Biomass, quality traits and methane production of extensive grassland: biodiversity effects and sensor approaches

Energy policies around the world are mandating for a progressive increase in renewable energy production. Extensive grassland areas with low productivity and land use limitations have become target areas for sustainable energy production to avoid competition with food production on the limited available arable land resources and minimize further conversion of grassland into intensively managed energy cropping systems or abandonment. However, the high spatio-temporal variability in botanical composition and biochemical parameters is detrimental to reliable assessment of biomass yield and quality regarding anaerobic digestion. In an approach to assess the performance for predicting biomass using a multi-sensor combination including NIRS, ultra-sonic distance measurements and LAI-2000, biweekly sensor measurements were taken on a pure stand of reed canary grass (Phalaris aruninacea), a legume grass mixture and a diversity mixture with thirty-six species in an experimental extensive two cut management system. Different combinations of the sensor response values were used in multiple regression analysis to improve biomass predictions compared to exclusive sensors. Wavelength bands for sensor specific NDVI-type vegetation indices were selected from the hyperspectral data and evaluated for the biomass prediction as exclusive indices and in combination with LAI and ultra-sonic distance measurements. Ultrasonic sward height was the best to predict biomass in single sensor approaches (R² 0.73 – 0.76). The addition of LAI-2000 improved the prediction performance by up to 30% while NIRS barely improved the prediction performance. In an approach to evaluate broad based prediction of biochemical parameters relevant for anaerobic digestion using hyperspectral NIRS, spectroscopic measurements were taken on biomass from the Jena-Experiment plots in 2008 and 2009. Measurements were conducted on different conditions of the biomass including standing sward, hay and silage and different spectroscopic devices to simulate different preparation and measurement conditions along the process chain for biogas production. Best prediction results were acquired for all constituents at laboratory measurement conditions with dried and ground samples on a bench-top NIRS system (RPD > 3) with a coefficient of determination R2 < 0.9. The same biomass was further used in batch fermentation to analyse the impact of species richness and functional group composition on methane yields using whole crop digestion and pressfluid derived by the Integrated generation of solid Fuel and Biogas from Biomass (IFBB) procedure. Although species richness and functional group composition were largely insignificant, the presence of grasses and legumes in the mixtures were most determining factors influencing methane yields in whole crop digestion. High lignocellulose content and a high C/N ratio in grasses may have reduced the digestibility in the first cut material, excess nitrogen may have inhibited methane production in second cut legumes, while batch experiments proved superior specific methane yields of IFBB press fluids and showed that detrimental effects of the parent material were reduced by the technical treatment

Ein jungpleistozäner Leopardenfund aus der Baumannshöhle bei Rübeland im Harz

Ein Leopardenfund aus der Baumannshöhle bei Rübeland im Harz, der mit Hilfe seiner Begleitfauna und der an der gleichen Lokalität gefundenen Artefakte in die frühe Weichsel-Eiszeit datiert werden kann, wird mit anderen in der Literatur beschriebenen pleistozänen Vorkommen von Panthera pardus (L.) und mit dem rezenten Leoparden verglichen. Es zeigt sich, daß die pleistozänen Leoparden im Durchschnitt etwas kräftiger als ihre rezenten Verwandten waren. Leichte Abweichungen von den rezenten Verhältnissen finden sich übereinstimmend bei den mittel- bis jungpleistozänen Exemplaren in der Längengliederung von P— und P— (Abb. l). Gerichtete phylogenetische Veränderungen von älteren zu jüngeren Formen lassen sich jedoch nicht nachweisen. Einige der Unterschiede, die den altpleistozänen Leoparden aus den Mauerer Sanden von den jüngeren aus dem Eem- Interglazial und der Saale-Eiszeit bzw. der späten Elster-Eiszeit trennen, werden durch den Rübeländer Fund überbrückt (Abb. 2), ohne daß deswegen an der von SOERGEL (1914) und E.SCHMID (1940) betonten und durch einen Neufund (Beschreibung S.105) bestätigten Sonderstellung des Mauerer Tieres gezweifelt werden kann. Es ist dies lediglich als Beweis dafür anzusehen, daß die Variabilität innerhalb des mittel- bis jungpleistozänen Formenkreises ebenso groß wie bei den rezenten Leoparden gewesen sein muß.

Die cromerzeitlichen Bären aus der Einhornhöhle bei Scharzfeld

Up to now the bear remains from the "Einhornhöhle,, Cave near Scharzfeld at the foot of the Harz Mountains have been aseribed to the species "Ursus spelaeus" without undertaking comprehensive studies. Owing to an erroneous Classification of the gravel deposits covering part of the cave floor into the Middle Terrace of the Oder Rivulet, the fossil-bearing strata have been assigned to the Eemian Interglacial. RODE, who included a part of the Scharzfeld teeth in his treatise on teeth of the bears, has stated arctoidal features in their formation apart from certain specializations. He arrived at the conclusion that the Scharzfeld Bear differs more pronouncedly from all Central European Cave Bears he had investigated than the same differ from each other, and he named the Scharzfeld Bear: "Ursus spelaeus var. hercynica". The geological exploration of the Einhornhöhle Cave and of its environs carried out by DUPHORN in 196? resulted in the aforesaid gravels pertaining to a terrace of a Pre-Elster- Glaciation age; according to DUPHORN the fossil-bearing Sediments were deposited in a Pre-Elster-Glaciation ffarm- Climate Period. The very sparse aceompanying fauna does not contain any Stratigraphie key form; arctic elements and members of an interglacial forest fauna are missing. Its composition teils in favour of a dry, yet not too cool period of the Pleistocene, which is younger than the Villa- franchium. Consequently the cave must have been taken pos- session of for settling in the Cromerian Interglacial. The investigation of the bear remains has led to the result that, in all systematically .important teeth and skeleton characteristics, the Scharzfeld Bear shows either concor- dance with Ursus deningeri or greater analogy to the same than to Ursus spelaeus; in a few properties it even appears somewhat more primitive than Ursus deningeri. Therefore the bears of the Einhornhöhle Cave belong to the species "Ursus deningeri v. REICHENAU 1906". In the frontal teeth certain specializations occur. However, in view to the great varia- bility of the deningeri-"rassenkreis" there does not seem to be a justification for establishing a subspecies of its own. Whereas up to now nothing had been known in respect of the hibernation habits of Ursus deningeri, there has for the first time been furnished proof that an Ursus deningeri population had oecologically become "cave" bears. Consequently this specialization, as the onset and cause of which the Elster Glaciation was up to now considered, must already be originating in older cold epochs.

Dörfliche Freiraumkultur im 19. und frühen 20. Jahrhundert - dargestellt am südlichen Sauerland

Entgegengesetzt zur sich ausweitenden Unwirtlichkeit der Dörfer ist unter den Publikumszeitschriften ein neues Land-Genre entstanden mit dem Trendsetter LandLust (mittlerweile 1 Mio. Auflage) und einer unübersehbaren Flut von Nachahmer-Zeitschriften im Gefolge. Die sich hier spiegelnde Idyllisierung des Ländlich-Dörflichen gab den Anstoß für die Dissertation. Den gängigen Klischees vom „alten Dorf“ mit Bauerngarten und Obstwiesenkranz, Dorflinde und Dorfteich sollte eine differenzierende Aufarbeitung der Geschichte dörflicher Freiräume und Freiraumkultur entgegengesetzt und der Nachweis einer räumlichen, zeitlichen und gesellschaftlichen Variabilität erbracht werden. Dabei wurde das Thema auf den Zeitraum 19. bis frühes 20. Jahrhundert und auf das südliche Sauerland als Untersuchungsregion eingegrenzt. Es kam ein Bündel von Methoden zum Einsatz, die zu sich ergänzenden Ergebnissen führten: Literaturarbeit, Akten-, Karten- und Bildauswertung, Interviews und Spurensuche vor Ort. Am Anfang der Untersuchung stand die Analyse der preußischen Urhandrisse aus den 1830er Jahren. Die identifizierten Freiräume wurden klassifiziert. Es konnte nachgewiesen werden, dass natürliche Voraussetzungen wie Boden, Relief und Klima, dazu Erbrechtstradition und Ortsgröße die jeweiligen Freiraummuster deutlich bestimmten und örtlich differenzierten. Entlang von drei wesentlichen Entwicklungssträngen wurde anschließend der Wandel dörflicher Freiräume und Freiraumkultur untersucht: Die Veränderungen in der Landwirtschaft, die Entwicklungen im Garten- und Obstbau sowie das Aufkommen der Freizeit am Ende des 19. Jahrhunderts. Bereits im frühen 19. Jahrhundert wirkten agrarreformerische Aktivitäten auf die dörflichen Freiräume, etwa durch die Förderung neuer Anbaufrüchte. Staatliche landeskulturelle Verfahren machten es in der Folgezeit möglich, dichte Siedlungsbereiche aufzulockern und die Ortsentwicklung zu lenken; durch Umlegungen konnten Flächen für den Gemeinschaftsbedarf, z.B. Bleichplätze, ausgewiesen oder gesichert werden. Die Entwicklungen im Garten- und Obstbau wurden zunächst vor allem über die Förderung der Schulgärten vorangetrieben. Daneben wirkten populäre Garten-Lehrbücher, im Sauerland nachweislich das der Autorin Henriette Davidis (1801–1876). In der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts professionalisierte sich der Gartenbau zunehmend: Im östlichen, bergigen Teil des Südsauerlandes entwickelte sich ein überregional bedeutsames Baumschulgebiet, das auch die Gehölzverwendung in der Region diversifizierte. Nach der Eröffnung der ersten Eisenbahnlinie 1861 bildete sich in den Bahnhofsdörfern ein ausreichender Kundenstamm für die Kunst- und Landschaftsgärtnerei: Hier verbürgerlichte die Gartenkultur. Der Industrialisierungsschub entlang der Bahnlinie löste eine Fülle weiterer Veränderungen aus. Dazu gehörte das Aufkommen der „freien Zeit“ bei der nicht landwirtschaftlich beschäftigten Bevölkerung. Dörfliche Freiräume im Südsauerland wandelten sich ab dem späten 19. Jahrhundert, weil die hier lebenden und arbeitenden Menschen ihren Bedürfnissen nach Erholung und Gemeinschaft auf neuartige Weisen nachgingen. Erholen, Spielen und Sporttreiben ließen völlig neue Freiraumtypen entstehen. Dabei fand eine Auffächerung statt, in der sich die diversifizierende ländliche Gesellschaft widerspiegelte. Auch neue Formen der Geselligkeit brachten neuartige Freiraumnutzungen mit sich: Umzüge und Feierlichkeiten unter freiem Himmel, die weder familiäre noch kirchliche Anlässe hatten – allen voran das Schützenfest. Seit dem späten 19. Jahrhundert motivierten positive Landschaftsbeschreibungen, die werbenden und strukturierenden Maßnahmen des Sauerländischen Gebirgsvereins (SGV) sowie die gute Erschließung durch die Eisenbahn die Menschen in den Ballungsräumen an Rhein und Ruhr, das Sauerland touristisch zu entdecken. Es entstanden Gartenwirtschaften und Aussichtstürme, Schwimmbäder und Kurparks. Sommerfrischler verbrachten mehrwöchige Urlaube auf dem Bauernhof. Viele landwirtschaftliche Betriebe gestalteten ihre Hofräume zu Vorgärten mit Blumenbeeten und Gartenlaube um, Obstwiesen wurden zu Liegewiesen für Luft- und Sonnenbäder. Die Untersuchung entlang der drei benannten Entwicklungsstränge mündet in eine Klassifizierung derjenigen dörflichen Freiräume, die zum Ende des Untersuchungs-zeitraumes, also um 1930, für das Südsauerland identifiziert werden konnten. Den aktuell verbreiteten Klischees vom „alten Dorf“ und seinen Freiräumen konnte so die entdeckte Differenziertheit gegenüber gestellt werden.

Determination of subclinical metabolic disorders in transition dairy cows

Das Gesundheitsmanagement von Milchkühen hat in den vergangenen Jahren auf den landwirtschaftlichen Betrieben an Bedeutung gewonnen. Neben Präventionsmaßnahmen zur Gesunderhaltung der Tiere ist die frühzeitige und systematische Erkennung von Erkrankungen hierbei der Hauptbestandteil. Es zeigt sich vermehrt, dass vor allem Transitkühe verstärkt an Stoffwechselerkrankungen in sowohl klinischer als auch subklinischer Form erkranken. Letztere stellen ein hohes Risiko dar, zum einen weil subklinische Erkrankungen oftmals nur schwer oder gar nicht erkannt werden und zum anderen, weil sie in vielen Fällen die Grundlage für meist schwerwiegendere Folgeerkrankungen sind. In der vorliegenden Studie wird das Thema der Früherkennung von subklinischen Ketosen und der subakuten Pansenazidose behandelt. Verschiedene Methoden wurden unter praktischen Versuchsbedingungen auf ihre Tauglichkeit zur Krankheitserkennung hin geprüft. In einer ersten Studie wurde auf einem konventionellen Milchviehbetrieb ein Ketose-Monitoring bei frischlaktierenden Kühen ab Tag 3 postpartum durchgeführt. Insgesamt 15 Tiere waren an einer subklinischen Ketose erkrankt, was eine Aufkommensrate von 26% in den untersuchten Tieren bedeutete. Die Blutproben von insgesamt 24 Tieren wurden auf ihren IL-6-Gehalt untersucht. Von den untersuchten Tieren waren 14 Tiere erkrankt, 10 Tiere bildeten die gesunde Kontrollgruppe. Interleukin-6 wurde bestimmt, da dem Zytokin IL-6 in anderen Studien in Bezug auf Ketosen eine Rolle zugesprochen wurde. Die erwartete Erhöhung von IL-6 bei erkrankten Tieren konnte nicht festgestellt werden; die erkrankten Kühe zeigten vielmehr die niedrigsten IL-6 Werte der Studiengruppe. Insgesamt waren die IL-6 Konzentrationen auf einem niedrigen Niveau mit 27.2 pg/m l± 10.2. Es zeigte sich, dass die IL-6 Bestimmung im Blut hinsichtlich der Erkennung von subklinischen Ketosen nur eingeschränkt nutzbar ist. Es konnte ausschließlich eine schwache negative Korrelation zwischen Beta- Hydroxybutyrat (BHBA, Goldstandard für den Nachweis einer Ketose) und IL-6 detektiert werden. Zusätzlich zu den Blutanalysen wurde ebenfalls die tägliche Wiederkauaktivität mit dem „DairyCheck“ System bestimmt, welches kontinuierlich die charakteristischen Kaumuskelkontraktionen aufzeichnet und somit die Dauer des Wiederkäuens bestimmt werden kann. Es wurde geprüft, ob sich ketotische Tiere von nicht ketotischen Tieren hinsichtlich der täglichen Wiederkäuzeit unterscheiden. Milchkühe mit einer Ketose kauten im Schnitt 475 min/d ± 56 wieder, nach Genesung 497 min/d ± 48. Sie befanden sich somit im Durchschnitt immer unterhalb der gesunden Kontrollgruppe, welche 521 min/d ± 76 wiederkaute. Eine Korrelation zwischen der Wiederkauzeit und dem BHBA- Gehalt im Blut war nur sehr schwach ausgeprägt, nicht zuletzt da die Tiere generell eine hohe Variabilität in der Wiederkauaktivität zeigten. Bei einer weiteren Studie, ebenfalls auf einem Praxisbetrieb durchgeführt, wurde auf die Erkennung der subakuten Pansensazidose (SARA) fokussiert. Hierbei kam ein drahtloses, kommerziell verfügbares Bolussystem zum Einsatz, welches den pH Wert kontinuierlich im Retikulorumen misst. Es macht die Erkennung einer SARA auch unter Praxisbedingungen ohne invasive Methoden wie der Punktion möglich. Das Bolussystem wurde 24 Milchkühen kurz vor der Abkalbung oral eingegeben, um den pH-Wert während der gesamten Transitphase messen und überwachen zu können. Während in der Trockenstehphase nur vereinzelte SARA Fälle auftraten, erlitt ein Großteil der untersuchten Tiere in der Frühlaktation eine SARA. Auf Grundlage von pH-Werten von laktierenden Milchkühen, wurde zusätzlich eine Sensitivitätsanalyse von verschieden, bereits eingesetzten Nachweismethoden durchgeführt, um die Tauglichkeit für die SARA-Diagnostik zu untersuchen. Es handelte sich hierbei zum einen um einen SARA-Nachweis unter Heranziehung von Einzelwerten, Fress- und Wiederkäuzeiten, sowie ausgewählten Milchinhaltsstoffen und der Milchmenge. Die Analyse ergab, dass nahezu alle Nachweismethoden im Vergleich zur Langzeitmessung nur eingeschränkt zur SARA-Diagnostik nutzbar sind. In einem weiteren Teil der Studie wurde eine Kotfraktionierung bei den gleichen Tieren durchgeführt, um damit SARA-Tiere auch mittels der Kotanalyse erkennen kann. Es konnte gezeigt werden, dass zum einen die Ration einen Einfluss auf die Kotzusammensetzung hat (Trockensteherration versus Ration für Laktierende) zum anderen aber auch, dass eine SARA die Zusammensetzung des Kotes verändert. Hierfür wurden Kotproben ausschließlich von laktierenden Kühen untersucht, sodass der Einfluss der Ration ausgeschlossen werden konnte. Erhöhte Faseranteile im Kot von SARA - Kühen gaben Hinweis auf eine verminderte Verdaulichkeit. Dabei erwies sich vor allem die Hemizellulose als guter Parameter, um auf eine SARA schließen zu können. Die Versuchsbedingungen ließen es ebenfalls zu, die pH-Verläufe der Tiere in der Frühlaktation zu untersuchen. Eine Clusteranalyse von pH-Werten der ersten 12 Tage postpartum zeigte, dass die untersuchten Tiere trotz gleicher Haltungs- und Fütterungsbedingungen unterschiedliche pH-Wert Verläufe entwickelten. So gab es eine Gruppe von Milchkühen, die den pH-Wert stabil halten konnte, während die restlichen pH-Abfälle in verschiedenen Verläufen und Intensitäten aufzeigten. Es konnte ebenfalls aufgezeigt werden, dass Tiere innerhalb der Testherde unterschiedliche Schweregrade der SARA entwickelten. Auch in dieser Studie wurde deutlich, dass Tiere scheinbar unterschiedliche Möglichkeiten haben, auf ihre Umwelt zu reagieren, bzw. suboptimalen Bedingungen entgegenwirken zu können. Zusammengefasst wurden verschiedene Methoden zur Ketose- und SARA- Erkennung geprüft, von denen nur einzelne für die Praxis zu empfehlen sind. Die Variabilität der Tiere, sowohl bei der Ausprägung der Erkrankungen als auch bei den gemessenen Parametern verdeutlicht die Notwendigkeit, diese im Herden- und Gesundheitsmanagement in Zukunft stärker zu berücksichtigen.