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(Arylimino)phenanthrenone-Based Ligands and their Derivatives for Zinc and Aluminium Complexes
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Recht und Ökonomie der Bewertung von Umweltschäden
No full textTraditionally, the environmental damage has been addressed by regulations, administrative and criminal sanctions. However, these tools have been found to be inadequate for the purpose of remedying and preventing harm to natural resources. As a result, environmental liability provisions have been increasingly introduced to address pollution caused by events such as oil spills and toxic leakages. A first innovation has been to grant public bodies with legal standing to file claims for compensation for damage to public natural resources. Another significant improvement in the field of environmental liability has been the extension of the notion of compensable environmental damage to include non-use or passive-use values in the final amount of compensation. This has been accompanied by a parallel development of environmental economic scholarship, which has informed not only ex-ante benefit-cost analyses for policies and projects, but also the ex-post valuation of environmental accidents. A significant challenge in this field since the 1970s has been the assessment of non-use or passive-use values, where traditional valuation methods based on observable behaviour are not applicable. New techniques to value the damage beyond market-based losses have been proposed and gradually refined. Economists have been debating the accuracy and reliability of these techniques for the past two decades. Concurrently, ecologists have been developing their own methods of valuation. In addition, an emerging tendency in the law is represented by the restoration-based compensation of environmental damage that appears to circumvent the contentious and time-consuming use of methods designed for non-use values (e.g., stated preference). Nevertheless, the exchange of information among these interconnected domains of knowledge is not as fluid and expeditious as it could be. Consequently, this research aims to provide an overview of the existing discrepancy between liability laws and economic scholarship. The specific research question is whether remedies for environmental damage at the international, regional and national levels are providing polluters with optimal care incentives to minimise the environmental costs of accidents while, at the same time, ensuring cost-effective restoration. Although limited, the resulting picture is quite diverse and comprises both positive and negative aspects. While some best practices have emerged at some levels of the law and in some countries, many challenges remain. They mainly relate to the notion of compensable environmental damage, the role of the economic valuation in the law and judicial practice, the multiple levels and branches of law intertwined in a single polluting event, and the private interests of all parties involved in the environmental damage assessment. Despite the complexity of the aforementioned issues, this research puts forward a novel theory of remedies for environmental damage that wishes to provide a smart solution to attain more efficient deterrence and adequate remediation
Towards a tRNA-based therapy for nonsense mutations: developing engineered suppressor tRNAs to combat genetic diseases
No full textRecent advancements in genomic technologies have significantly enhanced the accessibility and accuracy of the detection of genetic diseases, leading to precise diagnoses of various human disorders and their underlying causes. Accounting for approximately 11% of all genetic diseases, nonsense mutations present a critical challenge as they introduce premature termination codons (PTCs) that disrupt protein synthesis and result in truncated, non-functional proteins. These mutations are associated with diverse genetic disorders, including cystic fibrosis and cancer. To date, diseases resulting from nonsense mutations are still untreatable, as none of the strategies targeting these mutations have successfully completed clinical trials, highlighting the urgent need for innovative therapeutic options. This thesis provides a comprehensive framework and pioneers an innovative pharmaceutical approach to address nonsense mutations using engineered suppressor transfer RNAs (sup-tRNAs), combining molecular precision with therapeutic versatility.
Sup-tRNAs are engineered to decode the PTCs and incorporate the correct amino acids, restoring the synthesis of full-length, functional proteins. To maximize their clinical potential, in Chapter 1 of this thesis we introduce a systematic optimization framework based on previous knowledge from our group. Through lipid nanoparticle (LNP)-mediated delivery, sup-tRNAs successfully restored CFTR mutants in cystic fibrosis models, achieving clinically relevant thresholds with favorable safety profiles.
Another key insight of this thesis lies in uncovering the sequence context dependency of sup-tRNA readthrough efficiency. In Chapter 2, we analyze the translational dynamics upstream of PTCs and reveal that abrupt changes in ribosome velocity associate with ribosomal collisions that ultimately have an impact on the suppression efficiency of sup-tRNAs. We employed Ribo-seq analysis to model these translational landscapes, enabling the precise prediction of sup-tRNA performance at pathogenic PTCs. This personalized approach paves the way for tailoring therapies to individual genetic contexts, addressing the variability in treatment response.
To demonstrate the therapeutic potential of sup-tRNAs beyond inherited disorders, we sought to evaluate the ability of sup-tRNAs to correct nonsense mutations in TP53, the most commonly mutated gene in human cancers. In Chapter 3, we demonstrate that sup-tRNAs can restore functional p53 expression and activity in various cellular models, outperforming traditional small-molecule approaches in both efficacy and specificity. By targeting this critical genomic regulator, sup-tRNAs proved to be an efficient strategy to restore one of the most pervasive drivers of cancer tumors.
Looking toward a broader application of sup-tRNA, in Chapter 4 we pioneer a strategy to address several diseases by using a unique effective treatment called ‘sup-tRNA cocktails’. The sup-tRNA cocktails were strategically designed and customized to precisely target various PTCs by combining multiple sup-tRNAs. By focusing on shared molecular signatures, such as specific PTCs and associated amino acids, this strategy exemplifies a scalable, cost-effective solution for diverse genetic disorders, expanding therapeutic reach while streamlining regulatory approval.
By integrating fundamental molecular insights with innovative therapeutic designs, this thesis establishes sup-tRNAs as a versatile and precise tool for treating nonsense mutations. It bridges the gap between personalized medicine and scalable therapies, offering a transformative framework for addressing genetic disorders with unprecedented specificity, efficacy, and safety
Understanding Socioeconomic Perceptions and Expectations for European Social Policy
No full textThis dissertation examined the perspective of Europeans regarding their expectations for European social policy, focusing on attitudes towards income inequality within the EU and potential EU social policy measures. Previous research has employed the economic self-interest explanation to study how attitudes towards European (social) integration are associated with individual objective socioeconomic status and contextual factors. This dissertation built on this research but emphasised the subjective core of economic self-interest, guided by the premise that rather than objective individual and national socioeconomic conditions, it is individual perceptions of them that directly shape attitudes. It is important to consider the role of socioeconomic perceptions, given that individuals often hold perceptions that diverge significantly from the objective context. This dissertation included four empirical studies to investigate how Europeans form their perceptions of national and personal socioeconomic conditions and the extent to which these perceptions influence their attitudes towards EU inequality and social policies. In addition to individuals’ current conditions, the dissertation also studied the formation of perceptions regarding their future in the context of subjective socioeconomic insecurity during crises. The empirical analyses included a range of primary and secondary data, such as cross-national, experimental and longitudinal survey data, as well as contextual data. A variety of methods were employed for the data analysis, including multilevel modelling, experimental and panel analyses. The findings confirm a significant discrepancy between objective socioeconomic conditions and individual perceptions of them. These include perceptions of personal relative income positions and the national context of unemployment and the standard of living for the unemployed within the country. Both types of perceptions are found to have an influence on attitudes. Across countries, the more negative the perceptions, the stronger the aversion to EU inequality and the support for EU social policies. These findings provide strong evidence of the subjective core of economic self-interest, which is crucial for a comprehensive understanding of Europeans’ expectations for European social policy. Furthermore, this dissertation demonstrates that individuals with a lower social status, in particular those perceiving themselves at the bottom of society, tend to feel increasingly insecure about their future socioeconomic conditions during crises. This should be considered in future debates on European social policy-making, given the recent and ongoing crises that the EU has been confronted with.Im Rahmen dieser Dissertation wurde die Perspektive der Europäer:innen hinsichtlich ihrer Erwartungen an die europäische Sozialpolitik untersucht. Dabei wurde der Fokus auf die Einstellungen zur Einkommensungleichheit innerhalb der EU sowie auf die Einstellungen zu potenziellen sozialpolitischen Maßnahmen auf EU-Ebene gelegt. In der früheren Forschung wurde anhand des Ansatzes des wirtschaftlichen Eigeninteresses untersucht, inwiefern die Einstellungen zur europäischen (sozialen) Integration mit dem individuellen objektiven sozioökonomischen Status und den kontextuellen Faktoren zusammenhängen. Die vorliegende Dissertation baute auf der genannten Forschung auf, betonte jedoch den subjektiven Kern des wirtschaftlichen Eigeninteresses. Der Ausgangspunkt ist, dass nicht die objektiven individuellen und nationalen sozioökonomischen Situationen, sondern die individuellen Wahrnehmungen dieser Situationen die Einstellungen direkt beeinflussen. Es ist wichtig, die Rolle der sozioökonomischen Wahrnehmungen zu berücksichtigen, da Individuen oft Wahrnehmungen aufweisen, die erheblich von dem objektiven Kontext abweichen. Im Rahmen dieser Dissertation wurden vier empirische Studien durchgeführt, um zu untersuchen, wie die Europäer:innen ihre Wahrnehmungen der nationalen und persönlichen sozioökonomischen Situationen gestalten und inwieweit diese Wahrnehmungen ihre Einstellungen zur Ungleichheit und Sozialpolitik auf EU-Ebene beeinflussen. Des Weiteren wurde die Entstehung von Wahrnehmungen individueller Zukunftsperspektiven im Kontext subjektiver sozioökonomischer Unsicherheit in Krisenzeiten untersucht. Die empirischen Analysen basierten auf einer Reihe von Primär- und Sekundärdaten, darunter länderübergreifende, experimentelle und längsschnittliche Umfragedaten sowie kontextbezogene Daten. Eine Vielzahl von Methoden wurde verwendet, einschließlich Mehrebenen-, experimenteller und Panelanalysen. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass eine signifikante Diskrepanz zwischen den objektiven sozioökonomischen Situationen und der individuellen Wahrnehmungen dieser Situationen besteht. Dazu zählen die Wahrnehmungen der persönlichen relativen Einkommensposition sowie des nationalen Kontextes bezüglich der Arbeitslosigkeit und des Lebensstandards der Arbeitslosen im Land. Es wird festgestellt, dass beide Arten von Wahrnehmungen über die Länder hinweg einen Einfluss auf die Einstellungen haben. Je negativer die Wahrnehmung, desto stärker die Abneigung gegen Einkommensungleichheit in der EU sowie die Unterstützung für Sozialpolitik auf EU-Ebene. Diese Ergebnisse liefern starke Belege für den subjektiven Kern des wirtschaftlichen Eigeninteresses, der für ein umfassendes Verständnis der Erwartungen der Europäer:innen an die europäische Sozialpolitik von entscheidender Bedeutung ist. Des Weiteren demonstriert diese Dissertation, dass Individuen mit einem niedrigen sozialen Status, insbesondere diejenigen, die sich selbst am unteren Ende der Gesellschaft sehen, dazu neigen, sich in Krisenzeiten eine zunehmende Unsicherheit hinsichtlich ihrer zukünftigen sozioökonomischen Situation zu verspüren. Dies sollte in zukünftigen Debatten über die Ausgestaltung der europäischen Sozialpolitik berücksichtigt werden, insbesondere vor dem Hintergrund der jüngsten und anhaltenden Krisen, mit denen die EU konfrontiert ist
Synthesis of membrane permeable, stabilised, lipophilically masked and photocaged NAADP derivatives
No full textEin zentraler und universeller sekundärer Botenstoff der zellulären Kommunikation ist dabei das Calciumkation. Das Calciumion ist ein potentes Werkzeug zur Regulation einer Reihe grundlegender Prozesse auf zellulärer Ebene. Die Ausschüttung der Calciumionen aus intrazellulären Speichern ist im hohen Maße von sekundären Botenstoffen, wie dem Nicotinsäureadenindinucleotidphosphat (NAADP) abhängig. Bereits geringe Konzentrationen von NAADP sind in der Lage, Ca2+-Ionen in Zellen zu mobilisieren. Durch Messungen in verschiedenen Zellsystemen konnte gezeigt werden, dass NAADP in einem Konzentrationsbereich von 10 bis 100 nM wirksam ist.
Bis heute sind jedoch die Art der Aktivierung und die Zielkanäle des NAADPs noch nicht vollständig verstanden. Für die Untersuchung der NAADP-induzierten Signaltransduktion ist es daher von großer Bedeutung, NAADP direkt in die Zelle einzuführen. Der bekannte Ca2+-freisetzende Botenstoff NAADP ist bei physiologischem pH-Wert jedoch geladen und aus diesem Grund nicht membranpermeabel. Um jedoch die Wirkung dieser Botenstoffe in intakten Zellen untersuchen zu können, wurden bisher aufwendige, technisch anspruchsvolle und invasive Methoden angewendet. Da diese Methoden allerdings durch die bloße Anwendung im Zellsystem Stress auslösen können, beeinträchtigen sie oftmals signifikant die Ergebnisse in Untersuchungen zur NAADP-Signalübertragung. Um diese Schwierigkeiten zu umgehen, soll das Maskieren des polaren NAADPs, ähnlich wie beim bekannten Prodrug-Konzept, die Membranpermeabilität dieser Verbindung gewährleisten. Nach passiver Diffusion der Verbindung durch die Zellmembran ins Zellinnere, können die lipophilen Masken durch chemische oder enzymatische Hydrolyse entfernt werden. Dadurch wird das aktive NAADP-Derivat innerhalb der Zelle freigesetzt.
In der Forschungsgruppe um MEIER wurde in den letzten Jahren an der Entwicklung einer Totalsynthese eines Membrane permeAble, STabilized, biorEversibly pRotected (MASTER) NAADP Derivats gearbeitet. Die Synthese dieses Derivats sollte dabei ein einfaches und effizientes Mittel sein, um das stabilisierte und modifizierte NAADP-Derivat in Zellen zu applizieren.
Im ersten Teil der vorliegenden Arbeit wurden, ausgehend von der beschriebenen Leitstruktur, weitere modifizierte MASTER-NAADP-Derivate synthetisiert. Die Darstellung dieses neuartigen 3’ F-MASTER Verbindungen erfolgte um eine 2‘-3‘-Phosphat-Migration zu unterbinden und 3’ OMe-MASTER-NAADP. Beide Derivate konnten in hoher Reinheit und ausreichender Menge für die zellbiologischen Tests erhalten werden. Die Fähigkeit der Verbindungen intrazellulär Ca2+ freizusetzen wurden in der Arbeitsgruppe um GUSE in Jurkat T-Zellen, NK Zellen und Neuro2A-Zellen untersucht. Das 3‘ F-MASTER-Derivat induzierte in allen Zelltypen erfolgreich Ca2+-Mikrodomänen. Das 3’ F-MASTER-NAADP scheint ein generell geeignetes Molekül für die Studien zur NAADP-Signaltransduktion zu sein und kann zur Untersuchung von NAADP-vermittelten Ca2+ freisetzenden Signalprozessen in unterschiedlichen Zelltypen eingesetzt werden. Weil die 3’ OMe Verbindung in den zellbiologischen Testungen vergleichbare Ergebnisse zum 3’ F Derivat lieferte und es gleichzeitig synthetisch leichter zugänglich ist, sollten weitere Modifikationen an den Maskierungseinheiten am 3’ OMe-Derivat erfolgen.
Im zweiten Teil der vorliegenden Arbeit erfolgten ausgehend von der 3’ OMe-MASTER-NAADP-Grundstruktur Variationen der verwendeten Maskierungseinheiten. Diese Derivate bestehen aus einer Kombination der bereits verwendeten Acyloxybenzyl (AB) Masken und photospaltbaren Masken. Die Darstellung dieser Derivate erfolgte, da das bis zu diesem Zeitpunkt verwendete Maskenkonzept für eine unspezifische Freisetzung durch Enzyme und Nucleophile in der Zelle sorgt. Durch den Einsatz der MeNV und NV-Masken bietet sich die Möglichkeit, sowohl eine orts- als auch eine zeitabhängige spezifische Spaltung der Photomasken mit Licht einer bestimmten Wellenlänge in der Zelle zu kontrollieren. Es wurde eine Kombination aus beiden Maskenkonzepten genutzt, um eine ausreichende Lipophilie der Derivate sicherzustellen.
Die charakteristische Instabilität der N-glykosidischen Bindung des Nicotinsäurenucleosids wurde durch die Maskierung der negativen Ladung des Carboxylats verstärkt und erschwert den Zugang zu maskierten Derivaten mit nativer Grundstruktur. Aus diesem Grund wurde im dritten Teil dieser Arbeit ein zweifach lipophil maskiertes MASTER-NAADP-Derivat synthetisiert, um die Relevanz der Maskierungseinheit am oberen Baustein zu untersuchen. Dies soll dazu dienen, einen Weg zu finden, in Zukunft möglichst wieder zurück zur nativen Struktur des sekundären Botenstoffs zurückzukehren. Dafür wurden die Kettenlängen der Maskierungseinheiten modifiziert, um durch die Erhöhung der Lipophilie dieser Masken die erhöhte Polarität des Derivats zu kompensieren. Sollte eine Membranpermeabilität dieser Verbindung zukünftig nachgewiesen werden, soll das Benzoesäure Motiv durch die Nicotinsäure ersetzt werden, um die Relevanz der positiven Ladung des Nicotinsäurebausteins des NAADPs zu untersuchen.
Es wurde zu allen Verbindungen, deren Eigenschaften zellbiologisch untersucht wurden, ein Derivat als Negativkontrolle synthetisiert. Bei diesen handelt es sich um das jeweilige NADP-Analogon der stabilisierten und lipophil maskierten NAADP-Derivate
Phase Separation and Influenza A Virus: Disruption of Nuclear Biomolecular Condensates
No full textDas Influenzavirus A (IAV) repliziert im Zellkern infizierter Zellen, wo es auf eine hochorganisierte und durch membranlose Organellen strukturierte Umgebung trifft. Viele dieser nukleären Kompartimente, darunter Paraspeckles und das Nukleolus, entstehen durch flüssig-flüssig-Phasentrennung und spielen eine zentrale Rolle bei der Regulation der RNAVerarbeitung und Genexpression. Wie IAV mit diesen Strukturen interagiert oder sie umgestaltet, ist bisher nur unzureichend verstanden. In dieser Dissertation untersuche ich, wie IAV zwei nukleäre biomolekulare Kondensate – Paraspeckles und das Nukleolus – während der Infektion gezielt stört. Mittels in situ Crosslinking-Massenspektrometrie (SHVIP) identifiziere ich direkte physikalische Kontakte zwischen viralen Proteinen und nukleären RNA-Bindeproteinen, darunter zentrale Paraspeckle-Komponenten (NONO, SFPQ, PSPC1) sowie nukleoläre Faktoren (NCL, NPM1, FBL). Funktionelle Anschlussuntersuchungen – darunter Immunpräzipitationen, Mikroskopie, Replikationsassays und quantitative RNAAnalysen – zeigen, dass Paraspeckles aktiv durch IAV demontiert werden. Diese Störung erfolgt sowohl über direkte Interaktionen viraler Proteine mit Paraspeckle-Komponenten als auch durch den Abbau von NEAT1, einer langen nicht-kodierenden RNA, die als Gerüst der Paraspeckles dient. Während die Auflösung von Paraspeckles die virale Replikation fördert, indem sie zuvor sequestrierte Wirtsfaktoren mobilisiert, scheinen einige Paraspeckle-Proteine die virale Genexpression auch direkt zu unterstützen. Parallel dazu zeige ich, dass IAV die Organisation des Nukleolus verändert und die ribosomale RNA-Biogenese stört. Insbesondere führt die Infektion zu einer Umverteilung von Prä-rRNA-Spezies, zur Bildung nukleoplasmatischer rRNA-Punkte und zu einem charakteristischen Block in der Reifung der 18S rRNA. Dieses Phänomen steht im Zusammenhang mit einer direkten Interaktion zwischen Nukleolin (NCL) und dem viralen Nukleoprotein (NP), belegt durch Bildgebung, Ko-Immunpräzipitation und Domänenkartierung. Die Störung der Ribosomenbiogenese geht mit einer Fragmentierung des Nukleolus einher und könnte eine Strategie des Virus darstellen, die zelluläre Translationskapazität gezielt zu modulieren. Insgesamt identifiziert diese Arbeit nukleäre, phasenseparierte Organellen als zentrale Ziele der viralen Reprogrammierung und zeigt, dass ihre Auflösung ein aktiver, mehrschichtiger Bestandteil des IAVReplikationsprogramms ist. Durch die Kombination von Interaktomik, Bildgebung und funktioneller Virologie leistet diese Dissertation einen Beitrag zum besseren Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Virus und nukleärer Architektur
Selektion von Aptameren für Proteine von Pseudomonas aeruginosa mittels Just-in-Time Selektion und High-Throughput Sequencing–Fluorescent Ligand Interaction Profiling
No full textÜberschwemmungsrisiko, Klimaanpassung und ländlicher Lebensunterhalt in der pakistanischen Bewässerungslandwirtschaft: Statistische Analyse von Erhebungsdaten der Landwirte
No full textFarming communities are increasingly susceptible to climate change due to their lower adaptive capacity and higher vulnerability. The rising frequency of climatic extremes in Pakistan challenges farmers' livelihoods and further lowers their adaptive capacity. This research, titled 'Flood Risk, Climate Adaptation, and Rural Livelihoods in Pakistan's Irrigated Agriculture: Statistical Analysis of Farmer Survey Data,' provides insights into flood risk, climate adaptation, and farmers' livelihoods in Pakistan's irrigated agricultural regions. The study aims to understand how farmers perceive, respond to, and adapt to the challenges presented by climate change and flood risks. The research begins by utilizing secondary remote sensing and meteorological datasets to discuss the 2022 flood in Pakistan. It then investigates farmers' immediate flood response and adaptation decisions in their cultivation practices. I conducted two separate field surveys of data collection to address the research question. Both surveys utilized a structured questionnaire with a five-point Likert scale. The first survey was conducted in flood-affected districts of Sindh province in July and August 2023. It involved interviews with 195 farmers, focusing on their experiences of displacement due to the 2022 flood. The second survey was conducted with 800 farmers in the irrigated agricultural areas of Punjab and Sindh from December 2021 to March 2022. This survey gathered insights on climate perceptions, livelihood capital, adaptation strategies, constraints, and decision-making factors. The central question of this work is how farmers perceive, respond to, and adapt to the challenges presented by climate change and flood risks. It is further subdivided into five individual questions. Each question is addressed in separate chapters.
The first chapter briefly introduces this project, its data, method, study area, and details of two field surveys conducted for this study. In 2022, Pakistan faced the worst flood of its history. I prepared an overview of the 2022 flood two months after its occurrence. The second chapter reports the extent and intensity of the 2022 flood in Pakistan. This chapter uses a secondary dataset of UNITAR's flood monitoring remote sensing datasets. In this chapter, I identified the highly affected districts in the highly flood-prone regions of the Indus plains. This short chapter affected districts in the Indus plains. This work reported that two-thirds of the country was under water, affecting 33 million people and causing 8 million to be displaced. Most of the displacement occurred in Sindh province, especially in the districts close to the Indus River.
Chapter 3 explored the dynamics of this displacement by employing the Protection Motivation Theory. This chapter uses survey data collected from 195 internally displaced farmers. I applied a combination of partial least square structure equation modeling (PLS-SEM) and necessary condition analysis (NCA), which helped me identify the necessary drivers that motivate farmers to decide on displacement in flooding. This chapter highlights that "Fear" is the most significant predictor, with a coefficient of 0.489 accounting for 19%, while "Response Efficacy," with a coefficient of 0.324, contributed 14% to the displacement decisions of farmers. All other predictors are insignificant and unnecessary. Increased Fear and Response efficacy significantly boosts displacement motivation.
Chapters 4,5 and 6 deal with climate change perception, livelihood capital, climate adaptation, constraints, and factors of farmers' decisions. This section of three chapters uses data from a second survey collected from 800 farmers distributed across the irrigated agricultural area of Pakistan. In Chapter 4, I described how irrigated farmers in Pakistan perceive climate change and their adaptation strategies, constraints, and factors influencing their cultivation decisions. This chapter highlights a clear awareness of climate change and its impacts, including extended summers, contracted winters, and a decline in crop yield. I found that the farmers in Punjab primarily adapted crop and farm management, while farmers in Sindh focused on implementing irrigation measures. The study also identifies constraints impacting farming decisions, such as financial limitations, water scarcity, and soil fertility.
Chapter 5 deals with how the Values and Investments for Agent-Based Interaction and Learning in Environmental Systems (VIABLE) framework elaborates on the role of livelihood capital in climate adaptation, including investment pathways and factors influencing their adaptation strategies. This chapter also evaluates the moderating impact of climatic and non-climatic factors on their adaptation actions. This chapter used the partial least squares structural equation modeling (PLS-SEM) approach to the VIABLE framework. I used data collected from 800 farmers in the first survey. This part of the study found that livelihood capital is the most significant (beta = 0.57, effect size = 0.503) determinant of farmers' adaptation strategies, with other factors, such as investment options and farming constraints, having less impact. The VIABLE-SEM identified the viable action pathways for effective adaptation actions. In this analysis, I discovered that while non-climatic factors negatively affected the relationship between capital and adaptation, climatic factors positively influenced it, enhancing farmers' adaptive capacity.
In Chapter 5, the VIABLE-SEM highlighted that livelihood capital and climatic factors are two prominent determinants of adaptation. The results of Chapter 5 laid the foundation for the question: which component of livelihood capital and climatic factors are necessary for successful climate adaptation? This section employed the Sustainable Livelihood Framework (SLF) as its theoretical foundation. I applied the combination of PLS-SEM and NCA to analyze data from the first survey I collected from 800 farmers. The study found that both climatic factors and all forms of livelihood capital are necessary for successful adaptation. Natural and social capital emerged (beta values of 0.345 and 0.283) as significant. Interestingly, financial capital (beta coefficient -1.85) shows an inverse relationship with adaptation, suggesting complex interactions between economic constraints and adaptation strategies.
Chapter 7 summarizes the dissertation, highlighting its salient features, and presents an overall conclusion of this work. In conclusion, this study offers a valuable guide for policymakers, agricultural practitioners, and climate adaptation planners. This study contributes significantly to the discourse on climate change adaptation and rural livelihoods, paving the way for more effective and resilient agricultural practices in Pakistan's vulnerable irrigated agriculture.Landwirtschaftliche Gemeinschaften sind aufgrund ihrer geringeren Anpassungsfähigkeit und höheren Anfälligkeit zunehmend vom Klimawandel betroffen. Die zunehmende Häufigkeit von klimatischen Extremeereignissen in Pakistan stellt die Lebensgrundlage der Landwirte in Frage und verringert ihre Anpassungsfähigkeit weiter. Diese Doktorarbeit mit dem Titel "Flood Risk, Climate Adaptation, and Rural Livelihoods in Pakistan's Irrigated Agriculture: Statistical Analysis of Farmer Survey Data" bietet Einblicke in das Hochwasserrisiko, die Klimaanpassung und den Lebensunterhalt der Landwirte in den bewässerten Agrarregionen Pakistans. Die Arbeit zielt darauf ab, zu verstehen, wie Landwirte die Herausforderungen des Klimawandels und des Hochwasserrisikos wahrnehmen, darauf reagieren und sich daran anpassen. Die Forschungsarbeit beginnt mit der Nutzung sekundärer Fernerkundungs- und meteorologischer Datensätze, um die Flut von 2022 in Pakistan zu diskutieren. Anschließend werden die unmittelbare Reaktion der Landwirte auf die Flut und ihre Anpassungsentscheidungen in Bezug auf ihre Anbaupraktiken untersucht. Zur Beantwortung der Forschungsfrage habe ich zwei getrennte Feldstudien zur Datenerhebung durchgeführt. Für beide Umfragen wurde ein strukturierter Fragebogen mit einer fünfstufigen Likert-Skala verwendet. Die erste Erhebung wurde im Zeitraum Juli-August 2023 in den vom Hochwasser betroffenen Bezirken der Provinz Sindh durchgeführt. Sie umfasste Interviews mit 195 Landwirten und konzentrierte sich auf deren Erfahrungen mit der durch das 2022 Hochwasser bedingten Evakuierung. Die zweite Umfrage wurde mit 800 Landwirten in den bewässerten landwirtschaftlichen Gebieten von Punjab und Sindh von Dezember 2021 bis März 2022 durchgeführt. In dieser Umfrage wurden Erkenntnisse über die Wahrnehmung des Klimas, das Kapital für den Lebensunterhalt, Anpassungsstrategien, Einschränkungen und Entscheidungsfaktoren gesammelt. Die zentrale Frage dieser Arbeit ist, wie Landwirte die Herausforderungen des Klimawandels und des Hochwasserrisikos wahrnehmen, darauf reagieren und sich daran anpassen. Sie ist weiter in fünf Einzelfragen unterteilt. Jede Frage wird in separaten Kapiteln behandelt.
Im ersten Kapitel werden das Projekt, die Daten, die Methode, das Untersuchungsgebiet und Details zu beiden durchgeführten Feldstudien kurz vorgestellt. Im Jahr 2022 erlebte Pakistan die schlimmste Flut seiner Geschichte. Ich habe einen Überblick über die Flut von 2022 zwei Monate nach ihrem Auftreten erstellt. Das zweite Kapitel berichtet über das Ausmaß und die Intensität des Hochwassers von 2022 in Pakistan. In diesem Kapitel wird ein sekundärer Datensatz der UNITAR-Fernerkundungsdatensätze zur Hochwasserüberwachung verwendet. Die am stärksten betroffenen Bezirke in den hochwassergefährdeten Regionen der Indus-Ebene habe ich in diesem Kapitel identifiziert. Dieses kurze Kapitel befasst sich mit den betroffenen Distrikten in der Indus-Ebene. Darin wird berichtet, dass zwei Drittel des Landes unter Wasser standen, was 33 Millionen Menschen betraf und 8 Millionen Vertriebene zur Folge hatte. Die meisten Menschen wurden in der Provinz Sindh vertrieben, insbesondere in den Bezirken in der Nähe des Indus-Flusses.
In Kapitel 3 wird die Dynamik dieser Vertreibung mit Hilfe der Schutzmotivations-Theorie untersucht. Dieses Kapitel stützt sich auf Umfragedaten, die von 195 intern vertriebenen Landwirten erhoben wurden. Ich wende eine Kombination aus partieller Kleinstquadrat-Strukturgleichungsmodellierung (partial least square structure equation modeling, PLS-SEM) und Analyse der notwendigen Bedingungen (necessary condition analysis, NCA) an, mit deren Hilfe ich die notwendigen Faktoren identifizieren kann, die die Landwirte dazu motivieren, sich bei Überschwemmungen für eine Vertreibung zu entscheiden. In diesem Kapitel wird deutlich, dass „Angst" mit einem Koeffizienten von 0,489 (19%) der signifikanteste Prädiktor ist, während Reaktionsfähigkeit" mit einem Koeffizienten von 0,324 (14%) zu den Umsiedlungsentscheidungen der Landwirte beiträgt. Alle anderen Prädiktoren sind unbedeutend und unnötig. Erhöhte Furcht und Reaktionsfähigkeit steigern signifikant die Motivation der Vertreibung.
Die Kapitel 4, 5 und 6 befassen sich mit der Wahrnehmung des Klimawandels, dem Kapital für den Lebensunterhalt, der Klimaanpassung, den Zwängen und den Faktoren für die Entscheidungen der Landwirte. Dieser Abschnitt von drei Kapiteln verwendet Daten aus einer zweiten Erhebung, die bei 800 Landwirten in den bewässerten landwirtschaftlichen Gebieten Pakistans durchgeführt wurde. In Kapitel 4 habe ich beschrieben, wie die Bewässerungslandwirte in Pakistan den Klimawandel wahrnehmen und welche Anpassungsstrategien sie verfolgen, welche Zwänge bestehen und welche Faktoren ihre Anbauentscheidungen beeinflussen. In diesem Kapitel wird deutlich, dass sich die Landwirte des Klimawandels und seiner Auswirkungen bewusst sind, einschließlich längerer Sommer, kürzerer Winter und eines Rückgangs der Ernteerträge. Ich habe festgestellt, dass die Landwirte im Punjab in erster Linie ihre Anbaumethoden und ihr Betriebsmanagement angepasst haben, während sich die Landwirte im Sindh auf die Umsetzung von Bewässerungsmaßnahmen konzentrierten. In der Studie werden auch Sachzwänge genannt, die sich auf landwirtschaftliche Entscheidungen auswirken, wie finanzielle Beschränkungen, Wasserknappheit und Bodenfruchtbarkeit. Kapitel 5 arbeitet mittels des konzeptionellen Rahmens für Werte und Investitionen für agentenbasierte Interaktion und Lernen in Umweltsystemen (Values and Investments for Agent-Based Interaction and Learning in Environmental Systems, VIABLE) die Rolle des Lebensunterhaltskapitals bei der Klimaanpassung heraus, einschließlich der Investitionspfade und der Faktoren, die ihre Anpassungsstrategien beeinflussen. In diesem Kapitel werden auch die moderierenden Auswirkungen klimatischer und nicht klimatischer Faktoren auf ihre Anpassungsmaßnahmen bewertet. In diesem Kapitel wird der Ansatz der partiellen Kleinstquadrate-Strukturgleichungsmodellierung (PLS-SEM) für den VIABLE-Rahmen verwendet. Ich verwende Daten, die in der ersten Erhebung von 800 Landwirten gesammelt wurden. Dieser Teil der Studie zeigt, dass das Existenzgrundlagenkapital die signifikanteste Determinante (Beta = 0,57, Effektgröße = 0,503) für die Anpassungsstrategien der Landwirte ist, während andere Faktoren, wie Investitionsmöglichkeiten und landwirtschaftliche Einschränkungen, weniger Einfluss haben. Mit der VIABLE-SEM werden die gangbaren Wege für wirksame Anpassungsmaßnahmen ermittelt. Bei dieser Analyse stellte ich fest, dass sich nichtklimatische Faktoren negativ auf die Beziehung zwischen Kapital und Anpassung auswirkten, während klimatische Faktoren diese positiv beeinflussten und die Anpassungsfähigkeit der Landwirte verbesserten.
In Kapitel 5 zeigt die VIABLE-SEM, dass das Lebensunterhaltskapital und die Klimafaktoren zwei wichtige Determinanten der Anpassung sind. Die Ergebnisse von Kapitel 5 legen den Grundstein für die Frage: Welche Komponenten des Lebensunterhaltskapitals und der klimatischen Faktoren sind für eine erfolgreiche Klimaanpassung notwendig? In diesem Abschnitt wird das Konzept des Nachhaltigen Lebensunterhalts (Sustainable Livelihood Framework, SLF) als theoretische Grundlage verwendet. Ich wende eine Kombination aus PLS-SEM und NCA an, um die Daten der ersten Umfrage zu analysieren, die ich bei 800 Landwirten durchgeführt hatte. Die Studie ergab, dass sowohl Klimafaktoren als auch alle Formen von Lebensunterhaltskapital für eine erfolgreiche Anpassung notwendig sind. Natur- und Sozialkapital erwiesen sich als signifikant (Betawerte von 0,345 und 0,283). Interessanterweise zeigt das Finanzkapital (Beta-Koeffizient -1,85) eine negative Korrelation zur Anpassung, was auf komplexe Wechselwirkungen zwischen wirtschaftlichen Zwängen und Anpassungsstrategien hindeutet.
Kapitel 7 fasst die Dissertation zusammen, hebt ihre wichtigsten Merkmale hervor und präsentiert eine allgemeine Schlussfolgerung dieser Arbeit. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die vorliegende Doktorarbeit einen wertvollen Leitfaden für politische Entscheidungsträger, landwirtschaftliche Praktiker und Planer der Klimaanpassung darstellt.
Die Studie leistet einen wichtigen Beitrag zum Diskurs über die Anpassung an den Klimawandel und die ländlichen Lebensgrundlagen und ebnet den Weg für effektivere und widerstandsfähigere landwirtschaftliche Praktiken in der anfälligen pakistanischen Bewässerungslandwirtschaft