Biologie in unserer Zeit (BiuZ - E-Journal)
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The northern wheatear, a character species of barren landscapes:
No full textDer Steinschmätzer (Oenanthe oenanthe) ist auf der Nordhalbkugel vom arktischen Kanada über weite Teile Eurasiens bis nach Alaska in offenen, steinigen Landschaften weit verbreitet. Der alljährliche Zug insbesondere zwischen den nordamerikanischen Brutgebieten und den afrikanischen Überwinterungsregionen zählt zu den bedeutendsten Flugleistungen aller Singvögel weltweit. Doch in Deutschland verzeichnet der Steinschmätzer ähnlich wie viele andere Vogelarten unserer Kulturlandschaft seit Jahrzehnten kontinuierliche Bestandsverluste. Mittlerweile ist er hier als Brutvogel akut vom Aussterben bedroht. Er leidet unter dem Verlust nährstoffarmer Lebensräume durch Stickstoffeinträge, Nutzungsintensivierung oder Nutzungsaufgabe sowie unter dem Verlust geeigneter Nistplatzstrukturen mit Höhlen und Nischen. Abgesehen vom Hochgebirge und einigen Küstenlebensräumen beschränken sich aktuelle Vorkommen weitgehend auf kleinräumige Sonderstandorte wie Kiesgruben, aufgelassene Steinbrüche, Abraumhalden oder auch städtische Brachflächen. Wichtige Refugien stellen ehemalige Truppenübungsplätze und Bergbaufolgelandschaften dar. Hier lässt sich das lebhafte Verhalten gut beobachten, wenn die Vögel von Mai bis Juli ihren Nachwuchs in festen Revieren an alten Bunkern, Totholzstapeln oder Steinhaufen aufziehen. Konkrete Schutzmaßnahmen in der Döberitzer Heide und in weiteren Schutzgebieten zeigen exemplarisch, dass es gelingen kann, regionale Bestände des Steinschmätzers zu stabilisieren, wenn man ihm Steinhügel als Niststandorte anbietet und gleichzeitig extensiv genutztes Offenland in der unmittelbaren Umgebung erhält. Da die Schaffung neuer Nistmöglichkeiten nicht einmal großen Aufwand erfordert, sei dies zur dringenden Nachahmung empfohlen, um den bundesweiten Negativtrend dieser bemerkenswerten Art zu stoppen.The northern wheatear’s (Oenanthe oenanthe) distribution area extends from the northern hemisphere from the Canadian Arctic through much of Eurasia to Alaska. It lives in open, rocky landscapes. Its annual migration route, especially between the North American breeding areas and the African overwintering sites, is one of the most remarkable round-trip migratory journeys of all songbirds worldwide. In Germany, however, as with many other bird species in our cultural landscape, a continual decline in number of the wheatears has been observed throughout the last decades. By now, it is acutely threatened by extinction. It suffers from the loss of open, nutrient-poor habitats due to nitrogen input, intensification or abandonment of use, as well as from the loss of suitable nesting site structures with caveties like burrows and crevices. Apart from high mountain regions and some coastal habitats, most of the current populations are limited to small-scale special locations such as gravel pits, abandoned quarries, spoil heaps or urban wasteland. Important refuges are former military training areas and post-mining landscapes. Here, the wheatears’ lively behaviour can be watched well when the birds rear their offspring in fixed territories on old bunkers, stacks of deadwood or piles of stones from May to July. Concrete conservation measures in “Döberitzer Heide” nature reserve and in other protected areas show that it is possible to stabilize regional populations of the wheatear if cairns are offered as nesting sites and if extensively used open land is preserved nearby. Since providing new nesting opportunities does not even require great effort, this is strongly recommended for imitation in order to stop the decline in number of this remarkable species
Bacteria as waste disposal service:
No full textTrotz erster Erfolge beim mikrobiellen PET-Abbau gibt es für die meisten Plastiksorten keine bekannten mikrobiellen Abbauwege. Mikrobieller Abbau von synthetischen Polymeren (Kunststoffen oder Plastik) ist ein wichtiges Forschungsfeld, das sich gerade erst entwickelt. Erste Erfolge zeigen, dass amorphes PET und auf Esterbindungen aufgebautes PUR durch Enzyme (Esterasen und Cutinasen) zumindest unter Laborbedingungen abbaubar sind. Das ist vielversprechend und liefert die Grundlage für erste biotechnologische Re- und Upcycling-Verfahren. Auch gibt es erste Hinweise darauf, dass PET in der Natur durch sezernierte Enzyme über sehr lange Zeiträume abgebaut werden kann. Für die große Mehrzahl (> 85 %) der synthetischen und auf Rohöl basierenden Polymere gibt es jedoch zurzeit keine gesicherten Erkenntnisse über mögliche Abbauwege und daran beteiligte Enzyme. Hier besteht weiterhin sehr großer Forschungsbedarf.Despite initial successes in microbial PET degradation, there are no known microbial degradation pathways for most types of plastic. Microbial degradation of synthetic polymers (synthetics or plastic) is an important research areathat is just emerging. Initial successes show that amorphous PET and PUR based on ester bonds can be degraded by enzymes (esterases und cutinases), at least under laboratory conditions. This is promising and provides the basis for the first biotechnological recycling and upcycling processes. There are also first indications that PET can be degraded in nature by secreted enzymes over a very long period of time. Notably, for the vast majority (> 85 %) of synthetic and crude oil-based polymers, however, there is still no reliable knowledge of possible degradation pathways and the microbial enzymes involved. Here in particular, there is still a great need for research
Wingtips – shape and significance:
No full textDie Flugleistungen von Vögeln und Insekten hängen eng mitder Flügelform zusammen. Jeder auftriebsbelastete Flügel erzeugt Abwind, der unmittelbar auf ihn wirkt und der den induzierten Widerstand hervorruft. Die Evolution hat bestimmte Flügelformen hervorgebracht, die ein Minimum an induziertem Widerstand besitzen. Das verschafft z. B. den Vögeln Vorteile bei der Futtersuche, indem sich die Reichweite erhöht oder Migration ermöglicht wird. Seevögel zeichnen sich durch zugespitzte schlanke Flügel aus, während Landsegler dagegen breite Flügel mit Auffächerung der Handschwingen besitzen. Jede Flügelform scheint bezogen auf den Lebensraum des Individuums ein Optimum darzustellen. Mit den heutigen mathematischen Methoden können die Ergebnisse der Evolution voll bestätigt werden.Flight performance of birds and insects is closely related to wing shape. Each lift-loaded wing generates a downwash that acts directly on it, causing induced drag. Evolution has produced specific wing shapes that have a minimum of induced drag. This provides advantages for the birds in foraging, for example, by increasing the range, or allows migration. Seabirds are characterized by pointed, slender wings, while land gliders have broad wings with fanned out hand wings. Each wing shape seems to be an optimum in relation to the habitat of the individual. With today’s mathematical methods, the results of evolution can be fully confirmed
With vacuum cleaners and gloves against viruses:
No full textDie humorale und zelluläre Immunantwort bei einer Infektion ist hoch komplex. Mit selbstgebauten und ansprechenden Modellen werden die wesentlichen Grundzüge der Immunabwehr Lernenden ab der 7. Klasse und wissenschaftlichen Laien anschaulich und verständlich kommuniziert. Die drei wichtigsten Zellen der Immunabwehr – B-Zelle, Killerzelle und Helferzelle – kommen als comicartige Modelle aus Styroporkugeln und Pappmaché zum Einsatz. Ein umgestalteter Staubsauger dient als Modell für Fresszellen (Makrophagen), Hände fungieren als Antigene und unterschiedlich große Fausthandschuhe stellen Antikörper dar. Mit Hilfe einer beweglichen Holzhand werden Mutationen der viralen Oberflächenproteine veranschaulicht. Wie ein Antikörper- und ein Antigentest im Prinzip funktionieren, verdeutlichen auf einer Holzplatte montierte Schaufensterpuppenhände, Fausthandschuhe und leuchtende Wäscheklammern.The humoral and cellular immune response to an infection is highly complex. With the help of self-made and appealing models, the essential characteristics of the immune defense are imparted in a clear and comprehensible way to learners from the 7th grade onwards and to scientifically interested laymen. The three most important cells of the immune defense system – B cells, killer cells and T helper cells – are used as comic-like models made of styrofoam balls and papier-mâché. A modified vacuum cleaner serves as model for scavenger cells (macrophages), hands function as antigens and mittens of different sizes represent antibodies. With the help of a flexible wooden hand, mutations of viral surface proteins are made clear. How an antibody and an antigen test work in principle is demonstrated by hands of shop window mannequins fastened on to a wooden board, mittens and luminous clothes pegs
With X-ray into the third dimension: Microscopic computed tomography (microCT)
No full textDie mikroskopische Computertomographie (MikroCT) ist ein tomographisches bildgebendes Verfahren zur hochauflösenden dreidimensionalen Visualisierung und quantitativen Analyse von Untersuchungsobjekten. Während diese Technik vor 20 Jahren in der biologischen und biomedizinischen Grundlagenforschung noch als exotisch galt und kaum eingesetzt wurde, ist sie heute aus diesen Forschungsbereichen nicht mehr wegzudenken. Der gegenwärtige Artikel beleuchtet technische Grundprinzipien und Anwendungsgebiete der MikroCT in der Biologie. Außerdem werden einige praktische Aspekte zum Betrieb von laborbasierten MikroCT-Geräten aufgezeigt.Microscopic X-ray computed tomography (MicroCT) is a tomographic imaging technique for high-resolution 3D visualization and quantitative analysis of samples. Whereas twenty years ago this technique was considered to be exotic within biological and biomedical basic research and was hardly ever used, it is thought to be indispensable in these fields of research today. The present article focuses on both basic technical principles and application fields of microCT for the science of biology. Furthermore, it discusses some practical aspects important for researchers and institutions planning to establish a microCT setup in their labs
Synthetische Biologie und die Transformation der Biologie
Get PDFDie Synthetische Biologie (SynBio) ist eine interdisziplinäre Forschungsdisziplin, welche die Biologie mit der Ingenieurwissenschaft verbindet. Damit verbunden ist eine Transformation von einer deskriptiven zu einer produktiven Wissenschaft – so sieht es jedenfalls unsere Mtgliedsgesellschaft, die German Association for Synthetic Biology (GASB e. V). Sie zieht dabei auch die Parallele zur Chemie, die sich vor mehr als 100 Jahren ähnlich gewandelt hat
Exzellente Lehre an Hochschulen – Preisträgerinnen und Preisträger des Ars legendi-Fakultätenpreis Mathematik und Naturwissenschaften 2022
Get PDFDer Ars legendi-Fakultätenpreis für exzellente Hochschullehre in Mathematik und den Naturwissenschaften 2022 geht an Dagmar Hann und Daniela Meilinger (Biologie, Ludwig-Maximilians-Universität München), Nele Milsch (Chemie, Georg-August-Universität Göttingen), Martin Schlather (Mathematik, Uni Mannheim) und Julia Sammet (Physik, Goethe-Universität Frankfurt/Main)