (340 DG bei 10,6 °C und 301 DG bei 13,7 °C). Nach dem Schlüpfen verbrachten die Larven durchschnittlich 10 bis 19 Tage im Interstitial. Ein unbemannten Luftfahrzeug (UAV) wurde eingesetzt, um Fische zu zählen. Der Vergleich dieser Zählungen mit den Bestandsdaten (Elektrobefischungen) zeigt, dass alle drei Arten in großer Zahl aus der Donau zum Laichen in die Traisen wandern. Das Verhalten der Nasen, trotz sehr geringer Abflüsse in der Restwasserstrecke zu laichen, deutet auf ein mögliches "Homing"-Verhalten hin. Der geringe Abfluss in der Restwasserstrecke behindert jedoch auch die Einwanderungsmöglichkeiten für Barbe und Brachse und beeinflusst möglicherweise die Wahl des Laichplatzes sowie den Reproduktionserfolg.The present study investigates the spawning ecology of three rheophilic fish species (Chondrostoma nasus, Barbus barbus and Vimba vimba) in the Traisen River in Lower Austria. The main objective of this study is the localization of spawning sites and their description with respect to the main abiotic features (water depth, flow velocity, water temperature and substrate type). Nase (C. nasus) spawned at water temperatures of 7 – 14 °C, at a water depth of 30 ± 16 cm and a flow velocity of 87 ± 13 cm/s. Barbel (B. barbus) and vimba bream spawned at water temperatures of 13 – 17 °C. Barbel spawning sites had a water depth of 39 ± 11 cm and a flow velocity of 81 ± 22 cm/s. Vimba bream (V. vimba) spawning sites had a water depth of 39 ± 8 cm and a flow velocity of 93 ± 19 cm/s. A rise in water temperature in the Danube above 8 °C (nase) and above 13 °C (barbel and vimba bream) and a decreasing discharge triggers the immigration into the Traisen. Furthermore, the development of eggs and larvae of nase was investigated during the incubation period. First nase larvae took 30 days at 11.4 °C (331 day degrees) to hatch. Differences in the mean water temperature during incubation resulted in different time spans until all larvae hatched (340 DG at 10.6 ° and 301 DG at 13.7 °C). After hatching, larvae spent an average of 10 - 19 days in the interstitial before emergence. Fish were recorded by an unmanned aerial vehicle (UAV), these recordings were used to count spawner numbers. The comparison of these results with the stock data (electrofishing surveys) exhibits that all three species migrate in large numbers from the Danube to spawn in the Traisen. The behavior of the nase to spawn at the residual flow stretch, despite very low flows, indicates possible "homing" behavior. However, the low discharge in the residual flow stretch hampers immigration possibilities also for barbel and vimba bream and potentially influences spawning site selection as well as reproduction success.submitted by Daniel PelzMasterarbeit Universität für Bodenkultur Wien 202
Unraveling the glycerol metabolism of Yarrowia lipolytica
No full textAuf dem Weg zu einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft ist es notwendig, auf den Einsatz von fossilen Rohstoffen für die Herstellung von Chemikalien zu verzichten. Stattdessen könnten chemische Grundbaustoffe mithilfe von Mikroorganismen, wie der Hefe Yarrowia lipolytica, aus erneuerbare Ressourcen and Abfallstoffen gewonnen werden. Y. lipolytica kann Glyzerin, das als Nebenprodukt in der Biodiesel-Herstellung anfällt, in verschiedene Karbonsäuren, Zuckeralkohole und Fettsäuren umwandeln. Die erzielten Produktkonzentrationen, -raten und -ausbeuten reichen aber oft nicht für eine wirtschaftliche Nutzung dieser Bioprozesse aus und müssen daher erhöht werden, zum Beispiel durch Metabolic Engineering, d.h. die gezielte Veränderung der mikrobiellen Stoffwechselwege. Diese Methode setzt voraus, dass die zugrundeliegenden Stoffwechselwege bekannt sind. Trotz mehrerer, vollständiger Genomsequenzen sind jedoch einige essenzielle Proteine des Glyzerinmetabolismus in Y. lipolytica noch unbekannt. Daher haben wir diesen Metabolismus genauer studiert und gezielt nach Proteinen gesucht, die in die Aufnahme von Glyzerin, in das Ausschleusen von Zitronensäure oder in die Herstellung der Zuckeralkohole Mannitol, Arabitol und Erythritol involviert sind. Wir konnten sechs Membranproteine identifizieren, die Glyzerin in die Zelle transportieren und wichtig für das Wachstum auf Glyzerin sind. Im Gegensatz dazu fanden wir nur ein Transportprotein, dessen Verlust dazu führte, dass keine Zitronensäure mehr exportiert wurde. Im Zusammenhang mit den Stoffwechselwegen der Zuckeralkohole identifizierten wir mehrere Enzyme und sahen unter anderem, dass der Aufbau und Abbau von Arabitol durch zwei verschiedene Enzyme katalysiert wird. Durch die Identifikation dieser diversen Proteine konnten wir eine bessere Einsicht in den Glyzerinmetabolismus gewinnen und eine gute Ausgangsbasis schaffen, um Y. lipolytica in einen effizienten, industriellen Produktionsstamm zu verwandeln.En route to a sustainable economy, it is necessary to shift away from the current fossil-based production of commodities towards the valorization of renewable substrates and wastes. A promising approach for this purpose is the biotechnological production of drop-in fuels and chemicals by microorganisms such as the yeast Yarrowia lipolytica. This yeast utilizes glycerol, which is an abundantly available by-product of biodiesel production, for the formation of various organic acids, sugar alcohols and fatty acids. However, the obtained product titers, rates and yields are often insufficient for economical production. To increase the productivity and to reduce the formation of unwanted by-products, metabolic engineering can be used, which requires knowledge of the underlying biochemical pathways. But, despite the availability of whole genome sequences of Y. lipolytica, many enzymes and proteins that are essential for the glycerol metabolism have not been identified yet. To that end, we set out to unravel novel genetic targets of Y. lipolytica, whereupon we were particularly interested to uncover proteins that are involved in the uptake of glycerol through the plasma membrane, the export of citrate from the cytosol and the formation of the sugar alcohols mannitol, arabitol and erythritol. In the course of this dissertation, six transport proteins were characterized that mediate the uptake of glycerol, and indications were obtained that even further transporters are present in Y. lipolytica. In contrast, only one transport protein was found whose loss abolished the production of citrate and isocitrate. Furthermore, several enzymes of the sugar alcohol pathways were identified, whereupon the production and consumption of arabitol was shown to rely on two different enzymes. All these proteins present useful targets to further improve the glycerol metabolism and to convert Y. lipolytica into an industrial workhorse for a sustainable bioeconomy.submitted by Anna Maria ErianDissertation Universität für Bodenkultur Wien 2022Mit deutscher Zusammenfassun
Biogeographical dynamics of plant taxa and climate-landscape history of the Eurasian steppe belt: genes documenting history
No full textDas Ziel dieser Arbeit ist, die Entstehungs- und Entwicklungsgeschichte des Eurasischen Steppengürtels anhand des genetischen „Fingerprints“ von zwei unterschiedlichen Steppenpflanzen zu beleuchten. Dazu wurde zum einen die relativ alte Art Krascheninnikovia ceratoides gewählt, die in weiten Teilen der trockenen Steppe der nördlichen Halbkugel verbreitet ist und zum anderen die jüngere Steppenart Adonis vernalis, die ein kleineres Verbreitungsgebiet im westlichen Teil des Eurasischen Steppengürtels aufweist und feuchtere Steppenhabitate bevorzugt. Proben aus möglichst dem kompletten Verbreitungsgebiet wurden gesammelt. Die DNA der Proben wurde extrahiert und sequenziert. Mit Hilfe einzelner Genabschnitte wurde der Zeitrahmen der Diversifizierung innerhalb der Art abgeschätzt. Mit Hilfe von „Genotyping-by-sequencing”, einer Technik, bei der 100 Basenpaare lange Fragmente von zufälligen Orten des Genoms sequenziert werden, wurde der geographische Ursprung der Art und die Verwandtschaftsverhältnisse zwischen den Populationen ermittelt. Laut meinen Ergebnissen entstand Krascheninnikovia wie auch die ersten Steppenhabitate in Zentralasien und breitete sich von dort in der Steppe aus. Adonis vernalis hingegen entstand in Europa und migrierte von dort aus in der bereits verbreiteten Steppe unter anderem nach Osten und innerhalb Europas. Die wiederholte Transgression des Kaspischen Meeres hat Spuren in der genetischen Information der Individuen von Krascheninnikovia hinterlassen: Die Ergebnisse in dieser Arbeit lassen darauf schließen, dass die Art östlich und westlich des überschwemmten Gebiets überlebt hat und die Individuen später wieder in Kontakt gekommen sind. Während Krascheninnikovia anscheinend im Pleistozän vom wechselnden Klima profitiert hat, verlor Adonis vernalis wahrscheinlich große Teile seines Verbreitungsgebiets. Die Entwicklung der Steppe wird somit teilweise in der genetischen Information seiner Bewohner widergespiegelt.The aim of this work is to shed light on the evolutionary history of the Eurasian steppe belt using the genetic “fingerprints” of two different steppe plants. For this purpose, the relatively old species Krascheninnikovia ceratoides, which is widespread in large parts of the dry steppe of the Northern Hemisphere, and the younger steppe species Adonis vernalis, which has a smaller distribution area in the western part of the Eurasian steppe belt and prefers more humid steppe habitats, were chosen. We aimed to collect samples from the entire distribution range. The DNA of the samples was extracted and sequenced. Sequences of individual gene segments were used to estimate the time frame of diversification within the species. Genotyping-by-sequencing, a technique in which 100 base pair long fragments are sequenced from random locations of the genome, was used to determine the geographic origin of the species and the relationships between populations. According to my results, Krascheninnikovia, like the first steppe habitats, originated in Central Asia and spread from there across the steppe. Adonis vernalis, on the other hand, originated in Europe and probably migrated from there in the already widespread steppe to the east, and within Europe. The repeated transgression of the Caspian Sea has left traces in the genetic information of the individuals of Krascheninnikovia: The results in this study suggest that the species survived east and west of the flooded area and that the individuals later came back into contact. While Krascheninnikovia seems to have benefited from the changing climate in the Pleistocene, Adonis vernalis probably lost large parts of its range. The evolution of the steppe is thus partly reflected in the genetic information of its inhabitants.submitted by Anna SeidlDissertation Universität für Bodenkultur Wien 2022Mit deutscher Zusammenfassun
Biocontrol and plant promotion with Serendipita species as a tool against Fusarium wilt in tomato
No full textPilzliche Endophyten der Serendipitaceae-Familie haben wegen ihrer wachstumsfördernden und bioprotektiven Eigenschaften zunehmend an Aufmerksamkeit gewonnen. In dieser Arbeit wurden Untersuchungen mit zwei einheimischen europäischen Isolaten, Serendipita herbamans und S. williamsii, gegen den bodenbürtigen Pflanzenerreger Fusarium oxysporum f.sp. lycopersici im Vergleich mit den zwei bedeutendsten nicht einheimischen Isolaten, S. vermifera und S. indica, durchgeführt. Ziel war es, kultivierungsspezifische Effekte der Interaktion zwischen Tomate, Endophyt und Pathogen zu klären, um mögliche Negativeffekte zu vermeiden und die besten Kombinationen und wirksamsten Antagonisten der Fusarium-Welke zu finden. Weitere Studien mit S. herbamans, als der wirksamsten Art, wurden zum Wachstum und zu den morphologischen Eigenschaften der Tomaten bei Temperaturen von 24 °C und 28 °C durchgeführt. Alle vier Arten konnten negative Auswirkungen auf das phänologische Wachstum und die Spross- und Wurzeltrockenmasse nach einer Infektion mit Fol bei der anfälligen Tomatensorte cv. Kremser Perle acht Wochen nach der Inokulation mildern. Ein deutlicher Rückgang des Krankheitsauftretens wurde aber nur bei S. herbamans und S. vermifera beobachtet. Außerdem beeinflusste die Temperatur Interaktionen zwischen Pflanzen und S. herbamans und hebt die morphologischen Eigenschaften der Wurzeln der Sorte Kremser Perle bei den Temperaturen 24 °C und 28 °C. Die Inokulation mit S. herbamans reduzierte das Krankheitsgeschehen bei 24 °C. Die Fol-Anwendung beeinflusste die morphologischen Eigenschaften der Wurzeln nur bei 28 °C. Das zeigt, dass unterschiedliche Temperaturen morphologische Wurzeleigenschaften stärker beeinflussen als das Wurzel-Trockengewicht. S. herbamans bot als wirksamer Antagonist Schutz gegen temperaturabhängige Schäden, die Fol bei 24 und 28°C an Tomaten verursacht, was auf das Potenzial möglicher künftiger Kandidaten für die biologische Bekämpfung von Pflanzenkrankheiten hinweist.Endophytic fungi belonging to the family Serendipitaceae have received exponentially increasing attention due to their growth promoting and bioprotective properties. In this work, studies were conducted with the two indigenous European isolates, Serendipita herbamans and S. williamsii against the soilborne plant pathogen Fusarium oxysporum f.sp. lycopersici in comparison with two non-indigenous isolates, S. vermifera and S. indica. The aim was to clarify the cultivar-specific effects in the interaction of tomato, endophyte and pathogen in order to avoid putative adverse effects and work out the most advantageous combinations and most effective antagonists against Fusarium wilt. Further studies were done with S. herbamans as the most effective species under temperatures 24 °C and 28 °C concerning the growth and root morphological traits of the tomato. Results revealed that all four species alleviated the adverse impacts on phenological growth and shoot and root dry mass upon Fol infection in the susceptible tomato cv. Kremser Perle 8 weeks after inoculation. However, a significant decrease in disease incidence was only observed for S. herbamans and S. vermifera. Moreover, temperature affects plant-S. herbamans interactions and influences root morphological traits in susceptible cv. Kremser Perle across both temperatures 24 °C and 28 °C. S. herbamans inoculation reduced disease incidence at 24 °C. Root morphological traits were only affected under 28˚C upon Fol application. This reveals that root morphological traits are more influenced by different temperatures than root dry weights. S. herbamans proved to be an effective antagonist against Fusarium wilt in tomato cultivars under temperature fluctuations. It provided protection against the temperature-dependent damage Fol inflicts on the tomato plants at 24 °C and 28 °C which indicates the potential of putative future candidates for biological control of plant diseases.Negar Ghezel SeflooDissertation Universität für Bodenkultur Wien 2022Mit deutscher Zusammenfassun
Application of satellite-based actual evapotranspiration for hydrological modelling in data-scarce catchments in West Africa
No full textZiel dieser Dissertation war es, eine Alternative zur konventionellen, auf gemessenen Abflussdaten basierenden Modellkalibrierung und Validierung für das pegellose Einzugsgebiet Ogun River Basin im Südwesten Nigerias zu entwickeln.Die vorliegende Arbeit kann in drei methodische Schritte unterteilt werden: Im ersten Schritt wurde das hydrologische Model SWAT (Soil Water and Assessment Tool) für das Ogun Einzugsgebiet aufgebaut. Zwei satellitengestützte AET-Datensätze (GLEAM und MOD16) wurden zur Kalibrierung und Validierung der drei SWAT-simulierten AETs herangezogen. Die Kalibrierung und Validierung erfolgte auf Basis monatlicher Zeitschritte. Im zweiten Schritt wurden mittels beobachteter Abflussdaten aus dem Ouémé-Flusseinzugsgebiet der Republik Benin getestet, ob das entwickelte und über AET-Daten kalibrierte SWAT-Modell die Abflüsse für dieses Testeinzugsgebiet zufriedenstellend simulieren kann. Im dritten und letzten Schritt wurde das satellitengestützte AET-kalibrierte SWAT Modell mittels Regionalisierungsverfahren am pegellosen Ogun-Flusseinzugsgebiet getestet und eine Evaluierung der Modellergebnisse durchgeführt. Die Studienergebnisse zeigen, dass satellitengestützte AET-Daten als Alternative zu gemessenen Abflussdaten geeignet sind, um eine Kalibrierung vom SWAT Modell für tropische Einzugsgebiete vorzunehmen; jedoch nur Im Süden des Ouémé -Einzugsgebiets (Save-Pegel: höchster NSE = 0,79, R 2 = 0,81, PBIAS = 2,1, KGE = 0,85) und am Auslass des Ouémé -Einzugsgebiets (Bonou Pegel: höchster NSE = 0,79, R 2 = 0,84, PBIAS = -4,5, KGE = 0,84), dessen Attribute dem Ogun River Basin am ähnlichsten sind, können die Ergebnisse des Regionalisierungsansatzes als zufriedenstellend bewertet werden. Die Ergebnisse zudem zeigen, dass unter Berücksichtigung der Einzugsgebietsähnlichkeit und wenn “non-unique“ Parametersätze berücksichtig werden, die Regionalisierungsmethode zur Bewertung des simulierten Abflusses für ein pegelloses Einzugsgebiet plausibel ist.The goal of this thesis was to develop an alternative method to conventional method of calibrating and validating a hydrological model with measured streamflow data in the ungauged Ogun River Basin, Southwest Nigeria. To achieve the goal, this thesis consisted of three methodological frameworks. Firstly, Soil and Water Assessment model (SWAT) was set-up in Ogun River Basin and two satellite-based actual evapotranspiration products (GLEAM and MOD16) were used to calibrate and validate the three SWAT simulated AETs on a monthly timescale to obtain a high-performing model. Secondly, this study used the gauged Ouémé River Basin, Benin Republic as a testbed and investigated if the SWAT model can satisfactorily simulate streamflow when SWAT is calibrated using monthly satellite-based AET data. Thirdly, a regionalisation approach was used to evaluate the performance of simulated streamflow from satellite-based AET calibrated SWAT in an ungauged Ogun River Basin.The study findings show that satellite-based AET data can be used as an alternative dataset to gauge data to calibrate hydrological model for simulating catchment-wide AET in a tropical sparsely gauged basin, however, a satisfactory streamflow performance was obtained with the regionalisation method only in the south of Ouémé River Basin (Save gauge: highest NSE = 0.79, R2 = 0.81, PBIAS = 2.1, KGE = 0.85) and at the Ouémé River Basin outlet (Bonou gauge: highest NSE = 0.79, R2 = 0.84, PBIAS = -4.5, KGE = 0.84) that had the most similar attributes to the Ogun River Basin. The result also show that with the consideration of catchment similarity, and the utilization of parameter non-uniqueness, using a regionalisation method for assessing simulated streamflow for an ungauged basin is plausible.submitted by Abolanle Elizabeth OdusanyaDissertation Universität für Bodenkultur Wien 2022Mit deutscher Zusammenfassun