What happens during a blackout: Consequences of a prolonged and wide-ranging power outage

Power outages in Europe and North America in recent years have given a lasting impression of the vulnerability of modern and high-tech societies. Although the power supply was interrupted for a week at most and only locally, massive functional and supply disruptions, threats to public order and damage amounting to billions of euros have already become apparent. This book shows what consequences a prolonged and widespread power blackout could have on society and its critical infrastructures and how Germany is prepared for such a large-scale disaster. By means of comprehensive consequence analyses, the authors drastically demonstrate that after only a few days, the supply of the population with (vital) goods and services can no longer be guaranteed in the affected area. It is also made clear that considerable efforts are required to increase the sustainability of critical infrastructures and to further optimise the capacities of the national disaster management system. The book is based on TAB Report Nr. 141 "Gefährdung und Verletzbarkeit moderner Gesellschaften - am Beispiel eines großräumigen und langandauernden Ausfalls der Stromversorgung"

Was bei einem Blackout geschieht : Folgen eines langandauernden und großräumigen Stromausfalls

Stromausfälle in Europa und Nordamerika haben in den letzten Jahren einen nachhaltigen Eindruck von der Verletzbarkeit moderner und hochtechnisierter Gesellschaften vermittelt. Obwohl die Stromversorgung allenfalls eine Woche und lokal begrenzt unterbrochen war, zeigten sich bereits massive Funktions- und Versorgungsstörungen, Gefährdungen der öffentlichen Ordnung sowie Schäden in Milliardenhöhe. Welche Folgen ein langandauernder und großflächiger Stromausfall auf die Gesellschaft und ihre Kritischen Infrastrukturen haben könnte und wie Deutschland auf eine solche Großschadenslage vorbereitet ist, wird in diesem Buch aufgezeigt. Mittels umfassender Folgenanalysen führen die Autoren drastisch vor Augen, dass bereits nach wenigen Tagen im betroffenen Gebiet die bedarfsgerechte Versorgung der Bevölkerung mit (lebens)notwendigen Gütern und Dienstleistungen nicht mehr sicherzustellen ist. Auch wird deutlich gemacht, dass erhebliche Anstrengungen erforderlich sind, um die Durchhaltefähigkeit Kritischer Infrastrukturen zu erhöhen sowie die Kapazitäten des nationalen Systems des Katastrophenmanagements weiter zu optimieren. Das Buch basiert auf dem TAB-Arbeitsbericht Nr. 141 »Gefährdung und Verletzbarkeit moderner Gesellschaften - am Beispiel eines großräumigen und langandauernden Ausfalls der Stromversorgung«

Gefährdung und Verletzbarkeit moderner Gesellschaften - am Beispiel eines großräumigen und langandauernden Ausfalls der Stromversorgung. Endbericht zum TA-Projekt

In modernen, arbeitsteiligen und hochtechnisierten Gesellschaften erfolgt die Versorgung der Bevölkerung mit (lebens)notwendigen Gütern und Dienstleistungen durch ein hochentwickeltes, eng verflochtenes Netzwerk »Kritischer Infrastrukturen«. Dazu zählen u. a. Informationstechnik und Telekommunikation, Transport und Verkehr, Energieversorgung oder das Gesundheitswesen. Diese sind aufgrund ihrer internen Komplexität sowie der großen Abhängigkeit voneinander hochgradig verletzbar. Terroristische Anschläge, Naturkatastrophen oder besonders schwere Unglücksfälle haben nicht erst im zurückliegenden Jahrzehnt offenkundig gemacht, welche weitreichenden Folgen die Beeinträchtigung oder der Ausfall Kritischer Infrastrukturen für das gesellschaftliche System insgesamt haben können. Aufgrund der nahezu vollständigen Durchdringung der Lebens- und Arbeitswelt mit elektrisch betriebenen Geräten würden sich die Folgen eines langandauernden und großflächigen Stromausfalls zu einer Schadenslage von besonderer Qualität summieren. Betroffen wären alle Kritischen Infrastrukturen, und ein Kollaps der gesamten Gesellschaft wäre kaum zu verhindern. Trotz dieses Gefahren- und Katastrophenpotenzials ist ein diesbezügliches gesellschaftliches Risikobewusstsein nur in Ansätzen vorhanden. INHALT ZUSAMMENFASSUNG 3 I. EINLEITUNG 29 1. Verletzlichkeit moderner Gesellschaften 29 2. Stromausfall als Auslöser einer »nationalen Katastrophe« 31 3. Beauftragung, Vorgehen, Aufbau des Berichts 33 II. DAS SYSTEM DES KRISENMANAGEMENTS IN DEUTSCHLAND 39 1. Rechtsgrundlagen der Katastrophenbewältigung 41 2. Krisenmanagement in Deutschland: Akteure, Strukturen und Verfahren 46 III. FOLGEN EINES LANGANDAUERNDEN UND GROSSRÄUMIGEN STROMAUSFALLS 59 1. Einleitung 59 1.1 Anmerkungen zu den Ursachen eines langandauernden und großräumigen Stromausfalls 59 1.2 Kosten 61 2. Folgenanalysen ausgewählter Sektoren Kritischer Infrastrukturen 64 2.1 Informationstechnik und Telekommunikation 66 2.2 Transport und Verkehr 89 2.3 Wasserversorgung und Abwasserentsorgung 117 2.4 Lebensmittelversorgung 138 2.5 Das Gesundheitswesen 151 2.6 Finanzdienstleistungen 164 2.7 Öffentliche Einrichtungen – Fallbeispiel »Gefängnis« 184 3. Verhaltensbezogene Folgen eines Stromausfalls und ihre Bestimmungsfaktoren 192 3.1 Psychologische Bestimmungsfaktoren 193 3.2 Thesen zu den verhaltensbezogenen Folgen eines langandauernden Stromausfalls 197 3.3 Informations- und Forschungsbedarf 202 IV. VERLETZBARKEIT, BEWÄLTIGUNGSOPTIONEN UND HANDLUNGSBEDARF – SCHLUSSFOLGERUNGEN 205 1. Informationstechnik und Telekommunikation 205 2. Transport und Verkehr 207 3. Wasser und Abwasser 209 4. Versorgung mit Lebensmitteln 214 5. Gesundheitswesen 216 6. Finanzdienstleistungen 219 7. Fallbeispiel »Gefängnisse« 220 8. Bereichs- und organisationsübergreifendes Katastrophenmanagement 222 9. Vernetzte Katastrophenbewältigung –ohne Netz 225 10. Krisenkommunikation ohne Strom 230 11. Versorgung mit Treibstoff, Sicherstellung einer robusten Notstromversorgung 231 12. Inselnetze als Option zur Steigerung der Resilienz der Stromversorgung nach einem Stromausfall 233 13. Information und Sensibilisierung der Bevölkerung 235 14. Fazit 237 V. LITERATUR 239 1. In Auftrag gegebene Gutachten 239 2. Weitere Literatur 239 3. Internetadressen 252 VI. ANHANG 255 1. Tabellenverzeichnis 255 2. Abbildungsverzeichnis 255 3. Abkürzungsverzeichnis 25

Endothelial PlexinD1 signaling instructs spinal cord vascularization and motor neuron development

How the vascular and neural compartment cooperate to achieve such a complex and highly specialized structure as the central nervous system is still unclear. Here, we reveal a crosstalk between motor neurons (MNs) and endothelial cells (ECs), necessary for the coordinated development of MNs. By analyzing cell-to-cell interaction profiles of the mouse developing spinal cord, we uncovered semaphorin 3C (Sema3C) and PlexinD1 as a communication axis between MNs and ECs. Using cell-specific knockout mice and in vitro assays, we demonstrate that removal of Sema3C in MNs, or its receptor PlexinD1 in ECs, results in premature and aberrant vascularization of MN columns. Those vascular defects impair MN axon exit from the spinal cord. Impaired PlexinD1 signaling in ECs also causes MN maturation defects at later stages. This study highlights the importance of a timely and spatially controlled communication between MNs and ECs for proper spinal cord development

MAP1B Regulates Axonal Development by Modulating Rho-GTPase Rac1 Activity

This article shows a novel function for the MAP1B protein, related to the control of actin dynamics through interaction with Tiam1

How Morphological Constraints Affect Axonal Polarity in Mouse Neurons

Neuronal differentiation is under the tight control of both biochemical and physical information arising from neighboring cells and micro-environment. Here we wished to assay how external geometrical constraints applied to the cell body and/or the neurites of hippocampal neurons may modulate axonal polarization in vitro. Through the use of a panel of non-specific poly-L-lysine micropatterns, we manipulated the neuronal shape. By applying geometrical constraints on the cell body we provided evidence that centrosome location was not predictive of axonal polarization but rather follows axonal fate. When the geometrical constraints were applied to the neurites trajectories we demonstrated that axonal specification was inhibited by curved lines. Altogether these results indicated that intrinsic mechanical tensions occur during neuritic growth and that maximal tension was developed by the axon and expressed on straight trajectories. The strong inhibitory effect of curved lines on axon specification was further demonstrated by their ability to prevent formation of multiple axons normally induced by cytochalasin or taxol treatments. Finally we provided evidence that microtubules were involved in the tension-mediated axonal polarization, acting as curvature sensors during neuronal differentiation. Thus, biomechanics coupled to physical constraints might be the first level of regulation during neuronal development, primary to biochemical and guidance regulations

Periodic actin structures in neuronal axons are required to maintain microtubules

Axons are the cable-like neuronal processes wiring the nervous system. They contain parallel bundles of microtubules as structural backbones, surrounded by regularly-spaced actin rings termed the periodic membrane skeleton (PMS). Despite being an evolutionarily-conserved, ubiquitous, highly-ordered feature of axons, the function of PMS is unknown. Here we studied PMS abundance, organisation and function, combining versatile Drosophila genetics with super-resolution microscopy and various functional readouts. Analyses with 11 different actin regulators and 3 actin-targeting drugs suggest PMS to contain short actin filaments which are depolymerisation resistant and sensitive to spectrin, adducin and nucleator deficiency - consistent with microscopy-derived models proposing PMS as specialised cortical actin. Upon actin removal we observed gaps in microtubule bundles, reduced microtubule polymerisation and reduced axon numbers suggesting a role of PMS in microtubule organisation. These effects become strongly enhanced when carried out in neurons lacking the microtubule-stabilising protein Short stop (Shot). Combining the aforementioned actin manipulations with Shot deficiency revealed a close correlation between PMS abundance and microtubule regulation, consistent with a model in which PMS-dependent microtubule polymerisation contributes to their maintenance in axons. We discuss potential implications of this novel PMS function along axon shafts for axon maintenance and regeneration

Cryo Electron Tomography of Herpes Simplex Virus during Axonal Transport and Secondary Envelopment in Primary Neurons

During herpes simplex virus 1 (HSV1) egress in neurons, viral particles travel from the neuronal cell body along the axon towards the synapse. Whether HSV1 particles are transported as enveloped virions as proposed by the ‘married’ model or as non-enveloped capsids suggested by the ‘separate’ model is controversial. Specific viral proteins may form a recruitment platform for microtubule motors that catalyze such transport. However, their subviral location has remained elusive. Here we established a system to analyze herpesvirus egress by cryo electron tomography. At 16 h post infection, we observed intra-axonal transport of progeny HSV1 viral particles in dissociated hippocampal neurons by live-cell fluorescence microscopy. Cryo electron tomography of frozen-hydrated neurons revealed that most egressing capsids were transported independently of the viral envelope. Unexpectedly, we found not only DNA-containing capsids (cytosolic C-capsids), but also capsids lacking DNA (cytosolic A-/B-capsids) in mid-axon regions. Subvolume averaging revealed lower amounts of tegument on cytosolic A-/B-capsids than on C-capsids. Nevertheless, all capsid types underwent active axonal transport. Therefore, even few tegument proteins on the capsid vertices seemed to suffice for transport. Secondary envelopment of capsids was observed at axon terminals. On their luminal face, the enveloping vesicles were studded with typical glycoprotein-like spikes. Furthermore, we noted an accretion of tegument density at the concave cytosolic face of the vesicle membrane in close proximity to the capsids. Three-dimensional analysis revealed that these assembly sites lacked cytoskeletal elements, but that filamentous actin surrounded them and formed an assembly compartment. Our data support the ‘separate model’ for HSV1 egress, i.e. progeny herpes viruses being transported along axons as subassemblies and not as complete virions within transport vesicles