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The emergence of sustainability as a guiding principle for tourism development came along with needs to introduce instruments that can monitor the actual impacts of tourism. Sustainability assessments in tourism (SAT) have gained popularity in recent years with a range of measurement schemes being introduced for national and subnational tourism destinations. With the help of sustainability indicators these schemes intend to guide decision-makers in making better evidence-informed decisions and to improve the overall sustainability performance of tourism. Yet, sustainability assessments have hardly led to changes in organisational or management structures in tourism in the last years.
With this dissertation I aim to contribute to a deeper understanding of the implementation and performance of sustainability assessments, by linking transformative needs of tourism with necessary assessment approaches that can serve as effective instruments for a shift towards a more sustainable tourism development. Thus, the research is part of recent efforts to establish profound and effective measurement approaches for sustainable tourism.
I employ a mixed-methods approach combining qualitative, quantitative, set-theoretic, and review methods, with the aim of maximising the validity of results. First, I explore the general progress and current state of research on sustainability assessments in tourism, with the intention to identify patterns, key elements and research gaps within assessment approaches This is followed by subsequent detailed analyses that examine specific environmental and socio-economic sustainability issues with the aim of providing conceptual, methodological and empirical solutions for assessing them in detail.
My dissertation highlights that concrete assessment tools are needed for evidence-informed decision-making and the establishment of effective actions in destination management. The findings indicate that assessments will be more successful in terms of serving as tools for decision-making, if they tackle main drivers of change and encourage management or policymakers to take decisions that affect multiple sustainability issues. It also reviews different concepts and accounting principles and rises awareness of a cautious selection of methods and measurement approaches, as this may affect overall results. The thesis empirically evaluates and applies different measurement approaches in specific destinations, with the help of quantitative and qualitative data collection methodologies. In general, my thesis provides further clarification about key environmental and socio-economic measurement methodologies, which supports ongoing debates about sustainability impacts of tourism. Thus, the research contributes to knowledge, frameworks, methodologies and practical application for tourism governance and tourism sustainability science.
Mikroalgen können bei den internationalen Bemühungen zur Begrenzung der CO2-Emissionen einen wichtigen Beitrag leisten. In der Photosynthese der Mikroalgen wird, wie auch bei Landpflanzen, das CO2 aus der Atmosphäre in Biomasse fixiert. Im Gegensatz zu Landpflanzen können Mikroalgen zudem exponentiell wachsen, haben geringere Anforderungen an die Wasserqualität und konkurrieren nicht mit Agrarflächen, die begrenzt und für die Nahrungsmittelsicherheit der Weltbevölkerung erforderlich sind. Die produzierte Mikroalgenbiomasse kann als regenerative Ressource zu Biokraftstoffen wie Biogas und Biodiesel umgewandelt und somit als Energieträger genutzt werden. Zudem können Mikroalgen auch bei der biotechnologischen Produktion kommerziell relevanter Wertstoffe wie Pigmenten und Omega-3-Fettsäuren für die Nahrungsmittelindustrie Anwendung finden. Mit dem Ziel der Steigerung dieser Wertstoffe stand die Untersuchung des Einflusses der Kultivierungsparameter Licht und Temperatur auf das Wachstum und die Zusammensetzung der Mikroalgenbiomasse im Mittelpunkt dieser Dissertation. Insbesondere der Einfluss unterschiedlicher Lichtspektren auf das Wachstum und die Wertstoffproduktion in Mikroalgen wird in der Literatur kontrovers diskutiert und wurde daher detailliert untersucht. Zusätzlich wurde überprüft, ob sich die gewonnenen Erkenntnisse auch auf Landpflanzen übertragen lassen.
Im Rahmen dieser Promotion wurde erstmals systematisch der Einfluss unterschiedlicher Temperaturen und Lichtspektren im zeitlichen Verlauf der Kultivierung auf Mikroalgen untersucht. Hierbei konnten distinkte Spektralbereiche sowie Temperaturen ermittelt werden, die für eine maximale Produktion von Biomasse und Pigmenten sowie einem maximalen Desaturierungsgrad der Fettsäuren erforderlich sind. Die in dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse tragen zu einem besseren Verständnis der Biochemie von photosynthetischen Organismen bei. Dieses Wissen ist bereits in die Entwicklung eines Hybridsystems zur komplementären Nutzung des Sonnenlichts für die Photovoltaik und Biomassenproduktion eingeflossen und könnte künftig bei der gezielten Produktion von Wertstoffen mittels Mikroalgen weitere Anwendungen finden.
In den Untersuchungen wurden Mikroalgen sowie zusätzlich Rapspflanzen (Brassica napus L.) unter verschiedenen Bedingungen kultiviert und die Biomassenkonzentration sowie die Fettsäure- und Pigmentkomposition zu festgelegten Zeitpunkten untersucht. Mit einer modifizierten Folch-Extraktion wurden die Fettsäuren extrahiert, umgeestert und mittels Gaschromatografie mit Elektronenstoßionisation Massenspektrometrie (GC-EI/MS) analysiert. Die Analyse der Photosynthesepigmente erfolgte durch Hochleistungsflüssigkeitschromatografie gekoppelt mit einem UV/VIS Spektrometer (HPLC-UV/VIS).
Zunächst wurde die grüne Mikroalge Acutodesmus obliquus (Turpin) bei unterschiedlichen Temperaturen mit blauem, grünem und rotem Licht unterschiedlicher Photonenflussdichte kultiviert. Die Bestrahlung mit blauem Licht führte unter allen Bedingungen zur geringsten Biomassenproduktion.
Demgegenüber bewirkte die Behandlung mit rotem Licht bei allen Experimenten eine höhere Biomassenproduktion. Die Biomassenproduktion unter grünem Licht war dagegen sehr variabel und abhängig von den Rahmenbedingungen. Entgegen der klassischen Lehrmeinung ließ sich mit diesem Spektralbereich insbesondere bei hohen Photonenflussdichten und hohen Biomassenkonzentrationen ein höheres Wachstum als mit rotem Licht erzielen. In nachfolgenden Untersuchungen wurde zudem festgestellt, dass die Biomassenkonzentration im Vergleich zur Behandlung mit rotem Licht signifikant erhöht ist, wenn das Lichtspektrum neben langwelligeren Anteilen zusätzlich noch kurzwelligere Spektralanteile unter 550 nm enthält. Diese Ergebnisse wurden mehrfach an A. obliquus und bei der nah verwandten Grünalge Monoraphidium braunii (Nägeli) reproduziert.
Bei der Fettsäureanalyse war ein starker Einfluss der Parameter Temperatur und Lichtspektrum auf die Fettsäurekomposition in A. obliquus feststellbar. So bewirkte eine niedrige Kultivierungstemperatur einen erhöhten prozentualen Anteil der mehrfach ungesättigten Fettsäuren (PUFAs) 16:4, 18:3 und 18:4. Eine starke Erhöhung der prozentualen Anteile dieser PUFAs wurde ebenfalls bei Kultivierung mit grünem und blauem Licht gegenüber rotem Licht festgestellt. Umgekehrt waren die relativen Proportionen der ungesättigten Fettsäuren mit niedrigerem Desaturierungsgrad (16:1, 16:2, 16:3, 18:1 und 18:2) unter rotem Licht gegenüber grünem und blauem Licht erhöht. Weil der Spektralbereich zwischen 450 und 550 nm (blaugrünes Licht) im grünen und blauen Licht, nicht jedoch im roten Licht enthalten ist, wurde geschlossen, dass dieser Spektralanteil für den Einbau von Doppelbindungen in die Kohlenwasserstoffkette der Fettsäuren in A. obliquus relevant ist. Im weiteren Verlauf der Arbeit wurde diese Beobachtung bei A. obliquus reproduziert und durch die Kultivierung mit spezifischen Lichtspektren auf einen Spektralbereich von 470–520 nm eingegrenzt. Zudem wurde auch eine maximale Konzentration aller in A. obliquus identifizierten Pigmente bei Kultivierung mit blaugrünem Licht gemessen. Da sowohl die PUFAs 16:4 und 18:3 als auch die Pigmente vorwiegend in der Thylakoidmembran vorkommen, wurde die Hypothese entwickelt, dass blaugrünes Licht eine physiologische Reaktion bewirkt, die zu einer erhöhten Bildung von Thylakoidmembranen führt.
Im letzten Teil der Arbeit wurde überprüft, ob die an A. obliquus gewonnenen Erkenntnisse auf die phylogenetisch nah verwandte Grünalgenart M. braunii und auf die Landpflanze B. napus übertragen werden können. Bei M. braunii wurde, ähnlich wie bei A. obliquus, ein maximaler Desaturierungsgrad der Fettsäuren und eine maximale Konzentration der Photosynthesepigmente bei Behandlung mit blaugrünem Licht gemessen. Zudem konnten Hinweise dafür gefunden werden, dass blaugrünes Licht ebenfalls relevant für die Desaturierung der Fettsäuren in den Folgeblättern von B. napus ist.
This thesis deals with sustainability in African Higher Education Institutions (HEIs) and the influence of language in achieving sustainable development. Several authors highlighted the existing imbalance of sustainability research in higher education, with most publications focusing on the so-called Global North. Little is known about sustainability in the so-called Global South, and in African educational institutions in particular. The first article of this thesis investigated existing sustainability activities in African HEIs. Rather than focusing on the shortcomings, the paper took a positive stance, opposing the predominant language of deficits in research on Africa. In the Delphi study conducted, 32 experts from 29 HEIs in 16 African countries described the sustainability activities they are engaging in. Experts provided information about their experiences in their respective HEI, while language and culture emerged as areas in need of further research. The second article therefore focused on the relationship between language and education for sustainable development in African educational institutions, and systematically reviewed scholarly literature regarding this connection. Authors of the reviewed 33 papers approached this connection mainly on a theoretical and philosophical level, focusing on education and Africa as a whole rather than specified forms of education in specific countries. The third article examined the views of Tanzanian higher education students and graduates regarding language and sustainability. Participants explained how they integrate sustainability and the Sustainable Development Goals (SDGs) into their research and how they approach translations in the process. In the ensuing interviews, participants estimated that only a fraction of people outside of academia are aware of sustainability and the
SDGs, rendering the achievement of target 4.7 unlikely. This thesis therefore contributes to a better understanding of the current challenges in implementing sustainability and the SDGs in African educational institutions. It highlights the need to integrate (local) African languages in order for sustainability activities as well as the SDGs to be successful, and to keep the pledge to leave no one behind.
Over the past two decades, transitions research has witnessed rapid development. However, there is still a notable gap in our understanding of sustainability transitions in conflict settings and the role of international organizations in these transitions. Little is known about the dynamics of power, limiting and facilitating factors, and the role of (international) actors in sustainability transitions in conflict settings. This dissertation seeks to make contributions to these discussions by examining energy transitions in Afghanistan, a conflict-affected country, between 2001 and 2021. It specifically focuses on the involvement of international development organizations, shedding light on their role in energy access, institutional change, and imagining Afghanistan’s future energy system development.
After security, access to affordable energy is frequently reported to be Afghanistan’s most pressing need. Following the fall of the first Taliban regime in 2001, billions of dollars and dozens of international development organizations poured into Afghanistan to support the reconstruction of the country including its energy sector. In the twenty years between 2001 and 2021, the government of Afghanistan and the international development organizations worked on various aspects of energy system development despite on-going insurgency and threats against infrastructural projects. After two decades of armed opposition, the Taliban regained power on August 15, 2021, resulting in the suspension of operations for most development organizations, with only a few humanitarian agencies remaining active. Within this context, this thesis explores topics such as the country’s energy potential and policy, the role of international development organizations in the energy sector, and visions for a future energy system in Afghanistan.
The research conducted for this thesis employed a qualitative case study approach, utilizing semi-structured interviews and document analysis. The key findings of this research can be summarized as follows: Afghanistan possesses a renewable energy potential exceeding 300 GW, encompassing 23 GW of hydro power (across all scales), 220 GW of solar power, 67 GW of wind power, and 4 GW of biomass. However, the domestic installed capacity remains limited, ranging between 600 and 700 MW, mainly sourced from large hydro facilities and thermal plants, with renewable energy playing a minor role. Throughout the period of 2001-2021, Afghanistan heavily relied on electricity imports from Central Asian countries, fulfilling around 80% of its electricity needs. International development organizations played a crucial role in assisting the governments of Afghanistan in establishing a regulatory framework for the energy sector. Notably, they contributed to the development of key laws and policy documents, such as the Renewable Energy Policy, which outlines Afghanistan's objective of sourcing 95% of its electricity from renewable sources by 2032.
Further findings of this research concern firstly the role of international organizations in institutional change and secondly the energy imaginaries in the conflict-affected setting of Afghanistan. Throughout their 20-year involvement, international organizations sought
VIII International Organizations and Energy Transitions in Afghanistan
wide-ranging institutional changes in relation to the energy sector of Afghanistan. These included (a) the development of a regulatory framework for the sector involving several organizational and regulative changes, (b) extensive privatization efforts including corporatization of the state-owned energy utility DABS, and (c) empowerment of women in both general and energy-specific contexts.
In terms of energy imaginaries, a dominant imaginary is that of ‘Afghanistan as an energy corridor’ between Central Asia and South Asia, which is supported by the government and several powerful actors. When considering energy sources, experts advocate for a least-cost supply approach, regardless of the specific energy sources. Additionally, experts recommend implementing small-scale off-grid projects in remote and sparsely populated rural areas, while advocating for grid-connected large-scale projects in urban areas. The suggestion for off-grid projects stems from their resilience in the face of armed conflicts, such as the numerous attacks documented on energy projects in Afghanistan. This research contributes to literature on the role of international organizations in sustainability transitions, transitions in conflict settings, and the energy sector of Afghanistan.
Keywords: Afghanistan; International development organizations; Energy Transitions; Sustainability transitions; Fragile and conflict settings
Nachhaltigkeitsziele im Sinne einer Ökologie, Ökonomie und Soziokultur lassen sich im Bauwesen auf verschiedene Instrumente zurückführen. Optimierung des Wärmeschutzes durch die Energieeinsparverordnung (Effizienz) oder Minimierung von Abfall im Kreislaufwirtschaftsgesetz
(Suffizienz). Um jedoch eine neue Qualität der Nachhaltigkeit zu schaffen, ist ein Paradigmenwechsel notwendig. Dabei können Cradle to Cradle Prinzipien als ökoeffektive Methode angewandt werden, in dem exemplarisch die Biodiversität eingebunden, gesunde Bauprodukte verbaut und erneuerbare Energien genutzt werden. Die Natur dient als Vorbild (Konsistenz). Demnach werden Gebäude nützlich für Mensch, Umwelt und Gesellschaft umgesetzt und gleichzeitig Werte geschaffen. Für den deutschen Einzelhandel bestehen vielschichtige Potenziale, da der Gebäudebestand mit mehreren Millionen Quadratmetern bedeutend ist und die Bauwerke aufgrund von Konzeptänderungen oder Verschleiß der Ladenflächen regelmäßig umgebaut werden.
Die Forschung beginnt mit einer Bestandsaufnahme von Cradle to Cradle Bauprodukten und Analyse eines real umgesetzten Einkaufszentrums. Um Einflussfaktoren von Stakeholdern zu identifizieren, wurden qualitative Experteninterviews mit ausgewählten Projektbeteiligten
aus Bauherrn, Betreibern, Beratern, Mietparteien und Herstellern durchgeführt. Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurde erforscht, inwieweit sich Bauprodukte aus der Gebäudeplanung in
wissenschaftlicher Theorie und praktischer Bauwirtschaft umsetzen lassen, Geschäftsmodelle anwendbar sind, Trends und Innovationen im Zusammenhang stehen oder Änderungen in Politik oder Wirtschaft notwendig sind. Im Ergebnis wurden Maßnahmen für eine neue Qualität der Nachhaltigkeit bei Einzelhandelsgebäuden identifiziert. Exemplarisch wird anhand der Interviews deutlich, dass neben einem staatlichen Umweltzeichen oder einer Green Building Planungsdisziplin,
insbesondere die Ökonomie in Form von Investitions- und Betriebskosten den größten Stellenwert besitzt. Es braucht einen staatlichen Regulierungsrahmen und neue Geschäftsmodelle, damit nachhaltige Bauprodukte wirtschaftlich werden und durch Stakeholder in
den Prozessen der Planung, Bauausführung und dem Betrieb berücksichtigt werden.
Transformative learning is increasingly set to become an essential component in sustainability transformation. This type of learning attracts considerable interest in studying and impulsing a paradigm change to transform our world into a more sustainable one, yet its underlying learning mechanisms have remained overlooked. Although there is an apparent relationship between transformative learning and sustainability transformation, little has been done to systematically explore the contribution to sustainability transformation. This learning theory developed decades ago independently of sustainability discourses; however, it provides an analytical framework for understanding the learning processes, outcomes and conditions in individual and social learning towards sustainability transformation. Against this background, the following research question arises: To which extent can transformative learning lead to sustainability transformation?
This doctoral work aims to explore transformative learning processes, outcomes, and conditions occurring and advancing towards sustainability transformation of the textile-fashion industry in Mexico. Taking an exploratory approach, the methods employed were literature reviews to untangle concepts and to construct theoretical pillars to support the empirical research design and data analysis. For data collection, snowball-sampling techniques were used to explore the practice field of the textile-fashion industry in Mexico. Qualitative interviews were employed to gather data about the learning experiences of actors. Qualitative and quantitative methods were required to perform the respective data analysis, the qualitative codification of interviewees’ responses through MAXQDA being the most remarkable one. Analysis of social media content was also utilised to understand the communication and business practices of projects involved in the transformation of the textile-fashion sector. As a result, this work comprises three articles, one a systematic literature review and two empirical research articles, investigating the transformative learning processes of entrepreneurs in the development of sustainability niches.
As for the findings of this doctoral work, the use of transformative learning in sustainability transformation requires a careful study of the theory and its conceptual elements. Regarding the case study, transformative learning is inherent in forming and developing sustainability niches as entrepreneurs venture into them: It is individual prior learning, expectations and actions that initiate the path of sustainability transformation while disorienting dilemmas, critical reflection, and discourse accelerate them. Through these stages, it is when individual learning turns into social learning. On the other hand, based on the multi-level perspective, the interplay between the niche, regime and landscape levels generates a space for sustainability transformation and transformative learning.
This work contributes to deciphering the black box of learning in sustainability transformations. The principal endeavour was to build the theoretical bridges between this emerging area of inquiry and transformative learning theory, as a significant part of this theoretical construction required drawing upon other research fields such as sustainability transitions and sustainability entrepreneurship. The crosscutting feature of learning in those fields enabled the development of an awareness of boundary objects between those fields (e.g., expectations). Furthermore, this study is pioneering in exploring sustainability transformation processes of the textile-fashion industry in Latin American contexts. The findings of this work can also be extrapolated to other sectors in which entrepreneurs participate, such as local food production, sustainable mobility, among others
Im naturwissenschaftlichen Unterricht werden Hypothesen geprüft, Modelle genutzt, Experimente durchgeführt, Phänomene mit naturwissenschaftlichen Konzepten erklärt, die naturwissenschaftliche Fachsprache verwendet, gesellschaftliche Anliegen über Nachhaltigkeitskriterien erörtert usw. (KMK, 2004a, 2004b, 2004c). Von diesen Charakteristika des naturwissenschaftlichen Unterrichts können Barrieren ausgehen, die dazu führen, dass nicht alle Schüler*innen an dem naturwissenschaftlichen Lernen partizipieren können (Ferreira González et al., 2021). Schüler*innen können Fehlvorstellungen von naturwissenschaftlichen Konzepten entwickeln oder motorische Schwierigkeiten beim Experimentieren zeigen (Schlüter, 2018). Lehrkräfte stehen vor der Aufgabe, den naturwissenschaftlichen Unterricht inklusiv zu gestalten, wobei diese Barrieren reduziert und den Schüler*innen Zugänge geboten werden sollen. Von den Charakteristika naturwissenschaftlichen Unterrichts können nicht nur Barrieren, sondern auch Potentiale zur inklusiven Gestaltung ausgehen (Ferreira González et al., 2021; Abels & Brauns, 2020). Unter anderem können Phänomene anschaulich, verblüffend sowie auf unterschiedlichen Abstraktionsebenen präsentiert werden (Menthe & Hoffmann, 2015). Insgesamt fühlen sich Lehrkräfte jedoch noch nicht ausreichend vorbereitet, ihren Unterricht inklusiv zu gestalten (van Miegham et al., 2020). Aus diesem Grund fordern Simon und Moser (2019) hochschuldidaktische Lehrformate für die Professionalisierung für den inklusiven Fachunterricht zu entwickeln.
Im BMBF geförderten Projekt Nawi-In (Naturwissenschaftlichen Unterricht inklusiv gestalten) sind wir dieser Forderung nachgegangen, indem die Entwicklung professioneller Kompetenzen für den inklusiven naturwissenschaftlichen Unterricht von Lehramtsstudierenden der Primar- und Sekundarstufe beforscht wurde. Dabei wurden Lehramtsstudierende des naturwissenschaftlichen Primar- und Sekundarstufenunterrichts über drei Semester im Projektbandseminar begleitet. Im ersten Semester haben die Studierenden ihr theoretisches Wissen zum inklusiven naturwissenschaftlichen Unterricht vertieft, im zweiten Semester haben sie im Zuge der Praxisphase (halbjähriges Praktikum in der Schule) eigenen inklusiven naturwissenschaftlichen Unterricht gestaltet, reflektiert und beforscht, im dritten Semester fand die Aufbereitung und Analyse der Daten statt (Brauns et al., 2020). Als Teilprojekt des Nawi-In Projekts setzt diese Arbeit den Schwerpunkt auf drei Fokusse: die Entwicklung des Kategoriensystems inklusiver naturwissenschaftlicher Unterricht (KinU), die Beforschung der professionellen Handlungskompetenz sowie der professionellen Wahrnehmung bzgl. inklusiven naturwissenschaftlichen Unterrichts.
Im ersten Fokus geht es sowohl um die Entwicklung und Validierung des KinUs als auch um die Überprüfung der Gütekriterien des KinUs (Brauns & Abels, 2020, 2021b). Zunächst wurden die Charakteristika inklusiven naturwissenschaftlichen Unterrichts, die die Kategorien des KinUs 1.0 darstellen, in einem systematischen Review aus der Literatur (n=297) induktiv abgeleitet. Bei diesem Verfahren wurden insgesamt n=935 Kategorien abgeleitet, die sich auf insgesamt vier Abstraktionsebenen von der allgemeinen Hauptkategorien-, über die Subkategorien-, Code- bis hin zur konkreten Subcode-Ebene des KinUs verteilen. Während zunächst n=16 Kategorien die Verbindung naturwissenschaftlicher Charakteristika mit der inklusiven Umsetzung auf der Hauptkategorien-Ebene gebildet haben, waren es nach der Weiterentwicklung und Überarbeitung des KinUs 2.0 n=15 Hauptkategorien. Die Weiterentwicklung des KinUs fand mithilfe der Validierung durch Datentriangulation statt. Durch die Anwendung des KinUs auf Video- und transkribierte Audiodaten wurden fortlaufend weitere Kategorien induktiv abgeleitet. Das KinU 2.0 besitzt insgesamt über alle vier Ebenen n=2117 Kategorien. Zudem wurde die Struktur des KinUs vereinfacht, sodass die inklusiven Zugänge zu jedem naturwissenschaftlichen Charakteristikum bis zur Code-Ebene als ein gleichbleibendes Muster abgebildet werden können. Mit der Überarbeitung des KinUs wurden die Gütekriterien der qualitativen Forschung empirische Fundierung, Reproduzierbarkeit, Reliabilität, Kohärenz und Limitationen sowie Übertragbarkeit überprüft und begründet bestätigt.
Der zweite Fokus bezieht sich auf die Entwicklung und Beforschung der professionellen Handlungskompetenz der Lehramtsstudierenden bzgl. inklusiven naturwissenschaftlichen Unterrichts (Brauns & Abels, eingereicht, in Vorb. a, in Vorb. b). Dabei wurde analysiert, welche inklusiv naturwissenschaftlichen Charakteristika Lehramtsstudierende in ihrem Unterricht implementieren, wie sich ihre professionelle Handlungskompetenz während der Praxisphase entwickelt sowie welche Unterschiede und Gemeinsamkeiten sich für die Primar- und Sekundarstufen bzgl. ihrer professionellen Handlungskompetenz ergeben. Dafür wurden die Unterrichtsvideos, die die Studierenden während der Praxisphase jeweils zweimal von ihrem eigenen Unterricht angefertigt haben, mit dem KinU qualitativ inhaltlich analysiert. Insgesamt haben die Studierenden zwar unterschiedliche Zugänge auf der Subkategorien-Ebene zum naturwissenschaftlichen Unterricht implementiert, allerdings haben sie den Schüler*innen innerhalb dieser Zugänge nur selten verschiedene Optionen geboten. Das bedeutet, dass Studierende beispielsweise zur Anwendung naturwissenschaftlicher Untersuchungsmethoden zwar einen bestimmten Grad an Offenheit und ausgewählte kommunikative Zugänge gestaltet haben, innerhalb der Offenheitsgrade aber nur das geleitete Experimentieren für alle Schüler*innen angeboten haben. Im Vergleich der Schulstufen zeigt sich, dass sich die zunehmende Fachlichkeit von der Primar- zur Sekundarstufe wiederspiegelt. Insgesamt haben die Studierenden von dem ersten zum zweiten Unterrichtsvideo zunehmend mehr inklusiv naturwissenschaftliche Charakteristika in ihren Unterricht implementiert.
Im dritten Fokus wurde die professionelle Wahrnehmung von Lehramtsstudierenden bzgl. inklusiven naturwissenschaftlichen Unterrichts beforscht (Brauns & Abels, in Vorb. a, in Vorb. b). Dabei wurde analysiert, welche inklusiv naturwissenschaftlichen Charakteristika Lehramtsstudierende wahrnehmen, wie sich ihre professionelle Wahrnehmung entwickelt sowie welche Unterschiede und Gemeinsamkeiten sich für die Primar- und Sekundarstufe bzgl. ihrer professionellen Wahrnehmung ergeben. Dafür wurden video-stimulierte Reflexionen durchgeführt, wobei die Studierenden Videoszenen bzgl. inklusiven naturwissenschaftlichen Unterrichts beschreiben, interpretieren sowie Handlungsalternativen generieren sollten. Bei den Video-Stimulated Reflections (VSRef) haben die Studierenden eine Videovignette aus einem Sachunterricht zum Thema Löslichkeit reflektiert. Die VSRefs wurden zu drei Zeitpunkten durchgeführt: vor dem ersten Mastersemester und vor sowie nach der Praxisphase im zweiten Mastersemester. Zudem wurden während der Praxisphase jeweils zweimal mit allen Studierenden Video-Stimulated Recalls (VSR) durchgeführt. Dabei haben die Studierenden Ausschnitte ihrer eigenen Unterrichtsvideos reflektiert. Sowohl die VSRef als auch die VSR wurden transkribiert und mit dem KinU qualitativ inhaltlich analysiert. Die Lehramtsstudierenden haben zunehmend mehr inklusiv naturwissenschaftliche Charakteristika in den eigenen und fremden Unterrichtsvideos wahrgenommen. Zwischen den Schulstufen waren nur geringe Unterschiede zu erkennen. Am häufigsten haben die Studierenden Zugänge zur inklusiven Gestaltung der Anwendung naturwissenschaftlicher Untersuchungsmethoden wahrgenommen.
Insgesamt zeigt sich, dass die Lehramtsstudierenden ihre professionellen Kompetenzen bzgl. inklusiven naturwissenschaftlichen Unterrichts weiterentwickeln konnten. Zudem wurde mit der Entwicklung des KinUs ein Kategoriensystem zur Beforschung und ein Unterstützungsraster für Lehrkräfte zur Gestaltung inklusiven naturwissenschaftlichen Unterrichts geschaffen. Als Mehrwert für weitere Erkenntnisse im Bereich des inklusiven naturwissenschaftlichen Unterrichts ist es interessant, weitere Daten in die Analyse der professionellen Kompetenzen (angehender) Lehrkräfte einzubeziehen. Beispielsweise können Schüler*innen beobachtet werden, inwiefern sie partizipieren, um mit Bezug auf die Implementierung inklusiv naturwissenschaftlicher Charakteristika Rückschlüsse zu ziehen, inwieweit der naturwissenschaftliche Unterricht tatsächlich inklusiv gestaltet wurde
This dissertation, entitled “How to Embed Sustainability in the Core of Higher Education Institutions: Drivers of, Barriers to, & Patterns behind the Implementation Processes of Sustainability Curricula – Insights from a Quantitative Meta-Study with Data from around the Globe,” addresses the question of how sustainability curricula1 can be implemented and established in higher education institutions2. This research question is based on the assumption that sustainable development requires new ways of thinking and acting in the world. Accordingly, universities – as hubs for knowledge generation, innovation, and education – provide a central leverage point for sustainably developing society at large. Therefore, the institutionalization of sustainability curricula is not only socially demanded, but also stipulated in numerous political statements from the international community (e.g., those of the UN and UNESCO) and operationalized via Sustainable Development Goal No. 4: “Quality Education”. Previous findings on how such implementation can be successful and what factors support or inhibit the process have come primarily through case studies of individual higher education institutions. These studies provide important insights but have been largely descriptive rather than analytical and leave open questions about the generalizability of their findings – for example, the extent to which other universities can be guided by the experiences of the respective higher education institutions. The present dissertation addresses this research gap. Through a meta-study (i.e., an analytical comparison of existing case studies), generalizable findings on the implementation processes of sustainability curricula are explored. In the first step, a case universe was collected in order to provide a database for deeper analyses. In two further analysis steps that built on the case universe from Step 1, certain factors that promote or inhibit the implementation of sustainability curricula (Step 2) and specific implementation patterns (Step 3) were examined. The following paragraphs provide greater details and an overview of the respective findings. In the first step, a database of peer-reviewed English-language case studies from around the globe that report on such processes was created. A total of 230 case studies were identified, 133 of which focus on the implementation processes of sustainability curricula.3 A bibliometric analysis of the 230 case studies revealed that this field of research is growing, although the discourse is primarily dominated by authors from North America, Europe, Oceania, and Asia, with South America and Africa being underrepresented. In addition, a citation analysis demonstrated that some universities incorporate findings from other countries whereas other universities act in isolation. This observation leaves open the question of the extent to which universities learn from one another in order to advance the implementation of sustainability curricula. In the second step of the analysis, the qualitative data of the collected case studies (sample of 133 case studies) were compared using the case survey method, which is a specific type of a meta-1 Sustainability curricula include courses, programs, and certificates from all fields of study that deal in some form with sustainability topics. For a more-detailed discussion of what education for sustainable development (ESD) entails, see Section Error! Reference source not found..
2 Higher education institutions (HEIs) include universities, universities of applied sciences, and other institutions that offer at least a bachelor’s degree.
3 A detailed explanation of the case sample and subsamples can be found in Section Error! Reference source not found..
analysis. The focus of the comparison lay on the drivers of and barriers to the processes of sustainability curriculum implementation at higher education institutions. Driving- and inhibiting factors have been thoroughly examined theoretically in the discourse on education for sustainable development (ESD), especially those pertaining to higher education institutions. However, no large body of data has yet been created to empirically test these hypotheses. The present meta-study found that the following factors lead to the deep-rooted and comprehensive establishment of sustainability curricula: strong leadership support; the establishment of sustainability curricula in the areas of education, research, campus operations, and outreach activities; formal participation of internal (including students) and external stakeholders; and engagement by sustainability champions (change agents), who are often the first to implement sustainability curricula and can face strong resistance. Other enabling factors include strategic planning, coordination, communication, having a vision, external political influence, the presence of a window of opportunity (e.g., an environmental disaster, a change in presidency), and the availability of interdisciplinary meeting spaces. On the other hand, the strongest cited barriers to the implantation of sustainability curricula were found to be the lack of interdisciplinary meeting spaces, the lack of a vision, the lack of incentives, the lack of resources, an overly full curriculum, and an unsupportive / overly bureaucratic organizational structure. The third step of the analysis also built on data from the 133 case studies and explored whether certain types or patterns of implementation processes occur. Through the analysis, six implementation patterns were identified that share similar driving- and inhibiting factors. The respective interplay between factors leads to various degrees of sustainability curriculum implementation in terms of how deeply rooted and comprehensive this implementation is. As discussed in greater detail below, in descending order of the level of achieved deep-rooted change, these patterns are (1) a collaborative paradigm shift, (2) bottom-up institutional change, (3) top-down institutional change, (4) the presence of many barriers that hinder institutional change, (5) externally driven initiatives, and (6) initiatives that are scattered due to a lack of coordination. Across all patterns, two phases could be identified: First, the impetus to implement ESD may be initiated not only by internal actors, but also by external ones. This initiation can take hold from the “bottom-up” (i.e., by students or faculty), from the “top-down” (i.e., at the presidential level), or in both directions simultaneously. The following key factors appear to be important in driving the initial implementation forward: a culture of open communication between all stakeholders in which feedback and reflection are welcome and even actively solicited, the development of a shared understanding and vision that further create a sense of ownership and long-term success, a high level of collaboration among all stakeholders, and existing initiatives that lead to knowledge sharing and other resources. In this regard, informal collaboration and cooperation can partially compensate for a lack of presidential-level support and/or a formal communication structure. Furthermore, developing a strategy with individual steps and shared responsibility leads to more-successful implementation of ESD at higher education institutions. The presented findings add a complementary empirical perspective to the discourse on the establishment of ESD at higher education institutions. First, the case studies that specifically address the implementation processes of sustainability curricula are reviewed and analyzed here for the first time as part of a research landscape. This research landscape reveals where research on such implementation processes has been or is being conducted. On this basis, both researchers and funders can reflect on the status quo and plan further research- or funding endeavors. Second, this dissertation offers the opportunity to compare a multitude of individual case studies and thus to develop new and generalizable insights into the implementation of sustainability curricula. The empirical analysis uses 133 case studies to identify key factors that promote or inhibit the implementation of sustainability curricula and to add a complementary perspective to the discourse, which has thus far been dominated by theoretical considerations and individual case studies. The analysis thereby offers a new perspective on generalizable influencing factors that appear to be important across different contexts. Thus far, specific patterns of implementation processes have been infrequently studied, and with few datasets. This dissertation analyzes the complex interplay between over 100 variables and provides one of the first research attempts at better understanding the processes that lead to the deep-rooted and comprehensive implementation of sustainability curricula. Internal and external practitioners of higher education institutions can find examples and evidence that can be useful in planning the next steps of their sustainability curriculum implementation. In the future, higher education institutions will play an even greater role in the journey toward sustainable development. This dissertation offers generalizable empirical findings on how universities can succeed in recognizing their own responsibility to that end and in realizing this transformation through the implementation of ESD.
TIME for REFL-ACTION: Interpersonal competence development in projectbased sustainability courses
(2021)
This dissertation investigates interpersonal competence development in project-based sustainability courses. Visions of a sustainable, safe, and just future cannot be reached by one individual alone. Thus, future change agents need to be able to collaborate and engage with stakeholders, to approach the manifold crises, challenges, problems, and conflicts we are facing together, and to promote and push forward sustainability transitions and transformations. Therefore, this research investigates three project-based sustainability graduate courses by comparing and contrasting teaching and learning outcomes, processes, and environments. A comparative case study approach using a Grounded Theory-inspired research design which triangulates several qualitative methods and perspectives is applied to allow for generalizable insights. Thereby, this dissertation provides empirically-informed insights which are further discussed in relation to selected teaching and learning theories. This leads, first, to a discussion of practical implications within (and beyond) sustainability higher education; and second, provides a theoretical foundation for interpersonal competence development in project-based learning settings – so that educating future change agents can gain momentum.
Findings of this research show that embracing conflicts when they occur (i.e. before they provoke cascading effects in the form of further conflicts down-the-road) is an effective strategy to help further develop interpersonal competence. This requires a conflict-embracing attitude. Attitude, in general, seems to be key in interpersonal competence and competence development overall. Self-reflection, if not explicitly required by outside influences (such as instructors), arises naturally from a self-reflective attitude, and is shown to provide the basis for developing interpersonal competence. This research introduces the term ‘Refl-Action’ which stresses the importance of pairing ‘learning by doing’ (as is often the focus in project-based learning settings) with conscious moments of ‘reflecting about the doing’.
More specifically, the research presented here identified four learning processes for interpersonal competence development: receiving input, experiencing, reflecting, and experimenting. Based on the empirical data, when the four processes are purposefully combined, following a meaningful sequence attitudes, knowledge, and skills in collaborative teamwork and impactful stakeholder engagement, are fostered (two facets of interpersonal competence). Each of the four learning processes is set in motion through various interactions students engage in during project-based sustainability courses: student-student (labeled ‘peer’), student-instructor (labeled ‘deliberate’), student-stakeholder (labeled ‘professional’), and student-mentor (labeled ‘supportive’) interactions. When these interactions are made explicit subjects of inquiry – i.e. the (inter-)action is linked with (self-)reflection – different learning processes complement one another: Interpersonal competence facets (collaborative teamwork and impactful stakeholder engagement) and domains (attitudes, knowledge, skills) are fostered. While, overall, interactions, processes, and conflicts have been identified as supportive for interpersonal competence development, trust has emerged as another variable inviting further investigation.
The findings of this thesis can be useful not only to support more conscious course design and facilitation, but should also be taken into consideration in other project-based (sustainability) settings. Both, sustainability novices and experts are regularly required to engage in teams and with stakeholders. Applying a conflict-embracing and self-reflective attitude allows to actively deal with differences encountered where diverse people interact, and to move forward on sustainability problems and visions in collaboration.
In zahlreichen, sowohl wissenschaftlichen als auch politischen Veröffentlichungen, wird die "Energiewende" als Transformationsprojekt eingeordnet. Zweifelsohne birgt eine Umstellung auf ein erneuerbares Energiesystem transformative Potenziale. Die Bedeutungsbestimmung von "Energiewende" oder auch Transformation bleibt in Politik und Forschung aber häufig unklar. Um dem zu begegnen, wird in der vorliegenden Studie die Bedeutung von "Energiewende", wie sie im Bundestag verhandelt wird, untersucht. Darauf aufbauend wird analysiert, ob und inwiefern die „Energiewende“ einem Anspruch als Transformationsprojekt gerecht werden kann, bzw. wie sich die Wirkrichtung der mit "Energiewende" verbundenen Politiken im Spannungsfeld beharrend – reformistisch – transformativ verorten lässt. Die besondere gesellschaftliche Bedeutung der Bundestags-Debatten um "Energiewende" leitet sich diskurstheoretisch unter anderem aus der ihnen zukommenden "Schaufensterfunktion" ab, wonach die Debatten strategisch auf eine außerparlamentarische Öffentlichkeit ausgerichtet sind. Hinzu kommt, dass sich der hier stattfindende Diskurs, bspw. in Gesetzen, unmittelbar materialisiert. Als Startpunkt der Untersuchung wird der Beginn der rot-grünen Regierungszeit gewählt (1998), da diese – u.a. wegen der Verabschiedung des Erneuerbaren-Energien-Gesetzes (EEG) und dem politischen Beschluss zum Atomausstieg – in besonderer Weise mit der "Energiewende" in Verbindung gebracht wird. Als Endpunkt dient die letzte vollständige Wahlperiode zum Zeitpunkt der Untersuchung. Die Diskursanalyse bezieht sich demnach auf die Bundestagsdebatten zur "Energiewende" zwischen der 14. und 18. Legislaturperiode (1998-2017). Das methodische Innovationspotenzial der Arbeit liegt insbesondere in der Verbindung aus einem Verfahren quantitativer, computerbasierter Diskursanalyse mit einer qualitativen Analyse. Als Ergebnis der Verknüpfung von Transformations- und Diskurstheorie wird ein methodisch komplexes Forschungsdesign präsentiert, das sich neben der Analyse des "Energiewende"-Diskurses auf weitere Bereiche der politischen Transformationsforschung übertragen lässt.
Die vorliegende Dissertationsschrift analysiert die Konstruktion schützenswerter "Natur/en" in Gebieten "neuer Wildnis" aus Perspektiven der Sozialen Ökologie sowie der Geschlechterforschung. Das zentrale Erkenntnisinteresse zielt auf den Umgang mit und die Zuschreibungen auf Neobiota in Gebieten "neuer Wildnis". Ziel ist es, herauszuarbeiten, wie in der Konstruktion "fremder Natur/en" in "neuer Wildnis" gesellschaftliche Naturverhältnisse und Geschlechterverhältnisse wechselseitig miteinander verwoben sind und inwiefern in dieser Vermittlung dichotome und hierarchisierende Trennungen wirksam werden. Die empirische Basis der Untersuchung bilden zwei Literaturreviews sowie eine qualitative Interviewstudie zu Naturverständnissen in zwei Untersuchungsgebieten "neuer Wildnis". Dabei werden Neobiota als Ausdruck gesellschaftlicher Naturverhältnisse analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass Neobiota in "neuer Wildnis" einerseits als Bestandteil dynamischer Naturentwicklung und schützenswerter Prozesse akzeptiert und nicht (mehr) aufgrund ihrer "Fremdheit" abgewertet werden. "Neue Wildnisse" können mithin als sozial-ökologische Vermittlungsräume gelesen werden, in denen sich die Konstruktion des Schützenswerten verschiebt und hierarchisierende Trennungen abgebaut werden. Andererseits werden Neobiota in Gebieten "neuer Wildnis" oftmals aufgrund ihrer "Ungezähmtheit" und Unkontrollierbarkeit von Eingriffen und Pflegemaßnahmen zur (Wieder-)Aneignung von Kontrolle über "fremde Natur/en". Die potentielle Beherrschbarkeit von Natur bleibt mithin auch in Gebieten "neuer Wildnis" grundlegende Voraussetzung für ihre Schutzwürdigkeit. Damit festigen sich in den Zuschreibungen auf Neobiota hierarchisierende Trennungen und reproduzieren die Konstruktion von "Natur" und "Weiblichkeit" als sich gegenseitig stabilisierendes Unterordnungsverhältnis.
Siliziumorganische Substanzen sind aus dem Alltag kaum wegzudenken. Sie kommen in vielfältiger Form vor und finden durch ihre Stabilität in vielen Produkten des Haushalts und der Industrie Anwendung. Eine Freisetzung in die Umwelt ist unvermeidbar. Siliziumorganische Substanzen konnten bereits in allen Umweltkompartimenten (Luft, Wasser, Boden) analytisch nachgewiesen werden. Welche Risiken von dieser Stoffgruppe ausgehen, ist noch nicht abschließend geklärt. Dennoch gibt es Hinweise auf negative Auswirkungen auf Mensch und Umwelt. Deshalb sollten Strukturen in siliziumorganischen Substanzen untersucht werden, die einen Abbau in der Umwelt begünstigen, um die Akkumulation dieser Stoffe in der Umwelt zu verringern. Dafür wurden diverse biotische und abiotische Abbautests mit unterschiedlichen siliziumorganischen Substanzen durchgeführt. Der Fokus der vorliegenden Arbeit lag vor allem in der biologischen Abbaubarkeit der Substanzen. Es wurden die Organisation for Economic Co-operation and Development (OECD)-konformen Tests Closed-Bottle-Test (CBT, OECD 301D) und Manometrischer Respirationstest (MRT, OECD 301F) durchgeführt. Die Hydrolysierbarkeit wurde mithilfe des Hydrolysetests OECD 111 bei unterschiedlichen pH-Werten untersucht. Bei bestimmten Substanzgruppen ohne biologischen Abbau wurde das Verhalten der Substanzen bei Bestrahlung mit verschiedenen Bestrahlungsquellen untersucht. Die Analyse der Primärelimination der siliziumorganischen Substanzen erfolgte je nach Substanzeigenschaften mithilfe der Hochleistungsflüssigkeitschromatografie gekoppelt mit einem Spektrometer mit ultraviolettem und sichtbarem Licht (HPLC-UV/Vis) oder der Gaschromatografie gekoppelt mit einem Massenspektrometer (GC-MS). Die Transformationsprodukte wurden hingegen mithilfe der Flüssigkeitschromatografie gekoppelt mit einem Mehrfach-Massenspektrometer (LC-MSn) analysiert. Für eine umfassende Bewertung des biologischen Abbaus von siliziumorganischen Substanzen wurden ein Vergleich mit analogen Kohlenstoffverbindungen und eine Aufstockung mit Daten aus der Datenbank der Europäischen Chemikalien Agentur (ECHA) durchgeführt. Die Gruppierung der Substanzen nach ihren Strukturmerkmalen wurde hinzugezogen, um Rückschlüsse auf die Abbaubarkeit zu ziehen. Eine besser biologisch abbaubare Grundstruktur brachte für die Benzenderivate keine Verbesserung der biologischen Abbaubarkeit. Dennoch hatte die Einführung von +M-Gruppen am Aromaten einen positiven Einfluss auf die Geschwindigkeit und den Grad des photolytischen Abbaus. Die Bestrahlungsquelle hatte ebenfalls einen deutlichen Einfluss auf die Eliminierungsrate während des Photolyseexperiments. Mit einer Veränderung der Wellenlängen in den kurzwelligen Bereich und der daraus resultierenden energiereicheren Strahlung konnten die Substanzen schneller und teilweise vollständig primär eliminiert werden. Bei allen Abbaupfaden hatte die Hydrolyse eine entscheidende Rolle und wurde als einer der Hauptabbauprozesse charakterisiert. Bei einer Verbindung wurde im Nachgang an die biotischen und abiotischen Abbautests eine ausführliche Aufklärung der elf gebildeten Transformationsprodukte vorgenommen. Um den Einfluss von Silizium in organischen Substanzen auf die biologische Abbaubarkeit zu untersuchen, wurde der direkte Vergleich von siliziumorganischen Substanzen und deren Kohlenstoffanaloga im CBT durchgeführt. Dabei hat sich gezeigt, dass drei von fünf Kohlenstoffverbindungen und keine siliziumorganische Verbindung als leicht biologisch abbaubar eingestuft werden konnten. In allen bis auf einen Fall konnten für die Kohlenstoffverbindungen höhere Abbauraten im CBT beobachtet werden. Die Hydrolyse wurde als erforderlicher Schritt vor dem biologischen Abbau von siliziumorganischen Substanzen identifiziert. Das siliziumfreie Produkt der Hydrolyse bestimmte den Grad des biologischen Abbaus. Die gute biologische Abbaubarkeit der einen siliziumorganischen Verbindung resultierte aus der leicht hydrolysierbaren Silizium-Stickstoff-Bindung und der leichten biologischen Abbaubarkeit des siliziumfreien Hydrolyseproduktes. Die siliziumhaltigen Reaktionsprodukte der Hydrolyse waren nicht biologisch abbaubar. Bioabbaudaten aus eigenen Experimenten, aus vorhergehenden in der Arbeitsgruppe durchgeführten analogen Arbeiten und aus der ECHA-Datenbank wurden zusammengetragen, um einen Datensatz zu generieren. Die 182 Substanzen des Datensatzes wurden hinsichtlich ihrer Struktur gruppiert, um allgemeine Erkenntnisse für die biologische Abbaubarkeit von siliziumorganischen Verbindungen abzuleiten. Es gab Gruppen mit Substanzen, die überhaupt nicht biologisch abbaubar waren (z. B. zyklische, lineare und verzweigte Siloxane). Gruppen, die Substanzen mit Ethern, Estern, Oximen, Aminen und Amiden enthielten, waren hydrolyseanfällig, sodass auch leicht biologisch abbaubare Zwischenprodukte gebildet werden konnten. Die siliziumfreien Hydrolyseprodukte waren meist biologisch abbaubar, während die siliziumhaltigen Hydrolyseprodukte persistent waren. Allgemein hat sich gezeigt, dass Modifikationen am Molekül einen positiven Einfluss auf die Abbaubarkeit haben können. Beispielsweise können Heteroatome eine Veränderung der Polarität bzw. der Elektronendichte hervorrufen, was die Photolyse- und Hydrolysefähigkeit und folglich auch den Bioabbau zum Positiven verändern kann. Das Einführen solcher Heteroatome oder funktioneller Gruppen in Polysiloxanketten kann demnach ein vielversprechender Ansatz für leichter abbaubare siliziumorganische Verbindungen sein. Nicht abbaubare Stoffe sollten vermieden werden, wenn sie nach ihrer Verwendung in die Umwelt gelangen.
Das Bildungskonzept Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE) gilt als Schlüsselfaktor für eine nachhaltige Entwicklung. Die Stärkung der Kompetenzen von Multiplikatoren und somit Lehrkräften als Gestalter formaler Bildung ist ein Ziel auf dem Weg zu einer qualitativ hochwertigen Bildung. Es gilt, im Verlauf der Lehrkräftebildung Möglichkeiten zu schaffen, die Entwicklung relevanter Kompetenzen gezielt zu unterstützen, um effektivere Ergebnisse im Bereich BNE zu erreichen. Für den universitären Teil der Lehrkräftebildung geht dies einher mit einer entsprechenden Gestaltung von Lernumgebungen, durch die angehende Lehrkräfte relevante Kompetenzen zu Beginn ihres individuellen Bildungsweges entwickeln können. Darüber hinaus sollen durch entsprechende Fort- und Weiterbildungsformate auch bereits im Schuldienst tätige Lehrkräfte erreicht werden. Das als transdisziplinäres Format angelegte Entwicklungsteam Sachunterricht, bestehend aus Sachunterrichtslehrkräften, Vertretern außerschulischer Bildungsorte und Forschenden der Universität, bildet den Ausgangspunkt dieser Arbeit. Die vorliegende Arbeit fokussiert die Untersuchung von Möglichkeiten der Professionalisierung von (angehenden) Lehrkräften zu BNE im Kontext des Entwicklungsteams. Dazu wurde zunächst theoretisch-konzeptionell der Frage nachgegangen, welche Kompetenzen relevant für die Integration von BNE in Schule und Unterricht sind und wie Lehr-Lernsettings gestaltet werden sollten, um die Entwicklung entsprechender Kompetenzen zu unterstützen. Im Rahmen zweier empirischer Studien wurde anschließend einerseits die Kompetenzentwicklung seitens der Studierenden analysiert, die an einem durch das Entwicklungsteam begleiteten Seminar teilnahmen. Andererseits liegt der Fokus auf dem spezifischen Format des transdisziplinären Entwicklungsteams und es wurde untersucht, inwiefern wechselseitiges Lernen zwischen den Entwicklungsteammitgliedern initiiert werden und dies in einer Veränderung der pädagogischen Praxis resultieren kann. Aufgrund seiner hohen Anschlussfähigkeit an den bildungswissenschaftlichen Diskurs wurde das Modell der BNE-spezifischen professionellen Handlungskompetenz den konzeptionellen Überlegungen und den darauf aufbauenden empirischen Untersuchungen zugrunde gelegt. Die Gestaltung eines Lehr-Lern-Settings für angehende Lehrkräfte mit dem Ziel der Förderung entsprechender Kompetenzen wurde anhand des Konzepts der offenen Lernumgebung vorgenommen. Die Ergebnisse zeigen zum einen, dass das in enger Zusammenarbeit mit dem Entwicklungsteam als offene Lernumgebung durchgeführte Seminar die Professionalisierung der Studierenden unterstützt und der Aufbau von (BNE-spezifischer) professioneller Handlungskompetenz durch kollaboratives Gestalten in Kooperation mit der Praxis ermöglicht wird. Zum anderen zeigt sich, dass die transdisziplinäre Zusammenarbeit ein wechselseitiges von- und miteinander Lernen zu BNE im Entwicklungsteam Sachunterricht fördert und Professionalisierungsprozesse sowohl seitens der Lehrkräfte als auch des außerschulischen Akteurs zumindest in einigen Bereichen angestoßen wurden.
Pestizide werden als Pflanzenschutzmittel im landwirtschaftlichen Bereich und als Biozide z. B. in der Industrie, in Haushalten und Kommunen eingesetzt. Bereits auf den behandelten Flächen und in den angrenzenden Gewässern können Pestizide Abbauprozessen durch u. a. Photolyse unterliegen. Diese Prozesse führen zur Entstehung von Transformationsprodukten (TP), deren Berücksichtigung bei der Umweltrisikobewertung für ein umfassendes Risikomanagement von großer Bedeutung ist. Doch gibt es über die in der Umwelt vorkommenden Transformationsprozesse und die dabei entstehenden TP immer noch Wissenslücken. Darüber hinaus sind die Eintragswege von TP, vor allem von Biozid-TP, in die angrenzenden Gewässer zum Teil unbekannt. Da eine Vielzahl von TP mit unterschiedlich starken ökotoxikologischen Effekten bewertet werden muss, besteht ein großer Bedarf an schnellen und umfassenden Methoden, um die stetig wachsende Anzahl an Chemikalien auf dem Markt erfassen zu können. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist daher, das Verhalten und den Verbleib ausgewählter Pestizid-TP in der aquatischen Umwelt zu analysieren. Zu diesem Zweck wurden unterschiedliche Phototransformationsprozesse von Pestiziden sowie der Eintrag aus Fassaden über Regenwasserversickerungsanlagen (RVA) in angrenzenden Gewässern der Stadt Freiburg untersucht. Schlussendlich erfolgte die Identifizierung der ökotoxikologischen Eigenschaften von 45 Pestizid-TP in einem mehrstufigen Ansatz durch die Kombination experimenteller und computerbasierter Methoden. Inwiefern unterschiedliche Phototransformationsprozesse zu unterschiedlichen TP führen, wurde im ersten Teil der Arbeit durch einen Vergleich der Entstehung von TP durch direkte und indirekte Photolyse der Substanzen Penconazol, Terbutryn und Mecoprop untersucht. Weiterhin wurde der Abbau durch die Bestrahlung mit unterschiedlichen Xenonlampen untersucht. Im zweiten Teil der Arbeit wurde der Eintrag von Bioziden, die in Fassadenanstrichen Anwendung finden, und deren TP über Regenwasserversickerungsanlagen in das Grundwasser untersucht. Dabei wurden qualitative und quantitative Target-Screening-Methoden zum Nachweis und zur Quantifizierung bekannter und unbekannter TP der Biozide Diuron, Terbutryn und Octhilinon (OIT) in der aquatischen Umwelt mittels Flüssigkeitschromatographie mit gekoppeltem Massenspektrometer (LC-MS) kombiniert. Die ökotoxikologischen Eigenschaften von 45 Pestizid-TP wurden im dritten Teil dieser Arbeit in einem mehrstufigen Ansatz untersucht. Insgesamt zeigte sich, dass die Berücksichtigung von TP im Rahmen von Gewässerüberwachung und Risikobewertung eine genauere Abschätzung der Risiken durch Schadstoffe ermöglicht. Die in dieser Dissertation entwickelte Vorgehensweise, bei der TP zunächst im Labor erzeugt und bewertet und anschließend in aquatischen Systemen gezielt analysiert werden, kann einen wichtigen Beitrag zur Regulatorik des Einsatzes und der Zulassung von Pestiziden leisten.
The principle of this thesis was to study the environmental fate of three highly used psychotropic drugs and this achieved through: 1) examining the biodegradability of TMI, DMI and CPTX, 2) studying the behaviour of TMP, DMI and CPTX in photodegradation tests using Xe and UV lamps with studying the effect of different environmental conditions on their UV-photodegradation behaviour, 3) monitoring the primary elimination of TMP, DMI and CPTX during photodegradation and biodegradation tests using HPLC, and measuring their degree of mineralization by means of dissolved organic carbon analyser (DOC), 4) elucidating the structures of the transformation products (TPs) which formed during the degradation of TMI, DMI and CPTX by using LC-MS/MS analysis, 5) analysing the biodegradability of their TPs by laboratory tests and in-silico assessments in order to determine the fate and persistence of these TPs in the aquatic environment, 6) conducting in-silico toxicity predictions for the selected psychotropic drugs and their TPs in human (carcinogenicity, genotoxicity and mutagenicity) and in eco-system (toxicity to microorganisms and toxicity in rainbow trouts). As an overall conclusion, the present work demonstrates that a combination of laboratory simulation tests, LC-MS/MS analysis and in-silico tools result in valuable new information regarding environmental fate of three important psychotropic drugs and their TPs. This dissertation also highlights that different environmental conditions such as temperature, initial drug concentration and pH can differently affect the degradation behaviour of pharmaceuticals even when they are highly structurally related. Therefore, one cannot conclude from one pharmaceutical to another but each one needs to be investigated individually and this present a great challenge for risk assessment kinetics of chemicals in the aquatic environment. The results presented here showed that the investigated pharmaceuticals and their TPs can negatively affect the environment which may be harmful to the ecosystem as they might have been present for decades in the aquatic environment without any knowledge of their environmental fate or connected risk. Therefore, further work needs to be done including analysis of environmental samples (e.g., surface waters), as well as laboratory toxicity tests to further expand knowledge on their exact environmental impact.
Despite growing research on sustainability transformations, our understanding of how transformative transdisciplinary research can support local actors who foster change towards sustainability is still somewhat limited. To contribute to this research question, the investigator conducted research in a transdisciplinary case study in Southern Transylvania, where non-governmental organizations (NGO) drive sustainability initiatives to foster desired changes (e.g., supporting small-scale farmers or conserving natural and cultural heritage). Interactions with these local actors and reflections on the research question shaped the research of this dissertation. In paper 1, the author conducted a literature review on amplification processes that describe actions, which local actors can apply to increase the impact of their sustainability initiatives. In paper 2, he conducted a literature review on the application of indigenous and local knowledge (ILK) in sustainability transformations research to understand whether this research engages with the conceptualization of transformations from local actors. The results show that ILK is generally applied to confirm and complement scientific knowledge in contexts of environmental, climate, social-ecological, and species change. In paper 3, the author derived principles that provide guidance for how to integrate sustainability initiatives from local actors in transformative transdisciplinary research. Based on his transdisciplinary research with the NGOs in Southern Transylvania and by using systems and futures thinking as an approach for analysis, he derived three principles that provide guidance for the co-design of sustainability intervention strategies that build on, strengthen, and complement existing initiatives from local actors. In paper 4, the author explored empirically how to identify relevant local actors for collaborations that seek to intervene in specific characteristics of a system (e.g., parameters or design of a system). He applied a leverage points' perspective to analyse the social networks of the NGOs in Southern Transylvania that amplify the impact of their initiatives. This dissertation as a whole contributes insights to three recommendations of how transformative transdisciplinary research can support local actors fostering change towards sustainability: First, by conducting research that studies and supports local actors who increase the impact of their sustainability initiatives via amplification processes (Paper 1 and 4); Second, by engaging specifically with the initiatives, networks, and knowledge from local actors, who foster bottom-up, place-based transformations (Paper 1-4); Third, by identifying and collaborating with local actors that are relevant for strategic systems interventions that build on, strengthen, and complement existing initiatives (Paper 3-4).
A Matter of Connection: Competence Development in Teacher Education for Sustainable Development
(2021)
Based on a dual case study, this cumulative dissertation investigates how individual "education for sustainable development" (ESD) courses, as part of the teacher education programs at Leuphana University in Lüneburg/Germany and Arizona State University (ASU)/USA, actually foster students' ESD-specific professional action competence. Furthermore, this work sheds light on the link between learning processes and outcomes, to reveal which factors actually affect the achievement of ILOs and competence development. The findings of this study indicate that both courses under investigation eventually live up to their role and increased student teachers' competence and commitment to implement ESD in their future careers; yet, mainly due to their different thematic foci, to varying degrees. Additionally, the four Cs (personal, professional, social, and structural connections) were revealed as significant factors that support students' learning and should be considered when planning and designing course offerings in TESD, with the goal of developing students' knowledge, skills, and attitudes.
Excessive fertilizer use leads to nutrient imbalances and losses of these to the environment through leaching, runoff and gaseous emissions. Nutrient use efficiency (NUE) in agriculture is often low and improving it could increase the sustainability of agricultural systems. The main aims of this thesis were to gain a better understanding of plant-soil-microbe interactions in order to improve agricultural NUEs. The studies included experimentally tested how crops respond to addition of high carbon amendments, fertilizer application rates and timing, and crop rotations. Furthermore, methods for measurement of roots were compared and a protocol for measurement of roots was developed. The first experiment simulated an agricultural field using mesocosms. In this setting, the researchers tested the effect of 4 previous crops (precrops), which either had or did not have a symbiosis with arbuscular mycorrhizal fungi (AMF)/rhizobia, on the focal crop (winter barley). They also tested the addition of high carbon amendments (wheat straw/sawdust) for immobilization of residual soil nitrogen (N) at harvest of the previous crop. Overall, the findings were that non-AMF precrops had a positive effect on winter barley yield compared to AMF precrops. Wheat straw reduced N leaching, whereas sawdust addition had a negative effect on the yield of winter barley. The second experiment tested the effect of different fertilizer (N/phosphorus (P)) application timings on plant traits grown in rhizoboxes. Overall, delaying N application had a more detrimental effect on plant biomass than delaying P application. The root system increased its root length initially due to N-deficiency, but was quickly thus N-limited that root length was relatively lower than the control group. Because of the many root related measurements in the second experiment, a step-by-step method for measuring root traits under controlled and field conditions was developed and included in this thesis. This method paper describes precisely how root traits of interest can be measured, and helps with deciding which approach should be taken depending on the experimental design. Additionally, the authors compared the bias and accuracy of several popular root measurement methods. Overall, these results highlight the importance of crop choice in crop rotations and the plasticity of root systems in relation to nutrient application. The results show high carbon amendments could reduce nitrate leaching after the harvest of crops, especially those with high risk of nitrate leaching, although they had only small impacts on yield.
One of the Colombian strategies to diversify and decarbonize the energy sector is encouraging the use of non-conventional renewable resources (NCRR). This thesis measures the environmental rebound effect (ERE) when increasing the shares of wind power into the Colombian power grid in the residential (household) sector. For doing so, a process-based Life Cycle Assessment (P-LCA), an environmental extended input output (EEIO) model and re-spending models (almost ideal demand system AIDS) were applied. Direct rebound effect was measured thought the elasticity price of the electricity demand; furthermore, the environmental savings for increasing the shares of wind power into the grid were calculated via P-LCA. For doing so, a P-LCA for a wind farm in Colombia was performed, whereas the information for other energy resources (Hydro, Coal, Gas, Solar and Thermal) where collected from Ecoinvent 3.4 database. To calculate the environmental indirect rebound effect the monetary savings obtained for the environmental efficiency were calculated. For doing so, an AIDS was applied to obtain the marginal budget shares (MBS). Combining the MBS obtained with the EEIO model the monetary savings were translated into environmental indicators. The ERE is presented for ten impact categories (climate change (CC), acidification (A), ecotoxicity (E), marine eutrophication (MEUT), terrestrial eutrophication (TEUT), carcinogenic effects (CE), non-carcinogenic effects (NCE), ozone layer depletion (OD), photochemical ozone creation (POC), and respiratory effects, inorganics (RES)). Moreover, a sensitive analysis was conducted to measure the variability of the ERE to different values of the direct rebound effect and different percentages of price efficiency. The results show that the inclusion of the environmental rebound effect has generally a non-negligible impact on the overall environmental indicators across all studied years. Such impacts ranging across impact categories from 5% (eutrophication) and 6,109% (photochemical oxidant creation) for the combined model, whereas for the single model the values fall on the ranges of 1% (eutrophication) and 9,277% (photochemical oxidant creation). Further, a sensitivity analysis of the elasticity price of the electricity and the price of the electricity reveals that the ERE varies in different ways, specifically, changes in these parameters could vary the impacts, respectively, by up to about <1% and 38%. Backfire effects are present for 8 of the 10 environmental impacts studied in different magnitudes across the years, depending meanly of the savings available to re-invest.
This doctoral dissertation aims to contribute to clarification of the potential of learning for water governance. The goal is to trace and understand the environmental impacts of learning through participation (research aim 1) and adaptive management (research aim 2), and the effect of learning on participation as a governance mode (research aim 3). For this goal, the researcher engages in a predominantly qualitative research design following the case study method. For every specific research aim cases are selected and analysed qualitatively according to conceptual categories and mechanisms which are defined beforehand. Quantitative studies are used to corroborate the results for research aim 1 and 2 in a mixed-method approach to enhance the validity of results. The empirical research context is European water governance, the implementation of the EU Water Framework and EU Floods Directive (WFD, FD) specifically. Eight cases of participatory decision-making across three European countries and five cases of adaptive management in Northern Germany for WFD implementation are examined to identify whether learning in these processes enhanced environmental outcomes. To detect whether governance learning by public officials occurred, the design of participatory processes for FD implementation in ten German federal states is assessed. The findings of research aim 1, understanding learning through participation and its effects on water governance, reveal that participatory planning led to learning through improved understandings at an individual and group level. Learning did, however, hardly shape effective outcomes. In the AM cases (research aim 2) managers and participants of implementing networks improved their knowledge as well as capacities, and spread the results. Nonetheless, environmental improvement was not necessarily linked to ecological learning. Regarding learning about participation as a governance mode (research aim 3) all interviewed public officials in German federal states reported some degree of governance learning, which emerged not systematically but primarily drawing on own experiences and intuition. These findings are condensed into three overarching lessons for learning in water governance: (1) Interactive communication seems to form the overall frame for participant and group learning. Framing of learning experiences turned out to play an important and potentially distorting role, for which professional facilitation and structured knowledge aggregation methods might be an im-portant counterbalance. (2) Learning did not automatically enhance environmental outcomes. It may thus not be an explanatory variable for policy outcomes, but a conditioning or intervening variable related to collective action, motivation for participation, and situating the issue at hand at wider societal levels. (3) The concepts of puzzling and powering might help understand learning as a source for effectiveness in the long-term when complemented with interest-based debates for creat-ing sufficient political agency of policy issues. Learning seen as puzzling processes might instruct acceptance and legitimization for new powering efforts. The perpetuation of learning in systematic ways and structures appears to characterize an alternative to this reflexive and strategic interplay, for which the water-related EU directives provide the basis.
Transforming the International Food Supply – Sustainable Practices in Small Intermediary Businesses
(2021)
The global food system faces many complex challenges, and there is general agreement that a transformation is needed. While localizing food has been proposed as a means to this end, changing global food supply chains may also lead to sustainable food systems. Because most food systems today have an international dimension and are likely to remain connected, on one way or another, to other ones across the globe, it is necessary to find solutions to problems such as exploitation or environmental degradation. Addressing this challenge and the related gap in the literature, this study examines the emerging practices of small intermediary food businesses, which act between agricultural producers and consumers, and may have the potential to advance sustainability in international food supply. Including a systematic review of the literature on food systems change (Study#1), this dissertation adopts a transformational sustainability research methodology, which is solution-oriented, aims to integrate system, target and transformation knowledge, and is characterized by a transdisciplinary research practice. It conceptualizes challenges of international food supply and empirically investigates entrepreneurial solution approaches to address these challenges (Study#2). Two transdisciplinary research projects with small coffee businesses located in Germany, Mexico, and the U.S. were conducted to examine how these approaches could be implemented (Study#3, Study#4, Workshop reports 1+2). Overall, this study shows that challenges in international food supply chains can be conceptualized as negative effects of large geographical and relational distances. It also identifies five entrepreneurial solution approaches specified by twelve sustainability-oriented design principles to address these negative effects. Creating relational proximity between supply chain actors, that is, strong relationships based on knowledge and care, seems to be a key factor to advance sustainability in international food supply.The results also suggest that by building such strong relationships and changing the fundamental principles of international food trade, small intermediary businesses could be important agents in food system transformations.
Since the early 2000s, ecosystem services strongly gained significance as a research topic. However, the temporal dimension of ecosystem services has not been taken into consideration, although this should be the basis for a sustainable long-term management of ecosystems and their services. Therefore, the author presents three articles in this thesis that deal with temporal aspects of ecosystem services. In two of them she also present a proposal for a framework for the classification of ecosystem services based on their temporal dynamics. In this dissertation she differentiates between two types of temporal aspects, both of which have in common that change takes place over a certain period of time. The concepts of transformation, transition and regime shift are used to describe changes in social or ecological systems as a whole, for example the transformation towards a more sustainable society. The temporal dynamics, on the other hand, relate to the temporal changes in ecosystem services themselves. The first article focuses on how the literature on ecosystem services incorporates social and ecological change. The second and third articles deal with the temporal dynamics of ecosystem services. While the second article presents a preliminary framework for categorizing the temporal dynamics of ecosystem services, the third article uses this framework to test how the temporal dynamics of ecosystem services are represented in the literature. Based on the insights from the three articles, the author concludes that most of the studies on ecosystem services only focus on one point in time. One reason for this is that most studies are conducted over a maximum of a four-year time span which does not allow to monitor dynamics over longer time spans.
The world currently faces important issues concerning climate change and environmental sustainability, with the wellbeing of billions of people around the world at risk over the next decades. Existing institutions no longer appear to be sufficiently capable to deal with the complexity and uncertainty associated with the wicked problem of sustainability. Achieving the required sustainability transformation will thus require purposeful reform of existing institutional frameworks. However, existing research on the governance of sustainability of sustainability transformations has strongly focused on innovation and the more ‘creative’ aspects of these processes, blinding our view to the fact that they go hand with the failure, decline or dismantling of institutions that are no longer considered functional or desirable. This doctoral dissertation thus seeks to better understand how institutional failure and decline can contribute productively to sustainability transformations and how such dynamics in institutional arrangements can serve to restructure existing institutional systems.
A systematic review of the conceptual literature served to provide a concise synthesis of the research on ‘failure’ and ‘decline’ in the institutional literature, providing important first insights into their potentially productive functions. This was followed up by an archetype analysis of the productive functions of failure and decline, drawing on a wide range of literatures. This research identified five archetypical pathways: (1) crises triggering institutional adaptations toward sustainability, (2) systematic learning from failure and breakdown, (3) the purposeful destabilisation of unsustainable institutions, (4) making a virtue of inevitable decline, and (5) active and reflective decision making in the face of decline instead of leaving it to chance. Empirical case studies looking at the German energy transition and efforts to phase out coal in the Powering Past Coal Alliance served to provide more insights on (a) how to effectively harness ‘windows of opportunity’ for change, and (b) the governance mechanisms used by governments to actively remove institutions. Results indicate that the lock-in of existing technologies, regulations and practices can throw up important obstacles for sustainability transformations. The intentional or unintentional destabilisation of the status quo may thus be required to enable healthy renewal within a system. This process required active and reflective management to avoid the irreversible loss of desirable institutional elements. Instruments such as ‘sunset clauses’ and ‘experimental legislation’ may serve as important tools to learn through ‘trial and error’, whilst limiting the possible damage done by failure. Focusing on the subject of scale, this analysis finds that the level at which failure occurs is likely to determine the degree of change that can be achieved. Failures at the policy-level are most likely to merely lead to changes to the tools and instruments used by policy makers. This research thus suggests that failures on the polity- and political level may be required to achieve transformative changes to existing power structures, belief-systems and paradigms. Finally, this research briefly touches on the role of actor and agency in the governance of sustainabilitytransformations through failure and decline. It finds that actors may play an important role in causing a system or one of its elements to fail and in shaping the way events are come to be perceived. Drawing on the findings of this research, this dissertation suggests a number of lessons policy makers and others seeking to revisit existing institutional arrangements may want to take into account. Actors should be prepared to harness the potential associated with failure and decline, preserve those institutional elements considered important, and take care to manage the tension between the need for ‘quick fixes’ to currently pressing problems and solution that maintain and protect the longterm sustainability of a system.
Both sustainability and transdisciplinary research can change academic research, especially with regard to its relevance for, and relationship with, its environments. Transdisciplinary sustainability research (TSR), thus, offers the opportunity to change non-sustainable development paths of sciences themselves. In order to fully exploit this possibility, this PhD project addresses the question of how TSR, in the first place, does conceptualize and, in the second place, could conceptualize knowledge, research, and science. Firstly, this PhD project analyzes, from a discourse studies perspective, the term problem in TSR, against the background of discourses on sustainable development. Secondly, it explores the historicalanalytical and transformative concept of the problematic. The results, firstly, show the consequences of a problem-solving focus for TSR, and secondly, differentiate it from a transformative direction of problematic designing, as a more appropriate view on the dimensions of transformation and their qualities of change that matter for TSR. This PhD project aims to contribute to a self-understanding of, and a philosophical communication about, TSR, as a research form in the sustainability sciences. Keywords: Discourse studies, problem-solving, transdisciplinary sustainability research, transformative potential, dimensions of transformation.
Die Energiewende steht im Zentrum aktueller gesellschaftlicher Debatten. Die Frage ist: Wie kann die gegenwärtige Klimakrise aufgehalten und gleichzeitig der Energiebedarf gedeckt werden? Einigkeit besteht darüber, dass eine Strategie zur Energiewende die Umstellung auf erneuerbare Energieträger beinhalten muss. Das Problem ist: Zentrale Begriffe wie ‚erneuerbare Energieträger‘ sind uneindeutig und deshalb besonders für naturwissenschaftliche Laien missverständlich. Ihnen wird dadurch die gesellschaftliche Teilhabe an der Debatte erschwert.
Wie kann der naturwissenschaftliche Unterricht dazu beitragen, die oben benannten Missverständnisse aufzuklären? Er muss die Schüler*innen dabei unterstützen, die naturwissenschaftlichen Schlüsselprinzipien der verschiedenen Energieträger und darauf aufbauend die Energiewende angemessen zu verstehen. Zu diesem Zweck muss der Unterricht entsprechend strukturiert werden. Welche Leitlinien sowohl die Lehrkräfte der Naturwissenschaften als auch die Entwickler*innen der Unterrichtsmaterialien dabei beachten sollten: Das klärt die vorliegende Studie.
Hierfür wird das Modell der didaktischen Rekonstruktion als Forschungsrahmen genutzt. Ausgehend von einem gemäßigt konstruktivistischen Lehr-Lernverständnis werden drei Unterfragen beantwortet: 1. Welche vorunterrichtlichen Vorstellungen bringen Schüler*innen in den Unterricht mit? 2. Welche Vorstellungen haben Wissenschaftler*innen? 3. Welche Unterschiede ergeben sich im Vergleich der Vorstellungen?
Für die Beantwortung dieser Fragen wurden in der Erhebung problemzentrierte, leitfadengestützte Interviews mit 27 Achtklässler*innen geführt und Auszüge aus zwei wissenschaftlichen Gutachten ausgewählt. Mit einer qualitativen Inhaltsanalyse konnten in der Auswertung Inhaltsaspekte identifiziert werden, die Potenzial für die unterrichtliche Vermittlung haben. Mit dem so reduzierten Datenmaterial wurde eine systematische Metaphernanalyse durchgeführt. Damit wurden erfahrungsbasierte Muster hinter den Vorstellungen rekonstruiert. Aus dem systematischen Vergleich der Ergebnisse lassen sich Lernchancen und Lernhindernisse für das Verstehen von naturwissenschaftlichen Hintergründen der Energiewende ableiten. Diese werden in Form von Leitlinien für den naturwissenschaftlichen Unterricht zusammengefasst.
Diese Leitlinien können von Lehrpersonen und Entwickler*innen von Lehrmaterialien genutzt werden, um ein fachlich angemessenes Verstehen der naturwissenschaftlichen Schlüsselprinzipien der Energieträger und der Energiewende zu fördern. Darüber hinaus sind diese Ergebnisse interessant für Forschende, die an der Energiewende und deren wissenschaftlicher Kommunikation interessiert sind. Denn sie helfen zu verstehen, wie Missverständnisse vermieden und fachliche Begriffe geklärt werden können.
The image of the solitary scientist is receding. Increasingly, researchers are expected to work in collaborative interdisciplinary teams to tackle more complex and interrelated problems. However, the prospect of collaborating with others, from different disciplines, exerts countervailing forces on researchers. There is the lure of transcending the limitations of one’s own knowledge, methods and conventions, belonging to diverse intellectual communities and tackling, together, ambitious research topics. On the other hand, there is the risk that collaborating across disciplinary boundaries will be taxing, confounding at times, with no guarantee of success. In short, interdisciplinary collaboration is both a desirable and difficult way to conduct research. This thesis is about collaborative interdisciplinary research from the perspective of a formative accompanying researcher. I accompanied an interdisciplinary research team in the field of sustainability over three years for the duration of a collaborative project. Formative accompanying research (FAR) is an approach to ‘research into research’ that learns about, with and for a collaborative interdisciplinary team. I found – through immersion in the literature, my own daily experiences of collaborating, and my observations – that interdisciplinary collaboration is very difficult. It requires a basic understanding and appreciation of other disciplines and methods, as well as the skills to integrate research inquiries and findings across diverse epistemologies. It also requires awareness that collaborative interdisciplinary research is more than an intellectual task of knowledge creation. Other factors matter, such as interpersonal relationships, power differentials, different research tempos and a sense of belonging. And these factors have an impact on processes and outcomes of collaborative knowledge creation. Knowing this implies a willingness to keep learning and to tolerate discomfort so as to cultivate deeper levels of collaborative capacity. I discovered that in these deeper levels lie skills for staying with inevitable tensions, for talking and listening to generate new understanding together, and for applying a researcher’s frank curiosity to oneself too. A formative accompanying researcher, who is part of the team she is researching, has to navigate delicate terrain. In this thesis, I develop a FAR methodology that takes seriously the questions of positionality and relationality, and reflect on the experiences of putting these into practice. A FAR practice involves remaining in dynamic movement between observing and participating, between exercising curiosity and care, and between the researchers’ own sense of impartiality and investment in relation to the issues at hand. There is merit in furthering the methodology and practice of FAR on its own terms. This includes attending to the skills required by a formative accompanying researcher to remain oriented within the concentric circles of research, relationship and loyalty that make up a collaborative team. There is also the question of how FAR, and other forms of research into research, can help to advance collaborative interdisciplinary research. I argue for creating the conditions in research teams that would enable treating collaboration as a capacity to develop, and that would facilitate team members’ receptivity to learning with FAR. Furthermore, I explore dilemmas of intervening as a formative accompanying researcher and of sustaining dynamic positionality over the long-term. In the field of sustainability research, and in multiple other research fields, the future is a collaborative one. This thesis is concerned with how to collaborate so that the experience and the outcomes lend themselves to what Rabinow terms a “flourishing existence”.
Das Ziel der vorliegenden Dissertation ist es, die Auswirkungen des Klimawandels auf die Entwicklung des Vorlandes als Ergebnis der sich ändernden hydraulischen Bedingungen zu untersuchen. Die Untersuchung beschäftigt sich mit der Entwicklung des Vorlandes, da dieses Gebiet stark abhängig von Wasserstandsänderungen ist. Diese werden möglicherweise durch Klimawandel verstärkt und können folglich die zahlreichen Funktionen des Vorlandes beinträchtigen. Diese Problematik erfordert die Durchführung einer Untersuchung, die zunächst die durch die Variationen der Wasserstände betroffenen physikalischen Prozesse im Fluss und in den Flussauen analysiert und anschließend eine Methodologie für die Analyse der zukünftigen Entwicklung des Vorlandes herleitet. Beispielhaft wurde ein Bereich an der unteren Mittelelbe in Niedersachsen, Norddeutschland für die Untersuchung ausgewählt. Zu diesem Zweck befasst sich die Untersuchung im ersten Teil mit der aktuellen Diskussion über den Klimawandel und mit den bestehenden Schwierigkeiten, zu einer belastbaren zukünftigen Prognose des Ausmaßes der klimatischen Veränderungen zu gelangen. Anschließend konzentriert sich die Untersuchung auf die Interaktionen zwischen Abflüssen, Vegetation und Sedimenten, die die Flussmorphodynamik bedingen. In diesem Teil der Untersuchung werden die Konzepte des Equilibriums des Flusses und der Anpassung des Gerinnes erläutert. Diese beschäftigen sich mit der Reaktionskette, die aufgrund des Klimawandels im Fluss und in den Flussauen ausgelöst werden kann. Darauffolgend werden die mathematischen Beziehungen für die Darstellung der physikalischen Prozesse, die bei Veränderungen der Abflüsse, der Vegetation und Sedimentation stattfinden, und die entsprechenden Wechselwirkungen erläutert. Zu ihnen gehören Gleichungen zur Darstellung der Flusswasserbewegung, des Widerstandes, der Sedimentation, der Grundwasserbewegung und der Bodenwasserbewegung. Ein Aspekt, der entlang der gesamten Untersuchung hervorgehoben wird, ist die enge Beziehung zwischen den Fluss- und Flussauenprozessen und der in diesen Zonen bestehenden Vegetation. Ein weiterer Schwerpunkt dieser Arbeit ist die Untersuchung der mathematischen Modelle, die eine Analyse des zukünftigen Verhaltens des Vorlandes ermöglichen. Mithilfe dieser Untersuchung werden die Vorteile der eindimensionalen Modellierung für die Prognose der Entwicklung dieses Gebiets deutlich. Hinsichtlich Modellierungen von längeren Zeiträumen, z.B. über 100 Jahre, wie in der vorliegenden Arbeit, liefert die eindimensionale Modellierung schnellere Ergebnisse mit weniger Rechnerleistung. Die Untersuchung im ersten Teil der Dissertation führt zur Erkenntnis, dass sich das Verhalten des Vorlandes aus der Interaktion zwischen Fluss- und Flussauenmorphologie und der Auenvegetation ergibt. Diese Interaktionen bestimmen letztlich die zukünftigen Wasserstände und somit die hydraulischen Bedingungen für diese Zone. Für die Analyse des zukünftigen Verhaltens des Vorlandes unter Einfluss des Klimawandels wird eine Methodologie vorgeschlagen, die als Dynamische Interaktion von Modellen bezeichnet wird. Diese Methodologie prognostiziert die Entwicklung des Vorlandes als Ergebnis der Interaktion zwischen Fluss- und Flussauenmorphologie und der Vegetation. Um diese Prognose durchzuführen, werden drei eindimensionale Modelle verwendet, die eine Darstellung des Verhaltens der Fluss- und Flussauenmorphologie und der Vegetation ermöglichen. Die Fluss- und Flussauenmorphologie wird durch ein eindimensionales Flussmodell und ein eindimensionales Sedimenttransportmodell dargestellt. Für die Bestimmung der Verteilung der Vegetation wird zunächst die Bodenwasserbewegung modelliert. Mit diesen Ergebnissen wird durch den Zusammenhang zwischen Bodenwasserstand, Überflutungstoleranz der Pflanzen und Geländehöhe die Variation der potenziellen Flächen für die Pflanzengesellschaften, ein in dieser Dissertation entwickeltes Konzept, analysiert. Der Einfluss des Klimawandels wird durch die Variation von Abflüssen im Flussmodell, im Sedimenttransport- und Bodenwasserbewegungsmodell, sowie bei der Analyse von Veränderungen der Vegetation, berücksichtigt. Dazu werden die durch regionale Klimamodelle prognostizierten zukünftigen Niederschläge in die Berechnung der zukünftigen Abflüsse durch eine in dieser Dissertation entwickelten Modifikation des stochastischen Modells AutoRegressive-Moving-Average (ARMA) eingeschlossen. Die ausgearbeiteten Entwicklungsprognosen der verschiedenen Modelle werden miteinander verknüpft, um zukünftige Wasserstände und Überflutungen und damit die neuen hydraulischen Bedingungen für das Vorland zu prognostizieren. Im zweiten Teil dieser Dissertation wird die vorgeschlagene Methodologie der Dynamischen Interaktion von Modellen in einem Fallbeispiel angewandt. Dafür wurden zwei Messstationen an der Elbe zwischen Elbe-km 511 und 515 installiert, die auch im Rahmen des Projekts KLIMZUG-NORD verwendet wurden. Diese Messstationen ermöglichten innerhalb von 2 Jahren die Erhebung von mehr als 300.000 Felddaten. Diese Informationen erlauben es, die Entwicklung des Vorlandes (2021-2050) in einer regulierten Flussstrecke der Elbe (Mittelelbe) zu prognostizieren. Dazu werden zunächst die bedeutenden Charakteristika des Untersuchungsgebiets dargestellt und nachfolgend Material und Methoden erläutert, die für die Analyse der Entwicklung des Vorlandes im Untersuchungsgebiet erforderlich sind. Die Flussmorphologie wird für den Zeitraum 2001-2100 modelliert, da eine Tendenz bei möglichen Variationen in einem kurzen Zeitraum nur schwer wahrgenommen werden kann. Die jeweiligen Modelle werden u.a. mithilfe erhobener Felddaten, Daten aus der Literatur, Klimadaten aus den Stationen des Deutschen Wetterdiensts (DWD), projizierten Daten des regionalen Klimamodells REMO, Daten des hydrologischen ATLAS von Deutschland, Abflussdaten des Pegels Neu Darchau (Elbe-km 536,4), Geschiebe-Schwebstoffdaten des Wasser- und Schifffahrtsamts (WSA) und der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG), Wassertemperaturdaten der Arbeitsgemeinschaft für die Reinhaltung der Elbe (ARGE-ELBE) und das Digitale Geländemodell (DGM) kalibriert. Die durch das stochastische Modell ARMA/Variation erhaltenen Berechnungen der zukünftigen Abflüsse, die die Prognose der regionalen Klimamodelle berücksichtigen, werden mit den durch die BfG-Modelle erhaltenen Ergebnissen verglichen, um die Problematik der Vielfalt von klimatischen Prognosen anzugehen. Die BfG-Modelle wurden im Rahmen des Projekts Klimaveränderung und Wasserwirtschaft (KLIWAS) entwickelt. Die Anwendung der Methodologie der Dynamischen Interaktion von Modellen auf das Untersuchungsgebiet ermöglicht die Annahme, dass in den nächsten 30 Jahren aufgrund des Klimawandels (Zunahme der Winterniederschläge) ein Anstieg der Wasserstände und Überflutungsrisiken im Vorland dieses Gebiets auftreten wird. Dieser prognostizierte Zustand des Vorlandes basiert hauptsächlich auf Veränderungen der Vegetation, da diese zu neuen Rauigkeitswerten (Manning-Werten) und dadurch zum Anstieg der Wasserstände führen. Schließlich werden in dieser Dissertation die Anwendung und Bedeutung der vorgeschlagenen Methodologie für die Analyse der Entwicklung des Vorlandes anderer Flüsse und Regionen außerhalb Mitteleuropas behandelt.
The energy sector is regarded as one of the decisive subsystems influencing the future of sustainable development. Consequently, there is a need for a comprehensive transformation of energy generation, conversion and use. The importance of building capacities for energy policy development in developing countries is bound up with the need to formulate global strategies to meet the challenges that humanity face, especially to achieve the targets manifested in the Agenda 2030 and Paris Agreement. The aim of this research is to better understand how to empower marginalised key societal actors, co-produce alternative discourses about energy futures and articulate those discourses to influence policy change within a context of illiberal democracies in Latin America. The research concerns the design, function and effectiveness of scientifically grounded participatory process, which has been justified theoretically and tested empirically. The process presupposes theoretical perspectives relating to theory, method and empirical application. The first draws on theories of sustainability transition and transformation, including transition management. The second draws on ideas taken from the knowledge co-production and transdisciplinary sustainability research. The empirical application, concerns the implementation of a Transdisciplinary Transition Management Arena (TTMA) and its effectiveness, measured by potential for the co-production of knowledge and for stimulating collective action. As result of the process, a conceptual model of the energy system, long-term visions and transformation strategies were developed. The TTMA processes demonstrated that cross-sectoral and inter-institutional, combined efforts, can help actors visualize possible, future alternatives for sustainable energy development and how to realize such alternatives. The structures provided were helpful for the emergence and empowerment of new sustainable-energy-transition coalitions in both Ecuador and Peru. Chapter 1 describes the general context in which this scientific project is developed and presents a synthesis of the processes and its main outcomes. The research results are described in detail in the scientific papers presented in chapters 2,3 and 4.
This doctoral thesis examines how Sustainability-Oriented Innovations (SOIs) are emerging at small and medium-sized enterprises (SMEs) and how they can be managed. SOIs in the form of new products that lessen negative environmental impact, or even create a positive impact can play an important role, particularly at established SMEs who see business opportunities in sustainable development and consider a possible diversification into new sustainability markets. Whereas the extant literature discusses what SOIs are and why firms develop them, little is known about how they are developed. To enable firms to innovate for sustainability, it is essential to know more about the processes underlying SOI development, which are considered as very difficult, with many firms failing. Drawing on several academic papers and relying on qualitative research methods, the thesis uses the Fireworks model to examine how innovation processes unfold at established SMEs. The main contribution of the thesis is to advance the Fireworks model to the context of SOIs unfolding at SMEs. The findings reveal that SOIs unfold in an emergent, somewhat chaotic way, that duration and outcome are uncertain, that the overall journey is composed of multiple intertwined innovation paths, of which several will likely lead to setbacks. To manage this complex process, the thesis suggests to set four management foci: first, to create a dedicated organizational unit for exploration, second to create conditions allowing intelligent learning for efficient exploration, third to carry out in-depth investigation of the related technological innovation systems, and fourth to plan carefully the re-integration of the innovation into the core business for commercialization. This research contributes to the SOI literature by advancing the Fireworks model and thereby proposing a meta-model of how SOIs may dynamically unfold. Being both holistic and detailed, the model opens several avenues for future research. Finally, the research contributes to management practice by providing a heuristic to manage SOI development at SMEs.
This doctoral research is located in the branch of sustainability sciences that has the realisation of sustainable development as its core subject of research. The most broadly accepted notion of sustainable development is that which evolves along the resolutions, declarations, and reports from international processes in the framework of the United Nations (UN). The consensual outputs from such processes feature global-generalised and context-free perspectives. However, implementation requires action at diverse and context-rich local levels as well. Moreover, while in such UN processes national states are the only contractual parties, it is increasingly recognised that other (‘nonstate’) actors are crucial to sustainability. The research presented here places the attention on bottom-up initiatives that are advancing innovative ways to tackle universal access to clean energy and to strengthen small-scale family farmers. This means, the focus is on bottom-up initiatives advancing local implementation of global sustainability targets, more precisely, targets that make part of the Sustainable Development Goals two and seven (SDG 2 and SDG7). The research asks how such bottom-up initiatives can contribute to the diffusion of sustainability innovations, thereby also contributing to social change. Three aims are derived out of that central question: • Analytical: To understand the role of bottom-up initiatives in the diffusion of sustainability innovations and in the thereby involved social changes. • Transformative: To contribute with my research to the actual diffusion of sustainability innovations. • Methodological: To outline a research approach that provides a solid conceptual and methodological framework for attaining the analytical and transformative aims. Conceptually, the research builds on theoretical insights from diverse strands of the broad field of sustainability transitions – mostly on conceptualisations from transition management, strategic niche management, and grassroots innovations – as well as on conceptual and methodological advances in transdisciplinary and in transformative research. The doctoral research comprises four single studies, in which the notion of diffusion is explored at different scopes of social scales. It begins with a thorough analysis of diffusion programs of domestic biodigesters to rural households in countries of the global south. The focus is on the process by which this specific technical inno0vation results integrated (or not) into the daily realities of single rural households, that is, the adoption process. In the second study, the attention is on energy supply models based on different decentralised renewable technologies. Central to these models is the building of new (or strengthening of existing) local socioeconomic structures that can assume and ensure the proper operation and supply of energy services. The interest in this study is on the strategies that organisations implementing community-based energy projects apply to support the realisation of such local structures. The third study focuses on a network of bottom-up initiatives that have been advancing alternative approaches to family farming in Colombia. The network mainly comprises farmers associations, other organisations from civil society, and researchers who had been collaborating and experimenting with innovations in different innovation fields such as technical, organisational, financial, and commercialisation schemes. The aim of this third study is to provide insights into the challenges and difficulties faced by these actors in broadening the diffusion of the innovations they have been advancing. To perform this study, a methodological strategy is applied that combines a transdisciplinary mutual learning format with qualitative content analysis techniques. The fourth and last study is a conceptual disquisition. It develops a conceptual framework that (a) provides better accounts for the particularities of endeavours aimed at the diffusion of knowledge and practices from the bottom-up across local contexts and social scales, and (b) advances first conceptual steps towards an explicit account for the role that innovation research (and innovation researchers) can assume for the actual realisation of diffusion. The main findings or contributions of the doctoral research can be categorised into four subjects: 1) Bottom-up initiatives contribute to the diffusion of sustainable innovations by: (a) mobilising transformative resources for inducing diffusion in their scope of action; both their own as well as others’ resources; and (b) creating spaces for experimentation in which interventions can be tested (and if necessary adjusted) in order to ensure the proper deployment of innovations. 2) In their efforts to advance the diffusion of sustainability innovations, bottom-up initiatives contribute to social changes for (a) ensuring the effective deployment of the innovations, for instance: • by supporting change in the sociotechnical configurations that enable and constrain the daily practices of single households, in a way that permits the innovation’s proper operation; and • by reshaping local socioeconomic structures in order to ensure and sustain the supply of services and goods linked to the implemented innovation; (b) building local available storage of transformative resources, that is, the consolidation of local organisational structures that facilitate the building and binding of knowledge, financial capital, people’s skills, access to networks among other resources. Moreover, knowledge and practices from the bottom-up can transit to other social scales, and in this way contribute to social changes beyond their localities. 3) A conceptualisation of innovation diffusion, in which the work of academic researchers studying innovation is a constitutive part of transdisciplinary knowledge articulations that promote diffusion. In this way transdisciplinary research alliances can be envisioned in which researchers investigate about, with, and for bottom-up initiatives. 4) Contributions to the consolidation, systematisation, and dissemination of strategies that are applied by farmers associations in order to strength the economic, social, environmental, and cultural dimensions of Colombian family farmers. The contours of two research horizons for further research are outlined, they can be briefly described as: (a) explorations of diffusion beyond bottom-up localities involving changes of socio-political structures and (b) the development of conceptual and methodological frameworks for the realisation of bottom-up transformative research alliances.
Wind energy is expected to become the largest source of electricity generation in Europe’s future energy mix with offshore wind energy in particular being considered as an essential component for secure and sustainable energy supply. As a consequence, future electricity generation will be exposed to an increasing degree to weather and climate. With planning and operational lifetimes of wind energy infrastructure reaching climate time scales, adaptation to changing climate conditions is of relevance to support secure and sustainable energy supply. Premise for success of wind energy projects is the ability to service financial obligations over the project lifetime. Though, revenues(viaelectricity generation) are exposed to changing climate conditions affecting the wind resource, operating conditions or hazardous events interfering with the wind energy infrastructure. For the first time, a procedure is presented to assess such climate change impacts specifically for wind energy financing. At first, a generalised financing chain for wind energy is prepared to(qualitatively) trace the exposure of individual cost elements to physical climate change. In this regard, the revenue through wind power production is identified as the essential component within wind energy financing being exposed to changing climate conditions. This implies the wind resource to be of crucial interest for an assessment of climate change impacts on the financing of wind energy. Therefore, secondly, a novel high-resolution experimental modelling framework with the non-hydrostatic extension of the regional climate model REMO is set up to generate physically consistent climate and climate change information of the wind resource across wind turbine operating altitudes. With this setup, enhanced simulated intra-annual and inter-annual variability across the lower planetary boundary layer is achieved, being beneficial for wind energy applications, compared to state-of-the-art regional climate model configurations. In addition, surrogate climate change experiments with this setup disclose vertical wind speed changes in the lower planetary boundary layer to be indirectly affected by temperature changes through thermodynamically-induced atmospheric stability alterations. Moreover, air density changes are identified to occasionally exceed the net impact of wind energy density changes originating from changes in wind speed. This supports the consideration of air density information (in addition to wind speed) for wind energy yiel assumptions. Thirdly, the generated climate and climate change information of the wind resource are transferred to a simplified but fully-fledged financial model to assess the financial risk of wind energy project financing with respect to changing climate conditions. Sensitivity experiments for an imaginary offshore wind farm located in the German Bight reveal the long-term profitability of wind energy project financing not to be substantially affected by changing wind resource conditions, but incidents with insufficient servicing of financial obligations experience changes exceeding -10% to 14%. The integration of wind energy-specific climate and climate change information into existing financial risk assessment procedures would illustrate a valuable contribution to enable climate change adaptation for wind energy. In particular information about intra-annual and inter-annual variability change of the wind resource originating from changing climate conditions permit the quantification of additional financial risk associated to debt repayment obligations and, subsequently, enable the development of suitable preventive economic measures. Though, additional efforts in combination with future technical development are necessary to provide essential additional information about the bandwidth of climate change and uncertainties associated to such sector-specific climate and climate change information.
In response to the challenges of the energy transition, the German electricity network is subjected to a process of substantial transformation. Considering the long latency periods and lifetimes of electricity grid infrastructure projects, it is more cost-efficient to combine this need for transformation with the need to adapt the grid to future climate conditions. This study proposes the spatially varying risk of electricity grid outages as a guiding principle to determine optimal levels of security of electricity supply. Therefore, not only projections of future changes in the likelihood of impacts on the grid infrastructure were analyzed, but also the monetary consequences of an interruption. Since the windthrow of trees was identified a major source for atmospherically induced grid outages, a windthrow index was developed, to regionally assess the climatic conditions for windthrow. Further, a concept referred to as Value of Lost Grid was proposed to quantify the impacts related to interruptions of the distribution grid. In combination, the two approaches enabled to identify grid entities, which are of comparably high economic value and subjected to a comparably high likelihood of windthrow under future climate conditions. These are primarily located in the mid-range mountain areas of North-Rhine Westphalia, Baden-Württemberg and Bavaria. In comparison to other areas of less risk, the higher risk in these areas should be reflected in comparably more resilient network structures, such as buried lines instead of overheadlines, or more comprehensive efforts to prevent grid interruptions, such as structural reinforcements of pylons or improved vegetation management along the power lines. In addition, the outcomes provide the basis for a selection of regions which should be subjected to a more regionally focused analysis inquiring spatial differences (with respect to the identified coincidence of high windthrow likelihoods and high economic importance of the grid) among individual power lines or sections of a distribution network.
Vocational integration of refugees : chances and challenges of refugee (social) entrepreneurship
(2019)
In recent years, especially since 2015, Germany and other European countries have accepted high numbers of refugees. The social and vocational integration of these refugees and of those yet to come represents a challenge. (Social) entrepreneurship is one means to achieve this goal, to fully tap into the potential of refugees and to give them a chance to make a living in host countries. This dissertation examines the potential of vocational integration of refugees through (social) entrepreneurial activities. It includes a detailed literature review and suggests possible direction in the emerging field of refugee (social) entrepreneurship. This dissertation shows that to foster refugee (social) entrepreneurship, the identification and evaluation of specific and potential needs for support is essential. Incubators in particular have a high potential for supporting refugee entrepreneurs, in part it is possible for them to address some of the challenges faced by this target group, which differ from those of locals or migrant entrepreneurs. More specifically, this dissertation aims to answer two research questions: (1) What are relevant (social) entrepreneurial concepts that can contribute to the vocational integration of refugees? (2) What are the distinct contributions of and challenges faced by refugees when it comes to their vocational integration through (social) entrepreneurial activities? Analyzing select practical cases, this dissertation has several important implications for researchers who seek to bridge the gap between academia and society in the context of refugee entrepreneurship and refugee social entrepreneurship research. The findings presented here are also relevant for practitioners, for example those working at business incubators, who aim to facilitate the vocational and social integration of refugees in general and refugees with entrepreneurial aspirations in particular.
Polen weist insbesondere im Süden und Osten des Landes, aber auch in seinen anderen Landesteilen, eine kleinteilige Agrarstruktur auf. Eine solche kleinteilige Agrarstruktur ist in den Augen der polnischen Agrarpolitik ein unerwünschtes Phänomen. Entsprechend misst sie der Veränderung der kleinteiligen Agrarstruktur Polens zu größeren Einheiten hin eine hohe Priorität bei. Vor dem Hintergrund vielfältiger sozial-ökologischer Krisenphänomene, die oftmals mit einer intensiven, industriellen und großskaligen Landwirtschaft verbunden sind, stellt sich jedoch die Frage, ob solche Bestrebungen im Hinblick auf Nachhaltigkeit, der sich die polnische Agrarpolitik und die Politik für die Entwicklung ländlicher Räume ebenfalls verpflichtet, zielführend sind. Um dieser Frage nachzugehen, wurde für die vorliegende Dissertation in zwei landwirtschaftlich besonders kleinteilig strukturierten Regionen Polens (Wojewodschaft Lubelskie und Wojewodschaft Podkarpackie) eine empirische Studie unter Betreiberinnen und Betreibern von kleinen landwirtschaftlichen Betrieben durchgeführt. Ziel der Studie war es zu untersuchen, welche Lebenswirklichkeiten und Wirtschaftsweisen sich in kleinen landwirtschaftlichen Betrieben finden und ob diese Lebenswirklichkeiten und Wirtschaftsweisen den vielfältigen landwirtschaftsbezogenen sozial-ökologischen Krisenphänomenen entgegenwirken können. Den theoretischen Hintergrund der Arbeit bilden die Nachhaltigkeitsdebatte, das Konzept der gesellschaftlichen Naturverhältnisse der Sozialen Ökologie sowie wachstumskritische Positionen (insbesondere die Ansätze von Suffizienz und Subsistenz). Die Ergebnisse der empirischen Studie zeigen, dass die Lebenswirklichkeiten und Wirtschaftsweisen von Betreiberinnen und Betreibern von kleinen landwirtschaftlichen Betrieben sehr vielfältig sind. Die befragten Landwirtinnen und Landwirte verfolgen in ihren Betrieben unterschiedliche ökonomische Modelle - einige von ihnen sind ökonomisch erfolgreiche Landwirtinnen und Landwirte im Vollerwerb, andere haben sich bewusst für Nebenerwerbslandwirtschaft entschieden, und noch andere schließlich betreiben Landwirtschaft aus einer ökonomischen Notwendigkeit und einem Mangel an Alternativen heraus. Doch trotz der unterschiedlichen ökonomischen Modelle, die die befragten Landwirtinnen und Landwirten in ihren Betrieben verfolgen, liegen ihrem Handeln gleichermaßen der Wunsch nach Existenzsicherung und der Wunsch nach Autonomie als wesentliche Motivation zugrunde. Insgesamt zeigen die Ergebnisse der empirischen Studie einige der Herausforderungen für Betreiberinnen und Betreiber von kleinen landwirtschaftlichen Betrieben auf, die aus den gegenwärtigen institutionellen und politisch-wirtschaftlichen Rahmenbedingungen für die Landwirtschaft resultieren. Ebenso zeigen die Ergebnisse, dass die Wirtschaftsweisen, die in den untersuchten kleinen Betrieben vorgefunden wurden, nur bedingt zu einer nachhaltigen Entwicklung ländlicher Räume beitragen können. Die Ergebnisse der empirischen Studie zeigen insbesondere die Dringlichkeit auf, die gegenwärtigen politisch-wirtschaftlichen Rahmenbedingungen für die Landwirtschaft zu ändern und naturerhaltende Wirtschaftsweisen auch finanziell attraktiv zu machen, wenn diese einen Beitrag zu einer nachhaltigen Entwicklung ländlicher Räume leisten sollen.
This dissertation examines how smallholder farming livelihoods may be more effectively leveraged to address food security. It is based on empirical research in three woredas (districts) in the Jimma Zone of southwestern Ethiopia. Findings in the chapters that follow draw on quantitative and qualitative data. In this research, I focus on local actors to investigate how they can be better supported in their roles as agents who have the ability to improve their livelihoods and achieve food security. This general aim is operationalized through three research questions that are addressed in separate chapters. The research questions are: (i) How do livelihood strategies influence food security?; (ii) What livelihood challenges are common and how do households cope with these?; and (iii) How do social institutions, in which livelihoods are embedded, influence people’s abilities to undertake livelihoods and be food secure? Using quantitative data from a survey of randomly selected households, I applied a number of multivariate statistical analysis to determine types of livelihood strategies and to establish how these strategies are associated with capital assets and food security. Here I view livelihood strategies as a portfolio of livelihood activities that households undertake to make a living. The predominant livelihood in the study area was diversified smallholder farming involving mainly the production of crops. Food crops such as maize, teff, sorghum, and in smaller quantities – barley and wheat, were primarily produced for subsistence. Cash crops namely coffee and khat were primarily produced for the market. Based on our analyses, we found five types of livelihood strategies to be present along a gradient of crop diversity. Food security generally decreased with less crops being part of the livelihood strategy. The livelihood strategies were associated with households’ capital assets. For example, the livelihood strategy with the most number of crops had more access to a wider range of capital assets. They had larger aggregate farm field size, and were more involved in learning with other farmers through informal exchange of information and knowledge. The status of food (in)security of each household during the lean season was measured using the Household Food Insecurity Access Scale (HFIAS). A generalized linear model established that the type of livelihood strategy a household undertook significantly influenced their food security. Other significant variables were educational attainment and gender of household head. The findings contribute evidence to the benefits of diversified livelihoods for food security, in this case, the combination of diverse food crops and cash crops. Smallholder farming in southwest Ethiopia is beset with process-related and outcome-related challenges. Here, a process-related challenge pertains to the lack of different types of capital assets that people need to be able to undertake their livelihoods, while an outcome-related challenge pertains to lack of food. The most frequently mentioned process-related challenges were associated with the natural capital either as lack in necessary ecosystem services or high levels of ecosystem disservices. Farming households typically faced the combined challenges of decreasing soil fertility, land scarcity, die-off of oxen due to diseases, and wild animal pests that raided their crops and attacked their livestock. Lack of cash was also common and this was associated with an inability to access goods and services that households needed to address other problems. For example, lack of cash prevented households from buying fertilizers or replacing the oxen they lost to diseases. Confronted with multiple and simultaneous challenges, households coped by drawing on more readily accessible capital assets in order to address a lack. This process is here referred to as capital asset substitution. The findings indicate that when households liquidate a physical asset in order to gain cash which they then use to address other challenges, the common outcome is an erosion of their capital asset base. Many households reported having to sell their livestock to buy fertilizers, as required by the government, without seeing an increase in their harvest. The same process of liquidating capital asset to purchase food particularly during the lean season, also led to erosion of capital assets. On the other hand, when households drew on their social capital to address the challenges, they tended to maintain their capital asset base. The local didaro system is one such example in which farming households with adjacent farm fields synchronize their cropping timing and pool their labor together to address the problem of wild animal pests. Human capital, for example, in the form of available labor was also important for coping. Protecting and enhancing natural capital is needed to strengthen the basis of livelihoods in the study area, and maintaining social and human capitals is important to enable farming households to cope with challenges without eroding their capital asset base. Smallholder farming in southwest Ethiopia is embedded in a social context that creates differentiated challenges and opportunities amongst people. Gender is an axis of social differentiation on which many of the differences are based. Since the coming into power of the currently ruling Ethiopian political coalition, important policy reforms have been put in place to empower women. This includes the formal requirement that wives’ names are included in land certificates. Local residents reported notable changes related to gender in the last ten years. To make sense of the changes, we adapted the leverage points concept which identifies places to intervene in a system with different depths and effectiveness for changing the trajectory of a system. Using this concept, we classified the reported changes as belonging to the domains of visible gaps, social structures, and attitudes. Importantly, changes within these domains interacted, suggesting that changes facilitate further changes. The most prominent driver of the changes observed was the government’s emphasis on empowering women and government-organized interventions including gender sensitization trainings. The changes toward more egalitarian relationships at the household level were perceived by local residents to lead to better implementation of livelihoods, and better ability to be food secure. The study offers the insight that while changing deep, underlying drivers (e. g. attitudes) of systemic inequalities is critical, other leverage points such as formal institutional change and closing of certain visible gaps can facilitate deeper changes (e. g. attitudes) through interaction between different leverage points. This can inform gender transformative approaches. While positive gender-related changes have been observed, highly unequal gender norms still persist that lead to women as well as poor men being disadvantaged. Social norms which provide the basis for collective understanding of acceptable attitudes and behaviors are entrenched in people’s ways of being and doing and can therefore significantly lag behind formal institutional changes. For instance, daughters in southwest Ethiopia continued to be excluded from land inheritance because of long-standing patrilineal inheritance practices. This impacted on women’s abilities to engage in smallholder farming in equal footing as men. Norms influenced practices around access and control of capital assets, decision-making, and allocation of activities with important implications for who gets to participate, how, and who gets to benefit. Landless men also faced distinct disadvantages in sharecropping arrangements where people involved often have unequal socioeconomic status. Processes that facilitate critical local reflections are needed to begin to change unequal social norms and transform smallholder farming to becoming more inclusive and egalitarian spheres. To more effectively leverage smallholder farming for a food secure future, this dissertation closes with four key insights namely: (1) Diversified livelihoods combining food and cash crops result in better food security; (2) Enhancing natural and social capital is a requisite for viable smallholder farming; (3) Social and gender equality are strategically important in improving livelihoods and food security; and (4) Institutions particularly social norms are key to achieving gender and social equality. Because the livelihoods-food security nexus depend on people’s agency in their livelihoods, this dissertation concludes that livelihoods should be recast as critical spheres for expanding human agency and that conceptual development as well as formulation of suitable tools of measurement be pursued.
The German energy system is under transformation. The so-called Energiewende (in English, Energy turn) relies, among other things, on renewable energies for building a more sustainable energy system. Regions (Landkreise) are one relevant level where different administrative bodies make decisions and plans both for the implementation and for the use of renewable energies. However, in order to realize the goals of the Energiewende, developments in the wider society are necessary. This is why, scientific research can and should foster such developments with more research on the social aspects of energy-related topics. The present work contributes to the understanding of transition processes towards a sustainable use of regional renewable energy by focusing on the role of contextual conditions, practical experiences, and temporal dynamics in the implementation and use of renewable energy in German regions. In this way, this work wants to contribute fostering the development of regional energy transition strategies for the realization of the Energiewende. The conceptual background for this piece of transformation research lies in three bodies of literature dealing respectively with transitions of socio-technical systems, transformations of socioecological systems, and time ecology. From a critical engagement with this literature, three main results have emerged. First, an evidence-based, spatially distinct analysis of contextual conditions for the use of renewable energy in all German regions has resulted in the identification of nine types of regions, so-called energy context types. Second, empirical research on practices in regional settings learned from the knowhow of actors from regional administration has shown that political and economic conditions are crucial as well as that process management, exchange, and learning are helpful for renewable energy implementation. Third, conceptual work about a deeper understanding of the temporal dimensions of transformation processes has made it possible to point out a three-step approach to include temporal dynamics into sustainability transformations management - the time-in-transformations-approach. The literature suggests that regions need to be treated individually; but developing an energy transition strategy for each region individually would be extremely resource intensive. Overall, my work outlines a compromise for a more efficient approach towards regional energy transition strategies which still considers the individuality of regions. As a result, I suggest to develop generic regional energy transition strategies that are adapted to each of the nine energy context types of German regions, that include the experiences of practitioners, and that consider temporal dynamics of transformation processes. Transdisciplinary research is a promising approach to meet many of the challenges for the realization of the Energiewende. A transdisciplinary steering board on the national level could create generic regional energy transition strategies that guide the energy transition and give clear goals and orientation for the realization of policies on the lower levels. On the regional level, these strategies would need to be adapted with regard to each region´s situation. Relying on the results of my research, I conclude that this could also be informed through transdisciplinary processes.
Seit den frühen 1990er Jahren wird transdisziplinäre Nachhaltigkeitsforschung in Form von problemorientierten Forschungs- und Lernprojekten konzeptioniert und praktisch umgesetzt, an denen außeruniversitäre Akteur_innen beteiligt sind. Diese Forschungsarbeit verfolgt drei Ziele: Erstens, die Konzeptualisierung der Begriffe Kultur, Multi-, Inter- und Transkulturalität in der Literatur zur transdisziplinären Nachhaltigkeitsforschung zu untersuchen. Zweitens, die Konzeptionierung und Umsetzung von transdisziplinären Forschungs- und Lernprojekten in Hinblick auf kulturelles Differenzieren zu analysieren. Drittens, konzeptionelle Beiträge zur Gestaltung von transdisziplinären Forschungs- und Lernprojekten zu entwickeln. Methodisch wird auf Literaturanalysen und eine qualitative Untersuchung zweier transdisziplinärer Lernforschungsprojekte zurückgegriffen. Unter dem Begriff Forschungs- und Lernprojekt werden in dieser Forschungsarbeit sowohl Forschungsprojekte als auch Lehr-Lernforschungsprojekte gefasst. Zentrale Ergebnisse der Forschungsarbeit sind die Folgenden: Erstens wird der Kulturbegriff in der transdisziplinären Nachhaltigkeitsforschung zwar vielfältig verwendet, als Forschungsthema, Hintergrund von Beteiligten, Kooperationsweise, Projektkontext, in Hinblick auf Interkulturalität oder als Wissenskultur, allerdings kaum ausdifferenziert und konkretisiert. Zweitens besteht auf der Ebene der Konzeptionierung von transdisziplinären Forschungs- und Lernprojekten: 1) ein starkes Übergewicht von Integration und Konsens gegenüber einer Auseinandersetzung mit Differenz, 2) eine implizite Vorauswahl von Beteiligten durch bestimmte Begrifflichkeiten und methodologische Ansätze und 3) eine Reproduktion von Machtverhältnissen durch (dichotome) Symmetrie- und Ausgleichsvorstellungen. Drittens zeigt sich auf der Ebene der Umsetzung von Lernforschungsprojekten: 1) eine starke Prozessorientierung der Projekte, 2) ein Spannungsfeld zwischen einer Öffnung und Steuerung in Hinblick auf den Projektverlauf und 3) vielfältige Differenzaushandlungen in Interaktionen (wie Zeitlichkeit, Verantwortung, Erfahrung, Relevanz). Die Ergebnisse zeigen, dass politische Implikationen der Forschung und zentrale Ungleichheitskategorien der Kultur- und Sozialwissenschaften (u.a. race, class, gender, body) kaum thematisiert werden. Vorschläge zur Gestaltung transdisziplinärer Forschungs- und Lernprojekte werden in Hinblick auf ein Verständnis von Forschungsdesigns als Prozesse, einem Erkunden von Differenzierungen und Forscher_innen-Positionen und der Bedeutung eines Verlernens entwickelt. Die folgenden Vorschläge zur Gestaltung von transdisziplinären Forschungs- und Lernprojekten werden aus den Ergebnissen entwickelt: Kulturkonzepte sollten nicht als voneinander getrennt, sondern als miteinander verschränkt betrachtet werden. Generell sollten Kulturkonzepte stärker definiert werden. So können durch offene Kulturkonzepte problematische Implikationen (Stereotypen, Rassismus, Kulturalisierung) vorgebeugt werden, die Zielen transdisziplinärer Forschung entgegenstehen. In Hinblick auf die Arten und Weisen kulturellen Differenzierens sollte bewusster mit Differenzierungen umgegangen werden (Wer differenziert wen wie?). Dies schließt ein, eine Sensibilität gegenüber kulturellem Differenzieren zu entwickeln und Differenzierungen in Forschungsprozessen zu erkunden. Kulturelles Differenzieren entfaltet ein wichtiges epistemologisches und transformatives Potential in der transdisziplinären Forschung, um Selbstverständlichkeiten zu reflektieren und Gemeinsamkeiten zu entdecken.
The overall aim of this PhD-thesis is to develop empirical probabilistic frameworks that help to quantify the impacts of temporal and spatial scale dependencies and model uncertainties of climate projections regarding precipitation-dependent parameters. The thesis is structured in four journal articles. Article one is the first study that analyzed climate projections from the spatially highly resolved regional climate model (RCM) ensemble EURO-CORDEX. Additionally, the significance and the robustness of the projected changes are analyzed, and improvements related to the higher horizontal resolution of the new data set are discussed. A major finding is, that RCM simulations provide higher daily precipitation intensities, which are missing in the global climate model (GCM) simulations, and that they show a significantly different climate change of daily precipitation intensities with a smoother shift from low towards high intensities. The second article elaborates on impacts of temporal and spatial aggregation on extreme precipitation intensities. By combining radar data with cloud observations, the different temporal and spatial scaling behavior of stratiform and convective type precipitation events can be analyzed for the first time. The separation between convective and stratiform type events also allows to quantify the contribution of convective events to the extremes. Further, it is shown that temporal averaging has similar effects on the precipitation distribution as spatial averaging. Associated pairs of temporal and spatial resolutions that show comparable intensity distributions are identified. Using precipitation data from radar observations, a gauge station network and a spatially highly resolved regional climate model, the third paper optimizes the process that finds associated temporal and spatial scales (see second article). This information is used to develop a method that adjusts point measurements to the temporal and spatial scale of a previously defined model grid. The study shows that this procedure can be used to improve bias-adjustment methods in areas with a low gauge station density. It is known that the EURO-CORDEX ensemble overestimates precipitation and shows a common cold bias in the Alpine region. The fourth article evaluates how these biases are changing the temperature distribution and the temperature dependency of precipitation-frequencies. These biases are a source of uncertainty that is not captured by the robustness tests performed in the first article. A probabilistic-decomposition-framework is developed to quantify the impact of these biases on precipitation-frequency changes and to investigate causes for the ensemble spread.
Nowadays, our (western-world) society is characterized by digitalization. This is realized by information and communication technologies, consuming a huge amount of energy. The fact that digitalization comes along with a lot of negative effects onto the environment is slightly known in the case of energy consumption by hardware, especially regarding mobile devices, having a limited battery life. However, awareness of environmental issues of software, being the driver of hardware, is mainly missing, even if the research field addressing corresponding issues is growing. Thus, the doctoral thesis at hand addresses the question How to draw (a) developers and (b) usersattention to environmental issues of software? By presenting (a) a calculation method of the carbon footprint of software projects and (b) a concept for an eco-label for software products, evaluated by a user survey, the doctoral thesis provides two strategies how to draw the attention to environmental issues of software. Summarizing, this thesis can act as a basis for further research in bridging from science to society in the context of environmental issues of software. Its findings can be seen as starting points for practical implementations of methods and tools supporting a more environmentally friendly way of developing software and informing about environmental issues of software usage. In order to get the implementation of the research results of the thesis going, it highlights practical implications for diverse groups of stakeholders - researchers, certifiers, public administration and professional purchasers, and environmental associations - that have been identified as being important for the practical implementation of the presented concepts and, thus, represent the target group of the doctoral thesis.
Hochtemperatur-Aquiferwärmespeicher erleichtern Wärmesystemen durch eine saisonale Lastverschiebung die Erschließung und Integration von erneuerbaren Wärmequellen. Ein mittleres Temperaturniveau von > 50 Grad Celsius ermöglicht zumeist eine direkte Entladung ohne einen anschließenden Temperaturhub über eine Wärmepumpe. Aufgrund der thermischen Trägheit von ATES-Systemen ist die Berücksichtigung von Lastfalländerungen durch jährlich variierende Lastprofile besonders in der Einschwingphase sinnvoll. Da es bis zu 20 Jahre dauern kann, bis der Aquifer einen quasistationären Zustand erreicht, konnte in Langzeitstudien ein großer Einfluss von unterschiedlichen Lastprofilen auf energetische und finanzielle Simulationsergebnisse nachgewiesen werden. Zur Verbesserung der Investitionsplanung wurde ein Verfahren entwickelt, das sowohl die Prognosefähigkeit als auch die Prognosegenauigkeit von Energiesystem- und Wirtschaftlichkeitsanalysen erhöht, indem über einen wahrscheinlichkeitsbasierten Ansatz (Monte-Carlo-Temperaturschätzung) Normalverteilungsfunktionen für gewünschte Auswertungsgrößen (z.B. Kapitalwert) abgeleitet werden können. Aus 2000 Simulationsjahren wurde über konzeptspezifische Verteilungsfunktionen der wahrscheinlichste Eintrittsfall abgeleitet und zu einem repräsentativen Szenario aggregiert. Das aggregierte Szenario mündet in ein konzeptspezifisches Gleichungssystem, das mit den Freiheitsgraden Energiepreise, Kalkulationszinssatz und Förderanteil gelöst wird. Im Gegensatz zu der etablierten Methode, die Wirtschaftlichkeitsberechnung im Anschluss an eine energetische Systemsimulation anzuhängen, wurde in dieser Arbeit ein holistisches Modell in TRNSYS entwickelt, das für jeden Simulationszeitschritt simultan Energie- und Zahlungsströme berechnet. In dem Modell konnten Verbesserungen in der Prognosegenauigkeit um den Faktor 20 nachgewiesen werden. Mit dem neuen Verfahren kann die Frage der Wirtschaftlichkeit nicht nur mit ja oder nein beantwortet werden, sondern zusätzlich mit der jeweiligen Eintrittswahrscheinlichkeit belegt werden.
Die Arbeit liefert die Grundlagen zur chemischen Entfernung von Biodiesel aus dem Motoröl, um eine Minderung der Einschleppungsproblematiken beim Einsatz von biogenen Kraftstoffen und Dieselpartikelfiltern zu erzielen. Das Prinzip beruht auf einer wechselwirkenden Beimischkomponenten die eine Azeotropbildung mit Biodiesel einleitet. Eine gaschromatographische Headspace-Screening-Methode diente der Messung von Aktivitätskoeffizienten in Anwesenheit von Biodiesel. Die Ergebnisse dieser Analysen lieferten erste Erkenntnisse welche funktionalen Gruppen eine notwendige starke Wechselwirkung mit Biodiesel besitzen. Die gaschromatographischen Analysen wurden zudem mit Simulationsrechnungen mittels COSMOtherm untermauert. Im Laborversuch haben sich polare Säuren wie Ameisensäure oder Essigsäure als gute Beimischkomponenten erwiesen. Aldehyde, Ketone oder Alkohole sind weniger geeignet. Säuren wirken als Hydrogen Bond Donator und besitzen hohe Aktivitätskoeffizienten mit Biodiesel. Durch die Destillation des gebildeten azeotropen Gemischs kann die Entfernung von Biodiesel aus dem Motoröl bei niedrigen Temperaturen von ca. 180 Grad Celsius bis 190 Grad Celsius realisiert werden. Ohne den Einsatz von Beimischkomponenten liegt die Destillationstemperatur von Biodiesel bei ca. 330 Grad Celsius.
Agrobiodiversität besitzt vielfältigen ökologischen, ökonomischen und sozio-kulturellen Wert. Sie ist eine grundlegende Voraussetzung für zukünftige Nutzungen und steht gleichzeitig in einem besonderen Verhältnis zu menschlichem Handeln. Zwar basiert Agrobiodiversität auf Natur, sie ist jedoch wesentlich durch landwirtschaftliche Tätigkeiten gestaltet worden und kann ohne weitere Nutzung durch den Menschen nicht erhalten und erneuert werden. Die vorliegende Dissertation analysiert die Gestaltung gesellschaftlicher Naturverhältnisse in der ländlichen Entwicklung am Beispiel der nachhaltigen Nutzung von Agrobiodiversität. Schutz und Nutzung von Agrobiodiversität wird hierfür in einem ersten Schritt als sozial-ökologisches Phänomen konzipiert. Daran schließen sich Analysen auf agrarpolitischer und landwirtschaftlich praktischer Ebene an. Anhand einer Analyse der der Gemeinsamen Agrarpolitik der Europäischen Union (GAP) und im speziellen der Politik zur ländlichen Entwicklung wird deutlich, dass eine programmatische Orientierung an Wettbewerbsfähigkeit und einer nachhaltigen Entwicklung besteht und das Paradigma einer multifunktionalen Landwirtschaft integrierende Ansätze bietet. Diese Ansätze werden jedoch weiterhin vor dem Hintergrund einer unhinterfragten Logik realisiert, die davon ausgeht, dass naturerhaltendes Wirtschaften nicht wettbewerbsfähig sein kann. Die GAP löst somit die hierarchische Trennung zwischen Schutz und Nutzung von Agrobiodiversität nicht auf. Trotz der Wirkmächtigkeit der GAP kann mittels der Fallstudie "Arche-Region Flusslandschaft Elbe" an einem konkreten Beispiel aus der landwirtschaftlichen Praxis dargestellt werden, wie nachhaltige Agrobiodiversitätsnutzung umgesetzt wird. Aus den Ergebnissen der Fallstudie werden abschließend Schlussfolgerungen für eine Weiterentwicklung der Politik zur ländlichen Entwicklung und EU-Agrarpolitik im Allgemeinen abgeleitet.
In der Forschungsarbeit wird ein Rahmenmodell von Kompetenzen nachhaltigkeitsorientierter Verwaltungsführung in Kommunen und ihrer Förderung entwickelt und beschrieben. Methodische Grundlage hierfür bilden eine systematische Literaturrecherche sowie 25 qualitative, leitfadengestützte Interviews mit 13 verwaltungsexternen und 12 verwaltungsinternen Experten aus drei Fallstädten (Freiburg, Wernigerode, Ludwigsburg). Übergeordnetes Ziel des Modells ist der Auf- bzw. Ausbau nachhaltigkeitsorientierter Prozesse in Kommunalverwaltungen, um nachhaltige Entwicklung auf lokaler Ebene insgesamt zu fördern. Aufbauend auf dem Managementmodell Mintzbergs und drei Sustainable-Leadership-Modellen werden hierfür nachhaltigkeitsorientierte Handlungsbereiche von Oberbürgermeistern, Beigeordneten und Fach- bzw. Amtsleitungen im Verwaltungsalltag aufgezeigt. Ob bzw. inwieweit diese Handlungsmöglichkeiten genutzt werden, hängt unter anderem von der Ausprägung zentraler Kompetenzen nachhaltigkeitsorientierter kommunaler Verwaltungsführung ab. Diese werden u. a. basierend auf Ansätzen von Nachhaltigkeitskompetenzen für Führungspersonen aus der Privatwirtschaft herausgearbeitet. Ferner werden Förderungsmöglichkeiten solcher Kompetenzen in Aus- und Fortbildung sowie in der Organisationsentwicklung und im kommunalen Personalmanagement hergeleitet und beschrieben. Potentielle konkrete Förderungsmethoden werden ebenfalls untersucht.
Das ubiquitäre Vorkommen von Arzneimittelrückständen ist eng mit möglichen Risiken für Mensch und Umwelt verbunden. Das übergeordnete Ziel dieser Forschungsarbeit ist die Weiterentwicklung methodischer Ansätze für die Identifizierung prioritärer Arzneimittelrückstände vor dem Hintergrund bestehender Wissens- und Regulierungslücken. Unter diesem Gesichtspunkt wurden drei aktuelle Problemfelder aus dem Themenkomplex "Arzneimittel in der Umwelt " ausgewählt und anhand konkreter Fallbeispiele betrachtet. Tierarzneimittel werden häufig mit der Ausbringung von Wirtschaftsdünger in landwirtschaftlich genutzte Böden eingetragen. Gegenstand der ersten Publikation ist die Frage, inwiefern Anwendungsschemata aus der Nutztierhaltung für die retrospektive Identifizierung prioritärer Tierarzneimittelrückstände genutzt werden können. Hierzu wurde eine spezielle Herangehensweise entwickelt und am Beispiel von Antibiotika erprobt. Die durchgeführte Eintragsabschätzung ermöglichte erstmalig eine umfassende Einschätzung der potenziellen Antibiotikabelastung in Wirtschaftsdünger und landwirtschaftlich genutzten Böden im nordwestdeutschen Raum. Die Ergebnisse deuten auf erhebliche Umwelteinträge hin, die eine Neubewertung bestehender Wirkstoffzulassungen notwendig erscheinen lassen. In der zweiten Publikation wurden am Beispiel einer Mischung aus 18 Arzneistoffen verschiedene Bewertungsansätze verfolgt, um das Risiko einer kombinierten antimikrobiellen Wirkung genauer zu charakterisieren und prioritäre Mischungsbestandteile zu identifizieren. Das Risiko einer antimikrobiellen Wirkung wurde sowohl durch eine experimentelle Prüfung der Mischung als auch durch einen komponentenbasierten Berechnungsansatz bestätigt. Der komponentenbasierte Ansatz verdeutlichte zudem die besondere Relevanz der in der Mischung enthaltenen Fluorchinolon-Antibiotika. Die notwendige Grundlage für eine belastbare Abschätzung von Kombinationseffekten sind jedoch harmonisierte Einzelstoffdaten, die bisher nicht im benötigten Umfang zur Verfügung stehen. Deshalb sollte speziell für Antibiotika eine systematische Prüfung der Wirkung auf Umweltmikroorganismen durchgeführt werden. Arzneistoffe können entlang ihres Lebenszyklus verschiedene biotische und abiotische Transformationsprozesse durchlaufen, die oft zur Bildung von unvollständig charakterisierten Transformationsprodukten (TPs) führen. Die Publikationen 3-7 leisten einen allgemeinen Beitrag zur Einschätzung des möglichen Gefahrenpotenzials von pharmazeutischen TPs im Wasserkreislauf und generieren neue methodische Erkenntnisse vor dem Hintergrund einer vorausschauenden Identifizierung von prioritären Abbauprodukten. Die durchgeführten Fallstudien bestätigten, dass photochemische Transformationsprozesse nicht nur zur Abschwächung bereits vorhandener, sondern im Gegenteil auch zur Entstehung gänzlich neuer Gefahrenpotenziale beitragen können. Es ist somit stark in Frage zu stellen, ob die alleinige Fokussierung auf bekannte Aktivitäten der Muttersubstanz für eine sichere Bewertung von TPs ausreicht.
Among all attenuation processes, biodegradation plays one of the most important role and is one of the most desirable processes in the environment. To assess biodegradation, a variety of biodegradation test procedures have been developed by several international organizations. OECD guidelines for ready biodegradability testing represent one of the most prominent group of internationally used screening biodegradation tests (series 301A-F). These tests are usually very simple in their designs and allow for the fast and cheap screening of biodegradability. However, because of their stringency, the test conditions are not close to simulating environmental conditions and may lead to unrealistic results. To overcome these limitations, OECD introduced simulation tests which are designed to investigate the behavior of chemicals in specified environmentally relevant compartments. Despite the fact that simulation tests give more insight into the fate of chemicals in the environment, they are not applied frequently as they are often tedious, time consuming and expensive. Consequently, there is a need to provide a new biodegradation testing method that would combine complex testing environment as in simulation tests, easiness in handling and good data repeatability as in screening biodegradation tests. Another challenge is an adaption of the existing biodegradation testing methods to new types of samples, i.e. mixtures of transformation products (TPs). The research on the presence of pharmaceuticals in the environment gained momentum in the 1990s; since then, it has been growing. Their presence in the environment is a wellestablished fact. A wide range of pharmaceuticals is continuously detected in many environmental compartments such as surface waters, soils, sediments, or ground waters. After pharmaceuticals reach the natural aquatic environment they may undergo a number of processes such as: photolysis (under direct sunlight), hydrolysis, oxidation and reduction reactions, sorption, biodegradation (by bacteria of fungi), and bioaccumulation. These processes, may cause their elimination from aquatic environment, if reaction is complete, or creation of new compounds i.e., transformation products (TPs). What is more, processes, like chlorination and advanced oxidation processes (AOPs), such as H2O2/UV, O3/UV, TiO2/UV, Fenton, and photo-Fenton, or UV treatment which might be applied in water or wastewater treatment, may also lead to the TPs introduction into aquatic environment. The research on the TPs brings many new challenges. From one side, there is a constant need for the the development of a sensitive and reliable analytical separation, detection, and structure elucidation methods. Additionally, there is a need for the preparation of appropriate assays for the investigation of properties of new compounds, especially those answering the question if TPs pose a higher risk to the aquatic ecosystems than their parent compounds. Among numerous groups of pharmaceuticals, two are of great importance: antibiotics since they might promote emergence and maintenance of antimicrobial resistance in the aquatic environment; and cytostatic drugs. Cytostatic drugs can exert carcinogenic, mutagenic and/or teratogenic effects in animals and humans. The challenges of biodegradation testing presented in this thesis, encompasses these different areas of interest and was divided into three objectives: 1) Identification of the knowledge gaps and data distribution of the two groups of pharmaceuticals antibiotics and cytostatic drugs (article I); 2) Increasing the knowledge on biodegradation of cytostatic drugs and their TPs (articles II, III, and IV) and 3) Establishment of a biodegradation test with closer to simulation tests conditions, that could be affordable and to support better understanding on processes in water sediment interface construction - screening water-sediment test. Further validation of the test with an insight into sorption and desorption processes (articles V and VI).
The dissertation project focuses on empirically investigating consumers' attitudes, motivations and purchasing decisions regarding sustainable products. The focus on this micro perspective, however, does not reflect consumers' roles within the transformation towards sustainable consumption. Therefore, the present framework paper puts the included papers into a greater context and evaluates the findings on a meta-level by applying an enhanced transition management theory. The analysis underlines that consumers' limited personal capabilities are an underlying reason for unsustainable practices. Therefore, the active engagement not only of consumers, but also of companies is required if the transformation is to be successful. If companies actively support consumers in making sustainable choices, consumers can engage in sustainable consumption with only low cognitive efforts. On this basis, genuine sustainable choices are enabled. The dissertation provides practical implications by highlighting potential measures which will help to promote sustainable products from niches to mainstream. In sum, the dissertation project enhances academic understanding of consumers´ sustainable purchasing behavior and reveals the potential of integrating such insights into the management of transformations towards sustainable consumption.
This thesis aims at contributing to the better understanding of the roles of international and domestic institutional and governance patterns for corporate sustainability practices. By combining governance and new institutionalism approaches it bridges the gap between the close look at specific corporate sustainability (CS) policies and the broader view on institutional frameworks. The qualitative comparative approach aims to provide deeper insights on the implementation of different governance schemes by transnational corporations ((TNC). Finally, the conclusions might allow for the development of a) recommendations for the balancing of TNCs' CS management between global and domestic requirements, and b) policy recommendations in the field of CS governance. The overarching research question is as follows: What role do national governance patterns play in comparison to global governance practices in shaping the corporate sustainability (CS) management of transnational corporations (TNCs)? In order to further operationalize this research objective, it is structured into three subquestions: (1) What are relevant institutional factors and global governance patterns for corporate sustainability/ Corporate Social Responsibility (CSR)? (2) What are relevant institutional factors and national governance patterns for corporate sustainability/CSR in Germany, the US, and India? (3) How do these national and global governance patterns influence TNCs' CS management? The first two questions aim at tracing the institutional framework and governance patterns at both national and international levels by identifying norms, stakeholder expectations, prevalent modes of governance and actors involved in governance processes. On this basis, the third question targets TNCs' reaction to internationally varying governance patterns. Here, it is of main interest how relevant governance instruments are perceived by business actors and to which extent their sustainability management at the companies' headquarters and subsidiaries reflect global and national institutional and governance patterns. In order to answer these questions, literature research and a structured qualitative analysis have been conducted. The concepts of CS and CSR build the basis to analyze how TNCs and their subsidiaries manage their social and ecological corporate responsibilities. Against this conceptual background, the research question is approached empirically by the means of an international comparison. Three institutionally highly diverse countries were chosen: Germany, India and the US. India, an emerging market economy, was included to increase the diversity of the sample and to close the research gap indicated above. In order to identify the differences in governance for CS in these three countries, document analyses and 42 guideline-based interviews with experts from governments, NGOs, trade unions and trade associations were carried out. At the same time, global governance instruments for corporate sustainability – which are already relatively well researched - were identified by analyzing the relevant secondary literature. In a second step, in order to explore how TNCs strategically deal with the multitude of different governance approaches at their headquarters and subsidiaries, three case studies of Germany-headquartered transnational corporations in the chemical and engineering industries (Siemens, BASF and Bayer) have been conducted.
The effects of habitat fragmentation and land use changes are usually studied by relating patterns of genetic diversity and differentiation to environmental factors, habitat history, landscape structure, or to a combination thereof. However, these three drivers are rarely addressed simultaneously. In addition, these studies are usually carried out in conservation-driven contexts, and therefore tend to concentrate on hyper-fragmented landscapes and on rare or endangered species. However, how habitat fragmentation and land use affect widespread species in more typical landscapes has not been fully investigated. This thesis addresses these two gaps. Abax parallelepipedus, a flightless ground beetle with low dispersal power, was used as a model species to test how environmental factors, habitat history, and landscape structure affect genetic diversity and genetic differentiation in three study regions located across Germany. Although all of the study regions represent fairly typical rural landscapes for central Europe, each consisting of a complex matrix of land uses, they differ from one another in terms of environmental factors, habitat history, and landscape structure, and thus can serve as three test cases. In the first stage of the work, the investigator identified polymorphic microsatellite loci which could potentially be used to study genetic diversity and differentiation in A. parallelepipedus. She then developed PCR and genotyping protocols for two suites of loci, in the end selecting to use the set of 14 fully multiplexed loci for the study. After having developed the needed study system, she genotyped over 3300 beetles from 142 study sites. In her investigation of how environmental factors and habitat history affect genetic diversity and genetic differentiation, and found that genetic diversity was being driven by variables that could be related to population sizes rather than by habitat history. She also did not find evidence of an influence of habitat history on the genetic differentiation patterns. Although populations of A. parallelepipedus in the past were probably smaller due to deforestation, they apparently remained large enough to prevent rapid genetic drift. In addition, the researcher carried out a landscape genetics analysis of the genetic differentiation patterns found in each of her study regions, in which she examined the relationship between genetic differentiation and landscape structure. She tested whether she could find patterns of isolation by distance, isolation by resistance, or isolation by barriers in the study regions. No effects of land use or of fragmentation were found. Based on the importance of population sizes found in the previous study, combined with the beetle's known avoidance of non-wooded areas and its inability to cross roads, the investigator concludes that although there is probably little gene flow across the study regions, large population sizes are preventing the rapid development of genetic differentiation. Models simulating the development of genetic differentiation over time in populations of different starting sizes support this conclusion.
The research aims to assess the sustainability of rural electrification efforts based on off-grid photovoltaic (PV) systems in three Andean countries: Chile, Ecuador, and Peru. Although deployment of off-grid PV solutions for rural electrification began in the early 1990s in the Andean region, most of the projects turned out to be unsustainable and did not last. Prior efforts have addressed the different issues and barriers that plagued these projects and inhibited their sustainability. However, these prior analyses were mostly quantitative; systematic qualitative evaluations have been scarce. In this thesis, the researcher addresses the following research question: "Are the rural electrification programs (based on off-grid PV Systems) in the Andean countries sustainable?" In order to answer this research question, he conducted an exhaustive qualitative document analysis complemented by semi-structured expert interviews. The interviewees included experts from different ministries, project managers from leading Non-Governmental Organizations (NGOs), public and private companies ' representatives, supervisors, and researchers. Although the author also describes several relevant PV-based electrification efforts in the Andean countries, the research was aimed at providing an overall picture of the rural electrification efforts in these countries, rather than measuring the success or failure of specific projects. The gathered information allowed me to assess the sustainability of rural electrification efforts in the Andean countries. This assessment was based on a set of indicators corresponding to the four dimensions of sustainability considered in this thesis: institutional, economical, environmental, and socio-cultural. It was found that Ecuador and Chile have consistently failed to ensure mechanisms for the operation and maintenance of the deployed off-grid systems, which has made these solutions in poor Chilean and Ecuadorian communities inevitably unsustainable. Although Peru has adopted a cross-tariff scheme, the Peruvian case shows that ensuring the funding of off-grid PV solutions is not enough. Peruvian officials appear to be unaware of the importance of local participation (local values and lifestyles are constantly disregarded) and most of the projects have been designed without the participation and engagement of the communities, which has often led to project failures and payment defaults. Although each country has its particular challenges, it was found that the three Andean countries have consistently neglected the importance of strong formal institutions with a flexible and decentralized structure, which in turn significantly compromised the rural electrification effort in these countries.
Wood-pastures have been present in Europe for thousands of years. This form of grazed landscape, combining herbaceous vegetation with trees and shrubs, has often co-evolved with its human users into complex social-ecological systems (SES). Wood-pastures are associated with high cultural and biodiversity values and are an example of the sustainable use of resources. However, due to their often relatively labour-intensive management and low productivity, large areas of wood-pastures have been lost over the last century. The loss of these areas means not only the loss of biodiversity on both local and landscape scales, but also the loss of traditional farming and cultural heritage in some regions. Across the European Union, wood-pastures are facing different problems and are embedded in different social systems and ecological environments. Yet they are all affected by global change and common European policies. To understand the challenges for wood-pastures in a changing world, a holistic approach combining different disciplines is needed. This dissertation therefore is analyzing wood-pastures across Europe as a Social-ecological System, combining ecology and social science with the aim to identify the barriers and drivers for wood-pastures persistence into the future.