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- Allometrie (3) (remove)
Auf der Grundlage koronaler CT - Aufnahmen von 52 Schimpansen-schädeln (Pan troglodytes) beiderlei Geschlechts und unterschiedlichen Altersstufen wurde das postnatale Wachstum und die Morphologie des Gaumens untersucht. Die zur Auswertung benötigten Schädel- und Gaumenmaße wurden, wenn möglich, direkt vom Schädel bzw. durch Messungen an den Röntgenaufnahmen gewonnen. Da das biologische Alter der Tiere zum Zeitpunkt ihres Todes nicht bekannt war, wurden sie entsprechend der Dentition drei postnatalen Altersstufen zugeordnet. Die Wachstumsvorgänge des Gaumens wurden in Relation zu verschiedenen Schädelmaßen anhand von Korrelations- und einfach linearen Regressionsanalysen (Modell I und Modell II) untersucht sowie auf der Basis von Gaumenhöhenindex und Gaumenindex beschrieben. Ein Vergleich der Gaumenlänge, -breite, -höhe und -volumen zwischen den Geschlechtern zeigte keine signifikanten Unterschiede. Um ein genaueres Bild von Gestalt und Größe des Gaumens zu erhalten, wurde er in koronalen CT - Aufnahmen markiert, sein Volumen errechnet und ein 3D - Modell rekonstruiert. Die morphologische Analyse der 3D - Gaumen-modelle unterstreicht die prinzipielle Übereinstimmung der Gaumen-morphologie weiblicher und männlicher Schimpansen. Bei den weiblichen Schimpansen besteht zwischen Gaumenhöhe und Schädelbasislänge kein statistischer Zusammenhang. Alle anderen Merkmalspaarungen zwischen Gaumen (Länge, Breite, Höhe und Volumen) und Schädel (Schädelbasislänge und Gesamtschädellänge) korrelieren bei beiden Geschlechtern. Die Regressionsanalysen der korrelierenden Paare ergaben signifikante lineare Abhängigkeits-verhältnisse. Ein Vergleich der Regressionsgeraden von männlichen und weiblichen Schimpansen zeigte, dass sich deren Anstiege nicht voneinander unterscheiden. Das lässt vermuten, dass sich die Gaumenmaße beider Geschlechter nach einem ähnlichen Wachstumsmuster verändern. In der postnatalen Entwicklung ist das Längenwachstum des Gaumens am stärksten, gefolgt von der Gaumenhöhe und der -breite. Während die Längenzunahme kontinuierlich erfolgt, ist das Wachstumsverhalten von Gaumenbreite und -höhe nicht einheitlich, sondern variiert in den verschiedenen Altersstufen. Unabhängig vom Geschlecht und Alter sind die Gaumen aller Schimpansen orthostaphylin (mittelhochgaumig) und ultraleptostaphylin (extrem schmalgaumig). Das Gaumengewölbe weist eine charakteristische Form auf. Der vordere Abschnitt des Gaumens, der der Prämaxilla entspricht, hat eine flache Wölbung. Zur Region der Milchmolaren bzw. der Prämolaren geht diese in eine hohe Bogenform über. Distal der 2. Milchmolaren, das entspricht der Region der permanenten Molaren, flacht der Gaumen kranial zu einem trapezoiden Profil ab. Eine ausgeprägte Steilheit der Alveolarfortsätze kann neben dem trapezoiden auch einen rechteckigen Querschnitt zur Folge haben. Mit dem Durchbruch der 2. und 3. permanenten Molaren verlagert sich dieses trapezoide Gewölbeprofil zugunsten der hohen Bogenform immer weiter nach distal. Posterior endet der freie Rand des knöchernen Gaumens wieder in eine flache Wölbung. Weiterhin wurde bei 7 männlichen und 3 weiblichen Schimpansen im adulten Alter, also bei 19% aller untersuchten Gaumen, ein Torus palatinus in unterschiedlicher Ausprägung gefunden. Ein Vergleich zwischen Pan troglodytes und Macaca fuscata ergab hinsichtlich des Gaumenvolumens unterschiedliche Wachstumsmuster, was darauf hindeutet, dass die adulte Endgröße auf unterschiedlichem Wege erreicht wird. Ohne beim Schimpansengaumen auf geschlechtliche Unterschiede zu stoßen, wurde sein Wachstum im Verhältnis zum Schädel durch lineare Modelle beschrieben. Bei den weiblichen Schimpansen kann jedoch die Entwicklung der Gaumenhöhe in Bezug zur Schädelbasislänge nicht durch ein lineares Modell erklärt werden. Die Aussagekraft dieses Ergebnisses und mögliche Faktoren sowie der Einfluss des beim Schimpanen auftretenden Recessus palatinus auf das Gaumenwachstum sollten näher untersucht werden.
Anhand von 30 Schädeln japanischer Makaken (Macaca fuscata) wurde in vier postnatalen Altersstufen das Gaumenwachstum für männliche und weibliche Tiere untersucht. Darüber hinaus wurde die Gaumenmorphologie adulter japanischer Makaken mit der anderer Spezies der Macaca-Fascicularisgruppe (M. mulatta, M. fascicularis, M. cyclopis) verglichen. Zur Darstellung der Gaumenmorphologie wurden von allen Schädeln zunächst computertomographische Schichtaufnahmen angefertigt. Um der gekrümmten Gaumenform Rechnung zu tragen, wurden basierend auf den einzelnen koronaren Schichtserien mit Hilfe der SURFdriver® -Software 3D-Rekonstruktionen der Gaumen angefertigt und deren Volumina berechnet. Zusätzlich wurden verschiedene Längen-, Breiten- und Höhenmaße am Schädel, einschließlich des Gaumens erhoben. Zur besseren Einordnung des Gaumenvolumens in den Schädel wurde das Gesichtsschädelvolumen basierend auf den Schädelmaßen Schädelbasislänge, Gesichtslänge, Gesichtsschädelhöhe und Mittelgesichtsbreite berechnet. Macaca fuscata zeigt im vorderen Abschnitt des Gaumens eine Wölbung, welche in adulten Stadien stärker ausgeprägt ist als in den juvenilen Altersgruppen. Diese Wölbung des Gaumendaches flacht nach dorsal zu einer annähernd rechteckigen Form ab. Männliche und weibliche Tiere zeigen im adulten Alter einen ausgeprägten Torus palatinus. Besonders auffällig ist bei beiden Geschlechtern das sehr große Foramen incisivum mit einer vertikalen Septierung. Das postnatale Veränderung der Gaumenform wurde anhand von Indizes beschrieben. Macaca fuscata weist einen langen und schmalen Gaumen auf. Er kann als leptostaphylin bezeichnet werden. Bezüglich der Höhe ist der Gaumen als orthostaphylin (mittelhochgaumig) einzustufen. Da das genaue Sterbealter der Tiere nicht bekannt war, erfolgte die Beschreibung der Wachstumsvorgänge am Gaumen und am Schädel mittels einer einfachen linearen Regressionsanalyse, wobei die Gesichtsschädellänge als Bezugsmaß gewählt wurde. Obgleich die männlichen Tiere stets einen größeren Gaumen als die weiblichen Tiere haben, konnte bezüglich des Wachstumsverhaltens kein Geschlechtsdimorphismus festgestellt werden. Dies trifft gleichermaßen für das Gesichtsschädelvolumen zu. Zur Darstellung von Merkmalszusammenhängen zwischen dem Gaumenvolumen und der Schädelmorphologie erfolgte eine Korrelationsanalyse. Durch eine einfache lineare Regressionsanalyse wurden diese Zusammenhänge untersucht. Es konnte ein signifikanter Zusammenhang zwischen dem Gaumenvolumen und den Längen-, Breiten- und Höhenmaßen des Gesichtsschädels nachgewiesen werden. Das Ergebnis der partiellen Korrelationsanalyse ergab jedoch für das Abhängigkeitsverhältnis von Gaumenvolumen und Kieferhöhlenvolumen einen signifikanten Einfluss durch die Körpergröße und die Schädellänge. Der Vergleich der Regressionsgeraden bestätigt ein unterschiedliches Wachstumsverhalten von Gaumenvolumen und Kieferhöhlenvolumen. Die Kieferhöhle weist ein schnelleres Wachstum als der Gaumen auf. Unterschiede der Gaumenmorphologie innerhalb der Fascicularisgruppe wurden mittels einer einfaktoriellen ANOVA untersucht. Es stellte sich heraus, dass Macaca fuscata ein annähernd gleich großes Gaumenvolumen wie Macaca mulatta besitzt. Einen signifikanten Unterschied konnte zwischen Macaca fascicularis und den drei anderen Spezies der Fascicularisgruppe gefunden werden. Diese Unterschiede sollten in weiteren Studien untersucht werden.
In terms of climate change and climate change mitigation, the quantitative knowledge of global carbon pools is important information. On the one hand, knowledge on the amount of carbon cycling among – and stored in – global pools (i.e. Atmosphere, Biosphere, Cryosphere, Hydrosphere, and Lithosphere) may improve the reliability of models predicting atmospheric CO2 concentrations in terms of fossil fuel combustion. On the other hand, the carbon sequestration potential of specific ecosystems allows for estimating their feasibility regarding carbon trade mechanisms such as the Clean Development Mechanism or the Reducing Emissions from Deforestation and Degradation Program (REDD+). However, up to date, the majority of terrestrial carbon assessments have focused on forests and peatlands, leaving a data gap open regarding the remaining ecosystems. This data gap is likely to be explained by the relatively high carbon densities and/or productivities of forests and peatlands. Nevertheless, to get a precise as possible global picture, information on carbon pools and sequestration of other ecosystems is needed. Although desert ecosystems generally express low carbon densities, they may absolutely store a remarkable amount of carbon due to their large areal extent. In this context, Central Asian Deserts (in particular within the Turanian Deserts, i.e. Karakum, Kysylkum, Muyunkum) likely inhibit comparably high carbon pools as they express a sparse vegetation cover due to an exceptionally high annual precipitation if compared to the World’s deserts. In this dissertation, three important woody plant species – Populus euphratica and Haloxylon aphyllum and Haloxylon persicum – of Central Asian Deserts were investigated for their carbon pools and carbon sequestration potential. These species were chosen as they I) locally express high carbon densities, II) are dominant species, III) have a rather large spatial distribution, and IV) have experienced a strong degradation throughout the 20th century. Thus, they likely show a remarkable potential for carbon re-sequestration through restoration and thus for an application of carbon trade mechanisms (CHAPTER I). P. euphratica was investigated in the nature reserve Kabakly at the Amu Darya, Turkmenistan and in Iminqak at the Tarim He, Xinjiang, China. The assessment of Haloxylon species was restricted to the Turanian deserts west of the Tain Shan. To achieve a first scientific basis for large scale estimates, different methodologies, ranging from allometric formulas, over dendrochronology to remote sensing were combined (CHAPTERS II-V). In CHAPTER II allometric formulas were successfully developed for Haloxylon aphyllum and Haloxylon persicum and applied to six study sites distributed over the Turanian Deserts to represent the allometric variability of Haloxylon species in Central Asia. CHAPTER III derives another allometric formula (only based on canopy area) for H. aphyllum and combines it with a remote sensing analysis from the nature reserve Repetek. Thereby, a first large scale estimate covering the Northeastern Karakum Desert of carbon pools related to mono specific H. aphyllum stands is achieved. CHAPTER IV describes the wood structure of Populus euphratica forests in the nature reserve Kabakly (Turkmenistan) and in Iminqak (Xinjiang, China). In CHAPTER V a dendrochronological approach derives models for predicting the Net Primary Productivity (NPP) and the age of P. euphratica in the nature reserve Kabakly. Thereby, a first feasibility assessment regarding remote sensing analyses and the upscaling of the obtained NPP results is carried out. First estimates based on these local studies (CHAPTER VI), reveal carbon densities ranging from 0.1 – 26.3 t C ha 1 for the three investigated species. Highest maximum and median carbon densities were found for P. euphratica, but Haloxylon aphyllum expressed remarkable maximum carbon densities (13.1 t C ha-1), too. The total carbon pools were estimated at 6480 kt C for P. euphratica, 520 kt C for H. aphyllum stands and 6900 kt C for Haloxylon persicum shrubland. Accounting for the extent of degraded areas, the total re-sequestration potentials of the respective species were estimated at 4320 kt C, 1620 kt C and 21900 kt C, this highlighting the remarkable absolute re-sequestration potential of H. persicum shrubland despite its low average carbon densities. In the end, the main results were put into a broader context (CHAPTER VI), discussing the general feasibility of reforestations both in ecological terms as well as in terms of carbon trade mechanisms. A short example highlights the strong connection between the feasibility of reforestations and the global carbon market. Finally, open research questions are brought forth revealing the yet large research potential of Central Asian Desert ecosystems in general and in terms of carbon sequestration.
