Weltweit sind viele Populationen großer Raubtiere bedroht. Die Suche nach Wegen zur Erhaltung und Wiederherstellung von Populationen großer Raubtiere ist daher ein zentrales Naturschutzziel. In einigen Regionen erholen sich die Populationen jedoch auch, was der Wissenschaft eine hervorragende Möglichkeit bietet potentielle Wege zum Schutz von Raubtieren zu identifizieren. Das Ziel dieser Arbeit war es, die Voraussetzungen, die eine Erholung von Raubtierpopulationen begünstigen, besser zu verstehen. Am Beispiel der sich erholenden Population des Persischen Leoparden im Kaukasus beantwortet diese Arbeit die folgenden Forschungsfragen: (1) Bietet die Ökoregion des Kaukasus einen geeigneten, sicheren und zusammenhängenden Lebensraum für Persische Leoparden und ihre Beutetiere? (2) Was sind wirksame Schutzstrategien, die eine Erholung der Population des Persischen Leoparden im Kaukasus begünstigen? Die Ergebnisse dieser Arbeit lassen den Schluss zu, dass für Leoparden und ihre Beutetiere im Kaukasus großflächig geeigneter Lebensraum vorhanden ist. Trotz dieser günstigen Ausgangsposition für den Artenschutz zeigt diese Arbeit jedoch auch klar auf, dass Schutzmaßnahmen erforderlich sind, um direkte Bedrohungen abzumildern. Als wichtigsten Faktor für eine Erholung der Leopardenpopulation identifiziert diese Arbeit das Verhindern von Tötungen. Diese Arbeit verdeutlicht somit die wichtige Rolle von Konfliktminderung zwischen Menschen und Raubtieren, um die daraus resultierende Tötung von Raubtieren zu verhindern. Darüber hinaus unterstreicht diese Dissertation die Notwendigkeit der Vernetzung sicherer Lebensräume und den Wert von internationaler Zusammenarbeit zur Förderung der Genesung von Populationen großer Raubtiere. Zusammengefasst liefert diese Arbeit Einblicke in Bedingungen, die die Genesung von Großraubtieren fördern, und umreißt mögliche zukünftige Wege eines vom Aussterben bedrohten Raubtiers in einem globalen Biodiversitäts-Hotspot. / Large carnivore populations are threatened globally. This is worrisome because of their intrinsic value and their importance for ecosystems and humans. Finding ways to maintain and restore large carnivore populations is therefore a central goal for conservation. Interestingly, large carnivores are also returning to areas where they were extirpated before, which provides a great opportunity for conservation science to identify pathways to safeguard large carnivore populations. The overall goal of this thesis was to better understand the conditions that foster large carnivore recoveries. Gaining a better understanding of large carnivore recoveries is challenging though, because it requires working across broad areas, where data on environmental characteristics and prey species is often limited and inconsistent. Using the Persian leopard recovery in the Caucasus ecoregion as an example, the specific research questions of this thesis were: (1) Does the Caucasus ecoregion have suitable, safe, and connected habitat for Persian leopards and their prey? (2) What are effective management strategies to foster the recovery of Persian leopards in the Caucasus? Results revealed that suitable habitat for Persian leopards and their prey is widespread in the Caucasus. However, habitat patches are often not safe and conservation efforts are needed to mitigate threats and restore, protect, and connect populations of leopards and their prey. Reducing the persecution of leopards seems the most important strategy to foster leopard recovery in the Caucasus. For large carnivore recoveries in general, this thesis underpins the importance of human-carnivore conflict mitigation to prevent killings of carnivores, particularly in areas where populations are small. Further, this thesis underlines the need of improving connectivity among safe habitat patches and the value of international cooperation. Overall, this thesis provides insights into conditions that foster large carnivore recovery and outlines potential future pathways for a critically endangered apex predator in a global biodiversity hotspot.

Land-use intensification in agroecosystems has led to population declines in many taxonomic groups, especially farmland birds. Two contrasting conservation strategies have therefore been proposed: land sharing (the integration of biodiversity conservation in low-intensity agriculture) and land sparing (the spatial separation of high-yielding agriculture and areas for conservation). Despite the large academic interest in this field, only few studies have taken into account stakeholders’ perspectives of these strategies when assessing conservation implications. We modeled the effects of three land-use scenarios (a business-as-usual, a land-sharing, and a land-sparing scenario), developed together with regional stakeholders, on the habitat area of 13 regionally endangered bird species in the Middle Mulde River Basin (Saxony, Germany). We used random forest models based on environmental variables relating to land-use/cover, climate and soil characteristics, occurrence of linear landscape elements (hedges and tree rows), and distance to water and major roads. Responses to the three land-use scenarios were species-specific, but extensively managed permanent grassland and the density of forest edges were positively associated with the occurrence of most bird species. Overall, the land-sharing scenario provided the largest breeding habitat area: 76% of the species had a significant (p < 0.05) increase in breeding habitat, and none showed a significant decrease. Our findings confirm that balancing the different, often contrasting habitat requirements of multiple species is a key challenge in conservation and landscape management. Land sharing, which local stakeholders identified as the most desirable scenario, is a promising strategy for the conservation of endangered birds in agricultural landscapes like our study region.

Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, in Hinsicht auf Folgereaktion das Verhalten der auf der Basis der mathematischen Bilanzgleichungen abgeleiteten Modelle der verschiedenen Reaktortypen systematisch zu untersuchen. Dabei können die bei betrachteten Reaktoren zu berücksichtigenden Einflussgrößen folgendermaßen charakterisiert werden: Bezüglich der thermischen Betrachtungsweise im Rohrreaktor werden die isotherme, adiabate und polytrope Reaktionsführung vorausgesetzt. Bei der Betrachtung des Geschwindigkeitsfelds im Strömungsreaktor werden laminare Strömung und Pfropfenströmung ausgewählt. Zur Bestimmung der Reaktionsgeschwindigkeitskonstante kommt neben dem Arrhenius-Ansatz auch ein von Temperatur linear abhängiger Geschwindigkeitskonstantenansatz zur Anwendung. Variiert werden Reaktionssystem, Geometrie und Betriebsbedingungen. Da hinsichtlich einer Folgereaktion in der Literatur bereits Modelle für die nichtisothermen Rohrreaktoren, die meist numerischen zu lösen sind, existieren, sollte vor allem die Frage geklärt werden, ob mit neuen analytischen Modellen weitere sinnvolle Zugänge möglich sind. Um die Güte mathematischer Modelle hinsichtlich der Wiedergabe experimenteller Werte beurteilen zu können, soll zunächst eine diesbezügliche Validierung mitbetrachtet werden. Außerdem lassen sich so auch die verwendeten numerischen Methoden basierend auf dem kommerziellen Berechnungsprogramm MATLAB testen. Danach werden die besprochenen Modelle unter Berücksichtigung der oben vorgegeben Prozessvariablen ausgewertet, wobei es sich im Wesentlichen um die optimale Reaktorlänge und die maximal erzielbare Konzentration der Reaktionskomponente B beim Ablauf einer Folgereaktion in einem Strömungsreaktor handelt. Anschließend werden die Relationen zwischen den auf idealen Betriebszuständen basierenden einfachen Modellen und den für realen Reaktortypen abgeleiteten komplizierten Modellen ermittelt. Da es oft schwierig ist, sich an ideale Betriebsbedingungen in der Technik anzunähern, dienen die in dieser Arbeit basierend auf sowohl analytischen als auch numerischen Lösungen untersuchten realeren Prozesse dazu, die Auslegung eines chemischen Reaktors zu unterstützen. Dabei sind die wichtigen Betriebsparameter zu identifizieren und das Betriebsregime zu optimieren.

Cette thèse relate la conception d’une entreprise artiste créée par l’auteur, artiste entrepreneuse, dans l’intention de témoigner des mutations des villes et des choix effectués en matière de conservation ou de destruction. Urban Memory, entreprise de « rechargement en contenu mnémonique », a vu le jour en 2012 à Dresde, capitale saxonne, bombardée en 1945. Située à l’est de l’Allemagne, cette ville est en constant chantier depuis des décennies. C’est par l’intermédiaire d’une pratique artistique mêlant la peinture et la sérigraphie avec des moyens de communication mis en scène dans l’urbain qu’Urban Memory entend rendre compte des transformations du paysage architectural et accompagner les débats autour de l’identité et la mémoire de la ville. Dans une première partie, l’auteur retrace son parcours de découverte et de réflexion sur Dresde au travers de premiers travaux ; présente le contexte historique, politique et économique des mutations ; puis nous livre une analyse des entreprises artistes à partir de laquelle elle a conçu Urban Memory, son mode de fonctionnement et ses stratégies. Dans une seconde partie, l’auteur nous guide dans le centre historique de Dresde, le long de ses monuments et mémoriaux, afin de souligner tantôt l’éloquence, tantôt le silence dont sont capables de tels édifices et installations dans la ville ; puis se tourne vers la scène artistique contemporaine et ses moyens de création d’une mémoire « vivante ». Enfin, après avoir mis en lien ses propres outils artistiques et le contexte de sa recherche, l’auteur nous révèle les premières réalisations et les projets d’installation in situ de son entreprise. / This thesis examines the author’s conceptualization and establishment of an artist company with the objective of tracing urban transformations and of assessing decisions to conserve or destroy parts of the city. Urban Memory, a company that has as its goal the “recharging of mnemonic content,” was founded in Saxony’s capital city Dresden in 2012. Located in the east of Germany, this city, bombarded in 1945, has constantly been under construction in the past decades. Urban Memory takes account of the architectural landscape’s transformations and accompanies debates about the identity and memory of the city. It does so by means of a hybrid form of artistic practices—painting and serigraphy—and communication media placed in the urban context. The first section of this thesis explores the artist’s discovery and initial reflections on Dresden in the context of her first works; it explores the historical, political and economic context of the city’s transformations; and it analyzes artist companies based on which Urban Memory has been conceived as well as its basic functional framework and strategic outlook. The second part zooms in on the historical center of Dresden, its monuments and memorial sites, so as to expose both the eloquence and silence with which the built environment of the city treats its past. Moreover, this part turns to the milieu of contemporary artists and their means of creating a ‘living’ memory. Finally, after having discussed and related the artistic dimension of her project, the author presents the company’s first projects and in situ installations.

Normalformen drücken semantische Eigenschaften einer Logik durch syntaktische Restriktionen aus. Sie ermöglichen es Algorithmen, Grenzen der Ausdrucksstärke einer Logik auszunutzen. Ein Beispiel ist die Lokalität der Logik erster Stufe (FO), die impliziert, dass Graph-Eigenschaften wie Erreichbarkeit oder Zusammenhang nicht FO-definierbar sind. Gaifman-Normalformen drücken die Bedeutung einer FO-Formel als Boolesche Kombination lokaler Eigenschaften aus. Sie haben eine wichtige Rolle in Model-Checking Algorithmen für Klassen dünn besetzter Graphen, deren Laufzeit durch die Größe der auszuwertenden Formel parametrisiert ist. Es ist jedoch bekannt, dass Gaifman-Normalformen im Allgemeinen nur mit nicht-elementarem Aufwand konstruiert werden können. Dies führt zu einer enormen Parameterabhängigkeit der genannten Algorithmen. Ähnliche nicht-elementare untere Schranken sind auch für Feferman-Vaught-Zerlegungen und für die Erhaltungssätze von Lyndon, Łoś und Tarski bekannt. Diese Arbeit untersucht die Komplexität der genannten Normalformen auf Klassen von Strukturen beschränkten Grades, für welche die nicht-elementaren unteren Schranken nicht gelten. Für diese Einschränkung werden Algorithmen mit elementarer Laufzeit für die Konstruktion von Gaifman-Normalformen, Feferman-Vaught-Zerlegungen, und für die Erhaltungssätze von Lyndon, Łoś und Tarski entwickelt, die in den ersten beiden Fällen worst-case optimal sind. Wichtig hierfür sind Hanf-Normalformen. Es wird gezeigt, dass eine Erweiterung von FO durch unäre Zählquantoren genau dann Hanf-Normalformen erlaubt, wenn alle Zählquantoren ultimativ periodisch sind, und wie Hanf-Normalformen in diesen Fällen in elementarer und worst-case optimaler Zeit konstruiert werden können. Dies führt zu Model-Checking Algorithmen für solche Erweiterungen von FO sowie zu Verallgemeinerungen der Algorithmen für Feferman-Vaught-Zerlegungen und die Erhaltungssätze von Lyndon, Łoś und Tarski. / Normal forms express semantic properties of logics by means of syntactical restrictions. They allow algorithms to benefit from restrictions of the expressive power of a logic. An example is the locality of first-order logic (FO), which implies that properties like reachability or connectivity cannot be defined in FO. Gaifman's local normal form expresses the satisfaction conditions of an FO-formula by a Boolean combination of local statements. Gaifman normal form serves as a first step in fixed-parameter model-checking algorithms, parameterised by the size of the formula, on sparse graph classes. However, it is known that in general, there are non-elementary lower bounds for the costs involved in transforming a formula into Gaifman normal form. This leads to an enormous parameter-dependency of the aforementioned algorithms. Similar non-elementary lower bounds also hold for Feferman-Vaught decompositions and for the preservation theorems by Lyndon, Łoś, and Tarski. This thesis investigates the complexity of these normal forms when restricting attention to classes of structures of bounded degree, for which the non-elementary lower bounds are known to fail. Under this restriction, the thesis provides algorithms with elementary and even worst-case optimal running time for the construction of Gaifman normal form and Feferman-Vaught decompositions. For the preservation theorems, algorithmic versions with elementary running time and non-matching lower bounds are provided. Crucial for these results is the notion of Hanf normal form. It is shown that an extension of FO by unary counting quantifiers allows Hanf normal forms if, and only if, all quantifiers are ultimately periodic, and furthermore, how Hanf normal form can be computed in elementary and worst-case optimal time in these cases. This leads to model-checking algorithms for such extensions of FO and also allows generalisations of the constructions for Feferman-Vaught decompositions and preservation theorems.

Das Forschungsfeld der Synchrotronstrahlungsquellen hat sich in den letzen Jahren entscheidend weiterentwickelt. Alle Zukunftsideen, unabhängig von ihrer Komplexität, haben dennoch eines gemeinsam: die Erzeugung kurzer Pulse. Die Naturwissenschaften haben die Spitzenbrillanz, die mit Hilfe kürzester Pulse produziert werden kann, als neues Schlüsselwerkzeug entdeckt. Die Nutzergemeinschaft verlangt nicht mehr nur ein statisches Bild, sondern vielmehr eine Reihe von bewegten Aufnahmen atomarer Substrukturen und den dazugehöringen Prozessen. Existierende dritte Generation Synchrotronstrahlungsquellen werden an die neuen Herausforderungen angepasst: Verbesserungen an der Magnet-Optik sowie der Einbau modernster Beschleunigertechnologie ermöglichen die Erzeugung kürzester Pulse mit höchster Brillanz für zeitaufgelöste Experimente. Ein möglicher Kandidat für die Lichtquelle der nächsten Generation ist ein Linear-Beschleuniger mit Energierückgewinnung. Durch die Verwendung langer Beschleunigungsstrukturen kann es, selbst bei hohen Energien, nicht zur Ausbildung des Emittanzgleichgewichts wie in Speicherringen kommen. Durch die Verwendung Impulsabhängiger-Umlaufbahnen und der Rückgewinnung der Strahlenergie ist es mit `Energy Recovery Linac'' (ERL)-basierten Quellen energieeffizient möglich, hochenergetische Elektronen-Pulse im Femtosekundenbereich zu erzeugen. Die longitudinale Elekronstrahldynamik solcher ERLs ist eines der Hauptthemen dieser Arbeit. Umfangreiche Simulationen über die gesamte Maschine wurden im Rahmen der `Femto-Science Factory'' Lichtquellen Studie durchgeführt. Die Begrenzungen des Kurzpulsmodus Betriebes wurden untersucht und mit den Erwartungen verglichen. Besondere Aufmerksamkeit lag dabei auf den 6D Elektronenstrahleigenschaften, insbesondere auf der Vermeidung von Strahlaufweitungen, die mit der Erzeugung von Ultra-Kurzpulsen einhergehen können. / Synchrotron light sources are entering a new era. No matter how elaborate, all the next generation proposals share a common necessity; the production of ultra-short electron bunches. There is an evolution in the field of science under investigation using the high peak brilliance generated from such bunches. The user community is demanding not just pictures but videos of atomic substructures and the processes that define them. Existing 3rd generation facilities are modifying their magnetic lattices and upgrading the acceleration schemes in order to keep up with this trend of generating short pulses with ultimate brilliance for time resolved experiments. A possible candidate for the next generation light source is one based on ERL technology. Using long linacs to accelerate to high energies overcomes the present limitation of emittance equilibrium in storage rings. By implementing independent arcs for acceleration and deceleration while recuperating the beams energy, ERL based sources are theoretically capable of efficiently producing high energy femtosecond long bunch lengths. The study of the longitudinal motion of the beam through single pass magnetic optic in combination with linacs is the main topic of this thesis. Dedicated start-to-end simulations in the framework of the Femto-Science Factory large scale light source are undertaken. The expectations and restrictions on the short pulse mode (SPM) operation are comprehensively examined in this work. Particular attention is given to the 6D electron beam properties and with it the beam degradation caused by the production of ultra-short bunches.

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Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, in Hinsicht auf Folgereaktion das Verhalten der auf der Basis der mathematischen Bilanzgleichungen abgeleiteten Modelle der verschiedenen Reaktortypen systematisch zu untersuchen. Dabei können die bei betrachteten Reaktoren zu berücksichtigenden Einflussgrößen folgendermaßen charakterisiert werden: Bezüglich der thermischen Betrachtungsweise im Rohrreaktor werden die isotherme, adiabate und polytrope Reaktionsführung vorausgesetzt. Bei der Betrachtung des Geschwindigkeitsfelds im Strömungsreaktor werden laminare Strömung und Pfropfenströmung ausgewählt. Zur Bestimmung der Reaktionsgeschwindigkeitskonstante kommt neben dem Arrhenius-Ansatz auch ein von Temperatur linear abhängiger Geschwindigkeitskonstantenansatz zur Anwendung. Variiert werden Reaktionssystem, Geometrie und Betriebsbedingungen. Da hinsichtlich einer Folgereaktion in der Literatur bereits Modelle für die nichtisothermen Rohrreaktoren, die meist numerischen zu lösen sind, existieren, sollte vor allem die Frage geklärt werden, ob mit neuen analytischen Modellen weitere sinnvolle Zugänge möglich sind. Um die Güte mathematischer Modelle hinsichtlich der Wiedergabe experimenteller Werte beurteilen zu können, soll zunächst eine diesbezügliche Validierung mitbetrachtet werden. Außerdem lassen sich so auch die verwendeten numerischen Methoden basierend auf dem kommerziellen Berechnungsprogramm MATLAB testen. Danach werden die besprochenen Modelle unter Berücksichtigung der oben vorgegeben Prozessvariablen ausgewertet, wobei es sich im Wesentlichen um die optimale Reaktorlänge und die maximal erzielbare Konzentration der Reaktionskomponente B beim Ablauf einer Folgereaktion in einem Strömungsreaktor handelt. Anschließend werden die Relationen zwischen den auf idealen Betriebszuständen basierenden einfachen Modellen und den für realen Reaktortypen abgeleiteten komplizierten Modellen ermittelt. Da es oft schwierig ist, sich an ideale Betriebsbedingungen in der Technik anzunähern, dienen die in dieser Arbeit basierend auf sowohl analytischen als auch numerischen Lösungen untersuchten realeren Prozesse dazu, die Auslegung eines chemischen Reaktors zu unterstützen. Dabei sind die wichtigen Betriebsparameter zu identifizieren und das Betriebsregime zu optimieren.

Cette thèse relate la conception d’une entreprise artiste créée par l’auteur, artiste entrepreneuse, dans l’intention de témoigner des mutations des villes et des choix effectués en matière de conservation ou de destruction. Urban Memory, entreprise de « rechargement en contenu mnémonique », a vu le jour en 2012 à Dresde, capitale saxonne, bombardée en 1945. Située à l’est de l’Allemagne, cette ville est en constant chantier depuis des décennies. C’est par l’intermédiaire d’une pratique artistique mêlant la peinture et la sérigraphie avec des moyens de communication mis en scène dans l’urbain qu’Urban Memory entend rendre compte des transformations du paysage architectural et accompagner les débats autour de l’identité et la mémoire de la ville. Dans une première partie, l’auteur retrace son parcours de découverte et de réflexion sur Dresde au travers de premiers travaux ; présente le contexte historique, politique et économique des mutations ; puis nous livre une analyse des entreprises artistes à partir de laquelle elle a conçu Urban Memory, son mode de fonctionnement et ses stratégies. Dans une seconde partie, l’auteur nous guide dans le centre historique de Dresde, le long de ses monuments et mémoriaux, afin de souligner tantôt l’éloquence, tantôt le silence dont sont capables de tels édifices et installations dans la ville ; puis se tourne vers la scène artistique contemporaine et ses moyens de création d’une mémoire « vivante ». Enfin, après avoir mis en lien ses propres outils artistiques et le contexte de sa recherche, l’auteur nous révèle les premières réalisations et les projets d’installation in situ de son entreprise. / This thesis examines the author’s conceptualization and establishment of an artist company with the objective of tracing urban transformations and of assessing decisions to conserve or destroy parts of the city. Urban Memory, a company that has as its goal the “recharging of mnemonic content,” was founded in Saxony’s capital city Dresden in 2012. Located in the east of Germany, this city, bombarded in 1945, has constantly been under construction in the past decades. Urban Memory takes account of the architectural landscape’s transformations and accompanies debates about the identity and memory of the city. It does so by means of a hybrid form of artistic practices—painting and serigraphy—and communication media placed in the urban context. The first section of this thesis explores the artist’s discovery and initial reflections on Dresden in the context of her first works; it explores the historical, political and economic context of the city’s transformations; and it analyzes artist companies based on which Urban Memory has been conceived as well as its basic functional framework and strategic outlook. The second part zooms in on the historical center of Dresden, its monuments and memorial sites, so as to expose both the eloquence and silence with which the built environment of the city treats its past. Moreover, this part turns to the milieu of contemporary artists and their means of creating a ‘living’ memory. Finally, after having discussed and related the artistic dimension of her project, the author presents the company’s first projects and in situ installations.