Graphene nanoribbons (GNRs) are considered as major building blocks of future carbon-based electronics, in which the termination of the edges essentially defines the electronic properties. Theoretical predictions, such as tunable band gaps in armchair orientated GNRs, and the existence of topologically protected metallic states located at zigzag edges, make them a potential candidate for transistor applications as well as a new class of fully coherent devices. In this context, the fabrication of high-quality GNRs with precise edge geometries is of great interest. Atomistic details and the interaction with its support crucially influence and determine the charge propagation within such graphene nanostructures. Hence, the understanding of transport mechanisms on the nanoscale is indispensable in order to integrate GNRs in future nanoelectronics. This thesis presents a detailed study of the sublimation-assisted growth of different types of self-assembled GNRs on SiC crystals using scanning probe, electron microscopy, and electron diffraction experiments. First, natural SiC steps will be shown to trigger the formation of µm-long epitaxial monolayer GNRs (ML-GNRs), which laterally expand on the flat SiC(0001) surface. These ribbons can be transformed into bilayer GNRs (BL-GNRs) by annealing in air. During this process, oxygen-intercalation takes place, forming an oxide layer below the BL-GNRs. Charge transfer into the oxide layer results in strong p-type doping. Based on local multi-probe experiments, ML-GNRs and BL-GNRs revealed 1D diffusive transport characteristics inherent in the comparably high charge carrier densities in both types of ribbon. Moreover, temperature activated interlayer hopping was identified as an effective transport mechanism in BL-GNRs. Graphene nanoribbons grown on pre-processed SiC sidewalls exhibited superior crystalline and electronic quality on wafer-scales. Sidewalls aligned parallel to the [11-20] SiC direction are composed of a periodic array of mini-terraces hosting several approximately (3+-1) nm wide armchair terminated GNRs (ac-GNRs) at their step edges. By using a combined nanoprobe and conductive atomic force microscopy study, ac-GNRs revealed semi-conducting transport characteristics with band gaps of ~300 meV. Such debunching effects can be suppressed in sidewalls along the [1-100] SiC direction. Here, the graphene completely overgrows the sidewall resulting in ~40 nm wide freestanding zigzag GNRs (zz-GNRs). A robust ballistic edge channel was found to be the hallmark of zz-GNRs, which persists on µm-scales at room temperature suggesting the existence of a perfectly conducting channel. However, the roughness of the SiC and the mesa sidewalls limit the charge propagation in this edge mode due to strong short-range interactions. Moreover, ballistic transport was independently proven by utilizing non-invasive and invasive voltage probes. Tuning of the invasiveness was achieved using cleaning procedures of the tips, which lead to a subsequent decrease of contact resistance due to the removal of oxide from the tip surface. The measured resistance of the ballistic conductor was shown to be directly dependent on the invasiveness of the tips, pointing out the importance of the interplay between the probes and the GNR. Finally, spatially-resolved nanoprobe experiments with ultra-small probe spacings revealed several quantized conduction plateaus across zz-GNRs. These plateaus were attributed to edge and bulk transport channels, respectively. Based on tight-binding calculations, the occurrence of spatially-segregated ballistic channels was explained by transversal electric fields originating from asymmetric edge terminations on both sides of the GNR. These findings highlight that edge morphology is an essential parameter in order to understand electronic transport in GNRs. / Nanometerbreite Streifen aus Graphen, sogenannte Graphen-Nanoribbons (GNRs), gelten als wichtiges Bauelement in zukünftigen, kohlenstoffbasierten Elektroniken. Dabei sind die elektronischen Eigenschaften der GNRs wesentlich durch die Geometrie ihrer Kanten bestimmt. Basierend auf theoretischen Modellen, werden skalierbare Bandlücken in armchair-GNRs, sowie lokalisierte, metallische Kantenzustände in zigzag-GNRs vorhergesagt. Diese Eigenschaften könnten für Transistoranwendugen oder sogar für die Realisierung von Bauelementen, die auf kohärentem Ladungstransport basieren, genutzt werden. Dementsprechend ist die Herstellung hochwertiger GNRs mit präzisen Kantengeometrien sowie das Verständnis der zugrundeliegenden Transportmechanismen von großem Interesse. Die vorliegende Arbeit umfasst eine detaillierte Charakterisierung der strukturellen Eigenschaften verschiedener GNR-Typen, die mittels Sublimationsepitaxie auf SiC Kristallen hergestellt wurden. Es wird gezeigt, dass sich μm-lange Monolagen-GNRs (ML-GNRs) an natürlichen SiC Stufenkanten ausbilden, die durch Tempern an Luft zu Bilagen-GNRs (BL-GNRs) transformiert werden können. Während des Temperns findet die Interkalation von Sauerstoff statt, sodass sich unterhalb des BL-GNRs eine Oxidschicht bildet. Der Ladungstransfer in diese Oxidschicht führt zu einer starken p-Dotierung. Lokale Transportmessungen mittels eines 4-Spitzen STM/SEM zeigen, dass sowohl ML-GNRs als auch BL-GNRs 1D diffuse Leiter sind, deren Transporteigenschaften durch die hohen Ladungsträgerdichten dominiert werden. Darüber hinaus wird gezeigt, dass das thermisch aktivierte Tunneln zwischen Graphenlagen ein effektiver Transportmechanismus in BL-GNRs ist. Graphen-Nanoribbons, die durch präferenzielles Wachstum auf SiC-Seitenwänden hergestellt wurden, zeichnen sich durch herausragende strukturelle sowie elektronische Eigenschaften aus. Seitenwände parallel zur [11-20] Richtung wiesen hierbei eine periodische Struktur von Mini-Terrassen auf, an deren Stufen sich mehrere (3 ± 1) nm breite armchair-GNRs (ac-GNRs) ausbilden. Durch die Kombination von 4-Spitzen STM/SEM und Rasterkraftmikroskopie mit leitfähigen Spitzen wurde festgestellt, dass ac-GNRs halbleitende Eigenschaften aufweisen. Die Größe der ermittelten Bandlücken beträgt ∼ 300 meV. Das Zerfallen in Mini-Terrassen kann bei Seitenwänden entlang der [1-100] SiC Richtung unterdrückt werden. Hierbei wird die Seitenwand vollständig vom Graphen überwachsen, sodass sich ∼ 40 nm breite zigzag-GNRs (zz-GNRs) ausbilden. Diese zeichnen sich durch einen robusten, ballistischen (Kanten-) Transportkanal aus, der bei Raumtemperatur auf μm-Skalen nachweißbar ist. Lediglich Rauigkeiten des Substrats sowie der Seitenwände, die als starke Streuzentren dienen, limitieren die Ausbreitung der Ladungsträger in diesem Kantenzustand. Der ballistische Transport von Ladungsträgern in zz-GNRs wurde unabhängig, mit Hilfe von nicht-invasiven und invasiven Spannungskontakten (STM-Spitzen) nachgewiesen. Die Invasivität der Kontakte wurde durch spezielle Reinigungsverfahren der Spitzen verändert, die zu geringeren Kontaktwiderständen führten. Hierbei wird gezeigt, dass der gemessene Widerstand des ballistischen Leiters direkt von der Invasivität der Spitzen abhängt. Dies deutet darauf hin, dass die Interaktion zwischen Messspitze und GNR bezüglich der Transporteigenschaften von großer Bedeutung ist. Abschließend werden mittels ortsaufgelöster Transportmessungen mit ultrakleinen Spitzenabständen mehrere, quantisierte Leitungskanäle detektiert, die sich räumlich über die Breite der zz-GNRs verteilen. Diese Kanäle können jeweils Kanten- und Volumen-Zuständen zugeordnet werden. Gestützt durch tight-binding-Berechnungen werden die quantisierten Transportkanäle durch transversale elektrische Felder erklärt, die durch asymmetrische Bindungsverhältnisse der Kanten erzeugt werden. Diese Ergebnisse unterstreichen, dass die Kantenmorphologie ein wesentlicher Parameter ist, um den elektronischen Transport in GNRs zu verstehen.

Access to primary human corneal endothelial cells (HCEC) is limited and donor-derived differences between cultures exacerbate the issue of data reproducibility, whereas cell lines can provide sufficient numbers of homogenous cells for multiple experiments. An immortalized HCEC population was adapted to serum-free culture medium and repeated cloning was performed. Clonally grown cells were propagated under serum-free conditions and growth curves were recorded. Cells were characterized immunocytochemically for junctional proteins, collagens, Na,K-ATPase and HCEC-specific 9.3.E-antigen. Ultrastructure was monitored by scanning and transmission electron microscopy. Two clonal cell lines, HCEC-B4G12 and HCEC-H9C1, could be isolated and expanded, which differed morphologically: B4G12 cells were polygonal, strongly adherent and formed a strict monolayer, H9C1 cells were less adherent and formed floating spheres. The generation time of B4G12 cells was 62.26 ± 14.5 h and that of H9C1 cells 44.05 ± 5.05 h. Scanning electron microscopy revealed that B4G12 cells had a smooth cell surface, while H9C1 cells had numerous thin filopodia. Both cell lines expressed ZO-1 and occludin adequately, and little but well detectable amounts of connexin-43. Expression of HCEC-specific 9.3.E-antigen was found commensurately in both cell lines, while expression of Na,K-ATPase α1 was higher in H9C1 cells than in B4G12 cells. B4G12 cells expressed collagen IV abundantly and almost no collagen III, while H9C1 cells expressed both collagens at reasonable amounts. It is concluded that the clonal cell line B4G12 represents an ideal model of differentiated HCEC, while H9C1 may reflect features of developing or transitional HCEC. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

This thesis addresses the metal nanocluster growth process on prepatterned substrates, the development of atomistic simulation method with respect to an acceleration of the atomistic transition states, and the continuum model of the ion-beam inducing semiconductor surface pattern formation mechanism. Experimentally, highly ordered Ag nanocluster structures have been grown on pre-patterned amorphous SiO^2 surfaces by oblique angle physical vapor deposition at room temperature. Despite the small undulation of the rippled surface, the stripe-like Ag nanoclusters are very pronounced, reproducible and well-separated. The first topic is the investigation of this growth process with a continuum theoretical approach to the surface gas condensation as well as an atomistic cluster growth model. The atomistic simulation model is a lattice-based kinetic Monte-Carlo (KMC) method using a combination of a simplified inter-atomic potential and experimental transition barriers taken from the literature. An effective transition event classification method is introduced which allows a boost factor of several thousand compared to a traditional KMC approach, thus allowing experimental time scales to be modeled. The simulation predicts a low sticking probability for the arriving atoms, millisecond order lifetimes for single Ag monomers and ≈1 nm square surface migration ranges of Ag monomers. The simulations give excellent reproduction of the experimentally observed nanocluster growth patterns. The second topic specifies the acceleration scheme utilized in the metallic cluster growth model. Concerning the atomistic movements, a classical harmonic transition state theory is considered and applied in discrete lattice cells with hierarchical transition levels. The model results in an effective reduction of KMC simulation steps by utilizing a classification scheme of transition levels for thermally activated atomistic diffusion processes. Thermally activated atomistic movements are considered as local transition events constrained in potential energy wells over certain local time periods. These processes are represented by Markov chains of multi-dimensional Boolean valued functions in three dimensional lattice space. The events inhibited by the barriers under a certain level are regarded as thermal fluctuations of the canonical ensemble and accepted freely. Consequently, the fluctuating system evolution process is implemented as a Markov chain of equivalence class objects. It is shown that the process can be characterized by the acceptance of metastable local transitions. The method is applied to a problem of Au and Ag cluster growth on a rippled surface. The simulation predicts the existence of a morphology dependent transition time limit from a local metastable to stable state for subsequent cluster growth by accretion. The third topic is the formation of ripple structures on ion bombarded semiconductor surfaces treated in the first topic as the prepatterned substrate of the metallic deposition. This intriguing phenomenon has been known since the 1960\'s and various theoretical approaches have been explored. These previous models are discussed and a new non-linear model is formulated, based on the local atomic flow and associated density change in the near surface region. Within this framework ripple structures are shown to form without the necessity to invoke surface diffusion or large sputtering as important mechanisms. The model can also be extended to the case where sputtering is important and it is shown that in this case, certain \\lq magic\' angles can occur at which the ripple patterns are most clearly defined. The results including some analytic solutions of the nonlinear equation of motions are in very good agreement with experimental observation.

Ziel der vorliegenden Arbeit war die Charakterisierung des Wachstumsverhaltens von Mikroorganismen auf Alkanen am Beispiel des Bodenbakteriums Rhodococcus opacus 1CP. Unter Einsatz kalorimetrischer Methoden konnte das Wachstumsverhalten von 1CP auf Glucose und Alkanen mit sehr guter Reproduzierbarkeit aufgezeichnet werden. In Abhängigkeit der Substrateigenschaften wurden Änderungen der Wachstumskinetik registriert, welche auf die Aggregation der Zellkultur zurückgeführt werden konnten. Die kalorimetrischen Befunde zum Aggregationsverhalten wurden mittels Gaschromatographie und Partikelgrößenbestimmung bestätigt. Durch Biotensidquantifizierung in kalorimetrisch aufgezeichneten Kultivierungen von 1CP auf Alkanen konnte eine wachstumsassoziierte Biotensidbildung nachgewiesen werden. Elementaranalytische Untersuchungen ergaben eine Variation der Biomassezusammensetzung von 1CP in Abhängigkeit der C-Quelle. Unter Berücksichtigung von Biomasse- und Biotensidbildung wurden Summenreaktionen für die Wachstumsprozesse formuliert und durch Verifikation mit kalorimetrisch ermittelten Enthalpien des Substratumsatzes bestätigt.

Forschungsgegenstand war ein neuentwickeltes modulares Kassettensystem mit Hedera helix 'Woerner', das im Folgenden als hydroponische Nutzwand bezeichnet wurde. Die Lebensqualität in Ballungsräumen sinkt aufgrund von steigender Verdichtung. Stadtgrün verbessert die Lebensqualität und sorgt für lokale Klima- und Luftverbesserung. Allerdings besteht ein Nutzungskonflikt mit anderen Bebauungsvorhaben. Hier verspricht der Einsatz der hydroponischen Nutzwand ein hohes Potential, da das wandgebundene Fassadenbegrünungssystem weitgehend bodenunabhängig ist. Es erfolgte eine Studie zur Quantifizierung des Leistungspotenzials. Neben einer detaillierten Beschreibung des Kassettensystems und der Versuchsanlage, die eine nach Norden und eine nach Süden exponierte Nutzwand darstellte, erfolgte die Erstellung einer Wasserbilanz und eines abgeleiteten Bewässerungsplanes. Im Substrat wurden Untersuchungen zum Sauerstoffgehalt durchgeführt. Ebenso war auch die Wirkung auf das Bestandsklima ein wesentliches Kriterium, um das Kassettensystem zu beschreiben. Für die Leistungsabschätzung wurden Wachstumsanalysen zur Beschreibung der Pflanzenproduktion durchgeführt. Für einige Kassettenelemente wurde dabei im Wurzelraum ein Pflanzenstärkungsmittel mit Bacillus subtilis angewendet, mit dem Ziel, eine Wachstumssteigerung zu erreichen. In einem Austrocknungsversuch im Gewächshaus wurde der Effekt verschiedener Konzentrationen des Pflanzenstärkungsmittels auf eine erhöhte Stresstoleranz von Hedera helix 'Woerner' untersucht. Der Wasserhaushalt stellte einen gesonderten Schwerpunkt dar, bei dem zwei Ansätze zur Bewässerungssteuerung verfolgt wurden. Es erfolgte eine Modellierung der Evapotranspiration über Daten aus meteorologischen Messungen und Messungen zur Transpiration der Pflanzen im Bestand. In einem zweiten Ansatz wurden die Möglichkeiten der pflanzenbasierten Sensorik untersucht, wofür ein elektronischer Blattdickensensor zum Einsatz kam. Die Erkenntnisse aus der Dissertation sollten zeigen, welche Praxistauglichkeit eine hydroponische Nutzwand besitzt und ob sie lokal in der Lage ist, dem Problem sinkender Lebensqualität im städtischen Raum entgegenzuwirken.:I Inhaltsverzeichnis S. I II Abbildungsverzeichnis S. III III Tabellenverzeichnis S. X IV Formelverzeichnis S. XV V Abkürzungsverzeichnis S. XVII 1 Einleitung S. 1 2 Problemstellung S. 2 3 Zielsetzung S. 9 4 Kassettensystem S. 10 4.1 Material und Methoden S. 21 4.1.1 Versuchsanlage S. 21 4.1.2 Sauerstoffgehalt im Substrat S. 32 4.1.3 Mikroklimatische Einflüsse S. 34 4.2 Ergebnisse S. 43 4.2.1 Versuchsanlage S. 43 4.2.2 Sauerstoffgehalt im Substrat S. 49 4.2.3 Mikroklimatische Einflüsse S. 51 4.3 Diskussion S. 69 4.3.1 Versuchsanlage S. 70 4.3.2 Sauerstoffgehalt im Substrat S. 77 4.3.3 Mikroklimatische Einflüsse S. 78 4.4 Zusammenfassung S. 84 5 Wachstum S. 88 5.1 Material und Methoden S. 92 5.1.1 Wachstumsanalyse S. 92 5.1.2 Trockenstressversuch mit Bacillus subtilis FZB24® flüssig S. 102 5.2 Ergebnisse S. 108 5.2.1 Wachstumsanalysen S. 108 5.2.2 Trockenstressversuch mit Bacillus subtilis FZB24® flüssig S. 120 5.3 Diskussion S. 121 5.3.1 Wachstumsanalysen S. 121 5.3.2 Trockenstressversuch mit Bacillus subtilis FZB24® flüssig S. 125 5.4 Zusammenfassung S. 126 6 Wasserhaushalt S. 128 6.1 Material und Methoden S. 132 6.1.1 Transpiration von Einzelpflanzen S. 132 6.1.2 Evapotranspiration des Pflanzenbestandes S. 134 6.2 Ergebnisse S. 139 6.2.1 Transpiration von Einzelpflanzen S. 139 6.2.2 Evapotranspiration des Pflanzenbestandes S. 143 6.3 Diskussion S. 147 6.3.1 Transpiration von Einzelpflanzen S. 147 6.3.2 Evapotranspiration des Pflanzenbestandes S. 150 6.4 Exkurs Blattdickenmessung S. 151 6.5 Zusammenfassung S. 158 7 Schlussfolgerungen S. 161 8 Anhang Abbildungen S. 165 9 Anhang Tabellen S. 176 10 Literaturverzeichnis S. 191

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.

Die exponierten Sandstein-Felsriffe im Nationalpark Sächsische Schweiz stellen einen Waldgrenzstandort dar. Erkenntnisse über das Baumwachstum unter diesen nährstoffarmen und trockenen Bedingungen können dazu beitragen, die Reaktionen normaler Bestände auf mögliche Klimaveränderungen besser vorherzusagen. Für die vorliegende Arbeit erfolgte die Anlage von insgesamt zwölf Versuchsflächen in den zwei Teilgebieten des Nationalparks Sächsische Schweiz, auf denen das Wachstum der Kiefern und die zuwachsbeeinflussenden Faktoren untersucht wurden. Die Auswertung der entnommenen Bohrspäne zeigt, dass Kiefern auch bei äußerst geringen Zuwachsraten jahrelang überleben können. Es wurden vielfach schmale Jahrringe aus lediglich zwei bis drei Zellreihen sowie Einzelbäume mit bis zu 29 vollständig ausgefallenen Jahrringen gefunden. Die Analyse der Zusammenhänge von Radialzuwachs, Höhenzuwachs, Bestandesdaten, Konkurrenzindizes, Standort- und Witterungsparametern nimmt einen großen Teil der Arbeit ein und mündet in der Darstellung entsprechender Wuchsmodelle.

In der Literaturübersicht wird neben der zugrunde gelegten Wachstumsdefinition ein Überblick über bisherige Wachstumsuntersuchungen beim Hund, über die Funktion der Epiphysenfugenscheibe sowie über die Rassegeschichte des West Highland White Terriers gegeben. Desweiteren werden erblich bedingte rassetypische Skeletterkrankungen, die während des Wachstums auftreten, dargestellt. Das Wachstumsverhalten der einzelnen Parameter wird untereinander und mit Angaben aus der Literatur vergleichend dargestellt und diskutiert.

Außerhalb ihrer ursprünglichen Heimat in Südamerika steigt die Anzahl der Alpakas stetig an. Die Tiere erfreuen sich auch in Deutschland einer großen Beliebtheit. Aktuellen Schätzungen zufolge leben in Deutschland circa 10.000 Alpakas. Siewerden zur Wollgewinnung, sowie als Begleit- und Therapietiere in kleinen Hobbyhaltungen oder in Beständen mit einer Herdengröße von bis zu 150 Tieren gehalten. Damit verbunden werden auch zunehmende Ansprüche an die Qualität der tierärztlichen Betreuung dieser Neuweltkameliden gestellt. Die Beurteilung des Wachstums und der Entwicklung junger Alpakas bildet dabei, genauso wie im Rahmen der Zucht, eine wichtige Grundlage. Derzeit existieren nur unzureichende Informationen über den Wachstumsverlauf beim Alpaka. Bisher dienten proportional angepasste Daten vom Lama zur Orientierung. Das Ziel dieser Arbeit ist die auf morphometrischen Daten basierende Beschreibung der physiologischen Entwicklung des Skelettes und des Körpergewichtes beim Alpaka in den ersten 36 Lebensmonaten. Weiterhin soll untersucht werden, welche Faktoren Einfluss auf das Wachstum junger Alpakas haben. Die Bestimmung einer Gleichung zur Berechnung des Körpergewichtes stellt einen weiteren Schwerpunkt der Arbeit dar. Über einen Zeitraum von 12 Monaten wurden 162 Alpakas im Alter von wenigen Tagen bis zu 36 Monaten vermessen. In einem zweiwöchentlichen Rhythmus wurden 9 verschiedene Parameter bei jedem Tier erfasst: Gewicht, Widerristhöhe, Hüfthöhe, Rückenlänge, Rumpflänge, Tuberculum majus-Olecranon-Distanz (TOD), Basis patellae-Tuber ischiadicum-Distanz (BTD), Thoraxumfang und Body Condition Score. Mit Hilfe von speziell angefertigten Messschiebern, einer digitalen Waage und einem flexiblen Maßband erfolgte die Datenerhebung am stehenden Tier. Das Wachstum beeinflussende Faktoren wurden mittels Allgemeiner Untersuchung der Tiere, stichprobenartigen Kotprobenuntersuchungen, Futtermittelanalysen und vom Halter ausgefüllten Fragebögen erfasst. Die erhobenen Messwerte wurden unter Verwendung der nichtparametrischen Regression LOESS (locally weighted scatterplot smoothing) zur Erstellung von Wachstumskurven genutzt, die den durchschnittlichen Wachstumsverlauf des Körpergewichtes, sowie verschiedener Körpermaße von bis zu 36 Monate alten Alpakas darstellen. Sie ermöglichen die Beurteilung der körperlichen Entwicklung eines Alpakas. Unter Anwendung der LMS-Methode (Schiefe der Verteilung der Messwerte λ [L], Mittelwert M, Standardabweichung S) wurden Perzentilkurven von vier Parametern erstellt, die als Referenzkurven und Richtlinien zur Beurteilung der tierartspezifischen Größe und des Gewichtes genutzt werden können. Wachstumsprognosen und Rückschlüsse auf das Alter eines Alpakas sind mit Hilfe der Perzentilkurven möglich. Sowohl die Wachstumskurven als auch die Perzentilkurven lassen erkennen, dass Alpakas mit 36 Monaten noch nicht ausgewachsen sind. Die Kurven wurden anhand von Messwerten von Alpakas erarbeitet, die unter Bedingungen gehalten wurden, die keinen beziehungsweise einen minimalen Einfluss auf das Wachstum haben. Dies ist anhand der Ergebnisse der parasitologischen Untersuchungen und der Futtermittelanalysen erkennbar. Weitere Auswertungen der Messdaten zeigen, dass keine signifikanten Entwicklungsunterschiede zwischen Hengsten und Stuten beziehungsweise zwischen der Rasse Huacaya und der Rasse Suri bestehen. Ähnlich wie bei anderen Tierarten auch, eignet sich der Thoraxumfang zur zuverlässigen Berechnung des Körpergewichtes besonders gut. Eine große Korrelation besteht auch zwischen der Rumpf- beziehungsweise der Rückenlänge und dem Körpergewicht. Praktische Bedeutung haben die Erkenntnisse dieser Arbeit vor allem für Alpakazüchter und –halter, sowie für Veterinärmediziner. Die Ergebnisse bilden eine wichtige Grundlage für das Fütterungs- und Reproduktionsmanagement beim Alpaka. / The number of alpacas bred outside their natural habitat in South America increases continuously. Alpacas become more and more popular in Germany. According to recent estimates about 10.000 alpacas live in Germany. They are used for wool production, as companion animal and for therapeutic treatments. The alpacas are kept as pets in smaller groups or as livestock in herds of up to 150 animals. Due to the rising number of these camelids in Germany and more intense use, higher demands on the quality of veterinary care of alpacas occur. Knowledge and data on growth and development in young alpacas are essential for an objective health evaluation as well as for breeding management. Currently very limited information is available on growth of alpacas and the data published have been adapted by calculation using measurements performed on llamas. The primary objective of this study was to determine the physiological development of the skeleton and the body weight of alpacas from birth until 36 months of age based on morphometric data. An additional aim was to analyze factors that influence the growth of young alpacas. A third focus of this study was to generate a mathematical formula to calculate the body weight. The measurements were performed on 162 alpacas with an age ranging from the first day of life up to 36 months. For each alpaca nine different parameters were determined every two weeks: body weight, height at withers, height in the hip, thoracic circumference, length of the back, length of the trunk, Greater tubercle-Olecranon-distance (TOD), Base of the patella-Ischial tuber-distance (BTD) and body condition score. All measurements were carried out on standing animals. Three custom designed caliper gauges, a digital balance and a flexible measuring tape were used to obtain the nine parameters. Factors that influence growth were captured by clinical examination, randomized fecal samples, analysis of forage and a questionnaire completed by the breeder. Based on the data collected growth curves were developed using the nonparametric regression LOESS (locally weighted scatterplot smoothing). These curves represent the average growth pattern of body weight and various body measurements of up to 36 months old alpacas. Using theses curves the physical development of this species can be assessed. By applying the LMS-Method (skewness of the measurement distribution λ [L], mean M, coefficient of variation S) percentile curves of four different parameters have been generated. They can serve as reference curves and as guidelines for objective evaluation of species specific size and weight. Using the percentile curves a reliable prediction of growth or conclusions regarding the age of an alpaca are possible. The growth curves as well as the percentile curves show that alpacas are not mature at the age of 36 months. The curves are based upon data from alpacas who were raised under environmental conditions which have no or minimized influence on growth. This is evident in the results of the parasitological examinations and the feed analysis. Further analyses indicate that no significant differences in growth exist between males and females respectively between the two breeds Huacaya and Suri. Like in other species the thoracic circumference is particularly suitable for estimating the body weight. A strong correlation exists between body weight and the length of the trunk as well as the length of the back. The results of this study are of practical significance for alpaca owners, breeders and veterinarians. They provide a sound basis for recommendations in feeding and management of reproduction.

Thema der vorgelegten Dissertation ist der Mechanismus der Keimbildung und des Wachstums von Platinclustern in Lösung und auf Biopolymeren nach der Reduktion von Platin-Salzen. Die Untersuchung wird auf atomarer Skala durch ab-initio Molekulardynamik mit der Methode von Car und Parrinello durchgeführt. In einem klassischen, generell akzeptierten Mechanismus erfolgt die Aggregation von Pt-Atomen nur nach kompletter Reduktion der Pt(II)-Komplexen zum metallischen Pt(0)-Zustand. Im Gegensatz dazu, in der hier beobachteten Reaktionsablauf entstehen stabile Pt-Pt-Bindungen schon nach einem einzigen Reduktionsschritt. Darüber hinaus wird es gefunden, dass kleine Pt-Cluster durch Addition von unreduzierten PtCl2(H2O)2-Komplexen wachsen können. Das stimmt mit einem experimentell beocbachteten autokatalytischen Clusterwachstumsmechanismus überein. Es wird weiterhin gefunden, dass Pt(II)-Komplexe, die kovalent an DNA oder an Proteine gebunden sind, als sehr effiziente Nukleationszentren für das weitere Metallclusterwachstum wirken können. Das ist eine Konsequenz des starken Donor-Charakters der organischen Liganden, in derer Anwesenheit stärkere Metall-Metall-Bindungen als frei in der Lösung gebildet werden können. In der Tat, in Metallisierungsexperimenten können 5 Nanometer dünne, mehrere Mikrometer lange, regelmässige Clusterkette erzeugt werden, die rein heterogen auf das Biomolekulare Templat gewachsen sind. / In this thesis we investigate the molecular mechanisms of platinum cluster nucleation and growth in solution and on biopolymers by means of first-principles molecular dynamics. In contrast with a classical picture where clusters nucleate by aggregation of metallic Pt(0) atoms, we find that Pt--Pt bonds can form between dissolved Pt(II) complexes already after a single reduction step. Furthermore, we observe that small clusters grow by addition of unreduced PtCl2(H2O)2 complexes, consistently with an autocatalytic growth mechanism. Moreover Pt(II) ions covalently bound to biopolymers are found to act as preferred nucleation sites for the formation of clusters. This is a consequence of the strong donor character of the organic ligands which induce the formation of stronger metal-metal bonds than those obtained in solution. In fact, in metallization experiments we obtain a clean and purely heterogeneous metallization of single DNA molecules leading to thin and uniform Pt cluster chains extended over several microns.