Chemical Self-Enrichment of HII Regions by the Wolf-Rayet Phase of an 85 Msun star

It is clear from stellar evolution and from observations of WR stars that massive stars are releasing metal-enriched gas through their stellar winds in the Wolf-Rayet phase. Although HII region spectra serve as diagnostics to determine the present-day chemical composition of the interstellar medium, it is far from being understood to what extent the HII gas is already contaminated by chemically processed stellar wind. Therefore, we analyzed our models of radiative and wind bubbles of an isolated 85 Msun star with solar metallicity (Kr\"oger et al. 2006) with respect to the chemical enrichment of the circumstellar HII region. Plausibly, the hot stellar wind bubble (SWB) is enriched with 14N during the WN phase and even much higher with 12C and 16O during the WC phase of the star. During the short period that the 85 Msun star spends in the WC stage enriched SWB material mixes with warm HII gas of solar abundances and thus enhances the metallicity in the HII region. However, at the end of the stellar lifetime the mass ratios of the traced elements N and O in the warm ionized gas are insignificantly higher than solar, whereas an enrichment of 22 % above solar is found for C. Important issues from the presented study comprise a steeper radial gradient of C than O and a decreasing effect of self-enrichment for metal-poor galaxies.Comment: 5 pages, 3 figures, accepted for publication in A&A Letter

Ökologischer Anbau von Körner- und Grünfuttererbsen im Trockengebiet Österreichs – Ertragsleistung und Vorfruchtwirkung

Die Erbse gilt als die wichtigste Körnerleguminose im Ökologischen Landbau, sowohl in ihrer Funktion als Leguminose zur Versorgung des Betriebes mit Stickstoff, als auch für die Futterproduktion (Geflügel und Schweine). Unter der Annahme einer richtigen Stellung in der Fruchtfolge, gelten der Ertrag, die N2-Fixierungsleistung sowie die Konkurrenzkraft gegenüber Beikraut als die wichtigsten Merkmale in der Entscheidungsfindung der Sortenauswahl. Für die Tierernährung ist die Proteinqualität, im engeren Sinn der Gehalt an essentiellen Aminosäuren entscheidend. Ziel dieses Projektes ist die Untersuchung verschiedener Erbsensorten bzw. -gemenge sowie von verschiedenen Hauptfrucht (Erbse)-Zwischenfrucht (legum/nicht legum)-Kombinationen im Hinblick auf ihre Biomassebildung, N2-Fixierleistung, Konkurrenzkraft gegenüber Beikräutern, Futtermittelparameter und Vorfruchtwert

Biophotonics of diversely coloured peacock tail feathers

Peacock feathers feature a rich gamut of colours, created by a most sophisticated structural colouration mechanism. The feather barbules contain biophotonic structures consisting of two-dimensionally-ordered lattices of cylindrical melanosomes and air channels embedded in keratin. Here, we study the reflectance characteristics of the various peacock tail feather colours by applying bifurcated-probe- and micro-spectrophotometry and imaging scatterometry. We compare the experimental results with published anatomical SEM and TEM data, using a transfer-matrix based effective-medium multilayer model that includes the number and diameter of the melanosome rodlets and air channels, the lattice spacing and the keratin cortex thickness, together with the recently determined wavelength-dependence of the refractive indices of keratin and melanin. Slight variations in the parameter values cause substantial changes in the spectral position and shape of the reflectance bands. We find that the number of layers crucially determines the number of peaks in the reflectance spectra. For a small number of melanosome layers, the reflectance band shape is particularly sensitive to the properties of the uppermost layer, which provides a simple mechanism for tuning the feather colours. This journal i

Plant biomass nitrogen and effects on the risk of nitrate leaching of intercrops under organic farming in Eastern Austria

Data on the potential of intercrops to reduce soil nitrate contents, on their N accumulation and biological nitrogen fixation (BNF) are lacking for organic farming in the dry, pannonic region of Eastern Austria. The effect of legumes, non-legumes, and legumes + non-legumes used as intercrops on inorganic soil nitrogen, crop yield and biomass N, and BNF were tested in comparison to bare fallow. Non-legumes and legumes + non-legumes were more efficient than legumes in reducing inorganic soil N contents in autumn and nitrate contents in soil solution from the subsoil in winter. This reduction in inorganic soil N did not last until March of the following year due to an N mineralisation from the mulch. The legume + non-legume mixture contained a larger amount of crop N than both legumes and non-legumes. This was due to the combined effect of soil-N uptake by the non-legumes and BNF by the legumes in the mixture

Ertrag, N2-Fixierungsleistung und Wassernutzungseffizienz von Futterleguminosen in einem Ökologischen Anbausystem

In Anbausystemen des Ökologischen Landbaus ist die Stickstoffzufuhr über die Symbiose aus Wurzelknöllchenbakterien (Rhizobien) und Leguminosen (Familie Fabaceae) die wichtigste Stickstoffquelle. Unter den klimatischen Bedingungen der pannonischen Region im Osten Österreichs kann sowohl das Wachstum und die Entwicklung der Leguminosen, als auch die Stickstoffixierleistung durch Trockenperioden limitiert werden. Der Beitrag der Leguminosen zur Stickstoffversorgung der Fruchtfolgeglieder ist neben den standortspezifischen Faktoren u.a. von der Leguminosenart, dem Gemengepartner (Gras), und der Anbau- und Nutzungsform (Anbaudauer, Schnittnutzung oder Gründüngung) abhängig. Ziel des Forschungsprojektes ist die Optimierung des Futterleguminosenanbaus im pannonischen Klimaraum Ostösterreichs unter produktionstechnischen und ökologischen Gesichtspunkten. Dies soll durch einen Vergleich verschiedener Leguminosen-Gräsergemenge und Nutzungsverfahren unter dem Einfluß des zur Verfügung stehenden Wasserangebotes erreicht werden

Ertragsentwicklung von Erbsen sowie Sommergerste in Reinsaat und in Mischung mit Leindotter oder Koriander im Ökologischen Landbau

Mischkulturen können unterschiedliche Wachstumsbedingungen besser ausschöpfen als Monokulturen. Im Gemenge mit Leguminosen können Nicht-Leguminosen überschüssigen Stickstoff aus der Bodenlösung aufnehmen. Ein ökonomischer Zusatzertrag wird bei einer Beimengung von Leindotter zu Erbsen oder Sommergerste diskutiert. Erbsenreinsaaten erreichten im Vergleich zu beiden Leindotter-Varianten gesichert höhere Erträge; Erbsen mit resp. ohne Koriander unterschieden sich nicht. Sommergerste – Reinsaaten waren bezüglich dem Ertrag den Mischungen mit Leindotter überlegen; Koriander wurde von der Sommergerste vollständig unterdrückt. Abschließend kann festgehalten werden, dass unter limitierenden Niederschlägen im pannonischen Klimaraum dem Mischkulturanbau enge Grenzen gesetzt sind

Cortex Thickness Is Key for the Colors of Iridescent Starling Feather Barbules With a Single, Organized Melanosome Layer

The iridescent plumage of many birds is structurally colored due to an orderly arrangement of melanosomes in their feather barbules. Here, we investigated the blue- to purple-colored feathers of the European starling (Sturnus vulgaris) and the blue and green feathers of the Cape starling (Lamprotornis nitens). In both cases, the barbules contain essentially a single layer of melanosomes, but in S. vulgaris they are solid and rod-shaped, and in L. nitens they are hollow and rod- as well as platelet-shaped. We analyzed the coloration of the feathers by applying imaging scatterometry, bifurcated-probe- and micro-spectrophotometry. The reflectance spectra of the feathers of the European starling showed multiple peaks and a distinct, single peak for the Cape starling feathers. Assuming that the barbules of the two starling species contain a simple multilayer, consisting locally only of a cortex plus a single layer of melanosomes, we interpret the experimental data by applying effective-medium-multilayer modeling. The optical modeling provides quantitative insight into the function of the keratin cortex thickness, being the principal factor to determine the peak wavelength of the reflectance bands; the melanosome layer only plays a minor role. The air cavity in the hollow melanosomes of the Cape starling creates a strongly enhanced refractive index contrast, thus very effectively causing a high reflectance

Effizienz verschiedener Zwischenfruchtvarianten unterschiedlich hohen Leguminosenanteils in der Reduktion der Mineralstickstoffgehalte im Boden unter pannonischen Standortbedingungen

Der Zwischenfruchtanbau ist einerseits wichtig für die Speicherung von Stickstoff, der Vermeidung von Bodenerosion, der Bodenbelebung u.a.m. Andererseits muss gerade im pannonischen Klimagebiet mit einem Wasserverbrauch gerechnet werden, der zu Ertragseinbussen in den Folgekulturen führen kann. Ziel ist daher die Prüfung der Auswirkungen unterschiedlicher Zwischenfrüchte auf den Wasserhaushalt, den Stickstoffhaushalt und den Ertrag der Folgekulturen. Der Versuch wird in einer fünffeldrigen Fruchtfolge mit den ökonomisch wichtigsten Kulturarten des biologischen Landbaus (ausgenommen Feldgemüseanbau) unter Berücksichtigung von Fruchtfolgepaaren mit unterschiedlichen Zeitspannen für den Zwischenfruchtanbau angeleg

When the optimal is not the best: parameter estimation in complex biological models

Background: The vast computational resources that became available during the past decade enabled the development and simulation of increasingly complex mathematical models of cancer growth. These models typically involve many free parameters whose determination is a substantial obstacle to model development. Direct measurement of biochemical parameters in vivo is often difficult and sometimes impracticable, while fitting them under data-poor conditions may result in biologically implausible values. Results: We discuss different methodological approaches to estimate parameters in complex biological models. We make use of the high computational power of the Blue Gene technology to perform an extensive study of the parameter space in a model of avascular tumor growth. We explicitly show that the landscape of the cost function used to optimize the model to the data has a very rugged surface in parameter space. This cost function has many local minima with unrealistic solutions, including the global minimum corresponding to the best fit. Conclusions: The case studied in this paper shows one example in which model parameters that optimally fit the data are not necessarily the best ones from a biological point of view. To avoid force-fitting a model to a dataset, we propose that the best model parameters should be found by choosing, among suboptimal parameters, those that match criteria other than the ones used to fit the model. We also conclude that the model, data and optimization approach form a new complex system, and point to the need of a theory that addresses this problem more generally