Gastric stability and oral bioavailability of colistin sulfate in pigs challenged or not with Escherichia coli O149: F4 (K88)

The aim of the present study was to investigate the in vitro gastric stability of colistin sulfate (CS) and its antimicrobial activity against Escherichia coli and to study the impact of ETEC O149: F4 (K88) infection in pigs on CS intestinal absorption. The stability profile of CS was evaluated in a simulated gastric fluid (SGF). Antimicrobial activity of CS and its degradation products were examined in a 96-well polystyrene microplate model. The effect of experimental infection with ETEC O149: F4 on CS intestinal absorption was determined by quantification of CS systemic concentration using a validated LC–MS/MS method. A rapid degradation of CS accompanied by an increase in CS antimicrobial activity by comparison with non-degraded CS (P < 0.0001) was observed in SGF. Additionally, CS levels were not quantifiable in systemic circulation using a highly sensitive method and concurrent oral challenge did not affect CS absorption in an induction model of subclinical post-weaning diarrhea (PWD).

Phase transitions in lithium ammonium sulfate below room temperature: An ultrasonic study

A detailed ultrasonic study of the elastic properties of lithium ammonium sulfate ~LiNH4SO4! or LAS has been carried out below room temperature. The elastic constants of LAS at room temperature are reported. The discrepancy present in earlier elastic constant data associated with the different choice of axes for this orthorhombic system are clarified. The results of the temperature variation study down to 220 K confirm the ferroelastic phase transition at 285 K and establish a thermal hysteresis of about 2.5 K between the cooling and heating cycles. Results of the investigation on the suspected weak phase transition at 256 K suggest that this transition occurs at 242 K on cooling and at 256 K on heating, thus having a thermal hysteresis of about 14 K. However, since the observed elastic anomaly for this transition is very small, the nature of this transition still remains unclear

A comparative study on the anisole methylation activity of lanthanum-promoted Sn02 catalyst and its sulfate-doped analogue

A comparative study on the anisole methylation with methanol over lanthanum-promoted Sn02 catalyst and its sulfate-doped analogue is presented. A maximum 2.6-xylenol selectivity of 82% was achieved at 400 degreeC under optimized conditions at an anisole conversion of 65% over lanthanum-promoted Sn02 catalyst. The sulfate modification resulted in the dealkylation of anisole to phenol followed by several unselective side reactions due to the creation of strong acid sites. The activity of lanthanum-modified tin oxide catalysts in the selective formation of 2.6-xylenol is ascribed to the presence of weak Lewis acid sites and comparatively stronger basic sites.

Photopyroelectric study of thermal properties and phase transitions in selected solids

This thesis presents in detail. the theoretical developments and calculations which are used for the simultaneous determination of thermal parameters, namely thermal diffusivity (a). thermal effusivity (e), thermal conductivity (K) and heat capacity (cr ) employing photopyroelectric technique. In our calculations. we have assumed that the pyroelectric detector is supported on a copper backing. so that there will be sufficient heat exchange between the heated pyroelectric detector and the backing so that the signal fluctuations are reduced to a minimum. Since the PPE signal depends on the properties of the detector that are also temperature dependent. a careful temperature calibration of the system need to be carried out. APPE cell has been fabricated for the measurements that can be used to measure the thermal properties of solid samples from ~ 90 K to ~ 350 K. The cell has been calibrated using standard samples and the accuracy of the technique is found to be of the order of± 1%.In this thesis, we have taken up work n photopyroelectric investigation of thermal parameters of ferroelectric crystals such as Glycine phosphite (NH3CH2COOH3P03), Triglycine sulfate and Thiourea as well as mixed valence perovskites samples such as Lead doped Lanthanum Manganate (Lal_xPb~Mn03) Calcium doped (Lal_xCaxMnOJ) and Nickel doped Lanthanum Stroncium Cobaltate (Lao~Sro5Ni,Col_x03).The three ferroelectric crystals are prepared by the slow evaporation technique and the mixed valence perovskites by solid state reaction technique.Mixed valence perovskites, with the general formula RI_xA~Mn03 (R = La. Nd or Pr and A = Ba, Ca, Sr or Pb) have been materials of intense experimental and theoretical studies over the past few years. These materials show . colossal magneloresis/ance' (CMR) in samples with 0.2 < x < 0.5 in such a doping region, resistivity exhibits a peak at T = T p' the metal - insulator transition temperature. The system exhibits metallic characteristics with d %T > Oabove Tp (wherep is the resistivity) and insulating characteristics with d % T < 0 above T p. Despite intensive investigations on the CMR phenomena and associated electrical properties. not much work has been done on the variation of thermal properties of these samples. We have been quite successful in finding out the nature of anomaly associated with thermal properties when the sample undergoes M-I transition.The ferroelectric crystal showing para-ferroelectric phase transitions - Glycine phosphite. Thiourea and Triglycine sulfate - are studied in detail in order to see how well the PPE technique enables one to measure the thermal parameters during phase transitions. It is seen that the phase transition gets clearly reflected in the variation of thermal parameters. The anisotropy in thermal transport along different crystallographic directions are explained in terms of the elastic anisotropy and lattice contribution to the thermal conductivity. Interesting new results have been obtained on the above samples and are presented in three different chapters of the thesis.In summary. we have carried investigations of the variations of the thermal parameters during phase transitions employing photopyroelectric technique. The results obtained on different systems are important not only in understanding the physics behind the transitions but also in establishing the potentiality of the PPE tool. The full potential of PPE technique for the investigation of optical and thermal properties of materials still remains to be taken advantage of by workers in this field.

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.

Calcium carbonate solubilization through H-proton release from some legumes grown in calcareous saline-sodic soils

Increasing levels of CO2 and H+ proton in the rhizosphere from some legumes may play an important role in calcite dissolution of calcareous salt affected soils. Soils planted with white and brown varieties of cowpea (Vigna unguiculata L.) and hyacinth bean (Dolichos lablab L.) relying on either fertilizer N (KNO3) or N-fixation were compared against soils to which gypsum was applied and a control without plants and gypsum application to study the possibility of Ca2+ release from calcite and Na+ leaching. As compared to plants relying on inorganic N, leachates from all pore volumes (0·5, 1·0, 1·5, 2·0 pore volume) in lysimeters planted with N-fixing hyacinth bean contained significantly higher concentrations of HCO with lower concentrations from lysimeters planted with white cowpea relying on N-fixation. However, the lowest concentrations of HCO were recorded in the gypsum and control treatments. In initial leaching, lysimeters planted with N-fixing plants maintained similar leachate Ca2+ and Na+ concentrations compared to gypsum amended soils. However, gypsum amended soils were found to have a prolonged positive effect on Na+ removal. It might be concluded that some legumes that are known to fix N in calcareous salt affected soils may be an alternative ameliorant to the extremely expensive gypsum through calcite solubilization and a consequent release of Ca2+.

Tumour necrosis factor alpha induces rapid reduction in AMPA receptor-mediated calcium entry in motor neurones by increasing cell surface expression of the GluR2 subunit: relevance to neurodegeneration

The AMPA receptor (AMPAR) subunit GluR2, which regulates excitotoxicity and the inflammatory cytokine tumour necrosis factor alpha (TNF alpha) have both been implicated in motor neurone vulnerability in Amyotrophic Lateral Sclerosis/Motor Neurone Disease. TNF alpha has been reported to increase cell surface expression of AMPAR subunits to increase synaptic strength and enhance excitotoxicity, but whether this mechanism occurs in motor neurones is unknown. We used primary cultures of mouse motor neurones and cortical neurones to examine the interaction between TNF alpha receptor activation, GluR2 availability, AMPAR-mediated calcium entry and susceptibility to excitotoxicity. Short exposure to a physiologically relevant concentration of TNFalpha (10 ng/ml, 15 min) caused a marked redistribution of both GluR1 and GluR2 to the cell surface as determined by cell surface biotinylation and immunofluorescence. Using Fura-2 AM microfluorimetry we showed that exposure to TNFalpha caused a rapid reduction in the peak amplitude of AMPA-mediated calcium entry in a PI3-kinase and p38 kinase-dependent manner, consistent with increased insertion of GluR2-containing AMPAR into the plasma membrane. This resulted in a protection of motor neurones against kainate-induced cell death. Our data therefore, suggests that TNF alpha acts primarily as a physiological regulator of synaptic activity in motor neurones rather than a pathological drive in ALS

Reduction of arsenic uptake by lettuce with ferrous sulfate applied to contaminated soil

Soil contamination by arsenic (As) presents a hazard in many countries and there is a need for techniques to minimize As uptake by plants. A proposed in situ remediation method was tested by growing lettuce (Lactuca sativa L. cv. Kermit) in a greenhouse pot experiment on soil that contained 577 mg As kg(-1), taken from a former As smelter site. All combinations of iron (Fe) oxides, at concentrations of 0.00, 0.22, 0.54, and 1.09% (w/w), and lime, at concentrations of 0.00, 0.27, 0.68, and 1.36% (w/w), were tested in a factorial design. To create the treatments, field-moist soil, commercial-grade FeSO4, and ground agricultural lime were mixed and stored for one week, allowing Fe oxides to precipitate. Iron oxides gave highly significant (P < 0.001) reductions in lettuce As concentrations, down to 11% of the lettuce As concentration for untreated soil. For the Fe oxides and lime treatment combinations where soil pH was maintained nearly constant, the lettuce As concentration declined in an exponential relationship with increasing FeSO4 application rate and lettuce yield was almost unchanged. Iron oxides applied at a concentration of 1.09% did not give significantly lower lettuce As concentrations than the 0.54% treatment. Simultaneous addition of lime with FeSO4 was essential. Ferrous sulfate with insufficient lime lowered soil pH and caused mobilization of Al, Ba, Co, Cr, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na, Ni, Pb, Sr, and Zn. At the highest Fe oxide to lime ratios, Mn toxicity caused severe yield loss.

Comparison of ammonium lactate, sodium bicarbonate and double calcium lactate methods for extraction of phosphorus from wetland peat soils

Procedures for routine analysis of soil phosphorus (P) have been used for assessment of P status, distribution and P losses from cultivated mineral soils. No similar studies have been carried out on wetland peat soils. The objective was to compare extraction efficiency of ammonium lactate (PAL), sodium bicarbonate (P-Olsen), and double calcium lactate (P-DCaL) and P distribution in the soil profile of wetland peat soils. For this purpose, 34 samples of the 0-30, 30-60 and 60-90 cm layers were collected from peat soils in Germany, Israel, Poland, Slovenia, Sweden and the United Kingdom and analysed for P. Mean soil pH (CaCl2, 0.01 M) was 5.84, 5.51 and 5.47 in the 0-30, 30-60 and 60-90 cm layers, respectively. The P-DCaL was consistently about half the magnitude of either P-AL or P-Olsen. The efficiency of P extraction increased in the order P-DCaL < P-AL &LE; P-Olsen, with corresponding means (mg kg(-1)) for all soils (34 samples) of 15.32, 33.49 and 34.27 in 0-30 cm; 8.87, 17.30 and 21.46 in 30-60 cm; and 5.69, 14.00 and 21.40 in 60-90 cm. The means decreased with depth. When examining soils for each country separately, P-Olsen was relatively evenly distributed in the German, UK and Slovenian soils. P-Olsen was linearly correlated (r = 0.594, P = 0.0002) with pH, whereas the three P tests (except P-Olsen vs P-DCaL) significantly correlated with each other (P = 0.017850.0001). The strongest correlation (r = 0.617, P = 0.0001) was recorded for P-AL vs P-DCaL) and the two methods were inter-convertible using a regression equation: P-AL = -22.593 + 5.353 pH + 1.423 P-DCaL, R-2 = 0.550.

Uneven distribution of nutrients in the root zone affects the incidence of blossom end rot and concentration of calcium and potassium in fruits of tomato

Tomato plants ( Lycopersicon esculentum Mill. var. DRK) were grown hydroponically to determine the effect of an uneven distribution of nutrients in the root zone on blossomend rot (BER) and Ca and K concentrations in the fruits. The plants were grown in rockwool with their root system divided into two portions. Each portion was irrigated with nutrient solutions with either the same or the different electrical conductivity (EC) in the range 0 to 6 dS m(-1). Solutions with high EC supplied to both sides of the root system significantly increased the incidence of BER. However, when only water or a solution of low EC was supplied to one portion, BER was reduced by 80%. Fruit yields were significantly higher ( P < 0.01) for plants that received solutions of the uneven EC treatments (6/0 or 4.5/0 EC treatment). Plants supplied with solutions of uneven EC generally had higher leaf and fruit concentrations of Ca but lower concentrations of K than those supplied with solutions of high EC. There was no difference in Ca concentration at the distal end of young fruits of the uneven EC treatment but it was reduced in the high EC treatments. The concentration of K in the mature fruits of the uneven EC treatments was lower than that of the high EC treatments and higher or similar that of the 3/3 or 2.5/2.5 EC treatments ( controls). A clear relationship was found between the incidence of BER and the exudation rate. High rate of xylem exudation was observed in the uneven EC treatments. Reduction of BER in the uneven EC treatments is most likely to be the effect of high exudation rate on Ca status in the young fruits. It was concluded that high EC of solution had positive effects on Ca concentration and incidence of BER provided that nutrient solution with low EC or water is supplied to the one portion of the root system.

Reduction of arsenic uptake by lettuce with ferrous sulfate applied to contaminated soil

Soil contamination by arsenic (As) presents a hazard in many countries and there is a need for techniques to minimize As uptake by plants. A proposed in situ remediation method was tested by growing lettuce (Lactuca sativa L. cv. Kermit) in a greenhouse pot experiment on soil that contained 577 mg As kg(-1), taken from a former As smelter site. All combinations of iron (Fe) oxides, at concentrations of 0.00, 0.22, 0.54, and 1.09% (w/w), and lime, at concentrations of 0.00, 0.27, 0.68, and 1.36% (w/w), were tested in a factorial design. To create the treatments, field-moist soil, commercial-grade FeSO4, and ground agricultural lime were mixed and stored for one week, allowing Fe oxides to precipitate. Iron oxides gave highly significant (P < 0.001) reductions in lettuce As concentrations, down to 11% of the lettuce As concentration for untreated soil. For the Fe oxides and lime treatment combinations where soil pH was maintained nearly constant, the lettuce As concentration declined in an exponential relationship with increasing FeSO4 application rate and lettuce yield was almost unchanged. Iron oxides applied at a concentration of 1.09% did not give significantly lower lettuce As concentrations than the 0.54% treatment. Simultaneous addition of lime with FeSO4 was essential. Ferrous sulfate with insufficient lime lowered soil pH and caused mobilization of Al, Ba, Co, Cr, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na, Ni, Pb, Sr, and Zn. At the highest Fe oxide to lime ratios, Mn toxicity caused severe yield loss.

Changes in the global sulfate burden due to perturbations in global CO2 concentrations

A large ensemble of general circulation model (GCM) integrations coupled to a fully interactive sulfur cycle scheme were run on the climateprediction.net platform to investigate the uncertainty in the climate response to sulfate aerosol and carbon dioxide (CO2) forcing. The sulfate burden within the model (and the atmosphere) depends on the balance between formation processes and deposition (wet and dry). The wet removal processes for sulfate aerosol are much faster than dry removal and so any changes in atmospheric circulation, cloud cover, and precipitation will feed back on the sulfate burden. When CO2 is doubled in the Hadley Centre Slab Ocean Model (HadSM3), global mean precipitation increased by 5%; however, the global mean sulfate burden increased by 10%. Despite the global mean increase in precipitation, there were large areas of the model showing decreases in precipitation (and cloud cover) in the Northern Hemisphere during June–August, which reduced wet deposition and allowed the sulfate burden to increase. Further experiments were also undertaken with and without doubling CO2 while including a future anthropogenic sulfur emissions scenario. Doubling CO2 further enhanced the increases in sulfate burden associated with increased anthropogenic sulfur emissions as observed in the doubled CO2-only experiment. The implications are that the climate response to doubling CO2 can influence the amount of sulfate within the atmosphere and, despite increases in global mean precipitation, may act to increase it.