Das allgemeine Ziel der vorliegenden Doktorarbeit war es, den Zusammenhang von Fressverhalten, Futteraufnahme, Milchproduktion und Stoffwechselkrankheiten bei Milchkühen in der Frühlaktation zu untersuchen. Dafür wurden Daten von 70 laktierenden Deutschen Holstein-Friesischen Milchkühen (1. -7. Laktation) gesammelt. Das Fressverhalten wurde mittels eines elektronischen Fütterungssystems überwacht, welches die elektronische Kennung jeder einzelnen Kuh beinhaltete. Während der ersten Studie dieser Arbeit basierte die Analyse des Fressverhaltens der Milchkühe auf jedem Einzelbesuch; dabei war ein Besuch als die Zeit definiert, in der eine einzelne Kuh mit ihrem Kopf im Trog verweilte, unabhängig davon, wie die Kuh diese Zeit verbrachte. Während der zweiten und dritten Studie wurden die Besuche in Mahlzeiten unterteilt, die auf einem Mahlzeitenkriterium basieren, welches wie folgt berechnet wurde: Eine Mischung aus zwei normalen Verteilungen wurde an die Verteilungen der Intervallängen zwischen den Besuchen, die mittels des natürlichen Logarithmuses umgerechnet wurden waren, angepasst. Innerhalb dieser Studien wurde der Einfluss der Laktation, des Laktationsstatus und des Milchleistungsniveaus auf das Fressverhalten und die Futteraufnahme untersucht. Die letzte Studie bestimmte die Auswirkungen von Stoffwechselkrankheiten auf das Fressverhalten, die Futteraufnahme und die Milchproduktion. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Mahlzeit die wichtigere Einheit als der Einzelbesuch ist, um das Fressverhalten zu beschreiben. Laktationsnummer, Laktationsstatus und Milchleistungsniveau waren entscheidend für die Charakteristika des Fressverhaltens und die Futteraufnahme. Die höher Korrelation zwischen Fressverhalten, z.B. Dauer und Umfang einer Mahlzeit, verweisen darauf, dass das Messen der Fresszeit für das Berechnen der Futteraufnahme genutzt werden kann. Stoffwechselkrankheiten hatten einen entscheidenen Einfluss auf das Fressverhalten, die Futteraufnahme und die Milchproduktion. Die Beobachtung der Charakteristika des Fressverhaltens könnte bei der Früherkennung des bei Kühen bestehenden erhöhten Risikos an Stoffwechselstörungen hilfreich sein. / The overall objective of this PhD thesis was to investigate the relationships between feeding behaviour, feed intake, milk production, and metabolic-related production diseases of dairy cows during early lactation. Data from 70 lactating German Holstein Friesian dairy cows (parity 1 to 7) were collected. The feeding behaviour monitoring was conducted by using an electronic feeding system, which was equipped with an electronic identification of each individual cow. In the first study of this dissertation, the feeding behaviour of dairy cows was analysed based on the individual visits, with a visit being defined as the time spent by an individual cow with her head in one of the troughs regardless of how the cow spent that time. In the second and third studies, the visits were clustered in meals based on a “meal criterion”, which was calculated by fitting a mixture of two normal distributions to the distributions of the natural logarithm (LN)-transformed lengths of the interval between visits. In these studies, the effects of parity, stage of lactation, and milk yield level on feeding behaviour and feed intake were investigated. The final study determined the effects of metabolic-related production diseases on feeding behaviour, feed intake, and milk production. The results suggested that the meal is the more relevant unit than the individual visit for describing feeding behaviour. Parity, stage of lactation, and milk yield level had significant effects on feeding behaviour characteristics and feed intake. The high correlation between feeding behaviour such as meal duration and feed intake (meal size) suggests that measuring the time spent eating could be used to estimate the feed intake. Metabolic-related production diseases had significant effects on feeding behaviour, feed intake, and milk production. The monitoring of feeding behaviour characteristics might be helpful to detect the cows’ risk for metabolic-related production diseases at an early stage.

Urbane Räume sind aufgrund ihrer hohen Bevölkerungsdichtes sowie gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Bedeutung besonders exponiert gegenüber äußeren Einflüssen und Umweltbelastungen. Sie sind klimatische Ungunsträume, in welchen sich besonders bei starken Hitzeereignissen eine hohe gesundheitliche Belastung entwickelt. Zudem sind Städte durch eine beträchtliche Lärmbelastung und Luftverschmutzung belastet. In der vorliegenden Dissertation wurde eine umweltbezogene Risikoanalyse anhand von Landschaftsstrukturmaßen umgesetzt, in dem Leipziger Stadtstrukturtypen hinsichtlich ihrer Belastung durch Verkehrslärm, Feinstaub und Oberflächentemperaturen untersucht wurden. Die höchsten Belastungen an Lärm und Feinstaub, als auch die höchsten Oberflächen-temperaturen treten in den Wohngebieten auf. Grünflächen und Kleingartenanlagen bilden dagegen Erholungsräume mit geringeren Oberflächentemperaturen und hohen Anteilen gering belasteter Flächen durch Lärm und Feinstaub. Eine gleichzeitige Analyse der vorhandenen Strukturmerkmale, Bebauungshöhe und Anteil an bebauter Fläche, ermöglichte die Betrachtung der Beeinflussung durch bestimmte Baustrukturen und deren Anordnung. Der Einsatz von Landschaftsstrukturmaßen ermöglicht eine kostengünstige und effiziente Analyse von Umweltbelastungen wie Lärm, Feinstaub und Hitze von unterschiedlichen Stadtstrukturtypen. Anhand von Landschaftsstrukturmaßen können die mit Stadtumbau und Neubau einhergehenden Verbesserungen oder Verschlechterungen der Luftschadstoff- und Lärmbelastung sowie Oberflächentemperaturen identifiziert werden. / In cause of their high population-density as well as social and economic importance, urban areas are particularly sensitive to external influences and environmental pollution. Under climate change and high noise and air pollution, green spaces, such as parks and urban forests, become increasingly important. The identification of highly polluted areas within the city or its residential districts can be helpful for city planners to proactively plan these areas and create open spaces. Sustainable effects on well-being and human health will be the outcome. The dissertation implemented an environmental risk analysis has been based on the quantitative concept of the landscape metrics. Typical structure types in Leipzig have been analysed for their exposure to traffic noise, air pollution and surface temperatures. The highest exposures of noise and airborne particles, as well as the highest surface temperatures were found in residential areas. In contrast green spaces and allotments form recreation areas with lower surface temperatures and high percentages of low exposured areas of noise and air pollution. A simultaneous analysis of existing structural features, building height and proportion of built area, allowed the consideration of the influence of certain structural conditions. The use of landscape metrics offered a cost-efficient analysis of the structure types and the prevailing exposure of the three environmental stressors. Bases on metrics such as edge and patch density and diversity indicés, land use structure changes going along with improvements or worsening of air and noise pollution as well as surface temperatures can be straightforward identified.

Zusammenfassung Die Asteraceae Brachycome dichromosomatica ist eine besonders geeignete Spezies, um B-Chromosomen zu analysieren. Die auf den B-Chromosomen-lokalisierte 45S rDNA wurde auf Ursprung und Funktion untersucht. Die Mikrodissektion von B-Chromosomen und PCR-Amplifikation ermöglichte es, B-Chromosomen-spezifische ITS2-Sequenzen der 45S rDNA zu erhalten. Auffallend bei dieser Analyse waren zwei beständige Differenzen zwischen den Sequenzen von A- und B-Chromosomen. Phylogenetische Untersuchungen identifizierten keine Spezies, die eine ITS2-Sequenz hatte, die ähnlicher zu der B-Chromosomen-ITS2-Sequenz war als die A-Chromosomen-ITS2-Sequenz von B. dichromosomatica. Es wurde ein Ursprung der B-Chromosomen in der Zeit vor der Ausbildung der vier Cytodeme von B. dichromosomatica postuliert. Die Analyse der Assoziationen von Mikro-B-Chromosomen mit dem Nukleolus ergab, dass 70% der Mikro-B-Chromosomen nicht mit dem Nukleolus assoziierten. Die hohe Frequenz von nichtassoziierten Mikro-B-Chromosomen weist auf eine Inaktivität der Mikro-B-Chromosomen-lokalisierten 45S rDNA hin. Die Immunfluoreszenzmarkierung zeigte, dass sich das Chromatin der A- und B-Chromosomen deutlich in der euchromatischen Histon-H3-Methylierung unterscheidet. Während die A-Chromosomen deutliche Immunfluoreszenzsignale aufwiesen, zeigten die Mikro-B- und Standard-B-Chromosomen nur eine schwache Markierung mit Antikörpern gegen Histon H3K4me1,2,3, H3K9me3 und H3K27me2,3. Die heteropygnotischen, mit Tandem-Repeats angereicherten Mikro-B-Chromosomen waren dabei noch weniger mit diesen euchromatischen Markierungen gekennzeichnet als die Standard-B-Chromosomen. Keine Unterschiede zwischen den A- und B-Chromosomen wurden für die heterochromatischen Markierungen Histon H3K9me1,2 und H3K27me1 gefunden, was darauf hinweist, dass die B-Chromosomen nicht spezifisch durch zusätzliche heterochromatische Histonmarkierungen gekennzeichnet sind. / Summary The Asteraceae Brachycome dichromosomatica is a suitable species for the analysis of B chromosomes (Bs). The origin and activity of micro B-located 45S rDNA of was analysed. Microisolation of Bs and PCR with internal transcribed spacer 2 (ITS2)-specific primers succeeded in the isolation of B-specific ITS2-sequences. ITS2 was sequenced for micro B, large B and A chromosomes, and conserved differences were identified between sequences originating from A and both types of Bs. Phylogenetic analysis did not identify a species that contained an ITS2 sequence that was more similar to either of the B’s sequences than that of the B. dichromosomatica A chromosomes (As). Thus, an origin of the Bs from As at a time prior to the divergence of the four cytodemes of B. dichromosomatica is suggested. Because 70% of micro Bs did not co-localize with the nucleolus I conclude that micro B-located 45S rDNA is not constitutively transcribed. Immunofluorescence demonstrates that the chromatin in A and both types of Bs differs markedly in euchromatic histone H3 methylation marks. While A chromosomes are labelled brightly, the micro B and large Bs are faintly labelled with antibodies against H3K4me2/3, H3K9me3 and H3K27me2/3. The heteropycnotic, tandem-repeat enriched micro Bs were even less labelled with euchromatic histone H3 methylation marks than large Bs. No differences between A and Bs were found as to the heterochromatic marks H3K9me1/2 and H3K27me1, indicating that Bs are not additionally labelled by heterochromatin typical histone H3 modifications. 1

Die Wasserproduktivität in der Tierhaltung ist von vielen Faktoren abhängig. Die Futterproduktion hat den größten Anteil am Wasserbedarf von tierischen Produkten. Weitere Einflussfaktoren sind die Leistung, die Reproduktion und der Gesundheitsstatus der Tiere, das Management und die Haltungsbedingungen. In dieser Arbeit sollte untersucht werden, wie sich diese Faktoren auf die Wasserproduktivität von Milch und Geflügelfleisch in Nord-Ost-Deutschland auswirken. Zehn unterschiedliche Futtermittel wurden hinsichtlich ihres Wasserbedarfes untersucht. Aus diesen Futtermitteln wurden die Rationen für die Tiere erstellt. Die Milchleistung der Kühe wurde zwischen 4.000 und 12.000 kg Milch pro Kuh und Jahr in 2.000 kg Schritten variiert. Für jedes Leistungsniveau wurden zwölf verschiedene Fütterungsstrategien untersucht, welche auf der Erhöhung einzelner Bestandteile der Ration basieren. Der Wasserbedarf von Leitungswasser im Stall wurde mit 38 Wasserzählern ermittelt. Für die Wasserproduktivität des Geflügelfleisches wurden vier verschieden intensive Mastverfahren untersucht. Die Wasserproduktivität steigt mit steigender Milchleistung der Kühe. Das Maximum wird bei 10.000 kg Milch pro Kuh und Jahr und Rationen mit einem hohem Gras- bzw. Maissilageanteil erreicht. Die Kühe, die im automatischen Melksystem gemolken wurden, nahmen mehr Tränkwasser zu sich, als die Kühe im Fischgrätenmelkstand. Dies ist durch die höhere Milchleistung bedingt. Im automatischen Melksystem wurden im Mittel 28,6 Liter Reinigungswasser pro Kuh und Tag benötigt. Für die Reinigung des Fischgrätenmelkstandes wurden 33,8 Liter pro Kuh und Tag genutzt. Die untersuchten Broilermastverfahren zeigten keine Unterschiede hinsichtlich der Wasserproduktivität. Die intensivere Aufzucht und bessere Futterverwertung wurde durch eine niedrigere Wasserproduktivität des Futters kompensiert. Der Anteil des technischen Wassers macht in der Milchkuh- und Broilerhaltung nur einen kleinen Teil am Gesamtwasserbedarf aus. / Livestock production is the main user of water resources in agricultural production. Water is used in animal production for producing feed, watering the animals, and cleaning and disinfecting barns and equipment. The objective of this dissertation was to quantify the effects of management strategies, such as feeding, intensity of production and the replacement process on the water productivity of milk and poultry meat in Germany. Water productivity in milk and broiler production systems was calculated based on the methodology of Prochnow et al. (2012). Own measurements of the drinking and cleaning water demand in milk production were conducted in a dairy cow barn. The study was based on site conditions of North-East Germany with common variations in farm operations. The feed production is the main contributor to water input in dairy and poultry production. The water productivity of milk increased with an increasing milk yield. The most beneficial conditions related to water productivity in dairy farming were found to be with a milk yield of approximately 10,000 kg fat corrected milk and a grass silage and maize silage based feeding. The total technical water use in the barn makes only a minor contribution to water use. Former regression functions of the drinking water intake of the cows were reviewed and a new regression function based on the ambient temperature and the milk yield was developed. In broiler production the intensification of the fattening systems did not increase water productivity. An increase of water productivity in animal production can be achieved with various management strategies with their specific influence on the production process. The feed management should be a focus of the strategies.