Effect of illumination regime on life span in <Emphasis Type="Italic">Drosophila melanogaster</Emphasis>

Accelerated aging of Drosophila strains with impaired detoxification of free radicals (Sod) and DNA repair (mus-210) under illumination as compared to the wild type has been demonstrated. In contrast, in a strain carrying a defective homolog of mammalian gene PCNA, the life span increases under conditions of round-the-clock illumination compared to constant darkness. The first review of the possible mechanisms underlying the effect of the illumination regime on the life span is presented, with special emphasis on the roles of the disturbance of normal circadian rhythms, increase in fecundity and physical activity (metabolic rate), and the neuroendocrine control of the insulin/IGF-1 pathway.     

GIS-gestützte Analysen zur m?glichen Gef?hrdung von Naturschutzgebieten durch den Anbau gentechnisch ver?nderter Kulturpflanzen

Zusammenfassung   Hintergrund, Ziel und Zweck Der kommerzielle Einsatz von gentechnisch ver?nderten Kulturpflanzen (GVP) wurde bislang fokussiert auf Fragen zur Koexistenz mit der konventionellen und ?kologischen Landwirtschaft sowie auf m?gliche Beeintr?chtigungen der menschlichen Gesundheit. Gro?r?umige Untersuchungen zu m?glichen direkten, indirekten und langfristigen Wirkungen auf natürliche ?kosysteme fehlen dagegen bisher. Besonders der Wahrung der Integrit?t von Naturschutzgebieten kommt hierbei eine besondere Rolle zu. Nach § 23 Bundesnaturschutzgesetz (BNatSchG) dienen Naturschutzgebiete dem besonderen Schutz von Natur und Landschaft, indem dort existierende Biotope wild lebender Arten erhalten, entwickelt und wiederhergestellt werden sollen. Der § 34a BNatSchG setzt die Nutzung von gentechnisch ver?nderte Organismen (GVO) mit Projekten gleich, welche im Falle von Gebieten gemeinschaftlicher Bedeutung (Flora-Fauna-Habitate, FFH) oder europ?ischer Vogelschutzgebiete auf ihre Vertr?glichkeit mit dem Schutzzweck zu überprüfen sind. Vor diesem Hintergrund wurde in dem vom Bundesamt für Naturschutz (BfN) gef?rderten Projekt „Abstandregelungen beim Anbau gentechnisch ver?nderter Pflanzen in der N?he von Schutzgebieten“ untersucht, inwiefern Schutzgebiete von den Auswirkungen des Anbaus gentechnisch ver?nderter Pflanzen betroffen w?ren und welche Ma?nahmen die Auswirkungen eines GVP-Anbaus mindern oder verhindern k?nnten. Im Mittelpunkt der hier vorgestellten Arbeit wird beispielhaft gezeigt, wie sich die Einführung unterschiedlicher Abstandregelungen zum Schutz der Artendiversit?t in Naturschutzgebieten auf den potenziellen Anbau von herbizidresistentem Raps (HR-Raps) und insektizidresistentem Mais (B. t.-Mais) in Nachbarschaft von Schutzgebieten fl?chenhaft auswirken würde. Zum anderen wird eine Methodik vorgestellt, die es erm?glicht, die in Deutschland eingerichteten Naturschutzgebiete in Gruppen unterschiedlicher Gef?hrdung durch einen GVP-Anbau einzuteilen, um daraus repr?sentative Schutzgebiete für eine Modellierung der GVP-Ausbreitung zu bestimmen und so den Aufwand für eine Absch?tzung der ?kologischen Folgen eines GVP-Anbaus zu reduzieren. Material und Methoden In Deutschland gab es nach Angaben des Bundesamtes für Naturschutz (Stand: 2003) etwa 7.400 Naturschutzgebiete (NSG), die einen Anteil von 3 % der Landesfl?che einnahmen. In einem geografischen Informationssystem (GIS) wurden die Schutzgebietsgeometrien mit Landnutzungsdaten aus „CORINE Landcover“ und Regionalstatistiken zur Anbaufl?che von Raps und Mais sowie einer ?kologischen Raumgliederung Deutschlands zusammengeführt. In einem ersten Schritt wurde untersucht, wie viel Agrarnutzungsfl?che bei unterschiedlichen Sicherheitsabst?nden um die NSG bundesweit und je Bundesland für einen Anbau von B. t.-Mais bzw. HR-Raps noch zur Verfügung st?nde. In einem zweiten Schritt wurden die NSG mithilfe komplexer GIS-Analysen zu Schutzgebietstypen aggregiert, die die Variationen in der Anbaudichte von Raps oder Mais in Nachbarschaft zu den Schutzgebieten sowie deren unterschiedliche Geometrie und deren landschafts?kologische Situation widerspiegeln. Dafür wurde zun?chst ein Geometriefaktor (GF) berechnet, der den Umfang eines NSG in Beziehung zu seiner Fl?che als Ma? für die relative Kontaktzone und Eindringtiefe der Wirkungen von GVP, z. B. über den Pollenflug, setzt. Die Intensit?t der GVO-Wirkungen wurde mithilfe eines Anbaudichtefaktors (AF) ausgedrückt, der auf Basis von kreisbezogenen Agrarstatistiken den Anteil der kulturartenspezifischen Nutzung innerhalb einer Zone von 4.000 m (Rapsanbau) bzw. 800 m (Maisanbau) um das NSG beschreibt. Ergebnisse Bereits bei einer Sicherheitszone von 500 m um die NSG verblieben nach den durchgeführten Berechnungen noch über 94 % der Agrarfl?chen in Deutschland für einen Anbau von GVP, bei 1.000 m Sicherheitsabstand noch etwa 88 %, bei 4.000 m dagegen nur noch etwa die H?lfte. Die Kombination von GF und AF ergaben für jede Kulturart nach Aufteilung in jeweils drei Perzentilklassen neun Modellraumklassen (MRK), die die Variation von Gebietsgeometrie und Anbaudichte in der Umgebung des NSG widerspiegeln. Am meisten gef?hrdet waren demnach solche NSG, die eine gro?e Kontaktfl?che (+ GF) und eine hohe Anbaudichte (+ AF) in ihrer Umgebung aufwiesen. NSG mit dieser Konstellation hatten einen Anteil von 7 % und nahmen eine Fl?che von 0,4 % aller NSG ein. Die Verschneidung mit der ?kologischen Raumgliederung ergab, dass mehr als ein Drittel dieser NSG in Raumklasse 62 vorkamen. Alle NSG, in deren Umgebung die h?chsten AF zu finden waren, machten jeweils bei beiden Kulturarten zusammen etwa 60 % aller NSG aus. Diskussion Der technische Ablauf der Klassenbildung erfolgte nach einem Regel basierten hierarchischen System und wurde durch Implementierung eigener GIS-Prozeduren teilautomatisiert, sodass zus?tzliche Auswertungen mit anderen GV-Pflanzen, anderen Schutzgebietstypen oder anderen Abstandsweiten ohne erheblichen Arbeitsaufwand m?glich sind. Die mithilfe von GIS-Operationen und h?ufigkeitsstatistischen Methoden berechneten Schutzgebietskategorien halfen dabei, die Folgen eines GVP-Anbaus hinsichtlich einer m?glichen Gef?hrdung von Schutzgebieten in der Anbaupraxis abzusch?tzen. Schlussfolgerungen Die Festlegung von Sicherheitsabst?nden um Schutzgebiete sollte in Abh?ngigkeit von den Ausbreitungsmechanismen und den spezifischen Wirkungen der jeweiligen Kulturart auf Nicht-Zielorganismen sowie von den jeweils vorkommenden Schutzgütern erfolgen. Besonders GV-Raps birgt aufgrund von Wildpopulationen und aufgrund seiner Kreuzungspartner ein Risiko für ein Einwandern in Schutzgebiete, selbst bei der Einrichtung von Sicherheitszonen, insbesondere wenn dort oder in den Schutzgebieten selbst konventioneller Raps angebaut wird. Dies gilt umso mehr, solange es nicht gelingt, das Saatgut frei von Verunreinigungen mit gentechnisch ver?ndertem Saatgut zu halten. Empfehlungen und Ausblick Zur Konkretisierung und Umsetzung von Ma?nahmen für die Reduzierung von Auswirkungen eines GVP-Anbaus auf Schutzgebiete bedarf es eines politischen und gesellschaftlichen Diskurses zur Abw?gung, welche der Ver?nderungen der Schutzgüter toleriert werden k?nnen, bevor es zu einem kommerziellen Anbau von GVP kommt. Hierfür sind wissenschaftliche Studien notwendig, die auf empirischer und modelltheoretischer Grundlage die Ausbreitungsreichweite von gentechnisch ver?nderten Pollen und die Verbreitung und Wirkung von in die Umwelt eingetragenen Transgenen und freigesetzten Toxinen absch?tzen. Die überwachung der GVP-Anbaufl?chen sollte im Rahmen des nach EU-Richtlinie 2001/18/EC zur Freisetzung von GVO geforderten fallspezifischen und allgemeinen Monitorings erfolgen. Die für die Planung eines Monitorings sowie für die Analyse und Bewertung der Umweltwirkungen notwendigen Informationen sowie die Monitoringdaten selbst sollten in einem webbasierten Geoinformationssystem (WebGIS) integriert und ausgewertet werden. Otto Fr?nzle zum 75. Geburtstag gewidmet     

Prediction of Pollen-Mediated Gene Flow Between Fields of Red Clover (<Emphasis Type="Italic">Trifolium pratense</Emphasis>)

Pollen-mediated gene flow between red clover fields by bumblebees is predicted by estimating or simulating the parameters in a gene flow model for insect-pollinated crops. Generally, the predicted level of gene flow was found to depend on the visiting bee species and the spatial arrangement of the red clover fields. When the fields are close to each other, the gene flow depends mainly on the typical foraging distance of the visiting bee species, but when the fields are far apart, the gene flow between red clover fields is more sensitive to the distances between red clover fields than to the actual bumblebee species that pollinates the fields. Using the suggested methodology, the gene flow may be predicted in different agricultural scenarios. For example, if the gene flow between red clover fields is mediated by Bombus terrestris and the red clover fields that were assumed to be quadrates with sides of 100 m are separated by 200 m, then the median gene flow is predicted to be 0.17%.     

Estimating High Latitude Carbon Fluxes With Inversions Of Atmospheric CO2

Atmospheric inversions have proven to be useful tools, showing for example the likely existence of a large terrestrial carbon sink in the northern mid-latitudes. However, as we go to smaller spatial scales the uncertainties in the inversions increase rapidly, and the task of finding the distribution of the sink between North America, Europe and Asia has been shown to be very difficult. The uncertainty in the fluxes due to network selection, transport model error and inversion set up tends to be too high for studying either net annual fluxes or interannual variability on spatial scales such as the North American Boreal or Eurasian Boreal regions. We discuss the path forward; to couple together the atmospheric inversions with process based terrestrial carbon models, creating carbon data assimilation systems. Such systems are being developed now and could prove to be very powerful. The multi-disciplinary nature of the data assimilation system requires information from flux towers, soil and above ground biomass inventories, remote sensed fields, atmospheric CO₂ concentrations and climate data as well as model development and will need a massive community effort if it will succeed.     

Are older workers more active copers? Longitudinal effects of age‐contingent coping on strain at work

This study addresses coping processes as explanation of age‐related differences in strain experience. Based on the life‐span theory of control, we posit that older workers employ more active problem‐focused and more active emotion‐focused coping strategies than younger workers, which should mediate age effects on strain at work. The correlation between age and passive avoidance coping, in contrast, is expected to be qualified by external resources such as job control. Hypotheses were tested in a two‐wave panel study (8 months lag) with 634 workers (age range 16–65 years). Job demands were considered as control variables. As predicted, older as compared with younger workers reported more active problem‐focused coping, which mediated age differences on strain in the longitudinal analysis. No mediation was found for active emotion‐focused coping. Moreover, age‐contingent effects of passive avoidance coping were moderated by job control. When job control was low, younger as compared with older workers reported more avoidance coping, which in turn decreased strain in the longitudinal analysis. Finally, reverse longitudinal effects of age‐contingent strain on active problem‐focused and active emotion‐focused coping provide initial evidence for age‐contingent resource spirals. Together, the results reveal specific strengths of older workers for stress management at work. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

Effects of Self-Compatibility on the Distribution Range of Invasive European Plants in North America

Abstract:  Many plant species have been introduced to new continents, but only a small subset of these have become invasive. It has been predicted that self-compatible species, particularly those that do not need the services of pollinators, are more likely to establish and spread after long-distance dispersal. We tested whether this hypothesis, commonly called Baker's law, applies to 361 species that have invaded the United States from Europe. Species capable of autonomous seed production occurred in significantly more states than species requiring a pollen vector. Moreover, of the species that are not capable of autonomous seed production, self-compatible species occurred in significantly more states than those that are not self-compatible. The positive effect of autonomous seed production on the range of invasion was larger for abiotically pollinated species than for biotically pollinated species and for monocarpic species than for polycarpic species. These results support Baker's law, and we recommend that screening protocols for predicting invasiveness of species considered for introduction should include assessment of their breeding system.     

Arzneimittel, Diagnostika und Desinfektionsmittel in der Umwelt

Zusammenfassung  Ein Eintrag von Arzneimitteln, Diagnostika und Desinfektionsmitteln in die Umweltbereiche Wasser und Boden kann aus Krankenh?usern, anderen medizinischen Einrichtungen, Haushalten (Verschreibungen durch niedergelassene ?rzte) und der Tierhaltung bzw.-mast oder-zucht einschlie?lich der Aquakultur (Arzneimittel zur Therapie und Prophylaxe sowie Futtermittelzusatzstoffe) sowie durch den Gebrauch bei Heimtieren resultieren. Im Folgenden sollen grunds?tzliche Erw?gungen und übergeordnete Gesichtspunkte zum Eintrag von Pharmaka, Diagnostika und Desinfektionsmitteln ausführlicher er?rtert werden. Im Mittelpunkt stehen dabei neben den gesetzlichen Regelungen die Eigenschaften der Stoffe, ihr daraus abzuleitendes Umweltverhalten, die damit verbundene Risikoabsch?tzung sowie notwendige Ma?nahmen zur L?sung des Problemkreises ‘Arzneimittel in der Umwelt’. Neben den eigentlichen Arzneimitteln werden in der Human- und Tiermedizin eine Vielzahl weiterer Stoffe z.B. für die Diagnostik und aus hygienischen Gründen verwendet. Sie werden in die Betrachtungen eingeschlossen. Dieser Beitrag ist Prof. Dr. Fritz Frimmel zum 60. Geburtstag gewidmet.     

Untersuchungen zur Eignung wildlebender Wanderratten (Rattus norvegicus) als Indikatoren der Schwermetallbelastung

Zusammenfassung  Durch die Quantifizierung von 12 chemischen Elementen im Organsystem von wildlebenden Ratten (Rattus norvegicus) aus dem Tierpark Zittau (Sachsen) sollte die Eignung dieser spezies als passiver Bioindikator untersucht werden. Neben der Ermittlung von sogenannten Hintergrund-konzentrationen standen insbesondere Fragen zur geschlechts-und altersspezifischen Akkumulation einzelner Elemente im Organsystem von Rattus norvegicus im Vordergrund. Spezifisch zeigten dabei einzelne Elemente unterschiedliche Affinit?ten zu den entsprechenden Geweben und Organen. Insbesondere die hierbei ermittelten geschlechts- und altersspezifischen Charakteristika einzelner Elemente macht eine detaillierte Ausarbeitung einer Beprobungsstrategie für den sp?teren Einsatz als passiver Bioindikator zwingend. Unter Berücksichtigung des durch die Berechnung des Body Burden (K?rperlast) im 2. Teil der Arbeit ermittelten typischen Verteilungsmusters einzelner Elemente ist Rattus norvegicus zum integrativen Monitoring-einsatz pr?destiniert. Bernd Markert ist Professor und Direktor des internationalen Hochschulinstitutes in Zittau und Lehrstuhlinhaber für Umweltverfahrenstechnik. Der Einsatz eines freilebenden, intelligenten ‘Sch?dlings’ für die Umweltüberwachung in der Bioindikation ergibt sich für ihn aus zwei zwingenden Gesichtspunkten: 1. Die Ratte als Nutztier (psychologisch/didaktischer Ansatz) 2. und als ‘missing link’ zwischen Wirbeltier und Mensch (bioindikativer/naturwissenschaftlicher Ansatz)