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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.
This cumulative dissertation investigates food policy councils (FPCs) as potential levers for sustainability transformation. The four research papers included here on this recent phenomenon in Germany present new insights regarding the process of FPCs' emergence (Emergence paper), the legal conditions which affect their establishment (Legal paper), the different roles of FPCs in policy-making processes (Roles paper) and FPCs' potential to democratise the food system (Food democracy paper). Drawing on and contextualizing the results of the four individual studies, the framework paper uses the leverage points concept originally developed by Meadows (1999) and adopted by Abson et al. (2016) as a lens to discuss FPCs’ potential as levers for sustainability transformation. This conceptual background includes three so-called realms of leverage, which are considered to be of particular importance in transformational, solution-oriented sustainability science: first, the change, stability and learning in institutions (re-structure), second, the interactions between people and nature (re-connect) and third, the ways in which knowledge is produced and used (re-think). Framing the findings of the four research papers in terms of these three realms, the framework paper shows that FPCs could serve as cross realm levers, i.e. as interventions that simultaneously address knowledge production, institutional reform and human-nature interactions.
This dissertation addresses the question of how sustainability curricula can be implemented and established in higher education institutions. 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 have been largely descriptive rather than analytical and leave open questions about the generalizability of their findings. 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 presented findings add a complementary empirical perspective to the discourse on the establishment of education for sustainable development (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. 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 Project-based 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.
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.
Misophonia in the workplace
(2021)
This paper uses the UN’s Sustainable Development Goals’ inclusion of human well-being and disability rights as a base to examine the work experiences of individuals with the syndrome misophonia who have been employed in white-collar office jobs in the Global North, and how these experiences fit into the current discourse on making offices more inclusive and sustainable. It reports on common workplace triggers, coping mechanisms, and the condition’s perceived effects on misophonics, as well as the perceived barriers and carriers to making workplaces more accommodating to those with the condition. A mixed-methods approach was used to address these points. First, a survey was distributed virtually and 203 responses from misophonics who work(ed) in white-collar office jobs in the study region were collected. Next, ten of these survey takers participated in semi-structured, one-on-one interviews, which were then analyzed using qualitative text analysis. The results showed that many misophonics frequently encounter intense triggers (such as mouth sounds) at the office and that self-perceived levels of productivity, well-being, and workplace sociability can be adversely affected. Though opinions on bans of certain behaviors and items and on certain terminology were diverse, there was consensus on desiring more flexible policies, understanding from others, and quiet or private working spaces, including working from home. Lack of misophonia awareness within the general populace, human resources (HR), upper management, and to some degree, the medical community was identified as a persistent barrier to misophonic employees disclosing or asking for reasonable accommodations even when they felt their misophonia was severe, negatively affected them, and there were provisions that could support them. These experiences were similar to those of other invisible conditions and pointed to the need for workplaces striving to be more sustainable and inclusive to adapt their policies and office design decisions.
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.
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.
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.
Diese Arbeit beschäftigt sich mit Zukunft, Narrativen und globalem Klimawandel in den zwei Bereichen Umweltwissenschaften und Science Fiction. Es werden zwei Arten dargestellt, in die Zukunft zu blicken: Einerseits werden Szenarien in den Umweltwissenschaften genutzt, um globale Modelle aufzustellen. Hierfür wird erläutert, was die Szenariotechnik ist und welche Merkmale sie hat. Andererseits werden Science Fiction und kreative Zukunftsvorstellungen diskutiert. Die beiden Themenfelder werden durch zwei Beispiele konkretisiert: Die "Shared Socioeconomic Pathways" (SSPs) und die Anthologie "Everything Change" (herausgegeben von Milkoreit, Martinez, Eschrich, 2016). Im Diskussionskapitel wird auf Narrative, Perspektive, Diversität, Umweltkommunikation, Komplexität und Zukunft eingegangen. Insgesamt wird das Fazit gezogen, dass die beiden Beispiele gegensätzliche Ziele haben, aber komplementäre Wirkung erzielen können. Mit einem Beispiel aus der partizipativen Forschung wird verdeutlicht, dass eine Kombination der beiden Felder dazu beitragen kann, sinnvolle Handlungsoptionen gegenüber dem Klimawandel zu entwickeln.
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.
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.
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.
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.
Sustainable landscape development is the main goal of decision makers worldwide. Achieving this goal in the long term leads to achieving social, economic and environmental sustainability. Remote sensing has been playing an essential role in monitoring remote areas. This study has employed part of the role of remote sensing in supporting the direction of decision makers towards sustainable landscape development. The study has focused on some of the main elements affecting sustainable environment: land uses, specifically agricultural land uses, water quality, forests, and water hazards such as floods. Three research programs were undertaken to investigate the role of Terrasar-x imagery, as a source of remote sensing data, in monitoring the environment and achieving the previous stated elements. The investigation was intended to investigate the effectiveness of TSX imagery in identifying the cropping pattern of selected study areas by employing a pixel-based supervised maximum likelihood classifier, as published in Paper I, assessment of the efficiency of using TSX imagery in determining land use and the flood risk maps by applying an object-based decision tree classifier as published in Paper II, and determination of the potential of inferential statistics tests such as the two samples Z-test and multivariate analysis, for example Factor Analysis, for identifying the kind of forest canopy, based on the backscattering coefficient of TSX imagery of forest plots, as presented in Paper III. Papers I and II covered two pilot areas in the Lower Saxonian Elbe Valley Biosphere Reserve “das Biosphärenreservat "Niedersächsische Elbtalaue" around Walmsburger Werder and Wehninger Werder. Paper III focused on the Fuhrberger Feld water protection area near Hanover in Germany. The inputs for this research were mainly SAR Imagery and the ground truth data collected from field surveys, in addition to databases, geo-databases and maps. The study presented in Paper I used two filters to decrease speckle noise namely De-Grandi as multi-temporal speckle filter, and Lee as an adaptive filter. A multi-temporal classification method was used to identify the different crops using a pixel-based maximum likelihood classifier. The classification accuracy was assessed based on the external user accuracy for each crop, the external producer accuracy for each crop, the Kappa index and the external total accuracy for the entire classification. Three cropping pattern maps were produced namely the cropping pattern map of Wehninger Werder in 2011 and the cropping pattern maps of Walmsburger Werder in 2010 and in 2011. The study showed that image filtering was essential for enhancing the accuracy of crop classification. The multi-temporal filter De-Grandi enhanced the producer accuracy by about 10% compared to the Lee filter. Furthermore, gathering and utilizing large ground truth data greatly enhanced the accuracy of the classification. The research verified that using sequence images covering the growing season usually improved the classification results. The results exposed the effect of the polarization and demonstrate that the majority of the classifications produced according to the crop calendar had higher total producer accuracy than using all acquisitions. The study demonstrated undertaken in Paper II applied the decision tree object-based classifier in determining the major land uses and the inundation extent areas in 2011 and 2013 using the Lee-filtered imagery. Based on the maps produced for the land uses and inundation areas, the hazard areas due to the floods in 2011 and 2013 were identified. The study illustrated that 95% of the inundated area was classified correctly, that 90% of vegetated lands were accurately determined, and around 80% of the forest and the residential areas were correctly recognized. The research undertaken in Paper III statistically analyzed the backscattering coefficient of the Lee-filtered TSX in some forest plots by the Factor Analysis and two sample Z-test. The study showed that Factor analysis tools succeeded in differentiating between the coniferous forest and the deciduous forest and mixed forest, but failed to discriminate between the deciduous and the mixed forest. On one hand, only one factor was extracted for each sample plot of the coniferous forest with approximately equal loadings during the whole acquisition period from March 2008 to January 2009. On the other hand, two factors were extracted for each deciduous or mixed forest sample plot, where one factor had high loadings during the leaf-on period from May to October, and the other one had high loadings during the leaf-off period from November to April. Furthermore, the research revealed that the two sample Z-test enabled not only differentiation between the deciduous and the mixed forest against the coniferous forest, but also discrimination between deciduous forest and the mixed forest. Statistically significant differences were observed between the mean backscatter values of the HH-polarized acquisitions for the deciduous forest and the mixed forest during the leaf-off period, but no statistically significant difference was found during the leaf-on period. Moreover, plot samples for the deciduous forest had slightly higher mean backscattering coefficients than those for the mixed forest during the leaf-off period.
Aufgrund ihrer Struktur sind insbesondere urbane Strukturen von Klimafolgen wie z.B. Hitze, Stürme oder Starkregen betroffen. Der Raum- und Umweltplanung kommt dabei hinsichtlich der sozial-ökologischen Naturverhältnisse eine wichtige Rolle zu, sofern sie die Aufgaben der Krisenbewältigung annehmen und verantwortungsvoll wahrnehmen will. Auch die Hansestadt Lüneburg steht zukünftig vor einigen Herausforderungen. Durch den allgemeinen Trend der Urbanisierung und als Teil der Metropolregion Hamburg gilt Lüneburg als beliebter Wohnraum. Die vorliegende Arbeit lenkt den Blick auf die Klimafolgenanpassung bei Starkregen in der Stadtplanung allgemein und auf die Hansestadt Lüneburg. Zunächst werden die der Ausarbeitung zugrundegelegten Begriffe sowie die Bedeutung von Starkregenereignissen in der Stadtplanung definiert und näher erläutert. Darauf folgt die Darstellung der zur Beantwortung der Forschungsfrage verwendeten Methoden. Anschließend werden in der empirischen Forschung das bisherige Auftreten von Starkregen analysiert, bestehende Adaptionsstrategien norddeutscher Städte und Regionen aufgezeigt, ein Zukunftsausblick auf Grundlage wissenschaftlicher Prognosen gegeben und konkrete, auf die Hansestadt Lüneburg bezogene Analysen und Szenarien erstellt, bevor ein Resümee der empirischen Forschung gezogen werden kann. Abschließend wird das methodische Vorgehen reflektiert, die Ergebnisse diskutiert und ein kurzer Ausblick auf zukünftige Herausforderungen gegeben.
Das 21. Jahrhundert als "urban century" bietet neben vieler positiver Aspekte auch zahlreiche Herausforderungen im Stadtraum. Neben Stressfaktoren wie Lärm und Umweltverschmutzung nehmen Extremwetterereignisse wie Hitze und Starkregen zu, muss also eine Klimafolgenanpassung erfolgen und muss zusätzlicher Wohnraum für mehr Menschen geschaffen werden. Erholungs- und Aktivitätsräume stehen zudem in Konkurrenz zum Ausbau der Infrastruktur. Die Herausforderungen bedingen die Notwendigkeit für transdisziplinäre Diskurse und Arbeitsweisen im Rahmen einer klimawandelgerechten Stadtentwicklung. Mit diesem Hintergrund setzt sich die Arbeit zum Ziel Potenziale zu erarbeiten, die sich in Lüneburg für eine Begrünung der Innenstadt bieten, um dem sich wandelnden Klima zu begegnen, sowie herauszuarbeiten welche Akteuren, Schlüsselfaktoren und Schlüsselelemente die Umsetzung von Begrünungsmaßnahmen einschränken oder stärken. Mit der Methode der Konstellationsanalyse sollen zukunftsgerichtete und zentrale Handlungsfelder verdeutlicht werden. Es soll die Basis für eine erfolgreiche und nachhaltige Arbeitsweise sowie Zusammenarbeit im Bereich der Klimafolgenanpassung in Lüneburg gelegt werden.
Tropical forests worldwide support high biodiversity and contribute to the sustenance of local people’s livelihoods. However, the conservation and sustainability of these forests are threatened by land-use changes and a rapidly increasing human population. This dissertation, therefore, aimed to characterize biodiversity patterns in the moist Afromontane forests of southwestern Ethiopia and to examine how biodiversity patterns are affected by land-use and land-use changes (mediated by coffee management intensity, landscape attributes and housing development) in a context of a rapidly growing rural population. To achieve this goal, the author takes an interdisciplinary approach where, first, she examined the effects of coffee management intensity on diversity patterns of woody plants and birds, spanning a gradient of site-level disturbance from nearly undisturbed forest interior to highly managed shade coffee forests. Results showed that specialized species of woody plants (forest specialists) and birds (forest specialists, insectivores and frugivores) were affected by coffee management intensity. The richness of forest specialist trees and the richness and/or abundance of insectivores, frugivores and forest specialist birds decrease with increasing levels of disturbance. Second, the author investigated the effects of landscape context on woody plants, birds and mammals. Community composition and specialist species of woody plants and birds were sensitive to landscape context, where woody plants responded positively to gradients of edge-interior and birds to gradients of edge-interior and forest cover. Further results showed that a diverse mammal community, with 26 species, occurs at the forest edge of shade coffee forests and that the leopard, an apex predator in the region depended on large areas of natural forest. A closer examination of leopard activity patterns revealed a shift in the diel activity as a response to human disturbance inside the forest, further highlighting the importance of natural undisturbed forests for leopards in the region. Together, these findings demonstrate the value of low managed shade coffee forests for biodiversity, and importantly, emphasize the irreplaceable value of undisturbed natural forests for biodiversity. Third, the researcher investigated the effects of prospective rural population growth (mediated by housing development) on the forest mammal community. Here, population growth was projected to negatively influence several mammal species, including the leopard. Housing development that encroached the forest entailed worse outcomes for biodiversity than a combination of prioritized development in already developed areas and coffee forest protection. Fourth, to understand the motivations behind high human fertility rates in the region, she examined the determinants of women fertility preferences, including their perceptions on social and biophysical stressors affecting local livelihoods such as food insecurity and environmental degradation. Fertility preferences were influenced by underlying social norms and mindsets, a perceived utilitarian value of children and male dominance within the household, and were only marginally affected by perceptions of social and biophysical stressors. The findings suggest the need for new deliberative and culturally sensitive approaches that engage with pervasive social norms to slow down population growth. Overall, this dissertation demonstrates the key value of moist Afromontane forests in southwestern Ethiopia for biodiversity conservation. It indicates the need to promote coffee management practices that reduce forest degradation and highlights that high priority should be given to the conservation of undisturbed natural forests. It also suggests the need to integrate conservation goals with housing development in landscape planning. A promising approach to achieve the above conservation priorities would be the creation of a Biosphere Reserve and to promote the ecological connectivity between the larger forest remnants in the region. Finally, this dissertation demonstrates the importance of placed-based holistic approaches in conservation that consider both proximate and distal drivers of forest biodiversity decline.