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Fehlende Beweise für akute HEV-Infektionen als sexuell übertragbare Krankheit: Daten aus einer deutschen Kohorte unter PrEP-Nutzern
No full textHintergrund Während die sexuelle Übertragbarkeit von HAV bei MSM ausführlich beschrieben wurde, ist das Potenzial für eine sexuelle Übertragung von HEV noch nicht endgültig geklärt. Trotz des Nachweises von HEV im Ejakulat chronisch infizierter Männer haben Studien unter MSM PrEP-Nutzern in Frankreich keine erhöhte Anti-HEV-Seroprävalenz als Indikator für ein erhöhtes Expositionsrisiko durch Geschlechtsverkehr festgestellt. Patienten und Methoden 111 unselektierte PrEP-Anwender und 111 alters- und geschlechtsgleiche Blutspender wurden auf Anti-HEV IgG, IgM und HEV (PCR) getestet. 79 von 111 (71 %) beantworteten einen Fragebogen, der Themen wie sexuelle Vorlieben, frühere sexuell übertragbare Krankheiten, Beruf, Lebensmittelkonsum und Haustierbesitz umfasste. Ergebnisse Die Anti-HEV-IgG-Seroprävalenz bei PrEP-Nutzern (22 %) unterschied sich nicht signifikant von der Rate bei den Kontrollen (17 %). Ein PrEP-Nutzer und 3 Kontrollen waren Anti-HEV-IgM-positiv. Alle PrEP-Anwender und Kontrollen wurden PCR-negativ getestet. Schlussfolgerung Der sexuelle Übertragungsweg spielt in der Epidemiologie des Hepatitis-E-Virus bei immunkompetenten Personen mit häufig wechselnden Sexualpartnern eher keine wesentliche Rolle
The cytotoxic effector molecules granzyme B and TRAIL differentially affect the immunopathogenesis of sclerosing cholangitis in mice
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Minderung des seismischen Rauschens für Präzisionsexperimente in urbanen Umgebungen
No full textPrecision experiments, such as gravitational wave detectors, often need to be placed in remote regions of Earth in order to avoid the excess seismic noise that is generated by a multitude human activities. This noise resides at frequencies above 1Hz and, in urban environments, far exceeds the acceleration amplitudes from natural sources.
I enabled low-frequency precision interferometry experiments inside the busy metropolitan area of Hamburg, Germany, by designing and commissioning a laboratory-scale cascaded seismic isolation platform, capable of isolating payloads of multiple tons starting at a frequency of 0.9 Hz with a reduction in seismic noise of up to 45 dB. The isolation was realized by augmenting a pre-existing passive isolation stage, based on a mass-spring system, with a voice coil actuator and a seismic sensor to extend the isolation band below the resonance frequencies of the platform. To further improve seismic isolation, I designed and built a pendulum suspension for a test mass in vacuum with a fundamental resonance frequency of 5 Hz and a Q factor of 750 using a geometry that suppresses most other suspension modes. The suspension design allows for parametric feedback control on the fundamental mode by vertical actuation of the suspension. With this, I was able to reduce the natural ringdown time by a factor of five without increasing mechanical loss. In turn, with parametric amplification, I enhanced and suppressed the effect of resonant seismic forces without adding noise in the process. Using the isolation techniques above and with precise position readout from a Michelson-Sagnac interferometer configuration, I further sensed a force on the nanonewton scale induced via radiation pressure modulation. To mitigate the effect of residual seismic noise, I provided the training data and aided in the conceptualization of a feed-forward seismic noise cancellation scheme that utilizes a convolutional neural network to infer the effect of witnessed seismic noise on the pendulum excitation.
The techniques developed in this thesis enable precision experiments to reap the benefits of a low-noise seismic environment without the need for relocating into remote areas or significant changes to the structure of the laboratory building. Moreover, the large carrying capacity of the isolation platform supports a wide variety of applications.Um den seismischen Störungen zu entgehen, die mit vielerlei menschlichen Aktivitäten einhergehen, müssen Gravitationswellendetektoren und andere Präzisionsexperimente häufig in entfernten Gegenden der Erde angesiedelt werden. Dieses anthropogene seismische Rauschen ist bei Frequenzen oberhalb von 1 Hz angesiedelt und übersteigt in urbanen Umgebungen die natürliche Seismik bei Weitem.
Ich habe präzisionsinterferometrische Experimente bei diesen Frequenzen in der urbanen Umgebung von Hamburg, Deutschland, ermöglicht, indem ich eine Labor-gestützte mehrstufige seismische Isolationsplattform entworfen und in Betrieb genommen habe, welche Nutzlasten von mehreren Tonnen bei Frequenzen ab 0,9 Hz mit einer Rauschunterdrückung von bis zu 45 dB isoliert. Um diese Isolationsleistung zu ermöglichen, wurde eine auf dem Feder-Masse-Prinzip basierende passive Isolationsplattform mit einem Tauchspulenaktor und einem Seismometer ergänzt. Damit konnte der Frequenzbereich der effektiven Isolation unter die Resonanzfrequenzen der passiven Plattform erweitert werden. Um die seismische Isolation optimal zu ergänzen, habe ich eine Pendelaufhängung mit einer fundamentalen Resonanzfrequenz von 5 Hz und einem Gütefaktor von 750 für eine Testmasse in einer Vakuumumgebung entwickelt. Während die Geometrie der Aufhängung die meisten Schwingungsmoden unterdrückt, erlaubt sie die parametrische Regelung der fundamentalen Pendelmode durch gezielte vertikale Bewegung der Aufhängungsebene. Mit dieser Regelung konnte ich die Abklingzeit der Pendelmode um einen Faktor von fünf verkürzen ohne die mechanische Dissipation zu erhöhen. Weiter habe ich mithilfe parametrischer Verstärkung den Effekt resonanter seismischer Kräfte gezielt verstärkt und abgeschwächt ohne zusätzliche Störungen zu verursachen. Mithilfe der obigen Isolationstechniken und mit präziser Positionsmessung durch eine Michelson-Sagnac-Interferometerkonfiguration konnte ich eine durch Strahlungsdruck auf die Testmasse aufgebrachte Kraftmodulation auf der Nanonewton-Skala messen. Um den Einfluss von verbleibenden seismischen Störungen zu reduzieren, war ich an der Konzeptualisierung und experimenteller Realisierung von einer passiven Rauschreduktion beteiligt, die mithilfe eines neuralen Netzwerks den Einfluss seismischer Störungen auf die Pendelanregung vorhersagt.
Die in dieser Arbeit entwickelten Methoden ermöglichen die Durchführung umfang- und massereicher Präzisionsexperimente in einer rauschreduzierten seismischen Umgebung ohne die Notwendigkeit einer Platzierung in dünn besiedelte Gegenden oder aufwendige Voraussetzungen bezüglich der Laborgebäudeinfrastruktur
Die Wirksamkeit und Sicherheit von Ivermectin zur Behandlung von Plasmodium-falciparum-Infektionen bei asymptomatischen männlichen und weiblichen Erwachsenen in Gabun
No full textMalaria stellt nach wie vor eine große gesundheitliche Herausforderung dar und erfordert innovative Präventionsmethoden. Obwohl Programme zur Massenverabreichung von Medikamenten (MDA) in bestimmten Bevölkerungsgruppen erfolgreich waren, haben sie sich nicht flächendeckend durchgesetzt. Ivermectin (IVM) ist ein Anthelminthikum, das unter anderem gegen lymphatische Filariose, Krätze und Insekten wie die Anopheles-Mücke wirksam ist. In dieser Phase Ib/IIa-Studie in Gabun wurde IVM gegen asexuelle Blutstadien von Plasmodium falciparum untersucht. Die Studie untersuchte die Sicherheit von 200 μg/kg IVM für 1-3 Tage sowie die Wirksamkeit und Sicherheit von 300 μg/kg IVM für drei Tage. Im Zeitraum 2019-2020 nahmen 49 afrikanische Probanden mit einem Durchschnittsalter von 25 Jahren teil. Die Ergebnisse zeigten ein statistisch nicht signifikantes, 38 % höheres Risiko, eine 90 %ige Parasitenreduktion mit 3d-300μg/kg IVM innerhalb einer kürzeren Zeitspanne von 24 Stunden im Vergleich zu 32 Stunden zu erreichen. Unerwünschte Ereignisse waren überwiegend leicht bis mittelschwer, wobei dermatologische Reaktionen in der Gruppe mit 3d-300μg/kg IVM häufiger auftraten. IVM ist in erster Linie gegen Stechmücken und eine Reihe von Parasiteninfektionen wirksam, die in Malaria-endemischen Regionen weit verbreitet sind. Für eine umfassende Bewertung von Ivermectin sind größere, optimierte Studien mit höheren Dosen und alternativen Arzneimittelformulierungen erforderlich, insbesondere im Zusammenhang mit Malaria-MDAs.Malaria continues to be a significant health challenge, requiring innovative prevention methods. Although mass drug administration programs (MDAs) have been successful in certain populations, they have not been universally established. Ivermectin (IVM) is an anthelminthic drug that is effective, amongst other diseases, against lymphatic filariasis, scabies as well as insects such as the Anopheles mosquito. This phase Ib/IIa trial in Gabon investigated IVM against asexual blood stages of Plasmodium falciparum. The trial evaluated the safety using 200 μg/kg IVM for 1-3 days, as well as efficacy and safety using 300 μg/kg IVM for three days. In 2019-2020, 49 Black African volunteers with a median age of 25 years participated. The results showed a statistically non-significant 38% higher hazard of achieving 90% parasite reduction with 3d-300 μg/kg IVM within a shorter time span of 24 hours compared to 32 hours. Adverse events were predominantly mild to moderate, with dermatological reactions being more prevalent in the 3d-300 μg/kg IVM group. IVM is primarily active against mosquitoes and a range of parasitic infections that are prevalent in malaria-endemic regions. Comprehensive evaluation of ivermectin requires larger, optimized studies with higher doses and alternative drug formulations, particularly in the context of antimalarial MDAs
On trees and tree-like structures in infinite graphs
No full textIn this dissertation we solve different problems in infinite graph theory that are concerned with trees and tree-like graphs.
In Chapter 2, we determine the number of topological types of trees of given cardinality. Two graphs are of the same topological type if they are topological minors of each other. We show that for any infinite cardinal κ there are exactly κ^+ distinct topological types of trees of size κ.
In Chapter 3, we investigate the Erdős-Pósa property for infinite graphs. A class G of graphs has the Erdős-Pósa property (EPP) if there is a function f : ℕ → ℕ such that for every graph Γ and every k ∈ ℕ there are either k disjoint graphs from G in Γ or there is a set X ⊆ V(Γ) of size at most f(k) such that Γ − X contains no graph from G. Moreover, G has the κ-EPP, where κ is an infinite cardinal, if for any graph Γ there are either κ disjoint graphs from G in Γ or there is a set X of vertices of Γ of size less than κ such that Γ − X contains no graph from G. We show that if G consists of a single infinite graph that does not contain a path of length n for some n ∈ ℕ, then G has the EPP and the κ-EPP for all infinite cardinals κ. Furthermore, we show that the class of all subdivisions of any tree T has the κ-EPP for every uncountable cardinal κ, and if T is rayless, also the ℵ_0-EPP and the EPP. On the other hand, we also find for every infinite cardinal κ a graph that does not have the κ-EPP.
In Chapters 4 and 5, we present first results on ubiquity in digraphs. We call a digraph H ubiquitous if every digraph D containing k disjoint copies of H for every k ∈ ℕ also contains infinitely many disjoint copies of H. A turn of an oriented (double) ray is a vertex of in-degree 2 or out-degree 2. We prove that an oriented ray is ubiquitous if and only if it has a finite number of turns, and that an oriented double ray with at least one turn is ubiquitous if and only if it has an odd number of turns.
In Chapter 6, we present a systematic study of how tree-decompositions of finite adhesion capture properties of the topological space |G| formed by a graph G together with its ends. The ends of a graph G interact in a natural way with a tree-decomposition (T, V) of G of finite adhesion. As every edge e of T induces a finite order separation {A_e, B_e} of G, each end of G has to choose one side of the separation and thus one component of T − e. By orienting the edges of T accordingly, we obtain an orientation of T for each end of G. Consider any set Ψ of ends of G. If for every end in Ψ the respective orientation of T points towards a (unique) end of T, and if this correspondence between Ψ and the ends of T is bijective, then we say that the tree-decomposition (T, V) displays Ψ. We find connections between sets of ends of G that can be displayed and their topological properties in the space |G|. In particular, we show that the following are equivalent:
• There is a tree-decomposition of finite adhesion displaying Ψ.
• The subspace of |G| consisting of Ψ together with all vertices and edges of G is completely metrizable.
• Ψ is G_δ (i.e. a countable intersection of open sets) in |G|
Development of analytical methods aimed at addressing specific aspects of post mortem cases using LC-MS/MS
No full textSport-induzierte Neuroprotektion im Hippokampus von EAE Mäusen
No full textEin Kardinalsymptom bei Patienten mit Multipler Sklerose (MS) ist kognitive Beeinträchtigung, die am besten mit einer frühen und fortschreitenden Neurodegeneration des zentralen Nervensystems (ZNS) korreliert. Dies hat erhebliche Auswirkungen auf die Lebensqualität und ist einer der Hauptgründe für eine frühzeitige Rente von MS-Patienten, was eine große sozioökonomische Belastung darstellt. Kognitive Beeinträchtigungen können auf eine Schädigung des Hippokampus (HK) während des Krankheitsverlaufs zurückzuführen sein, obwohl das Ausmaß und die zugrunde liegenden biologischen Mechanismen unklar sind. Daher ist die Aufdeckung dieser Mechanismen ein wichtiger Schritt bei der Entwicklung von Therapien. Bislang zielen alle therapeutischen Ansätze ausschließlich auf die entzündliche Komponente der MS ab, die Neurodegeneration wird jedoch nicht beeinflusst. Bemerkenswert ist, dass körperliche Betätigung die ersten Symptome der MS hianuszögern und das Fortschreiten der Krankheit abmildern kann, was auf neuroprotektive Eigenschaften schließen lässt. Um dies zu prüfen, wurde in dieser Arbeit zunächst das Ausmaß der Schädigung des HK bei der experimentellen autoimmunen Enzephalomyelitis (EAE), einem Mausmodell der MS, untersucht. In der CA1-Region des HK konnte ein signifikanter neuronaler Zellverlust und eine Verringerung der synaptischen Dichte festgestellt werden. Darüber hinaus war die Neurogenese im Hippokampus deutlich beeinträchtigt. Es konnte ferner gezeigt werden, dass eine freiwillige sportliche Betätigung vor der Induktion der EAE das Fortschreiten der Krankheit deutlich abschwächte, insbesondere in der chronischen Phase, die am besten mit der fortschreitenden Neurodegeneration korreliert. Aber auch die akute EAE zeigte sich abgeschwächt, was auf eine entzündungshemmende Wirkung der Sport-Intervention hindeutet. Um die rein neuroprotektiven Einflüsse zu ermitteln, wurde der HK bei sportlich aktiven im Vergleich zu ruhenden Mäusen untersucht. Es wurde festgestellt, dass die Neurogenese durch die körperliche Aktivität signifikant stimuliert war. Eine Untersuchung der Zunahme der Zahl der Neuronen oder der Synapsendichte erreichte keine Signifikanz. Mit einer relativ neuen Methode, der sogenannten bacTRAP, konnten bereits vielversprechende Veränderungen der Genexpression in hippokampalen Neuronen nachgewiesen werden. In dieser Arbeit wurden diese Ergebnisse weiter validiert und auf die Expression auf Proteinebene im HK untersucht. In Zukunft sind weitere Experimente erforderlich, um die potenziell neuroprotektiven Eigenschaften dieser Gene zu ermitteln, die möglicherweise den positiven Auswirkungen des Sports zugrunde liegen. Darüber hinaus könnten die Gene eine Grundlage für medikamentöse Ansätze zur Behandlung von durch Neurodegeneration verursachten Symptomen wie kognitiven Beeinträchtigungen bilden
The influence of social interaction on the development of deictic gestures in infancy
No full textInfant deictic gestures, particularly infant index-finger pointing, are early manifestations of referential communication and are predictive of language development. Despite the social nature of gestures, research investigating the influence of social interaction experiences on infants’ gesture development is limited and results are inconsistent. Two social learning mechanisms and their parental behavioral correlates are of particular interest. First, parents’ relevant referential uptake in response to infants’ interest and communication possibly facilitates infants’ communicative development (Cameron-Faulkner et al., 2015; Ger et al., 2018). Second, parents’ own referential gestures (i.e., pointing) are a pertinent behavior through which infants learn via imitation (Liszkowski et al., 2012; Rüther & Liszkowski, 2023). However, other studies did not confirm the relationship between parent and infant pointing (Ger et al., 2023; Matthews et al., 2012; Salo et al., 2019). For this dissertation, I examined the causal effects of parental responsiveness and pointing on infants’ gesture development. In Study 1, I present a novel remote paradigm to observe infant pointing, parental responsiveness, and pointing in a natural interactional setting. In Study 2, parents received specific instructions regarding their responsiveness and their pointing frequency to assess whether 12-month-old infants directly adapt their pointing frequency to parental behavior. In Study 3, I investigated the relationship between infants’ pointing frequency and parental behavior in the context of a longitudinal parent-based training. The one-month training targeted parental responsiveness and pointing in interaction with their 12-month-old infants. Study 4 examined the influence of parental responsiveness and pointing on the development of infants’ showing and pointing gestures from seven to ten months of age. The included training group was instructed to respond contingently to infants’ interest and communication. Results of Study 1 showed that infants’ pointing frequency, parental responsiveness and pointing in the remote paradigm were comparable to established laboratory-based methods. Infants in Study 2 increased their pointing frequency directly in reaction to increased parental responsiveness and independently of parents’ pointing frequency. Parental responsiveness emerged as a longitudinal predictor of infants’ pointing frequency and contributed to the promoting effect of training in Study 3. In Study 4, infants’ development of showing and pointing gestures was differentially predicted by parental behavior. Training exclusively promoted infants’ showing gestures. I conclude that infants’ deictic gesture development is influenced by social interactional experiences, such as parental responsiveness and parental pointing, in interaction with infants’ social cognitive development
Waldanfälligkeit und Kohlenstoffspeicherung in einem sich ändernden Klima
No full textForests represent one of the largest terrestrial carbon sinks on earth, while also providing renewable resources and other important ecosystem services. Like many of the earths ecosystems forests are under threat from climate change. Increasing temperatures, precipitation variability and extreme events threaten forest ecosystems, and could lead to a reduction in carbon stocks. Forests also provide an array of other ecosystem services that could all be equally under threat. As efforts increase to limit the extent of climate change, forests are seen as an opportunity to sequester and store carbon. Carbon can be stored both in forest biomass, as well as in harvested wood products. Harvested wood products also offset carbon by way of substitution of more carbon intensive products.
As policy aims to achieve carbon neutrality, forests can be one of the important nature based solutions to compensate for unavoidable emissions and contribute to the bio-economy. However, these two goals seem to contradict each other, as implementing more forest conservation to increased forest carbon leads to less wood availability. In order to achieve the optimum use of forest resources, all stakeholders need accurate information on the carbon offset potential of various management approaches. These choices are also affected by climate change. As the negative effects of climate change progress, forest stocks are under threat. It is therefore also necessary to assess the vulnerability of tree species and the resilience of current forests to climate change.
In Europe, forest mortality is already on the rise, with the years 2018-2020 seeing extensive mortality from drought stress and insect outbreaks. Such extremes are likely to become more frequent in the future. We must therefore understand how forests can keep on playing an active role in the provision of carbon sequestration as well as other ecosystem services in the future, all while under threat from climatic changes.
In the first chapter of this thesis, we examine how potential carbon offsets of managed forests differ under different management scenarios. This was done using a forest growth and wood product life cycle analysis model for carbon, including material and energetic substitution. We found that harvested wood products and their associated substitution effects more than compensate for the losses that occurred during harvest. It is also apparent that, viewing a forest primarily as a carbon reservoir to be conserved, overlooks the facts that a reduction of harvest leads to the replacement of wood products with more energy intensive materials. This would result in higher overall CO2 emissions. However, an age-based approach in forest conservation, setting aside old-growth trees for conservation while utilizing younger trees, combines the increase in forest carbon, with the offsets from wood products and substitution more effectively thus achieving an optimal reduction of atmospheric CO2 concentration while also protecting biodiversity and other ecosystem services.
In the following chapter, we analyse tree species vulnerability to climatic extremes using climate envelopes. We use Europe wide presence-absence data together with both historical and future climate scenarios to calculate climate envelopes and use these to measure the frequency and intensity of envelope exceedances. By combining the climate envelope approach with data showing seasonal climatic variation climatic extremes, we open up a new perspective on the climate vulnerability of tree species. Here we find that although spruce is at the forefront of these vulnerabilities, other species such as beech and pine are only slightly less vulnerable. This approach opens up a completely new perspective on the possible future development of forests, which requires a substantial rethink in terms of tree species adaptability and the risks to forests associated with climate change.
In the third and final chapter, we expand the envelope exceedance approach from the second chapter into a risk map study. In order to include plant available moisture, we combine the aforementioned climate envelopes with topographic and soil hydrological data to create a risk map over the territory of Germany using an index based approach, for two different future climate scenarios. By taking soil hydrological aspects into account, we expand the application of climate envelopes thereby creating a new basis for risk analyses. Soil water availability has the potential to partially mitigate the effects of drought and rising temperatures. However, we found a large variation in climate related forest risks, with high risk values mostly throughout the hills of central Germany and the northeast of the Northern European plain, two areas with high forest cover.
We show in these partial results that the vitality of forests is on a critical development path. In order to protect forests, while benefiting from their use as a carbon sink and as a source of important natural resources, tree species recommendations must be reconsidered. Local conditions must also be given greater consideration and, in the future, silvicultural treatment of forests must be adapted to an increase in extreme temperature and precipitation events. Only then can we ensure the use of forests as carbon sinks. We must also balance the extraction of timber resources, with forest carbon storage while performing these climate adaptation measures, in order to ensure the timber supply to aid in the increasing decarbonisation of various industries.Wälder stellen eine der größten terrestrischen Kohlenstoffsenken der Erde dar und liefern darüber hinaus erneuerbare Ressourcen und andere wichtige Ökosystemleistungen. Wie viele andere Ökosysteme der Erde sind auch die Wälder durch den Klimawandel bedroht. Steigende Temperaturen, schwankende Niederschlagsmengen und Extremereignisse bedrohen die Waldökosysteme und könnten zu einem Rückgang der Kohlenstoffvorräte führen. Wälder erbringen auch eine Reihe anderer Ökosystemleistungen, die alle gleichermaßen bedroht sein könnten. Angesichts der zunehmenden Maßnahmen, das Ausmaß des Klimawandels zu begrenzen, werden die Wälder als eine Möglichkeit gesehen, Kohlenstoff zu binden und zu speichern. Kohlenstoff kann sowohl in Waldbiomasse als auch in geernteten Holzprodukten gespeichert werden. Geerntete Holzprodukte kompensieren auch Kohlenstoff durch die Substitution von kohlenstoffintensiveren Produkten.
Da die Politik Kohlenstoffneutralität anstrebt, können Wälder eine der wichtigsten naturbasierten Lösungen sein, um unvermeidbare Emissionen auszugleichen und einen Beitrag zur Bioökonomie zu leisten. Diese beiden Ziele scheinen jedoch im Widerspruch zueinander zu stehen, da die Umsetzung von mehr Waldschutz zur Erhöhung des Waldkohlenstoffs zu einer geringeren Verfügbarkeit von Holz führt. Um eine optimale Nutzung der Waldressourcen zu erreichen, benötigen alle Beteiligten genaue Informationen über das Kohlenstoffausgleichspotenzial der verschiedenen Bewirtschaftungsansätze. Diese Entscheidungen werden auch durch den Klimawandel beeinflusst. In dem Maße, wie die negativen Auswirkungen des Klimawandels voranschreiten, sind die Waldbestände bedroht. Daher muss auch die Anfälligkeit der Baumarten und die Widerstandsfähigkeit der derzeitigen Wälder gegenüber dem Klimawandel bewertet werden.
In Europa nimmt die Waldsterblichkeit bereits zu, wobei in den Jahren 2018-2020 eine hohe Sterblichkeit durch Trockenstress und Insektenbefall zu verzeichnen ist. Solche Extreme werden in Zukunft wahrscheinlich noch häufiger auftreten. Wir müssen daher verstehen, wie die Wälder auch in Zukunft eine aktive Rolle bei der Kohlenstoffbindung und anderen Okosystemleistungen spielen können, obwohl sie durch klimatische Veränderungen bedroht sind.
Im ersten Kapitel dieser Arbeit wird untersucht, wie sich der potenzielle Kohlenstoffausgleich von bewirtschafteten Wäldern unter verschiedenen Bewirtschaftungsszenarien unterscheidet. Dies geschah mit Hilfe eines Modells zur Analyse des KohlenstoffLebenszyklus von Waldwachstum und Holzprodukten, einschließlich der Substitution von Materialien und Energieträgern. Wir haben festgestellt, dass geerntete Holzprodukte und die damit verbundenen Substitutionseffekte die Verluste, die bei der Ernte entstanden sind, mehr als ausgleichen. Es wird auch deutlich, dass die Betrachtung eines Waldes in erster Linie als Kohlenstoffreservoir, das es zu erhalten gilt, die Tatsache außer Acht lässt, dass eine Verringerung der Holzernte zum Ersatz von Holzprodukten durch energieintensivere Materialien führt. Dies würde insgesamt zu höheren CO2-Emissionen führen. Ein altersbezogener Ansatz zur Erhaltung der Wälder, bei dem alte Bäume für die Erhaltung beiseite gestellt werden, während jüngere Bäume genutzt werden, kombiniert den Anstieg des Waldkohlenstoffs mit dem Ausgleich durch Holzprodukte und die Substitution effektiver, wodurch eine optimale Verringerung der atmosphärischen CO2-Konzentration erreicht wird, während gleichzeitig die biologische Vielfalt und andere Okosystemleistungen geschützt werden.
Im folgenden Kapitel analysieren wir die Anfälligkeit von Baumarten gegenüber klimatischen Extremen anhand von Climate Envelopes. Wir verwenden europaweite Präsenz-Absenz-Daten zusammen mit historischen und zukünftigen Klimaszenarien, um Climate Envelope-kurven zu berechnen und diese zur Messung der Häufigkeit und Intensität von Envelope-überschreitungen zu nutzen. Durch die Kombination des Climate Envelopeansatzes mit Daten, die saisonale Klimaschwankungen und klimatische Extreme zeigen, eröffnen wir eine neue Perspektive auf die Klimaanfälligkeit von Baumarten. Dabei stellen wir fest, dass die Fichte zwar an der Spitze dieser Anfälligkeit steht, andere Arten wie Buche und Kiefer aber nur geringfügig weniger anfällig sind. Dieser Ansatz eröffnet eine völlig neue Perspektive auf die mögliche zukünftige Entwicklung der Wälder, die ein grundlegendes Umdenken in Bezug auf die Anpassungsfähigkeit der Baumarten und die mit dem Klimawandel verbundenen Risiken für die Wälder erfordert.
Im dritten und letzten Kapitel erweitern wir den Ansatz der Hüllkurvenüberschreitung aus dem zweiten Kapitel zu einer Riskmap analyse. Um die pflanzenverfügbare Feuchtigkeit einzubeziehen, kombinieren wir die oben erwähnten Klimahüllkurven mit topographischen und bodenhydrologischen Daten, um eine Risikokarte über das Gebiet Deutschlands mit einem indexbasierten Ansatz für zwei verschiedene zukünftige Klimaszenarien zu erstellen. Durch die Berücksichtigung bodenhydrologischer Aspekte erweitern wir die Anwendung von Klimahüllkurven und schaffen damit eine neue Grundlage für Risikoanalysen. Die Wasserverfügbarkeit im Boden hat das Potenzial, die Auswirkungen von Trockenheit und steigenden Temperaturen teilweise abzumildern. Wir haben jedoch eine große Variation bei den klimabedingten Waldrisiken festgestellt, mit hohen Risikowerten vor allem im mitteldeutschen Hügelland und im Nordosten der nordeuropäischen Ebene, zwei Gebieten mit hohem Waldanteil.
Wir zeigen in diesen Teilergebnissen, dass sich die Vitalität der Wälder auf einem kritischen Entwicklungspfad befindet. Um die Wälder zu schützen und gleichzeitig von ihrer Nutzung als Kohlenstoffsenke und als Quelle wichtiger natürlicher Ressourcen zu profitieren, müssen die Baumartenempfehlungen überdacht werden. Auch die lokalen Gegebenheiten müssen stärker berücksichtigt werden und die waldbauliche Behandlung der Wälder muss in Zukunft an die Zunahme von extremen Temperatur- und Niederschlagsereignissen angepasst werden. Nur so können wir die Nutzung der Wälder als Kohlenstoffsenken sicherstellen. Bei der Durchführung dieser Klimaanpassungsmaßnahmen müssen wir auch ein Gleichgewicht zwischen der Entnahme von Holzressourcen und der Kohlenstoffspeicherung im Wald herstellen, um die Holzversorgung für die zunehmende Dekarbonisierung verschiedener Industrien sicherzustellen