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Heutige Agrarlandschaften stehen in der Kritik sich in ausgeräumte und unspezifische Räume zu wandeln, in denen wenige Fruchtarten auf immer größeren Schlägen angebaut werden und ein fortwährender Rückgang von Offenlandarten und artenreichen Biotopen stattfindet. In der bisherigen Forschung wurden vor allem die Ursachen für eine Homogenisierung landwirtschaftlicher Fluren betrachtet. Die vorliegende Dissertation untersucht hingegen durch welche Mechanismen ein höheres Maß an Heterogenität in Agrarlandschaften entsteht, entsprechend der Forschungsfrage: Unter welchen Voraussetzungen und durch welche Prozesse bilden sich unterschiedliche physische Erscheinungsformen in der heutigen Agrarlandschaft in einer bestimmten Anordnung heraus, um eine Vielfalt an Nischen für typische Arten und Wiedererkennungspunkte für den menschlichen Betrachter zu bieten? Im theoretischen Teil der Dissertation wurden Wirkungszusammenhänge für strukturbildende Prozesse in Agrarlandschaften aus den Forschungsfeldern der Landschaftsökologie sowie den Planungs- und Sozialwissenschaften ermittelt. Anschließend verknüpfte die Autorin diese Grundlagen zu einem Untersuchungsdesign, um die Forschungsfrage systematisch untersuchen zu können. Im angewandten Teil der Arbeit wurden drei landwirtschaftliche Fluren (Arnsgrün und Colmnitz in Sachsen, Lugau in Brandenburg) hinsichtlich der Mannigfaltigkeit und Dynamik der vorgefundenen physischen Erscheinungsformen in mehrmaligen Begehungen analysiert. Weiterhin führte sie leitfadenbasierte Interviews mit den landnutzenden Akteuren der untersuchten Fluren. Diese dienten u.a. zur Entwicklung einer Typologie, nach welcher die landnutzenden Akteure vertiefend betrachtet werden konnten. Im Ergebnis der Dissertation konnten Ursachen offen gelegt werden, welche zu einem höheren Maß an Nutzungsheterogenität beitragen. Hierzu zählten unterschiedliche, räumlich benachbarte Nutzungsziele und Alterszustände der Vegetation. Heterogene Nutzungsintensitäten und vielfältig angebaute landwirtschaftliche Kulturen zeigten im räumlichen Nebeneinander ebenfalls strukturbildende Wirkung. Die in der Dissertation festgestellten Zusammenhänge legten jedoch offen, dass einer Diversifizierung der Nutzung allein nicht ausreicht, um Agrarlandschaften positiv zu verändern. Vielmehr muss die Bedeutung der landnutzenden Akteure in die Planung einbezogen werden. So ließen sich bestimmte Merkmale der Landnutzer bzw. Akteurstypen feststellen, die mit einer hervorgehobenen Bedeutung für die Entstehung von Lebensräumen wildlebender Arten sowie für die menschliche Orientierung einhergingen. Gleichwohl verdeutlichten die Ergebnisse der Untersuchung, dass in erster Linie das Zusammentreffen verschiedener Akteure die Unterschiedlichkeit von physischen Erscheinungsformen in Agrarlandschaften befördert. Auf Grundlage des erhobenen Datenmaterials leitete die Autorin darüber hinaus acht strukturbildende Prinzipien für die drei untersuchten Fluren ab.

Heutige Agrarlandschaften stehen in der Kritik sich in ausgeräumte und unspezifische Räume zu wandeln, in denen wenige Fruchtarten auf immer größeren Schlägen angebaut werden und ein fortwährender Rückgang von Offenlandarten und artenreichen Biotopen stattfindet. In der bisherigen Forschung wurden vor allem die Ursachen für eine Homogenisierung landwirtschaftlicher Fluren betrachtet. Die vorliegende Dissertation untersucht hingegen durch welche Mechanismen ein höheres Maß an Heterogenität in Agrarlandschaften entsteht, entsprechend der Forschungsfrage: Unter welchen Voraussetzungen und durch welche Prozesse bilden sich unterschiedliche physische Erscheinungsformen in der heutigen Agrarlandschaft in einer bestimmten Anordnung heraus, um eine Vielfalt an Nischen für typische Arten und Wiedererkennungspunkte für den menschlichen Betrachter zu bieten? Im theoretischen Teil der Dissertation wurden Wirkungszusammenhänge für strukturbildende Prozesse in Agrarlandschaften aus den Forschungsfeldern der Landschaftsökologie sowie den Planungs- und Sozialwissenschaften ermittelt. Anschließend verknüpfte die Autorin diese Grundlagen zu einem Untersuchungsdesign, um die Forschungsfrage systematisch untersuchen zu können. Im angewandten Teil der Arbeit wurden drei landwirtschaftliche Fluren (Arnsgrün und Colmnitz in Sachsen, Lugau in Brandenburg) hinsichtlich der Mannigfaltigkeit und Dynamik der vorgefundenen physischen Erscheinungsformen in mehrmaligen Begehungen analysiert. Weiterhin führte sie leitfadenbasierte Interviews mit den landnutzenden Akteuren der untersuchten Fluren. Diese dienten u.a. zur Entwicklung einer Typologie, nach welcher die landnutzenden Akteure vertiefend betrachtet werden konnten. Im Ergebnis der Dissertation konnten Ursachen offen gelegt werden, welche zu einem höheren Maß an Nutzungsheterogenität beitragen. Hierzu zählten unterschiedliche, räumlich benachbarte Nutzungsziele und Alterszustände der Vegetation. Heterogene Nutzungsintensitäten und vielfältig angebaute landwirtschaftliche Kulturen zeigten im räumlichen Nebeneinander ebenfalls strukturbildende Wirkung. Die in der Dissertation festgestellten Zusammenhänge legten jedoch offen, dass einer Diversifizierung der Nutzung allein nicht ausreicht, um Agrarlandschaften positiv zu verändern. Vielmehr muss die Bedeutung der landnutzenden Akteure in die Planung einbezogen werden. So ließen sich bestimmte Merkmale der Landnutzer bzw. Akteurstypen feststellen, die mit einer hervorgehobenen Bedeutung für die Entstehung von Lebensräumen wildlebender Arten sowie für die menschliche Orientierung einhergingen. Gleichwohl verdeutlichten die Ergebnisse der Untersuchung, dass in erster Linie das Zusammentreffen verschiedener Akteure die Unterschiedlichkeit von physischen Erscheinungsformen in Agrarlandschaften befördert. Auf Grundlage des erhobenen Datenmaterials leitete die Autorin darüber hinaus acht strukturbildende Prinzipien für die drei untersuchten Fluren ab.

1. Microbial ecology According to Caumette et al. (2015) the term ecology is derived from the Greek words “oikos” (the house and its operation) and “logos” (the word, knowledge or discourse) and can, therefore, be defined as the scientific field engaged in the “knowledge of the laws governing the house”. This, in extension, results in the simple conclusion that microbial ecology represents the study of the relationship between microorganisms, their co-occurring biota and the prevailing environmental conditions (Caumette et al. 2015). The term microbial ecology has been in use since the early 1960s (Caumette et al. 2015) and microbial ecologists have made astonishing discoveries since. Microbial life at extremes such as in the hydrothermal vents (see Dubilier et al. 2008 and references therein) or the abundance of picophytoplankton (Waterbury et al. 1979; Chisholm et al. 1988) in the deep and surface waters of the oceans, respectively, are only a few of many highlights. Nevertheless, a microbial ecologist who, after leaving the field early in their career, now intends to return would hardly recognise again their former scientific field. The main reason for this hypothesis is to be found in the advances made to the methodologies employed in the field. Most of these were developed for biomedical research and were subsequently hijacked, sometimes followed by minor modifications, by microbial ecologists. The Author presents in this thesis scientific findings which, although spanning only a fraction of the era of research into microbial ecology, have been obtained using various modern tools of the trade. These studies were undertaken by the Author during his employment as postdoctoral scientist at Warwick University (UK), as member of staff at Plymouth Marine Laboratory (UK) and as scientist at the TU Bergakademie Freiberg. Although the scientific issues and the environmental habitats investigated by the Author changed due to funding constraints or due to change of work place (i.e. from the marine to the mining environment) the research shared, by and large, a common aim: to further the existing understanding of microbial communities. The methodological approach chosen to achieve this aim employed both isolation followed by the characterisation of microorganisms and culture independent techniques. Both of these strategies utilised again a variety of methods, but techniques in molecular biology represent a common theme. In particular, the polymerase chain reaction (PCR) formed the work horse for much of the research since it has been routinely used for the amplification of a marker gene for strain identification or analysis of the microbial diversity. To achieve this, the amplicons were either directly sequenced by the Sanger approach or analysed via the application of genetic fingerprint techniques or through Sanger sequencing of individual amplicons cloned into a heterologous host. However, the Author did not remain at idle while with these ‘classical’ approaches for the analysis of microbial communities, but utilised the advances made in the development of nucleotide sequence analysis. In particular, the highly parallelised sequencing techniques (e.g. 454 pyrosequencing, Illumina sequencing) offered the chance to obtain both high genetic resolution of the microbial diversity present in a sample and identification of many individuals through sequence comparison with appropriate sequence repositories. Moreover, these next generation sequencing (NGS) techniques also provided a cost-effective opportunity to extent the characterisation of microbial strains to non-clonal cultures and to even complex microbial assemblages (metagenomics). The work involving the high throughput sequencing techniques has been undertaken in collaboration with Dr Jack Gilbert (PML, lateron at Argonne National Laboratory, USA) and, since at Freiberg, with Dr Anja Poehlein (Goettingen University). These colleagues are thanked for their support with sequence data handling and analyses.

A field survey for the invertebrate fauna conducted in the Ma River, Thanh Hoa province in 2013. The research applied multivariable analysis performed by the Primer v.6 software, such as CLUSTER, one-way ANOSIM, BEST and DIVERSE. The results showed a list of 138 aquatic invertebrate species. Of these, most were freshwater wide-distributing species coupled with others characterized for brackish and marine waters. The biodiversity status was quite high compared to several other rivers in the North of Vietnam. The list contained many economic-valued species and 2 of these were listed in the Red Data Book of Vietnam. The aquatic invertebrates showed a significant relation to the two different combinations of physiochemical factors for zooplanktons and zoobenthos, respectively. The values of the species number, abundance and Shannon-Weiner index for both of zooplanktons and zoobenthos showed a curved trend from the upper river segments to lower river segments. These figures for zooplanktons peaked in the middle river segments, whereas the numbers for zoobenthos achieved the highest numbers in the estuaries. The species composition of the estuaries differentiated significantly from that of other freshwater habitats. / Năm 2013 đã tiến hành một đợt điều tra khu hệ động vật không xương sống sông Mã, tỉnh Thanh Hóa. Nghiên cứu sử các phân tích đa biến thông qua phần mền Primer v.6, bao gồm: CLUSTER, one-way ANOSIM, BEST và DIVERSE. Kết quả phân tích thu được 138 loài với thành phần loài chủ yếu là những loài nước ngọt thường gặp và phân bố rộng, ngoài ra còn có các loài đặc trưng cho nước lợ và mặn. Trong số các loài thu được, nhiều loài có giá trị kinh tế và 2 loài có tên trong Sách Đỏ Việt Nam. Khu hệ động vật không xương sống sông Mã có quan hệ chặt với hai nhóm chỉ số thủy lý hóa học khác nhau, tương ứng cho động vật nổi và động vật đáy. Giá trị các chỉ số sinh học gồm số lượng loài, mật độ và Shannon-Weiner hồi quy theo đường cong phi tuyến từ thượng lưu tới hạ lưu; đạt giá trị cao nhất tại cửa sông đối với động vật đáy và vùng trung lưu với động vật nổi. Thành phần loài cửa sông khác biệt rõ rệt với thành phần loài các sinh cảnh nước ngọt khác.

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In den letzten 20 Jahren hat sich der Maiszünsler (<i>Ostrinia nubilalis HÜBNER</i>), aus der Schmetterlingsfamilie der Pyralidae oder Zünsler, zum bedeutendsten tierischen Schädling des Maises (<i>Zea mays</i>) entwickelt. Eine Möglichkeit den Befall des Maiszünslers abzuwenden, bietet der Anbau von <i>Bacillus thuringiensis</i>-Mais (Bt-Mais). Mit Hilfe der Gentechnik wurden Gene des Bakteriums <i>Bacillus thuringiensis</i> übertragen, die einen für Fraßinsekten giftigen Wirkstoff bilden, wodurch die Pflanzen während der kompletten Vegetation vor den Larven des Maiszünslers geschützt sind.<br><br> Ziel des vorliegenden Projektes war es, in einer 3-jährigen Studie die Auswirkungen des großflächigen Anbaus von Bt-Mais auf die ökologische Situation und den Handlungsrahmen des integrierten Pflanzenschutzes komplex zu untersuchen. Dazu wurden in Betrieben im Oderbruch, das als permanentes Befallsgebiet des Maiszünslers gilt, in den Jahren 2002 bis 2004 jährlich zwei Felder mit jeweils einer Bt-Sorte und einer konventionellen Sorte angelegt. Zusätzlich wurden biologische und chemische Maiszünsler-Bekämpfungsvarianten geprüft.<br><br> Durch verschiedene Methoden wie Bonituren, Ganzpflanzenernten, Bodenfallenfänge und Beobachtungen des Wahlverhaltens von (Flug-)insekten konnten Aussagen zum Vorkommen von Insekten und Spinnentieren getroffen werden, wobei hierfür Daten aus Untersuchungen der Jahre 2000 und 2001 im Oderbruch ergänzend herangezogen werden konnten. Durch Ertragsmessungen, Energie- und Qualitätsermittlungen, sowie Fusarium- und Mykotoxinanalysen konnte der Anbau von Bt-Mais als neue Alternative zur Bekämpfung des Maiszünslers bewertet werden.<br><br> Bezüglich des Auftretens von Insekten und Spinnentieren wurden im Mittel der fünfjährigen Datenerhebung beim Vergleich der Bt-Sorte zur konventionellen Sorte, mit Ausnahme der fast 100 %igen Bekämpfung des Maiszünslers, keine signifikanten Unterschiede festgestellt. Hierfür wurde ein besonderes Augenmerk auf Thripse, Wanzen, Blattläuse und deren Fraßfeinde, sowie mittels Bodenfallenfängen auf Laufkäfer und Spinnen gerichtet.<br><br> Die erwarteten ökonomischen Vorteile wie etwa Ertragsplus oder bessere Nährstoff- und Energiegehalte durch geringeren Schaden beim Anbau von Bt-Mais als Silomais blieben in den Untersuchungsjahren aus. Allerdings zeigten Fusarium- und Mykotoxinanalysen eine geringere Belastung des Bt-Maises, was möglicherweise auf den geringeren Schaden zurückzuführen ist, da beschädigte Pflanzen für Fusarium und Mykotoxine anfälliger sind.<br><br> Desweiteren konnten erste methodische Ansätze für ein auf EU-Ebene gefordertes, den Anbau von Bt-Mais begleitendes Monitoring, erarbeitet werden. So konnten Vorschläge für geeignete Methoden, deren Umfang sowie des Zeitpunktes der Durchführungen gemacht werden. / In the last 20 years the European corn borer (<i>Ostrinia nubilalis</i>, <i>Pyralidae</i>) has become the most important pest in maize (<i>Zea mays</i>). One of a couple of possibilities to reduce the infestation by the European corn borer is the cultivation of <i>Bacillus thuringiensis</i> maize (Bt maize). Genetic engineering transmitted genes from <i>Bacillus thuringiensis</i>, which produce a substance that is toxic to feeding insects and thus protect plants against the larvae of the European corn borer during the whole vegetation.<br><br> The present project is a 3-year study to identify the effects of Bt maize growing on the ecological situation and the possibilities of integrated plant protection. From 2002 to 2004, two fields in the Oderbruch region, where Ostrinia nubilalis occurs, were each planted with Bt maize and a conventional maize variety every year. Furthermore, a biological and a chemical strategy against the European corn borer were verified.<br><br> Different methods like counts, harvest of whole plants, pitfall traps and observation the landing behaviour of flying insects were used to determine the abundance of insects and spiders. Furthermore, we could use additional data from studies obtained in the Oderbruch region in 2000 and 2001. The determination of yield, quality and energy content of the crops as well as of the degree of Fusarium infection and contamination by mycotoxins led to the conclusion that the cultivation of Bt maize is a new alternative strategy to control the European corn borer.<br><br> The average occurrence of insects and spiders did not differ significantly between Bt maize and the conventional variety in the 5 years of data recording. The only exception is the almost total control of the European corn borer. Attention was especially paid to thrips, bugs, aphids and their feeding enemies and using ground traps to ground beetles and spiders.<br><br> The expected economic benefits like increased yield or nutrient and energy content of the crop as a result of a minimized damage to silage Bt maize were not achieved in the years under investigation. However, the analysis of Fusarium and mycotoxins indicated a lower exposure of Bt maize, which may result from a lower damage caused by Ostrinia nubilalis, and damaged plants are more susceptible to Fusarium and mycotoxins.<br><br> Furthermore, we developed a first methodological approach for the monitoring procedure of Bt maize growing required by the EU. We have made proposals on appropriate methods, their extent as well as the optimum time of their application.