Fischgemeinschaften in Seen sind zunehmenden Umweltveränderungen unterworfen. Die Analyse des Einflusses abiotischer und biotischer Faktoren auf die Größenstruktur von Fischgemeinschaften ist entscheidend, um die Entwicklung von Seeökosystemen im Zuge von Umweltveränderungen vorhersagen zu können. Es ist jedoch schwierig Fische in Seen zu beproben, da Fanggeräte selektiv sind. Die Qualität und Vergleichbarkeit von Fischfängen durch Angler, Kiemennetze, Schleppnetze und Hydroakustik wurden untersucht. Anglerfänge eignen sich begrenzt für vergleichende Fischbestandsuntersuchungen. Vertikale Hydroakustik eignet sich für die Fischbiomassequantifizierung in geschichteten Seen. Der Beprobungsaufwand von Kiemennetzen kann reduziert werden, wenn zeitnah hydroakustische Untersuchungen statt finden. Schleppnetze eignen sich für die Beprobung von pelagischen Fischen in tiefen Seen. Die Größenstruktur von Fischgemeinschaften unterschied sich auf regionaler und überregionaler Ebene entlang abiotischer und biotischer Gradienten. Die regionale Studie zeigte, dass tiefe nährstoffarme Seen mit hohen Raubfischabundanzen durch mehr große Fische gekennzeichnet waren. Nährstoffreiche Flachseen mit wenigen Raubfischen zeigten höhere Anteile von mittleren Fischgrößen. Im überregionalen Vergleich führten Temperaturpräferenzen der Fischarten zu zwei Fischgemeinschaften, die sich in ihrer Größenzusammensetzung unterschieden. Ein hoher Anteil großer Salmoniden war typisch für hochgelegene Kaltwasserseen im Norden und Süden Europas. Flachlandseen mit Kühl- und Warmwasserfischen zeichneten sich durch eine Dominanz von kleinen Fischen aus. Das lässt vermuten, dass Fischgemeinschaften in Flachlandseen relativ robust gegenüber Umweltveränderungen reagieren. Kaltwasserfischgemeinschaften könnten im Zuge der Klimaerwärmung starken Änderungen unterliegen, da eine Veränderung in der Artenzusammensetzung von einer Verschiebung in der Größenstruktur hin zu mehr kleinen Fischen begleitet sein wird. / Lake fish assemblages are increasingly exposed to environmental change in their habitats. The investigation of abiotic and biotic factors and their effects on the size structure of lake fish is essential for predicting the response of fish assemblages to environmental change. However, sampling of lake fish is challenging because sampling gears are selective. The quality and correspondence of fish catches from angling, gillnetting, trawling and hydroacoustics were analysed. Non-standardised catch data from recreational angling were of limited quality for a comparison of fish stocks. Vertical hydroacoustics is an efficient method to quantify fish biomass in stratified lakes. Sampling effort of multi-mesh gillnets can be reduced when fish abundance estimates are derived from contemporarily operating hydroacoustics. Trawling is useful to sample pelagic fish assemblages in deep lakes. The size structures of fish assemblages differed on a small and a large geographical scale along gradients of abiotic and biotic lake descriptors and differences in fish assemblage composition. At a small geographical scale assemblages in deep and less nutrient-rich lakes with high predator abundances were characterised by a higher proportion of large fish. Shallow nutrient-rich lakes with few predators were characterised by more medium-sized fish. At a large geographical scale thermal optima of fish generated two types of assemblages with different size structures. A high proportion of large salmonids was observed in coldwater lakes at high elevation sites in northern and southern Europe. Lowland lakes with cool- and warmwater fish were dominated by small-sized individuals. The results suggest that lowland lake fish assemblages are relatively robust against environmental change. Coldwater fish assemblages instead may suffer dramatic consequences from global warming as expected species shifts are likely to be accompanied by shifts in the size structure towards smaller individuals.

Der Stumpfblättrige Ampfer (Rumex obtusifolius) ist eine häufig auftretende Schadpflanze des Grünlandes. Er verdrängt wertvolle Futtergräser und beeinträchtigt die Grundfutterqualität und Futterkonservierung negativ. Zahlreiche Publikationen beschäftigten sich mit der Botanik und der allgemeinen Schadwirkung, zu den wirtschaftlichen Auswirkungen wurden bisher kaum belastbare Aussagen veröffentlicht. In 2-jährigen Felderhebungen wurden an 3 Standorten in Sachsen und Thüringen zu jeweils 4 Aufwüchsen die Parameter Abundanz, Deckungsgrad, Ertragsanteil, Trockenmasseertrag sowie Futterwert und Inhaltsstoffe von Ampfer in Relation zu Gras bei unterschiedlich starkem Ampferbefall untersucht. Die Erfassung der projektiven Deckung war deutlich besser zur Quantifizierung des Schadauftretens geeignet als die Abundanz. Der Ertragsanteil betrug das 0,69-fache des Ampfer-Deckungsgrades. Der Gesamt-TM-Ertrag wurde bei steigendem Ampferbefall regelmäßig nicht negativ beeinflusst. Die Energiedichte von Ampfer lag rund 25 % unter der der jeweiligen Graskomponente. Aus dem geringeren Trockenmasseertrag und der niedrigeren Energiedichte ergibt sich bei Ampferbekämpfung und Nachsaat ein Potenzial zur Steigerung des Energieertrages der Fläche. In Silierversuchen wurde die Wirkung von verschiedenen Mischungsanteilen von R. obtusifolius auf den Konservierungserfolg von Lolium perenne untersucht. Steigende Ampferanteile wirkten sich negativ auf das Gärsäuremuster der Grassilagen aus und führten zu einem zusätzlichen Rückgang der Energiedichte der anteiligen Ampferkomponente von rund 10 %. Es wurde ein mathematisches Modell entwickelt, mit dem sich auf Basis der Parameter Gesamt-TM-Ertrag des Bestandes, Energiedichte des Grases, dem Ampfer-Deckungsgrad und unter Einbeziehung des Milchpreises der potenziell entgangene Deckungsbeitrag berechnen lässt. Daraus kann für unterschiedliche Kosten-, Ertrags- und Erlössituationen eine flexible wirtschaftliche Schadensschwelle abgeleitet werden. / Docks are one of most frequently arising problem weeds of the permanent grassland. It suppresses valuable fodder grasses and negatively influences the basic fodder quality. Numerous publications concern themselves with botany and the general side-effect; chargeable statements to economic effects were so far however not published. In two-year field collections at three locations in eastern part of Germany the relations between abundances, coverage, yield part, dry matter yield of grass and docks as well as the worth-giving ingredients of both were analyzed. Different recording methods were comparatively evaluated. Estimating or measuring the weed ground cover was more suitable for quantifying the loss in economic value due to presence of Docks then plant counting’s. The proportional yield part of docks can be derived however surely from the percent of ground cover multiplied by 0.69. The total dry matter yield was regularly not affected by raising colonization of Docks. The net energy of docks was 25 % under that from grass. The low dry matter yield and the reduced net energy content of Docks in comparison to grass appearing a potential for raising net energy yield per hectare after controlling the docks and reestablishing the sward. In ensiling studies the effect of rising mixture portions of docks on preservation success of Italian rye grass was examined. It was stated that docks affects the fermenting acid sample negatively and leads to a proportionate decrease of net energy content of the silage feed of approximately 10 %. A mathematical model has been developed, based on entire dry matter yield of the site, net energy content of the grass, ground canopy of docks and milk proceeds. It allows the forecast of non realized income, which could be used in case of removal of docks and recovering gaps with grass comparably to the existing grass. From this point a flexible economical damage threshold can be derived for different costing, yield and proceeds situations.

Ägypten hat durch kollektive Bewässerungsmaßnahmen, insbesondere durch gemeinsame Pumpstationen (SPS), die Wasserbewirtschaftung für Landwirte gefördert. Diese Dissertation untersucht kollektive Handlungsprobleme bei SPS in Ägypten, fokussiert auf (i) Bedingungen für eine funktionierende SPS, (ii) wie physische und institutionelle Eigenschaften der SPS zu ungleicher Wasserverteilung beitragen, und (iii) wie soziale Gemeinschaftsmerkmale und SPS-Regeln die Bewältigung von Wasserknappheit beeinflussen. Mit Fuzzy Set Qualitative Comparative Analysis (fsQCA), Crisp Set Qualitative Comparative Analysis (csQCA) und einer vergleichenden Fallanalyse werden Daten von 45 SPS im Nildelta analysiert. Die fsQCA zeigt drei Wege für funktionierende SPS: (1) klare Regeln für Allokation, Überwachung und Sanktionen; (2) kleine Gruppen bei großen Bewässerungsflächen; oder (3) ausreichende Wasserzufuhr und passende Lage des SPS-Einzugsgebiets. Die csQCA zeigt zwei Wege zu asymmetrischer Wasserverteilung: das Vorhandensein sowohl alternativer Wasserquellen als auch individueller Pumpmaschinen in Verbindung mit unzureichender Durchsetzung der Regeln; oder das Vorliegen einer räumlichen Wasserverteilung, unzureichender Regelumsetzung und mangelhafter Bereitstellungsregeln. Abschließend zeigt die fallbezogene Analyse, dass kleine Gruppen, positive Erfahrungen und gleichmäßiger Zugang zu Wasserquellen das Teilen von Wasserknappheit fördern, während große Gruppen, negative Erfahrungen und ungleicher Zugang die Bewältigung behindern. Diese Dissertation erweitert das Verständnis für das Zusammenspiel physischer, sozialer und institutioneller SPS-Merkmale in kollektiven Bewässerungssystemen, indem kausale Zusammenhänge beleuchtet und Konfigurationen identifiziert werden, die SPS-Ergebnisse beeinflussen. / Egypt has worked to enhance irrigation management through collective action initiatives, notably by establishing shared pumping stations (SPSs) to aid farmers in water management. This thesis investigates collective action challenges facing SPSs in Egypt, focusing on (i) conditions that enable effective SPS function, (ii) how the physical and institutional characteristics of SPSs contribute to asymmetric water distribution among farmers, and (iii) how community social attributes and the institutional rules of the SPS shape the outcome of sharing or not sharing water shortage. Using Fuzzy Set Qualitative Comparative Analysis (fsQCA), Crisp Set Qualitative Comparative Analysis (csQCA), and within-case comparative analysis, this research draws on empirical data from 45 SPSs in Egypt’s Nile Delta. The fsQCA findings reveal three pathways for successful SPS operation: (1) effective rules for allocation, monitoring, and sanctions; (2) small group size combined with large irrigated areas; or (3) adequate water supply and appropriate location of the SPS command area. The csQCA analysis indicates two paths leading to asymmetric water distribution: the existence of both alternative water sources and individual-pumping machines coupled with inadequate rule enforcement; or the existence of spatial variability of water, inadequate rules enforcement, and inadequate provisioning rules. Finally, within-case analysis shows that small groups, positive past experiences, and uniform access to water sources enhance sharing water shortage. Conversely, large groups, negative past experiences, and unequal access to water sources hinder sharing water shortage. This thesis deepens understanding of the interplay between physical, social, and institutional SPS attributes in promoting or hindering collective action by elucidating causal complexities in common-pool resource systems and identifying key configurations that influence SPS outcomes.

Durch Parasiten stellen eine starke Gefährdung für die Aquakultur dar. Die durch diplomonaden Flagellaten bei der Regenbogenforelle Oncorhynchus mykiss verursachte Morbidität und Mortalität wurde bisher in Deutschland noch nicht gründlich untersucht. Ich habe diese Parasiten mittels SEM & TEM charakterisiert und wurde die Art Spironucleus salmonis bestimmt. Erstmals konnten die caudale Projektion, sich entleerende Vakuolen und verformbare Kernloben nachgewiesen werden. Ich untersuchte Mikrohabitatpräferenz von des Parasiten sowie pH-Profile in vier Darmabschnitten der Fische. Das Vorkommen und die Dichte von S. salmonis war in der Pylorusregion wesentlich höher als in anderen Bereichen. Das pH-Profil war bei infizierten und nicht infizierten Fischen gleich. Der optimale pH-Wert für S. salmonis war 7,1-7,5. Ich habe die Lebenszyklus der Diplomonaden mittels LM & SEM unter Kulturbedingungen untersucht. Die Enzystierung begann mit der Anheftung von Trophozoiten mit der Spitze der adhäsiven hinteren Flagellen aneinander oder an Fremdkörper. Die pyriformen Trophozoiten wurden kugelförmig, und die vorderen Flagellen inaktiv. Oberflächenbläschen produzierten eine lichtbrechende Zystenwand. Dies ist der erste Beschreibung der Multifunktionalität von Flagellen bei Diplomonaden. Ich untersuchte pathogene Mechanismen und sezierte die Pylorusregion sowie die Leber mittels H&E, PAS/AB. Bei infizierten Fischen trat eine signifikante Hypertrophie der Becherzellen auf. Zu erkennen war eine Hyperaktivität der Becherzellen, jedoch keine Hyperplasie. Ich entwickelte einen in vitro  Plasma-Inkubationstest zur Bestimmung der Suszeptibilität von Regenbogenforelle, Karpfen und Störe. Die unterschiedliche Resistenz von Stör, Karpfen und Regenbogenforelle gegen S. salmonis entsprechend zu den epizootiologischen Daten. Meine Untersuchungen führten zu einem neuen diagnostischen Hilfsmittel, Vorschlägen für neue Behandlungsmethoden, zu verbesserten in vitro-Kulturbedingungen und einem Modellsystem für die Multifunktionalität von Flagellen und flagellaren Signaltransduktion. / Parasitic diseases pose a significant threat to aquaculture. Diplomonad flagellates in rainbow trout Oncorhynchus mykiss are associated with morbidity and mortality; but in Germany has not been thoroughly studied. I characterised the species by SEM & TEM, which revealed Spironucleus salmonis, allowed its complete description including newly showing the caudal projection, discharging vacuoles, and deformable nuclear lobes; diagnostic keys were improved. The microhabitat preference of diplomonads was tested by recording occurrence and density of infection, and pH profile in 4 intestinal regions in fish. Occurrence and density of S. salmonis were significant higher in the pyloric region than elsewhere. The pH profile in uninfected and infected fish was similar; a causal relationship between microhabitat preference and pH was unlikely, and the optimal pH was between 7.1 – 7.5. I described life cycle and encystment using light and SEM. Encystment in culture began by trophozoites attaching at tip of adhesive posterior flagella to each other/debris. Pyriform trophozoites became sub-spherical, anterior flagella inactive, surface blebs produced a refractile cyst wall. Cysts clusters may exceed minimum infective dose for new infection; suggesting new treatment target. This is the first report of multi-functionality of flagella in diplomonads. I investigated pathogenic mechanism of diplomonads by sectioning and staining the pyloric region of the intestine and liver with H&E, and PAS/AB. There was significant hypertrophy of goblet cells in infected fish. The hyperactivity of goblet cells was seen, but no hyperplasia. This hyper-production of mucus may decrease nutrient absorption, underlying impaired growth in S. salmonis infected fish. I developed an in vitro plasma incubation test to predict host susceptibility of rainbow trout, carp, and sturgeon. The test showed the hierarchy of resistance of S. salmonis in sturgeon > carp > rainbow trout; this parallels epizootiological data. My research yielded new diagnostic tool, suggested new treatment target, improved in vitro conditions, and new model system for multi-functionality of flagella and flagellar signalling.

Die Bedeutung ökologischer Faktoren bei der Entstehung phänotypischer sowie genetischer Vielfalt durch natürliche Selektion, besonders bei sympatrischer Artbildung, ist derzeit ein Fokus der Evolutionsforschung. Gemeinsam vorkommende und nah verwandte Arten werden daher als Modellorganismen verwendet, um die Ursachen und Mechanismen ökologischer und evolutionärer Diversifizierung zu untersuchen. Ein sympatrisches Fisch-Artenpaar, für das eine sympatrische Artbildung auf Basis genetischer Analysen vermutet wird, existiert im norddeutschen Stechlinsee. Die zwei Maränenarten sind morphologisch kaum zu unterscheiden, zeigen eine ähnliche Nahrungszusammensetzung und kommen gemeinsam im Freiwasser, allerdings in leicht unterschiedlichen Wassertiefen, vor. Die Hypothese meiner Arbeit war, dass sich die Physiologie bzw. das Verhalten der Arten in Bezug auf die wichtigsten Umweltfaktoren ihres Lebensraumes, Futterdichte, Lichtintensität und Wassertemperatur unterscheiden. Daher haben wir Fraßeffizienz, Stoffwechselraten und Temperaturpräferenzen in Abhängigkeit dieser Faktoren bei beiden Arten untersucht, nachdem diese zuvor unter identischen Laborbedingungen herangezogen wurden. Wir fanden keinen Unterschied in der Fraßeffizienz, allerdings zeigten beide Arten je nach Temperatur unterschiedliche Stoffwechselraten sowie entsprechende Unterschiede in der Temperaturpräferenz. Die Ergebnisse legen nahe, dass temperaturbedingte physiologische Anpassungen sowie die Nutzung unterschiedlicher thermischer Mikrohabitate die zwischenartliche Konkurrenz verringern und eine gemeinsame Existenz ermöglichen. Um die mögliche Bedeutung einer solchen öko-physiologischen Spezialisierung für die Artbildung innerhalb des Sees einschätzen zu können, haben wir basierend auf den Freiland- und Labordaten ein mathematisches Evolutionsmodell entwickelt. Demnach ist ein Aufspalten einer Ausgangspopulation in zwei Populationen mit unterschiedlichen Temperaturoptima wahrscheinlich. Eine ökologische und evolutionäre Diversifizierung entlang des Temperaturgradienten ist somit ein empirisch und theoretisch plausibles Szenario für die sympatrische Artbildung der Stechlinsee-Maränen. / Abstract The role of ecological factors in generating phenotypic and genetic diversity through natural selection has received increasing attention in evolutionary biology during the last decade, especially with respect to diversification in sympatry. Sympatrically occurring and closely related species are used as model systems to study the causes and mechanisms of ecological and evolutionary diversification. A sympatric species pair of coregonid fish, for which a speciation in sympatry has been suggested based on genetic analyses, coexists in the German Lake Stechlin. The two species are morphologically similar planktivores with weak divergence in diet composition that co-occur within the pelagic area of the lake at slightly different water depths. Accordingly, it was hypothesized that the species would differ in physiology and behaviour with respect to the most important environmental factors of their natural habitat, food density, light intensity and water temperature. We studied the feeding efficiencies, metabolic rates, and temperature preferences of both species previously hatched and raised under identical laboratory conditions. We found no divergence in feeding efficiency, but significant differences in temperature-related metabolic costs as well as a corresponding difference in thermal preference. These results suggest that temperature-related physiological adaptations and the associated use of slightly different thermal microhabitats reduces exploitative competition between the species and facilitates their coexistence. To evaluate a potential role of this eco-physiological specialization for a speciation in sympatry, we developed a mathematical evolutionary model, based on our field observations and laboratory experiments. The model showed that an evolutionary splitting of an ancestral into two coexisting populations with different temperature optima is likely in this system. In conclusion, an eco-physiological and evolutionary diversification along the temperature-depth gradient of the lake is an empirically and theoretically plausible scenario for the sympatric speciation of the coregonids.

Die Bedingungen für die Vermarktung von Fischereierzeugnissen sind streng geregelt. Die Deutsche Fisch-Hygiene-Verordnung (VO) schreibt in den §§ 4 (1) und 6 vor, dass alle Fische unverzüglich nach dem Fang und der Tötung ausgenommen werden müssen. In diesem Punkt ist die deutsche VO strenger als das europäische Gemeinschaftsrecht (RL 91/493/EWG). Sowohl durch die in einzelnen Bundesländern unterschiedliche Auslegung des Begriffes "unverzüglich" als auch durch die in anderen EU-Ländern erlassenen Vorschriften ergibt sich eine gewisse Rechtsunsicherheit bei der Vermarktung von Ganzfischen. Im Gegensatz zu Seefischen gibt es bei Süßwasserfischen nur wenige Untersuchungen zum Vergleich der sensorischen und hygienischen Parameter von ausgenommen und unausgenommen gelagerten Fischen. Ziel der Untersuchungen war es daher, an den zwei Modellfischarten Regenbogenforelle (Oncorhynchus mykiss) und Ostsee-Zander (Sander lucioperca) gesundheitlich-hygienische als auch qualitative Gründe für bzw. gegen das Ausnehmen von Süßwasserfischen zu ermitteln. Zum einen wurde während der Lagerung bis zum Verderb wiederholt der Keimstatus der Fische bestimmt, wobei sowohl die Verderbsorganismen als auch potentiell humanpathogene Keime (Vibrio spp., Aeromonas spp., Clostridium spp., Salmonella spp., Listeria spp.) im Fischgewebe erfasst wurden. Zum anderen wurden fischartspezifische Frischegrad- und Kochprobenschemata entwickelt, die den Verderbsprozessen der beiden Süßwasserfischarten während der Lagerung angepasst sind und für eine Bestimmung der sensorischen Eigenschaften angewendet werden können. Darüber hinaus erfolgte bei den Zandern eine Untersuchung der Muskulatur und der Eingeweide auf einen Befall mit humapathogenen Nematoden und eine Bestimmung von flüchtigen Basenstickstoff (TVB-N) in der Filetmuskulatur. Die vorliegenden Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass unausgenommene Fische, sofern eine optimale Lagerung gewährleistet ist, hygienisch unbedenklich sind und für einen Zeitraum von einigen Tagen qualitativ gleichwertig mit ausgenommenen Fischen bleiben, bevor autolytische Bauchhöhlenprozesse die Qualität des Ganzfisches beeinträchtigen. Dabei hängt der Zeitraum unter anderem von der Fischart und dem Nüchterungsgrad ab. Mikrobiologische Gründe sprechen eher gegen ein frühzeitiges Ausnehmen, da die bakterielle Belastung der Bauchhöhle durch die Schlachtung höher ausfällt als bei unausgenommen gelagerten Fischen. Demnach kann durch ein spätes Ausnehmen zwar ein schnellerer Qualitätsverlust bei Ganzfischen auftreten, aber aus hygienischer Sicht, auch im Zusammenhang mit humanpathogenen Keimen, ist eine erhöhte Gesundheitsgefährdung des Verbrauchers nicht zu erwarten. / Conditions for the marketing of fishery products are strictly regulated. In Germany, the fish hygiene regulations (§§ 4(1) and 6) demand the gutting of all fishes immediately after the catch. This regulation is more restrictive than the corresponding EU-legislation (RL 91/493/EWG). But several German counties interprete the term "immediately" differently, and most other EU-countries have more permitting regulations, thus creating legal ambiguities in the marketing of whole fishes. Unlike the situation in seafish there are only few surveys in fresh water fish comparing possible sensoric and hygienic effects of gutted and ungutted storage. The aim of this study therefore was to examine health and hygiene related as well as qualitative reasons for or against an immediate gutting of freshwater fish, using aquaculture rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) and pike-perch (Sander lucioperca) from the Baltic Sea as model fish species. The bacterial load in several tissues of gutted and ungutted fish, spoilage organisms as well as potentially pathogenic bacteria (Vibrio spp., Aeromonas spp., Clostridium spp., Salmonella spp., Listeria spp), were determined repeatedly throughout the storage period and statistically compared. Furthermore, species-specific grading schemes for the whole fish as well as for steamed fillets were developed that allowed the assessment of spoilage and of the sensoric characteristics of gutted and ungutted fishes. In pike-perch, muscle tissue and guts were examined for pathogenic nematode larvae and the fillet content of total volatile basic nitrogen was determined. The results of this study lead to the conclusion that ungutted fish, as long as optimal storage conditions are guaranteed, bear no special hygienic risks and keep a quality comparable to gutted fish for at least some days before autolytic processes in the body cavity compromise the quality of the whole fish. The length of this storage period depends mainly on the fish species and the filling of the digestive tract. From a microbiological point of view early gutting is not advisable because the gutting process itself results in a higher bacterial contamination of the body cavity than that found in fish stored ungutted. Therefore, a later gutting may lead to a faster loss of quality in whole fish but a higher hygienic risk for the consumer, even in connection with bacteria pathogenic for humans, can not be stated.

Gegenstand der Arbeit war die Untersuchung der Rolle der Schwebegarnele Mysis relicta im pelagischen Nahrungsnetz des Breiten Luzins unter besonderer Berücksichtigung der trophischen Interaktionen zur Kleinen Maräne Coregonus albula. Schwerpunkte waren die Abundanz und räumlich-zeitliche Verteilung von M. relicta, C. albula und dem Zooplankton sowie die trophischen Beziehungen im Pelagial. Im Vergleich zu früheren Studien war M. relicta weiträumiger und mit höherer Dichte im Untersuchungsgebiet verbreitet. Dies war auf die Verbesserung der Wasserqualität zurückzuführen. Ähnliche Verteilungsmuster führten zu starken räumlichen Überlappungen von M. relicta und C. albula. M. relicta konsumierte vorwiegend abundantes Plankton. Es zeigte sich aber auch eine Präferenz für Cladocera. Aus den in vitro ermittelten Ingestionsraten wurde für die Situation im Freiland ein starker Fraßdruck von M. relicta auf das Zooplankton abgeleitet. In Kombination mit einer Überschneidung der Beutespektren führte das zur Nahrungskonkurrenz zwischen M. relicta und C. albula. Andererseits war M. relicta eine wichtige Beute für C. albula und wurde stark positiv selektiert. Die Fettsäuremuster der untersuchten Organismen waren überwiegend durch ihre Nahrung beeinflusst. Die Aufnahme von M. relicta wurde nicht durch das Auftreten spezifischer Fettsäuren bei C. albula nachgewiesen. Grundsätzlich entsprach der Energietransfer im Nahrungsnetz des Breiten Luzins allgemeinen Modellen mit 10 % Transfereffizienz zwischen benachbarten trophischen Ebenen. Im Einzelnen zeigten sich aber auch Abweichungen, die größtenteils auf M. relicta zurückzuführen waren. Durch ihre omnivore Ernährung und als Beute für C. albula schafft M. relicta zusätzliche Verbindungen zwischen den trophischen Ebenen. Insgesamt hat M. relicta einen weitreichenden Einfluss auf die Struktur und den Energietransfer des Nahrungsnetzes im Breiten Luzin, wodurch ihr Vorkommen für das Gewässer von besonderer Bedeutung ist. / The aim of the study was to investigate the role of the opossum shrimp Mysis relicta in the pelagic food web of Lake Breiter Luzin (Germany) with special focus on trophic interactions with European cisco Coregonus albula. Main aspects were the abundance and temporal and spatial distribution of M. relicta, C. albula and zooplankton as well as trophic relationships in the food web. As a result of improved water quality M. relicta showed a wider distribution and enhanced abundances in the study area than earlier investigations suggested. Due to similar diurnal vertical distributions a great spatial overlap was evident for M. relicta and C. albula. M. relicta fed mainly on highly abundant plankton. Besides, an overall preference for cladocerans was detected. By applying estimated in vitro feeding rates to field situations it could be shown that zooplankton was strongly exploited by M. relicta. This high demand combined with similar prey preferences of C. albula led to a strong food competition between M. relicta and C. albula. On the other hand M. relicta formed high amounts in the diet of C. albula and was always positively selected. Fatty acid composition of examined organisms resembled the composition found in their dietary resources. The intake of M. relicta could not be detected by a specific fatty acid composition in C. albula. Considering highest and lowest trophic levels, transfer efficiency in Lake Breiter Luzin fit into general models assuming a transfer of 10 % between neighbouring trophic levels. Transfer between intermediate trophic levels partly differed from this general pattern. This was connected to the existence of M. relicta. Being omnivorous and by providing an important food source for C. albula the mysid established additional links between trophic levels in the food web. In summary, M. relicta is a significant factor in structuring the food web of Lake Breiter Luzin and has profound impact on the entire lake ecosystem.

Genomische Selektion ist ein Routine-Verfahren bei verschiedenen Nutztierarten, aber noch nicht bei der Honigbiene wegen der Besonderheiten dieser Spezies. Für die Zuchtwertschätzung bei der Honigbiene ist eine spezielle genetische Verwandtschaftsmatrix erforderlich, da die Paarungsbiologie dieser Spezies ungesicherte Vaterschaft, diploide Königinnen und haploide Drohnen umfasst. Die Arbeit präsentiert einen neu-entwickelten Algorithmus zur effizienten Berechnung der Inversen der genetischen Verwandtschaftsmatrix und der Inzuchtkoeffizienten auf großen Datensätzen. Die Methode wurde zur Voraussage von genomischen und Stammbaum-basierten Zuchtwerten in einer Simulationsstudie genutzt. Die Genauigkeit und die Verzerrung der geschätzten Zuchtwerte wurden ausgewertet unter Berücksichtigung verschiedener Größen der Referenzpopulation. Außerdem wurde der Zuchtfortschritt im ersten Durchlauf von Zuchtprogrammen ausgewertet, die Zuchtschemata mit genomischer oder Stammbaum-basierter Selektion nutzten. Ein erheblich größerer Zuchtfortschritt als bei Stammbaum-basierter Selektion wurde mit genomischer Vorselektion erzielt, für die junge Königinnen genotypisiert wurden, und nur die Kandidaten mit den höchsten genomischen Zuchtwerten zur Anpaarung oder Leistungsprüfung zugelassen wurden. Für einen realen Datensatz von ungefähr 3000 genotypisierten Königinnen wurden Stammbaum-basierte und genomische Zuchtwerte für sechs wirtschaftlich bedeutende Merkmale vorhergesagt. Drei Merkmale zeigten eine signifikant höhere Vorhersagegenauigkeit bei genomischer Zuchtwertschätzung gegenüber Stammbaum-basierten Verfahren und die Unterschiede zwischen allen sechs Merkmalen konnten im Wesentlichen aus den genetischen Parametern der Merkmale und der begrenzten Größe der Referenzpopulation erklärt werden. Damit zeigt die Arbeit, dass die genomische Selektion bei der Honigbiene genutzt werden kann, den Zuchtfortschritt zu erhöhen. / Genomic selection is a routine practice for several important livestock species but not yet in honey bees, due to the peculiarities of this species. For honey bees, a specialized genetic relationship matrix is required for the prediction of breeding values, since their mating biology involves uncertain paternity, diploid queens, and haploid drones. The thesis presents a novel algorithm for the efficient computation of the inverse of the numerator relationship matrix and the coefficients of inbreeding on large data sets. The method was used to estimate genomic and pedigree-based breeding values in a simulation study. The accuracy and bias of the estimated breeding values were evaluated and various sizes of the reference population were considered. Subsequently, the genetic gain in the initial cycle of breeding programs was evaluated for several breeding schemes employing genomic or pedigree-based selection. A considerably higher genetic gain than with pedigree-based selection was achieved with genomic preselection, for which queens were genotyped early in life, and only the candidates of high genomic breeding value were admitted for mating or phenotyping. On a real data set of about 3000 genotyped queens, pedigree-based and genomic breeding values were predicted for six economically relevant traits. Three traits showed significantly higher prediction accuracy with genomic compared to pedigree-based methods, and the differences between all the six traits could be explained mainly from their genetic parameters and the limited size of the reference population. The results show that genomic selection can be applied in honey bees, and the thesis provides appropriate breeding schemes and mathematical methods for its implementation.

Die exakte Bestimmung des energetischen Futterwertes von Grünland ist für die Praxis von großer Bedeutung. Das am häufigsten angewendete Schätzverfahren auf Basis der chemischen Analyse ist für Grünlandbestände mit geringer Nutzungsintensität nicht anwendbar. Ziel der Arbeit war es zu prüfen, ob andere ausgewählte Zellwandparameter (Xylose, Arabinose, pCA, FA, säurelösliches Lignin, ADL:Gesamtlignin) über ein breites Nutzungsspektrum eine engere Korrelation zur Verdaulichkeit der OS haben als die Rohfasergehalte, auf deren Korrelation zur in vivo Verdaulichkeit die Schätzgleichungen auf Basis der chemischen Analyse beruhen. Weitere Ziele waren ein Methodenvergleich verschiedener Schätzverfahren und die Bestimmung des Einflusses der Zusammensetzung der bestandsbestimmenden Einzelpflanzen auf den Energiegehalt der Bestände. Als Probenbasis dienten Pflanzenbestände, die in den Jahren 1996-1998 auf drei unterschiedlichen Versuchsflächen (5, 6 und 7) mit verschiedenen Gräserzusammensetzungen und drei unterschiedlichen Nutzungsformen (intensiv, 3-4 Schnitte, mit (A) bzw. ohne (B) N-Düngung und extensiv (C), 2 Schnitte, später erster Schnitt) im ersten und zweiten Aufwuchs gewonnen worden waren. Alle Bestandsproben (insgesamt 50) und Einzelpflanzen (109) wurden nach der Weender-Analytik analysiert, die Faserbestandteile NDF, ADF und ADL bestimmt, ausgewählte Zellwandparameter analysiert und der HFT-Gastest durchgeführt. Zum Methodenvergleich wurden die von der Gesellschaft für Ernährungsphysiologie (GfE, 1998) empfohlenen Gleichungen auf der Basis des Rohnährstoffgehaltes und der Gasbildung (Gb) sowie die Gleichungen von WEISSBACH et al. (1996, 1999) auf der Basis der enzymunlösbaren organischen Substanz (EuLOS) verwendet. Als Ergebnis dieser umfangreichen Untersuchungen zeigte sich, dass durch den starken Einfluss von Weißklee auf die Gehalte an Hemicellulosemonomeren (der Xylosegehalt von Klee beträgt 22% des Gehaltes in Gräsern) und phenolischen Säuren (pCA-Gehalt im Klee 10% des Gehaltes in Gräsern) in den Proben die Arbeitshypothese einer engen Korrelation dieser Parameter zur Verdaulichkeit nicht bestätigt werden konnte. Das ADL:Gesamtlignin Verhältnis erbrachte die engste Korrelation zur in vivo Verdaulichkeit. Aus diesem Grund wird dieser Parameter als Prüffaktor am geeignetsten betrachtet. Die Einzelpflanzen zeigten in Abhängigkeit zur Nutzung größere Abweichungen als zwischen den Gräserspezies. Der Methodenvergleich erbrachte, dass mit dem untersuchten Probenmaterial die HFT- und EuLOS96-Gleichungen eine sehr gute Übereinstimmung mit den gemessenen Energiewerten aufwiesen. Die erfassten unlöslichen Reste sowohl aus HFT als auch aus der Cellulasemethode (EuLOS) zeigen eine wesentlich engere Korrelation zur Verdaulichkeit als die Gasbildung und ELOS-Werte. / In practice, the accurate estimation of the feed value of grassland is important. The most common method, the calculation of feed value using the chemical analysis of nutrients, is not suitable for grasslands with a low levels of utilisation. Therefor the objective of this study was to test some selected parameters of cell wall for their better suitability of calculating the feed value than the conventional crude fibre content. These parameters were: Xylose, Arabinose, para coumaric acid (pCA), ferula acid (FA), acid soluble Lignin, and the ratio ADL to whole lignin. Further objectives were to compare different in vitro feed value estimation methods and to estimate the influence of the single grass species on the energy content of the grassland. The study samples were different grassland populations harvested during 1996 and 1998, from three different floor spaces (5,6,7) with different grass populations and with three intensities of management 3 to 4 cuts per year, with (A) and without (B) N-fertilizer and 2 cuts (C) with the first cut after the 1st July. The nutrient content, detergent fibre, cell wall parameter analysis, and HFT gas test were analysed for all grass samples (50) and single plant species (109). The recommended formulas based on the nutrienet content and HFT values (GfE, 1998) and based on the enzymatically insoluble organic matter (WEISSBACH et al., 1996, 1999) were used for the comparison of the feed value calculation methods. Based on the results of this extensive analytical work the chosen cell wall parameters xylose, arabinose, xylose: arabinose, pCA and ferula acid were not better suitable for the estimation of energy content. The possible reason for this is that the big differences in xylose and pCA contents between the white clover and grasses on the grassland. The concentration of xylose and pCA in clover is only 22% and 10% of the grasses, respectively. The ratio ADL: whole lignin gave a close correlation to the in vivo digestibility and seems to be the best suitable for estimating the energy content. The management intensity affected the nutrient contents more than the single grass species. The HFT and EuLOS96 - methods provided the lowest deviation to the in vivo values and are best suitable also for the extensively produced samples. The measured insoluble residues of the HFT and cellulase-methods gave closer correlation coefficients than the ml Gb and the cellulase soluble matter.

Durch die zunehmende Automatisierung der Tierhaltung gewinnt die Tier-Technik-Beziehung zunehmend an Bedeutung. Es besteht ein wachsendes Interesse am Tierverhalten, den Möglichkeiten des Lernens der Tiere und den Anpassungsstrategien. In der Dissertation untersuchte ich die Melk-, und Milchparameter und das Tierverhalten bei der automatischen Milchgewinnung. Die Messungen haben gezeigt, dass auf die Milchabgabe einzelner Individuen und insbesondere auf deren Euterviertel sehr differenziert einzugehen ist. Das Automatische Melksystem (AMS) vermag auf die speziellen Unterschiede der einzelnen Viertel, im Sinne einer verbesserten Tiergerechtheit, Rücksicht zu nehmen. Ein weiterer wichtiger Aspekt die Tiergerechtheit zu verbessern ist es, eine zuverlässige Prozesskontrolle durchzuführen. Dazu muss zunächst einmal festgestellt werden, wie sich die natürliche Variationsbreite der einzelnen Parameter darstellt, um pathologisch bedingte Abweichungen signifikant erkennen zu können. Die Gewinnung von verlässlichen Aussagen über den Gesundheitszustand von Kühen im AMS setzen voraus, dass verschiedene interdependente Parameter so verknüpft oder deren Messungen sooft wiederholt werden, bis ein intelligentes Entscheidungssystem seine Schlüsse ziehen kann. Dabei ist zu beachten, dass stark auffällige Werte ein hohes Maß an Information haben, aber eine entsprechend geringe Verlässlichkeit aufweisen. Sich wiederholende Werte haben hingegen einen geringen Informationsgehalt, dafür aber ein hohes Maß an Redundanz bzw. Verlässlichkeit, soweit sie nicht durch systematische Fehler entstehen. Für eine zuverlässige Prozesskontrolle kann es manchmal vorteilhafter sein, eine automatisierte Datengewinnung zu installieren, auch wenn der einzelne Parameter (z. B. die Leitfähigkeit) zwar wenig aussagekräftig, dafür aber die Durchführung deutlich zuverlässiger ist als bei Tests, die von Menschen manuell durchgeführt werden. Ähnliches gilt für die Haltungsumwelt von Tieren. Eine durch Automation dominierte Umwelt kann für Tiere deutlich berechenbarer und damit zuverlässiger gestaltet werden. Das bedeutet, dass für die Individuen weniger Stresssituationen mit den für sie unabsehbaren Folgen entstehen. Es sollte aber dabei beachtet werden, dass es zwingend ist, auf die Lerngeschwindigkeit der einzelnen Tiere, in Abhängigkeit von ihrer jeweiligen Lernsituation, einzugehen, um zuverlässige Umweltbedingungen für die Kühe mit einem AMS bereitzustellen. Es konnte weiterhin festgestellt werden, dass das Melken in einem AMS bei den Kühen nicht als belastender Stressfaktor identifiziert werden kann, wenn man die Herzfrequenz als Indikator heranzieht und diese über eine längere Zeit analysiert. Der zunehmende Einsatz von Technik in der Milchviehhaltung kann einen wichtigen Beitrag dazu leisten, die Haltungsumwelt der Kühe human und tiergerecht zu gestalten. / Relationship between animal and technology in automatic milk production: Due to the fact of the increasing automation in husbandry systems becomes the relationship between the animal and the technology more and more important. There is a growing interest to know more about animal behaviour, the ability of learning and the coping strategies in such systems. In the thesis I investigated the parameter of milking, of milk and of animal behaviour in an Automatic Milking System (AMS). The measurement has shown that the milk yield differs very much between the quarters of the udder. An AMS has the possibility to take such differences into consideration. This is one step towards more animal welfare. Another improvement of animal welfare is a better control of the process. For that, it is important to have a certain knowledge about the natural variation of different parameters, such as electrical conductivity of the milk, milk ingredients or milk yield. This makes the basis of the identification of anomalies depending on pathological problems. To get a reliable declaration about the state of health one has to connect different interdependent parameters and/or the measurement has to be repeated so often until an intelligent decision system can draw conclusions. Besides it is important to know, that a conspicuous value is highly informative, but it is less reliable, otherwise is an often repeatable value less informative but highly redundant, if there is no systematic failure. For a control of the process it is important to get reliable information, so it is sometimes better to automat the tests, instead of using human knowledge, which is often more informative, but less reliable (i.e. electrical conductivity). There is a similarity in husbandry systems because an automated system can be much more reliable and calculable for animals. That means less stressing situations because of incalculable reactions. For such a reliable environment in an AMS it is necessary to give every cow their individual time to learn the facts about the AMS. The milking in an AMS cannot be identified as a negative stress factor, if one uses the measurement of heart rate for identification. The increasing automation in the dairy husbandry can be an important contribution to create a humane environment for dairy cows and improve animal welfare.