Local communities and regional networks are currently exploring the strategy of developing local and regional food systems in order to enhance food security. The relationship between food consumption and production must be tested at various scales and across geographies in order to describe how place-based diets influence agricultural land use and the degree to which a discrete agricultural land base can feed a population. This thesis used two models to integrate data from across the agricultural and nutritional sciences to test the capacity of regional food systems to meet complete diet food need in the south-central Appalachian foodshed. First, a complete diet approach was applied to the entire foodshed to test the influence of animal product and fat consumption on the land requirements of food production. The quantity of specific regionally-adapted food commodities for six diet patterns were estimated following USDA recommendations and compared to county-based Census of Agriculture land use data to determine agricultural carrying capacity. Second, a sub-regional geospatial foodshed model used site-specific soil and current land cover datasets to estimate the spatial distribution of food production capacity relative to the per capita food needs determined by the complete diet model. Together, these studies contribute information from a data-user perspective for stakeholders and planners interested in quantifying the capacity of regional food systems to meet total food needs. / Master of Science

Weißbüschelaffen (Callithrix jacchus) gehören zu den Krallenaffen und sind ursprünglich in den Regenwaldrandgebieten Nordbrasiliens beheimatet. Bereits seit etwa 30 Jahren werden die Tiere unter Laborbedingungen, vor allem für die biomedizinische Forschung, gehalten. Neben der geringen KM von 300-500 g ist auch die hohe Reproduktionsrate (zweimal im Jahr Zwillinge) ein großer Vorteil für den Einsatz als Labortier. Obwohl Weißbüschelaffen im Vergleich zu anderen nicht-menschlichen Primaten relativ stressresistent sind, erfordern sie doch eine optimale Haltung. Dazu gehören neben einem an die natürliche Umwelt angepassten Raumklima ein entsprechendes Lichtprogramm und ein hoher Hygienestatus. Von besonderer Bedeutung für das Wohlbefinden der Tiere ist auch eine optimale Ernährung. Zudem darf der Einfluss der Ernährung auf die Resultate der biomedizinischen Forschung nicht unterschätzt werden. Unter insgesamt standardisierten Versuchsbedingungen muss auch die Ernährung standardisiert werden, um einen Einfluss auf die Ergebnisse der Forschung zu vermeiden. In vielen Laborkolonien wird den Tieren eine Mischung aus kommerziell erhältlichen Pellets, Obst, Gemüse, Insekten und anderen Zusätzen (z.B. Gummi arabicum) verabreicht. Diese Rationen lassen sich nicht nur schwer standardisieren, zudem ist besonders die Einhaltung der hygienischen Anforderungen nahezu unmöglich, da die Keimbelastung z.B. von Obst und Gemüse nicht kalkulierbar ist. Unter den Haltungsbedingungen des Deutschen Primatenzentrums in Göttingen hat sich gezeigt, dass durch die alleinige Fütterung der Tiere mit einer kommerziellen Diät zwar eine Standardisierung erfolgen konnte, die Tiere jedoch häufig Übergewicht entwickelt haben. Ziel der Untersuchungen war es, ein am Bedarf der Tiere orientiertes Alleinfutter für den Einsatz unter Laborbedingungen zu entwickeln. Nach umfassender Literaturrecherche zur Validität von Bedarfsangaben für Weißbüschelaffen erfolgte ein erster Versuch, in dem Eckpunkte einer Basisrezeptur eine Alleinfutter entwickelt werden sollten. 24 nicht reproduzierende männliche und weibliche Tiere standen hierfür zur Verfügung (2 Tiere je Käfig  n=12). Jeweils zwei Rezepturen wurden auf Basis Pflanzen-, Fisch- und Eiprotein entwickelt. Die 6 Diäten wurden in einem 9-wöchigen Versuch in Hinblick auf ihre Akzeptanz mit einer kommerziellen Diät verglichen. Die Mischungen auf Eiprotein-Basis wurden von den Tieren grundsätzlich abgelehnt und daher aus dem weiteren Versuch ausgeschlossen. Nach Auswertung der Ergebnisse zeigte sich, dass die Tiere bei der kommerziellen Diät die höchsten Futteraufnahmen aufwiesen. Unter den getesteten Mischungen zeigte eine Diät auf Pflanzenprotein-Basis die höchsten Futteraufnahmen. Im nachfolgenden Versuch wurde diese Diät auf Pflanzenproteinbasis als Grundlage herangezogen. Ziel war, eine mit der kommerziellen Diät vergleichbare Futteraufnahme zu erzielen. Der Zusatz von Aromakomponenten zur Verzehrssteigerung ist bei Nutztieren bereits bekannt und sollte auch bei Weißbüschelaffen erprobt werden. Im zweiten Versuch wurden daher eine pflanzliche Basisdiät mit 5 aromatisierten Diäten und dem kommerziellen Produkt verglichen. Der Zusatz von Aromen führte jedoch zu keiner signifikanten Akzeptanzverbesserung. Um eine Steigerung der Futteraufnahme zu erreichen, wurde daher im dritten Versuch die Beimengung von Gummi arabicum-Pulver untersucht. Baumsäfte gehören zum natürlichen Nahrungsspektrum und werden von den Tieren auch in Obhut des Menschen gerne aufgenommen. Im Versuch wurden einer Basismischung 0%, 2,5%, 5% und 7,5% Gummi arabicum Pulver beigemengt und diese Diäten mit einem kommerziellen Futter verglichen. Der Vergleich der Ergebnisse zeigte, dass durch einen Gummi arabicum Anteil von 5% in der Ration die Futteraufnahme auf das Niveau der kommerziellen Diät angehoben werden konnte. Zudem zeigten Tiere, die mit den Testdiäten gefüttert wurden, eine geringere Durchfallhäufigkeit. Außerdem konnte bei Fütterung der Testmischungen eine Absenkung der Körpermasse (KM) mit anschließender KM-Stabilität beobachtet werden. Aus den durchgeführten Versuchen kann der Schluss gezogen werden, dass die Entwicklung eines neuen, am Bedarf orientierten Alleinfütterungskonzeptes für Weißbüschelaffen unter Laborbedingungen gute Fortschritte gemacht hat. Weiterführender Forschungsbedarf besteht zum einen in der Methodik. Neben der KM-Entwicklung müssen zunehmend auch Veränderungen der Körperzusammensetzung als Maßstab für die tierindividuelle Entwicklung herangezogen werden. Da in der praktischen Haltung von Weißbüschelaffen die Nachzucht neuer Tiere eine entscheidende Rolle spielt, müssen weitere Untersuchungen zu Alleinfütterungskonzepten auch Ernährung von reproduzierenden adulten Tieren und Jungtieren einschließen.