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Die vorliegende Dissertation untersucht die Einsatzmöglichkeiten von multispektralen Fernerkundungsdaten in der Kohlenstoffbilanzierung in großen Landschaftsräumen, wie z.B. des Naturparks TERRA.vita. Ziel der Arbeit ist es, neue Erkenntnisse zu gewinnen, welche Modelle und Parameter in der modellbasierten Kohlenstoffbilanzierung sicher aus Fernerkundungsdaten gewonnen werden können. Die Dissertation soll aber auch deutlich machen, wo etwaige Schwachstellen der Fernerkundungsdaten liegen, die möglicherweise durch terrestrische Messungen verifiziert werden müssen. Die Arbeit beschäftigt sich dabei mit dem Forschungsgebiet der Kohlenstoffbilanzierung und den aktuellen rechtlichen Rahmenbedingungen sowie klimapolitischen Hintergründen. Die für die Untersuchung ausgewählten Fernerkundungssensoren MODIS, ASTER und LANDSAT TM werden im Hinblick auf ihre speziellen qualitativen Eigenschaften (wie räumliche und zeitliche Auflösung sowie radiometrischen Besonderheiten) miteinander verglichen und beurteilt. Die drei Sensoren werden darüber hinaus mit CORINE Land Cover 2000 Daten verglichen. CORINE, dargestellt in thematischen Karten, ist aus dem Programm Coordination of Information on the Environment aus dem Jahre 1997 entnommen und beschreibt eine einheitliche Kartierung der Landnutzungen und Bodenbedeckungen in Europa. Ein besonderer Fokus der Arbeit liegt auf der Erfassung der Biomasse (speziell in Waldbeständen) sowie der Beschreibung der Methodik der derzeitigen Verfahren zur Determinierung und Bilanzierung von Kohlenstoffvorräten in komplexen Waldökosystemen und den Einsatzmöglichkeiten mittels multispektraler Fernerkundungsdaten.

Neurons are sensitive to specific aspects of natural stimuli, which are according to different statistical criteria an optimal representation of the natural sensory input. Since these representations are purely sensory, it is still an open question whether they are suited to generate meaningful behavior. Here we introduce an optimization scheme that applies a statistical criterion to an agent s sensory input while taking its motor behavior into account. We first introduce a general cognitive model, and second develop an optimization scheme that increases the predictability of the sensory outcome of the agent s motor actions and apply this to a navigational paradigm.In the cognitive model, place cells divide the environment into discrete states, similar to hippocampal place cells. The agents learned the sensory outcome of its action by the state-to-state transition probabilities and the extent to which these motor actions are caused by sensory-driven reflexive behavior (obstacle avoidance). Navigational decision making integrates both learned components to derive the actions that are most likely to lead to a navigational goal. Next we introduced an optimization process that modified the state distributions to increase the predictability of the sensory outcome of the agent s actions.The cognitive model successfully performs the navigational task, and the differentiation between transitions and reflexive processing increases both behavioral accuracy, as well as behavioral adaptation to changes in the environment. Further, the optimized sensory states are similar to place fields found in behaving animals. The spatial distribution of states depends on the agent s motor capabilities as well as on the environment. We proofed the generality of predictability as a coding principle by comparing it to the existing ones. Our results suggest that the agent s motor apparatus can play a profound role in the formation of place fields and thus in higher sensory representations.

Presented investigation and quantification of natural remediation of highly contaminated surface water systems located in South Ural via humic substances is the first step for sustainable developing of nuclear industry. In the surface water systems, humic substances are shown to promote the immobilization of radionuclides and decreasing of the bioavailability for fish contamination in the investigated water bodies. As proved in this thesis, the influence of humic substances on radionuclide sorption is provided by their special properties of a reversible transform into micelles. The theoretical approach based on consideration of protons as fermion gas in water solution was assumed and applied to this phenomenon, being due to the duel nature of humic substances molecules. The influence of humic substances is quantified as a modified Henry s low of sorption. Investigation of changing of electrostatical status of micelles with increasing of humic substances concentration in water solution leads to modelling of remediation effect of humic substances in respect to influence on fish in contaminated waters. This effect was interpreted and quantified, based on properties of proteins of gill s cell membranes under certain conditions in water solution. Humic substances appreciably influence the chemical and biological interactions between radionuclides and the environment that has experienced increasing interest concerning the remedial uses of humic materials.

A question concerning not only modellers but also practitioners is: Under what circumstances can mutual cooperation be established and maintained by a group of people facing a common pool dilemma" A step before this question of institutional influences there is need for a different way of modelling human behaviour that does not draw on the rational actor paradigm, because this kind of modelling needs to be able to integrate various deviations from this theory shown in economic experiments. We have chosen a new approach based on observations in form of laboratory and field observations of actual human behaviour. We model human decision making as using an adaptive toolbox following the notion of Gigerenzer. Humans draw on a number of simple heuristics that are meaningful in a certain situation but may be useless in another. This is incorporated into our agent-based model by having agents perceive their environment, draw on a pool of heuristics to choose an appropriate one and use that heuristic.Behavioural differences can be incorporated in two ways. First, each agent has a number of attributes that differ in values, for example there are more and less cooperative agents. The second behavioural difference lies in the way, in which heuristics are chosen. With this modelling approach we contribute to a new way of modelling human behaviour, which is simple enough to be included into morecomplex models while at the same time realistic enough to cover actual decision making processes of humans. Modellers should be able to use this approach without a need to get deep into psychological, sociological or economic theory. Stakeholders in social dilemmas, who may be confronted with such a model should understand, why an agent decides in the way it does.

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7. Zusammenfassung Untersuchungen zu Vorkommen von Ektoparasiten bei domestizierten und wildlebenden Meerschweinchen (Cavia spp.) sowie an präinkaischen Meerschweinchenmumien in Peru, Südamerika Dittmar de la Cruz, Katharina Institut für Parasitologie, Veterinärmedizinische Fakultät, Universität Leipzig (120 Seiten, 29 Tabellen, 67 Abbildungen, 187 Literaturangaben, 3 Anhänge) In den Zeiträumen von Dezember 1996 bis Februar 1997 und Februar bis Oktober 1998 sowie im Mai 1999 wurden Untersuchungen zum Vorkommen von Ektoparasiten bei Cavia spp. in Peru durchgeführt. In die Auswertungen waren insgesamt 17 421 domestizierte Meerschweinchen (Cavia porcellus) aus 14 Departments in allen Bioregionen und Höhenlagen des Landes, 143 wildlebende Meerschweinchen (Cavia aperea) aus 3 Gebieten (El Paramo, Junin, La Raya) in den Anden und Kordilleren sowie 180 etwa 1000 Jahre alte präinkaische Mumien domestizierter Meerschweinchen, Opfertiere aus der küstennahen Chiribaya-Kultur (Fundstätten Chiribaya Baja und El Yaral) im Süden Perus, einbezogen. Die rezenten domestizierten Meerschweinchen sind in intensiver Haltung in aus Beton errichteten Stallungen, in intensiver Haltung in Stallungen regional typischer Bauweise (z. B. Schilfrohr- und Flechtzäune) sowie in extensiver Haltung im unmittelbaren Umfeld des Menschen (Küche, Wohnräume) zur Fleischversorgung der Bevölkerung gezüchtet und gehalten worden. Aufarbeitung und Bestimmung der nachgewiesenen Ektoparasiten erfolgten nach parasitologischen Standardmethoden. Für die Aufbereitung der fragilen Ektoparasiten der Meerschweinchenmumien wurde eine spezielle Methode unter Verwendung von Essigsäure und 1 %iger wässriger Kalilauge selbst erarbeitet. - Insgesamt sind 24 Ektoparasiten-Spezies, d. h. Vertreter der Siphonaptera (Flöhe), Mallophaga (Haarlinge), Anoplura (Läuse), Milben und Raubwanzen in Mono- oder Polyinfestationen bei den rezenten und präinkaischen Meerschweinchen festgestellt worden, bei den Meerschweinchenmumien wurden außerdem freilebende Arthropoden, Vertreter der Pyroglyphidae (Hausstaubmilben) und Pseudoskorpione, gefunden. Von den festgestellten Ektoparasiten sind 2 Arten Erstnachweise für Cavia porcellus, 5 Arten für Cavia aperea; 8 Spezies sind erstmals bei Meerschweinchen in Peru bzw. in bestimmten Bioregionen in Peru festgestellt worden. Von den untersuchten domestizierten Meerschweinchen waren 96,6 % mit Ektoparasiten befallen, dabei konnten in Mono- und Polyinfestationen (27 verschiedene Kombinationen mit bis zu 7 Arten) nachgewiesen werden: Flöhe: Pulex sp. (Artenzuordnung noch unklar), Tiamastus cavicola, Ctenocephalides felis felis, Xenopsylla cheopis, Echidnophaga gallinacea; Haarlinge: Gliricola porcelli, Trimenopon hispidum, Gyropus ovalis; Milben: Ornithonyssus bacoti, Ornithonyssus wernecki, Eutrombicula batatas, Dermanyssus gallinae, Chirodiscoides caviae, Myocoptes musculinus, Myobia musculi, Notoedres muris; Raubwanzen: Triatoma infestans. Die Prävalenz von Ornithonyssus bacoti, der am häufigsten vertretenen Milbenart, lag bei 51,7 %. Diese Spezies konnte in der Bioregion Chala nicht nachgewiesen werden; das Vorkommen in der Küstenregion (Costa) geht auf Zukäufe von Tieren aus den anderen Bioregionen zurück. Bei mittel- bis hochgradiger Befallsstärke mit der Tropischen Rattenmilbe wiesen die Meerschweinchen starke Hautveränderungen auf, bei 38 % der Tiere trat eine Anämie durch blasse Schleimhäute und blau gefärbte Ohren klinisch in Erscheinung. Es war ein Zusammenhang zwischen einem O.-bacoti-Befall der Meerschweinchen und dem Kontakt mit wildlebenden Nagetieren (Mäuse, Ratten) sowie auch mit gleichzeitig bestehenden Microsporum-caninum- und Trichophyton-mentagrophytes-Infektionen nachzuweisen. Innerhalb einer untersuchten O.-bacoti-Population im Gebiet Huancayo zeigten sich deutliche saisonale Schwankungen im Anteil an Protonymphen, welche schwach signifikant negativ mit den Niederschlagsmengen in dieser Region korrelierten. Die Befallshäufigkeit mit Siphonaptera lag bei 76,8 %, dominierend war ein Vertreter der Gattung Pulex, während Tiamastus cavicola zu 42,4 %, Xenopsylla cheopis zu 15,1 % und Ctenocephalides felis felis zu 3,5 % vorkamen. Flöhe waren in 4 der 5 Bioregionen Perus nachzuweisen, in der Selva konnten auf keinem der untersuchten Meerschweinchen Flöhe gefunden werden. Männliche und weibliche Meerschweinchen waren gleichermaßen mit den verschiedenen Siphonaptera-Spezies befallen, auf weiblichen Meerschweinchen kamen hochsignifikant mehr weibliche Pulex sp. vor als auf männlichen. Es bestand ein hochsignifikanter Zusammenhang zwischen einem Befall mit Siphonaptera und dem Kontakt der Meerschweinchen mit anderen Tierarten (Hunde, Hühnervögel, peridomestische Nagetiere). Mallophagen wurden bei 27,8 % der untersuchten domestizierten Meerschweinchen aus allen Bioregionen nachgewiesen; die am häufigsten festgestellte Spezies war Trimenopon hispidum (60,5 %), gefolgt von Gliricola porcelli (42,7 %) und Gyropus ovalis (7,5 %). Die Befallsintensität mit Mallophagen war bei den Meerschweinchen überwiegend geringgradig. - Auf den wildlebenden Meerschweinchen konnten in Mono- und Polyinfestationen (10 verschiedene Kombinationen mit maximal 5 Arten) folgende Ektoparasiten festgestellt werden: Flöhe: Leptopsylla segnis, Ctenophthalmus hispanicus; Läuse: Polyplax spinulosa, Pterophtirus alata; Haarlinge: Gliricola porcelli; Milben: Eutrombicula bruyanti, Myocoptes musculinus, Myobia musculi. Die Siphonaptera-Spezies Ctenophthalmus hispanicus wurden erstmalig in der Neotropischen Region nachgewiesen. Nur Myobia musculi und Myocoptes musculinus waren bei Tieren aus allen 3 Untersuchungsgebieten anzutreffen. Bei den Meerschweinchen überwogen Infestationen mit Gliricola porcelli, Eutrombicula bruyanti und Myocoptes musculinus, die Befallsintensität mit Myocoptes musculinus korrelierte positiv mit dem Alter der Meerschweinchen. - Bei 67 der 180 untersuchten Meerschweinchenmumien von beiden Fundorten konnten Ektoparasiten nachgewiesen werden. Diese befanden sich, wie auch die Mumien der ehemaligen Wirtstiere, bedingt durch die geologischen und klimatischen Bedingungen in den Fundgebieten in einem ausgezeichneten Erhaltungszustand. Flöhe aus der Gattung Pulex waren die insgesamt am häufigsten festgestellten Ektoparasiten, auf den Mumien von Chiribaya Baja wurden sie ausschließlich gefunden. Meerschweinchenmumien aus El Yaral wiesen Infestationen mit Trimenopon hispidum, Gliricola porcelli, Ornithonyssus sp. und Rhipicephalus sanguineus (Erstnachweis von einem domestizierten Meerschweinchen in natürlicher Infestation) auf. Der erfolgreiche Nachweis der Ektoparasiten auf präinkaischen Meerschweinchenmumien in Peru eröffnet Möglichkeiten für die paläoparasitologische Bearbeitung auch der Mumien von Menschen und weiteren Opfertieren (Hunde, Lamas, Alpakas) aus diesem Kulturkreis. / 7. 1. Summary Investigation about the occurrence of ectoparasites on domesticated and wild guinea pigs (Cavia spp.) and preincaic guinea pig mummies in Peru, South America Dittmar de la Cruz, Katharina Institute of Parasitology. Veterinary Faculty, University of Leipzig (120 pages, 29 tables, 67 figures, 187 references, 3 adnex. ) Between December 1996 and February 1997, February and October 1998 and in May 1999 investigations about the occurrence of ectoparasites on the genus Cavia in Peru were carried out. The survey included 17 421 domesticated guinea pigs (Cavia porcellus) from 14 departments in all bioregions and altitude levels, 143 wild guinea pigs (Cavia aperea) from three areas (El Paramo, Junin and La Raya) in the Andes and the Cordillera and 180 about 1000 year old guinea pig mummies of C. porcellus, ritual offers from the coastal Chiribaya-Culture (archeological sites of Chiribaya Baja and El Yaral) in the South of Peru. The recent domesticated guinea pigs are bred in intensive utilization systems, with concrete stables, in intensive utilization systems with regional-traditional architecture (big reed hutches or adobe stables) or in extensive utilization systems (kitchen or outdoor dips). The identification and mounting of the specimen was done by parasitological standard techniques. In the course of the study a special technique for the preservation and mounting of the fragile ectoparasites from the guinea pig mummies was developed, using acetic acid and a 1 % potassium hydroxide solution. In total 24 ectoparasite species of the siphonaptera, mallophaga, anoplura, mites and reduviids were found in mono- and polyinfestations, the guinea pig mummies also hosted free living arthropods, such as pseudoscorpions and specimen of the Pyroglyphidae (house dust mites). In two cases C. porcellus was reported as first host record, in five cases C. aperea was mentioned for the first time as a host for some ectoparasites, 8 times for several ectoparasites new locality records for Peru or bioregions of Peru could be made 96,6 % of all domesticated guinea pigs (C. porcellus) showed an infestation with ectoparasites in mono- and polyinfestations, revealing 27 different combinations with up to 7 species of ectoparasites: siphonaptera: Pulex sp. (taxonomical status still unclear), Tiamastus cavicola, Ctenocephalides f. felis, Xenopsylla cheopis, Echidnophaga gallinacea; mallophaga: Gliricola porcelli, Trimenopon hispidum, Gyropus ovalis; mites: Ornithonyssus bacoti , Ornithonyssus wernecki, Eutrombicula batatas, Dermanyssus gallinae, Chirodiscoides caviae, Myocoptes musculinus, Notoedres muris; reduviids: Triatoma infestans. The prevalence of O. bacoti, the most frequent species, was 51,7 %. This mite had never been recorded in the bioregion Chala; the presence of the species in the Costa could be explained by a recent purchase out of the other bioregions. A medium to high infestation rate with the tropical rat mite always resulted in obvious skin alterations, of whom 38 % also showed signs of clinical anemia, with pale mucosa and blue ear tips. There was a relation between an infestation with O. bacoti and the contact with rodents as well as an simultaneus infection with dermatophytes (Microsporum caninum and Trichophyton mentagrophytes). In an O.-bacoti-population in the Huancayo region the rate of protonymphs showed a low significant monthly variation, which correlated negative with the monthly rainfall. The prevalence of siphonaptera was 76,8 %, the species most frequently detected was Pulex sp. (89,2 %), followed by T. cavicola (42,4 %), X. cheopis (15,1 %) and C. f. felis (3,5 %). The species of fleas were distributed in 4 of the 5 bioregions; in the Selva no fleas could be found. There was no difference in the infestation rate of male and female hosts, female guinea pigs were infested with a higher rate of female Pulex sp. than male guinea pigs. A highly significant relation between the contact with other mammals (dogs, fowl and peridomestic rodents) and an infestation with siphonaptera could be detected. The prevalence of mallophaga, coming from all bioregions, was 27,8 %; the most frequently detected species was T. hispidum (60,5 %), followed by G. porcelli (42,7 %) and G. ovalis (7,5 %). The infestation levels were generally low.- On the wild guinea pigs (C. aperea) prevailed mono- and polyinfestations, represented by 10 combinations with up to 5 species, with the following species of ectoparasites: siphonaptera: Leptopsylla segnis, Ctenophthalmus hispanicus; anoplura: Polyplax spinulosa, Pterophtirus alata; mallophaga: Gliricola porcelli; mites: Eutrombicula bruyanti, Myocoptes musculinus and Myobia musculi. Ctenophthalmus hispanicus was mentioned for the first time from the Neotropical region. M. musculinus and Myobia musculi were the only species to be found in all three sampling areas. Infestations with G. porcelli, E. bruyanti and M. musculinus were the most common, the infestation rate with Myocoptes musculinus correlated positive with the age of the hosts.- On 67 of 180 guinea pig mummies of both excavation areas (Chiribaya Baja and El Yaral) ectoparasites could be found. The conservation of the ectoparasites, as well as their former hosts was extraordinarily good due to geological and climatical conditions . Fleas of the genus Pulex were the most frequently detected specimen; on the guinea pig mummies of Chiribaya Baja only this species could be found. The mummies from El Yaral revealed the presence of T. hispidum, G. porcelli, Ornithonyssus sp. and Rhipicephalus sanguineus (first record for a natural infestation). The successful detection of ectoparasites on preincaic guinea pig mummies in Peru opens new possibilities for a paleoparasitological survey including also human mummies and other animal offerings (dogs, lamas, alpakas) from this cultural background.

Die Basis für den therapeutischen Einsatz elektrischer Felder bei der Behandlung von Knochenbrüchen liegt in der Existenz von belastungsabhängigen elektrischen Potentialen im Knochen. Die zellulären Wirkungsmechanismen sind jedoch unverstanden. Um zu untersuchen, ob und wie elektrische Felder Wachstum und Differenzierung von Knochenzellen beeinflussen, wurden humane Osteosarcomazellen (HOS TE85) und aus Minischweinen isolierte primäre Osteoblasten mit elektrischen Feldern im Frequenzbereich von 0.1 Hz bis 100 kHz befeldet und verschiedene zelluläre Parameter zeitabhängig gemessen. Das elektrische Feld wurde mittels platinierten Platinelektroden appliziert, um ausreichend hohe Feldstärken bei gleichzeitig guter Kontrolle über die im Gewebe erzeugte Wellenform zu gewährleisten. Beim Einsatz von Elektroden müssen jedoch elektrochemische Reaktionen an der Elektrodenoberfläche berücksichtigt werden. Daher wurden verschiedene Elektroden für die in vivo- und in vitro-Stimulation mit elektrischen und numerischen Methoden untersucht und verglichen. Das führte einerseits zur Erarbeitung verschiedener Kriterien zur Auswahl geeigneter Elektrodenmaterialien und -geometrien. Andererseits konnten detaillierte Angaben zur effektiven Feldstärke und Feldverlauf in der Zellebene sowie zu elektrochemisch bedingten Nebenwirkungen gemacht werden. Es konnte gezeigt werden, dass elektrische Felder das Signalsystem und den Stoffwechsel von Knochenzellen im gesamten untersuchten Frequenzbereich beeinflussen. Die Richtung des Nettoeffekts war jedoch im oberen und im unteren Frequenzbereich unterschiedlich. Im Frequenzbereich über 1 kHz fanden wir immer eine Erhöhung des Wachstums und der Konzentration der "second messenger" und eine Herabsetzung der Konzentration der reaktiven Sauerstoffverbindungen (ROS). Bei Frequenzen unter 1 kHz wurde dagegen eine Erhöhung der Aktivität der alkalischen Phosphatase und des oxidativen Stress beobachtet. Signifikante Effekte traten jedoch nur bei Feldstärken oberhalb 100 V/m auf. Hinweise auf bevorzugte Frequenzen oder Wellenformen, die für "Fenstereffekte" sprechen würden, konnten nicht gefunden werden. Da alle zellulären Parameter an einem einheitlichen System gemessen wurden, ließen sich die Ergebnisse in ein Modell der feldinduzierten Signaltransduktion integrieren. Prinzipiell muss man von einem gemeinsamen Effekt mehrerer Signalwege ausgehen. Dabei kann die Erhöhung der intrazellulären Kalziumkonzentration als ein genereller Mechanismus der Feldwirkung angesehen werden. Dafür sind sowohl der Influx als auch die Freisetzung von Kalzium aus intrazellulären Speichern verantwortlich. Es konnte weiterhin gezeigt werden, dass auch cGMP und Prostaglandin E2, jedoch nicht cAMP an der Vermittlung der Feldwirkung beteiligt ist. Außerdem wurde die Translokation der mitogen-aktivierten Proteinkinase (MAPK) beeinflusst. Trotzdem sind die beobachteten Effekte relativ schwach im Vergleich zu publizierten klinischen Erfolgen. Es muss daher in vivo Verstärkungsmechanismen geben, die durch Untersuchungen an Zellkulturen nicht erfasst werden können. / The therapeutic use of electric fields in the treatment bone fracture healing is based on the existence of different load dependent electric potentials in bone. However, the cellular mechanisms of field action are still not understood. We investigated the effect of electric fields on proliferation and differentiation of human osteosarcoma cells (HOS TE85) and primary osteoblasts isolated from mini pigs. The cells were exposed to electric fields (0.1 Hz - 100 kHz) and various cellular parameters were measured. The field was applied using platinized platinum electrodes ensuring sufficiently strong electric fields and a well controlled wave form in the tissue. Nevertheless, in this case electrochemical reactions which occur at the electrode surface have to be taken into account. That’s why various electrodes for in vivo and in vitro stimulation are characterized by electrical and numerical methods leading not only to criteria for choosing electrode materials and geometries, but also providing detailed knowledge about the electric field induced in the tissue and electrochemically induced side effects. We found that cellular signaling as well as proliferation and differentiation of bone cells are influenced by electric fields in the whole investigated frequency range. Proliferation and the second messenger concentrations are increased at frequencies above 1 kHz, whereas below 1 kHz the alkaline phosphatase activity is increased. Significant effects were found only for electric fields above 100 V/m, but we could not find any hints on preferred frequencies or wave forms ruling out "window effects". Because all cellular parameters were measured within one experimental system, the results can be summarized in a signal transduction model for the action of electric fields. Generally, a common action of multiple signaling pathways has to be assumed. The increase of the intracellular calcium concentration can be considered as a general mechanism of field action. This increase is caused by calcium release from intracellular calcium stores as well as influx of extracellular calcium. Additionally, the concentration of cGMP and prostaglandin E2, but not that of cAMP is increased by the electric field. Furthermore, the translocation of the mitogen activated protein kinase (MAPK) is influenced. Nevertheless, the field effects found are weak compared to those published in clinical studies. We suppose that there are amplifying mechanisms in vivo which could not be seen during in vitro investigations.