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Generationenübergreifende Anpassungstrategien an Ozeanversauerung und -erwärmung in Fischen

Anthropogene CO2 Emissionen werden zum Teil von den Ozeanen absorbiert und führen zu erniedrigten marinen pH und Karbonatwerten, dieser Prozess wird Ozeanversauerung genannt. Ozeanversauerung geht mit Ozeanerwärmung einher, zusammen bedrohen beide Umweltveränderungen das Leben im Meer. Fische wurden bisher als recht unempfindlich gegenüber diesen Veränderungen im Meerwasser eingeschätzt, da sie über hoch entwickelte Säure-Base- und Ionenregulation verfügen. Daher haben nur wenige physiologische Studien den Einfluss von Hyperkapnie auf die Physiologie und das Verhalten von Fischen untersucht, und häufig wurden dabei auch CO2 Partialdrücke eingesetzt, die weit jenseits der vom IPCC prognostizierten Werte für die nahe Zukunft liegen. Weiterhin wurden bisher nur wenige Lebensstadien untersucht, obwohl es immer mehr Anhaltspunkte dafür gibt, dass besonders die frühen Lebensstadien, die noch nicht über voll ausgeprägte homeostatische Kapazitäten und Verhaltenrepertoire verfügen, besonders empfindliche gegenüber OAW reagieren. Weiterhin lassen viele aktuelle Studien eine integrative Analyse von physiologischen Antworten auf zellulärer, Gewebe- und Ganztierebene vermissen, außerdem fehlt uns ein generelles Verständnis des evolutionären (generationenübergreifenden) Anpassungspotentials von Fischen an den Klimawandel. FITNESS versucht kritische Wissenslücken zu schließen, indem die synergistischen Auswirkungen von OAW auf Zell-, Gewebe- und Ganztierebene an verschiedenen Lebensstadien (Embryonen, Larven, Jungfische und Adulte) an warm-temperaten Wolfsbarschen (Dicentrarchus labrax) untersucht werden. Dabei untersucht FITNESS die physiologischen Reaktionen zwischen F0 und F1 Generationen von Fischen, von denen bereits die Elterntiere verschiedenen OAW-Szenarien ausgesetzt waren; weiterhin werden auch Wildpopulationen untersucht. Damit bereitet FITNESS den Weg für eine ganzheitlichere Analyse der Populationsakklimatisation und -adaptation, indem phänotypische Veränderungen mit Darwin'schen Fitnessfaktoren verknüpft und die Vererbbarkeit physiologischer Schlüsselparameter untersucht werden. Um weiterhin unser Ursache-Wirkungs-Verständnis von OAW voran zu treiben, werden konzeptionelle Modelle eingesetzt, die die Antworten auf Zell-, Gewebe- und Ganztierebene parametrisieren und in physiologisch-bioenergetische Modelle einfließen lassen, um mögliche Anpassungskapazitäten und Abstriche in Wachstum, Reproduktion und Mortalitätsrisiko abzuschätzen. FITNESS profitiert dabei von den großzügigen Aquakulturkapazitäten in Frankreich, in denen eine große Anzahl von Fischen (größer als 1000) über zwei Generationen hinweg sowohl unter Labor- als auch unter Feldbedingungen verfolgt werden kann. Weiterhin kommen FITNESS die enge Zusammenarbeit mit aktuellen Ozeanversauerungsprojekten in Deutschland (BIOACID) und Portugal zugute, die sich mit Kalt- bzw. Warmwasserfischen beschäftigen und somit Vergleiche über einen weiten Bereich von Temperaturfenstern erlauben.

Embryo-Entnahmeeinheiten mit Zulassung nach Tierzuchtgesetz

Betreiber von Besamungsstationen oder von Embryo-Entnahmeeinheiten für den nationalen Handel bedürfen der Erlaubnis nach §18 des Nationalen Tierzuchtgesetzes (TierZG, 2019). Die Erlaubnis erfolgt durch die zuständige Tierzuchtbehörde des entsprechenden Bundeslandes.

Laborstudien

Laborstudien Der direkte Einfluss hochfrequenter elektromagnetischer Felder auf entnommene Spermien von Menschen und Tieren wurde seit 1999 in etwa 20 Laborstudien untersucht. Die meisten Laborstudien weisen in unterschiedlichem Ausmaß methodische Mängel auf. Angesichts der Ergebnisse der Laborstudien ist davon auszugehen, dass eine realistische Belastung mit elektromagnetischen Feldern eines Handys nicht zu einer Schädigung von Spermien und einer Beeinträchtigung der Fruchtbarkeit führt. Der direkte Einfluss hochfrequenter elektromagnetischer Felder auf entnommene Spermien von Menschen und Tieren wurde seit 1999 in etwa 20 Laborstudien untersucht. Die meisten fanden mindestens in einem der untersuchten Parameter eine signifikante Veränderung unter dem Einfluss elektromagnetischer Felder, wobei häufig viele andere Parameter unverändert blieben. Studien weisen methodische Mängel auf Die meisten Laborstudien weisen in unterschiedlichem Ausmaß methodische Mängel auf. Quellen elektromagnetischer Felder: Einige Studien verwendeten kommerzielle Mobiltelefone statt Expositionsanlagen als Quellen elektromagnetischer Felder, was dem heutigen Stand der Technik und damit der guten wissenschaftlichen Praxis nicht entspricht. Spezifische Absorptionsrate : Mehrfach wurde die Spezifische Absorptionsrate ( SAR ) nicht angegeben, welche die vom Gewebe aufgenommene Energie in Watt pro Kilogramm ( W/kg ) beschreibt. Ohne diese Angabe ist eine Bewertung der beobachteten Veränderungen nicht möglich. Kontrollen: Die meisten Studien verwendeten Kontrollen, zum Beispiel außerhalb der Expositionsanlage oder in einem anderen Raum. Um aber den Qualitätskriterien einer guten wissenschaftlichen Praxis zu entsprechen, muss auch eine Scheinexposition in der Expositionsanlage mit ausgeschalteten elektromagnetischen Feldern erfolgen. Sonst besteht die Möglichkeit, dass noch andere Umgebungseinflüsse zwischen den befeldeten Proben und den Kontrollen unterschiedlich waren und die beobachteten Effekte verursachten. Verblindung: Nur wenige Studien wurden verblindet durchgeführt. Verblindet bedeutet, dass die Wissenschaftler, die die Proben auswerteten, nicht wussten, welche befeldet worden waren und welche nicht. Dies ist eine wichtige Maßnahme, um zum Beispiel bei visuellen Auswertungen subjektive Einflüsse zu minimieren. SAR -Werte oberhalb der Grenzwertempfehlung: Mehrere Studien arbeiteten bei SAR -Werten oberhalb der Grenzwertempfehlungen, bis zu 27 W/kg . Hier ist davon auszugehen, dass die beobachteten Effekte thermisch waren, da Spermien besonders temperaturempfindlich sind. Studien, die eine Expositionsanlage verwendeten und den SAR -Wert angaben Neuere Studien, die diese Qualitätskriterien erfüllen, werden im Folgenden näher beschrieben: Falzone et al. [1] fanden bei 2 W/kg (dies entspricht der Empfehlung der Internationalen Kommission zum Schutz vor nichtionisierender Strahlung - ICNIRP für den Teilkörpergrenzwert) keinen Einfluss auf sämtliche Parameter der Spermienbeweglichkeit. Bei 5,7 W/kg war die Zahl beweglicher Spermien unverändert, deren Geschwindigkeit aber geringer. Weder bei 2 noch bei 5,7 W/kg wurden oxidativer Stress, veränderte enzymatische Aktivität oder ein vorzeitiger programmierter Zelltod bei den Spermien beobachtet [2] . In einer weiteren Folgestudie [3] waren die Spermien bereits bei 2 W/kg morphologisch verändert, ihre Vitalität blieb aber unverändert. Dies ist nicht nachvollziehbar, da morphologisch veränderte Spermien meistens weniger lebensfähig sind. Deswegen wurde dieses Ergebnis von anderen Wissenschaftlern angezweifelt [4] . De Iulis et al. [5] beobachteten bei steigenden SAR -Werten im Bereich von 0,4 bis 27,5 W/kg ein Absinken der Beweglichkeit und Lebensfähigkeit von Spermien sowie oxidativen Stress. Der Einfluss war dosisabhängig und begann bei einer Befeldungsdauer von 16 Stunden ab etwa 1 W/kg . Eine chinesische Arbeitsgruppe [ 6 ] beobachtete an einer Zelllinie von Spermatozyten der Maus bei 180 MHz bei SAR -Werten von 1 und 2 W/kg keinen Effekt, bei 4 W/kg kam es nach 12 Stunden zu oxidativem Stress, gefolgt von einer DNA Schädigung. Es traten keine DNA -Strangbrüche auf. Es kam zu Veränderungen im Proteinhaushalt, aber nicht zum verstärkten Zelltod. In zwei Folgestudien wurde gezeigt, wie zelleigene metabolische Prozesse den oxidativen Stress [ 7 ] und die DNA -Schäden [ 8 ] wieder einschränken können. Eine weitere Studie an Spermatozyten der Maus [ 9 ] bei bis zu 1,5 W/kg und 1800 MHz zeigte keine DNA Schäden, aber ebenfalls oxidativen Stress, vermittelt durch Mitochondrien. Dieser konnte von den Spermatozyten wieder neutralisiert werden, ohne dass es zu DNA Schäden kam. Zwei qualitativ hochwertige Studie wurden in Japan durchgeführt [10, 11 ] . In der ersten Studie [10] wurde das Sperma von 50 gesunden Probanden untersucht. Exponiert wurde in einer hochwertigen Expositionsanlage. Es erfolgten verblindet eine Scheinexposition und Expositionen von einer Stunde bei 2 W/kg und 6 W/kg . Der Temperaturanstieg betrug 0,16 °C bzw. 0,24 °C . Es wurden mehrere Parameter der Spermienbeweglichkeit sowie oxidativer Stress untersucht. Die Exposition zeigte keinen Einfluss. Die zweite japanische Studie [11] untersuchte den Verlauf der Befruchtung und die frühe Embryogenese bei Mäusen. Verwendet wurde wieder eine hochwertige Expositionsanlage. Entnommene Eizellen und Spermien wurden bei 1,95 GHz und 2 mW/g für einen Stunde exponiert oder scheinexponiert. Dies ist mehr als beim Tragen eines Handys in der Hosentasche auftritt. Die Exposition erfolgte verblindet. Es wurde kein Einfluss elektromagnetischer Felder auf die künstliche Befruchtung und die nachfolgende Embryogenese gefunden und auch keine Chromosomen-Aberrationen. Thermische Effekte? Die Autoren aller Studien, die Effekte fanden [2-9] , behaupten, dass es sich nicht um thermische Effekte handeln könne, da die Proben gekühlt wurden. Es ist aber anzunehmen, dass bei einer Erwärmung durch elektromagnetische Felder und gleichzeitiger Kühlung die Wärmegradienten anders sind, als wenn keine Erwärmung und Kühlung stattfindet. Da Spermien besonders wärmeempfindlich sind, ist vor allem oberhalb der Grenzwertempfehlungen ein thermischer Effekt zu erwarten. Generell gilt, dass eine Erwärmung der Hoden und Spermien um mehr als 2 °C beziehungsweise über 39 °C schädlich ist, wobei die Schädigung vorübergehend ist. Untersuchungen in realistischen Szenarien – zum Beispiel ein Handy in der Hosentasche – haben gezeigt, dass die SAR -Werte deutlich unter 1 W/kg liegen und die durch elektromagnetische Felder verursachte Erwärmung der Hoden im Bereich von etwa 0,01 °C liegt. Diese Erwärmung wird als gesundheitlich unbedenklich bewertet. Auch angesichts der genannten Ergebnisse aus Laborstudien ist davon auszugehen, dass eine realistische Belastung mit elektromagnetischen Feldern eines Handys nicht zu einer Schädigung von Spermien und einer Beeinträchtigung der Fruchtbarkeit führt. Gleichzeitig zeigen die Laborstudien, dass vor allem oxidative Schäden, die durch eine Exposition mit mehreren W/kg verursacht werden können, durch die natürlichen zellulären Prozesse wieder repariert werden. Literatur (Volltext oft gebührenpflichtig) [1] Falzone N, Huyser C, Fourie F, Toivo T, Leszczynski D, Franken D (2008) In vitro effect of pulsed 900 MHz GSM radiation on mitochondrial membrane potential and motil-ity of human spermatozoa. Bioelectromagnetics 29(4): 268 - 276 [2] Falzone N, Huyser C, Franken DR, Leszczynski D (2010) Mobile phone radiation does not induce pro-apoptosis effects in human spermatozoa . Rad. Res. 174(2): 169 - 176 [3] Falzone N, Huyser C, Becker P, Leszczynski D, Franken DR (2011) The effect of pulsed 900- MHz GSM mobile phone radiation on the acrosome reaction, head morphometry and zona binding of human spermatozoa . Int. J. Androl. 34(1): 20 - 26 [4] Lerchl A (2012) Letter on 'The effect of pulsed 900- MHz GSM mobile phone radiation on the acrosome reaction, head morphometry and zona binding of human sper-matozoa' by Falzone et al . (Int J Androl 34: 20-26, 2011). Int J Androl. 35(1): 103 [5] De Iuliis GN, Newey RJ, King BV, Aitken RJ (2009) Mobile phone radiation induces reactive oxygen species production and DNA damage in human spermatozoa in vitro . PLoS One. 4(7): e6446 [6] Liu C, Duan W , Xu S, Chen C, He M, Zhang L, Yu Z, Zhou Z (2013) Exposure to 1800 MHz radiofrequency electromagnetic radiation induces oxidative DNA base damage in a mouse spermatocyte derived cell line . Toxicol Lett. 218(1): 2 – 9 [7] Liu K, Zhang G, Wang Z, Liu Y, Dong J, Dong X, Liu J, Cao J, Ao L, Zhang S (2014) The protective effect of autophagy on mouse spermatocyte derived cells exposure to 1800 MHz radiofrequency electromagnetic radiation . Toxicol Lett. 228: 216 - 224 [8] Li R, Ma M, Li L, Zhao L, Zhang T, Gao X, Zhang D, Zhu Y, Peng Q, Luo X, Wang M (2018). The Protective Effect of Autophagy on DNA Damage in Mouse Spermatocyte-Derived Cells Exposed to 1800 MHz Radiofrequency Electromagnetic Fields. Cell Physiol Biochem 48(1): 29-41 [9] Houston BJ, Nixon B, King BV, Aitken RJ, De Iuliis GN (2018). Probing the Origins of 1,800 MHz Radio Frequency Electromagnetic Radiation Induced Damage in Mouse Immortalized Germ Cells and Spermatozoa in vitro . Front Public Health 6: 270 [10] Nakatani-Enomoto S, Okutsu M, Suzuki S, Suganuma R, Groiss SJ, Kadowaki S, Enomoto H, Fujimori K, Ugawa Y (2016) Effects of 1950 MHz W -CDMA-like signal on human spermatozoa. Bioelectromagnetics 37(6): 373-381 [11] Suzuki S, Okutsu M, Suganuma R, Komiya H, Nakatani-Enomoto S, Kobayashi S, Ugawa Y, Tateno H, Fujimori K (2017). Influence of radiofrequency-electromagnetic waves from 3rd-generation cellular phones on fertilization and embryo development in mice. Bioelectromagnetics 38(6): 466-473. Stand: 19.03.2026

Measured environmental concentrations of copper and hazard quotients in the German Bight in summer from 1986 to 2021

Data includes the measured environmental concentrations (MEC) of the summer copper (Cu) concentration in the German Bight from 1986 to 2021 (MUDAB database, https://geoportal.bafg.de/MUDABAnwendung/), including sampling points coordinates, year of sampling and Cu concentration. Additionally the Hazard quotient (HQ) is provided by dividing the MEC with the predicted no effect concentration (PNEC), defined as EC10 estimates from Crassostrea gigas embryos exposed for 48 h at 18°C and LC10 estimates from C. gigas larvae exposed for 24 h at 24°C, divided by an assessment factor (AF) of 5.

Data on the effect of temperature and trace metal exposure on early life stages of European flat oysters and Pacific oysters

Data collection of concentration dependent abnormal larval development of Crassostrea gigas during 24 h at 24°C and 48 h at 18°C for the trace metals copper (Cu), zinc (Zn), Cadmium (Cd) and lead (Pb). Data were collected via microscopic observation. Data collection of concentration dependent mortality within a 24 h period at 18°C and 24°C for the D- larvae stage of Ostrea edulis and C. gigas for Cu, Zn, Cd and Pb. Data were collected via microscopic observation. All data were collected from February to April 2024 at IFREMER Bouin (La plateforme mollusques marins de Bouin) in France. Data includes the measured environmental concentrations (MEC) of the summer Cu concentration in the German Bight from 1986 to 2021 (MUDAB database, https://geoportal.bafg.de/MUDABAnwendung/), including sampling points coordinates, year of sampling and Cu concentration. Additionally the Hazard quotient (HQ) is provided by dividing the MEC with the predicted no effect concentration (PNEC), defined as EC10 estimates from C. gigas embryos exposed for 48 h at 18°C and LC10 estimates from C. gigas larvae exposed for 24 h at 24°C, divided by an assessment factor (AF) of 5.

Bereitstellung von Lärchen-Vermehrungsgut mit hoher Qualität und Diversität zur Erhöhung der waldbaulichen Flexibilität, Teilvorhaben 1: Herstellung und Analysen von somatischen Embryonen in vitro

Die Bewirtschaftung von Wäldern ist durch die mit dem Klimawandel eintretende Verschlechterung des Waldzustandes vor große Herausforderungen gestellt. Besonders die Wahl der Baumarten und die Verfügbarkeit von hochwertigem Forstvermehrungsgut stellt Waldeigentümer nach häufig auftretenden Schadereignissen vor Probleme. Ziel des Vorhabens ist eine Ergänzung waldbaulicher Handlungsspielräume durch Bereitstellung von vegetativ vermehrter Hybridlärche als Alternative für klimawandelbedingt ausfallende Bestände und als Ergänzung des Vermehrungsgutangebotes. Unser Vorhaben baut auf eine vorhandene umfangreiche Klonsammlung auf. Diese soll durch Genotypen mit hervorragenden Merkmalen, erhöhter Vitalität und Trockenheitstoleranz ergänzt werden. Zur vegetativen Vermehrung der Genotypen wird die somatische Embryogenese (SE) genutzt, welche für die Lärche bereits etabliert ist. Neben der hohen Vermehrungsrate ermöglicht die SE in Kombination mit Kryokonservierung eine Langzeitlagerung zur nachfrageangepassten Bereitstellung von Pflanzgut. Ziel ist ein hochproduktives und teilautomatisiertes Verfahren zur Anzucht von in vitro vermehrtem Pflanzenmaterial, welches als Routineverfahren in Baumschulbetriebe eingebunden werden kann. Die Markteinführung dieser Strategie soll durch Öffentlichkeitsarbeit begleitet werden. Ein wichtiges Teilziel des Vorhabens ist die Anlage von Klonprüfungen zur Zulassung des Ausgangsmaterials nach Forst-Vermehrungsgutgesetz (FoVG). Ebenso notwendig ist die eindeutige Identifizierbarkeit der Genotypen anhand molekularer Markerverfahren. Zu diesem Zweck sollen die Vorteile verschiedener Markersysteme verknüpft und klonspezifische Fingerprints auf einer Plattform hinterlegt werden. Diese Daten werden mit phänotypischen Charakteristika zu umfassenden Klonbeschreibungen kombiniert. Damit wird eine Identitätsprüfung sowie die Möglichkeit der kontinuierlichen Erweiterung der Datenbasis als Voraussetzung für die Nutzung in Forschung und Praxis ermöglicht.

Zerstörungsfreie Bestimmung der Vitalität von Embryonen der Hybridlärche und Online-Monitoring der Wurzelbildung der Embryonen von Hybridlärchen und Arzneipflanzen auf Basis impedanzspektroskopischer Messmethoden

Zerstörungsfreie Bestimmung der Vitalität von Embryonen der Hybridlärche und Online-Monitoring der Wurzelbildung der Embryonen von Hybridlärchen und Arzneipflanzen auf Basis impedanzspektroskopischer Messmethoden, Teilvorhaben 1: Entwicklung Impedanzspektroskopischer Messtechnik

Zerstörungsfreie Bestimmung der Vitalität von Embryonen der Hybridlärche und Online-Monitoring der Wurzelbildung der Embryonen von Hybridlärchen und Arzneipflanzen auf Basis impedanzspektroskopischer Messmethoden, Teilvorhaben 2: Somatische Embryogenese mit Hybridlärche

Untersuchung zur in vivo-Wirkung von Zearalenon auf funktionelle Parameter ovarieller, Eileiter- und endometrialer Zellen beim Schwein

Mykotoxine sind Metaboliten des Sekundärstoffwechsels mikroskopisch kleiner Pilze, vor allem der Gattung Aspergillus, Penicillium und Fusarium. In bestimmten Konzentrationen wirken sie toxisch für Mensch, Tier und Pflanze. Die als Feldpilze bekannten Fusarien bilden Mykotoxine (Trichothezen und Zearalenon) zum Teil schon während der Wachstums- und Reifungsphase des heimischen Futtergetreides und beim Mais. Trichothezen (Deoxynivalenol, DNO) übt eine zytotoxische Wirkung aus, indem es die Protein- und DNA-Synthese hemmt. Aufgrund seiner hohen Zytotxizität greift die Substanz an verschiedenen Systemen des Körpers ein, so dass infolge einer Abwehrschwäche Fruchtbarkeitsstörungen (Unfruchtbarkeit, Umrauschen), Aborte, Totgeburten und mimifizierte Früchtte sowie Uterusatrophie bei Sauen insbesondere bei Jungsauen aufgetreten sind. Im Gegensatz dazu sind die Zearalenone nicht toxisch. Ihre Aktivität im Tier besteht in einer östrogenen Wirkung, die zu Veränderungen an den Fortpflanzungsorganen und zu Fruchtbarkeitsstörungen beim Schwein führen. Ein Einfluss von Mykotoxin auf die Fruchtbarkeit wurde bisher weitgehend nach Fütterung von mykotoxin-haltigen Futtermitteln beobachtet. Grundlagenerkenntnisse über direkte negative Einflüsse von Mykotoxinen auf die Fruchtbarkeit können mit Hilfe von Untersuchungen mittels In-vitro-Kultivierung von Eizellen und Embryonen, ovariellen und uterinen Zellen gewonnen werden. Die physiologische Aktivität der genannten Zelltypen des weiblichen Reproduktionstraktes kann über funktionelle Tests gemessen werden, die ihrerseits darüber Auskunft geben, in welchem Maße die Leistungen dieser Zellen bzw. Embryonen störanfällig gegenüber Zearalenon und Trichothezen sind.

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