Central actions of glucocorticoids in the control of body fluid homeostasis: Review

The involvement of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis in the control of body fluid homeostasis has been extensively investigated in the past few years. In the present study, we reviewed the recent results obtained using different approaches to investigate the effects of glucocorticoids on the mechanisms of oxytocin and vasopressin synthesis and secretion in response to acute and chronic plasma volume and osmolality changes. The data presented here suggest that glucocorticoids are not only involved in the mechanisms underlying the fast release but also in the transcriptional events that lead to decreased synthesis and secretion of these neuropeptides, particularly oxytocin, under diverse experimental conditions of altered fluid volume and tonicity. The endocannabinoid system, through its effects on glutamatergic neurotransmission within the hypothalamus and the nuclear factor κB-mediated transcriptional activity, seems to be also involved in the specific mechanisms by which glucocorticoids exert their central effects on neurohypophyseal hormone synthesis and secretion.

Rigid body dynamics and Kalman filtering

X-ray computed log tomography has always been applied for qualitative reconstructions. In most cases, a series of consecutive slices of the timber are scanned to estimate the 3D image reconstruction of the entire log. However, the unexpected movement of the timber under study influences the quality of image reconstruction since the position and orientation of some scanned slices can be incorrectly estimated. In addition, the reconstruction time remains a significant challenge for practical applications. The present study investigates the possibility to employ modern physics engines for the problem of estimating the position of a moving rigid body and its scanned slices which are subject to X-ray computed tomography. The current work includes implementations of the extended Kalman filter and an algebraic reconstruction method for fan-bean computer tomography. In addition, modern techniques such as NVidia PhysX and CUDA are used in current study. As the result, it is numerically shown that it is possible to apply the extended Kalman filter together with a real-time physics engine, known as PhysX, in order to determine the position of a moving object. It is shown that the position of the rigid body can be determined based only on reconstructions of its slices. However, the simulation of the body movement sometimes is subject to an error during Kalman filter employment as PhysX is not always able to continue simulating the movement properly because of incorrect state estimation.

Veden puhdistus mikro-organismisovelluksilla (EM Mudball®)

Vesistöjen rehevöityminen on maailmanlaajuinen ongelma. ”Effective microorganisms (EM)” -teknologian väitetään mahdollistavan ravinteiden poiston vesistä luonnonmukaisten mikro-organismien avulla. Työn tavoitteena on selvittää kyseistä teknologiaa hyödyntävien EM-mutapallojen soveltuvuutta suomalaisten luonnonvesien sekä jätevesien ravinteiden poistamiseen. Kirjallisuusosassa selitettiin EM-teknologian toimintaperiaate sekä esitettiin EM-mutapallojen koostumus. Tässä osassa selvitettiin myös teknologian käyttökohteita. Lisäksi perehdyttiin Suomen vesistöjen tilanteeseen sekä EM-teknologian mahdollisiin hyödyntämiskohteisiin. Kokeellisessa osassa seurattiin 6 eri vesinäytteen ravinnepitoisuuksien muutosta EM-mutapallon käytön aikana. Osaa näytteistä säilytettiin jääkaapissa, jotta päästiin lähemmäs Suomessa vallitsevia olosuhteita. Analysoidut ravinteet olivat nitraatti, sulfaatti, fosfaatti ja typpi. Tuloksien mukaan EM-mutapallojen käyttö poisti pääsääntöisesti vesinäytteistä nitraatin. Sulfaatin poisto sen sijaan oli huomattavasti heikompaa. Paria näytettä lukuun ottamatta sulfaattipitoisuudet eivät laskeneet lähtökonsentraation alle, vaikka ajoittaista laskua tapahtuikin. Fosfaattipitoisuudet näytteissä olivat yleisesti hyvin pieniä, eivätkä ylittäneet määritysrajaa kokeen aikana ollenkaan. Ainoastaan fosfaattia sisältäneessä synteettisessä näytteessä tapahtui fosfaattipitoisuuden laskua, joka kuitenkin palautui lähes alkuperäiselle tasolle koejakson lopussa. Näytteiden typpipitoisuuksien kasvun aiheutti käymistuotteena muodostuva ammonium, jonka takia myös näytteiden pH nousi. Kokeet vahvistavat aiempia tutkimustuloksia, joiden mukaan EM-mutapallo hajoaa kahden viikon kuluttua niiden lisäämisestä vesinäytteisiin. Aikaisemmista tutkimuksista poiketen tämän kokeen mukaan EM-mutapallot näyttäisivät toimivan paremmin viileämmässä lämpötilassa. Kokeen perusteella EM-teknologian hyödyntäminen voisi olla potentiaalinen vaihtoehto tulevaisuudessa Suomen vesistöjen nitraatin poistoon.

From inference to affordance : the problem of visual depth-perception in the optical writings of Descartes, Berkeley, and Gibson

This thesis explores the debate and issues regarding the status of visual ;,iferellces in the optical writings of Rene Descartes, George Berkeley and James 1. Gibson. It gathers arguments from across their works and synthesizes an account of visual depthperception that accurately reflects the larger, metaphysical implications of their philosophical theories. Chapters 1 and 2 address the Cartesian and Berkelean theories of depth-perception, respectively. For Descartes and Berkeley the debate can be put in the following way: How is it possible that we experience objects as appearing outside of us, at various distances, if objects appear inside of us, in the representations of the individual's mind? Thus, the Descartes-Berkeley component of the debate takes place exclusively within a representationalist setting. Representational theories of depthperception are rooted in the scientific discovery that objects project a merely twodimensional patchwork of forms on the retina. I call this the "flat image" problem. This poses the problem of depth in terms of a difference between two- and three-dimensional orders (i.e., a gap to be bridged by one inferential procedure or another). Chapter 3 addresses Gibson's ecological response to the debate. Gibson argues that the perceiver cannot be flattened out into a passive, two-dimensional sensory surface. Perception is possible precisely because the body and the environment already have depth. Accordingly, the problem cannot be reduced to a gap between two- and threedimensional givens, a gap crossed with a projective geometry. The crucial difference is not one of a dimensional degree. Chapter 3 explores this theme and attempts to excavate the empirical and philosophical suppositions that lead Descartes and Berkeley to their respective theories of indirect perception. Gibson argues that the notion of visual inference, which is necessary to substantiate representational theories of indirect perception, is highly problematic. To elucidate this point, the thesis steps into the representationalist tradition, in order to show that problems that arise within it demand a tum toward Gibson's information-based doctrine of ecological specificity (which is to say, the theory of direct perception). Chapter 3 concludes with a careful examination of Gibsonian affordallces as the sole objects of direct perceptual experience. The final section provides an account of affordances that locates the moving, perceiving body at the heart of the experience of depth; an experience which emerges in the dynamical structures that cross the body and the world.

(A) Optimization of solid body phase synthesis of RNA using the Cpep chemistry. (B) Synthesis of BODIPY labeled oligonucleotides

(A) Solid phase synthesis of oligonucleotides are well documented and are extensively studied as the demands continue to rise with the development of antisense, anti-gene, RNA interference, and aptamers. Although synthesis of RNA sequences faces many challenges, most notably the choice of the 2' -hydroxy protecting group, modified 2' -O-Cpep protected ribonucleotides were synthesized as alternitive building blocks. Altering phosphitylation procedures to incorporate 3' -N,N-diethyl phosphoramidites enhanced the overall reactivity, thus, increased the coupling efficiency without loss of integrety. Furthermore, technical optimizations of solid phase synthesis cycles were carried out to allow for successful synthesis of a homo UIO sequences with a stepwise coupling efficiency reaching 99% and a final yield of 91 %. (B) Over the past few decades, dipyrrometheneboron difluoride (BODIPY) has gained recognition as one of the most versatile fluorophores. Currently, BODIPY labeling of oligonucleotides are carried out post-synthetically and to date, there lacks a method that allows for direct incorporation of BODIPY into oligonucleotides during solid phase synthesis. Therefore, synthesis of BODIPY derived phosphoramidites will provide an alternative method in obtaining fluorescently labelled oligonucleotides. A method for the synthesis and incorporation of the BODIPY analogues into oligonucleotides by phosphoramidite chemistry-based solid phase DNA synthesis is reported here. Using this approach, BODIPY-labeled TlO homopolymer and ISIS 5132 were successfully synthesized.

Between the panels: How anti-Black racism has recycled myths of the Black body in comic books

Anti-Black racism continues to be a widespread problem, and as such deserves investigation and elimination. As Jackson (2006) says; “There is a hyperawareness…of the negative inscriptions associated with the Black masculine body as criminal, angry and incapacitated.” (2) To continue the study of the changing face of racism, the researcher must be well equipped with a contemporary methodology which is adaptable and exploratory. Due to the malleability of racism, research into its elimination must make inroads to areas that have heretofore been neglected and overlooked by traditional academic study. This project achieves a unique perspective by undertaking a theoretical exploration of racist stereotypes and motifs in the world of mass produced superhero comic books, a genre of comics which has neither yet been thoroughly investigated for the use of racist stereotypes nor been the focus of anti-racist scholarship.

The Effects of Body Posture on Emotion Perception: A Developmental and Theoretical Analysis

Previously, studies investigating emotional face perception - regardless of whether they involved adults or children - presented participants with static photos of faces in isolation. In the natural world, faces are rarely encountered in isolation. In the few studies that have presented faces in context, the perception of emotional facial expressions is altered when paired with an incongruent context. For both adults and 8- year-old children, reaction times increase and accuracy decreases when facial expressions are presented in an incongruent context depicting a similar emotion (e.g., sad face on a fear body) compared to when presented in a congruent context (e.g., sad face on a sad body; Meeren, van Heijnsbergen, & de Gelder, 2005; Mondloch, 2012). This effect is called a congruency effect and does not exist for dissimilar emotions (e.g., happy and sad; Mondloch, 2012). Two models characterize similarity between emotional expressions differently; the emotional seed model bases similarity on physical features, whereas the dimensional model bases similarity on underlying dimensions of valence an . arousal. Study 1 investigated the emergence of an adult-like pattern of congruency effects in pre-school aged children. Using a child-friendly sorting task, we identified the youngest age at which children could accurately sort isolated facial expressions and body postures and then measured whether an incongruent context disrupted the perception of emotional facial expressions. Six-year-old children showed congruency effects for sad/fear but 4-year-old children did not for sad/happy. This pattern of congruency effects is consistent with both models and indicates that an adult-like pattern exists at the youngest age children can reliably sort emotional expressions in isolation. In Study 2, we compared the two models to determine their predictive abilities. The two models make different predictions about the size of congruency effects for three emotions: sad, anger, and fear. The emotional seed model predicts larger congruency effects when sad is paired with either anger or fear compared to when anger and fear are paired with each other. The dimensional model predicts larger congruency effects when anger and fear are paired together compared to when either is paired with sad. In both a speeded and unspeeded task the results failed to support either model, but the pattern of results indicated fearful bodies have a special effect. Fearful bodies reduced accuracy, increased reaction times more than any other posture, and shifted the pattern of errors. To determine whether the results were specific to bodies, we ran the reverse task to determine if faces could disrupt the perception of body postures. This experiment did not produce congruency effects, meaning faces do not influence the perception of body postures. In the final experiment, participants performed a flanker task to determine whether the effect of fearful bodies was specific to faces or whether fearful bodies would also produce a larger effect in an unrelated task in which faces were absent. Reaction times did not differ across trials, meaning fearful bodies' large effect is specific to situations with faces. Collectively, these studies provide novel insights, both developmentally and theoretically, into how emotional faces are perceived in context.

Developmental trajectories of body mass index in early childhood : an 8-year longitudinal study

Trajectoires développementales de l’IMC durant l’enfance: Une étude longitudinale sur 8 ans. Introduction : L’obésité infantile, origine de nombreux problèmes de santé, représente un grand défi en santé publique. Récemment, l’importance d’étudier l’évolution du surpoids durant l’enfance ainsi que les facteurs de risques précoces pour l’obésité a été reconnue. Les trajectoires développementales d’indice de masse corporelle (IMC) chez les jeunes représentent une approche innovatrice qui nous permet de mieux comprendre cette problématique importante. Objectifs: 1) Identifier des trajectoires développementales distinctes de groupes d’enfants selon leur IMC durant l’enfance, et 2) Explorer les facteurs de risques précoces qui prédisent l’appartenance de l’enfant à la trajectoire d’IMC le plus élevé Hypothèses: 1) On s’attend à retrouver un groupe d’enfants qui suit une trajectoire d’IMC élevée durant l’enfance. 2) On s’attend à ce que certaines caractéristiques de la mère (ex : tabac pendant la grossesse et IMC élevé), soient associées à l’appartenance de l’enfant au groupe ayant la trajectoire «IMC élevé ». Méthodes: Estimation des trajectoires développementales d’IMC d’enfants, dans un échantillon populationnel (n=1957) au Québec (ELDEQ). Les IMC ont été calculés à partir de données fournies par les mères des enfants et recueillis chaque année sur une durée de 8 ans. Des données propres à l’enfant sa mère, ainsi que socioéconomiques, ont étés recueillies. Une régression logistique multinomiale a été utilisée pour distinguer les enfants avec un IMC élevé des autres enfants, selon les facteurs de risques précoces. Les programmes PROC TRAJ (extension de SAS), SPSS (version 16), et SAS (version 9.1.3) ont été utilisés pour ces analyses. Résultats: Trois trajectoires d’IMC ont étés identifiées : IMC « bas-stable » (54,5%), IMC « modéré » (41,0%) et IMC « élevé et en hausse » (4,5%). Le groupe « élevé et en hausse » incluait des enfants pour qui l’IMC à 8 ans dépassait la valeur limite pour l’obésité. Les analyses de régression logistique ont révélé que deux facteurs de risques maternels étaient significativement associés avec la trajectoire “en hausse” par rapport aux deux autres groupes : le tabac durant la grossesse et le surpoids maternel. Conclusions: Des risques d’obésité infantile peuvent êtres identifiés dès la grossesse. Des études d’intervention sont requises pour identifier la possibilité de réduire le risque d’obésité chez l’enfant en ciblant le tabac et le surpoids maternelle durant la grossesse. Mots clés: Indice de masse corporelle (IMC), obésité infantile, trajectoires développementales de groupe, facteurs de risque précoce, étude populationnelle, tabac pendant la grossesse, obésité maternelle.

Exploration des effets d’un programme de réadaptation visant l’amélioration des activités et la participation des personnes cérébrolésées. Application à l’activité cuisine

Thèse réalisée en cotutelle France- Québec

L’association entre le niveau de sécurité alimentaire des Premières Nations du Manitoba et leurs apports nutritionnels

Les taux d’insécurité alimentaire (IA) chez les Premières Nations au Canada sont plus élevés que chez les Canadiens de la population générale. L’IA est généralement associée à des apports nutritionnels moins avantageux, toutefois peu d’études se sont penchées sur cette question pour les Premières Nations vivant sur-réserve. Le but de cette recherche est de déterminer, à partir de 550 observations, s’il existe une association entre le niveau de sécurité alimentaire et les apports nutritionnels chez des adultes (> 18 ans) des Premières Nations sur-réserve du Manitoba et d’identifier les types d’aliments qui pourraient expliquer les différences statistiquement significatives. Chez les hommes, aucune des différences statistiquement significatives entre les niveaux de sécurité alimentaire pourraient avoir un effet notable sur la santé nutritionnelle puisque les nutriments en question ne sont pas « à risque » dans la population. Chez les femmes, les apports sont significativement différents entre les niveaux de sécurité alimentaire pour quelques nutriments qui sont « à risque » dans la population. Pour les femmes de 19-30 ans en IA, les apports sont supérieurs en vitamine A, en folate et en calcium. En contraste, les apports sont inférieurs en vitamines A et B6 et en potassium pour les femmes de 31-50 ans en IA, et inférieurs en vitamine B6 pour les femmes de 51-70 ans en IA. Lorsque les apports sont ajustés pour les apports énergétiques, les différences demeurent seulement statistiquement significatives pour la vitamine B6 chez les femmes de 31-50 ans et 51-70 ans. Les groupes d’aliments potentiellement responsables des différences sont identifiés. En conclusion, chez les Premières Nations du Manitoba, peu d’associations statistiquement significatives ont été identifiées entre le niveau de sécurité alimentaire et les apports en nutriments considérés « à risque » dans la population. Ceci est particulièrement le cas après ajustement pour la multiplicité des tests statistiques effectués.

The berth allocation problem at port terminals : a column generation framework

Le problème d'allocation de postes d'amarrage (PAPA) est l'un des principaux problèmes de décision aux terminaux portuaires qui a été largement étudié. Dans des recherches antérieures, le PAPA a été reformulé comme étant un problème de partitionnement généralisé (PPG) et résolu en utilisant un solveur standard. Les affectations (colonnes) ont été générées a priori de manière statique et fournies comme entrée au modèle %d'optimisation. Cette méthode est capable de fournir une solution optimale au problème pour des instances de tailles moyennes. Cependant, son inconvénient principal est l'explosion du nombre d'affectations avec l'augmentation de la taille du problème, qui fait en sorte que le solveur d'optimisation se trouve à court de mémoire. Dans ce mémoire, nous nous intéressons aux limites de la reformulation PPG. Nous présentons un cadre de génération de colonnes où les affectations sont générées de manière dynamique pour résoudre les grandes instances du PAPA. Nous proposons un algorithme de génération de colonnes qui peut être facilement adapté pour résoudre toutes les variantes du PAPA en se basant sur différents attributs spatiaux et temporels. Nous avons testé notre méthode sur un modèle d'allocation dans lequel les postes d'amarrage sont considérés discrets, l'arrivée des navires est dynamique et finalement les temps de manutention dépendent des postes d'amarrage où les bateaux vont être amarrés. Les résultats expérimentaux des tests sur un ensemble d'instances artificielles indiquent que la méthode proposée permet de fournir une solution optimale ou proche de l'optimalité même pour des problème de très grandes tailles en seulement quelques minutes.

Child labour in India

This thesis entitled “Child labour in india”Children are "supremely important assets" of the nation, India proudly asserts in the National Policy for Children (1974) gracefully acknowledging that they are future citizens on whose shoulders the destiny of our nation rests.Childhood is a time of discovery as the world and all it contains are new to children. It is a time of excitement and anticipation. lt is a time of dreams and fantasies. And it is a time of receiving love and appreciation. Paradoxically, a picture of contrast is a common experience in India as a vast majority of children who are starved of basic needs of nutrition, health and education are made to work at an early age in exploitative conditions. The specter of child labour is a glaring anomaly in a country graciously adorning human right. In an exposition of the problem involving human rights abuse, Chapters from Two to Five of this study have shot into focus the human rights jurisprudence with special reference to the rights of children. Children have a particular identity as children and they also have a universal identity as human beings.The concern for mankind expressed unequivocally and transcending the globe will be real and moving and not mere rhetoric and ritual if and only when it begins with children, as, to quote the words of Nehru, the human being counts much more as a child than as a grown up.The first three of these rights namely right to health, right to nutritive food and right to education are dealt with in Chapter Four. Finally, the positive effects of education have been sketched in that chapter to impress upon its significance in the development of human capitals.legitimization. The theme of legitimacy was rationalised on the ground of poverty as a strategy for achieving eradication of child labour ultimately by enforcing minimum wages, shorter working hours, leave compensation, non-formal education etc., as the employer would soon discover that child labour is not cheap and would be obliged to substitute adult labour. However, humanising the work life is only a promise to the detriment of children as the Act of 1986 enacted as a part of the new strategy is nearingcompletion of a decade of existence but nowhere near the fulfilment of the mission.As similar urge is more necessary and overdue, it has been suggested that a special body be established with all powers for cognisance of human rights abuse of children.It is proposed to conclude this study with a brief summary of the inferences drawn from the foregoing chapters along with a few suggestions emerging out of those inferences

The Fishing Industry in Kerala - Problem and Potentials

importance of fishing and other allied industries in the economy was realised only very recently. Consequently only very few studies are available on the subject. Here an attempt is made to survey the available literature on the subject.

Einfluß der Gewässerversauerung auf Hyporheos und Bryorheos: Untersuchungen an zwei Waldbächen im Westharz

Im Rahmen der Fallstudie Harz sollte an der Schnittstelle zwischen Grundlagenforschung und angewandter Forschung ein Beitrag zur Klärung der Frage geleistet werden, inwieweit zwei Zuläufe der Sösetalsperre im Westharz versauert bzw. versauerungsgefährdet sind; aus diesem Stausee wird Trinkwasser für mehrere Gemeinden in Norddeutschland gewonnen. Die Belastung des fast vollständig bewaldeten Einzugsgebiets der Sösetalsperre mit luftbürtigen Schadstoffen (Saurer Regen) zählte zu den höchsten in Mitteleuropa. An jeweils drei Untersuchungsstellen der beiden Bäche Alte Riefensbeek (R1 bis R3) und Große Söse (S1 bis S3) wurden zwischen März 1987 und November 1988 Proben aus Moospolstern und dem hyporheischen Interstitial entnommen und physikalisch, chemisch und biologisch untersucht. Ergänzend wurden Wasserproben zwischen März 1986 und Oktober 1991 sowie vom April 1998 ebenso wie qualitative Fänge von Makroinvertebraten zwischen November 1986 und Juli 1990 sowie vom April 1998 ausgewertet. Die Analyse der tierischen Besiedlung der Moos- und Interstitialproben beschränkte sich auf die taxonomischen Gruppen Turbellaria (Strudelwürmer), Mollusca (Weichtiere), Amphipoda (Flohkrebse), Ephemeroptera (Eintagsfliegen), Plecoptera (Steinfliegen), Heteroptera (Wanzen), Megaloptera (Schlammfliegen), Coleoptera (Käfer), Trichoptera (Köcherfliegen) und Diptera (Zweiflügler). Der Grundsatz, daß normalverteilte und nicht normalverteilte Daten statistisch unterschiedlich behandelt werden müssen, wurde konsequent angewandt. Am Beispiel der Choriotopstruktur wurde gezeigt, daß die Auswahl des Analyseverfahrens das Ergebnis der ökologischen Interpretation multivariater statistischer Auswertung beeinflußt. Die Daten der Korngrößen-Verteilung wurden vergleichend einer univariaten und einer multivariaten statistischen Analyse unterworfen. Mit dem univariaten Verfahren wurden die Gradienten der ökologisch relevanten Korngrößen-Parameter eher erkannt als mit dem multivariaten Verfahren. Die Auswirkungen von Gewässerversauerung sowie anderer Umweltfaktoren (insgesamt 42 Faktoren) auf die Lebensgemeinschaften wurden anhand der Parameter Artenzahl, Besiedlungsdichte, Körpergröße und Biomasse untersucht. Abundanz, Biomasse und Körpergröße sowie die Umweltfaktoren wurden auf einem horizontalen Gradienten, d.h. im Längslauf der Bäche, und auf einem vertikalen Gradienten, d.h. fließende Welle / Bryorheon / Benthon versus Hyporheon, untersucht. Es wurde ein terminologisches System für die Kompartimente in der Fließgewässer-Aue vorgeschlagen, das in sich einheitlich ist. Es wurde ein neuer Moos-Vitalitätsindex für die Moospolster vorgestellt. Es wurden Bestimmungsschlüssel für die Larven der Chloroperlidae (Steinfliegen-Familie) und der Empididae (Tanzfliegen) in den beiden Harzbächen entwickelt. Die untersuchten Bachstrecken waren frei von Abwasserbelastung. An zwei Stellen wurde Wasser für einen Forellenteich ausgeleitet. Abgesehen von zwei meterhohen Abstürzen in der Großen Söse waren wasserbauliche Veränderungen ohne große Bedeutung. Das Abfluß-Regime war insofern nicht mehr natürlich, als beide Bäche in das System der bergbaulichen Bewässerungsgräben des Oberharzes eingebunden sind. Die Söse hatte ein F-nivopluviales Abfluß-Regime, der abflußreichste Doppelmonat war der März / April, die Unregelmäßigkeit des Abfluß-Regimes war sehr hoch, die Vorhersagbarkeit sehr niedrig, die monatlichen Abfluß-Maxima wiesen eine sehr geringe Konstanz auf. Der Zeitraum der biologischen Probenahme wurde von überdurchschnittlich vielen Tagen mit mäßig erhöhten Abflüssen geprägt, sehr große Hochwasser-Wellen fehlten aber. Die Abfluß-Dynamik wurde statistisch beschrieben. Das hydraulische Regime wurde anhand der Meßgrößen Fließgeschwindigkeit, Fließkraft und FROUDE-Zahl dargestellt. Der Zusammenhang zwischen Abfluß und Fließgeschwindigkeit auf der einen Seite und der Korngrößen-Verteilung auf der anderen Seite wurde statistisch untersucht, ebenfalls zwischen dem Abfluß und dem Kohlenstoff- und Stickstoff-Gehalt der Feinstpartikel sowie dem Wasserchemismus. In den Phasen ohne Hochwasser hatte das Hyporheal die Funktion einer Senke für Feinstkörner. Das Bachbett der Alten Riefensbeek war stabiler als das der Großen Söse. Insgesamt gesehen war das hyporheische Sediment in den quellnahen Abschnitten grobkörniger und auf den quellfernen Strecken feinkörniger. Der prozentuale Anteil der Feinstkörner im Hyporheal und Benthal nahm aber im Längslauf der Bäche ab. Dies ist ungewöhnlich, konnte aber nicht plausibel mit geologischen und hydrologischen Meßgrößen erklärt werden. Beide Bäche waren sommerkalt. Der Einfluß der Wassertemperatur auf die Larvalentwicklung wurde beispielhaft an den Taxa Baetis spp. und Leuctra gr. inermis untersucht. Es gab eine Tendenz, daß der Kohlenstoff- und Stickstoff-Gehalt der Feinstpartikel vom Benthal in das Hyporheal anstieg. Dies war ein weiterer Hinweis darauf, daß das Hyporheal die Funktion einer Senke und Vorratskammer für Nährstoffe hat. Der Zusammenhang zwischen partikulärer und gelöster Kohlenstoff-Fraktion wurde diskutiert. Im Hyporheon war die Nitrifikation nicht stärker als in der fließenden Welle. Es gab Hinweise, daß die sauren pH-Werte in der Großen Söse die Nitrifikation hemmten. Die Valenzen der Moos- und Tier-Taxa bezüglich Fließgeschwindigkeit, pH-Wert, Alkalinität sowie der Gehalte von Sauerstoff, Calcium, Magnesium, Kalium und Natrium wurden zusammengestellt. Das hyporheische Sediment war sehr grob und hatte eine hohe Porosität. Der Austausch zwischen fließender Welle und hyporheischem Wasser konnte deshalb sehr schnell erfolgen, es gab keine intergranulare Sprungschicht, die physikalischen und chemischen Tiefengradienten waren in den meisten Fällen gar nicht ausgeprägt oder nur sehr flach. Die Wassertemperatur des Freiwassers unterschied sich nicht signifikant von derjenigen im hyporheischen Wasser. Es gab -- von wenigen Ausnahmen bei pH-Wert, Leitfähigkeit und Sauerstoffgehalt abgesehen -- keine signifikanten Unterschiede zwischen dem Wasserchemismus der fließenden Welle und dem des Hyporheals. Die physikalischen und chemischen Voraussetzungen für die Refugialfunktion des Hyporheons waren deshalb für versauerungsempfindliche Taxa nicht gegeben. In der Tiefenverteilung der untersuchten Tiergruppen im Hyporheal lag das Maximum der Abundanz bzw. Biomasse häufiger in 10 cm als in 30 cm Tiefe. Daraus läßt sich aber keine allgemeine Gesetzmäßigkeit ableiten. Es wurde durchgehend die Definition angewendet, daß die Gewässerversauerung durch den Verlust an Pufferkapazität charakterisiert ist. Saure Gewässer können, müssen aber nicht versauert sein; versauerte Gewässer können, müssen aber nicht saures Wasser haben. Maßstab für das Pufferungsvermögen eines Gewässers ist nicht der pH-Wert, sondern sind die Alkalinität und andere chemische Versauerungsparameter. Der pH-Wert war auch operativ nicht als Indikator für Gewässerversauerung anwendbar. Die chemische Qualität des Bachwassers der Großen Söse entsprach aufgrund der Versauerung nicht den umweltrechtlichen Vorgaben bezüglich der Parameter pH-Wert, Aluminium, Eisen und Mangan, bzgl. Zink galt dies nur an S1. In der Alten Riefensbeek genügte das Hyporheal-Wasser in 30 cm Tiefe an R2 bzgl. des Sauerstoff-Gehalts nicht den umweltrechtlichen Anforderungen. Nur im Freiwasser an R1 genügten die Ammonium-Werte den Vorgaben der EG-Fischgewässer-Richtlinie, der Grenzwert wurde an allen anderen Meßstellen und Entnahmetiefen überschritten. Das BSB-Regime in allen Entnahmetiefen an R2, im Freiwasser an R3 und S1, im Hyporheal an R1 sowie in 30 cm Tiefe an R3 genügte nicht den Anforderungen der Fischgewässer-Richtlinie. Der Grenzwert für Gesamt-Phosphor wurde an S3 überschritten. In der Großen Söse war der Aluminium-Gehalt so hoch, daß anorganisches und organisches Aluminium unterschieden werden konnten. Besonders hohe Gehalte an toxischem anorganischen Aluminium wurden an Tagen mit Spitzen-Abflüssen und Versauerungsschüben gemessen. Erst die Ermittlung verschiedener chemischer Versauerungsparameter zeigte, daß auch die alkalischen Probestellen R2 und R3 mindestens versauerungsempfindlich waren. Die Messung bzw. Berechnung von chemischen Versauerungsparametern sollte deshalb zum Routineprogramm bei der Untersuchung von Gewässerversauerung gehören. Zu Beginn des Untersuchungsprogramms war angenommen worden, daß die mittleren und unteren Abschnitte der Alten Riefensbeek unversauert sind. Dieser Ansatz des Untersuchungsprogramms, einen unversauerten Referenzbach (Alte Riefensbeek) mit einem versauerten Bach (Große Söse) zu vergleichen, mußte nach der Berechnung von chemischen Versauerungsindikatoren sowie der Analyse der Abundanz- und Biomasse-Werte modifiziert werden. Es gab einen Versauerungsgradienten entlang der Probestellen: R1 (unversauert) R2 und R3 (versauerungsempfindlich bis episodisch leicht versauert) S2 und S3 (dauerhaft versauert) S1 (dauerhaft stark versauert). An S1 war das Hydrogencarbonat-Puffersystem vollständig, an S2 und S3 zeitweise ausgefallen. Die Versauerungslage an R2 und R3 war also schlechter als vorausgesehen. Unterschiede im Versauerungsgrad zwischen den Meßstellen waren nicht so sehr in unterschiedlichen Eintragsraten von versauernden Stoffen aus der Luft begründet, sondern in unterschiedlichen Grundgesteinen mit unterschiedlichem Puffervermögen. Der Anteil der verschiedenen sauren Anionen an der Versauerung wurde untersucht, die chemischen Versauerungsmechanismen wurden mit Hilfe von Ionenbilanzen und verschiedenen Versauerungsquotienten analysiert. Die beiden untersuchten Bäche waren von anthropogener Versauerung betroffen. Dabei spielte die Schwefel-Deposition (Sulfat) eine größere Rolle als die Stickstoff-Deposition (Nitrat). Die Probestelle S1 war immer schon in unbekanntem Maß natürlich sauer. Dieser natürlich saure Zustand wurde von der hinzugekommenen anthropogenen Versauerung bei weitem überragt. Die wenigen gewässerökologischen Daten, die im Wassereinzugsgebiet der Söse vor 1986 gewonnen wurden, deuten darauf hin, daß die Versauerung in den 70er und in der ersten Hälfte der 80er Jahre vom Boden und Gestein in die Bäche durchgeschlagen war. Dieser Versauerungsprozeß begann vermutlich vor 1973 in den Quellen auf dem Acker-Bruchberg und bewegte sich im Laufe der Jahre immer weiter talwärts in Richtung Trinkwasser-Talsperre. Der Mangel an (historischen) freilandökologischen Grundlagendaten war nicht nur im Untersuchungsgebiet, sondern ist allgemein in der Versauerungsforschung ein Problem. Wenn sich das Vorkommen von nah verwandten Arten (weitgehend) ausschließt, kann dies an der Versauerung liegen, z.B. war die Alte Riefensbeek ein Gammarus-Bach, die Große Söse ein Niphargus-Bach; dieses muß aber nicht an der Versauerung liegen, z.B. fehlte Habroleptoides confusa im Hyporheos an R3, Habrophlebia lauta hatte dagegen ihr Abundanz- und Biomasse-Maximum an R3. Zugleich lag das Maximum des prozentualen Anteils von Grobsand an R3, eine mögliche Ursache für diese interspezifische Konkurrenz. Die biologische Indikation von Gewässerversauerung mit Hilfe der Säurezustandsklassen funktionierte nicht in den beiden Harzbächen. Es wurde deshalb ein biologischer Versauerungsindex vorgeschlagen; dieser wurde nicht am pH-Wert kalibriert, sondern an der chemischen Versauerungslage, gekennzeichnet durch die Alkalinität und andere chemische Meßgrößen der Versauerung. Dafür wurden aufgrund der qualitativen und quantitativen Daten die häufigeren Taxa in die vier Klassen deutlich versauerungsempfindlich, mäßig versauerungsempfindlich, mäßig versauerungstolerant und deutlich versauerungstolerant eingeteilt. Es reicht nicht aus, die biologischen Folgen von Gewässerversauerung sowie Veränderungen in der Nährstoff-Verfügbarkeit und im sonstigen Wasserchemismus nur anhand der Artenzahl oder des Artenspektrums abzuschätzen. Vielmehr müssen quantitative Methoden wie die Ermittlung der Abundanzen angewandt werden, um anthropogene und natürliche Störungen des Ökosystems zu erfassen. Es wurde eine Strategie für die behördliche Gewässergüteüberwachung von Bachoberläufen vorgeschlagen, die flächendeckend die Versauerungsgefährdung erfassen kann. Die Auswirkungen der zeitlichen Dynamik des Versauerungschemismus wurden am Beispiel des versauerungsempfindlichen Taxons Baetis spp. (Eintagsfliegen) dargestellt. An S2 und S3 kam es zu starken Versauerungsschüben. Baetis konnte sich nicht ganzjährig halten, sondern nur in versauerungsarmen Phasen im Sommer und im Herbst; es gab einen Besiedlungskreislauf aus Ausrottungs- und Wiederbesiedlungsphasen. Die temporäre Population von Baetis an S2 und S3 bestand nur aus ersten Larvenstadien. Die Probestellen wurden auf horizontalen Gradienten der Umweltfaktoren angeordnet. Bei einigen Parametern gab es keinen Gradienten (z.B. Sauerstoff-Gehalt), bei anderen Parametern waren die Meßstellen auf sehr flachen Gradienten angeordnet (z.B. C:N-Quotient der Feinstkörner), bei den restlichen Meßgrößen waren die Gradienten sehr deutlich (z.B. Alkalinität). Bei den Längsgradienten von Abundanz und Biomasse waren alle Möglichkeiten vertreten: Zunahme (z.B. Leuctra pseudosignifera), Abnahme (z.B. Gammarus pulex), Maximum an der mittleren Probestelle (z.B. Leuctra pseudocingulata) und kein signifikanter Trend (z.B. Nemoura spp.). Abundanz und Biomasse zahlreicher taxonomischer Einheiten hatten ihr Maximum im Längslauf an den quellnächsten Probestellen R1 und S1, z.B. Protonemura spp. und Plectrocnemia spp. Die Lebensgemeinschaften an R1 und S1 waren allerdings völlig unterschiedlich zusammengesetzt. Die häufig vertretene Annahme, versauerte Gewässer seien biologisch tot, ist falsch. Unter Anwendung des 3. biozönotischen Grundprinzips wurde das Maximum von Abundanz und Biomasse in den quellnahen Abschnitten mit dem eustatistischen (stabilen) Regime von Wassertemperatur, Abfluß und Protonen-Gehalt, in der Alten Riefensbeek auch von Alkalinität und ALMER-Relation erklärt. Aufgrund der natürlichen und anthropogenen Störungen war im Längslauf der untersuchten Bäche keine natürliche biozönotische Gliederung des Artenbestands erkennbar. Die Korrelationsberechnungen zwischen den Umweltfaktoren und der Taxazahl ergaben, daß in erster Linie versauerungsrelevante Parameter -- Gehalte saurer Anionen, basischer Kationen und von Metallen, Alkalinität usw. -- die höchsten Korrelationskoeffizienten mit der Taxa-Zahl hatten; unter den natürlichen Meßgrößen zählten nur die Gehalte von DOC und TIC sowie der Anteil der Sande zu der Gruppe mit den höchsten Korrelationskoeffizienten. Die Korrelationsberechnungen zwischen den Umweltfaktoren und den Abundanzen ergab dagegen, daß die quantitative Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft nicht nur durch die anthropogene Gewässerversauerung, sondern mindestens genauso durch einige natürliche Meßgrößen beeinflußt wurde. Es gab in den Harzbächen keinen ökologischen Superfaktor, der die quantitative Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft überwiegend bestimmte. Auch die Meßgrößen der anthropogenen Gewässerversauerung waren nicht solch ein Superfaktor. Einen ähnlich hohen Einfluß auf die quantitative Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft hatten die geologisch bestimmten Umweltfaktoren Leitfähigkeit und TIC-Gehalt, der von der Landnutzung bestimmte DOC-Gehalt sowie der Chlorid-Gehalt, der geologisch, möglicherweise aber auch durch den Eintrag von Straßensalz bestimmt wird. Die Mischung von anthropogenen und natürlichen Faktoren wurde in einem Modell der Wirkung von abiotischen Faktoren auf Bryorheos und Hyporheos dargestellt. Als Beispiel für die zeitliche Nutzung ökologischer Nischen wurde die Verteilung der Larven und Adulten der Dryopidae (Hakenkäfer) im Hyporheos und Bryorheos untersucht. Die Larven wurden vorzugsweise im Hyporheon, die Adulten im Bryorheon angetroffen. Die untersuchten Taxa wurden in die Varianten bryorheobiont, bryorheophil, bryorheotolerant, bryorheoxen und bryorheophob bzw. hyporheobiont, hyporheophil, hyporheotolerant, hyporheoxen und hyporheophob eingeteilt, um ihre räumliche Nutzung ökologischer Nischen zu beschreiben. Die gängige Lehrmeinung, daß das Hyporheon die Kinderstube benthaler Makroinvertebraten ist, konnte für zahlreiche Taxa bestätigt werden (z.B. Habrophlebia lauta). Für die bryorheophilen Taxa (z.B. Gammarus pulex und Baetis spp.) trifft diese Lehrmeinung in den beiden Harzbächen nicht zu. Vielmehr übernimmt das Bryorheon die Funktion einer Kinderstube. Die Larven von Plectrocnemia conspersa / geniculata sowie von Baetis spp. und Amphinemura spp. / Protonemura spp. neben Gammarus pulex zeigten eine Habitatbindung, die erstgenannte Gattung an das Hyporheal, die letztgenannten 3 Taxa an untergetauchte Moospolster (Bryorheal). Die Idee von der Funktion des Hyporheals als Kinderstube der Larven und Jungtiere, als Schutzraum gegen die Verdriftung durch Strömung und vor Fraßdruck durch Räuber sowie als Ort hohen Nahrungsangebots mußte für die letztgenannten 3 Taxa abgelehnt werden. Für sie übernahm das Bryorheal diese Aufgaben. Zwar waren die beiden Bäche oligotroph und die Nahrungsqualität der Feinstkörner im Hyporheal war niedrig. Die Abundanz- und Biomasse-Werte im Bryorheos und Hyporheos gehörten aber zu den weltweit höchsten. Es wurde das Paradoxon diskutiert, daß im Hyporheon der beiden Bäche Diatomeen-Rasen gefunden wurden, obwohl das Hyporheon lichtlos sein soll. Das Hyporheon wurde als ein Ökoton zwischen Benthon / Rheon und Stygon angesehen. Es wurden vier Haupttypen des Hyporheons beschrieben. Wegen des sehr unterschiedlichen Charakters des Hyporheons in verschiedenen Fließgewässern gibt es keinen einheitlichen Satz von abiotischen und biotischen Faktoren, mit denen das Hyporheon vom Benthon und Stygon abgegrenzt werden kann. In den beiden Harzbächen ähnelte das Hyporheon mehr dem Benthon als dem Stygon. Es konnte nicht anhand der chemischen Meßgrößen vom Benthon abgegrenzt werden, sondern anhand der physikalischen Meßgrößen Trübung und der Anteile von Feinsand und Schluffe/Tone sowie anhand der biologischen Parameter Summen-Abundanz und Summen-Biomasse. Aus der Typologie des Hyporheons folgt, daß ein bestimmtes Hyporheon nicht alle in der Literatur beschriebenen Funktionen innerhalb der Fließgewässer-Aue übernehmen kann. Es wurde ein Schema entwickelt, mit dem sich die optimale Liste der Parameter für die Untersuchung eines bestimmten Hyporheons auswählen läßt. Der Tendenz in der Fließgewässer-Ökologie, immer neue Konzepte zu entwickeln, die allgemeingültig sein sollen, wurde das Konzept vom individuellen Charakter von Fließgewässer-Ökosystemen entgegengestellt.

Cleanliness versus cow comfort – an insolvable problem?

Cubicle should provide good resting comfort as well as clean udders. Dairy cows in cubicle houses often face a restrictive environment with regard to resting behaviour, whereas cleanliness may still be impaired. This study aimed to determine reliable behavioural measures regarding resting comfort applicable in on-farm welfare assessments. Furthermore, relationships between cubicle design, cow sizes, management factors and udder cleanliness (namely teats and teat tips) were investigated. Altogether 15 resting measures were examined in terms of feasibility, inter-observer reliability (IOR) and consistency of results per farm over time. They were recorded during three farm visits on farms in Germany and Austria with cubicle, deep litter and tie stall systems. Seven measures occurred to infrequently to allow reliable recording within a limited observation time. IOR was generally acceptable to excellent except for 'collisions during lying down', which only showed good IOR after improvement of the definition. Only three measures were acceptably repeatable over time: 'duration of lying down', 'percentage of collisions during lying down' and 'percentage of cows lying partly or completely outside lying area'. These measures were evaluated as suitable animal based welfare measures regarding resting behaviour in the framework of an on-farm welfare assessment protocol. The second part of the thesis comprises a cross-sectional study on resting comfort and cow cleanliness including 23 Holstein Friesian dairy herds with very low within-farm variation in cubicle measures. Height at withers, shoulder width and diagonal body length were measured in 79-100 % of the cows (herd size 30 to115 cows). Based on the 25 % largest animals, compliance with recommendations for cubicle measures was calculated. Cleanliness of different body parts, the udder, teats and teat tips was assessed for each cow in the herd prior to morning milking. No significant correlation was found between udder soiling and teat or teat tip soiling on herd level. The final model of a stepwise regression regarding the percentage of dirty teats per farm explained 58.5 % the variance and contained four factors. Teat dipping after milking which might be associated with an overall clean and accurate management style, deep bedded cubicles, increasing cubicle maintenance times and decreasing compliance concerning total cubicle length predicted lower teat soiling. The final model concerning teat tip soiling explained 46.0 % of the variance and contained three factors. Increasing litter height in the rear part of the cubicle and increased alley soiling which is difficult to explain, predicted for less soiled teat tips, whereas increasing compliance concerning resting length was associated with higher percentages of dirty teat tips. The dependent variable ‘duration of lying down’ was analysed using again stepwise regression. The final model explained 54.8 % of the total variance. Lying down duration was significantly shorter in deep bedded cubicles. Further explanatory though not significant factors in the model were neck-rail height, deep bedding or comfort mattresses versus concrete floor or rubber mats and clearance height of side partitions. In the attempt to create a more comprehensive lying down measure, another analysis was carried out with percentage of ‘impaired lying down’ (i.e. events exceeding 6.3 seconds, with collisions or being interrupted) as dependent variable. The explanatory value of this final model was 41.3 %. An increase in partition length, in compliance concerning cubicle width and the presence of straw within bedding predicted a lower proportion of impaired lying down. The effect of partition length is difficult to interpret, but partition length and height were positively correlated on the study farms, possibly leading to a bigger zone of clear space for pelvis freedom. No associations could be found between impaired lying down and teat or teat tip soiling. Altogether, in agreement with earlier studies it was found that cubicle dimensions in practice are often inadequate with regard to the body dimensions of the cows, leading to high proportions of impaired lying down behaviour, whereas teat cleanliness is still unsatisfactory. Connections between cleanliness and cow comfort are far from simplistic. Especially the relationship between cubicle characteristics and lying down behaviour apparently is very complex, so that it is difficult to identify single influential factors that are valid for all farm situations. However, based on the results of the present study the use of deep bedded cubicles can be recommended as well as improved management with special regard to cubicle and litter maintenance in order to achieve both better resting comfort and teat cleanliness.