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Mathematical and Experimental Investigation of Yeast Colony Development – A Model System for the Growth of Filamentous Fungi in Heterogeneous Environments / Mathematische und experimentelle Untersuchung der Entwicklung von Hefekolonien – Ein Modellsystem für das Wachstum filamentöser Pilze in heterogenen Umgebungen

Walther, Thomas 08 October 2004 (has links) (PDF)
In the presented study, dimorphic yeasts were applied as model organisms to study the growth of fungal mycelia. When environmental conditions are chosen appropriately, yeast colonies are built up of well separated individual cells. Thus, in contrast to fungal mycelia the translocation of nutrients and information within the colony can be neglected. The study focuses on the question of how the growth behaviour of a population of single cells is regulated, and which differences can be expected when nutrient translocation actually occurs. To answer this question, at first, an effective method for the highly resolved estimation of biomass distributions inside the colonies was developed. This method facilitates a dynamic non-invasive monitoring of colony development. Furthermore, mathematical models were established which describe the development of the colonies based on the behaviour of discrete individual cells. Growth simulations allow a quantitative prediction, and, thereby, an in silico testing of hypothetic regulatory mechanisms. The growth behaviour of yeast colonies was investigated applying the model organisms Candida boidinii and Yarrowia lipolytica. The yeasts were cultivated on solid agar substrates at various degrees of carbon and nitrogen limitation, respectively. The highest gain of understanding was achieved for the growth of both yeasts on glucose as the limiting carbon source: Investigations showed that mycelial yeast colonies adapt to declining nutrient concentrations by decreasing the cell density in their mycelium while the growth rate of the colony diameter remains constant. Under glucose limitation, the yeast C. boidinii grows diffusion-limited, i.e., the growth of the population is controlled by the amount of nutrient that diffuses towards the colony. The cessation of growth coincides with the depletion of the primary nutrient source glucose from the growth substrate. In contrast to these findings, it was shown that Y. lipolytica colonies continue to extend even after the complete consumption of glucose. In the absence of the primary nutrient source, the yeast assimilates biomass from the inner colony regions to facilitate the growth of the population. The suggested mechanism of coupled extension and decay processes was verified by a number of experiments. However, the mechanism which facilitates the transport of decay products to the growing colony boundary, i.e., the actual nature of the decay process, remains unclear. Mathematical simulations show that a continuous colony extension on the decay products of dying cells cannot be explained by the assumption that colonies are built up of uncoordinatedly growing single cells. Therefore, a hypothesis for the growth of Y. lipolytica colonies was derived which suggests that these populations are built up of tube-like hyphal cells. Accordingly, the measured drop of biomass density in the inner colony areas is the consequence of a cytoplasm transport towards the growing edge of the mycelium where it is assimilated as a secondary nutrient resource in the absence of glucose. It has to be emphasized that this hypothesis also provides a mechanistic explanation for the vacuolisation of hyphae in mycelia of higher fungi. / In der vorgestellten Arbeit wurden dimorphe Hefen als Modellorganismen für die Untersuchung des Wachstums von Pilzmyzelien eingesetzt. Bei geeigneter Wahl der Umgebungsbedingungen sind Hefekolonien aus Einzelzellen aufgebaut, wodurch im Gegensatz zu Myzelien höherer Pilze der Transport von Nährstoffen und Informationen innerhalb der Kolonie vernachlässigt werden kann. Im Mittelpunkt der Untersuchungen stand die Frage, wie das Wachstumsverhalten einer Population individueller Zellen reguliert ist, bzw. welche Unterschiede sich ergeben, wenn ein Nährstofftransport tatsächlich stattfindet. Um diese Fragestellungen bearbeiten zu können, wurde zunächst eine effektive Methode zur hoch ortsaufgelösten Bestimmung der Biomasseverteilung innerhalb der Kolonien entwickelt. Diese Methode ermöglicht ein dynamisches nichtinvasives Monitoring der Entwicklung einer Kolonie. Weiterhin wurden mathematische Modelle entwickelt, die das Wachstumsverhalteeiner Population auf der Grundlage des Verhaltens von diskreten Einzelzellen beschreibt. Die Wachstumssimulationen erlauben quantitative Vorhersagen und damit ein in silico Testen der Auswirkungen von hypothetischen Regulationsmechanismen. Das Wachstumsverhalten von Hefekolonien wurde anhand der Modellorganismen Candida boidinii und Yarrowia lipolytica untersucht. Die Hefen wurden auf festen Agar-Nährböden bei verschieden starker Kohlenstoff- und Stickstofflimitation kultviert. Der größte Erkenntnisgewinn wurde dabei für das Wachstum beider Hefen auf Glukose als limitierender Kohlenstoffquelle erzielt: Die Untersuchungen ergaben, dass myzelartig wachsende Hefekolonien bei sinkenden Nährstoffkonzentrationen eine geringere Zelldichte aber einen konstante Wachstumsgeschwindigkeit des Koloniedurchmessers aufweisen. Die Hefe C. boidinii wächst unter Glukoselimitation diffusionslimitiert, d.h. das Wachstum der Population wird durch die Menge der zur Kolonie diffundierenden Nährstoffe bestimmt. Der Abbruch des Koloniewachstums fällt mit dem Verbrauch der primären Nähstoffquelle Glukose zusammen. Im Gegensatz dazu konnte für das Wachstum von Y. lipolytica gezeigt werden, dass sich die Kolonien auch nach dem vollständigen Verbrauch von Glukose weiter ausdehnen. Im Abwesenheit der primären Nährstoffquelle nutzt die Hefe Zerfallsprodukte eigener Zellmasse aus dem Inneren der Kolonie als Nährstoff, um das weitere Wachstum der Population zu gewährleisten. Während der vorgeschlagene gekoppelte Ausdehnungs- und Zerfallprozess durch eine Reihe von Versuchen experimentell abgesichert wurde, bleibt der Mechanismus des Transports der Zerfallsprodukte zum Kolonierand, bzw. die eigentliche Natur des Zerfallsprozesses unklar. Simulationsrechnungen ergaben, dass eine kontinuierliche Ausdehnung der Kolonie auf Zellzerfallsprodukten sterbender Zellen nicht durch die Annahme erklärt werden kann, dass die Kolonien aus unkoordiniert wachsenden Einzelzellen aufgebaut sind. Aus diesem Grunde wurde für das Wachstum von Y. lipolytica die Hypothese abgeleitet, dass das Myzelium dieser Hefe aus schlauchartigen Hyphenzellen aufgebaut ist. Der gemessene Abfall der Biomassekonzentration im Kolonieinneren ist demnach die Konsequenz des Transports von Zytoplasma hin zum wachsenden Kolonierand, wo es in Abwesenheit von Glukose als sekundäre interne Nährstoffquelle assimiliert wird. Es ist zu beachten, dass diese Hypothese auch eine mechanistische Erklärung für die Ursachen der Vakuolisierung in Myzelien höherer filamentöser Pilze gibt.
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Mathematical and Experimental Investigation of Yeast Colony Development – A Model System for the Growth of Filamentous Fungi in Heterogeneous Environments

Walther, Thomas 07 October 2004 (has links)
In the presented study, dimorphic yeasts were applied as model organisms to study the growth of fungal mycelia. When environmental conditions are chosen appropriately, yeast colonies are built up of well separated individual cells. Thus, in contrast to fungal mycelia the translocation of nutrients and information within the colony can be neglected. The study focuses on the question of how the growth behaviour of a population of single cells is regulated, and which differences can be expected when nutrient translocation actually occurs. To answer this question, at first, an effective method for the highly resolved estimation of biomass distributions inside the colonies was developed. This method facilitates a dynamic non-invasive monitoring of colony development. Furthermore, mathematical models were established which describe the development of the colonies based on the behaviour of discrete individual cells. Growth simulations allow a quantitative prediction, and, thereby, an in silico testing of hypothetic regulatory mechanisms. The growth behaviour of yeast colonies was investigated applying the model organisms Candida boidinii and Yarrowia lipolytica. The yeasts were cultivated on solid agar substrates at various degrees of carbon and nitrogen limitation, respectively. The highest gain of understanding was achieved for the growth of both yeasts on glucose as the limiting carbon source: Investigations showed that mycelial yeast colonies adapt to declining nutrient concentrations by decreasing the cell density in their mycelium while the growth rate of the colony diameter remains constant. Under glucose limitation, the yeast C. boidinii grows diffusion-limited, i.e., the growth of the population is controlled by the amount of nutrient that diffuses towards the colony. The cessation of growth coincides with the depletion of the primary nutrient source glucose from the growth substrate. In contrast to these findings, it was shown that Y. lipolytica colonies continue to extend even after the complete consumption of glucose. In the absence of the primary nutrient source, the yeast assimilates biomass from the inner colony regions to facilitate the growth of the population. The suggested mechanism of coupled extension and decay processes was verified by a number of experiments. However, the mechanism which facilitates the transport of decay products to the growing colony boundary, i.e., the actual nature of the decay process, remains unclear. Mathematical simulations show that a continuous colony extension on the decay products of dying cells cannot be explained by the assumption that colonies are built up of uncoordinatedly growing single cells. Therefore, a hypothesis for the growth of Y. lipolytica colonies was derived which suggests that these populations are built up of tube-like hyphal cells. Accordingly, the measured drop of biomass density in the inner colony areas is the consequence of a cytoplasm transport towards the growing edge of the mycelium where it is assimilated as a secondary nutrient resource in the absence of glucose. It has to be emphasized that this hypothesis also provides a mechanistic explanation for the vacuolisation of hyphae in mycelia of higher fungi. / In der vorgestellten Arbeit wurden dimorphe Hefen als Modellorganismen für die Untersuchung des Wachstums von Pilzmyzelien eingesetzt. Bei geeigneter Wahl der Umgebungsbedingungen sind Hefekolonien aus Einzelzellen aufgebaut, wodurch im Gegensatz zu Myzelien höherer Pilze der Transport von Nährstoffen und Informationen innerhalb der Kolonie vernachlässigt werden kann. Im Mittelpunkt der Untersuchungen stand die Frage, wie das Wachstumsverhalten einer Population individueller Zellen reguliert ist, bzw. welche Unterschiede sich ergeben, wenn ein Nährstofftransport tatsächlich stattfindet. Um diese Fragestellungen bearbeiten zu können, wurde zunächst eine effektive Methode zur hoch ortsaufgelösten Bestimmung der Biomasseverteilung innerhalb der Kolonien entwickelt. Diese Methode ermöglicht ein dynamisches nichtinvasives Monitoring der Entwicklung einer Kolonie. Weiterhin wurden mathematische Modelle entwickelt, die das Wachstumsverhalteeiner Population auf der Grundlage des Verhaltens von diskreten Einzelzellen beschreibt. Die Wachstumssimulationen erlauben quantitative Vorhersagen und damit ein in silico Testen der Auswirkungen von hypothetischen Regulationsmechanismen. Das Wachstumsverhalten von Hefekolonien wurde anhand der Modellorganismen Candida boidinii und Yarrowia lipolytica untersucht. Die Hefen wurden auf festen Agar-Nährböden bei verschieden starker Kohlenstoff- und Stickstofflimitation kultviert. Der größte Erkenntnisgewinn wurde dabei für das Wachstum beider Hefen auf Glukose als limitierender Kohlenstoffquelle erzielt: Die Untersuchungen ergaben, dass myzelartig wachsende Hefekolonien bei sinkenden Nährstoffkonzentrationen eine geringere Zelldichte aber einen konstante Wachstumsgeschwindigkeit des Koloniedurchmessers aufweisen. Die Hefe C. boidinii wächst unter Glukoselimitation diffusionslimitiert, d.h. das Wachstum der Population wird durch die Menge der zur Kolonie diffundierenden Nährstoffe bestimmt. Der Abbruch des Koloniewachstums fällt mit dem Verbrauch der primären Nähstoffquelle Glukose zusammen. Im Gegensatz dazu konnte für das Wachstum von Y. lipolytica gezeigt werden, dass sich die Kolonien auch nach dem vollständigen Verbrauch von Glukose weiter ausdehnen. Im Abwesenheit der primären Nährstoffquelle nutzt die Hefe Zerfallsprodukte eigener Zellmasse aus dem Inneren der Kolonie als Nährstoff, um das weitere Wachstum der Population zu gewährleisten. Während der vorgeschlagene gekoppelte Ausdehnungs- und Zerfallprozess durch eine Reihe von Versuchen experimentell abgesichert wurde, bleibt der Mechanismus des Transports der Zerfallsprodukte zum Kolonierand, bzw. die eigentliche Natur des Zerfallsprozesses unklar. Simulationsrechnungen ergaben, dass eine kontinuierliche Ausdehnung der Kolonie auf Zellzerfallsprodukten sterbender Zellen nicht durch die Annahme erklärt werden kann, dass die Kolonien aus unkoordiniert wachsenden Einzelzellen aufgebaut sind. Aus diesem Grunde wurde für das Wachstum von Y. lipolytica die Hypothese abgeleitet, dass das Myzelium dieser Hefe aus schlauchartigen Hyphenzellen aufgebaut ist. Der gemessene Abfall der Biomassekonzentration im Kolonieinneren ist demnach die Konsequenz des Transports von Zytoplasma hin zum wachsenden Kolonierand, wo es in Abwesenheit von Glukose als sekundäre interne Nährstoffquelle assimiliert wird. Es ist zu beachten, dass diese Hypothese auch eine mechanistische Erklärung für die Ursachen der Vakuolisierung in Myzelien höherer filamentöser Pilze gibt.
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Untersuchungen zur Kartographiegeschichte von Namibia / Die Entwicklung des Karten- und Vermessungswesens von den Anfängen bis zur Unabhängigkeit 1990

Moser, Jana 09 December 2007 (has links) (PDF)
Die vorliegende Arbeit zeigt einerseits überblicksartig, gleichzeitig aber auch ins Detail gehend, vor allem die kartographische Entwicklung von Namibia von den Anfängen im 18. Jh. bis zur Unabhängigkeit im Jahr 1990. Dabei werden neben der eigentlichen Kartographie auch die wichtigsten damit im Zusammenhang stehenden Entwicklungen der Forschungsreisen, des Vermessungswesens, der allgemeinen Verwaltung des Landes und der Organisation des Karten- und Vermessungswesens im Gebiet des heutigen Namibia, im Deutschen Reich und in Südafrika dargestellt. Diese Ausweitung des Themas erwies sich als notwendig, um die Hintergründe und das geschichtliche und politische Umfeld mancher kartographischen Entwicklung deutlich und verständlich machen zu können. Damit liegt erstmals eine umfassende Dokumentation über die Kartographie von Namibia vor. Die Gliederung der Arbeit in die drei großen Zeitabschnitte der vorkolonialen, der deutschen Kolonial- und der südafrikanischen Mandatszeit ermöglicht die genaue Differenzierung von politischen und verwaltungstechnischen Abhängigkeiten bei der Kartenherstellung. Allerdings muss auch berücksichtigt werden, dass unterschiedliche Entwicklungsstadien nicht nur vom Herrschaftsträger abhängig waren. Der Vergleich zu anderen Kolonien des südlichen und zentralen Afrika, aber auch der weiterreichende Blick auf alle europäischen Afrikakolonien zeigt, dass Fortschritte im jeweiligen Karten- und Vermessungswesen neben der politischen und wirtschaftlichen Wertschätzung der Kolonie und der Macht des Mutterlandes (Deutschland, Portugal, Großbritannien, Frankreich) vor allem auch von der Größe, der Lage, der sehr verschiedenartigen Natur und dem Klima des entsprechenden Gebietes bestimmt wurden. Im Gegensatz zu der relativ langsamen, aber kontinuierlichen Entwicklung der Vermessungsmethoden und der kartographischen Darstellung in Europa sind in den Kolonien eher ruckartige Veränderungen zu verzeichnen, die mit dem Import der europäischen Methoden und Instrumente in infrastrukturell unterentwickelte Gebiete einhergingen. Die Entwicklung afrikanischer und im Besonderen südwestafrikanischer Karten zeigt drei Phasen: Zunächst erfolgte die Aufnahme der Küsten während der Entdeckungsreisen des 15. und 16. Jhs. und durch spezielle Forschungsreisen vor allem im 17. und beginnenden 18. Jh. Die Erforschung und kartographische Darstellung des Landesinnern begann dagegen zögernd erst Ende des 18. und Anfang des 19. Jhs. In SWA ist der Grund dafür vor allem in den schlechten Zugangsmöglichkeiten auf Grund der Wüstengebiete zu suchen. Träger dieser Aufnahmen waren hauptsächlich Missionare und Forschungsreisende. Innerhalb der nächsten 100 Jahre konnte in Südwestafrika ein grobes topographisches Grundwissen aufgebaut werden, das zur Orientierung im Land meist ausreichte. Mit der Eroberung Afrikas durch europäische Kolonialmächte Ende des 19. Jhs. begann die dritte Phase. Diese war in Südwestafrika durch die deutsche Kolonialherrschaft bestimmt und ist vor allem geprägt durch die Suche nach geeigneten Aufnahmemethoden und Darstellungswegen, um die riesigen, teilweise menschenleeren Gegenden in wirtschaftlich verantwortbarer, aber auch militärisch und verwaltungstechnisch nutzbarer Form kartographisch darzustellen. Ihren Höhepunkt erreicht diese Phase jedoch erst nach dem Zweiten Weltkrieg, in Südwestafrika sogar erst in den 1970er Jahren mit dem Einsatz moderner Aufnahmetechniken. In gleichen Phasen vollzog sich auch der Übergang von Kontinentkarten über lineare Routenaufnahmen mit stark wechselnden Maßstäben hin zu flächendeckenden topographischen Abbildungen. Mit diesen Veränderungen war auch eine Wandlung des Aussagewertes der Karten verbunden. Wie in Europa war die Kartenherstellung in Südwestafrika seit 1904 vor allem durch das Militär und dessen Bedürfnisse geprägt. Damit besaß das Land gegenüber den anderen deutschen Afrikakolonien eine Sonderstellung. Im Gegensatz zu den anderen deutschen Kolonien, aber in Anlehnung an das landschaftlich und klimatisch vergleichbare Südafrika wurde seit dem Hererokrieg 1904 eine großzügige und möglichst flächendeckende geodätische Vermessung durch Triangulation durchgeführt. Dagegen lagen die Katastervermessung und alle damit in Zusammenhang stehenden Arbeiten wie im Deutschen Reich in den Händen der zivilen Behörden. Allerdings war die Trennung der Aufgaben, bedingt durch die alleinige Zuständigkeit der Zivilverwaltung für alle Vermessungs- und Kartierungsangelegenheiten in Südwestafrika vor 1904, nicht ganz so deutlich wie im Deutschen Reich. Die dadurch bedingten regelmäßigen Kompetenzstreitigkeiten und die mangelnde Anerkennung der Arbeiten der Gegenseite verursachten die Behinderung zügiger Fortschritte in der Kartenherstellung sowie erhebliche zusätzliche Kosten. Die Koordinierung und Organisation der Arbeiten in Südwestafrika während der deutschen Kolonialzeit zeigt deutliche Mängel. Trotzdem kann das kartographisch Erreichte als positiv bewertet werden. Natürlich können aus heutiger Perspektive verschiedene Entscheidungen und Vorgehensweisen kritisiert werden. Für die damalige Zeit, die vorhandenen Mittel, Instrumente und Methoden, die Anzahl des Personals und im Wissen um die infrastrukturellen und Lebensbedingungen sind die erzielten Ergebnisse, ob das die Einzelkarten, räumlich definierte Kartenwerke oder solche des ganzen Landes betrifft, eine große Leistung. Das zeigt sich umso mehr im Vergleich zu den Nachbarstaaten, von denen beim Beginn des Ersten Weltkrieges keines so zahlreiche und gute Kartenmaterialien vorweisen konnte. Aber auch während der südafrikanischen Mandatszeit seit 1920 waren die Kompetenzen und Zuständigkeiten nicht eindeutig geregelt. Zunächst besaß Südwestafrika eine Sonderstellung gegenüber den Provinzen der Südafrikanischen Union, indem das Vermessungsamt in Windhuk für alle Vermessungs- und Kartierungsarbeiten des Landes zuständig war. Damit war das Mandatsgebiet in gewisser Weise aber auch von den methodischen und technischen Fortschritten, vor allem des Trigsurvey, abgekoppelt. Andererseits nutzte man diese Unabhängigkeit in Windhuk für eigene Wege, vor allem beim Druck der Karten in Southampton. Spätestens seit dem Beginn der Herstellung der landesweiten Kartenwerke in den Maßstäben 1:50 000, 1:250 000 und kleiner in den 1960er Jahren wurden die kartographischen Arbeiten dann aber von Südafrika bestimmt und kontrolliert. Trotz dieser Probleme lässt sich sowohl für die deutsche Kolonialzeit als auch für die südafrikanische Mandatszeit eine Vielzahl guter und von unterschiedlichen Autoren stammender Karten als Einzelwerke, als Beilage zu diversen Berichten oder als Kartenwerke feststellen. Flächendeckende Triangulationen stellen daneben eine bedeutende Entwicklung für die lagerichtige Wiedergabe der Topographie auf der Karte dar. Dass die deutsche Kolonialzeit in der vorliegenden Arbeit ein starkes Übergewicht gegenüber den anderen beiden Zeitabschnitten aufweist, liegt auch an den zahlreichen Aktivitäten und Produkten dieser Zeit, vor allem aber an der Quellenlage, die für die Zeit zwischen 1890 und 1915 qualitativ und quantitativ wesentlich umfangreicher ist, als beispielsweise für die Zeit nach 1920. / This work gives an overview over the cartographic development of Namibia from the beginnings in the early 18th century up to the independence of the country in 1990. At the same time there is also a detailed view to the cartography, the maps and map series possible. Besides the most important developments of the large expeditions, the surveying, the general administration and the organization of the surveying and mapping in the area of today’s Namibia are shown. Additionally also the most important developments of surveying and mapping in the German Empire and in South Africa are presented because of there relevance for some historical and political decisions in relation to the surveying and mapping of Namibia. For the first time this work presents a comprehensive documentation about the cartography and the map-products of Namibia. Such a work does not exist for any of the neighbour countries in Southern Africa. The work is structured into three main periods, the Precolonial time up to 1884, the time of the German colony German South West Africa between 1884 and 1915/20 and the time of the South African mandatory power between 1920 and 1990. These periods allow to show in detail the different political and administrative obediences for the map making. But not only the colonial power (Germany, Great Britain, France, Portugal) is responsible for different developments. In comparison especially with other countries of Southern Africa but also with countries all over Africa it could be shown that advances in surveying and mapping also depend on the dimension, the location, the different nature, relief and the climate of an area. In contrast to the mostly slow but continuous development of the surveying methods and the cartographic design in Europe the colonies show steplike changes. This is because of the import of the European methods and instruments into areas with very low infrastructure. The development of the South West African cartography shows three main phases. During the age of discoveries in the 15th and 16th centuries but also through special expeditions in the 17th and the beginning 18th centuries the coasts were surveyed and mapped. The exploration and mapping of the inner parts of the country began late (end of 18th century) and slowly. The main reason for this are the large coastal deserts and the large waterless areas that made travelling very difficult and dangerous. The first travellers in South West Africa were missionaries and researchers. Within the next about 100 years the travellers could map an approximate topographic structure of the land. This was more or less satisfactory for an overview and the safe travelling in the country. The third phase began with the European, here German colonisation at the end of the 19th century. This phase began with the search for useful recording and mapping methods. Especially the huge but deserted areas of the colony had to be mapped in an economic arguable but also for the military and the administration usable way. The culmination of this phase was reached only after World War II, in South West Africa even only in the 1970th. At this time the modern recording methods allowed an area-wide and economic surveying and mapping of the whole country. In the same phases one can also see the change-over from maps of the continent via linear maps as results of route-mappings to area-wide topographic map series. As in Europe the surveying and mapping of German South West Africa since 1904 was affected by the military and its techniques and demands. This gave the land an exceptional position in comparison to the other German colonies. Like in the scenic and climatic similar South Africa the military survey section built up a large and area-wide geodetic survey by triangulation since the Herero-War in 1904. On the other hand the cadastral survey was in the hands of the civil administration as it was in the German Empire. But the separation of the duties and responsibilities was not that clear and precise like in Germany because the civil land surveyors were responsible for all works in the colony prior 1904 and did not wanted to give up all charges. The constant questions of authority and the partly lack of acceptance of the works of the other side caused a lot of additional costs and the relatively slow mapping progress. The coordination and organization of the surveying and mapping of the German colony South West Africa shows obvious failings. Even so the mapping of the colony can be evaluated positive. For that time, the possibilities, instruments and methods, for the small number of employees and with the knowledge of the infrastructure and the living conditions the results are quite good. Many beautiful and high quality single maps and maps series of special area and for the whole country are known. This is much more astonishing as none of the neighbour countries could reach such an high standard up to the beginning of World War I. During the time of the South African mandatory power the competences and responsibilities of the surveying and mapping were also not clearly defined. After World War I but up to the 1950th South West Africa had an exceptional position compared to the South African provinces. The surveying office in Windhuk was responsible for all surveyings and mappings in South West Africa. For this the country was partly cutted from the latest methodic and technic developments of the South African Trigsurvey. On the other hand Windhuk could use his independence for own ways. For this the SWA-maps produced in the 1930th were printed in Southampton and not at the South African Government Printer in Pretoria and show a much better printing quality than the South African maps of that time. At the latest with the beginning of the production process of the map series in 1:50 000, 1:250 000 and smaller in the 1960th the mapping process of South West Africa/Namibia was fully controlled and affected by the South African Trigsurvey. Despite a lot of problems there are both for the Precolonial period, for the German and for the South African time a lot of good maps from many different authors and for different objections produced known. An analysis of the geometric accuracy of four maps, made between 1879 and 1980 (Chapter 6) shows additionally the high importance of area-wide triangulations for high quality maps. The reason for the overweight of the German colonial time in this work depends on the one side on the many maps and other cartographic products and activities of that time but on the other side it depends also on the high quantity and quality of resources about surveying and mapping in the German time.
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Untersuchungen zur Kartographiegeschichte von Namibia: Die Entwicklung des Karten- und Vermessungswesens von den Anfängen bis zur Unabhängigkeit 1990

Moser, Jana 23 May 2007 (has links)
Die vorliegende Arbeit zeigt einerseits überblicksartig, gleichzeitig aber auch ins Detail gehend, vor allem die kartographische Entwicklung von Namibia von den Anfängen im 18. Jh. bis zur Unabhängigkeit im Jahr 1990. Dabei werden neben der eigentlichen Kartographie auch die wichtigsten damit im Zusammenhang stehenden Entwicklungen der Forschungsreisen, des Vermessungswesens, der allgemeinen Verwaltung des Landes und der Organisation des Karten- und Vermessungswesens im Gebiet des heutigen Namibia, im Deutschen Reich und in Südafrika dargestellt. Diese Ausweitung des Themas erwies sich als notwendig, um die Hintergründe und das geschichtliche und politische Umfeld mancher kartographischen Entwicklung deutlich und verständlich machen zu können. Damit liegt erstmals eine umfassende Dokumentation über die Kartographie von Namibia vor. Die Gliederung der Arbeit in die drei großen Zeitabschnitte der vorkolonialen, der deutschen Kolonial- und der südafrikanischen Mandatszeit ermöglicht die genaue Differenzierung von politischen und verwaltungstechnischen Abhängigkeiten bei der Kartenherstellung. Allerdings muss auch berücksichtigt werden, dass unterschiedliche Entwicklungsstadien nicht nur vom Herrschaftsträger abhängig waren. Der Vergleich zu anderen Kolonien des südlichen und zentralen Afrika, aber auch der weiterreichende Blick auf alle europäischen Afrikakolonien zeigt, dass Fortschritte im jeweiligen Karten- und Vermessungswesen neben der politischen und wirtschaftlichen Wertschätzung der Kolonie und der Macht des Mutterlandes (Deutschland, Portugal, Großbritannien, Frankreich) vor allem auch von der Größe, der Lage, der sehr verschiedenartigen Natur und dem Klima des entsprechenden Gebietes bestimmt wurden. Im Gegensatz zu der relativ langsamen, aber kontinuierlichen Entwicklung der Vermessungsmethoden und der kartographischen Darstellung in Europa sind in den Kolonien eher ruckartige Veränderungen zu verzeichnen, die mit dem Import der europäischen Methoden und Instrumente in infrastrukturell unterentwickelte Gebiete einhergingen. Die Entwicklung afrikanischer und im Besonderen südwestafrikanischer Karten zeigt drei Phasen: Zunächst erfolgte die Aufnahme der Küsten während der Entdeckungsreisen des 15. und 16. Jhs. und durch spezielle Forschungsreisen vor allem im 17. und beginnenden 18. Jh. Die Erforschung und kartographische Darstellung des Landesinnern begann dagegen zögernd erst Ende des 18. und Anfang des 19. Jhs. In SWA ist der Grund dafür vor allem in den schlechten Zugangsmöglichkeiten auf Grund der Wüstengebiete zu suchen. Träger dieser Aufnahmen waren hauptsächlich Missionare und Forschungsreisende. Innerhalb der nächsten 100 Jahre konnte in Südwestafrika ein grobes topographisches Grundwissen aufgebaut werden, das zur Orientierung im Land meist ausreichte. Mit der Eroberung Afrikas durch europäische Kolonialmächte Ende des 19. Jhs. begann die dritte Phase. Diese war in Südwestafrika durch die deutsche Kolonialherrschaft bestimmt und ist vor allem geprägt durch die Suche nach geeigneten Aufnahmemethoden und Darstellungswegen, um die riesigen, teilweise menschenleeren Gegenden in wirtschaftlich verantwortbarer, aber auch militärisch und verwaltungstechnisch nutzbarer Form kartographisch darzustellen. Ihren Höhepunkt erreicht diese Phase jedoch erst nach dem Zweiten Weltkrieg, in Südwestafrika sogar erst in den 1970er Jahren mit dem Einsatz moderner Aufnahmetechniken. In gleichen Phasen vollzog sich auch der Übergang von Kontinentkarten über lineare Routenaufnahmen mit stark wechselnden Maßstäben hin zu flächendeckenden topographischen Abbildungen. Mit diesen Veränderungen war auch eine Wandlung des Aussagewertes der Karten verbunden. Wie in Europa war die Kartenherstellung in Südwestafrika seit 1904 vor allem durch das Militär und dessen Bedürfnisse geprägt. Damit besaß das Land gegenüber den anderen deutschen Afrikakolonien eine Sonderstellung. Im Gegensatz zu den anderen deutschen Kolonien, aber in Anlehnung an das landschaftlich und klimatisch vergleichbare Südafrika wurde seit dem Hererokrieg 1904 eine großzügige und möglichst flächendeckende geodätische Vermessung durch Triangulation durchgeführt. Dagegen lagen die Katastervermessung und alle damit in Zusammenhang stehenden Arbeiten wie im Deutschen Reich in den Händen der zivilen Behörden. Allerdings war die Trennung der Aufgaben, bedingt durch die alleinige Zuständigkeit der Zivilverwaltung für alle Vermessungs- und Kartierungsangelegenheiten in Südwestafrika vor 1904, nicht ganz so deutlich wie im Deutschen Reich. Die dadurch bedingten regelmäßigen Kompetenzstreitigkeiten und die mangelnde Anerkennung der Arbeiten der Gegenseite verursachten die Behinderung zügiger Fortschritte in der Kartenherstellung sowie erhebliche zusätzliche Kosten. Die Koordinierung und Organisation der Arbeiten in Südwestafrika während der deutschen Kolonialzeit zeigt deutliche Mängel. Trotzdem kann das kartographisch Erreichte als positiv bewertet werden. Natürlich können aus heutiger Perspektive verschiedene Entscheidungen und Vorgehensweisen kritisiert werden. Für die damalige Zeit, die vorhandenen Mittel, Instrumente und Methoden, die Anzahl des Personals und im Wissen um die infrastrukturellen und Lebensbedingungen sind die erzielten Ergebnisse, ob das die Einzelkarten, räumlich definierte Kartenwerke oder solche des ganzen Landes betrifft, eine große Leistung. Das zeigt sich umso mehr im Vergleich zu den Nachbarstaaten, von denen beim Beginn des Ersten Weltkrieges keines so zahlreiche und gute Kartenmaterialien vorweisen konnte. Aber auch während der südafrikanischen Mandatszeit seit 1920 waren die Kompetenzen und Zuständigkeiten nicht eindeutig geregelt. Zunächst besaß Südwestafrika eine Sonderstellung gegenüber den Provinzen der Südafrikanischen Union, indem das Vermessungsamt in Windhuk für alle Vermessungs- und Kartierungsarbeiten des Landes zuständig war. Damit war das Mandatsgebiet in gewisser Weise aber auch von den methodischen und technischen Fortschritten, vor allem des Trigsurvey, abgekoppelt. Andererseits nutzte man diese Unabhängigkeit in Windhuk für eigene Wege, vor allem beim Druck der Karten in Southampton. Spätestens seit dem Beginn der Herstellung der landesweiten Kartenwerke in den Maßstäben 1:50 000, 1:250 000 und kleiner in den 1960er Jahren wurden die kartographischen Arbeiten dann aber von Südafrika bestimmt und kontrolliert. Trotz dieser Probleme lässt sich sowohl für die deutsche Kolonialzeit als auch für die südafrikanische Mandatszeit eine Vielzahl guter und von unterschiedlichen Autoren stammender Karten als Einzelwerke, als Beilage zu diversen Berichten oder als Kartenwerke feststellen. Flächendeckende Triangulationen stellen daneben eine bedeutende Entwicklung für die lagerichtige Wiedergabe der Topographie auf der Karte dar. Dass die deutsche Kolonialzeit in der vorliegenden Arbeit ein starkes Übergewicht gegenüber den anderen beiden Zeitabschnitten aufweist, liegt auch an den zahlreichen Aktivitäten und Produkten dieser Zeit, vor allem aber an der Quellenlage, die für die Zeit zwischen 1890 und 1915 qualitativ und quantitativ wesentlich umfangreicher ist, als beispielsweise für die Zeit nach 1920. / This work gives an overview over the cartographic development of Namibia from the beginnings in the early 18th century up to the independence of the country in 1990. At the same time there is also a detailed view to the cartography, the maps and map series possible. Besides the most important developments of the large expeditions, the surveying, the general administration and the organization of the surveying and mapping in the area of today’s Namibia are shown. Additionally also the most important developments of surveying and mapping in the German Empire and in South Africa are presented because of there relevance for some historical and political decisions in relation to the surveying and mapping of Namibia. For the first time this work presents a comprehensive documentation about the cartography and the map-products of Namibia. Such a work does not exist for any of the neighbour countries in Southern Africa. The work is structured into three main periods, the Precolonial time up to 1884, the time of the German colony German South West Africa between 1884 and 1915/20 and the time of the South African mandatory power between 1920 and 1990. These periods allow to show in detail the different political and administrative obediences for the map making. But not only the colonial power (Germany, Great Britain, France, Portugal) is responsible for different developments. In comparison especially with other countries of Southern Africa but also with countries all over Africa it could be shown that advances in surveying and mapping also depend on the dimension, the location, the different nature, relief and the climate of an area. In contrast to the mostly slow but continuous development of the surveying methods and the cartographic design in Europe the colonies show steplike changes. This is because of the import of the European methods and instruments into areas with very low infrastructure. The development of the South West African cartography shows three main phases. During the age of discoveries in the 15th and 16th centuries but also through special expeditions in the 17th and the beginning 18th centuries the coasts were surveyed and mapped. The exploration and mapping of the inner parts of the country began late (end of 18th century) and slowly. The main reason for this are the large coastal deserts and the large waterless areas that made travelling very difficult and dangerous. The first travellers in South West Africa were missionaries and researchers. Within the next about 100 years the travellers could map an approximate topographic structure of the land. This was more or less satisfactory for an overview and the safe travelling in the country. The third phase began with the European, here German colonisation at the end of the 19th century. This phase began with the search for useful recording and mapping methods. Especially the huge but deserted areas of the colony had to be mapped in an economic arguable but also for the military and the administration usable way. The culmination of this phase was reached only after World War II, in South West Africa even only in the 1970th. At this time the modern recording methods allowed an area-wide and economic surveying and mapping of the whole country. In the same phases one can also see the change-over from maps of the continent via linear maps as results of route-mappings to area-wide topographic map series. As in Europe the surveying and mapping of German South West Africa since 1904 was affected by the military and its techniques and demands. This gave the land an exceptional position in comparison to the other German colonies. Like in the scenic and climatic similar South Africa the military survey section built up a large and area-wide geodetic survey by triangulation since the Herero-War in 1904. On the other hand the cadastral survey was in the hands of the civil administration as it was in the German Empire. But the separation of the duties and responsibilities was not that clear and precise like in Germany because the civil land surveyors were responsible for all works in the colony prior 1904 and did not wanted to give up all charges. The constant questions of authority and the partly lack of acceptance of the works of the other side caused a lot of additional costs and the relatively slow mapping progress. The coordination and organization of the surveying and mapping of the German colony South West Africa shows obvious failings. Even so the mapping of the colony can be evaluated positive. For that time, the possibilities, instruments and methods, for the small number of employees and with the knowledge of the infrastructure and the living conditions the results are quite good. Many beautiful and high quality single maps and maps series of special area and for the whole country are known. This is much more astonishing as none of the neighbour countries could reach such an high standard up to the beginning of World War I. During the time of the South African mandatory power the competences and responsibilities of the surveying and mapping were also not clearly defined. After World War I but up to the 1950th South West Africa had an exceptional position compared to the South African provinces. The surveying office in Windhuk was responsible for all surveyings and mappings in South West Africa. For this the country was partly cutted from the latest methodic and technic developments of the South African Trigsurvey. On the other hand Windhuk could use his independence for own ways. For this the SWA-maps produced in the 1930th were printed in Southampton and not at the South African Government Printer in Pretoria and show a much better printing quality than the South African maps of that time. At the latest with the beginning of the production process of the map series in 1:50 000, 1:250 000 and smaller in the 1960th the mapping process of South West Africa/Namibia was fully controlled and affected by the South African Trigsurvey. Despite a lot of problems there are both for the Precolonial period, for the German and for the South African time a lot of good maps from many different authors and for different objections produced known. An analysis of the geometric accuracy of four maps, made between 1879 and 1980 (Chapter 6) shows additionally the high importance of area-wide triangulations for high quality maps. The reason for the overweight of the German colonial time in this work depends on the one side on the many maps and other cartographic products and activities of that time but on the other side it depends also on the high quantity and quality of resources about surveying and mapping in the German time.

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