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ZUSAMMENFASSUNG Die vorliegende Dissertation befasst sich mit den komplexen physikalischen und biologischen Prozessen in Flachlandflüssen, die mit der saisonalen Entwicklung submerser aquatischer Vegetation im Zusammenhang stehen. Vorrangige Ziele der durchgeführten Arbeiten waren sowohl Untersuchungen zum Einfluss elastischer submerser Vegetation auf die Struktur der turbulenten Strömung, als auch die damit verbundenen Effekte auf Transport- und Mischungsprozesse sowie mögliche Auswirkungen auf Morphodynamik und Ökologie. Erkenntnisse zur Struktur der turbulenten Strömung, die sich über Beständen submerser elastischer Vegetation entwickelt, konnten aus originären Feldexperimenten gewonnen werden. Die Resultate wurden mit der hydrodynamischen Modellierung der Entwicklung einer Mischungsschicht verglichen. Theoretische Analysen der Mischungsschicht über submerser Vegetation führten zu einer Erweitung des Modells. Dabei zeigt sich, in welcher Weise die Interaktion zwischen Strömung und Pflanzen die Entwicklung der Scherschicht und der Turbulenz beeinflusst. Die abgeleiteten theoretischen Lösungen stehen in engem Zusammenhang mit der theoretischen Beschreibung der biomechanischen Eigenschaften elastischer Vegetation. Die Dissertation beschäftigt sich vorwiegend mit Effekten der Wechselwirkung von Strömung und Bewuchs in Bezug auf eindimensionale Ansätze der Modellierung von Transport und Vermischung in Flüssen. In der Arbeit werden quantitative Ansätze zur Modellierung der longitudinalen Dispersion für einen bestimmten Typ von Vegetation vorgeschlagen, die die komplexe Struktur der Strömung bei Bewuchs berücksichtigen. Darüber hinaus wird gezeigt, wie die entwickelte Theorie zur Wechselwirkung von Strömung und Vegetation mit einem phänologischen Modell für das Wachstum der Pflanzenbiomasse gekoppelt werden kann, womit ein nahezu geschlossener Lösungsansatz für die behandelte Fragestellung vorliegt. Schlagwörter: Makrophyten, Flussströmung ,Turbulenz, longitudinale Dispersion. / SUMMARY The thesis is focused on complex physical and biological processes occurring in natural lowland streams due to the seasonal development of submerged aquatic vegetation. The primary goal of the studies was an exploration of the effects that submerged flexible vegetation sets upon turbulent flow structure, their consequences for transport and mixing processes, and implications for morphodynamics and ecology. A deeper insight into the structure of turbulent flow evolving over a patch of flexible submerged vegetation was gained completing an original field experimental study which results were examined in a context of a hydrodynamic model of the mixing layer. The model was expanded by theoretical analysis of evolution of the mixing layer over the vegetation patch yielding knowledge on how do interactions of flow and vegetation produce the velocity shear and turbulence across the flow. The obtained theoretical solutions are linked to the theoretical description of biomechanical properties for flexible buoyant vegetation. The thesis is concentrated on examining the consequences of flow – plants interactions in respect to the one-dimensional approach to the modeling of transport and mixing in rivers. In this study the longitudinal dispersion model was re-examined to account for the complex structure of flow in vegetation mosaic and possible quantitative approaches are proposed to infer the model parameters for a known type of vegetation. It was also shown how the developed theory of flow-plants interactions can be coupled with a phenological model of biomass growth providing a nearly complete approach to the problem. Keywords: macrophytes, river flow, turbulence, longitudinal dispersion.

Die Grenzen von Ressourcenabbau reichen tausende Meter über und unter die Erde. Dabei verfestigt und vertieft die Beschleunigung des Extraktivismus ungleiche Entwicklung und Ungerechtigkeiten auf der Welt. In Zentralasien bleiben Konflikte um Sozionatur in der kritischen Forschung zu Ressourcenextraktivismus und Widerstand jedoch weitgehend unterbeleuchtet. Diese Doktorarbeit leistet einen Beitrag zu der Ausweitung des Goldbergbaus in Kirgisistan und trägt zu einem räumlich umgearbeiteten, historisierenden und politisch sensiblen Verständnis des sich global ausweitenden Ressourcenextraktivismus bei. Die Arbeit präsentiert eine situierte Darstellung der multiskalaren Prozesse und Praktiken innerhalb und zwischen drei Standorten, die Kirgisistans Goldrausch ab/schaffen: die Hauptstadt Bischkek, das politische- und Verwaltungszentrum für mineralische Rohstoffe; Orlovka, ein Fall von angeblicher Kooperation; und Maidan, ein Fall von sich lange hinziehenden Auseinandersetzungen. Durch einen interdisziplinären Forschungsprozess entwickelt die Doktorarbeit einen relationalen soziomaterialen Ansatz zur Erforschung von multiskalaren extraktiven Verschränkungen der materiellen Dimensionen von Gold, seinen unterschiedlichen Bewertungen und seiner Governance. Sie mobilisiert die interdisziplinäre soziomateriale Analytik, durch ein multimethoden- Forschungsdesign, welche die miteinander verflochtenen strukturellen und historisch-geographischen Bedingungen offenbart. Dabei werden Konvergenzen im wachsenden geerdeten politischen Aktivismus gegen die globalen Strukturen des Extraktivismus, der die pluriversalen Wege zum Wohlbefinden aufkündigt zu Tage gefördert. Diese Doktorarbeit zeigt konsequent den Wert von disziplinärem und methodischem Pluralismus bei der empirischen Erforschung zum Zusammenspiel gegenseitig konstituierender Strukturen als auch von verorteter mehr-als-menschlicher Autonomie, die dem Schaffen und Abschaffen von Ressourcen und Ressourcengrenzen zugrunde liegen. / Resource frontiers extend to thousands of meters below and above the soil in pursuit of progress. Accelerating extractivism in fact entrenches uneven development and injustices across the globe. Yet, our age is not only hyper-extractive, it is also resistant: multifarious communities stand up against incessant extractivism. Socionatural struggles in Central Asia however remain unexplored in critical research on resource extractivism and resistance. Focusing on expanding gold mining in Kyrgyzstan, the given thesis contributes to spatially reworked, historicising and politically sensitive understandings of globally advancing resource extractivism. The thesis presents a grounded account of the multi-scalar processes and practices within and between three sites un/making Kyrgyzstan’s gold rush: the capital Bishkek, the centre of mineral governance; Orlovka, an alleged case of cooperation; and Maidan, a protracted case of contestation. Within an interdisciplinary research process, the thesis advances a relational sociomaterial approach for engaging the multi-scalar extractive entanglements of gold’s material dimensions, its different valuations, and its governance. Mobilising the interdisciplinary sociomaterial analytic through a multi-method research design reveals the intertwined structural and historico-geographical conditions that enact gold mining in Kyrgyzstan in an extractive state order while motivating ordinary citizens’ resistance to this order based on its emergent sociomaterialities. Unpacking embodied complexities in Orlovka and Maidan unearths convergences in surging grounded political activism against the global structures of extractivism that forecloses pluriversal paths to well-being. This thesis demonstrates the value of disciplinary and methodological pluralism in rendering visible the interplay of mutually constitutive structures and situated more-than-human agency that undergirds the making and unmaking of resources and resource frontiers.

Der Bodenschutz in städtischen Ballungsräumen wie Berlin hat die Ziele, den Flächenverbrauch zu minimieren und noch vorhandene Bodenfunktionen zu sichern. Vor diesem Hintergrund ist eine Neufassung eines überregional und allgemein anwendbaren großmaßstäbigen Bewertungssystems erforderlich, das die Wiederherstellung von Bodenfunktionen und die Aspekte des vorsorgenden Bodenschutzes in Planungs- und Zulassungsverfahren in Großstädten verstärkt berücksichtigen muss. Um dieses Bewertungssystem für Stadtböden zu entwickeln, werden hier die Bewertungsmethoden von Verfahren in Berlin, Hamburg und München auf ausgewählten Testflächen in der Stadt Berlin angewendet, durch Erstellung der Bodenfunktionskarten bei großmaßstäbigen Bewertung verglichen und unter fachlichen Gesichtspunkten in einer strukturierten Weise im Rahmen des Vergleichs überprüft. Die fachlichen Merkmale von untersuchten Bewertungsmethoden auf der Basis der gewonnenen Erkenntnisse und Bewertungsergebnisse werden hergeleitet und das Bewertungsverfahren für Stadtböden mit seinem Inhalt entwickelt. Für die Anpassung dieses vorgeschlagenen Verfahrens an Berliner Böden zu einem räumlichen Planungsfall wird hier eine Methode zur aggregierten Gesamtbewertung dieser Böden hinsichtlich ihrer bewerteten Boden(teil)funktionen erarbeitet. Abschließend lässt sich sagen, dass das vorgeschlagene großmaßstäbige Bewertungsverfahren, das für die Anwendung im großen Maßstabsbereich (>_ 1: 10.000) konzipiert, hinsichtlich der Ergebnisse, die für den Einsatz im Bodenschutz und in der Planungspraxis für Großstädte abgeleitet werden, dem Planungsträger Empfehlungen als „Entscheidungsgrundlage“, insbesondere für planerische Fragestellungen - ob ein Standort mit seinen Böden mehr oder weniger schützenswert ist, liefern kann. / The soil conservation in urban agglomerations such as Berlin aims to minimize the consumption of land and to preserve existing services and functions. It is against this background that a revision of nationwide and commonly applicable large scale evaluation systems is required, which will take greater account of the restoration of soil functions and aspects of preventing soil conservation within planning and approval procedures. In order to develop an evaluation system for soil functioning in urban areas, the valuation methods of different procedures in Berlin, Hamburg and Munich have been practically applied, through the preparation of soil maps for large scale evaluation compared and reviewed with regard to technical aspects in a structured manner in the context of the comparison. The technical characteristics of the assessed evaluation methods are derived based on the knowledge gained from this study and the evaluation system for urban soils is developed in a content oriented manner. A method of overall aggregate assessment of soils relating to their (sub) functions was developed for the adaptation of the proposed procedure to soils of Berlin to a spatial planning purpose. In conclusion, the proposed assessment procedures, which are designed for use on the scale of 1:10,000 or larger, based on the results, which are derived for the application in soil conservation and planning in big cities, serve the purpose of supporting cities and their development bodies as “planning recommendations”, especially for planning issues such as, making a decision, if the soils found at one specific location are of higher conservational value than the soils found at another location.

Der Übergang vom fossilen Zeitalter hin zu einer kohlenstoffarmen Zukunft mit erneuerbaren Energien erfordert eine tiefgreifende Transformation, Reorganisation und Neukonfiguration des sozio-ökologischen Stoffwechsels, der insbesondere eine tiefgreifende raumzeitliche und politische Veränderung darstellt. Diese Arbeit analysiert diesen Wandel, indem sie die Rolle thermodynamischer Narrative untersucht, die im Zusammenhang mit der Elektrifizierung des Kapitalismus im Deutschland des endenden 19. Jahrhunderts aufgekommen sind. Sie geht der Frage nach, welche Bedeutung diese thermodynamischen Narrative für die lokale Umstrukturierung der Mensch-Umwelt-Beziehung in der kohlenstoffarmen Energiewende weiterhin haben. Anhand eines neuartigen Analyserahmens, genannt ‚kritische Thermodynamik‘, der diese miteinander verbundenen Beziehungen in einem historisch-materialistischen Kontext analysiert, werden drei Hauptargumente vorgebracht. Erstens führt eine thermodynamische Narration mit ihren materiellen Implikationen das menschliche Streben nach "grüner" Energie in einen gegenwärtigen Zustand, auf dem die wissenschaftlichen und politischen Einzelheiten eines zukünftigen Natur-Energie-Beziehung aufbauen. Zweitens, in der gegenwärtigen Phase der Energiewende produziert das Kapital aufgrund des Fokus auf die effiziente Verteilung erneuerbarer Energien neue ökonomische Formationen in Prozessen der ökologischen Modernisierung. Dabei wird die Energieflexibilität als zentrales Terrain für die Aufrechterhaltung eines Status Quos als Ausgleich infrastruktureller Defizite herausgearbeitet. Drittens steuert der Staat die Energiewende durch experimentelle Ansätze, die dem Kapital einen technokratischen Raum für seine notwendigen socio-ecological fixes bieten sollen. / The transition from the fossil fuel era to a low-carbon future of renewable energy requires profound transformation, reorganisation, and reconfiguration of the socio-ecological metabolism. Since this metabolism was initially built upon centralised thermal power plants, the move to a future system that predominantly lives of ‘green megawatts’ from decentralised renewable energy sources represents a major spatiotemporal and political shift. This thesis analyses such a shift by investigating the role of thermodynamic narratives, which emerged in the context of electrification of capitalism in Germany at the end of the 19th century. It addresses the question of how these thermodynamic narratives continue to matter for the localised restructuring of the human-environmental relationship in the low-carbon energy transition. Through a novel framework of ‘critical thermodynamics’, which analyses these interconnected relations through a historical materialist framework, the thesis makes three main arguments. First, a thermodynamic narrativity along with its material implications guides the human quest for abundant ‘green’ energy into the contemporary conjuncture on which the scientific and political specificities of the future nature-energy relationship are built. Second, because of a focus on the efficient distribution of renewable energy in the current phase of the energy transition, capital produces new economic formations in wider processes of ecological modernisation. Here, energy flexibility is exposed as a central terrain for maintaining a status quo despite infrastructural shortcomings. Third, the state guides the energy transition through experimental approaches, intended to provide a technocratic space for capital to perform its necessary socio-ecological fixes.