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Fundamental Changes in Food: Improving the Toolbox of Simulation Modeling
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Hintergrund
Das globale Agrar- und Ernährungssystem trägt entscheidend zur Überschreitung der planetarischen Grenzen bei (Rockström et al., 2009b, 2009a). Crippa et al. (2021) schätzen, dass das Agrar- und Ernährungssystem weltweit 34 % der anthropogenen Treibhausgasemissionen verursacht. Im Gegensatz zu anderen Sektoren, die durch technologische Fortschritte vollständig dekarbonisiert werden können, bedarf es in der Landwirtschaft zusätzlicher Strategien (Grethe et al., 2021). In Anbetracht der Tatsache, dass etwa ein Drittel der landwirtschaftlichen Emissionen auf die Landnutzung zurückzuführen ist (Crippa et al., 2021), ist die Verringerung des Flächenverbrauchs eine wichtige Option zur Emissionsreduktion. Statt zur Erzeugung von Nahrungs- und Futtermitteln könnten freiwerdende Flächen durch Aufforstung, Wiedervernässung organischer Böden oder Wiederherstellung von natürlicher Vegetation für die Kohlenstoffbindung genutzt werden. Ein großer Teil der landwirtschaftlichen Bodennutzung geht auf die Tierhaltung zurück (Alexander et al., 2015; Ritchie and Roser, 2024). Der Verbrauch von tierischen Erzeugnissen ist weltweit ungleich verteilt, wobei der Pro-Kopf-Verbrauch in den Industrieländern höher ist als in Ländern mit geringerem Einkommen (Heinrich Böll Stiftung, 2021). Eine Ernährungsumstellung in den Industrieländern ist dementsprechend ein wichtiger Hebel um die Umweltauswirkungen der Landwirtschaft zu verringern (Gerten et al., 2020; Springmann et al., 2018, p. 4; Sun et al., 2022). Neben den hohen Verzehrmengen tierischer Lebensmittel, sind „western diets“ durch hohe Verzehrmengen von Getreide, raffiniertem Zucker, pflanzlichen Ölen und Salz, sowie durch geringe Verzehrmengen von Ballaststoffen gekennzeichnet (Adolph and Tilg, 2024). Diese Ernährungsweise wird mit Überernährung bei gleichzeitigem Mangel an Mikronährstoffen, sowie chronischen Krankheiten (Adolph and Tilg, 2024) und weniger gesunden Lebensjahren (Afshin et al., 2019) in Verbindung gebracht. Die isolierte Analyse kausaler Zusammenhänge zwischen einzelnen Lebensmitteln und Krankheiten reicht nicht aus, um die gesundheitlichen Auswirkungen eines Ernährungsstils zu erfassen. Stattdessen sollte das gesamte Ernährungsmuster betrachtet werden. So wird beispielsweise rotes Fleisch häufig in ungesunden Fast-Food-Kombinationen verzehrt. Entsprechend unterscheiden sich vegetarische Ernährungsformen von einer fleischreichen Ernährung nicht nur hinsichtlich des Fleischverzehrs, sondern beispielsweise auch durch eine geringere Energieaufnahme (Scarborough et al., 2023). Viele Ernährungsempfehlungen zielen heute darauf ab, geringe negative Umweltauswirkungen mit individueller Gesundheit in Einklang zu bringen (Schäfer et al., 2024; Willett et al., 2019). Die Veränderung von Ernährungsgewohnheiten ist jedoch ein komplexer Prozess (Conti et al., 2021). Verschiedene Faktoren wie die Verfügbarkeit und Präsentation von Lebensmitteln, relative Preise und in der Kindheit erlernte Gewohnheiten beeinflussen die Verbraucher*innen. Eine erfolgreiche Ernährungsumstellung erfordert eine faire Ernährungsumgebung, in der eine gesunde und nachhaltige Ernährung die einfachste und kostengünstigste Wahl für die Verbraucher*innen ist. Selbst in wohlhabenden Ländern wie Deutschland können sich nicht alle Konsument*innen eine gesunde Ernährung leisten und Haushalte mit geringem Einkommen sind teilweise von Ernährungsarmut betroffen (DGE, 2024; WBAE, 2023, 2020).
Der internationale Handel hat dazu beigetragen, Lebensmittelpreise zu senken und die Verfügbarkeit von Lebensmitteln zu verbessern. Dies ist vor allem in Ländern, die nicht über die Ressourcen verfügen, um ausreichend und vielfältige Lebensmittel für ihre Bevölkerung zu produzieren, von entscheidender Bedeutung (Allouche, 2011; Porkka et al., 2017; Suweis et al., 2015). Entsprechend trägt internationaler Handel in einigen Regionen zur Erreichung des zweiten Ziels für nachhaltigen Entwicklung (SDG) "Kein Hunger" bei. Etablierte Handelsbeziehungen mit mehreren Ländern erhöhen die Widerstandsfähigkeit der nationalen Agrar- und Ernährungssysteme, indem sie Preisschocks abfedern (Gouel and Laborde, 2021; Puma et al., 2015; Stevanović et al., 2016; Zimmermann et al., 2018) und die Wertschöpfungsketten weniger anfällig für plötzliche Unterbrechungen, wie etwa lokale extreme Wetterereignisse, machen (Godfray et al., 2010; Kummu et al., 2020; Marchand et al., 2016). Auf diese Weise kann der globale Handel die Anpassung an den Klimawandel unterstützen (Cottrell et al., 2019; Godfray et al., 2010; Kummu et al., 2020; Marchand et al., 2016; Puma et al., 2015). Zum umgekehrten Effekt, also der Frage, wie der internationale Handel auf das Klima wirkt, lassen sich jedoch keine eindeutigen Aussagen treffen. Einerseits bedeutet der internationale Handel eine globale Produktionsallokation entsprechend den komparativen Vorteilen und den niedrigsten Produktionskosten. Der sich daraus ergebende Rückgang der globalen Preise führt zu erhöhtem Konsum und damit zu erhöhter Produktion und Treibhausgasemissionen (Lin et al., 2019; Liu et al., 2020). Andererseits geht ökonomische Effizienz oft mit Effizienz in puncto Treibhausgasemissionen einher. Günstige klimatische Bedingungen, geeignete Böden und fortschrittliche Technologien senken tendenziell die Produktionskosten und den Flächenbedarf, was die durchschnittlichen Treibhausgasemissionen pro produzierter Einheit verringert. Daher führt globaler Handel auch zu einer klimaeffizienten globalen Verteilung der Produktion (Lu et al., 2020; Wang et al., 2022).
Forschungslücke
Die Umgestaltung globaler Agrar- und Ernährungssysteme zur Bewältigung von Umwelt- und Gesundheitsproblemen erfordert verschiedene Ansätze. In dieser Arbeit befasse ich mich mit drei Forschungslücken in Bezug auf Verbraucherverhalten und internationalen Handel.
Die erste Forschungslücke betrifft die Literatur zum internationalen Handel. Es gibt viele wissenschaftliche Veröffentlichungen zu fortlaufender Handelsintegration, konkreten Handelsabkommen und bestimmten Fälle von Handelsunterbrechungen (Headey, 2011; Lu et al., 2020; Rutten et al., 2013; Seti and Daw, 2022). Es gibt jedoch keine Forschung zu Störungen im internationalen Handel, die den gesamten Agrar- und Ernährungssektor betreffen, d. h. keine Forschungsarbeiten, die dabei helfen könnten, zu ermitteln, welche Teile des Agrar- und Ernährungssektors am stärksten von Handelsunterbrechungen betroffen wären.
Die zweite Forschungslücke bezieht sich auf die Reaktionen der Verbraucher*innen auf veränderte Marktbedingungen, wie Preis- oder Einkommensänderungen, und wie diese Reaktionen in Simulationsmodellen erfasst werden. Die Funktionsformen, die die Nachfrage in vielen Simulationsmodellen abbilden, sind nicht universell für alle Kontexte und Szenarien geeignet, für die die Modelle verwendet werden. Dies gilt insbesondere für die Modellierung von Extremszenarien, die zu Ergebnissen führen, die weit vom Gleichgewicht des Referenzszenarios entfernt sind.
Die dritte Forschungslücke hängt mit der zweiten zusammen. Sektorale Simulationsmodelle wie CAPRI verwenden normalerweise Marktbilanzdaten. Diese enthalten die für den menschlichen Verzehr verfügbaren Mengen. Abgesehen von der Nahrungsaufnahme beinhalten diese Mengen auch die Abfälle in den Haushalten und im Einzelhandel. Daher sind Analysen der Aufnahme von Lebensmitteln, Energie und Nährstoffen auf der Grundlage von sektoralen Simulationsmodellen oft ungenau. Darüber hinaus wird der menschliche Konsum in sektoralen Simulationsmodellen in der Regel in Bezug auf Rohprodukte (RPC, z. B. Milch) oder deren Derivate nach erster Verarbeitung (z. B. Butter) dargestellt. Die Verbraucher*innen treffen ihre Ernährungsentscheidungen jedoch nicht in Bezug auf Rohprodukte, sondern auf Lebensmittel, die oft aus mehreren Rohprodukten oder deren Derivaten bestehen. Daher kann eine Nachfragemodellierung auf Ebene der Rohprodukte das Verhalten der Verbraucher*innen nicht genau erfassen. Die derzeitigen sektoralen Simulationsmodelle können nur in begrenztem Maße politische Empfehlungen dazu geben, wie Verbraucher*innen ihre Ernährungsgewohnheiten umstellen könnten. Zurzeit können diese Modelle lediglich Szenarien abbilden, in denen eine Ernährungsumstellung bereits vollzogen wurde.
Zentrale Ergebnisse und Beiträge
Diese Arbeit leistet auf dreierlei Weise einen Beitrag zur Modellierung fundamentaler Veränderungen in Bezug auf Ernährung. Kapitel 2 leistet einen theoretischen Beitrag. Kapitel 3 bis 5 tragen Modellierungsanwendungen bei. In Kapitel 6 stelle ich eine eigene Modellentwicklung vor, die die Abbildung des Konsumverhaltens in sektoralen Simulationsmodellen verbessert.
In Kapitel 2 stelle ich drei Ansätze zur Nachfragemodellierung vor: erstens Probleme der linearen (LP) und quadratischen Programmierung (QP), zweitens Nachfragesysteme, die sich aus der Maximierung des Nutzens aus dem Konsum von Gütern ableiten, und drittens Nachfragesysteme, die sich aus der Maximierung des Nutzens aus dem Konsum der Charakteristika von Gütern ableiten. Alle drei Ansätze basieren auf der Annahme, dass Verbraucher*innen optimierend handeln. Die Ansätze unterscheiden sich hinsichtlich der Formulierung des Optimierungsproblems: Was ist das Ziel der Optimierung, was ist die Restriktion und was ist die Entscheidungsvariable? Ich stelle die wichtigsten Varianten von LP- und QP-Problemen vor, ausgehend von Stigler‘s „diet problem“, einer möglichst günstigen Ernährung, die den Nährstoffbedarf deckt (Stigler, 1945). Ich beschreibe Weiterentwicklungen, die die Präferenzen der Konsumierenden einbeziehen und in welchen Bereichen die Probleme Anwendung finden, z. B. bei der Menüplanung in der Gemeinschaftsverpflegung (Lancaster, 1992) oder in den Ernährungsempfehlungen der Deutschen Gesellschaft für Ernährung (DGE) (Schäfer et al., 2024).
Ich gebe einen Überblick über vier Nachfragefunktionen, die sich aus der Nutzenmaximierung in Bezug auf den Konsum von Gütern ableite lassen und in Simulationsmodellen genutzt werden: die Nachfragefunktion mit konstanten Substitutionselastizitäten (CES), ihre Unterformen Leontief und Cobb-Douglas sowie das lineare Ausgabensystem (LES). Ich leite die relevanten Eigenschaften jeder funktionalen Form ab und diskutiere, was diese für die Eignung einer funktionalen Form für bestimmte Modellierungskontexte bedeuten. Dies ist nicht immer eindeutig, denn die Eigenschaften haben in einigen Fällen widersprüchliche Implikationen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass keine der vorgestellten funktionalen Formen geeignet ist, um fundamentale Veränderungen in der Ernährung zu modellieren. Zur Simulation von geringeren Veränderungen, sind die beschriebenen Einschränkungen jedoch akzeptabel.
Ich entwickle die Grundzüge eines Nachfragesystems, das auf dem Konzept basiert, dass Verbraucher*innen Nutzen aus dem Konsum der Charakteristika von Gütern ableiten und nicht aus den Gütern selbst. Auf diese Weise addressiere ich die Einschränkungen, die ich in Bezug auf die vorgestellten Nachfragesysteme herausgearbeitet habe: Erstens erlauben die LP- und QP-Modelle keine Differenzierung danach, wie sehr eine so modellierte Ernährung den Nährstoffbedarf verfehlt. In dem von mir in Grundzügen entwickeltem Nachfragesystem leiten Verbraucher*innen den Nutzen aus der Nährstoffaufnahme ab, d. h. je näher die Nährstoffaufnahme dem Optimum ist, desto höher ist der abgeleitete Nutzen. Zweitens verwenden Simulationsmodelle, die eine der vorgestellten funktionalen Formen nutzen, in der Regel nicht den Verzehr von Lebensmitteln als Entscheidungsvariable, sondern kategorisieren Lebensmittel als Rohprodukte (z.B. Milch), Rohproduktderivate (z.B. Butter) oder bilden große Aggregate (z.B. „andere verarbeitete Lebensmittel“). Die Anwendung von funktionalen Formen auf Lebensmittel wäre jedoch aufgrund deren großer Anzahl eine Herausforderung. Auch die Beziehungen zwischen den Lebensmitteln, d. h. ob sie Substitute oder Komplemente sind, sind schwer zu bestimmen. Ein geeigneter Weg, um die Nachfragemodellierung von der Ebene der Rohprodukte auf die Ebene der Lebensmittel zu übertragen, ist, die Nachfrage nach Lebensmitteln auf der Grundlage der Lebensmittelcharakteristika zu modellieren. Ich schlage spezifische Formen für die Nutzenfunktion vor, die die unterschiedlichen Arten der Charakteristika berücksichtigen und sich auf die Anwendung für Lebensmittel fokussieren. Ich gruppiere Charakteristika, die demselben Zweck dienen. Ich lasse verschiedene Spezifikationen der Beziehung zwischen Nutzen und Charakteristika zu, wobei ich mich auf Nährstoffe als eine Gruppe von Charakteristika fokussiere. Ich leite eine Nachfragefunktion aus der Maximierung des Nutzens unter einer Budgetbeschränkung ab.
Als zweiten Beitrag simuliere ich vier Szenarien von Handelsunterbrechungen in Modellen, die funktionale Formen verwenden, die ich in Kapitel 2 vorgestellt habe.
Kapitel 3: Das erste Szenario einer Handelsunterbrechung kann sich aus unterschiedlichen Vorschriften in verschiedenen Ländern ergeben. So entschied der Europäische Gerichtshof (EuGH) 2018, dass genom-editierte (GE) Pflanzen gekennzeichnet werden müssen, während andere Regionen GE-Pflanzen wie konventionell gezüchtete Pflanzen behandeln und keine Kennzeichnung verlangen. Da es nicht möglich ist, ex-post festzustellen, ob eine Pflanze konventionell oder mithilfe von Genom-Editierung gezüchtet wurde, müssen Importunternehmen das Risiko eingehen, versehentlich nicht gekennzeichnete GE-Pflanzen einzuführen. Zusammen mit Ko-Autor*innen simuliere ich einen Importstopp, der eintreten könnte, wenn EU-Unternehmen zur Vermeidung dieses Risikos ganz auf den Import von Pflanzen verzichten, bei denen es marktreife genom-editierte Sorten gibt. Die Simulation umfasst Getreide und Sojabohnen und wird mit dem partiellen Gleichgewichtsmodell CAPRI durchgeführt.
Kapitel 4: Gemeinsam mit Ko-Autoren erweitere ich diesen Importstopp auf alle Lebens- und Futtermittel. Diese Simulation ermöglicht eine detaillierte Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Wertschöpfungsketten im EU-Agrarsektor. Das Szenario kann sowohl als Einfuhrstopp infolge von politischen Entscheidungen der EU als auch als Ausfuhrstopp von Handelspartner*innen der EU interpretiert werden. Sojabohnen sind der zentrale Agrarrohstoff, der die EU-Landwirtschaft mit dem Weltmarkt verbindet. Soja ist ein wichtiges Futtermittel; daher wirkt ein Importstopp auf die EU-Landwirtschaft über den Tiersektor. Der Importstopp bei den meisten anderen Erzeugnissen kann von der EU-Landwirtschaft ohne starke Preisauswirkungen aufgefangen werden, da die EU sich bei vielen Lebensmitteln nahezu selbst versorgen kann und über eine ausreichende Größe und Vielfalt an agrarökologischen Zonen verfügt, um viele verschiedene Erzeugnisse zu produzieren. Aufgrund der geringeren Verfügbarkeit von Soja für Futtermittel in einem Importstopp-Szenario, gehen die Fleischproduktion und die Exporte der EU zurück. In anderen Regionen der Welt nimmt die Produktion zu. Die Fleischproduktion in der EU ist relativ kosteneffizient und verursacht weniger Treibhausgasemissionen pro Einheit als die Fleischproduktion in anderen Regionen. Der EU-Importstopp führt zu einer Umverteilung der Fleischproduktion in Regionen, in denen die Produktion teurer und weniger emissionseffizient ist. Folglich steigen die globalen Preise und die Treibhausgasemissionen der Landwirtschaft. Anstatt Importe zu unterbinden, würde eine Reduktion der Fleischproduktion und des Fleischkonsums die Abhängigkeit der EU von Sojaimporten wirksam verringern, während gleichzeitig globale Treibhausgasemissionen reduziert würden. Flächen, die nicht für die Futtermittelproduktion genutzt werden, könnten ökologischen Zwecken zugeführt werden und dazu beitragen, die Klimaziele und die verbindlichen EU-Richtlinien zur Luft- und Wasserqualität zu erfüllen.
Kapitel 5: Importabhängigkeit ist auch außerhalb der EU ein Thema. In Zeiten zahlreicher Handelsunterbrechungen könnten politische Entscheidungsträger*innen die Förderung der heimischen Nahrungsmittelproduktion als eine Win-Win-Situation betrachten, in der die heimische Beschäftigung geschützt und die Abhängigkeit von unsicheren Handelsbeziehungen verringert wird (Cottrell et al., 2019; Maetz et al., 2011; Marchand et al., 2016; Puma et al., 2015). Ich präsentiere zwei Modellierungsstudien zu Präferenzverschiebung hin zu heimischen Produkten, beispielsweise infolge nichttarifärer Maßnahmen wie Kampagnen zur Förderung lokaler Produkte. Für Benin modelliere ich eine Präferenzverschiebung hin zu inländisch produziertem Fisch, Geflügel und Reis und vergleiche die gesamtwirtschaftlichen Auswirkungen der Präferenzverschiebung für die einzelnen Lebensmittel. Für Kenia simuliere ich eine Präferenzverschiebung hin zu inländisch produziertem Mais und vergleiche sie mit einem Zoll, der zu demselben Rückgang der Importe führt. Die gestiegene Nachfrage nach heimischen Produkten erhöht den Preis des Produkts. Sie erhöht die inländische Produktion, und aufgrund der Konkurrenz um Produktionsfaktoren steigen auch die Preise anderer Produkte. Insgesamt führt dies zu einem Rückgang des privaten Konsums. Unterschiedliche Faktorintensitäten der betreffenden Produkte beeinflussen das Haushaltseinkommen unterschiedlich. Interessanterweise haben die Interventionen in beiden Ländern starke indirekte Auswirkungen auf die wichtigsten Exportindustrien, nämlich Baumwolle und Baumwollverarbeitung in Benin und Tee und Blumen in Kenia. Daraus schließe ich, dass Interventionen in den Sektoren Geflügel, Reis und Fisch in Benin und Mais in Kenia keine gute Wahl sind, um die Nettozahlungen aus dem Ausland zu erhöhen. Die Szenarien wurden gemeinsam mit Ko-Autor*innen aus beiden Ländern entwickelt. Die Simulationen wurden mit dem allgemeinen Gleichgewichtsmodell STAGE durchgeführt. Ich entwickle eine neue Methode zur Präferenzverschiebung zwischen inländischen und importierten Produkten, den perceived price distortion factor. Dieser Parameter ermöglicht es, das Verhalten der Verbraucher*innen so zu modellieren, als ob der relative Preis des inländischen Gutes niedriger wäre als er ist, während die Preise tatsächlich gleichbleiben.
Der dritte Beitrag ist die Entwicklung eines Modells zur Verbesserung von Simulationsmodellen wie CAPRI und STAGE hinsichtlich ihrer Fähigkeit, den Lebensmittelkonsum und Veränderungen in der Ernährung zu modellieren. Ich stelle diesen Beitrag in Kapitel 6 vor.
Als Grundlage verbessere ich das Verständnis des Status quo-Konsums. Um auf Verzerrungen und Fehler in den Daten einzugehen, erstelle ich eine Datenbank, die Informationen aus sieben Datensätzen kombiniert und zuverlässiger ist als die einzelnen Datensätze. Ich konsolidiere die Datensätze zu einem konsistenten Mengenfluss und verbinde so 619 Rohprodukte in 42 Kategorien der CAPRI-Marktbilanz mit 85 Prozessen, die die Rohprodukte in 797 verschiedene Derivate umwandeln, die entweder in dieser Form verzehrt oder zu einem von 906 Lebensmitteln kombiniert werden. Die Verbindung von Verzehrmengen mit Rezepturen und Verarbeitungskoeffizienten ermöglicht es, sowohl den direkten als auch den indirekten Verzehr von Rohprodukten zu analysieren. Ich quantifiziere das erhebliche Ausmaß, in dem viele Rohprodukte als Zutaten in anderen Lebensmitteln verzehrt werden. Ich stelle fest, dass der Gesamtverzehr von Eiern, rotem Fleisch, Streichfetten und pflanzlichen Ölen wesentlich höher ist als der direkte Verzehr, wie er in der genutzten Verzehrstudie angegeben wird.
Ausgehend von dem konsistenten Mengenfluss, modelliere ich die Umsetzung von Ernährungsempfehlungen. Ich unterscheide zwischen zwei Arten von Empfehlungen. Lebensmittelbezogene Ernährungsempfehlungen (FBDG) beziehen sich auf Verzehrmengen für Gruppen von Lebensmitteln, z.B. für Getreideprodukte. Die Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DGE) veröffentlicht ihre Empfehlungen in diesem Format (Schäfer et al., 2024). Im Gegensatz dazu empfiehlt die Planetary Health Diet (PHD) der EAT-Lancet-Kommission (Willett et al., 2019) Verzehrmengen von Rohproduktäquivalenten, z. B. pflanzlichen Ölen, ohne weitere Angaben, wie diese verzehrt werden sollen. Das von mir entwickelte Modell ermöglicht die Übertragung der Empfehlungen auf die jeweils anderen Ebenen und macht die verschiedenen Arten von Empfehlungen vergleichbar.
Ich berechne die Marktbilanzmengen, die mit einer deutschlandweiten Umsetzung der DGE-Empfehlungen verbunden wären. Diese Übertragung ermöglicht eine genaue Modellierung der FBDG in einem sektoralen Simulationsmodell wie CAPRI. Bei Rohprodukt-basierten Empfehlungen wie der PHD gibt es unendlich viele Kombinationen von Lebensmitteln, mit denen Konsumierende die empfohlenen Verzehrmengen von Rohproduktäquivalenten erreichen können (z. B. können Pflanzenöle direkt oder indirekt in Salatdressing, Kuchen oder Pommes frites verzehrt werden). Ich ermittle die Kombination von Lebensmitteln, die den Essgewohnheiten der Verbraucher*innen möglichst nahe kommt und gleichzeitig die PHD-Empfehlungen zum Verzehr von Rohproduktäquivalenten erfüllt. Anhand des konsistenten Mengenflusses lässt sich außerdem die Genauigkeit der Empfehlungen bewerten. Ich analysiere den direkten und indirekten Verzehr von Rohproduktäquivalenten bei der Umsetzung der DGE-Empfehlungen. Bei einigen Lebensmitteln stelle ich erhebliche Abweichungen fest. So empfiehlt die DGE beispielsweise die Aufnahme von 12 g pflan
Cross-cultural adaptation and psychometric evaluation of a German version of the Activity Patterns Scale (APS-GE)
No full textIn den letzten Jahrzehnten konnte Evidenz dafür geliefert werden, dass individuelle und sehr komplexe Faktoren zu einer Chronifizierung chronischer Schmerzen führen, die nur unter Berücksichtigung bio-psycho-sozialer Aspekte verstanden werden können. Aktivitätsmuster spielen dabei eine zentrale Rolle in der Schmerzbewältigung. So konnten bereits wichtige Aktivitätsmuster gefunden und um zusätzliche Dimensionen erweitert werden. Es wird unterschieden zwischen Schmerz- und Aktivitätsvermeidung, aufgaben- sowie schmerzabhängigem Durchhalten, exzessiver Überaktivität und drei verschiedenen Formen von Belastungsregulation. Der Activity Patterns Scale (APS) Fragebogen, erstmals entwickelt in Spanien, inkludiert diese Aktivitätsmuster und verknüpft Belastungsregulation mit drei unterschiedlichen Zielsetzungen (Aktivitätsniveau erhöhen, Energie für wertvolle Tätigkeiten, Schmerzreduktion). Eine Differenzierung dieser Verhaltensmuster hat relevante klinische Auswirkungen auf das Beeinträchtigungserleben und die Lebensqualität. Es lassen sich vorteilhafte und nachteilige Verhaltensmuster extrahieren und auf Patient*innen übertragen, um Therapiekonzepte perspektivisch an individuellen Dispositions- und Fähigkeitskonstellationen auszurichten. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war die psychometrische Validierung und kulturelle Adaptation der APS für den deutschsprachigen Raum.
Die Stichprobe bestand aus 221 Teilnehmenden, die muskuloskelettale Beschwerden aufwiesen. In Vorbereitung ist eine autorisierte deutsche Übersetzung des spanischen Originals erfolgt. Die psychometrische Fragebogenvalidierung der APS-GE erfolgte in Anlehnung an die COSMIN Empfehlungen und die Validierung der Originalversion des Instruments. Eine konfirmatorische Faktorenanalyse wurde zur Überprüfung der verschiedenen Faktorenstrukturen (3-, 6-, 8-) der Aktivitätsmuster durchgeführt.
Zur Bestimmung der Konstrukt- und Kriteriumsvalidität wurde ein hypothesengeleitetes Vorgehen gewählt, das sowohl den Vergleich mit etablierten Fragebögen als auch die Analyse von Zusammenhängen zwischen Aktivitätsmustern und verschiedenen funktionellen sowie psychologischen Outcomes umfasste. Die Analysen ergaben durchgängig moderate Effektstärken.
Die APS-GE wies weiterhin zufriedenstellende Qualität in Bezug auf die psychometrischen Gütekriterien und die Test-Retest-Reliabilität auf. Die 8-Faktorenstruktur konnte sich in der deutschen Stichprobe bewähren. Trotz hoher Korrelationen zwischen den Belastungsregulationssubskalen resultierten unterschiedliche Auswirkungen auf verschiedene klinische Outcome Parameter. Besonders Belastungsregulation, Energie für wertvolle Tätigkeiten, korrelierte invers mit negativem Affekt und Stress. Zudem zeigten sich die höchsten signifikanten Korrelationen zwischen Aktivitätsvermeidung und Beeinträchtigung (r = 0,474) sowie exzessiver Überaktivität und negativem Affekt (r = 0,402).
Die vorliegende Arbeit deutet darauf hin, dass die APS-GE ein valides und reliables Selbsterhebungsinstrument für die Erfassung von Aktivitätsmuster darstellt. Vermeidung, Durchhalten sowie Belastungsregulation erwiesen sich wie in der spanischen Stichprobe als multidimensionale Konstrukte. Gleichzeitig bietet sie eine Grundlage für die Forschung an motivationalen Hintergründen verschiedener Schmerzbewältigungsstile.Over the past decades, evidence has been provided indicating that individual and highly complex factors contribute to the chronification of chronic pain, a process that can only be fully understood within a biopsychosocial framework. Activity patterns play a central role in coping with chronic pain. Key activity patterns have already been identified and expanded to include additional dimensions. These patterns include pain avoidance, activity avoidance, task- and pain-contingent persistence, excessive persistence, and three distinct forms of pacing behavior. The Activity Patterns Scale (APS), originally developed in Spain, encompasses these patterns and links pacing to three different motivational goals: increasing activity level, conserving energy for valued activities, and pain reduction. Differentiating between these behavioral patterns has significant clinical implications for the experience of disability and quality of life. Beneficial and maladaptive behavior patterns can be identified and applied to patient populations in order to tailor treatment approaches to individual dispositions and capacities. The aim of the present study was the psychometric validation and cultural adaptation of the APS for German-speaking populations.
The sample consisted of 221 participants with musculoskeletal pain. An authorized German translation of the original Spanish version was developed in preparation for the study. Psychometric validation of the German version of the APS (APS-GE) was conducted following COSMIN guidelines and the validation strategy of the original instrument. Confirmatory factor analyses were used to evaluate alternative factor structures (3-, 6-, and 8-factor models) of activity patterns. To assess construct and criterion validity, a hypothesis-driven approach was used. This included comparisons with established questionnaires and the analysis of associations between activity patterns and various functional and psychological outcome parameters. Across all analyses, moderate effect sizes were observed.
The APS-GE demonstrated satisfactory psychometric properties, including good test-retest reliability. The 8-factor structure was supported within the German sample. Despite high intercorrelations among the pacing subscales, distinct associations with clinical outcomes were observed. In particular, the pacing dimension energy conservation for valued activities was inversely associated with negative affect and stress. The strongest significant correlations were found between activity avoidance and disability (r = 0.474), as well as between excessive overactivity and negative affect (r = 0.402).
The findings suggest that the APS-GE is a valid and reliable self-report instrument for assessing activity patterns. As in the Spanish version, avoidance, persistence, and pacing emerged as multidimensional constructs. The APS-GE also provides a useful foundation for further research into the motivational underpinnings of different pain coping styles.2025-08-2
Land-use trajectories in lowland Sumatra: Impacts on leaf area index and below-canopy temperatures
No full textLandnutzungsänderungen von Wald zu landwirtschaftlichen Flächen sind weltweit weit verbreitet und führen zu einem erheblichen Verlust an Biodiversität und beeinträchtigen Ökosystemfunktionen. Die Landnutzungsänderungen vom Wald zur Landwirtschaft tragen zu erhöhten Oberflächen- und Lufttemperaturen bei, sowohl in den oberen Schichten der Vegetation als auch in den Bereichen unterhalb des Kronendachs. Die Temperaturen unterhalb des Kronendachs sind von großer Bedeutung, da hier eine bedeutende Artenvielfalt vorkommt, wesentliche Ökosystemfunktionen reguliert werden, und Menschen leben und arbeiten. Über die Temperaturdynamik unterhalb des Kronendachs im Zusammenhang mit Landnutzungsänderungen und der Wiederherstellung von Ökosystemen ist jedoch wenig bekannt. In unserer Studie haben wir den Kronendach-Blattflächenindex (LAI) und die Oberflächentemperaturen unterhalb des Kronendachs in einer ländlichen Region im Tiefland von Sumatra, Indonesien, untersucht – eine Region, die für ihre Landnutzungsänderungen in den letzten Jahrzehnten bekannt ist und von Wäldern zu Monokulturplantagen führte. In der ersten Studie untersuchten wir die Auswirkungen konventioneller Landnutzungsverläufe (Wald zu Kautschuk- und Ölpalmenmonokulturen) auf den Kronendach-Blattflächenindex (LAI) und die Oberflächentemperaturen unterhalb des Kronendachs. In der zweiten Studie untersuchten wir das Potenzial diese Entwicklungen teilweise umzukehren; Bäume wurden in den Ölpalmanbau integriert. Darüber hinaus untersuchten wir die mögliche Rolle der Kautschuk- Agroforstwirtschaft und diskutieren Optionen für eine gesündere thermische ländliche Umgebung.
Unsere erste Studie prüfte die Hypothese, dass die Umwandlung von Wäldern in Monokulturen den LAI verringert, was zu höheren Temperaturen unter der Baumkronenoberfläche führt. Bei diese Studie auf Landschaftsebene im EFForTS-Projekt (EFForTS-LA) haben wir den LAI und die Temperaturen unter der Baumkrone in vier Landnutzungstypen gemessen: Wald, Buschland, Kautschuk und Ölpalme – und das auf 132 räumlich gut verteilten Plots. Wir fanden heraus, dass der LAI mehr als den Faktor 10 variierte, wobei die höchsten Werte in Wäldern und die niedrigsten in Kautschuk- und Ölpalmenplantagen beobachtet wurden. Die Temperaturen unter der Baumkronenoberfläche stiegen mit abnehmendem LAI deutlich an. Ein Rückgang des LAI um eine Einheit (m2 Blattfläche pro m2 Bodenfläche) erhöhte die Bodenoberflächentemperatur um die Mittagszeit um 0,95 °C (Vertrauensintervall: 1,07 - 0,83 °C). Ebenso wurden die Temperaturen, die auf den Oberflächen von Kopfbedeckungen oder
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Hijabs unter dem Blätterdach gemessen wurden, stark beeinflusst. Bei einer hellbraunen Hijab stieg die durchschnittliche Oberflächentemperatur mittags von Wald zu Ölpalme um 4,0 °C. Diese Studie kam zu dem Schluss, dass die Landnutzungsverläufe vom Wald zum Kautschuk- und Ölpalmenanbau einen negativen Einfluss auf den LAI und die Erhöhung der Temperaturen unter den Baumkronen haben.
Unsere zweite Studie prüfte die Hypothesen: a) Die Integration von Bäumen in Ölpalmenplantagen erhöht den LAI und reduziert dadurch die Temperaturen unter dem Kronendach, b) Die Temperaturen unter dem Kronendach sinken mit zunehmendem LAI im Kronendach, struktureller Komplexität des Bestandes und beobachteter Gehölzvielfalt, und c) Die Vielfalt gepflanzter Bäume und die Inselfläche erhöhen den LAI und reduzieren die Temperaturen unter dem Kronendach. In Ölpalmenmonokulturen wurden Bäume mit unterschiedlicher Artenvielfalt (0 - 6) und Bauminselfläche (25 m2, 100 m2, 400 m2, 1600 m2) integriert. Diese Studie wurde neun Jahre nach der Baumpflanzung in einem Experiment zur Bereicherung der Artenvielfalt (EFForTS-BEE) im Tiefland von Sumatra durchgeführt. Daten aus Wäldern und Monokultur-Ölpalmenplantagen aus einem groß angelegten EFForTS-LA wurden als Referenz für das Experiment verwendet. Im Vergleich zu Monokultur- Ölpalmenplantagen in der Landschaft erhöhte die Baumintegration (Baumpflanzung plus natürliche Verjüngung) im Experiment den Kronendach-Blattflächenindex um 0,8 m2 m-2 (27 %) und reduzierte die Oberflächentemperatur des Bodens unter dem Kronendach um 1,5 °C um die Mittagszeit. Ebenso wurden die Oberflächentemperaturen der Hijabs der Arbeiterinnen und der schwarz-weißen Referenztafeln deutlich reduziert. In Naturwäldern war der LAI allerdings viel höher und die Temperaturen unter der Baumkrone niedriger als im Baumintegrationsexperiment. Auf den Versuchsflächen waren das Pflanzen von Bäumen und die natürliche Verjüngung in Kombination wirksamer bei der Steigerung des LAI als die natürliche Verjüngung alleine. Gemischte Effektmodelle identifizierten den Blattflächenindex als Schlüsselfaktor für die Temperatur unter der Baumkrone, zusammen mit der Sonneneinstrahlung und der Tageszeit. Andere Faktoren wie die Bauminselfläche, die beobachtete Baumartenvielfalt und die strukturelle Komplexität des Bestandes waren weniger wichtig. Unsere Ergebnisse zeigten, dass die Baumintegration durch Pflanzen und natürliche Verjüngung Möglichkeiten bietet, die hohen Temperaturen unter der Baumkrone beim Ölpalmenanbau einzudämmen, und dass der Blattflächenindex dabei ein entscheidender Faktor ist.
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Im Weiteren untersuchten wir auch den LAI und die Temperaturdynamik unter der Baumkrone in zwei Arten des Kautschukanbaus: Kautschuk-Agroforste (Jungle Rubber) und konventionelle Kautschuk-Monokulturen. Unsere Ergebnisse zeigten, dass die durchschnittliche LAI im Jungle Rubber (4,5 m2 m-2) fast doppelt so hoch war wie in Kautschuk-Monokulturen (2,3 m2 m-2). Die durchschnittliche Bodenoberflächentemperatur unter der Baumkrone waren in Kautschuk-Monokulturen deutlich höher (1,99 °C) als im Jungle Rubber. Oberflächentemperaturmessungen von Arbeitermützen und Hijabs folgten einem ähnlichen Trend, was den Einfluss der Baumkronenbedeckung auf die lokalen Temperaturbedingungen weiter unterstreicht. Unsere Studie zeigte auch, dass Buschland, Jungle Rubber und baumintegrierte Ölpalmenplantagen ähnliche Bodenoberflächentemperaturen unter der Baumkrone aufwiesen. Diese Temperaturen waren niedriger als die in Ölpalmen- und Kautschuk-Monokulturen beobachteten, aber höher als in Wäldern. Dieses Ergebnis zeigt deutlich, dass die Integration von Bäumen die Temperaturen unter der Baumkrone effektiv senkt.
In Anbetracht der zunehmenden Hitzebelastung von Natur und Mensch, die durch den starken Anstieg der globalen Temperaturen und die zusätzlichen direkten Auswirkungen der Landnutzungsänderungen auf die Oberflächen unterhalb der Baumkronen entsteht, mag die Verringerung der Mittagstemperatur um 1,5 °C bescheiden erscheinen. Für Natur und Menschen, die der Hitze und ihren negativen Auswirkungen auf die Gesundheit ausgesetzt sind, erweist sich die Integration von Bäumen jedoch als eine mögliche Möglichkeit, diese Auswirkungen abzumildern.
Insgesamt führten Landnutzungsänderungen von Wald zu Kautschuk- und Ölpalmplantagen und die damit verbundene Abnahme des LAI im Kronendach zu einem deutlichen Anstieg der Oberflächentemperaturen unterhalb des Kronendachs. Die Integration von dicht belaubten Bäumen hat sich als eine Strategie zur Abschwächung dieser nachteiligen Temperatureffekte erwiesen. Die Integration von Bäumen in diese Monokulturen bietet eine vielversprechende Möglichkeit, den Temperaturanstieg abzumildern.Land-use change is widespread across the globe, leading to significant biodiversity loss and impairing ecosystem functions. The land-use trajectories from forest to agriculture contributes to increased surface and air temperatures, both in the upper layers of vegetated land and the areas below the canopy. Below the canopy environment is critical, where significant biodiversity thrives, essential ecosystem functions are regulated, and humans live and work. However, little is known about below-canopy temperature dynamics in the context of land-use change and ecosystem restoration. In our study we assessed the canopy leaf area index (LAI) and below-canopy surface temperatures in a rural lowland landscape in Sumatra, Indonesia – a region, known for its land-use changes over the past decades, has transitioned from forests to monoculture plantations. In the first study, we examined the impact of conventional land-use trajectories (forest to rubber and oil palm monocultures) on canopy leaf area index (LAI) and below-canopy surface temperatures. In the second study, we explored the potential to partially reverse these trajectories by integrating trees into oil palm monoculture. Further, we explore the potential role of rubber agroforestry, and discuss options for a healthier thermal rural environment.
Our first study tested the hypothesis that forest conversion to monocultures reduces LAI, leading to increased below-canopy surface temperatures. In the landscape assessment (EFForTS-LA), we measured LAI and below-canopy surface temperature across four land-use types: forest, shrubland, rubber, and oil palm - spanning 132 spatially well-distributed plots. We found that LAI varied more than tenfold, with the highest values observed in forests and the lowest in rubber and oil palm plantations. Below-canopy surface temperatures increased significantly as LAI decreased. A decrease in LAI by one unit (m2 leaf area per m2 ground area) increased ground surface temperature by 0.95 °C (confidence interval: 1.07 - 0.83 °C) around noon. Likewise, the temperatures measured on peoples’ cap or hijab surfaces under the canopy was strongly affected. For a light-brown hijab, the average noon surface temperature increased by 4.0 °C from forest to oil palm. This study concluded that the land-use trajectories from forest to rubber and oil palm negatively impact on LAI and increased below-canopy temperatures.
Our second study tested the hypotheses a) Tree integration into oil palm plantations enhances LAI and thereby reduces below-canopy temperatures, b) Below-canopy temperatures decrease with increasing canopy LAI, stand structural complexity and observed woody diversity, and 3) Planted tree diversity and island area increase LAI and reduce below-canopy temperatures. In
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oil palm monoculture, trees are integrated with varied planting diversity (0 - 6) and tree island area (25 m2, 100 m2, 400 m2, 1600 m2). This study was conducted nine years after tree planting in an experiment on biodiversity enrichment in lowland Sumatra (EFForTS-BEE). Data from forests and monoculture oil palm plantations from a larger-scale EFForTS-LA were used as a reference for the experiment. Compared to monoculture oil palm plantations in the landscape, tree integration (tree planting plus natural recruitment) in the experiment increased the canopy leaf area index by 0.8 m2 m-2 (27%) and reduced below-canopy surface temperature of the ground around noon by 1.5 °C. Similarly, the surface temperatures of workers' hijabs and black and white reference boards were notably reduced. In old-growth forests LAI was much higher and below-canopy temperatures were lower than in the tree integration experiment. On the experimental plots, tree planting plus natural recruitment was more effective in increasing LAI than natural recruitment alone. Mixed-effects models identified leaf area index as a key predictor of below-canopy surface temperatures, together with solar irradiance and time of the day. Other factors such as tree island area, observed tree diversity, and stand structural complexity, were less important. Our findings indicated that tree integration by planting and natural recruitment offers opportunities to curb high below-canopy temperatures in oil palm cultivation, and that leaf area index is a crucial factor therein.
In the synthesis of our study, we also examined LAI and below-canopy temperature dynamics within two types of rubber cultivation in the same landscape: rubber agroforests, often referred as jungle rubber, and conventional rubber monocultures. Our findings revealed that the average LAI in jungle rubber (4.5 m2 m-2) was nearly double that of rubber monocultures (2.3 m2 m-2). The average below-canopy ground surface temperature in rubber monoculture is significantly higher (1.99 °C) compared to jungle rubber. Surface temperature measurements of workers' caps and hijabs followed a similar trend, further underscoring the influence of canopy cover on local temperature conditions. Our study also showed that shrublands, jungle rubber, and tree- integrated oil palm plantations exhibited similar below-canopy ground surface temperatures. These temperatures were lower than those observed in oil palm and rubber monocultures but higher than in forests. This finding clearly demonstrates that the integration of trees effectively reduces below-canopy temperatures.
Considering rural thermal environment, the reduction of 1.5 °C around noon may seem modest in view of the increasing heat stress imposed on nature and humans, given the steep increase in global temperatures and the additional direct effects of land-use change on below-canopy
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surfaces. However, for nature and people exposed to heat and its adverse effects on health, tree integration appears as a potential way to mitigate such effects.
Overall, in addition to climate warming, land transformation and associated declines in canopy leaf area index significantly increase below-canopy surface temperatures. Mitigation strategies to address these adverse temperature effects include integrating a higher density of trees and incorporating species with dense foliage into landscapes. We conclude that planting native tree species within monoculture plantations offers an opportunity to partially reverse the rising temperature and support ecosystem restoration in dynamic mosaic landscapes.2025-11-1
Verbesserung des Gesundheitszustandes von Patienten nach aortokoronarer Bypass-Operation durch eine periinterventionelle, multimodale Behandlungsstrategie
No full textDeutsches Zentrum für Herz-Kreislauf-Forschung (DZHK)Abstract Background: Coronary artery bypass grafting (CABG) is a common procedure for treating coronary artery disease but is associated with significant physical and psychological stress that can impact recovery. Psychological and environmental factors play a crucial role in postoperative outcomes and quality of life.
Objective: This study evaluated the feasibility, acceptance, and efficacy of a perioperative, multimodal treatment approach aimed at improving the health status of patients undergoing elective CABG surgery.
Methods: In a prospective, randomized, controlled, three-arm pilot trial (I-COPE), 88 patients were assigned to either a control group receiving standard care, an intervention group receiving psychological support (Group A), or a group receiving psychological and multimodal sensory interventions (Group B). Interventions included structured conversations, an informational booklet, light therapy, noise reduction, music therapy, and virtual reality. Outcomes included subjective health status (EQ-5D-VAS), quality of life (SF-12), pain- related disability (PDI), general self-efficacy (GSW), and serum concentrations of IL-6, IL-8, and TNF-α.
Results: Both intervention groups showed improvements in psychological well-being, pain-related disability, and perceived health status. Group B demonstrated additional benefits, including reduced inflammatory markers and shorter hospital stays, indicating enhanced recovery through multimodal support.
Conclusion: Perioperative multimodal interventions are feasible and well accepted. They may improve physical and psychological outcomes and support faster recovery in CABG patients. Further research is needed to validate these findings in larger cohorts.2025-09-2
Exploring Fluorescent Behavior in π-Conjugated Molecules: Synthesis and Structure–Property Insights
No full textThis thesis investigates the solid-state fluorescence behavior of anthracene and BODIPY-based fluorophores, with a focus on how molecular structure and non-covalent interactions influence photophysical properties. Emphasis is placed on halogen-substituted anthracenes and their potential to engage in halogen-π and π–π interactions, thereby modulating excimer formation and emission characteristics. New derivatives functionalized at both central and peripheral positions were synthesized and structurally analyzed to elucidate the relationship between substitution patterns and excited-state properties. Complementary studies on structurally diverse BODIPY dyes reveal how aggregation and packing motifs affect luminescence. Additionally, coordination complexes and receptor–spacer–fluorophore systems were developed to probe fluorescence modulation through metal coordination and photoinduced electron transfer (PET) processes. Collectively, these results advance the understanding of structure–property relationships in π-conjugated luminophores and provide design strategies for future optoelectronic and sensing applications.2025-08-0
Changes in masticatory performance of patients with myofascial pain before and after splint therapy: a prospective clinical study
No full textZiel dieser Studie war es, Veränderungen der Kaufeffizienz bei Patienten mit myofaszialen Schmerzen vor und nach dreimonatiger Schienentherapie zu untersuchen. 27 Patienten mit diagnostizierten myofaszialen Schmerzen gemäß der DC-TMD-Kriterien (16 Frauen, 11 Männer; Durchschnittsalter 32,3 Jahre, Interquartilbereich 15 Jahre) und 30 Kontrollpatienten (19 Frauen, 11 Männer; Durchschnittsalter 28,6 Jahre, Interquartilbereich 10,08 Jahre) wurden in diese Studie eingeschlossen. Okklusale Kontakte wurden mittels digitaler Okklusionssensorregistrierung analysiert. Die Kaueffizienz wurde mittels digitaler Bolusanalyse vor (T1) und nach (T2) Schienentherapie gemessen. Die berücksichtigten Variablen waren vollständiger Zahnkontakt (TTC), Okklusionszeit (TOC), Disklusionszeit (TDC), okklusale Asymmetrie (OAS) und Kauleistung (Bolus). Zum Zeitpunkt T1 zeigte die Interventionsgruppe signifikant unzureichende Okklusionsmuster hinsichtlich TOC (p < 0,001), TDC (p < 0,001) und OAS (p < 0,001). Die Bolusanalyse zeigte eine signifikant geringere Kauleistung der Interventionsgruppe zu den Zeitpunkten T1 und T2 im Vergleich zur Kontrollgruppe (p < 0,001). Zu T2 nahmen TOC (p < 0,001), TDC (p < 0,001) und OAS (p < 0,007) signifikant ab. TTS zeigte keinen signifikanten Unterschied. Die Durchmischungsrate nahm nach Schienentherapie ohne signifikanten Unterschied zu. Es wurde der Schluss gezogen, dass die Schienentherapie die Okklusionsparameter bei Patienten mit myofaszialen Schmerzen verbessert. Es wurde ein positiver Effekt auf die Kaufunktion beobachtet, der in zukünftigen Studien untersucht werden sollte.This study aimed to investigate changes of chewing function in patients with myofascial pain before and after three months of split therapy. Twenty-seven patients diagnosed with myofascial pain (TMD) according to DC-TMD criteria (16 female, 11 male; median age 32,3 years, interquartile range 15 years) and 30 control patients (19 female, 11 male; median 28,6 years, interquartile range 10,08 years) were included in this study. Occlusal contacts were analysed through digital occlusal sensor registration. Masticatory performance was measured using digital chewing gum assessment before (T1) and after (T2) splint therapy. The considered variables were total tooth contact (TTC), time of occlusion (TOC), time of disclusion (TDC), occlusal asymmetry (OAS), and masticatory performance (Bolus). At T1, TMD showed significantly insufficient occlusion patterns regarding TOC (p < 0.001), TDC (p < 0.001), and OAS (p < 0.001). Bolus showed significantly lower masticatory performance in TMD at T1 and T2 (p < 0.001). At T2, TOC (p < 0.001), TDC (p < 0.001) and OAS (p < 0.007) decreased significantly. TTS showed no significant difference. Bolus of TMD increased during treatment without significant difference. It was concluded that splint therapy improves occlusal parameters in patients with myofascial pain. A positive effect on masticatory function was observed, which should be investigated in future studies.2025-10-0
Effects of selective androgen and estrogen receptor modulators on metaphyseal tibial fracture healing in an ovariectomized rat model
No full textDie Osteoporose ist die häufigste systemische Skeletterkrankung. Sie betrifft zumeist Frauen nach der Menopause, bedingt durch einen Rückgang der Sexualhormone. Infolgedessen kommt es zum Abbau von Knochengewebe, was zur erhöhten Frakturanfälligkeit führt. Statistisch betrachtet erleidet fast jede zweite Frau nach dem 50. Lebensjahr eine Osteoporose-bedingte Knochenfraktur, wobei die Lebenszeitprävalenz mit zunehmendem Alter steigt. Derzeitige Therapieansätze intendieren vornehmlich darin, das Frakturrisiko zu senken. Da jedoch eine Osteoporose zumeist erst mit dem Auftreten einer Fraktur erkannt wird und sich die Knochenheilung im Rahmen der Erkrankung beeinträchtigt darstellt, ist es notwendig einen medikamentösen Therapieansatz zur Verbesserung der osteoporotischen Frakturheilung zu eruieren. In kürzlich veröffentlichten Studien konnten bereits positive Effekte einer kombinierten Behandlung mit selektiven Androgen- (SARM) und Östrogen-Rezeptormodulatoren (SERM) auf den osteoporotischen Knochen von Ratten festgestellt werden. Hierbei wurde der Einfluss auf die Knochenheilung jedoch nicht untersucht. Ziel unserer Studie war es daher, die Effekte der Kombinationsbehandlung aus Ostarine (SARM) und Raloxifen (SERM) auf die metaphysäre Frakturheilung am ovarektomierten Rattenmodell zu prüfen. Gleichzeitig erfolgte ein Vergleich mit den beiden Substanzen in Monotherapie.
In diesem Versuch wurden zu Beginn 75 drei Monate alte weibliche Sprague-Dawley Ratten entweder unversehrt gelassen (NON-OVX, n=15) oder einer vollständigen Ovarektomie unterzogen (n=60). Die ovarektomierten Ratten wurden in vier Gruppen unterteilt. Eine ovarektomierte Gruppe erhielt keine Behandlung (OVX, n=15). Die anderen ovarektomierten Ratten erhielten entweder Ostarine (OSR, n=15), Raloxifen (RLX, n=15), oder die Kombination der beiden Substanzen (OSR+RLX, n=15). Den Ratten wurde gemeinsam mit den jeweiligen Substanzen eine sojafreie Diät über den gesamten Versuchszeitraum von 13 Wochen verabreicht. Die durchschnittlichen Tagesdosierungen betrugen 0,53 ± 0,03 mg/kg KG Ostarine und 10,85 ± 0,85 mg/kg KG Raloxifen. Acht Wochen nach der Ovarektomie wurde bei allen Ratten eine bilaterale transversale Osteotomie der Tibiametaphyse durchgeführt, die mittels 5-Loch-Leibinger-Platte und 4 Schrauben osteosynthetisch versorgt wurde. Die Frakturheilung wurde fünf Wochen nach der Osteotomie geprüft. Hierzu wurden Serumanalysen sowie eine biomechanische Testung durchgeführt. Außerdem wurden die Tibiae mittels Mikro-CT, Mikroradiographie und polychromer Sequenzmarkierung untersucht. Um körperliche Unterschiede zu eruieren, erfolgte ein Wiegen der Körpergewichte, des Futters und der Uteri. Die statistische Auswertung erfolgte mittels einfacher Varianzanalyse (one-way ANOVA) und Tukey-Kramer-Test. Ein Ergebnis galt als statistisch signifikant bei p<0,05.
Die Ovarektomie führte zur gesteigerten Gewichtszunahme und Futteraufnahme verglichen mit NON-OVX. Ratten, die Raloxifen in ihrer Diät (RLX, OSR+RLX) erhalten hatten, zeigten diese Eigenschaft nicht. Die Ovariektomie führte zu einer Uterusatrophie, während die Behandlung mit Ostarine (OSR, OSR+RLX) eine Uterushypertrophie zur Folge hatte. Die Serumanalyse der AP-Aktivität sowie von OC und CTX-I, als Parameter des Knochenumbaus, zeigte bei RLX und OSR+RLX normalisierte Werte im Verhältnis zu NON-OVX, wohingegen die OSR-Gruppe eine Dysbalance der Werte aufwies. Vor allem die Erhöhung von CTX-I bei OSR deutete auf einen gesteigerten Knochenabbau hin. Im Drei-Punkt-Biegetest erwiesen sich die biomechanischen Eigenschaften des Frakturkallus bei den ovarektomierten Ratten (OVX) vermindert, während RLX und OSR+RLX sie steigerte. Insbesondere zeigte sich in den Gruppen RLX und OSR+RLX eine zweifache Erhöhung der Elastizität im Vergleich zur OVX-Gruppe. Die Effekte auf die Knochenheilung von OSR+RLX waren stärker bei RLX, während die alleinige Ostarinebehandlung bei OSR keine Auswirkungen auf die untersuchten Knochenparameter hatte. So waren Gesamtknochenmineraldichte, die BMD des Kallus und der Kortikalis, die Bone Volume Fraction (BV/TV) und das Kortikalisvolumen in den Gruppen mit RLX und OSR+RLX höher als in der unbehandelten ovarektomierten Versuchsgruppe. Das Gesamtvolumen und die Kallusfläche waren in diesen Gruppen niedriger. Diese Befunde deuteten auf die fortgeschrittene Knochenheilung in diesen Behandlungsgruppen hin. Die polychrome Sequenzmarkierung zeigte eine fortgeschrittenere Kallusmineralisierung in der Frühphase der Frakturheilung sowie eine frühere Frakturspaltüberbrückung bei OSR+RLX als in den anderen Gruppen (NON-OVX, OVX, RLX), während sie bei OSR verlangsamt ablief.
Zusammenfassend zeigte die Kombinationsbehandlung mit Ostarine und Raloxifen die besten Effekte auf die metaphysäre Frakturheilung. Raloxifen in Einzeltherapie verbesserte die Knochenheilung in geringerem Maße als OSR+RLX. Die Monobehandlung mit Ostarine erbrachte keinen vorteiligen Effekt für die osteotomierte Tibia. Als nachteilig erwies sich in den Ostarine-behandelten Gruppen ein uterotroper Effekt, der vermutlich auf die nicht ausreichende Gewebeselektivität von Ostarine zurückzuführen ist und einen weiteren Einsatz verbieten könnte. Unter Beachtung der zuvor veröffentlichten Studienergebnisse über die positiven Auswirkungen auf das osteoporotische Knochengewebe intakter Knochen, scheint die Kombinationsbehandlung mit Ostarine und Raloxifen ein vielversprechender Therapieansatz zur Behandlung der postmenopausalen Osteoporose und osteoporotischer Frakturen zu sein.Osteoporosis is the most common systemic skeletal disease. It primarily affects postmenopausal women due to a decline in sex hormones. As a result, bone tissue is lost, leading to an increased susceptibility to fractures. Statistically, nearly every second woman over the age of 50 suffers from an osteoporosis-related fracture, with lifetime prevalence increasing with age. Current therapeutic approaches mainly aim to reduce fracture risk. However, since osteoporosis is often only diagnosed after the occurrence of a fracture and bone healing is impaired in the context of the disease, it is necessary to explore pharmacological strategies that can improve osteoporotic fracture healing. Recently published studies have already demonstrated positive effects of combined treatment with selective androgen receptor modulators (SARMs) and selective estrogen receptor modulators (SERMs) on osteoporotic bone in rats. However, their influence on fracture healing has not yet been investigated. The aim of our study was therefore to evaluate the effects of combined treatment with Ostarine (SARM) and Raloxifene (SERM) on metaphyseal fracture healing in an ovariectomized rat model. At the same time, we compared the results with monotherapies of each substance.
In this experiment, 75 three-month-old female Sprague-Dawley rats were either left intact (NON-OVX, n=15) or underwent bilateral ovariectomy (n=60). The ovariectomized rats were divided into four groups. One group received no treatment (OVX, n=15). The remaining ovariectomized rats received either Ostarine (OSR, n=15), Raloxifene (RLX, n=15), or a combination of both substances (OSR+RLX, n=15). All animals were fed a soy-free diet throughout the 13-week study period along with their respective substances. The average daily doses were 0.53 ± 0.03 mg/kg BW Ostarine and 10.85 ± 0.85 mg/kg BW Raloxifene. Eight weeks after ovariectomy, a bilateral transverse osteotomy of the tibial metaphysis was performed in all rats, followed by osteosynthesis using a 5-hole Leibinger plate and four screws. Fracture healing was assessed five weeks after osteotomy. Serum analyses and biomechanical testing were conducted, and the tibiae were examined by micro-CT, microradiography, and polychrome sequential labeling. Body weights, food intake, and uterine weights were recorded. Statistical analysis was performed using one-way ANOVA and the Tukey-Kramer test, with significance set at p<0.05.
Ovariectomy led to increased weight gain and food intake compared to NON-OVX. Rats receiving Raloxifene (RLX, OSR+RLX) did not show this effect. Ovariectomy also caused uterine atrophy, whereas treatment with Ostarine (OSR, OSR+RLX) resulted in uterine hypertrophy. Serum analysis of AP activity as well as OC and CTX-I, markers of bone turnover, showed normalized values in RLX and OSR+RLX groups compared to NON-OVX, while the OSR group exhibited imbalanced levels. Particularly, the elevated CTX-I in OSR indicated increased bone resorption. In the three-point bending test, biomechanical properties of the fracture callus were reduced in ovariectomized rats (OVX), whereas RLX and OSR+RLX improved them. In particular, elasticity was doubled in RLX and OSR+RLX compared to OVX. The effects of OSR+RLX on fracture healing were stronger than those of RLX alone, while Ostarine monotherapy (OSR) showed no beneficial impact on the evaluated bone parameters. Total bone mineral density, callus and cortical BMD, bone volume fraction (BV/TV), and cortical volume were higher in the RLX and OSR+RLX groups compared to untreated OVX rats. Total volume and callus area were lower in these groups, indicating advanced bone healing. Polychrome sequential labeling demonstrated more advanced callus mineralization during the early phase of fracture healing and earlier bridging of the fracture gap in OSR+RLX compared to the other groups (NON-OVX, OVX, RLX), while OSR treatment delayed these processes.
In summary, combined treatment with Ostarine and Raloxifene produced the most favorable effects on metaphyseal fracture healing. Raloxifene monotherapy improved bone healing to a lesser extent than OSR+RLX. Ostarine monotherapy did not provide any beneficial effects for osteotomized tibiae. A disadvantage of Ostarine treatment was its uterotrophic effect, likely due to insufficient tissue selectivity, which may limit its clinical applicability. Considering previously published data on the positive effects of these agents on osteoporotic bone tissue in intact bone, combined treatment with Ostarine and Raloxifene appears to be a promising therapeutic approach for postmenopausal osteoporosis and osteoporotic fractures.2025-12-1
Korrektureffekte der subtalaren Arthrorise, der medialisierenden Calcaneusosteotomie und der Kombination beider Verfahren bei der Behandlung des adulten Pes planovalgus
No full textPedobarographyDie operative Behandlung des adulten Pes planovalgus mit subtalarer Arthrorise (SA), medialisierender Calcaneusosteotomie (MDCO) oder der Kombination beider Verfahren (SA+MDCO) stellt eine Möglichkeit dar, die strukturellen Fehlstellungen und funktionellen Einschränkungen dieser komplexen Fußdeformität zu korrigieren.
In der vorliegenden Arbeit wurden die SA, die MDCO und die SA+MDCO systematisch hinsichtlich ihrer therapeutischen Wirksamkeit bei der Behandlung des adulten Pes planovalgus verglichen. Hierzu wurden in einer retrospektiven Studie die Daten von 32 Patienten mit insgesamt 36 operierten Füßen ausgewertet. Dabei wurden sowohl subjektive Parameter wie die Ergebnisse standardisierter Fragebögen der European Foot and Ankle Society (EFAS) und der American Orthopaedic Foot and Ankle Society (AOFAS) sowie die Patientenzufriedenheit anhand der Numerischen Ratingskala (NRS), als auch objektive radiologische und pedobarographische Messwerte berücksichtigt.
In der SA-Gruppe stieg der EFAS-Fragebogen von präoperativ 28 % ± 20 % auf 94 % ± 8 % (Δ +66 %) postoperativ und der AOFAS-Fragebogen von 25 % ± 17 % auf 90 % ± 12 % (Δ +65 %). In der MDCO-Gruppe verbesserte sich der EFAS-Fragebogen von 27 % ± 21 % auf 88 % ± 9 % (Δ +61 %) und der AOFAS-Fragebogen von 22 % ± 15 % auf 90 % ± 7 % (Δ +68 %). Die SA+MDCO-Gruppe zeigte eine Verbesserung des EFAS-Fragebogens von 20 % ± 15 % auf 84 % ± 12 % (Δ +64 %) sowie eine Verbesserung des AOFAS-Fragebogens von 22 % ± 15 % auf 88 % ± 10 % (Δ +66 %). Die NRS-Werte verbesserten sich in allen Gruppen von durchschnittlich 8/10 auf 1/10. Zwischen den Ergebnissen der drei Gruppen bestanden keine signifikanten Unterschiede. Alle drei Verfahren führten zu einer vergleichbaren signifikanten subjektiven Verbesserung sowie Zunahme der Patientenzufriedenheit.
Bezüglich der objektiven radiologischen Parameter zeigten sich in allen drei Gruppen deutliche Verbesserungen. In der SA-Gruppe wurde der seitliche Talo-Metatarsale-I-Winkel (TMT-I-Winkel) von – 17° auf – 7° korrigiert (Δ 10°), der anterior-posteriore (a.p.) Talus-Metatarsalbasis-I-Winkel (TMTB-I-Winkel) von – 23° auf – 9° (Δ 14°), der Talometatarsal-Index (TMT-Index) von – 39 auf – 15 (Δ 24°) und der calcaneal pitch (CP) von 18° auf 21° (Δ 3°). In der MDCO-Gruppe verbesserte sich der seitliche TMT-I-Winkel von präoperativ – 17° auf – 11° (Δ 6°) postoperativ, der TMTB-I-Winkel von – 23° auf – 15° (Δ 8°), der TMT-Index von – 40° auf – 26° (Δ 14°) und der CP von 17° auf 21° (Δ 4°). Die SA+MDCO-Gruppe wies die stärksten Veränderungen auf. Der seitliche TMT-I-Winkel wurde von präoperativ – 23° auf – 9° (Δ 14°) postoperativ korrigiert, der TMTB-I-Winkel von – 26° auf – 8° (Δ 18°), der TMT-Index von – 49° auf – 17° (Δ 32°) und CP von 17° auf 22° (Δ 5°).
Somit konnte durch die SA insbesondere bei moderaten Fehlstellungen (flexibler Pes planovalgus im Stadium IIA ohne Komplettruptur der Tibialis-posterior-Sehne und einem Rückfußausrichtungswinkel (hindfoot alignment angle, HAA) in der Frontalebene von unter 15°) eine effektive Korrektur erreicht werden. Eine starke Verbesserung zeigte sich in der Transversalebene mit einer Reduktion des a.p. TMTB-I-Winkels von – 23° auf – 9°, in der Sagittalebene mit Reduktion des seitlichen TMT-I-Winkels von – 17° auf – 7° und einer Erhöhung des CP von 18° auf 21°. Insgesamt zeigte sich ein Rückgang des TMT-Index um 24° bei gleichzeitig hoher Patientenzufriedenheit.
Die MDCO erzielte bei flexibler Pes planovalgus-Deformität im Stadium IIB oder einer Komplettruptur der Tibialis-posterior-Sehne und einem HAA über 15° insbesondere in der Frontalebene und einer CP-Erhöhung von 17° auf 21° eine gute Korrektur des Rückfußvalgus auf. Die Korrektur des TMT-Index in der Sagittal- und Transversalebene fiel mit 14° geringer aus. Die Patientenzufriedenheit war genauso hoch wie bei Anwendung der beiden anderen Verfahren.
Die Kombination SA+MDCO wurde bei den ausgeprägteren Deformitäten eingesetzt (höhergradige Fehlstellung im Stadium IIB mit einer Komplettruptur der Tibialis-posterior-Sehne und einem HAA über 15°). Sie zeigte die stärkste Korrektur in allen Ebenen: Reduktion des seitlichen TMT-I-Winkels um 14° und des a.p. TMTB-I-Winkels um 18°, Reduktion des TMT-Index um 32°, CP-Anstieg um 5°. Bei mit den Einzelverfahren vergleichbarer subjektiver Zufriedenheit reflektieren die Ergebnisse bei höhergradiger Fußfehlstellung ein breites und gutes Wirkungsspektrum dieser Operationsmethode.
Der pedobarographische Vergleich der operierten Füße mit den unbehandelten Füßen der Gegenseite wies bezüglich der dynamischen Eigenschaften unabhängig von der gewählten Operationsmethode keine signifikanten Unterschiede in den drei Gruppen auf. Gegenüber gesunden Erwachsenen wiesen jedoch sowohl die operierten Füße als auch die unbehandelten Füße der Gegenseite weiterhin typische Merkmale eines Pes planovalgus auf, insbesondere eine erhöhte Belastung im Bereich des medialen Mittelfußes. Somit führte keine der Operationsmethoden zur vollständigen Normalisierung der Druckverteilung.
Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass der flexible Pes planovalgus im Erwachsenenalter durch eine indikationsgerechte und differenzierte operative Behandlung effektiv korrigiert werden kann und auch die SA alleine, welche als Goldstandard in der Behandlung des jugendlichen Pes planovalgus gilt, eine gute Korrektur beim Erwachsenen herbeiführen kann.Surgical correction of adult pes planovalgus using subtalar arthrorisis (SA), medializing calcaneal osteotomy (MDCO), or a combination of both procedures (SA+MDCO) represents a viable approach to address the structural deformities and functional limitations of this complex foot condition.
In the present study, SA, MDCO, and SA+MDCO were systematically compared regarding their therapeutic efficacy in the treatment of adult pes planovalgus. A retrospective analysis was conducted on data from 32 patients, encompassing a total of 36 operated feet. Both subjective parameters, including standardized questionnaires from the European Foot and Ankle Society (EFAS) and the American Orthopaedic Foot and Ankle Society (AOFAS), as well as patient satisfaction measured via the Numerical Rating Scale (NRS), and objective radiographic and pedobarographic measurements were evaluated.
In the SA group, the EFAS score increased from 28 % ± 20 % preoperatively to 94 % ± 8 % postoperatively (Δ +66 %), and the AOFAS score from 25 % ± 17 % to 90 % ± 12 % (Δ +65 %). In the MDCO group, the EFAS score improved from 27 % ± 21 % to 88 % ± 9 % (Δ +61 %) and the AOFAS score from 22 % ± 15 % to 90 % ± 7 % (Δ +68 %). The SA+MDCO group showed an increase in the EFAS score from 20 % ± 15 % to 84 % ± 12 % (Δ +64 %) and in the AOFAS score from 22 % ± 15 % to 88 % ± 10 % (Δ +66 %). NRS values improved in all groups from an average of 8/10 to 1/10. No significant differences were observed between the three groups. All three procedures resulted in comparable and significant subjective improvement and increased patient satisfaction.
Regarding objective radiographic parameters, all three groups demonstrated substantial improvements. In the SA group, the lateral talo–first metatarsal angle (TMT-I angle) was corrected from –17° to –7° (Δ 10°), the anteroposterior talus–first metatarsal base angle (TMTB-I angle) from –23° to –9° (Δ 14°), the talometatarsal index (TMT index) from –39 to –15 (Δ 24°), and the calcaneal pitch (CP) from 18° to 21° (Δ 3°). In the MDCO group, the lateral TMT-I angle improved from –17° preoperatively to –11° postoperatively (Δ 6°), the TMTB-I angle from –23° to –15° (Δ 8°), the TMT index from –40° to –26° (Δ 14°), and the CP from 17° to 21° (Δ 4°). The SA+MDCO group exhibited the most pronounced changes: lateral TMT-I angle corrected from –23° to –9° (Δ 14°), TMTB-I angle from –26° to –8° (Δ 18°), TMT index from –49° to –17° (Δ 32°), and CP from 17° to 22° (Δ 5°).
Thus, SA achieved effective correction, particularly in moderate deformities (flexible pes planovalgus, stage IIA, without complete rupture of the tibialis posterior tendon and a hindfoot alignment angle (HAA) in the frontal plane below 15°). The most notable improvements were observed in the transverse plane with reduction of the a.p. TMTB-I angle from –23° to –9°, in the sagittal plane with reduction of the lateral TMT-I angle from –17° to –7°, and an increase in CP from 18° to 21°. Overall, the TMT index decreased by 24° while maintaining high patient satisfaction.
MDCO provided good correction of hindfoot valgus in flexible stage IIB pes planovalgus or in cases with complete rupture of the tibialis posterior tendon and HAA >15°, particularly in the frontal plane, with CP increasing from 17° to 21°. Correction of the TMT index in the sagittal and transverse planes was less pronounced (Δ 14°). Patient satisfaction was comparable to that of the other procedures.
The combination SA+MDCO was employed in more severe deformities (advanced stage IIB with complete rupture of the tibialis posterior tendon and HAA >15°), achieving the strongest correction across all planes: lateral TMT-I angle reduction of 14°, a.p. TMTB-I angle reduction of 18°, TMT index reduction of 32°, and CP increase of 5°. Subjective satisfaction was similar to that of the individual procedures, demonstrating a broad and effective range of correction for severe deformities.
Pedobarographic comparison of operated feet with untreated contralateral feet revealed no significant differences in dynamic characteristics, irrespective of the surgical method. However, compared to healthy adults, both operated and contralateral feet continued to exhibit typical features of pes planovalgus, particularly increased loading in the medial midfoot region. None of the procedures achieved complete normalization of plantar pressure distribution.
The results of this study indicate that flexible adult pes planovalgus can be effectively corrected through an appropriately indicated and differentiated surgical approach. Even SA alone, considered the gold standard for juvenile pes planovalgus, can achieve satisfactory correction in adults.2025-10-0
Structural Change, Foreign Investment, and Labour Markets in Developing Economies
No full textEvangelisches Studienwerk VilligstDiese Dissertation untersucht die komplexen Zusammenhänge zwischen Strukturwandel, ausländischen Direktinvestitionen (ADI) und Arbeitsmarktergebnissen in Entwicklungsländern, mit einem besonderen Fokus auf die Rolle der Unternehmensformalisierung, Greenfield-Investitionen und standortbezogener Politik wie Sonderwirtschaftszonen (SWZ). Durch vier verschiedene empirische Studien schließt sie wesentliche Wissenslücken bezüglich der Treiber und Auswirkungen der wirtschaftlichen Transformation in Afrika und Asien.
Das erste Kapitel stellt eine neuartigen Dekompositionsmethodologie zur Analyse der Produktivitätsdynamik von formellen und informellen kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) im verarbeitenden Gewerbe in Vietnam vor. Dies zeigt eine erhebliche Produktivitätslücke zwischen formellen und informellen Unternehmen, die teilweise auf eine höhere Fehlallokation im informellen Sektor zurückzuführen ist. Das gesamte Produktivitätswachstum bei KMU im verarbeitenden Gewerbe wird hauptsächlich von Unternehmen getragen, die von Beginn an formell waren. Unternehmen, die vom informellen in den formellen Sektor wechseln, verzeichnen jedoch ein viel schnelleres Wachstum als andere Unternehmen, und dieser Übergang ist mit einer Steigerung der allokativen Effizienz verbunden, was erheblich zum Produktivitätswachstum beiträgt.
Das zweite Kapitel erstellt den bisher umfassendsten projektbezogenen Datensatz zu Greenfield-ADI in Afrika und legt dadurch ein erhebliches Untererfassungsproblem bestehender kommerzieller Datenbanken offen. Deskriptive Analysen, die diesen Datensatz mit ILO Beschäftigungsdaten verknüpfen, belegen, dass direkte Greenfield Arbeitsplätze einen wichtigen Bestandteil des formellen Beschäftigungszuwachses in den Bereichen Dienstleistungen und Industrie einzelner Länder darstellen. Allerdings machen sie nur einen geringen Teil der gesamten Arbeitsplatzschaffung aus, da das Beschäftigungswachstum größtenteils vom informellen Sektor dominiert wird. Indikative Regressionsanalysen deuten sogar auf eine mögliche Verdrängung formeller Arbeitsplätze in einheimischen Firmen hin.
Die Kapitel drei und vier verwenden innovative, kontinuierliche Behandlungsmaße, die aus historischen Satellitenbildern abgeleitet werden, um kausale Evidenz zu den Arbeitsmarkteffekten von SWZ-Programmen in Vietnam bzw. Äthiopien zu liefern. In Vietnam erweist sich die Ausweitung der SWZ als starker Motor für einen inklusiven Strukturwandel, der einen signifikanten Wandel von informeller landwirtschaftlicher Selbstständigkeit zu formeller Lohnarbeit im verarbeitenden Gewerbe bewirkt. Dies hat einen starken positiven Effekt auf Einkommen und Arbeitsplatzqualität, insbesondere für Frauen und Individuen in ländlichen Gebieten. Äthiopiens Industriepark Programm bewirkt hingegen primär eine Verschiebung von der Landwirtschaft in den Bausektor, erzielt nur begrenzte Zugewinne in der Industrie und weist keine robusten Lohneffekte auf. Diese Ergebnisse unterstreichen die Kontextabhängigkeit solcher Politiken.
Zusammenfassend unterstreicht die Dissertation, dass Unternehmensformalisierung, ADI und SWZ zwar wichtige politische Instrumente für wirtschaftliche Entwicklung darstellen, ihr Erfolg jedoch keineswegs garantiert ist. Die Befunde heben die Bedeutung einer gezielten Förderung von wachstumsträchtigen Firmen, die wachsende Rolle des Dienstleistungssektors sowie die Notwendigkeit hervor, Investitionsförderung in einen umfassenden Rahmen komplementärer institutioneller Reformen und politischer Stabilität einzubetten, um einen inklusiven und nachhaltigen Strukturwandel zu fördern.This dissertation investigates the complex relationships between structural change, foreign direct investment (FDI), and labour market outcomes in developing economies, with a particular focus on the roles of firm formalisation, greenfield investment and place-based policies like Special Economic Zones (SEZs). Through four distinct empirical studies, it addresses critical knowledge gaps concerning the drivers and implications of economic transformation in Africa and Asia.
The first chapter introduces a novel decomposition framework for analysing the productivity dynamics of formal and informal manufacturing SMEs in Vietnam. This reveals a significant productivity gap between formal and informal firms, which is partly due to higher misallocation in the informal sector. Overall productivity growth among manufacturing SMEs is primarily driven by firms that have always been formal. However, firms that transition from the informal to the formal sector experience much faster growth than other firms, and this transition is associated with an increase in allocative efficiency, which contributes significantly to productivity growth.
The second chapter constructs the most comprehensive project-level dataset on greenfield FDI in Africa to date, revealing substantial underreporting in existing commercial databases. Descriptive analyses based on this dataset and ILO employment data suggest that direct job creation in greenfield projects is an important driver of formal employment creation in services and manufacturing in selected countries. However, direct greenfield job creation accounts for only a small proportion of total job creation, as job growth is dominated by the informal sector. Indicative correlation regressions even suggest potential crowding out of formal employment in domestic firms.
Chapters three and four use innovative continuous treatment measures derived from historical satellite imagery to provide causal evidence of the impact of SEZ programmes on local labour markets in Vietnam and Ethiopia, respectively. In Vietnam, the expansion of SEZs is shown to be a powerful driver of inclusive structural change, prompting a significant shift from informal agricultural self-employment to formal wage employment in manufacturing. This is associated with a strong positive effect on earnings and job quality, particularly for women and rural workers. In contrast, Ethiopia’s industrial park programme primarily drives a shift from agriculture to construction, with only modest gains in manufacturing and no robust evidence of wage increases. These findings emphasise the context-dependent nature of such policies.
Taken together, this dissertation underscores that, while firm formalisation, FDI, and SEZs are important policy tools for development, their success is not automatic. The findings emphasise the importance of targeting high-potential firms, recognising the growing role of the services sector, and embedding investment promotion within a broader framework of complementary domestic institutional reforms and a stable political environment, in order to foster inclusive and sustainable structural transformation.2025-09-2
Interrelations between agroforestry and smallholder farming in Senegal
No full textThis work was funded by the Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) through the Research Training Group 2654 Sustainable Food Systems.In dieser Dissertation werden die Wechselbeziehungen zwischen Agroforst und kleinbäuerlichen Anbausystemen in der Sahelzone untersucht. Agroforstwirtschaft bezeichnet die Integration von Bäumen in landwirtschaftliche Produktionssysteme und wird in der Sahelzone aufgrund ihres Potenzials gefördert, den Klimawandel abzuschwächen, degradierte Flächen wiederherzustellen und die Anpassung an den Klimawandel zu verbessern. Allerdings ist die Umsetzung von Agroforstwirtschaft sehr vielseitig, so dass ein differenzierteres Verständnis der Präferenzen von Kleinbauern bei der Einführung, der Beziehungen zwischen den verschiedenen Agroforstsystemen und der landwirtschaftlichen Produktion sowie der Entscheidungen von Kleinbauern über die Einführung und Ausweitung der Agroforstwirtschaft als strategische Anpassungsmaßnahme an den Klimawandel erforderlich ist.
In drei Aufsätzen konzentriert sich diese Arbeit auf die Vielseitigkeit und Komplexität agroforstwirtschaftlicher Praktiken in diesem geografischen Kontext. Die Aufsätze basieren auf primären Umfragedaten, die zwischen Dezember 2022 und Januar 2023 bei 606 Kleinbauern im senegalesischen Erdnussbecken erhoben wurden. Der erste Aufsatz untersucht die Präferenzen der Kleinbauern für verschiedene Agroforstsystemkonzepte, die einen unterschiedlichen Grad an wirtschaftlichem Nutzen bieten sollen, im Rahmen ihrer Übernahmeabsichten. Mithilfe von Heckman-Modellen werden Faktoren untersucht, die mit der Bereitschaft der Kleinbauern zur Einführung der jeweiligen Agroforstsystemkonzepte und mit ihrer Bereitschaft zur Zahlung oder zur Akzeptanz einer Entschädigung zusammenhängen.
Der zweite Aufsatz konzentriert sich auf die Beziehung zwischen erhobenen agroforstlichen Praktiken und Erdnusserträgen. Während experimentelle Studien gezeigt haben, dass bestimmte Baumzusammensetzungen die Erträge von Kulturpflanzen beeinflusst, ist weniger darüber bekannt, wie Agroforstsysteme von Kleinbauern in der Praxis mit ihrer Erdnussproduktion zusammenhängen. Dieser Aufsatz verwendet log-linearisierte Cobb-Douglas-Produktionsfunktionen, die durch Ordinary Least Squares Regressionen geschätzt werden. Die Analyze untersucht, wie die Anzahl der Bäume pro Hektar, die Baumartenvielfalt und die Anzahl der fünf häufigsten Baumarten pro Hektar in Agroforstsystemen von Kleinbauern mit den angegebenen Erdnusserträgen pro Hektar zusammenhängen.
Im dritten Aufsatz werden detaillierte agroforst-basierten Anpassungsstrategien der Kleinbauern an den Klimawandel untersucht. Bäume, die innerhalb der drei Jahre vor der Datenerhebung gepflanzt wurden, werden entweder als Düngerbäume oder als Obstbäume kategorisiert. Die Studie untersucht, ob die Kleinbauern bestimmte lokal relevante Auswirkungen des Klimawandels als problematisch für ihre Anbaumaßnahmen wahrnehmen. Mithilfe eines Heckman-Modells wird dann analysiert, wie diese Wahrnehmungen mit ihren Baumpflanzungsentscheidungen und der Wahl der Baumarten als Anpassungsstrategien zusammenhängen.
Zusammengenommen bieten diese Aufsätze wertvolle Einblicke in die Vielfalt der Agroforstsysteme in der Sahelzone und liefern politikrelevante Erkenntnisse darüber, wie agroforstliche Praktiken und Maßnahmen besser auf die Bedürfnisse und Präferenzen der Kleinbauern abgestimmt werden können. Die Forschung unterstreicht, wie wichtig es ist, Agroforstsysteme so zu gestalten, dass wirtschaftliche und ökologische Vorteile synergetisch gesteigert werden und gleichzeitig eine strategische Anpassung an den Klimawandel erfolgt.This dissertation investigates the interrelations of agroforestry and smallholder farming systems in the Sahel region. In the Sahel region, climate change is driving the degradation of arable land. Agroforestry, the integrated management of trees and agriculture, is promoted for its potential to mitigate climate change, restore degraded lands, and enhance climate change adaptation. However, agroforestry practices vary widely, necessitating a more nuanced understanding of smallholder preferences within adoption decisions, the relationship between diverse agroforestry systems and crop production, and smallholders’ decisions regarding agroforestry uptake and extension as a strategic climate change adaptation measure.
In three essays, this thesis focuses on the versatility and complexity of agroforestry practices in this geographical context. The essays are based on primary survey data collected from 606 smallholder farmers in the Senegalese Groundnut Basin between December 2022 and January 2023. The first essay examines smallholders' preferences within their adoption intentions for different agroforestry system design concepts that aim to provide varying degrees of economic benefits. Using Heckman models, it explores factors influencing smallholders’ willingness to adopt agroforestry and their willingness to pay or accept compensation, considering the objectives of each system in achieving specific outcomes.
The second essay shifts focus to the relationship between agroforestry practices and groundnut yields. While experimental studies have shown that tree composition influences crop productivity, less is known about how real-world smallholder agroforestry systems relate to groundnut production. To address this, the essay applies log-linearized Cobb-Douglas production functions, estimated through ordinary least squares regressions. The analysis examines how the number of trees per hectare, tree species diversity, and the numbers per hectare of the five most prevalent tree species in smallholders’ agroforestry systems relate to reported groundnut yields per hectare.
The third essay explores smallholders’ detailed agroforestry-based climate change adaptation strategies. It categorizes trees planted within the three years prior to data collection as either fertilizer trees or fruit trees. The study investigates whether smallholders perceive specific locally relevant climate change effects as problematic for their cropping activities. Using a Heckman model, it then analyzes how these perceptions relate to their tree planting decisions and tree species selection as adaptation strategies.
Together, these essays provide valuable insights into the diversity of agroforestry systems in the Sahel, offering policy-relevant findings on how to better align agroforestry practices and interventions with smallholders’ needs and preferences. The research highlights the importance of tailoring agroforestry systems to synergistically enhance economic and environmental benefits while addressing strategic climate change adaptation.2025-10-1