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Herausforderung Zeichnen: Schwierigkeiten Lernender bei der Konstruktion externer bildlicher Repräsentationen in biologischen Kontexten (2022)
Scherb, Christian Alexander
In der Biologie stellt das Zeichnen eine zentrale Arbeitstechnik dar. Viele Studien konnten auf einen positiven Effekt des Zeichnens für bestimmte Situationen hinweisen. Schülerinnen und Schüler müssen diese Technik jedoch zunächst erlernen. Hierbei können zahlreiche Schwierigkeiten auftreten, die die inhaltliche Auseinandersetzung gefährden. Jedoch wurden sowohl Schwierigkeiten im Umgang mit unterschiedlichen Repräsentationsformen als auch der Zeichenprozess bislang nur lückenhaft untersucht. Die Studie dieser Arbeit hat daher zum Ziel, (I) den Zeichenprozess auf der Ebene der Sichtstruktur zu beschreiben, (II) die manifesten Schwierigkeiten von Lernenden zu erfassen, auf die sie während der Konstruktion biologisch bedeutsamer Repräsentationsformen (Ablaufdiagramme, mikroskopische Zeichnungen) treffen, (III) und auf Grundlage der empirischen Befunde Schülertypen abzuleiten. Vor diesem Hintergrund waren 21 Schülerinnen und Schüler angehalten, jeweils ein Ablaufdiagramm auf Grundlage eines Texts und eine mikroskopische Zeichnung auf Grundlage eines Präparats zu konstruieren und dabei laut zu denken. Fragen zur Vorerfahrung sowie retrospektiv gestellte Fragen zum Vorgehen der Teilnehmenden umrahmten den videografisch dokumentierten Prozess. Die Ergebnisse zeigen, dass der Zeichenprozess mehr als zehn unterschiedliche Tätigkeiten umfassen kann, wobei die Kerntätigkeit des Zeichnens durchschnittlich nur rund ein Drittel des Prozesses ausmacht. Die Prozessstruktur zwischen Fällen variiert erheblich. Weiterhin konnten etwa 30 Schwierigkeiten bzw. Fehler identifiziert werden, die während der Konstruktion beider Repräsentationsformen auftreten. Diese können dabei sowohl einzelne als auch mehrere Tätigkeiten betreffen und zu Tätigkeitsabbrüchen führen. Schwierigkeiten stehen häufig in Verbindung mit Tätigkeiten, die außerhalb der Kerntätigkeit des Zeichnens liegen (z. B. Abgleich mit der Textgrundlage). Bezogen auf Ablaufdiagramme stellt das Verhältnis depiktional bzw. deskriptional dargestellter Textinformationen den Ausgangspunkt der Typisierung dar: Typ I: realistisch abbildend, II: alternierend abbildend und III: schriftorientiert abbildend. Für mikroskopische Zeichnungen war die Häufigkeit des Abgleichs mit dem Objekt grundlegend für die Typisierung: Typ I: oberflächlich abbildend, II: objektorientiert abbildend und III: undifferenziert detailliert abbildend. Die Studie liefert erstmals Kategoriensysteme, die es erlauben, die Prozessstruktur des Zeichnens sichtbar und zwischen Fällen vergleichbar zu machen sowie schwierigkeitsbezogenes Grundlagenwissen zur Konstruktion von Zeichnungen, basierend auf Texten und Beobachtungen. Die Übertragbarkeit der Befunde auf andere Repräsentationsformen ist an vielen Stellen denkbar. Die theoretisch fundierte Systematisierung von Schwierigkeiten kann von weiterführenden Untersuchungsansätze aufgegriffen werden und erlaubt die Verortung situationsangemessener Unterstützungsmaßnahmen.
Anbau von gentechnisch veränderten Pflanzen und aquatische Systeme: Exposition, Effekte und die Nutzung von higher-tier Ansätzen für die Risikobewertung (2022)
Pott, Antonia
Genetically modified plants have been grown commercially for about 25 years. Bt plants, which contain genes from the bacterium Bacillus thuringiensis (Bt) and produce Cry proteins, are used particularly frequently. Risk assessment has long focused on the terrestrial environment. Only since the publication of Rosi-Marshall et al. in 2007 potential effects on the aquatic environment came into focus. The first part of this dissertation analyse the existing literature on lower-tier effect studies and fate studies examining the effects of GM plants on the aquatic environment. Potential effects on aquatic organisms are apparent. Some studies also demonstrate the entry of GM plant material into the aquatic environment and the leaching of toxins into the water. The second part of the dissertation investigate the effects of Cry1Ab toxin on two species of caddisfly larvae (Chaetopterryx spec., Sericostoma spec.). Trichopterans are phylogenetically closely related to lepidopterans, which are often the target organisms of Cry toxins. In order to be able to create several concentrations, a new spiking method was used in which dissolved Cry1Ab toxin was applied on leaves of black alder (Alnus glutinosa). Effects were particularly evident at sublethal endpoints. The lipid content of Chaetopteryx spec. larvae was lower after twelve weeks with increasing Cry1Ab concentration. The reduction in lipid content may indicate an increase in energy requirements for repair mechanisms. Sericostoma spec. showed a slowdown in larval development at the highest Cry1Ab concentration after six weeks, which could lead to later emergence and thus effects on the food chain. In the third part of the dissertation, the assessment of impacts of GM crops on the aquatic environment was investigated using higher-tier studies. Since higher-tier studies are already common with pesticides, these were compared to the higher-tier studies already conducted with GM crops. It is found that there is no standardization of higher-tier studies with GM crops, which is necessary for quality assurance and comparability of studies. In addition, there are great difficulties in establishing different test concentrations, which is necessary for the investigation of a dose-response relationship. Overall, it is clear that there are still significant knowledge gaps of the effects of GM plants on the aquatic environment. Further studies are essential for a comprehensive and meaningful risk assessment.
Fate of nutrients in a subtropical reservoir according to hydrodynamic processes and its effects on phytoplankton dynamics (2022)
Ishikawa, Mayra
Manmade dams have been constructed from centuries for multiple purposes, and in the past decades they have been constructed in a fast pace, with the hotspot in tropical and subtropical regions. However, studies that explore hydrodynamics in these areas are scarce and biased to the rich literature available for temperate regions. Lakes and reservoirs have the same controlling mechanisms for physical processes and primary production, hence, analyses that were initially conceptualized for lakes are frequently applied for reservoirs. Nevertheless, longitudinal gradients in reservoirs challenges the application of these approaches. Degradation of water quality in reservoirs is a major concern, and it is expected to be aggravated with climate change. Therefore, studies that explore mechanisms controlling water quality are essential for the maintenance of these systems, especially in tropical and subtropical regions. The aim of this thesis is to comprehend the role of hydrodynamic processes in the fate of nutrients in reservoirs and its implications on water quality, in a subtropical region. With focus on the relevance of different density current patterns. For that, analyses combining field measurements and numerical simulations were performed in a medium to small size subtropical drinking water reservoir for a complete seasonal cycle. Measurements were conducted combining several approaches: traditional sampling, sensors in high temporal and spatial resolution, and remote sensing. Besides, hydrodynamic models were set up and calibrated to reproduce observations, and to simulate scenarios that assisted on the analysis. Results showed that different flow paths of density currents did not influence on phytoplankton dynamics. At the regions where the main nutrient supply was the river inflow (upstream), the density currents did not vary, the euphotic zone usually covered the entire depth, and vertical mixing was observed on a daily basis, turning the flow path of the density currents irrelevant. At downstream regions, the remobilization of nutrients in the sediment was the main source for primary production. Even though density currents had a seasonal pattern in the downstream region, thermal stratification conditions were the driver for variations in chlorophyll-a concentrations, with peaks after vertical mixing. This mechanism had in its favor the frequent anoxic conditions in the hypolimnion that enhanced the dissolution of reactive phosphorus from the sediment. Anoxic conditions were easily reached because the sediment in the downstream area was rich in organic matter. Phytoplankton produced in the upstream area was transported by the density currents, and for this reason, large concentrations of chl-a was observed below the euphotic zone. Further, the extensive measurements of temperature, and flow velocities, together with the hydrodynamic models, provided insights about the hydrodynamics of reservoirs. For instance, that the relevant processes occurred along the longitudinal, and mixing conditions varied along it. The relevance of inflow conditions regarding the presence of structures such as forebays and pre-dams, and the degree of stream shading in the catchment was assessed. And turbulence and internal waves had different features than the documented for high latitudes. Those findings can assist on the management of reservoirs, based on the comprehension of the physical processes.
Arthropods in agricultural landscapes – Effects of land use on beetle and spider diversity (2022)
Rischen, Tamara
Agricultural intensification is leading to a severe decline in farmland biodiversity worldwide. The resulting landscape simplification through the expansion of monocultures and removal of non-crop habitats has a major impact on arthropod communities in agricultural landscapes. While arable fields are often highly disturbed and ephemeral habitats that are unsuitable for many species, non-crop habitats in agroecosystems can provide important refugia. The creation of non-crop habitats through agri-environmental schemes (AES) in intensive agricultural landscapes, such as the ‘Maifeld’ region in western Germany, is intended to mitigate the negative effects of agricultural intensification, although the effectiveness of these measures for nature conservation is still controversial. Therefore, this work focuses on the taxonomic and functional diversity of beetles (Coleoptera) and spiders (Araneida), being important providers of ecosystem services, between wheat fields and different non-crop habitats, namely grassy field margins adjacent to wheat and oilseed rape fields, small- and large-scale set-aside areas sown with wildflowers, and permanent grassland fallows. Arthropods were collected between 2019 and 2020 using pitfall traps and suction sampling. Land-use type influenced beetle and spider diversity in the study area, with significantly higher values in grassland fallows than wheat fields. Surprisingly, species diversity differed little among all non-crop habitats, but all harboured distinct species assemblages. In particular, large long-term grassland fallows showed the largest within-group variation of beetle and spider assemblages and represented important habitats, especially for habitat specialists and threatened species, likely due to their variable soil moisture and complex habitat structure. In contrast, the homogeneous arthropod assemblages of wheat fields exhibited lower trait richness and were dominated by a few predatory species adapted to such disturbed, man-made habitats. Interestingly, all conservation measures complemented each other in that they contributed in different ways to supporting beetles and spiders in agricultural landscapes. Even small-scale non-crop habitats and existing habitat boundaries in an agricultural matrix appear to be valuable habitats for farmland arthropods by enhancing taxonomic diversity. Field margins and small wildflower-sown patches can link isolated non-crop habitats and contribute to a heterogeneous agricultural landscape. Consequently, a combination of various small- and large-scale greening measures leads to increased compositional and configurational landscape heterogeneity, resulting in improved beetle and spider diversity. Considering the ongoing loss of farmland biodiversity worldwide, agri-environmental schemes should be promoted in the future, as they are particularly important for arthropod conservation in intensive agricultural landscapes such as the Maifeld region.
Emotion and Sentiment Detection in Unstructured Social Data (2022)
AlGhalibi, Maha
Social media provides a powerful way for people to share opinions and sentiments about a specific topic, allowing others to benefit from these thoughts and feelings. This procedure generates a huge amount of unstructured data, such as texts, images, and references that are constantly increasing through daily comments to related discussions. However, the vast amount of unstructured data presents risks to the information-extraction process, and so decision making becomes highly challenging. This is because data overload may cause the loss of useful data due to its inappropriate presentation and its accumulation. To this extent, this thesis contributed to the field of analyzing and detecting feelings in images and texts. And that by extracting the feelings and opinions hidden in a huge collection of image data and texts on social networks After that, these feelings are classified into positive, negative, or neutral, according to the features of the classified data. The process of extracting these feelings greatly helps in decision-making processes on various topics as will be explained in the first chapter of the thesis. A system has been built that can classify the feelings inherent in the images and texts on social media sites, such as people’s opinions about products and companies, personal posts, and general messages. This thesis begins by introducing a new method of reducing the dimension of text data based on data-mining approaches and then examines the sentiment based on neural and deep neural network classification algorithms. Subsequently, in contrast to sentiment analysis research in text datasets, we examine sentiment expression and polarity classification within and across image datasets by building deep neural networks based on the attention mechanism.
Arthropoden in Erwerbsobstanlagen : Arthropodenfauna, Diversität von Käfern und Wanzen und Vorschlag einer neuen Bewertungsmethode mit daraus folgenden biodiversitätsfördernden Maßnahmen für Obstanlagen (2022)
Dannenmann, Doris
Eine Ursache des Insektenrückgangs ist die Abnahme der für Arthropoden wichtigen Lebensräume. Der kleinstrukturierte Obstanbau als Dauerkultur mit vielfältigen Strukturen (Bäume, Grünland, offener Boden) kann als Refugium wirken. Gerade Dauerkulturen, welche über viele Jahre bestehen bleiben, können einen großen ökologischen Wert für Insekten und Spinnentiere darstellen, wenn die negativen Einflüsse der Bewirtschaftung durch gezielte Maßnahmen minimiert werden. Im Gegensatz zu den gut untersuchten Streuobstwiesen liegen bisher nur wenige oder ungenaue Daten über die Arthropodenfauna in Erwerbsobstanlagen vor. Ziele dieser Arbeit sind eine genauere Erfassung der Arthropodenfauna in Erwerbsobstanlagen, Benennung der Einflussfaktoren und Erarbeitung einer indikatorgestützten Bewertungsmethode mit Entwicklung von Maßnahmen zur Förderung der Biodiversität. Es wurde eine intensive Erfassung der Insekten und Spinnentiere auf Basis von Individuenzahlen, Verteilung der Tiere auf Großgruppen, Artenzahlen der Käfer (inkl. Rote Liste) und Wanzen, deren Diversität und der sie beeinflussenden Faktoren auf vier Erwerbsobstflächen und einer Streuobstwiese als Referenzfläche in der Gemeinde Zornheim (Rheinland-Pfalz) untersucht. Mittels des erarbeiteten Bewertungsbogens wurden die Auswirkungen der fünf Faktorenkomplexe: Sonderstrukturen, Anlagenstruktur, Beschattung, Mahdregime und Einsatz von Pflanzenschutzmitteln auf die Arthropodenfauna erhoben und die auf der Fläche zu erwartende Biodiversität ermittelt. Die visuelle Darstellung der Einflussfaktoren mit Netzdiagrammen zeigt biodiversitätsbeeinträchtigende Faktoren und ermöglicht so Empfehlungen zur Aufwertung der Biodiversität. Die Bewertungsmethode kann nach Verifizierung im Rahmen von erfolgsorientierten Agrarumwelt- und Klimamaßnahmen (AUKM), zur Anerkennung von Kompensationsmaßnahmen (z.B. PIK) und zur Ermittlung des ökologischen Wertes (Ökosystemdienstleistung) von Obstanlagen genutzt werden. In modifizierter Form könnte es ebenfalls im Bereich der Flächenbewertung in Landschafts- und Bauleitplanung eingesetzt werden.
Methods for Human-Machine Link Quality Management on the Web of Data (2022)
Sarasua, Cristina
Semantic Web technologies have been recognized to be key for the integration of distributed and heterogeneous data sources on the Web, as they provide means to define typed links between resources in a dynamic manner and following the principles of dataspaces. The widespread adoption of these technologies in the last years led to a large volume and variety of data sets published as machine-readable RDF data, that once linked constitute the so-called Web of Data. Given the large scale of the data, these links are typically generated by computational methods that given a set of RDF data sets, analyze their content and identify the entities and schema elements that should be connected via the links. Analogously to any other kind of data, in order to be truly useful and ready to be consumed, links need to comply with the criteria of high quality data (e.g., syntactically and semantically accurate, consistent, up-to-date). Despite the progress in the field of machine learning, human intelligence is still essential in the quest for high quality links: humans can train algorithms by labeling reference examples, validate the output of algorithms to verify their performance on a data set basis, as well as augment the resulting set of links. Humans —especially expert humans, however, have limited availability. Hence, extending data quality management processes from data owners/publishers to a broader audience can significantly improve the data quality management life cycle. Recent advances in human computation and peer-production technologies opened new avenues for human-machine data management techniques, allowing to involve non-experts in certain tasks and providing methods for cooperative approaches. The research work presented in this thesis takes advantage of such technologies and investigates human-machine methods that aim at facilitating link quality management in the Semantic Web. Firstly, and focusing on the dimension of link accuracy, a method for crowdsourcing ontology alignment is presented. This method, also applicable to entities, is implemented as a complement to automatic ontology alignment algorithms. Secondly, novel measures for the dimension of information gain facilitated by the links are introduced. These entropy-centric measures provide data managers with information about the extent the entities in the linked data set gain information in terms of entity description, connectivity and schema heterogeneity. Thirdly, taking Wikidata —the most successful case of a linked data set curated, linked and maintained by a community of humans and bots— as a case study, we apply descriptive and predictive data mining techniques to study participation inequality and user attrition. Our findings and method can help community managers make decisions on when/how to intervene with user retention plans. Lastly, an ontology to model the history of crowd contributions across marketplaces is presented. While the field of human-machine data management poses complex social and technical challenges, the work in this thesis aims to contribute to the development of this still emerging field.
Medienpädagogik an der Front : Subjektivierung und Positionierung von Medienpädagog*innen im Killerspiel-Diskurs (2022)
Lippok, Michael
Die Studie thematisiert die Positionierung und Subjektivierung von Medienpädagog*innen im Diskurs um Gewaltdarstellungen in Computerspielen. Der sogenannte ‚Killerspiel‘-Diskurs in den Jahren 2001 bis 2016 stellt für medienpädagogische Fachkräfte ein Feld widersprüchlicher Handlungserwartungen dar, Gewaltdarstellungen in Computerspielen entweder als Problem wahrzunehmen und dieses zu bearbeiten oder Computerspiele als Chance zu begreifen. Als rele-vante Multiplikator*innen diskursiver Wissensbestände wurden deswegen für diese Studie Me-dienpädagog*innen interviewt, die an maßgeblichen Positionen in der Schnittstelle zwischen Wissenschaft und Praxis agieren und daher für viele Kolleg*innen deutungs- und praxisrelevan-tes Wissen generieren. Um die Ausrichtung dieses Wissens zu prüfen, wurde in dieser Studie die Frage gestellt, wie sich diese medienpädagogischen Fachkräfte, die korrigierend in Diskurse ein-greifen, positionieren und inwiefern (medien-)pädagogische Professionalität als Ressource und Grenze der Positionierung fungiert. Um die Fragestellung zu beantworten wurden zwei empirisch analytische Untersuchungen durchgeführt. Zuerst wurde eine Sekundäranalyse bestehender Diskursanalysen zum ‚Killer-spiel‘-Diskurs durchgeführt, um die Subjektpositionen herauszuarbeiten, mit denen sich die Me-dienpädagog*innen auseinandersetzen mussten. In einem zweiten Schritt wurde eine qualitative Interviewstudie mit neun Medienpädagog*innen durchgeführt. Im Anschluss an die semi-narrativen Expert*inneninterviews wurden diese in einem dreistufigen Verfahren ausgewertet. Nach der deduktiven und induktiven Kategorienbildung in Anlehnung an die inhaltlich struktu-rierende Inhaltsanalyse, wurde im Rahmen einer Deutungsmusteranalyse das Deutungswissen der Medienpädagog*innen und der Sinnhorizont ihrer Intervention in den Diskurs feinanalytisch rekonstruiert. Zuletzt wurden drei biographische Fallanalysen durchgeführt, um die Relationie-rung zwischen Diskurs und (Berufs-)biographie zu diskutieren. Im Rahmen der Sekundäranalyse des ‚Killerspiel‘-Diskurses konnte die bisher in Diskursanaly-sen rekonstruierte Differenzierung von Risiko- und Chancennarrativ erweitert werden. Durch die Abgrenzung jeweils zweier Deutungsmuster des Problemdiskurses (‚Gefahr‘ und ‚Risiko‘) und des Gegendiskurses (‚Optimierung von Lernchancen‘ und ‚Kultur‘) konnten dadurch Positionie-rungen in multiplen Konfliktfeldern sichtbar gemacht werden. So war es möglich die fachliche Positionierung der Medienpädagog*innen als Zwischenraum zu fassen, in dem sowohl Deutun-gen des Gegendiskurses als auch des Problemdiskurses eigenwillig miteinander relationiert wer-den. Die eigenwillige Aneignung diskursiver Problem- und Deutungsmuster verläuft bei den Medienpädagog*innen über unterschiedliche fachliche Schnittstellen und Kopplungen. Statt den Diskurs mit der eigenen Lebensgeschichte zu relationieren wird er mit der in Handlungsfeld-strukturen situierten fachlichen medienpädagogischen Praxis in Beziehung gesetzt. Dabei ist eine Pädagogisierung des Diskurses und eine Diskursivierung pädagogischer Handlungsfelder zu beobachten. Mittels mehrerer Pädagogiken werden diskursive Deutungsmuster transformiert und das medienpädagogische Handeln durch die Re-Interpretation medienpädagogischer Hand-lungsfelder im Sinnhorizont des Diskurses als Intervention in den Diskurs gerahmt. Gleichzeitig wird in einem ‚Opportunismus der Uneindeutigkeit‘ die Anschlussfähigkeit an Problemdeutun-gen durch die Selbstdarstellung als verantwortliche Problembearbeiter*innen gewahrt, wodurch die eigene Handlungsfähigkeit, die Legitimität des Handelns und der Zugang zu gesellschaftli-chen Ressourcen gesichert wird. In den Fallanalysen zeigte sich, dass diese fachlichen Positionierungen nur dann einen Subjekti-vierungsprozess dokumentieren, wenn die Erzählbausteine des Diskurses (Deutungsmuster und diskursiver Konflikt) als Material für die eigene Selbsterzählung herangezogen und als Professi-onsverständnis re-artikuliert werden. Das Konfliktszenario wird dann über dessen öffentliche Thematisierung hinaus als berufsbiographisches Projekt formulierbar, was sich insbesondere da-rin zeigt, dass prospektive Zukunftsentwürfe weiterhin im Deutungs- und Konfliktspektrum des Diskurses verortet werden. Subjektivierung professioneller Akteure kann daher als über fachliche Positionierungen (als fachlich orientierte, kommentierende Auseinandersetzungen mit im Diskurs verhandelten Deutungsmustern und Wissensbeständen) hinausgehende Prozesse der Deutung des eigenen Professionalitätsverständnisses, die Ausbildung von Pädagogiken und die Veranke-rung berufsbiographischer Ziele im Horizont des Deutungsspektrum des Diskurses gefasst wer-den. In der medienpädagogischen Professionsforschung können die Deutungsmuster und Subjektpo-sitionen des Diskurses als Professionalitätserwartungen analytisch Anwendung finden. Ihr Vor-teil gegenüber den hierfür auch herangezogenen Paradigmen der Medienpädagogik ist der Aktu-alitäts- und Gegenstandsbezug. Auch in anderen Themenbereichen (bspw. Mediensucht) können die Deutungsmuster des Diskurses sinnvoll Anwendung finden. Die Studie konnte zudem zei-gen, dass eine Subjektivierungsheuristik sinnvoll auf professionelle Akteure anwendbar ist, da fachliche Positionierungen von Subjektivierungen deutlich unterschieden werden können. Dafür wurde eine spezielle für professionelle Akteure konzipierte Subjektivierungsheuristik entworfen, die insbesondere den unterschiedlichen Funktionen diverser Wissensformen Rechnung tragen kann und in der Professionsforschung die Relevanz des diskursiven Wissens als relevanter Wis-sensform für professionelle Praxis herausstellt.
Fungicide effects on the structure and functioning of leaf-associated aquatic fungal communities (2022)
Baudy-Groh, Patrick
Aquatic hyphomycetes are a polyphyletic group of saprotrophic fungi growing abundantly on submerged leaf litter. In stream ecosystems shaped by allochthonous leaf litter inputs, they play a central functional role as decomposers and food source for other organisms. Fungicides pose a threat to aquatic hyphomycetes and their functions, since these substances are inherently toxic to fungi and contaminate surface waters around the world due to their widespread use in agricultural and urban landscapes. While fungicides’ potential to reduce fungal diversity are discerned, the extent of impacts on biodiversity-ecosystem functioning relationships (B EF) remains unclear. This is partly attributed to methodological constraints in the detection and quantification of single aquatic hyphomycete species within microbial leaf-associated communities. The primary aim of this thesis was, therefore, (1) to assess the ecotoxicological impacts of fungicides on B-EF relationships in aquatic hyphomycete communities. To facilitate this, subordinate aims were to (2) develop DNA-based biomolecular tools (i.e., qPCR assays) to detect and to quantify the biomass of different aquatic hyphomycete species in mixed cultures and (3) to investigate the mechanisms underlying B-EF relationships in the absence of chemical stressors. In the course of this thesis, qPCR assays were developed for detection and species-specific biomass quantification of ten common aquatic hyphomycete species and successfully validated for application in eco( toxico )logical microcosm experiments. Via a systematic manipulation of fungal diversity, these assays allow the examination of B-EF relationships by assessments of deviations between observed and (monoculture-based) predicted activities in fungal mixed cultures. Taking advantage of these tools in a microcosm experiment, it was uncovered that leaf decomposition results from the additive activity of community members, even though functionally distinct species were present. Colonization dynamics are characterized by complex interactions. Colonization success of aquatic hyphomycetes is higher if co-occurring species are genetically and functionally distinct (i.e., complementary interactions). However, the co-occurrence of aquatic hyphomycete species does not necessarily result in a greater colonization success compared to monocultures, unless bacteria are present. Accordingly, the presence of other microbial groups such as bacteria may induce new fungal diversity-based feedback loops, which ultimately enable coexistence of aquatic hyphomycete species in the environment. Exposure to fungicides revealed substantial differences in sensitivities among aquatic hyphomycetes. The most productive species were able to cope with extremely high fungicide concentrations up to the mg/L-range. In assemblages containing these species, leaf decomposition was maintained under fungicide exposure. Yet, already at environmentally relevant fungicide concentrations, tolerant species displaced more sensitive ones, potentially affecting leaves’ nutritional quality for consumers. This thesis thus indicates that fungicide exposure poses a risk to stream food webs rather than the microbial leaf decomposition process per se.
Synthese von photochemisch abspaltbaren Schutzgruppen und Photoinitiatoren für die Vernetzung von Epoxidharzen (2022)
Martens, Viktor
The present study deals with the synthesis of N-phenacylpyridinium salts and their use as photoinitiators for epoxy resins. The use and suitability of phenacyl salts as photoinitiators for epoxy resins has already been described in previous studies. The individual impact of the specific components on the rate constants of epoxy reaction has not been investigated in detail. Based on the structure of N-phenacylpyridinium salt the substances described in the present study were varied due to the exchange of counter ion and different substituents. Investigating the impact of the specific substituent with focus on the reaction of epoxy groups there is a dependence found for three main factors. First, depending on whether to use a phenyl or methyl group as substituent there was found an impact on the process of photolysis. Furthermore, concerning the dependences on the pyridine derivative and the counter ion, it was found that pyridine derivatives with electron withdrawing groups and counter ions, which can build strong acids, accelerate the rate constants of the epoxy reaction. Vice versa, pyridine derivatives with electron donating groups and counter ions, which can form weaker acids, decrease the rate constants. The determined rate constants and the formulation of substances discussed in the present thesis in an adhesive formulation show the suitability of selected substances as photoinitiators for the polymerization of epoxy resins.
Writing, responding, and relationships: Factors influencing German university students' perceptions of the educational alliance and the resulting impact on feedback effectiveness in english language writing (2022)
Weiss, Stacy
Instructor feedback on written assignments is one of the most important elements in the writing process, especially for students writing in English as a foreign language. However, students are often critical of both the amount and quality of the feedback they receive. In order to better understand what makes feedback effective, this study explored the nature of students’ assessments of the educational alliance, and how their receptivity to, perceptions of, and decisions about using their instructors’ feedback differed depending on how strong they believed the educational alliance to be. This exploratory case study found that students not only assessed the quality of the educational alliance based on goal compatibility, task relevance, and teacher effectiveness, but that there was also a reciprocal relationship between these elements. Furthermore, students’ perceptions of the educational alliance directly influenced how they perceived the feedback, which made the instructor’s choice of feedback method largely irrelevant. Stronger educational alliances resulted in higher instances of critical engagement, intrinsic motivation, and feelings of self-efficacy. The multidirectional influence of goal, task, and bond mean that instructors who want to maximize their feedback efforts need to attend to all three.
Effects of grassland management on arthropod diversity (2022)
Frenzel, Tobias
The ongoing loss of species is a global threat to biodiversity, affecting ecosystems worldwide. This also concerns arthropods such as insects and spiders, which are especially endangered in agricultural ecosystems. Here, one of the main causing factors is management intensification. In areas with a high proportion of traditionally managed grassland, extensive hay meadows that are cut only once per year can still hold high levels of biodiversity, but are threatened by conversion into highly productive silage grassland. The Westerwald mountain range, western Germany, is such a region. In this thesis, I compare the local diversity of bees, beetles, hoverflies, leafhoppers, and spiders of five grassland management regimes along a gradient of land-use intensity. These comprise naturally occurring grassland fallows, three types of traditionally managed hay meadows, and intensively used silage grassland. By using three different sampling methods, I recorded ground-dwelling, flower-visiting, and vegetation-dwelling species. The results show that in most cases species richness and diversity are highest on fallows, whereas variation among different managed grassland types is very low. Also, for most sampled taxa, fallows harbour the most distinct species assemblages, while that of other management regimes are largely overlapping. Management has the largest effect on species composition, whereas environmental parameters are of minor importance. Long-term grassland fallows seem to be highly valuable for arthropod conservation, even in a landscape with a low overall land-use intensity, providing structural heterogeneity. In conclusion, such fallows should be subsidized agri-environmental schemes, to preserve insect and spider diversity.
The "Kleingewässer-Monitoring" (KgM) (2022)
Weisner, Oliver
Today’s agriculture heavily relies on pesticides to manage diverse pests and maximise crop yields. Despite elaborate regulation of pesticide use based on a complex environmental risk assessment (ERA) scheme, the widespread use of these biologically active compounds has been shown to be a threat to the environment. For surface waters, pesticide exposure has been observed to exceed safe concentration levels and negatively impact stream ecology leading to the question whether current ERA schemes ensure a sustainable use of pesticides. To answer this, the large-scale “Kleingewässer-Monitoring” (KgM) assessed the occurrence of pesticides and related effects in 124 streams throughout Germany, Central Europe, in 2018 and 2019. Based on five scientific publications originating from the KgM, this thesis evaluated pesticide exposure in streams, ecological effects and the regulatory implications. More than 1,000 water samples were analysed for over 100 pesticide analytes to characterise occurrence patterns (publication 1). Measured concentrations and effects were used to validate the exposure and effect concentrations predicted in the ERA (publication 2). By jointly analysing real-world pesticide application data and measured pesticide mixtures in streams, the disregard of environmental pesticide mixtures in the ERA was evaluated (publication 3). The toxic potential of mixtures in stream water was additionally investigated using suspect screening for 395 chemicals and a battery of in-vitro bioassays (publication 4). Finally, the results from the KgM stream monitoring were used to assess the capability to identify pesticide risks in governmental monitoring programmes (publication 5). The results of this thesis reveal the widespread occurrence of pesticides in non-target stream ecosystems. The water samples contained a variety of pesticides occurring in complex mixtures predominantly in short-term peaks after rainfall events (publications 1 & 4). Respective pesticide concentration maxima were linked to declines in vulnerable invertebrate species and exceeded regulatory acceptable concentrations in about 80% of agricultural streams, while these thresholds were still estimated partly insufficient to protect the invertebrate community (publication 2). The co-occurrence of pesticides in streams led to a risk underestimated in the single substance-oriented ERA by a factor of about 3.2 in realistic worst-case scenarios, which is further exacerbated by a high frequency at which non-target organism are exposed to pesticides (publication 3). Stream water samples taken after rainfall caused distinct effects in bioassays which were only explainable to a minor extent by the many analytes, indicating the relevance of unknown chemical or biological mixture components (publication 4). Finally, the regulatory monitoring of surface waters under the Water Framework Directive (WFD) was found to significantly underestimate pesticide risks, as about three quarters of critical pesticides and more than half of streams at risk were overlooked (publication 5). Essentially, this thesis involves a new level of validation of the ERA of pesticides in aquatic ecosystems by assessing pesticide occurrence and environmental impacts at a scale so far unique. The overall results demonstrate that the current agricultural use of pesticides leads to significant impacts on stream ecology that go beyond the level tolerated under the ERA. This thesis identified the underestimation of pesticide exposure, the potential insufficiency of regulatory thresholds and the general inertia of the authorisation process as the main causes why the ERA fails to meet its objectives. To achieve a sustainable use of pesticides, the thesis proposes substantial refinements of the ERA. Adequate monitoring programmes such as the KgM, which go beyond current government monitoring efforts, will continue to be needed to keep pesticide regulators constantly informed of the validity of their prospective ERA, which will always be subject to uncertainty.
Agricultural plastic covers — Source of plastic debris in soil? (2022)
Steinmetz, Zacharias
The use of agricultural plastic covers has become common practice for its agronomic benefits such as improving yields and crop quality, managing harvest times better, and increasing pesticide and water use efficiency. However, plastic covers are suspected of partially breaking down into smaller debris and thereby contributing to soil pollution with microplastics. A better understanding of the sources and fate of plastic debris in terrestrial systems has so far been hindered by the lack of adequate analytical techniques for the mass-based and polymer-selective quantification of plastic debris in soil. The aim of this dissertation was thus to assess, develop, and validate thermoanalytical methods for the mass-based quantification of relevant polymers in and around agricultural fields previously covered with fleeces, perforated foils, and plastic mulches. Thermogravimetry/mass spectrometry (TGA/MS) enabled direct plastic analyses of 50 mg of soil without any sample preparation. With polyethylene terephthalate (PET) as a preliminary model, the method limit of detection (LOD) was 0.7 g kg−1. But the missing chromatographic separation complicated the quantification of polymer mixtures. Therefore, a pyrolysis-gas chromatography/mass spectrometry (Py-GC/MS) method was developed that additionally exploited the selective solubility of polymers in specific solvents prior to analysis. By dissolving polyethylene (PE), polypropylene (PP), and polystyrene (PS) in a mixture of 1,2,4-trichlorobenzene and p-xylene after density separation, up to 50 g soil became amenable to routine plastic analysis. Method LODs were 0.7–3.3 mg kg−1, and the recovery of 20 mg kg−1 PE, PP, and PS from a reference loamy sand was 86–105%. In the reference silty clay, however, poor PS recoveries, potentially induced by the additional separation step, suggested a qualitative evaluation of PS. Yet, the new solvent-based Py-GC/MS method enabled a first exploratory screening of plastic-covered soil. It revealed PE, PP, and PS contents above LOD in six of eight fields (6% of all samples). In three fields, PE levels of 3–35 mg kg−1 were associated with the use of 40 μm thin perforated foils. By contrast, 50 μm PE films were not shown to induce plastic levels above LOD. PP and PS contents of 5–19 mg kg−1 were restricted to single observations in four fields and potentially originated from littering. The results suggest that the short-term use of thicker and more durable plastic covers should be preferred to limit plastic emissions and accumulation in soil. By providing mass-based information on the distribution of the three most common plastics in agricultural soil, this work may facilitate comparisons with modeling and effect data and thus contribute to a better risk assessment and regulation of plastics. However, the fate of plastic debris in the terrestrial environment remains incompletely understood and needs to be scrutinized in future, more systematic research. This should include the study of aging processes, the interaction of plastics with other organic and inorganic compounds, and the environmental impact of biodegradable plastics and nanoplastics.
Knowledge engineering for software languages and software technologies (2022)
Heinz, Marcel
For software engineers, conceptually understanding the tools they are using in the context of their projects is a daily challenge and a prerequisite for complex tasks. Textual explanations and code examples serve as knowledge resources for understanding software languages and software technologies. This thesis describes research on integrating and interconnecting existing knowledge resources, which can then be used to assist with understanding and comparing software languages and software technologies on a conceptual level. We consider the following broad research questions that we later refine: What knowledge resources can be systematically reused for recovering structured knowledge and how? What vocabulary already exists in literature that is used to express conceptual knowledge? How can we reuse the online encyclopedia Wikipedia? How can we detect and report on instances of technology usage? How can we assure reproducibility as the central quality factor of any construction process for knowledge artifacts? As qualitative research, we describe methodologies to recover knowledge resources by i.) systematically studying literature, ii.) mining Wikipedia, iii.) mining available textual explanations and code examples of technology usage. The theoretical findings are backed by case studies. As research contributions, we have recovered i.) a reference semantics of vocabulary for describing software technology usage with an emphasis on software languages, ii.) an annotated corpus of Wikipedia articles on software languages, iii.) insights into technology usage on GitHub with regard to a catalog of pattern and iv.) megamodels of technology usage that are interconnected with existing textual explanations and code examples.
Benefits Scorecards for Collaboration Platforms in Enterprises (SCoPE): Entwicklung eines Frameworks für die kennzahlengestützte Nutzenmessung in Kollaborationssystemen (2022)
Grams, Söhnke
Enterprise Collaboration Systems (ECS) werden zunehmend als Kernkomponenten des digitalen Arbeitsplatzes in Unternehmen eingesetzt, die mit der Implementierung dieser neuen Softwaregattung jeweils unterschiedliche Ziele für die innerbetriebliche Zusammenarbeit verfolgen. Diese Ziele werden in der Praxis oftmals nicht eindeutig genug formuliert. Der Einsatz von traditionellen Controlling-Kennzahlen mit dem Schwerpunkt auf Termineinhaltung und Kosten sind zudem ungeeignet, um die Realisierung des individuellen Nutzens von ECS zu messen. Diese Forschungsarbeit beschreibt die Entwicklung und Anwendung des Benefits Scorecards for Collaboration Platforms in Enterprises (SCoPE) Frameworks, das als ein Rahmenwerk für die kennzahlengestützte Nutzenmessung von ECS dient und an dem Goal-Question-Metrics-Approach der NASA sowie der Balance Scorecard von Kaplan & Norton angelehnt ist. Die Ergebnisse tragen zu einem breiteren Verständnis der kennzahlenbasierten Nutzenanalyse für ECS in Organisationen bei. Das Benefits-SCoPE-Framework wurde in enger Zusammenarbeit mit Experten aus 16 Anwenderunternehmen im Rahmen der Initiative IndustryConnect entwickelt. In einem design-orientierten Ansatz wurde ein ausgewählter Methodenmix angewandt, inklusive Experteninterview, Fokusgruppe, Workshop und Card Sorting. Der von Anwenderunternehmen erwartete Nutzen des ECS wird in spezifische, durch Kennzahlen beantwortbare Fragestellungen umformuliert und fragmentiert. Insgesamt konnten so 313 nutzenorientierte Fragen von drei Anwenderunternehmen identifiziert werden. Die durchgeführte Kategorisierung der Fragen verdeutlicht zum einen das gemeinsame Verständnis der Unternehmen hinsichtlich der entscheidenden Faktoren für die Nutzenrealisierung von ECS und zum anderen die Nutzen-ziele, die die Unternehmen durch den Einsatz des ECS anvisieren. Die Entwicklung und Erhebung von Kennzahlen zur quantitativen Beantwortung von ausgewählten Fragestellungen wird mit funktions-fähigen Prototypen auf einer operativen Kollaborationsplattform demonstriert, die seit mehr als sieben Jahren im Einsatz ist und mehr als 5.000 registrierte Benutzer aufweist. Die Kennzahlenentwicklung, die Auswahl der Datenerhebungsmethode, die Durchführung der Messung sowie die Interpretation der Messergebnisse werden im Framework durch die Verwendung von Benefits Scorecards unterstützt. Die individuelle Orchestrierung mehrerer Benefits Scorecards repräsentiert die Struktur eines Ordnungssystems zur ECS-Nutzenanalyse in Anwenderunternehmen und verdeutlicht das Vorgehen zur Erhebung der äquivalenten Daten.
Die Logik der Erfahrung. Grundlagen einer pragmatistischen Wissenschaftsphilosophie (2022)
Massing, Tina
Die Arbeit stellt eine Systematisierung der wissenschaftsphilosophischen Gedanken der klassischen Pragmatisten (Charles S. Peirce, William James, John Dewey) dar. Deren Erfahrungstheorie sowie die Bestimmung des Verhältnisses von Theorie und Praxis bilden die Grundlage einer holistischen Wissenschaftsphilosophie. Die exemplarische Anwendung auf klassische wissenschaftstheoretische Fragestellungen zeigt die Aktualität des Ansatzes.
Promoting socio-ecological transformation: Exploring sufficiency orientation and its psychological correlates to encourage reduced consumption (2022)
Tröger, Josephine
This dissertation is dedicated to a new concept for capturing renunciation-oriented attitudes and beliefs — sufficiency orientation. Sufficiency originates in the interdisciplinary sustain-ability debate. In contrast to efficiency and consistency, sufficiency considers human behaviour as the cause of socio-ecological crises and strives for a reduction in consumption respecting the planetary boundaries. The present work places sufficiency in a psychological research context and explores it qualitatively and quantitatively. On the basis of five manuscripts, the overarching question pursued is to what extent sufficiency orientation contributes to socio-ecological transformation. Based on one qualitative study and five further quantitative studies, sufficiency orientation is investigated in different behavioural contexts that are of particular importance with regard to CO2 emissions. In addition, sufficiency orientation is linked to a wider range of psychologically relevant theories that help gain an overview of correlates and possible causes for the development of a sufficiency orientation. Manuscript 1 uses expert interviews (N = 21) to develop a heuristic framework on a transformation towards societal sufficiency orientation including barriers and enablers, as well as ambiguities on such a change. The derived elements are interpreted in the light of the leverage points approach. This framework can serve as a heuristic for future research and to develop measures concerning sufficiency orientation. As part of an online study (N = 648), Manuscript 2 examines the extent to which sufficiency orientation can be embedded in classic models for explaining pro-environmental intentions and behaviour (Theory of Planned Behaviour, Norm Activation Model), and showed a significant contribution to the explanation of intentions and behaviour in the field of plastic consumption. Manuscript 3 reports two framing experiments (Study 1, N = 123, Study 2, N = 330) to investigate how pro-social justice sensitivity contributes to making sufficiency orientation more salient and promoting it. While sufficiency orientation and pro-social facets of justice sensitivity were positively related to each other, there was no effect of the framing intervention in the hypothesised direction. The results indicate that justice-related information at least in the presented manner is more likely to generate reactance. Manuscript 4 presents an online study (N = 317) and targets the importance of sufficiency orientation for predicting actual greenhouse gas emissions in relation to flight behav-iour and policy support for the decarbonisation of mobility. In addition, the connection between sufficiency orientation and global identity is examined. It turns out that sufficiency orientation is superior to global identity in predicting actual emissions and decarbonisation policies. Contrary to expectations, sufficiency orientation and the form of global identity operationalised in the presented study shows a positive correlation and are compatible. Manuscript 5 reports a reflective diary intervention (N = 252) that should lead to a short- and long-term increase in sufficiency orientation by satisfying basic psychological needs through induced self-reflection. For both groups with or without the intervention, sufficiency orientation increased slightly but significantly. Although no specific effect of the manipulation was found, basic psychological need satisfaction turns out to be the largest predictor for sufficiency orientation. Subjective well-being is positively associated with sufficiency orientation, while time affluence shows no clear associations in the study. Overall, the results highlight the relevance of sufficiency orientation in relation to socio-ecological transformation and actual behavioural change. Sufficiency orientation is related to low-emission behaviour and support for political measures to decarbonize infrastructures. These results contribute to the discussion on the intention-behaviour gap in regard to impact-relevant behaviour, i.e. behaviour producing high emissions. The present findings suggest, that sufficiency orientation could be related to a strong intention-behavioural consistency. However, further research is needed to validate these results and improve the measurement of sufficiency orientation. Furthermore, the studies provided insights on correlates of sufficiency orientation: justice sensitivity, global identity, subjective well-being and left-wing liberal political ideologies are all found to be positively related to sufficiency orien-tation. Moreover, basic psychological need satisfaction was identified as a potential mechanism that can support the emergence of sufficiency orientation, however, causality remains unclear. From these findings, the work derives practical implications how to possibly strengthen sufficiency orientation on the micro, meso and macro levels of society. Taken together, the dissertation provides important insights into a new and still developing concept, and shows its connectivity to psychological theories. However, future research is required in order to grasp more precisely the complexity of sufficiency orientation and to understand origins and predictors of sufficiency orientation. This work contributes to the interdisciplinary debate on socio-ecological transformation and points out that sufficiency orientation can serve to a future worth living as being related to reduced consumption.
Formen des Zugangs in der Jugendhilfe (2022)
Schauf, Ralf Peter
Formen des Zugangs in der Jugendhilfe – zur Gestaltung von Zugängen zum System der Hilfen zur Erziehung Kindern, Jugendlichen und Erwachsenen in unterschiedlichen familiären Beziehungen und Lebenslagen stehen in Deutschland bei Bedarf und auf Wunsch öffentliche Hilfeleistungen rund um das Thema Erziehung zur Verfügung. Repräsentiert wird dieses Angebot als Rechtsanspruch öffentlicher Hilfe in der Regel durch die örtlichen Jugendämter. In Folge der Einführung des Sozialgesetzbuches VIII (Kinder- und Jugendhilfegesetz, jetzt: Kinder- und Jugendstärkungsgesetzt/KJSG) befassten sich wiederholt wissenschaftliche Erhebungen mit dem Nutzen und den Wirkungen der in den Hilfen zur Erziehung vorhandenen Angebote aus Sicht der Adressatinnen und Adressaten, also den Kindern, Jugendlichen und Eltern. Dem Rechtsanspruch mit dem Angebot auf die Hilfen zur Erziehung auf der einen Seite, stehen die Adressatinnen und Adressaten dieser Hilfen auf der anderen zunächst gegenüber. Im Fokus der damit einhergehenden Adressaten- und Adressatinnenforschung steht die Frage, wie Adressatinnen und Adressaten den Zugang zu diesen Hilfen in ihrem Alltagsleben erhalten und ggf. integrieren. Ziel dieser Arbeit ist es daher zu untersuchen, wie sich aus Sicht von Eltern mit Jugendhilfeerfahrung dieser Zugang gestaltet, wie sie ihre diesbezüglichen Erfahrungen einordnen und bewerten. Um sich die Lebenswelten und Sinnhorizonte der Eltern zu erschließen, erfolgte die Datenerhebung durch transkribierte narrative Interviews. Diese wurden mittels qualitativ inhaltsanalytischer Verfahren strukturiert und sequenziert untersucht, um relevante Kodes, Konzepte und Kategorien aus den Erzählungen herauszuarbeiten. Dabei stellte sich heraus, dass es den einen Zugang nicht gibt, im Weiteren auch kein einfaches Setting zwischen Angebot und Nachfrage vorliegt. Vielmehr zeigen sich unterschiedliche Zugangsformen und individuelle Faktoren, die einen Zugang begünstigen oder behindern können. Zentral sind hier vor allem die Wirkung Anderer in der Biografie der Eltern, gleich ob aus Familie oder auf Seiten der Fachkräfte sowie deren Haltungen und das Vorhandensein von Ressourcen wie z.B. Wissen. Für die Praxis der Sozialen Arbeit bedeutet dies, sich den zunächst fremden Lebenswelten der Adressatinnen und Adressaten verstehend zu nähern und nicht außer Acht zu lassen, dass diese ihnen mit ihren Bildern, Ideen, Wünschen und Lebenserfahrungen gegenüber treten, welche wahrgenommen und verstanden werden wollen. Ralf Schauf
(Nicht-)Rationales Weiterbildungsverhalten von Arbeitskräften auf einem digitalisierungsgetriebenen deutschen Arbeitsmarkt und seine Implikationen für die Arbeitsmarktpolitik (2022)
Schindler, Sabine
Der Arbeitsmarkt in Deutschland erlebt einen technologisch bedingten Strukturwandel. Durch Digitalisierung werden Tätigkeiten substituierbar, Berufsbilder und dafür benötigte Qualifikationsprofile wandeln sich. Für die Arbeitskräfte resultiert daraus ein Anpassungsdruck, sich zum Erhalt ihres Humankapitals bzw. ihrer Beschäftigungsfähigkeit weiterzubilden. Fraglich ist, inwieweit die Individuen diesen Druck wahrnehmen und mit entsprechenden Weiterbildungen reagieren. Um einen Erklärungsbeitrag zum Weiterbildungsverhalten der Arbeitskräfte in Bezug auf den technologischen Wandel zu leisten, widmet sich das Promotionsvorhaben der Forschungsfrage: „Inwieweit reagieren Arbeitskräfte bezüglich ihres Weiterbildungsverhaltens auf einen sich digitalisierungsbedingt wandelnden Arbeitsmarkt?“
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