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Einige wenig bekannte Aspekte der Biologie der Peloridiidae (Verhalten, intraspezifische Kommunikation, Wirtspflanzenassoziationen, Feinmorphologie usw.) wurden untersucht. Die gewonnenen Informationen wurden benutzt, um eine phylogenetische Hypothese zu Verhältnissen der Peloridiidae untereinander und zu anderen Hemiptera aufzustellen. Wirtspflanzen der Peloridiidae wurden in Australien, Chile und Neuseeland systematisch besammelt. Peloridiidae als Familie scheinen keine Präferenz für ein Taxon der Bryophyta zu haben, auch wenn sie eine Affinität zu einigen Gruppen der Moose zeigen. Unterschiedliche Arten und Gattungen der Peloridiidae können sich aber in ihrer Selektivität unterscheiden. Vibrationssignale von vier Arten der Peloridiidae wurden zum ersten Mal untersucht. Einige Eigenschaften dieser Signale variierten zwischen den Arten: australische und südamerikanische Vertreter waren einander ähnlich, die neuseeländischen unterschieden sich aber von ihnen beiden. Detaillierte Informationen zu feinen morphologischen Merkmalen der Antennen, Labiumspitze, Tarsen, Integumentaldrüsen usw. in 21 Arten der Peloridiidae und einigen Außengruppen wurden zum ersten Mal präsentiert. Die erarbeiteten Merkmale wurden zur Herstellung einer phylogenetischen Hypothese herangezogen. Die Peloridiidae erwiesen sich da als ein Monophylum, dessen Schwestergruppe die Auchenorrhyncha waren. Dieses Verhältnis wird anhand von Daten aus Literatur und anderen Untersuchungen diskutiert und etwas in Frage gestellt. Die intrafamiliären Verhältnisse der Peloridiidae sind nach der erarbeiteten phylogenetischen Hypothese denen aus Literatur bekannten ähnlich; der wichtige Unterschied ist die basale Position der Gattung Peloridium. In einer Analyse mit zusätzlichen drei verhaltensökologischen Merkmalen ändert Peloridium aber seine Position, was das Potential der integrativen Ansätze illustriert, aber vorsichtig interpretiert werden muss, da solche Merkmale schwer zu homologisieren sind. / Some insufficiently studied aspects of Peloridiidae biology such as behavior, intraspecific communication, host plant preferences and fine morphology were investigated. The newly acquired information was used for production of a phylogenetic hypothesis on Peloridiidae relationships and critical evaluation of the existing ones. Host plants of Peloridiidae were studied systematically in Australia, Chile and New Zealand. Peloridiidae as a whole were found not to be bound to particular bryophyte taxa, although they regularly occurred in species of Dicranaceae, Hypopterygiaceae, Polytrichaceae and Sphagnaceae. Still, different species and genera could vary in their host plant specificity. Vibrational signals of four Peloridiidae species were studied for the first time. Features of these signals varied between species, the Australian and South American ones being similar to each other and the New Zealand species different from both of them. Detailed information on fine morphology of antennae, genae, labium tip, tegminal sculpture, tarsi, abdominal sculpture and integumental glands in 21 Peloridiidae species and some sister groups was presented for the first time. The findings were formalized as a matrix of 93 characters and analyzed phylogenetically with methods of maximum parsimony. A monophyletic Peloridiidae resulted, with significant support of the sister-group relationship to Auchenorrhyncha. This relationship was discussed on the background of other studies and literature data. The intrafamiliar structure of Peloridiidae in the present study was quite similar to previously published works, with the major exception of the genus Peloridium branching off most basally in the phylogenetic tree. Three additional bioacoustic and behavioral characters, when integrated into the matrix, change the position of Peloridium and demonstrate the potential of integrative approaches, although this result must be treated with care due to complicated homologization of behavioral traits. / В данной работе исследуется ряд недостаточно изученных ранее аспектов биологии семейства Peloridiidae: поведение, внутривидовая коммуникация, трофические связи с растениями и тонкие детали морфологии. Полученная информация используется для создания новой филогенетической гипотезы о родственных связях Peloridiidae и для критической оценки существующих гипотез. Кормовые растения семейства систематически изучены в Австралии, Новой Зеландии и Чили. Peloridiidae в целом, как выяснилось, не привязаны к отдельным таксонам мохообразных, хотя они регулярно встречались на представителях Dicranaceae, Hypopterygiaceae, Polytrichaceae и Sphagnaceae. Однако, трофическая специфичность отдельных родов и видов может сильно различаться. Впервые изучены вибрационные сигналы четырех видов пелоридиид. Черты сигналов различались внутри семейства: сигналы южноамериканских и австралийских видов были похожи, в то время как новозеландские виды от них отличались. Впервые представлена подробная информация о морфологии антенн, кончика хоботка, лапок, скульптуры тегменов, брюшка и покровных желез для 21 вида пелоридиид и некоторых внешних групп. Эти находки были организованы в матрицу из 93 признаков и проанализированы филогенетически с помощью методов минимизации изменений. В результате монофилетические Peloridiidae оказались сестринской группой монофилетических Auchenorrhyncha, с неплохим статистическим подтверждением. Эта группировка обсуждается в свете других работ и данных литературы. Внутренняя структура семейства в настоящей работе оказалась довольно похожей на данные литературы, за важным исключением рода Peloridium, который оказался на самом нижнем ответвлении филогенетического древа. Когда к анализу были привлечены три дополнительных признака (биоакустические и поведенческие), позиция Peloridium изменилась. Этот результат иллюстрирует потенциал интегративных методов, хотя и требует осторожного к себе отношения из-за сложностей гомологизации поведенческих признаков.

Gegenstand der Dissertation bildet eine echte Zeitreihenuntersuchung eines Tiefland-Buchenwaldes im nordostdeutschen Tiefland. Dieser Wald wurde Ende der 1920er Jahre aus der forstlichen Nutzung entlassen und entstand aus einem Anfang des 19. Jahrhunderts stockenden Eichenwald. Ende der 1950er bzw. der 1960er Jahre wurden drei kompakte Versuchsflächen zur Erfassung der Bestockungsstruktur in dem vorherrschenden Altbaum-Hallenstadium eingerichtet. Im Jahre 2012 gelang es diese alten Versuchsflächen zu identifizieren und einer Wiederholungsinventur zu unterziehen. Der Buchenwald hatte sich zwischenzeitlich erneuert und zu drei unterschiedlichen Tiefland-Buchenwaldökosystemen entwickelt. Als Voraussetzung für die Veränderungsanalyse der Bestockung und des Totholzes wurde eine georeferenzierte Arbeitsweise (EPSG Code 25833) gewählt. Dies ermöglichte die Nutzung des digitalen Geländemodells DGM 2m, historischer und aktueller Luftbilder und Laserdaten, und daraus abgeleiteter normalisierter Oberflächenmodelle zur Visualisierung der stattgefundenen Waldentwicklung. Aufbauend auf georeferenzierten standörtlich-vegetationskundlichen Untersuchungen konnten mittels geostatistischer und statistischer Verfahren die standörtlichen Ursachen für die natürliche Entwicklung der drei unterschiedlichen Buchen(misch)waldökosysteme herausgearbeitet werden. Eine populationsgenetische Inventur der Buchen, Winter- und Sommerlinden sowie eine lichtökologische Studie ergänzt die Untersuchung. / The subject of this dissertation is a real time series investigation of a lowland beech forest in the north-eastern lowlands of Germany. This forest was released from forestry at the end of the 1920s and emerged from an oak forest that had felled at the beginning of the 19th century. At the end of the 1950s and 1960s, three compact experimental areas were set up to record the stocking structure in the predominant old tree hall stage. In 2012, it was possible to identify these old experimental areas and to subject them to a repeat inventory. The beech forest had meanwhile been renewed and developed into three different lowland beech forest ecosystems. A georeferenced working method (EPSG Code 25833) was chosen as a prerequisite for the change analysis of the stocking and deadwood. This enabled the use of the digital terrain model DGM 2m, historical and current aerial photographs and laser data, and derived normalized surface models to visualize the forest development. Based on georeferenced site-vegetation investigations, geostatistical and statistical methods were used to identify the local causes for the natural development of the three different beech (mixed) forest ecosystems. A population genetic inventory of the beeches, winter and summer lime trees as well as a light-ecological study completed the investigation.

Die Arbeit besteht aus mehreren Studien zur Quantifizierung des Grundwasserstroms in Seen (Exfiltration; engl.: lacustrine groundwater discharge, LGD) und damit verbundener Nährstoffeinträge. In zwei einleitenden Kapiteln dieser Arbeit werden eine Gründe für die Vernachlässigung der Grundwasserexfiltration (LGD) in Seen und der daran gekoppelten Nährstoffeinträge identifiziert. Diese Literaturstudien fassen den aktuellen Kenntnisstand zum Einfluss des Grundwassers auf die Hydrologie von Seen und ihre Nährstoffhaushalte zusammen. Den Kern der vorliegenden Arbeit bilden zwei empirische Studien, die sich mit der Quantifizierung der grundwasserbürtigen Phosphor (P)-Fracht in den Arendsee in Deutschland befassen. Das Gesamtvolumen des Grundwasserzustroms wird basierend auf der Grundwasserneubildung im Einzugsgebiet des Sees ermittelt. Lokale Muster der Grundwasserexfiltration werden anhand von Temperaturtiefenprofilen des Seesediments bestimmt. Eine Kombination der Ergebnisse ermöglicht es, die quantitativen Daten mit lokalen Informationen zu unterstützen. Die Untersuchung der Grundwasserqualität zeigt, dass die P-Konzentrationen im Grundwasser im besiedelten Bereich teilweise stark erhöht sind. Als Konsequenz daraus haben die grundwasserbürtigen P-Frachten einen Anteil von mehr als 50% an der gesamten externen P-Last des Arendsees. Das Grundwasser ist damit eine maßgebliche Ursache für die Eutrophierung des Gewässers. Drei weitere Studien widmen sich der Entwicklung und Optimierung von Ansätzen zur qualitativen und quantitativen Bestimmung der Grundwasserexfiltration in Seen. Die kritische Auseinandersetzung mit den Ergebnissen der Studien zeigt die Notwendigkeit weiterer Forschung zur Verbesserung und Standardisierung der Methoden zur Bestimmung von LGD und damit verbundenen Stofftransporten auf. Der Fall des Arendsees sollte alle, Wissenschaftler und Praktiker, dazu motivieren, das Grundwasser als relevante Eutrophierungsquelle in Betracht zu ziehen. / The present work is a collection of studies on lacustrine groundwater discharge (LGD) and groundwater-borne phosphorus (P) loads. For a number of reasons, groundwater exfiltration (i.e., LGD) is often not considered in water and nutrient budgets of lakes. This is also and especially true for P which was often regarded to be immobile in groundwater until recently. Two chapters review the scientific literature regarding the impacts of groundwater on hydrology and nutrient budgets of lakes, respectively. They present mechanisms and processes of LGD as well as techniques and methods to measure LGD and related nutrient transports. Moreover, numbers of LGD volumes and loads reported in literature are presented. The core of the present work is represented by two case studies dealing with the quantification of P loads from LGD to a lake in Germany. A combination of different methods is applied to overcome the problem of quantitative large scale LGD determination without losing local spatial information. P concentrations in groundwater and LGD are investigated by detailed spatial water sampling. The results reveal that P is actually present in concentrations far above natural background concentrations in the urban groundwater. LGD-derived P loads account for more than 50% of the overall external P loads to the lake and by that contribute significantly to lake eutrophication. Three further studies are devoted to the development and improvement of approaches to determine LGD. Critical reviews of the above mentioned studies reveal the need for further research in order to standardize and improve methods for LGD and mass load determination. It is found that the appropriate method for LGD determination depends on the spatial scale of interest. The identification of P introduced by LGD as a main driver of lake eutrophication is an important finding which should encourage scientists, policy makers, and lake managers to consider groundwater as a relevant P source for lakes.

Vorliegende Arbeit zeigt die jüngsten Möglichkeiten hochauflösender Fernerkundung am Beispiel von Stadtbäumen in Berlin, Deutschland. Es wurden neuste methodische Ansätze eingesetzt, wie beispielsweise maschinelles Lernens und individuelle Baumdetektion. Sie erwiesen sich von großem Vorteil für die detaillierte Analyse urbaner Ökosystemdienstleistungen in einer heterogenen Umwelt. Neueste Fernerkundung von hoher zeitlicher Auflösung hat Möglichkeiten gezeigt, Veränderungen des Stadtwaldes präziser zu untersuchen. Diesbezüglich konnten Baumspezies klassifiziert werden auf Grundlage saisonaler Veränderungen, die mittels Fernerkundungsdaten aufgenommen wurden. Dies ist für den urbanen Bereich einmalig und über große Flächen noch nicht durchgeführt worden. Darüber hinaus haben diese Baumarten einzelnen Bäumen zugeordnet werden können, deren Abmessung fernerkundlich erfasst worden ist. Diese neu erzeugten Umweltinformationen einzelner Bäume können damit verbundene urbane Ökosystemdienstleistungen präzise aktualisieren. Zum Beispiel haben so Unsicherheiten in der Schätzung zur Kohlenstoffspeicherung städtischer Wälder reduziert werden können. Es ist zudem von Vorteil gewesen, den gegenwärtigen Mangel an räumlich expliziten dreidimensionalen Informationen über Stadtwälder anzusprechen. Allerdings ist die Rolle städtischen Wälder, das Treibhausgas CO2 langfristig auszugleichen, immer noch wenig untersucht. Gerade der Mangel an präzisen, konsistenten und aktuellen Details führt zu großen Unsicherheiten im Rahmen von Lebenszyklus-Analysen. Auf Grund des aktuellen Fortschritts in hochauflösender Fernerkundung könnten diese Unsicherheiten reduziert werden. Dazu werden Möglichkeiten ausgiebig kritisch bewertet und anhand einer Lebenszyklus-Analyse am Beispiel Berlin andiskutiert, inwieweit sie präzisere langfristige Prognosen zum Stadtwald als Kohlenstoffspeicher liefern. / This work shows recent options for implementing high resolution remote sensing in assessing urban trees in Berlin, Germany. State-of-the-art methodological approaches like machine learning and individual tree detection proved to be highly advantageous for analyzing details of urban ecosystem services within a heterogeneous urban environment. Recent remote sensing of high temporal resolution offers new options for more precisely addressing urban forest dynamics. This successfully shows that tree species could be identified from seasonal changes of remotely sensed imagery, though this has not yet been applied across cities. Furthermore, these tree species results could be combined with remotely sensed individual tree dimensions. This newly generated data can be suggested to update spatially explicit information on related urban ecosystem services. For example, this could reduce the uncertainties of such estimates as urban forest carbon storage, and also address the present lack of spatially explicit three-dimensional information on urban forests. However, few studies have considered the local scale of urban forests to effectively evaluate their potential long-term carbon offset. The lack of precise, consistent and up-to-date forest details is challenging within the scope of life cycle assessments. This can cause high uncertainties in urban forest carbon offset. Although, recent progress in high resolution remote sensing is promising to reduce these uncertainties. For this purpose, remote sensing options are extensively reviewed and briefly discussed using an example of life cycle assessment for Berlin, which allow more precise long-term prognoses of urban forest carbon offset.

Das Schutzziel in der Ökotoxikologie ist die Population. Un­ter­suchungen zur Wirkung von subletalen Konzentrationen einer Umweltchemikalie auf Populationsebene, zum Beispiel mit künst­lichen Fließgewässersystemen (Mikrokosmen) können aussagekräftigere Beiträge zur ökotoxikologischen Bewertung einer Umweltchemikalie liefern. Außerdem können bei solchen Untersuchungen mögliche indirekte Effekte erfaßt werden. Über die Reaktion von Fließgewässer-Biozönosen gegenüber Um­welt­chemikalien ist relativ wenig bekannt. Die überwiegende Zahl der Untersuchungen zur Abschätzung des Ge­fähr­dungs­po­tentials von Umweltchemikalien wurde mit Testsystemen für Lebensgemeinschaften in stehenden Gewässern untersucht. Die Übertragbarkeit der Ergebnisse dieser Tests auf Fließgewässer-Lebensgemeinschaften ist meist nicht gegeben. Daher ist es notwendig Testsysteme zu etablieren, mit denen die Wirkung von Umweltchemikalien auf Fließgewässer-Le­bens­ge­mein­schaf­ten untersucht werden kann. In einem Gewächshaus wurden fünf Fließrinnen etabliert, mit denen die physikalisch-chemischen Bedingungen in einem Bach simuliert werden können. Im Ge­gensatz zu Untersuchungen einer komplexen Le­bens­ge­mein­schaft mit hoher Variabilität, wie sie sich beispielsweise durch das Einbringen von na­tür­lich­em Sediment aus Fließgewässern einstellt, wurde in diesen Experimenten die Wirkung von Che­mikalien auf eine einfache Lebensgemeinschaft untersucht. Die Le­bens­ge­mein­schaft in den Fließrinnen bestand deshalb aus wenigen, aus­ge­wählten Arten. Untersucht wurden die Kon­zen­tra­tionen 0,6, 6, 60 und 600 µg/l (Terbutryn) und 0,05, 0,5, 5 und 50 µg/l (Fenoxycarb). Gegenstand der vorliegenden Arbeit waren die Untersuchungen mit Gammarus fossarum. In einem akuten Toxizitätstest wurde die LC50 von Terbutryn für adulte und juvenile Gammariden ermittelt. In den Fließ­rin­nen­ex­perimenten mit Terbutryn und Fenoxycarb wurden po­pu­la­tions­relevante Pa­ra­meter der Gammaridenpopulationen untersucht. Ob und in welchem Um­fang sich Effekte, die mit den Stan­dard­tests gemessen wurden, auf bestimmte öko­toxi­ko­lo­gi­sche End­punkte der Population auswirken, kann nicht immer unmittelbar abgeleitet werden. Eine Möglichkeit wäre die aufwendige Durchführung von Po­pu­la­tionsexperimenten mit einfachen oder komplexeren Mo­dell­öko­systemen über eine lange Zeit. Eine andere Möglichkeit ist die Nutzung mathematischer Modelle zur Beschreibung der Populationsdynamik. Das begleitend zu den Untersuchungen entwickelte individuenbasierte Re­pro­duk­tions­modell GamMod bildet die Populationsdynamik einer ab­ge­schlos­senen Population von Gammarus fossarum in künstlichen Fließgewässersystemen ab. Es wird die Struktur und Dy­na­mik des realen Systems (Populationsdynamik) unter Ein­beziehung der Kenntnisse des Reproduktionszyklus modelliert. Mo­dell­szenarien sollen Aus­sagen über den Einfluß der Än­der­ung einer Variablen bezüglich der Populationsdynamik liefern.

Since formal instruments of spatial planning in Germany have turned out to be too inflexible to govern regional development, new ones are being implemented. One of them is Regional Land Management (RLM), which can be described as an application of regional management. A RLM comprises various aspects of planning, development and use of sites for industrial purposes, housing, recreation, open space et cetera. The complexity of tasks requires the cooperation between public and private actors ("public private partnership"), for instance municipalities and firms as well as different lobby groups. In most cases a Regional Development Concept contents the necessary guidelines, objectives and steps. This process has been analysed in the Municipal Network of "Saalebogen", which consists of Rudolstadt, Saalfeld and Bad Blankenburg and is situated in East Thuringia. Like elsewhere in Thuringia the "Landesentwicklungsgesellschaft Thüringen", i. e. the state development corporation, has taken considerable measures toward the revitalisation of industrial areas by acquisition, clearing, development and commercialisation. Thus, it was explored to what extent the participating municipalities undertook activities in terms of mutual coordination of industrial areas and public projects on existing sites referring to different functions within the Municipal Network. This has to take into account especially the decline of population due to the volatile economic performance of the region. The overall question is whether and how it can be managed to stimulate a development from the bottom of the region. The method of research chosen is threefold: Based on a new understanding of communicative and cooperative planning and a general concept for an RLM, the respective elements in the "Saalebogen" were defined as they can found in the urban and regional development plans and concepts. Interviews should show the motives, objectives and actions of planners, local politicians and entrepreneurs who are more or less involved in the RLM. Moreover, data on several industrial sites are evaluated in order to reflect the actual results. In the conclusion the implications of the RLM for regional planning and governance are formulated as well as improvements concerning planning system, spatial arrangement and organisation. / Die Raumplanung hat in der jüngeren Vergangenheit einen deutlichen Paradigmenwechsel vollzogen. Zunehmende Umsetzungsdefizite von formalen Plänen haben informellen Planungsinstrumenten einen erheblichen Bedeutungszuwachs beschert. Dazu gehören v.a. Regionale Entwicklungskonzepte (REK), die zur Behandlung einzelner Themenschwerpunkte bzw. Teilräume unter Einbeziehung der jeweils relevanten Akteure erstellt werden. Gerade in Ostdeutschland hat es sich als sinnvoll und notwendig erwiesen, nicht nur formale Rechtspläne in einem aufwendigen Verfahren zu erstellen, sondern im Vorgriff darauf bzw. parallel dazu Entwicklungskonzepte zu erarbeiten. Der zu untersuchende Raum des Städtedreiecks am Saalebogen stellt einen Städteverbund, bestehend aus Saalfeld, Rudolstadt und Bad Blankenburg, dar und wurde inhaltlich in einem REK verankert. Der dabei gewählte Ansatz eines Regionalmanagements umfasst zahlreiche Akteure auf den verschiedenen Ebenen (Land, Region, Kommunen, Unternehmen etc.). In diesem Zusammenhang sind planerische Überlegungen nicht zuletzt von Fragen der Flächenentwicklung (Revitalisierung, Nachnutzung, Neuerschließung) bestimmt. Nachdem die Landesentwicklungsgesellschaft Thüringen (LEG) erhebliche Leistungen in der Entwicklung gewerblicher Standorte sowie im Projektmanagement erbracht hat, stellt sich die Frage, inwieweit die beteiligten Kommunen ihrerseits eine abgestimmte, koordinierte und kooperative Flächenentwicklung betreiben. Elemente hierfür sind etwa die Bevorzugung gemeinsamer Standorte und die Rücknahme einzelner Flächen. Weiterhin soll anhand der Arbeit untersucht werden, wie mit den Rahmenbedingungen der Schrumpfung umgegangen wird. Dies betrifft v.a. die (interkommunale) (Um-) Nutzung bestimmter Standorte bzw. Flächen im Rahmen eines Bestandsmanagements. In Anbetracht der organisatorischen Form der Zusammenarbeit ist am konkreten Beispiel insgesamt von Interesse zu untersuchen, ob mit "weichen", kooperativen Instrumenten der Regionalentwicklung "harte" Standort- bzw. Flächennutzungsentscheidungen getroffen werden können. Als normative Grundlage zur Beurteilung kann dabei das Postulat einer nachhaltigen Raumentwicklung herangezogen werden, aus dem sich Kriterien einer ressourcensparenden und nutzungseffizienten Flächenentwicklung einerseits sowie einer kontinuierlichen Beteiligung von Akteuren bzw. Institutionalisierung der Zusammenarbeit andererseits ableiten lassen. In einer theoretischen Einführung werden die sich wandelnden raumplanerischen Funktionen allgemein erörtert sowie die Instrumente REK und Städtenetze im Besonderen vorgestellt. In einem nächsten Schritt erfolgt eine Begriffsbestimmung "des" regionalen Flächenmanagements anhand einzelner Elemente der Planung und deren Umsetzung bzw. Nutzung. Nach einer Beschreibung des Untersuchungsraums stehen konkrete Rahmenbedingungen (REK, Städteverbund), bisherige Aktivitäten und zukünftige Vorhaben eines regionalen Flächenmanagements im Mittelpunkt der Arbeit. Um dies differenziert beurteilen zu können, werden der (zeitliche) Vergleich von Raumordnungsplänen und REK, Gespräche mit regional bedeutsamen Akteuren sowie die Auswertung von Strukturdaten durchgeführt. Mit dieser empirischen Vorgehensweise verbunden sind neue Erkenntnisse über Entscheidungsprozesse in der Regionalentwicklung unter besonderer Berücksichtigung der Flächenentwicklung. Außerdem werden Vorschläge für die Weiterentwicklung des RFM im Städtedreieck und allgemein erarbeitet. Damit liegt der Schwerpunkt der Untersuchung auf planungspraktischen sowie umsetzungsbezogenen Fragestellungen.

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