uni'wissen 02-2020

Liebe Leserin, lieber Leser, ich freue mich sehr, mich Ihnen als neue Rektorin der Univer- sität Freiburg vorstellen zu dürfen. Die ersten Wochen meiner Amtszeit waren geprägt von der Corona-Pandemie, die uns mit großen Entbehrungen konfrontiert hat und noch längst nicht überstanden ist. Aber inmitten dieser Pandemie habe ich auch etwas Großartiges beobachtet: Die Universitäten haben be- wiesen, wie resilient sie sind und welch wichtigen Dienst sie für unsere Gesellschaft leisten. Forscherinnen und Forscher haben sich sehr schnell über Länder- und Disziplingrenzen hinweg vernetzt und ihr Wissen geteilt, um Lösungen zu erarbeiten, von denen alle profi tieren können. Ohne die Universitäten fi nden wir keine Antworten auf die Herausforderungen der Zukunft, sei es im Umgang zum Beispiel mit dem Klimawandel, der künstlichen Intelligenz oder eben mit Pandemien. In der vorliegenden Ausgabe unseres Forschungsmagazins wollen wir Ihnen die breite Palette unserer Fachrichtungen zeigen: Trotz der Pandemie konnten unsere Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ihre spannenden Projekte voranbringen und zu interessanten, neuen Erkenntnissen gelangen. Und in der Lehre haben unsere Dozentinnen und Dozenten gezeigt, mit welchen unterhaltsamen, lehrreichen Formaten sie fernab von Hörsälen und Seminarräumen Wissen vermitteln können – viele Ideen davon werden wir sicherlich auch in Zukunft, wenn wir wieder in Präsenz lehren und lernen dürfen, weiter umsetzen. Ich wünsche Ihnen viel Freude bei der Lektüre. Herzliche Grüße Ihre Prof. Dr. Kerstin Krieglstein Rektorin der Albert-Ludwigs-Universität 02 2020 Forschung Netz der Seidenstraßen Handel und Wirtschaft in der Antike und die Rolle der Grenzregionen Bilder einer Infektion Mikroskopaufnahmen zeigen die Wechselwirkung zwischen der Zelle und dem Virus SARS-CoV-2 Paradigmenwechsel in der Sprachwissenschaft Mit Künstlicher Intelligenz auf der Suche nach linguistischen Gesetzmäßigkeiten Was vom Regenwasser übrig bleibt Voraussagen über verfügbare Grundwasser reserven und deren Erneuerungsrate in Karstgebieten Gesetzeshüter einer oﬀ enen Gesellschaft Forschende untersuchen den Umgang mit Diﬀ erenz in den deutschen Polizeien Das Design der Elementarzelle Metamaterialen sollen sich anpassen, dazulernen oder sich selbst heilen Die Ampel im Gehirn Mit Optogenetik lässt sich das Zusammen- spiel bei Bewegungsabläufen aufdecken Diamanten aus dem Labor Künstliche Kristalle für kleine und hochempﬁ ndliche Sensoren Ein Stern und seine Varianten Die Suche nach der besten Form der gendergerechten Sprache Lehre Fortbildung im Netzwerk In einem oﬀ enen Onlinekurs zum Thema Bioökonomie wurde Wissen nachhaltig geteilt Nachhaltiges Gärtnern Studierende arbeiten sich in die Grundlagen der Landwirtschaft ein Die Dekolonisation des Wissens Das Thema Flucht und Migration aus verschiedenen Blickwinkeln 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48

4 Netz der Seidenstraßen Handel und Wirtschaft in der Antike und die Rolle der Grenzregionen von Sarah Schwarzkopf Sie wurde geraubt, getauscht, geschenkt: Seide gelangte über viele Wege aus Asien in den Mittelmeerraum. Die frühere Vorstellung, Karawanen hätten Luxusartikel über eine lange Handelsroute von China direkt bis nach Rom transportiert, um sie dort teuer zu verkaufen, ist jedoch ein Mythos. Ein Forschungsprojekt der Historikerin Prof. Dr. Sitta von Reden vom Seminar für Alte Geschichte der Universität Freiburg wirft einen genauen Blick auf das, was im 19. Jahrhundert als „Seidenstraße“ bekannt wurde: ein komplexes Netz von Aus- tauschprozessen, das große Teile des asiatischen und europäischen Kontinents überspannte. handelt sich bei der ‚Seidenstraße‘ um ein koloniales Konzept“, erklärt von Reden. „Eine für von Richt- hofen mitschwingende Frage war, wie man China als Kolonialreich erschließen kann.“ Dem lag die Vorstellung zugrunde, dass der Mittelmeerraum in einem ökonomischen Abhängigkeitsverhältnis zu China stand: In Rom bestand Nachfrage nach Seide, China lieferte sie. „Auch typisch kolonial: Die ganzen Zwischenräume – die Steppe, der Iran und andere riesige Gebiete – bleiben in dieser Darstellung im Dunkeln“, ergänzt die Historikerin. „Von Richthofen interessiert nur das chinesische und das Römische Reich. Alle anderen Zivilisationen sieht er nur als Transitzonen.“ Zur Zeit des Römischen Reichs ﬂ ossen Waren in großer Zahl von China nach Rom, um die dortige Elite zu versorgen – vor allem mit Seide und weiteren Luxusgütern. Was immer schon bekannt war, er- forschte der Geograf Ferdinand von Richthofen 1877 unter dem Namen „Seidenstraße“. Er rekon- struierte mithilfe antiker Quellen die Wege, über die die Waren von der früheren chine sischen Hauptstadt Chang’an bis nach Rom gelangten: über die Taklamakan-Wüste und das Pamirgebirge nach Zentralasien und in die Levante, dann über Kleinasien und die östliche Mittelmeerküste. „Es Keine Straße, sondern ein Netzwerk Von Redens Forschungsprojekt möchte die Straßenmetapher überwinden und die Handelsver- bindungen als ein Netzwerk von Tauschsys temen betrachten. „Die ‚Seidenstraße‘ ist zu einfach ge- dacht“, erklärt von Reden. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler schreiben den Begriff daher heute immer in Anführungszeichen. „Unsere Frage war: Was erzählt man alternativ? Wie war es wirklich?“, sagt die Freiburger Forscherin. Der

Jenseits der Wege: Forschende untersuchen, wie die Wirtschaft in den Jahren zwischen 300 vor und 300 nach Christus zwischen China und Rom funktionierte. Foto: Wang/stock.adobe.com Name ihres vom Europäischen Forschungsrat geförderten Projekts „Jenseits der Seidenstraße“ ist daher bewusst gewählt, denn es beschäftigt sich eben nicht nur mit der klassischen „Seiden- straße“, sondern auch mit all dem, was noch da- zugehört. Von Redens Team untersucht, wie die Wirtschaft in den Jahren zwischen 300 vor und 300 nach Christus in den verschiedenen Gebie- ten funktionierte. Der Fokus liegt dabei auf der Erforschung von interimperialen Grenzregionen, also Regionen, die sich nie dauerhaft dem einen oder dem anderen Imperium zugehörig fühlten. „Die ‚Seidenstraße‘ ist zu einfach gedacht“ „Jenseits der Seidenstraße“ läuft fünf Jahre und ist das erste Projekt, das den gesamten eurasischen Raum zur Zeit der Antike fächerüber- greifend zu überblicken versucht. In von Redens Team arbeiten Spezialistinnen und Spezialisten für die verschiedenen Regionen eng zusammen: eine Sinologin, eine Archäologin mit dem Schwer- punkt Zentralasien, eine Anthropologin, die für uni wissen 02 2020 5 den mittelasiatischen Raum zuständig ist, eine Historikerin, die sich auf den Ostmittelmeerraum spezialisiert hat, ein Historiker mit einem Fokus auf der römischen Perspektive und eine Indologin. Das tägliche Zusammenspiel von sechs Fach- richtungen ist eine methodische Besonderheit. „Die Geschichte der ‚Seidenstraße‘ haben bisher einzelne Wissenschaftler geschrieben, die ent- weder griechisch-römische Althistoriker sind oder Sinologen“, sagt von Reden. „Beide können den Raum aber gar nicht überblicken, da ihnen die fachliche Expertise dazu fehlt. Ich kann zwar die Forschungsliteratur über China lesen, aber das chinesische Quellenmaterial nicht interpretieren.“ Herauskommen soll bis 2022 ein dreibändiges Handbuch, das die Forschung fächerübergreifend zusammenfasst. Der erste Band behandelt die Quellen und die Geschichtsschreibung der ein- zelnen Gebiete. Im zweiten Band wird es darum gehen, wie die Wirtschaft in diesen Imperien jeweils funktionierte und wie Güter in die abgele- genen Grenzregionen kamen. Der dritte Band beschäftigt sich mit den Grenzzonen und den dortigen Austauschprozessen. Diplomatischer Warenaustausch Das Projekt möchte die Perspektive von den Metropolen zu den Grenzgebieten der Reiche verschieben. Die Annahme der Forschenden ist, dass die Grenzzonen die für Austauschprozesse zwischen Imperien zentralen Gebiete waren. China tauschte nicht deshalb Waren mit Zentral- asien, weil in Rom Nachfrage danach bestand oder weil Menschen in Chang’an etwas verschiff en, transportieren oder verkaufen wollten. Letztlich waren immer die Austauschprozesse an den Grenzen entscheidend für die Frage, welche Güter sich von A nach B bewegten. Grund dafür, dass so viel Seide nach Rom gelangte, waren bei- spielsweise die Xiongnu-Hirtengesellschaften in der an China angrenzenden Steppe, erklärt von Reden. Damit sie nicht ins Land einfielen und Raubzüge unternahmen, forderten sie Tribute. Dazu gehörte auch Seide. Ballenweise Seide brachten die Chinesen den Khans – den Herr- schern – der Xiongnu auf ihren diplomatischen Reisen mit, und die Xiongnu wiederum schenkten den Chinesen Pferde. Auch Frauen schenkte man in beide Richtungen. „Das war kein Handel,

6 Textilien aus Seiden und Wolle wie diese Funde aus Westchina kamen als Waren in großer Zahl nach Rom, um die dortige Elite zu versorgen. Abbildung: https://en. wikipedia.org/wiki/Sampul_tapestry bisher niemand wirtschaftliche Strukturen in Zentral- asien untersucht, da der Bereich bisher als Transit- zone auf der ‚Seidenstraße‘ galt. Dazu müssen wir zunächst grundlegende Forschung betreiben.“ Aufwertung von Grenzzonen Auch wie die Güter überhaupt zu den Grenz- zonen gelangten, untersuchen die Wissenschaftler in ihrem Projekt. „Wie kamen Händler mit ihren Kamelen durch unwegsames Gebiet? Das ist eine komplizierte Frage.“ Meistens sind Grenzregionen nicht besonders dicht besiedelt, liegen in den Bergen oder in der Wüste – deshalb sind es Grenzzonen. Während sich große Städte häufi g in gut angeschlossenen und fruchtbaren Gebieten befi nden, liegen Grenzzonen meistens in struktur- schwachen Regionen. Das Projekt erforscht die Prozesse, die zur Bewegung von Gütern und zur Erschließung dieser Grenzgebiete führten. Die Wissenschaftler arbeiten mit der These der Reichsbildung: Wenn sich Imperien ausdehnten, kamen Truppen an die Grenzen. Dafür wurden die Grenzgebiete erschlossen: Routen wurden befestigt, Bauwerke für die Wasserversorgung und den Schutz der Durchreisenden errichtet. „Unser Projekt zeigt, dass die zentrale Voraussetzung für die Ver- sorgung von Grenzgebieten veränderte Wirt- schaftsstrukturen sind“, erläutert von Reden. „Um die Austauschprozesse auf der ‚Seidenstraße‘ im globalen Kontext zu verstehen, müssen wir daher Reichsbildung und Prozesse an den Grenzzonen verstehen.“ Ein Beispiel dafür ist die östliche Wüste am Roten Meer in Ägypten. „Das ist eine hoch- trockene Zone, in der Menschen, die dort nicht geboren sind, nicht überleben können“, sagt von sondern ein diplomatischer Geschenkaustausch“, stellt von Reden klar: „Die Xiongnu bekamen so viel Seide, dass sie ganze Städte damit hätten ausrollen können. Das war ihnen aber nicht so wichtig.“ Sie schenkten sie weiter oder tauschten sie gegen andere Dinge ein, die sie gebrauchen konnten. Auf diese Weise kam die Seide nach Zentralasien und weiter in westliche Gebiete, und zwar in unterschiedlichen Formen des Aus- tauschs – zum Teil durch Diplomatie, zum Teil durch Handel, zum Teil als Beute. „Handel war nicht geplant, eher eine Begleiterscheinung“ Solche Abläufe rekonstruieren die Wissen- schaftler mithilfe schriftlicher und archäologischer Quellen. „Das macht unsere Forschung auf ver- schiedene Weisen herausfordernd. In Rom und China gab es Geschichtsschreibung. In anderen Bereichen ist die Quellenarbeit ein mühsamer Prozess“, erklärt von Reden. Ähnliches gilt für den Forschungsstand: Zur römischen Wirtschaft gibt es bereits sehr viel Literatur, die die Forscherinnen und Forscher einbeziehen müssen. „Hingegen hat

uni wissen 02 2020 7 Die östliche Wüste Ägyptens unter römischer Herrschaft im 2. Jahrhun- dert nach Christus war ebenfalls an das asiatische Handels- und Tauschnetz angebunden. Abbildung: Peter Palm Reden. „Man kann keine Landwirtschaft und keine Viehzucht betreiben – es ist vor allen Dingen heiß.“ Nach der Eroberung Ägyptens durch Alexander den Großen bauten die Ptolemäer dort erstmals dauerhafte Hafenstädte, die sich aber nicht selbst versorgen konnten. Die Römer erschlossen dann die Wüste. Sie betrieben Bergbau und verbesserten die Infrastruktur, bauten Brunnen und Forts, in denen man sich unterwegs aufhalten konnte, und hielten sie instand. Soldaten schützten die Wege vor feindlichen Angriff en, Schiff e versorgten die Hafenstädte mit Lebensmitteln und anderen Gütern. Erst dieser besondere Schutz und die Verbesserung der Infrastruktur öff neten dem Handel in der östlichen Wüste die Türen. Es ent- wickelte sich ein Handelsverkehr von Südindien bis Ägypten und von dort aus nach Alexandria und Rom. Dadurch konnten große Reichtümer über verschiedene Stationen nach Rom gelangen, beispielsweise Elfenbein aus Afrika und Gewürze aus Arabien. Indien und Ägypten liegen zwar abseits der Landwege der „Seidenstraße“, waren aber über das Meer ebenfalls an das asiatische Handels- oder Tauschnetz angebunden. Die Erschließung der östlichen Wüste war also notwendig, damit Handel überhaupt möglich wurde. Auch abseits der Grenzgebiete war die staatliche Förderung der Infrastruktur zentral für die Entstehung von Handel. So unterhielten in Kontinentalasien die Perser ein ausgebautes Straßennetz mit Wasserversorgung, Stationen und Meilensteinen. Grund dafür war nicht der Handel, sondern waren diplomatische Reisen des Königs, Truppenbewegungen, der Transport von Arbeitergruppen und die Versorgung von Garnisonen. Die Imperien pﬂ egten die Infra- struktur aufgrund staatlicher Interessen, fasst von Reden zusammen: „Handel war nicht geplant, eher eine Begleiterscheinung. Der Handel konnte kommen, als die Infrastruktur da war.“ www.basar.uni-freiburg.de Zum Weiterlesen von Reden, S. (Hrsg.) (2019): Handbook of ancient Afro-Eurasian economies. Berlin, Boston. DOI: 10.1515/9783110607741 Osterhammel, J. (1987): Forschungsreise und Kolonialprogramm: Ferdinand von Richthofen und die Erschließung Chinas im 19. Jahrhundert. In: Archiv für Kulturgeschichte, 69, S. 150–195. Rezakhani, K. (2010): The road that never was: the Silk Road and trans-eurasian exchange. In: Comparative Studies of South Asia, Africa and the Middle East, 30/3, S. 420–433. DOI: 10.1215/1089201X-2010-025 Prof. Dr. Sitta von Reden studierte Geschichte, Latein und Volkswirtschaftslehre an den Universitäten Frei- burg, Berlin und Cambridge/ England. 1992 wurde sie an der Universität Cambridge in Alter Geschichte promoviert und begann eine Lehrtätig- keit an der Universität Bristol/ England. 2005 habilitierte sich von Reden an der Uni- versität Augsburg. Seit 2010 ist sie Professorin für Alte Geschichte an der Albert- Ludwigs-Universität. Sie lehrt zusätzlich am Univer- sity College Freiburg und im Masterstudiengang Interdis- ziplinäre Anthropologie. Seit 2017 ist von Reden Projekt- leiterin des vom European Research Council geför- derten Projekts „Beyond the Silk Road“. Zu ihren Forschungsschwerpunkten gehören neben griechischer Geschichte die antike Wirt- schafts- und Globalgeschich- te, das hellenistische Ägyp- ten und die politische Kultur Griechenlands und Athens. Foto: Olaf Pascheit

uni wissen 02 2020 9 In den vergangenen Monaten wurde viel darüber berichtet, wie Coronaviren in den menschlichen Körper eindringen: Sie werden über die Atemluft eingesogen und schleusen sich dann über die Rezeptoren der Rachenzellenhülle in die mensch- liche Zelle ein. Dort vermehrt sich das Virus, in- dem es die umliegenden Zellen dazu bringt, neue Viren zu produzieren. Wie SARS-CoV-2 die Struk- turen der Zelle im Innern manipuliert, konnte Prof. Dr. Robert Grosse vom Institut für Experimentelle und Klinische Pharmakologie und Toxikologie zusammen mit seinem Team mithilfe eines Laser- Scanning-Mikroskops visualisieren. Die Aufnahmen veröff entlichte er im Rahmen zweier groß angelegter internationaler Studien. Das Zellskelett – jene Struktur, die eine Zelle stabil, aber auch beweglich hält – ist seit Jahren der Forschungsgegenstand des Freiburger Wissen- schaftlers. Er untersuchte unter anderem, wie die Viren HIV und Vaccinia das Zellskelett verändern. Mit SARS-CoV-2 bekam Grosse nun plötzlich einen neuen Untersuchungsgegenstand. Zusammen mit seiner Doktorandin Svenja Ulferts begann er im März mit der Arbeit. Unterstützt wurden sie von Sebastian Weigang, der am Institut für Virologie promoviert. Bald nachdem Grosses Team die ersten mikroskopischen Fotos gemacht hatte, trat es einer internationalen Forschungsgruppe bei, die mit einer großen Studie begonnen hatte. Ihre Auf- merksamkeit gilt dem SARS-CoV-2-Virus sowie der Proteinkinase Caseinkinase II, kurz CK2. Das Virus aktiviert dieses eine Enzym in der Zelle auf- fällig stark. Wie stark, zeigen die Aufnahmen aus Grosses Labor. SARS-CoV-2 verändert Zellstrukturen Auf den Mikroskopie-Analysen sind feine Linien – Grosse nennt sie „Straßen“ – zu erkennen, die von der Zelle wegführen und sich am oberen Ende verzweigen. „Das Virus verändert das Aktingerüst der Zelle, zieht es an der einen oder anderen Stelle auseinander“, sagt Grosse. Noch sei unklar, welche Funktion diese Strukturen haben. Es hat aber den Anschein, als würden auf diesen Straßen Virus und CK2 aus der Zelle heraustransportiert. Bis- lang könne man nur nachweisen, dass CK2 in diesen Strukturen enthalten sei und mit den Virusproteinen kolokalisiere, dass es also eine biochemische Verbindung gibt. Grosses Befund wird durch Aufnahmen gestützt, die eine Kollegin Die Mitochondrien sind die Hauptenergie- versorgungszentren der Zellen. SARS- CoV-2, dessen Virusprotein ORF9b hier lila ist, scheint jedoch das mitochon driale TOM70-Protein (grün) zu verringern. Abbildung: Svenja Ulferts und Robert Grosse

10 Diese humane Darmepi- thelzelle ist mit dem SARS- CoV-2 Virus inﬁ ziert. Abbildungen: Svenja Ulferts und Robert Grosse in den USA zeitgleich zu seinem Team mit einem Elektronenmikroskop angefertigt hat: „Auf diesen hochauﬂ ösenden Aufnahmen sieht es so aus, als würde das Virus die Zelle tatsächlich verlassen“, sagt Grosse, ergänzt aber: „Mehr als eine Vermu- tung ist das erst einmal nicht.“ Schließlich arbeite man mit Momentaufnahmen und nicht mit Filmen, die einen Verlauf dokumentieren können. Das Zusammenspiel von Zelle, Virus und CK2 ist ein möglicher Ansatzpunkt für die Therapie von Patientinnen und Patienten mit Covid-19. Darin liege auch die Hauptleistung der Studie, so Grosse. In einem ersten Schritt sei untersucht worden, welche Kinasen in der mit SARS-CoV-2 infi zierten Zelle besonders aktiviert werden, um dann Sub- stanzen zu listen, die eben diese Kinasen hemmen. Einige dieser pharmakologischen Hemmstoff e werden bereits in klinischen Studien getestet, allerdings nicht in Zusammenhang mit Covid-19, sondern vor allem bei der Behandlung von Tumor- erkrankungen. Sollte sich tatsächlich herausstellen, dass CK2 für die Ausbildung der verzweigten Straßen verantwortlich ist und das Virus über sie in benachbarte Zellen gelangt, könnte man diesen Prozess mit den richtigen Hemmern möglicher- weise unterbinden. In dieser Richtung will Grosse weiterforschen: Er und sein Team testen nämlich mehrere Methoden, um CK2 möglichst klein zu halten. Außerdem wollen sie versuchsweise andere durch das Virus aktivierte Enzyme hemmen, die die Aktinfasern im Zellskelett polymerisieren, also auseinanderziehen. Vergleich mit anderen Coronaviren SARS-CoV-2 wird aber auch andernorts aktiv. Um die Interaktion zwischen Virus und Zelle noch besser zu verstehen, hat Ulferts im Rahmen der in „Science“ veröff entlichten zweiten Studie einen Großteil der viralen Proteine unter die Linse genommen und akribisch dokumentiert, wo diese nach der Infektion lokalisieren und kolokalisieren. „Wir wollten verstehen, welche zellulären Struk turen von dem Virus angegriff en werden“, erklärt Grosse. Dort, davon könne man ausgehen, komme es auch zu einer Interaktion. Die so generierten Auf- nahmen der viralen Proteinlokalisation wurden nicht nur gelistet, sondern mit den Bildmustern von MERS-CoV und SARS-CoV-1, den beiden anderen Coronavirus-Erkrankungen, verglichen. Die Forschenden hatten auf „irgendwelche sicht- baren Unterschiede“ gehoff t, aus denen sich Hinweise auf die hohe Infektiosität des neuen Coronavirus ergeben hätten. Die habe man aber leider nicht gefunden. „Ganz offensichtlich manipuliert das Virus die menschliche Mitochondrienfunktion“ An anderer Stelle wurden sie allerdings fündig: Auf einer der vielen Aufnahmen leuchtet auf schwarzem Hintergrund viel Grün und Magenta. Das mit dem Mikroskop festgehaltene Bildmuster zeigt, wie das magentafarben eingefärbte Viruspro- tein ORF9b zusammen mit den grün eingefärbten Mitochondrien eine Schlauchstruktur ausbildet. Die Mitochondrien sind die Hauptenergieversorgungs- zentren der Zellen. Grosse nennt sie „Power Houses“ und führt aus, dass das Virus ein in der mitochond- rialen Membran sitzendes Protein, das sogenannte TOM70-Protein, verringere. Auch das analysiert die in „Science“ veröff entlichte Studie. Dieses Feld habe allerdings nicht sein Team bearbeitet, so Grosse, sondern die University of California in San Francisco. „Ganz offensichtlich manipuliert das Virus die menschliche Mitochondrienfunktion.“ TOM70 komme dabei eine Schlüsselrolle zu. So wurde von anderen Forschern bereits beschrieben, dass TOM70 an der antiviralen Immunantwort beteiligt sein könnte.

uni wissen 02 2020 11 Prof. Dr. Robert Grosse hat am Pharmakologischen Institut der Freien Universität Berlin studiert und wurde dort promoviert. Als Postdoktorand wechselte er 2000 an das Research Institute London/ England, wo er knapp drei Jahre arbeitete, bevor er zum Pharmakologischen Institut der Universität Heidelberg wechselte. Dort war er Gruppenleiter im Rahmen des Emmy-Noether-Programms der Deutschen Forschungsge- meinschaft. 2009 übernahm er eine Professur und wurde Direktor am Pharmakologi- schen Institut der Universität Marburg. Zehn Jahre später wechselte er nach Freiburg. An der Albert-Ludwigs- Universität ist er Professor für Pharmakologie und Toxikologie und Direktor der Abteilung I des Instituts für Experimentelle und Klinische Pharmakologie und Toxiko logie. Er ist Mitglied im Exzellenzcluster CIBSS – Centre for Integrative Biological Signalling Studies. Einer seiner Forschungsschwerpunkte ist die Dynamik des Zellskeletts. Foto: Jürgen Gocke So interessant diese durchfotografi erte Mechanik auch sein mag: Ein Drug Target, also eine Zielstruktur für Wirkstoff e, ist sie wahrscheinlich nicht. Der Grund: Die Mitochondrien sind für die Zelle zentral, deshalb ist das Risiko, mit einem pharmakologischen Eingriff den gesamten Organismus lahmzulegen, viel zu groß. An anderer Stelle allerdings – auch das ist ein Ergebnis, das im Rahmen dieser Studie von einem beteiligten Team zutage gefördert wurde – lässt sich das Virus vielleicht einfacher hemmen. „An der Mem- branoberﬂ äche des endoplasmatischen Retikulums der Zelle sitzt der sogenannte Sigma-1-Rezeptor“, erklärt Grosse. „Wird dieser entfernt, sinkt die Zahl der infi zierten Zellen im Laborexperiment.“ Noch gibt es keine spezifi sche Substanz, die nur diesen einen Rezeptor ausschaltet. Es gibt aber Präparate – Antidepressiva oder Antipsychotika zum Beispiel –, deren Wirkstoff e nebenbei auch an diesen Trans- membranrezeptor binden und damit hemmen. „Pharmakologisch ist das interessant“, sagt Grosse. Nichtsdestotrotz bewege man sich mit der Studie noch immer im Bereich der Grundlagenforschung, nicht der angewandten Forschung. Es bleibt also spannend. Zum Weiterlesen Bouhaddou, M., Memon, D., Meyer, B., White, K. M. et al. (2020): The global phospho- rylation landscape of SARS-CoV-2 infection. In: Cell, 182, S. 685–712. DOI: 10.1016/j. cell.2020.06.034 Gordon, D. E., Hiatt, J., Bouhaddou, M., Rezelj, V. V., Ulferts, S. et al. (2020): Compara- tive host-coronavirus protein interaction networks reveal pan-viral disease mechanisms. In: Science. DOI: 10.1126/science.abe9403 Plessner, M., Grosse, R. (2019): Dynamizing nuclear actin fi laments. In: Current Opinion in Cell Biology, Volume 56. DOI: 10.1016/j.ceb.2018.08.005

uni wissen 02 2020 13 daran, dass alle hochsprachlichen Texte in dieser heiligen Sprache geschrieben wurden, man nah an der bestehenden Form der Sprache bleiben wollte und es ab dem 14. Jahrhundert sogar dezi- dierte Archaisierungsbemühungen bei der Ab- fassung von Handschriften gab“, führt Rabus aus. „Das ermöglicht einen ganz anderen Blick auf die Sprachentwicklung“ Die kirchenslavischen Handschriften sind ein historisches und damit ein klar umrissenes und ab- geschlossenes Textkorpus. Dennoch ist dieses noch nicht zur Gänze erfasst worden. „Schätzungen zufolge gibt es etwa 800.000 kirchenslavische Handschriften. Manche davon sind natürlich schon bis ins Kleinste untersucht worden, aber ganz viele schlummern noch unbeforscht in irgendwelchen Archiven“, so Rabus. „Wir haben so viele Manu- skripte als Quellen, die wir – solange wir kein digitales Korpus haben – mühsam durchgehen müssen, um einen gesuchten Beleg zu fi nden. Das ist ungeheuer zeitraubend, und da ist jede Beschleunigung will- kommen“, ergänzt Penkova. Zugang zu neuen Handschriften Russische Archive digitalisieren zurzeit sehr viel aus ihren Beständen und stellen qualitativ hochwertige PDFs ins Internet. „Für unsere Hand- schriftenerkennung ist das ein gefundenes Fressen“, freut sich Rabus, zumal viele Handschriften für Slavisten aus dem Westen bis vor wenigen Jahr- zehnten nicht zugänglich waren. Gerade für Sprachwissenschaftler ist es besonders wichtig, über große, digital abfragbare Textkorpora zu ver- fügen, um Hypothesen zur Sprachentwicklung an- hand einer möglichst großen Datenbasis überprüfen zu können. Diese Basis zu gewinnen ist allerdings auch mittels KI nicht so einfach. „Was Menschen mit philologischer Intuition bis- her schon alles geschaff t haben, beispielsweise zu wissen, dass ‚Thür‘ und ‚Tür‘ dasselbe meinen, also zu erkennen, dass trotz unterschiedlicher Schreibweisen dasselbe Konzept gemeint ist, ist für den Computer alles andere als trivial“, sagt Rabus. Frühere Texterfassungsprogramme ver- folgten einen sogenannten regelbasierten Ansatz, der auf festen Wenn-dann-Beziehungen beruht: Forschende der Slavistik unterstützen in Freiburg und Moskau einen möglichen Paradigmen- wechsel in der Sprachwissenschaft: Prof. Dr. Achim Rabus vom Slavischen Seminar der Uni- versität Freiburg arbeitet gemeinsam mit seinem Kollegen Prof. Dr. Alexander Moldovan und seiner Kollegin Dr. Yana Penkova vom Institut für Russische Sprache der Russischen Akademie der Wissen- schaften in Moskau an dem Projekt „Digitale Paläoslavistik“, das von der Alexander-von-Humboldt- Stiftung unterstützt wird. Bei dem Projekt geht es darum, alte slavische Handschriften aus dem 11. bis 17. Jahrhundert mithilfe neuer, von Künst- licher Intelligenz (KI) unterstützter Computer- programme digital so zu erfassen, dass die Zu- griff smöglichkeiten der Sprachwissenschaftlerinnen und Sprachwissenschaftler auf diese Texte quan- titativ wie qualitativ enorm erweitert werden. Dieser Qualitätssprung gelingt durch einen doppelten Einsatz von KI: In einem ersten Durchgang werden die Handschriften KI-unterstützt transkribiert, und in einem zweiten werden durch eine andere KI gram- matikalische Informationen sowie Informationen zu den Wortarten hinzugefügt. Für die Slavistik wird diese Erfassung ein echter Meilenstein sein. Denn die Rolle des Kirchensla vischen, in dem eine Viel- zahl von Manuskripten aus dem Zeitraum zwischen Mittelalter und früher Neuzeit verfasst ist, kann für den slavisch-orthodoxen Bereich gar nicht hoch genug eingeschätzt werden. Die Rolle des Kirchenslavischen „In der westlichen Kultur des Mittelalters dominierte das Lateinische“, erklärt Rabus, „aber überall dort, wo heute kyrillisch geschrieben wird, war das nicht der Fall. In der slavisch-orthodoxen Welt herrschte eine andere lingua sacra als heilige Kultursprache, nämlich das Kirchenslavische, vor.“ Es ist die älteste slavische Schriftsprache, deren Entwicklung mit der Christianisierung begann. Das Kirchenslavische geht auf das im 9. Jahrhundert missionierende byzantinische Brüderpaar Kyrill und Method zu- rück und ist bis heute prägend für Länder wie Bulgarien, Russland, Belarus und die Ukraine. Der große Einﬂ uss der in dieser Sprache abgefassten Manuskripte auf die Schriftkultur des kyrillischen Kulturkreises beruht unter anderem darauf, dass Kirchenslavisch relativ konservativ ist. „Das Kirchenslavische blieb im Verhältnis zu den viel größeren Veränderungen in den gesprochenen slavischen Dialekten recht konstant. Das liegt

14 Ein Meilenstein in der Slavistik: Künstliche Intelligenz kann historische Texte transkribieren und grammatikalische Details sowie Informationen zu den Wortarten hinzufügen. Foto: Staatliches Museum Moskau, Achim Rabus wenn Großbuchstabe, dann Substantiv, wenn -en- Endung, dann Infi nitiv. „Man sieht leicht, dass es da immens viele Ausnahmen gibt, die dann dazu führen, dass ein regelbasierter Ansatz irgend- wann nur noch wenig hilfreich ist. Wir können nicht alle möglichen Schreibweisen, auf die Menschen im Laufe von acht Jahrhunderten verfallen sind, in Regeln fassen“, sagt Rabus. „Da hilft uns heute die Künstliche Intelligenz, weil sie das nach bilden kann, was ich philologische Intuition oder Kompetenz nenne, nämlich dass man ﬂ exibel ist im Hinblick auf sprachliche Variation.“ Geringe Fehlerquote Damit eine KI helfen kann, muss sie jedoch erst mal trainiert werden. „Wir mussten zunächst sehr viele Handschriften mit exakter, menschlich kon- trollierter Präzision als Referenz eingeben, damit die KI bei der Erfassung neuer Handschriften diese mit einem möglichst großen, korrekten Korpus ab- gleichen und dann in Hunderten von Durchläufen selbst Fehler erkennen und verbessern kann“, er- läutert Rabus. Die Lernkurve zeigt, dass solche KI-Modelle anfangs sehr schnell dazulernen, dann aber viele Trainingsepochen benötigen, um sich weiter zu verbessern. „Wir kommen inzwischen auf eine Fehlerquote von unter vier Prozent“, meint der Freiburger Linguist erfreut. Es sei eine enorme Arbeitserleichterung, wenn bei einer auto- matisierten Erfassung von 100 erkannten Buch- staben nur rund vier korrekturbedürftig seien: „Alles unter fünf Prozent ist für unsere Zwecke schon sehr gut“, bestätigt seine Kollegin aus Moskau. Für die Eﬃ zienzsteigerung von KI-basierter Texterfassung gibt es eine einfache Regel: Viel hilft viel. „Das Spektrum der Modelle, die wir trainiert haben, ist inzwischen sehr groß“, sagt Rabus. „Wir haben bis jetzt über eine halbe Million Wörter aus unterschiedlichen Handschriften aus verschiedenen Kontexten eingespeist. Dadurch ist die Erkennung selbst bei abweichenden Manu- skripten schon recht brauchbar.“ Penkova ist sehr glücklich über dieses neue Werkzeug: „Bevor uns diese neu erfassten Korpora zur Verfügung standen, war es sehr schwer, Verallgemeinerungen zu treff en. Jetzt können Hypothesen, die aus Einzelbeobach- tungen gewonnen wurden, anhand der großen Datenmengen noch einmal ganz anders eingeordnet werden. Das bringt die Forschung voran, rückt an- dere und neue Themen in den Fokus, die früher gar nicht erreichbar waren.“ Rabus spricht sogar von einem Paradigmenwechsel: „Wir schauen jetzt quantitativ, probabilistisch auf die Zahlen. Früher hat man gesagt: Es gibt aber auch das,

uni wissen 02 2020 15 und womöglich war das eine häufi ger, das andere selten. Jetzt kann ich dafür harte Zahlen angeben. Das ermöglicht einen ganz anderen Blick auf die Sprachentwicklung. Wir befi nden uns im Wandel von einer Philologie, die eher intuitiv war, hin zu einer, die analog zu den Sozialwissenschaften mit Statistiken und Zahlen arbeiten und Hypothesen auf dieser Grundlage belegen kann.“ SprachwandeI nachvollziehen Wie das praktisch aussehen kann, haben Penkova und Rabus gerade in einem gemeinsamen Aufsatz über den Gebrauch von Indefi nitpronomen ausge- führt und sind dabei aufgrund der neuen Textbasis zu der für die Linguistik überraschenden Erkennt- nis gekommen, dass der wechselnde Gebrauch dieser Pronomen nicht primär durch zeitlichen Wandel, sondern durch den Kontext bedingt ist. So lassen sich zeitabhängige Entwicklungen von Phänomenen, wie etwa dem Sprachwandel, viel besser nachzeichnen. Und hinsichtlich der unter- schiedlichen Faktoren, die für einen Wandel ver- antwortlich sein können, lassen sich jetzt zahlen- basierte Entscheidungen treff en. Ein großer Schritt für die Paläoslavistik, denn, wie Rabus sagt: „Linguisten glauben nicht, dass Sprach- wandel zufällig ist, sie suchen nach Gesetzmäßig- keiten.“ Und im besten Fall lässt sich in Zukunft jeder vermeintliche Zufall durch Abgleich mit der Textdatenbank widerlegen. www.multihtr.uni-freiburg.de www.pr.uni-freiburg.de/go/ki-und-kuechenrezepte Prof. Dr. Achim Rabus Dr. Yana Penkova studierte Slavistik, Musik- studierte von 2002 bis 2007 wissenschaft und Betriebs- russische Literatur und wirtschaft an den Universi- Sprache an der Staatlichen täten Freiburg und Kasan/ Universität Moskau/ Russland. Anschließend Russland und wurde dort lehrte und forschte er am Slavischen Seminar der Universität Freiburg. 2008 wurde er in Slavistik mit der Dissertation „Die Sprache ostslavischer geistlicher Gesänge im kulturellen Kontext“ promoviert, 2014 habilitierte er sich mit der Arbeit „Die Rolle des Sprach- kontakts für die slavischen (Standard-)Sprachen“. Von 2013 bis 2016 war er Professor für Slawistische Sprachwis- senschaft an der Univer sität Jena, seit 2016 ist er Professor für Slavische Philologie (Sprachwissenschaft) an der Universität Freiburg. Foto: Thomas Kunz 2012 an der Fakultät für Philo logie promoviert. Seit 2012 arbeitet sie am Vinogradov-Institut für russische Sprache der Russischen Akademie der Wissenschaften, seit 2019 als Leiterin der Arbeits- gruppe zum Wörterbuch der russischen Sprache (11.–17. Jh.). Zudem ist sie seit 2017 Dozentin in der School of Linguistics der Nationalen Forschungs- universität Higher School of Economics in Moskau/ Russland. Foto: privat Zum Weiterlesen Rabus, A. (im Druck): Training generic models for handwritten text recognition using Transkribus: opportunities and pitfalls. In: Proceedings of the Dark Archives Conference. Oxford. Rabus, A. (2019): Recognizing handwritten text in Slavic manuscripts: a neural-network ap- proach using Transkribus. In: Scripta & e-Scripta 19, S. 9–32. Scherrer, Y., Mocken, S., Rabus, A. (2018): New developments in tagging pre-modern Orthodox Slavic texts. In: Scripta & e-Scripta 18, S. 9–33.

uni wissen 02 2020 17 Der Globus erwärmt sich, Extremwetterlagen nehmen zu. Umso wichtiger ist es, möglichst präzise zu wissen, welcher Anteil von dem, was als Niederschlag herunterkommt, als Trinkwasser nutzbar sein wird. Dank der Forschung des Frei- burger Hydrologen Andreas Hartmann sind nun zuverlässigere Vorhersagen über verfügbare Grundwasserreserven und deren Erneuerungs- rate in Karstgebieten möglich. Hydrologinnen und Hydrologen behalten gern die grundsätzliche, globale Dynamik des irdischen Wasserkreislaufs im Blick. „Insgesamt gibt es immer gleich viel Wasser auf der Erde“, sagt Hartmann mit Blick auf die globale Erwärmung. „Durch die höheren Tem- peraturen wird alles nur ein bisschen dynamischer, es verdunstet mehr, es regnet mehr, und eine wärmere Atmosphäre kann mehr Wasser speichern.“ sein. Auch Flüsse wie Themse, Seine und Donau werden zum Teil aus Karstgebieten gespeist. Besonders interessant dabei ist, dass es fast auf jedem Breiten- und Längengrad der Erde und damit auch in jeder Klimazone Karstgebiete gibt. Die verschiedenen Regionen, in denen Hartmann forscht, unterscheiden sich stark hinsichtlich der Boden- und Klimabedingungen. Hartmanns These ist, dass diese Unterschiede relevant für die Modellierung der Karstgebiete sind. Dieser Ge- danke scheint naheliegend, wurde bisher aber bei der globalen Abschätzung von Wasserressourcen nicht berücksichtigt. Die herkömmlichen Modelle zur Berechnung des Verhältnisses von Nieder- schlägen zu der Wassermenge, die in Bächen und Flüssen landet, lassen die Karstgebieten im Prinzip außer Acht. Wichtig für die Trinkwasserversorgung Doch diese neue Dynamik bedeutet für viele Regionen eine sehr reale Bedrohung durch die Zunahme von Extremwetterlagen wie Starkregen oder Trockenzeiten. An einem Ort treten verstärkt Überschwemmungen auf, während andernorts alles verdorrt. Mancherorts passiert abwechselnd so- gar beides. Dass global kein Wasser verloren geht, ist für ein Verständnis der Vorgänge zwar wichtig, aber für uns Menschen weniger relevant, als zu wissen, wo und wann genau mit Wasser- mangel zu rechnen ist. Das weiß natürlich auch Hartmann und hat seine Forschung darauf ausge- richtet, dies möglichst genau zu bestimmen. Die Freiburger Forscherinnen und Forscher wollen dazu die Modelle optimieren, nach denen bisher berechnet wird, wie viel Trinkwasser in welcher Region zur Verfügung steht und wie sich die Wasserverfügbarkeit in Zukunft entwickeln wird. Hartmann hat sich auf Karstgebiete spezialisiert. Karstgebiete spielen eine große Rolle für die Trinkwasserversorgung. Rund ein Viertel der Welt- bevölkerung bezieht das Trinkwasser aus dem Karst. Regional, wie in Österreich oder Slowenien, können es auch fünfzig Prozent der Bevölkerung Um zu überprüfen, inwieweit Karstgebiete als Wasserreservoirs dienen können, hat das Freiburger Team fünf Standorte für sein globales Karst- Monitoring-Programm ausgewiesen, und zwar so, dass Tropen und Wüstengebiete, alpine, gemäßigt-humide und trocken-mediterrane Regionen abgedeckt sind. Die erste Messﬂ äche befi ndet sich in einer trockenen Zone in Australien, die zweite im mediterranen Andalusien/Spanien, die dritte in einer humiden, also feuchten Klimazone in England, die vierte auf 1450 Meter Höhe im alpinen Nationalpark Berchtesgaden und die fünfte im tropischen Norden Puerto Ricos. Erfolgreiches Zufallsprinzip Dort wurden an jeweils 30 Messpunkten drei Boden- feuchtesonden in fünf und in zwanzig Zentimeter Tiefe sowie direkt am Gestein in 40 bis 80 Zentimeter Tiefe installiert, um zu erfassen, wie sich unterschied- liche Bodenverhältnisse auf die Verdunstungs- und Grundwasser neubildungsprozesse im Karst auswirken. Um möglichst objektive Messwerte zu er- halten, wurden die Koordinaten für die Messpunkte per Zufallsgenerator bestimmt. „Feldforscher arbeiten gern nach Gefühl, stecken dort was rein, wo sie meinen, dass sie am meisten sehen, aber dadurch

18 Feldforschung: Um Oberﬂ ächendaten zu sammeln, installiert das Team um Andreas Hartmann weltweit in unterschiedlichen Regionen Bodensonden. Foto: Andreas Hartmann hat man zwangsläufi g immer eine Verfälschung drin“, erläutert Hartmann. Sein Zufallsprinzip hat allen Kritikpunkten stand- gehalten. Als Schwachstelle haben sich ganz an- dere Faktoren herausgestellt: „In Australien war der Boden von der Hitze so hart gebacken, dass wir die Kabel an der Oberﬂ äche verlegen mussten. Wir haben die zwar schön festgemacht, aber die Kängurus sind dort zu Hunderten, schauen uns zu, und dann kommen wir am nächsten Tag zurück, und sie haben alle Kabel rausgerissen“, erzählt Hartmann. In der mediterranen Zone machten Wildschweine, die nach Käfern und Insekten wühlen, die sich unter den Kabelboxen sammeln, ähnliche Probleme. In den Berchtesgadener Alpen waren die Sonden unter zweieinhalb Meter Schnee begraben, während in Puerto Rico der Dschungel so rasend schnell wächst, dass das Freiburger Team Mühe hatte, seine Datenspeichergeräte unter frischem Wurzelwerk überhaupt wiederzufi nden. „Wir leisten da Pionierarbeit“ Die jeweiligen Widrigkeiten spiegeln sich auch in den Forschungsergebnissen: Die Kängurus konnten nur zu Störfaktoren werden, weil aufgrund der starken Trockenheit des Bodens die Kabel an der Oberﬂ äche verlegt werden mussten. „In Austra- lien sind noch heute die Erdhäufchen vom Einbud- deln der Sonden zu sehen. In den vergangenen zwei Jahren hat sich da quasi nichts getan, wegen der fehlenden Bioaktivität regeneriert sich der Boden kaum. Der Region geht das Wasser aus“, sagt Hartmann. „Unser Messgebiet ist ganz in der Nähe der Waldbrände, aber bei uns hat das Feuer nicht genügend brennbare Biomasse gefunden. Für die Ausbreitung großer Feuer ist es dort zu trocken.“ Keine Niederschläge bedeutet für die Wüstenregion folglich keinerlei Grundwassererneuerung. Im mediterranen Gebiet erlauben die Messdaten der Bodensonden dagegen recht genaue Aussagen über die Grundwassererneuerungsrate. So ist dort deutlich mehr Trinkwasser vorhanden, als bisherige Rechenmodelle vermuten ließen. Globaler Datensatz zu Karstquellen Das Sammeln von Oberﬂ ächendaten ist aber nur der erste Teil von Hartmanns Karstprojekt. In einem zweiten Schritt hat sein Team weitere Forschungsergebnisse von Kolleginnen und Kollegen möglichst vollständig in einer Datenbank zusammen- geführt. Diese Daten wurden von Forschern auf der ganzen Welt vor allem an Karstquellen erhoben. Dort fi nden die meisten hydrologischen Unter- suchungen statt, weshalb oft Informationen zu Abflussraten sowie elektrischer Leitfähigkeit, Wassertemperatur, Wasserqualität, Chlorid- oder Nitratwerten zur Verfügung stehen. „Wir haben Hunderte dieser Ergebnisse gesammelt, digitalisiert und zum weltweit größten Datensatz zu Karstquellen zusammengestellt, der frei verfügbar ist“, sagt Hartmann. Schon in seiner Doktorarbeit hatte Hartmann diese Karstquellendaten zur Verbesserung der Ab- schätzung von Wassererneuerungsraten hinzuge- zogen. Über die Bodensensoren in den fünf typischen Karstregionen sind nun zusätzlich präzisere Aus- sagen darüber möglich, welcher Anteil des Nieder- schlags über Vegetation oder unbewachsenen Boden verdunstet und welcher ins Grundwasser eingeht. „Diese Erneuerungsrate möglichst genau zu kennen ist wichtig“, erläutert Hartmann. „Sie hilft abzuschätzen, wie viel Grundwasser nachhaltig entnommen werden kann. Wir leisten da Pionier- arbeit, um die Prozesse in den Karstsystemen der verschiedenen Klimaregionen der Welt besser zu verstehen.“

uni wissen 02 2020 19 In einer Datenbank sammeln die Frei burger Forschenden die räum liche Verteilung der Karstgebiete, blau markiert, und Quellen, rot markiert. Grafik: Tunde Olarinoye zu früheren hat es für seine Forschungen hinzugezogen. Da sich damit deren Neubildungsrate besser abschätzen lässt, lassen sich mit seiner Hilfe Interpretationen klimatischen Bedingungen korrigieren. Hartmanns Modell zeigt beispielsweise, dass in Regionen mit saisonalem Niederschlag nur im Winter genügend Wasser tropft, um Stalagmiten wachsen zu lassen. Die bisherigen Temperaturberechnungen sind also in Richtung der Jahreszeiten verzerrt, in de- nen es mehr regnet. „Wenn man das weiß, kann man die Berechnung auch wieder entzerren“, erklärt Hartmann. Vielleicht wird er auf der Grundlage seiner bisherigen Arbeit bald Klima- forschung anhand hydrologischer Modelle betreiben — die Forschungsanträge dazu sind gestellt. www.subsurface-heterogeneity.com www.hydmod.uni-freiburg.de/research/ research#karst-research www.twitter.com/sub_heterogenty Juniorprofessor Dr. Andreas Hartmann studierte von 2003 bis 2008 Hydrologie, Geologie, Meteorologie und Mathematik an der Universität Freiburg. Dort wurde er 2013 mit seiner Arbeit über Karstmodelle promoviert. Nach Forschungs- und Lehrtätigkeiten an der Universität Bristol/England und der McGill-Universität in Montreal/Kanada arbeitete er ab 2014 parallel an den Uni- versitäten Bristol/England und Freiburg. Seit 2017 ist er Juniorprofessor und Gruppen- leiter für Hydrologische Modellierung und Wasser- resourcen am Institut für Geo- und Umweltnatur- wissenschaften der Albert- Ludwigs-Universität. Seine Forschungsgruppe wird durch das Emmy Noether- Programm der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert. Foto: Patrick Seeger In einem dritten Schritt führten die Freiburger Hydrologen die Daten aus den Testgebieten und den Karstquellen in einem Modell für die Berech- nung der Grundwassererneuerungsrate zusammen. Dieses Modell wird ab Frühjahr 2021 verfügbar sein und zukünftig genauere Aussagen darüber er- lauben, wie stark welche Karstregionen von Wasser- mangel betroff en sein werden. Aber Hartmann denkt schon weiter: Um auch den Wasserver- brauch besser abschätzen zu können, möchte er über Oberﬂ äche und Quelle hinaus auch die Flüsse, die hauptsächlich vom Karst gespeist werden, in seine Berechnungen einbeziehen. Hydrologische Klimaforschung Auch im Hinblick auf den noch ausgesparten Bereich zwischen Oberﬂ äche und Quelle, also das Innere des Karstgesteins, eröff net Hartmans Karstmodell, das eigentlich als Modell zur nach- haltigen Trinkwassernutzung gedacht war, interes- sante Perspektiven: Ein australischer Kollege, der anhand der Zusammensetzung von Stalagmiten das Klima der letzten Jahrzehntausende rekonstruiert, Zum Weiterlesen Olarinoye, T., Gleeson, T., Marx, V., Hartmann, A. et al. (2020): Global karst springs hydrograph dataset for research and management of the world’s fastest-ﬂ owing groundwater. In: Scientifi c Data 7, 59. DOI: 10.1038/s41597-019-0346-5 Berthelin, R., Rinderer, M., Hartmann, A. et al. (2020): A soil moisture monitoring network to characterize karstic recharge and evapotranspiration at fi ve representative sites across the globe. In: Geoscientifi c instrumentation, methods and data systems, 9, S. 11–23. DOI: 10.5194/gi-9-11-2020 Hartmann, A., Liu, Y., Olarinoye, T., Berthelin, R., Marx, V. (2020): Integrating fi eld work and large-scale modeling to improve assessment of karst water resources. In: Hydrogeology Journal. DOI: 10.1007/s10040-020-02258-z Baker, A., Hartmann, A., Werner, M. et al. (2019): Global analysis reveals climatic controls on the oxygen isotope composition of cave drip water. In: Nature Communications, 10, S. 1–7. DOI: 10.1038/s41467-019-11027-w

uni wissen 02 2020 21 Wird Polizeiarbeit besser, wenn Personen verschiedener Herkunft oder unterschiedlichen Alters zusammenarbeiten? Diese Frage interessiert Forscherinnen im Projekt „ZuRecht“. Foto: markus spiske/Unsplash Durch die zunehmende Vielfalt an Kulturen, Religionen, Wertvorstellungen und Verhal- tenskodizes stehen die Polizeien des Bundes und der Länder vor der Herausforderung, sich entspre- chend ﬂ exibel zu diesem gesellschaftlichen Wandel zu verhalten und gleichzeitig ihren wichtigen Auf- gaben weiter nachzukommen. Im Forschungs- projekt „ZuRecht – Die Polizei in der off enen Gesellschaft“ untersuchen deshalb Wissenschaft- lerinnen und Wissenschaftler vom Centre for Security and Society (CSS) der Universität Freiburg, wie die Polizei in ganz unterschiedlichen Arbeitsbereichen – von der Nachwuchssicherung über Ausbildung und Training bis zum Streifen- dienst und zur Öff entlichkeitsarbeit – mit Vielfalt und Diff erenz umgeht. Dabei geht es etwa um Diversität in den eigenen Reihen, um die Nennung von Herkunftskategorien in der polizeilichen Öff entlichkeitsarbeit sowie um die Frage, wie die Polizei in einer pluralisierten Gesellschaft gewähr- leisten kann, dass sie allen gleichermaßen ge- recht wird, auch beispielsweise jenen, die der deutschen Sprache nicht mächtig sind. Das Team um Dr. Sabrina Ellebrecht arbeitet da- für mit der Deutschen Hochschule der Polizei in Münster und dem Freiburger Max-Planck-Institut zur Erforschung von Kriminalität, Sicherheit und Recht zusammen. Die Forscherinnen und Forscher tauschen sich zudem standortübergreifend mit den Polizeien des Bundes und der Länder aus. „Leitend für unsere Forschungsarbeiten“, so Projektleiterin Ellebrecht, „ist die Frage, wie die Polizei in einer pluralisierten Gesellschaft aufgestellt und ausge- bildet sein sollte, an welchen Punkten sie sich inter- kulturell öff nen muss und wo Hürden für eine moderne, zur Gesellschaft passende Polizei liegen könnten.“ Das Projekt, das von der Stiftung Mercator mit 1,74 Millionen Euro gefördert wird, ist auf insge- samt vier Jahre angelegt, anderthalb davon sind bereits vergangen – und das Thema ist derzeit in der Öff entlichkeit präsent wie nie zuvor. Die Deutsche Hochschule der Polizei (DHPol) ist ein wichtiger Partner, sagt Ellebrecht, die sich in dem Projekt zum Thema „Repräsentation in der pluralen Demokratie“ habilitiert. Die DHPol ist sowohl die zentrale polizeiliche Bildungs- einrichtung für polizeiliche Führungskräfte als auch eine Spezialhochschule mit universitärem Status für den Themenbereich „Innere Sicherheit“. Die Wissenschaftler vom CSS hätten bei ihrem Projekt- partner keine Überzeugungsarbeit leisten müssen, erklärt die Freiburger Soziologin, das Thema sei dort bereits länger aktuell und Teil von Analysen und Debatten. „In unseren Untersuchungen werden wir zunächst den Ist-Stand beschreiben und dann schauen, welche Hürden durch die Logik der Orga- nisation, der Gesellschaft, des Beamtenrechts oder individueller Polizistinnen und Polizisten bestehen. Dabei nehmen wir von der Selektion in den Polizei- beruf über die polizeiliche Sozialisation in der Ausbildung und der weiteren Laufbahn auch die Interaktion mit dem so genannten ‚polizeilichen Gegenüber‘, also mit der Bevölkerung, in den Blick.“ Im letzten Projektjahr werden die Forschen- den dann bei den Polizeien des Bundes und der Länder ihre Ergebnisse vorstellen und mit deren Vertreterinnen und Vertretern diskutieren. Hürden in vielen Bereichen „Beim Thema Interkulturalität stößt man immer wieder auf die Frage, ob Polizeiarbeit besser wird, wenn Personen verschiedener Herkunft zu- sammenarbeiten“, erläutert Ellebrecht. „Heraus- zufinden, ob da tatsächlich ein Zusammenhang besteht, ist für mich der vermutlich spannendste Punkt.“ Oftmals seien es auch kulturelle Wissens- bestände, so die Soziologin, die einen großen Unterschied machten: „In Halle wäre es zum Beispiel wichtig gewesen, dass die Polizei früh- zeitig die kulturelle Relevanz des Feiertages und das Schutzbedürfnis der dortigen jüdischen Gemeinde erkannt hätte, um den Anschlag auf die Synagoge verhindern zu können.“ In der derzeiti- gen politischen und öffentlichen Debatte um Polizeiarbeit in einer pluralistischen Gesellschaft werde deutlich, dass oft die Kommunikation der Institution nach außen fehle.

22 Kulturelle Wissensbestände machen den Unterschied: Hätte die Polizei in Halle frühzeitige den Schutz der jüdischen Gemeinde erkannt, erklärt eine Frei- burger Soziologin, „wäre der Anschlag auf die Synagoge zu verhindern gewesen.“ Foto: ArTo/stock.adobe.com Außer um die Frage, wie sich die Polizei zu- sammensetzt, geht es auch um das Außenverhält- nis zu den Bürgerinnen und Bürgern. Die Juristin Sarah Praunsmändel, die innerhalb des Projekts promoviert, beschäftigt sich mit dem Amtssprachen- grundsatz in der Gefahrenabwehr und will heraus- fi nden, wie die Polizei am besten mit Personen kommuniziert, die keine oder nur geringe Deutsch- kenntnisse besitzen. Während das Beamtenrecht das Arbeitsverhältnis der Polizisten regele, lege das Polizeirecht die Aufgaben und Befugnisse der Polizei fest, erklärt Praunsmändel. „Kommunikation ist das Einsatzmittel der Polizei, und das schlägt sich auch in den Polizeigesetzen nieder, die verschie- denste Kommunikations- und Informationspﬂ ichten festlegen.“ Problematisch fi ndet Praunsmändel, dass in den beiden polizeilichen Aufgabenfeldern, der Strafverfolgung und der Gefahrenabwehr, grund- legend unterschiedliche Regeln gelten. Geht es um Strafverfolgung, wird für deutschunkundige Personen übersetzt, bei der Gefahrenabwehr hingegen kann jede Kommunikation auf Deutsch erfolgen. „Kommunikation ist das Einsatzmittel der Polizei“ „Der Grund ist, dass § 23 des Verwaltungsverfah- rensgesetzes Deutsch als Amtssprache festlegt“, sagt die Wissenschaftlerin. „Nur auf Deutsch kommt die Polizei aber oftmals nicht weit, Sprachbarrieren sind alltägliche Erfahrungen und können sogar die Aufgabenerfüllung behindern.“ Auf der anderen Seite stehen die Rechte des deutschunkundigen polizei- lichen Gegenübers: „Die Sprachbarrieren wirken sich stärker auf der Seite der deutschunkundigen Person aus.“ Hier müsse mit dem Fokus auf das Handeln der Polizei überlegt werden, ob nicht vom Amtssprachengrundsatz abgewichen werden muss, um zum Beispiel rechtsstaatliche Grundsätze, wie das Recht auf ein faires Verfahren, nicht zu verletzen. Auch die Entstehungsgeschichte von § 23 des Verwaltungsverfahrensgesetzes untersucht Praunsmändel. Das Gesetz trat 1977 in Kraft und sollte damals die durch die große Zahl der so genannten Gastarbeiter entstandenen Sprachprobleme lösen. „Damals stand die Ver- waltungseffizienz im Vordergrund“, analysiert die Juristin, „problematisch ist aber ganz sicher, dass die Gesetzesbegründung explizit auf die Gruppe der ausländischen Arbeitnehmer verweist.“ Praunsmändel plädiert für ein neues Verständnis des Amtssprachengrundsatzes: „In bestimmten Fällen ist es notwendig, von Deutsch als Amts- sprache abzuweichen.“ Einzelne Polizeien wie die Polizei Hamburg sähen das auch so und statteten inzwischen ihre Beamtinnen und Beamten mit Übersetzungsapps aus, erklärt Praunsmändel. Aber es gebe an diesem Punkt noch viel zu über- arbeiten: „Im Hinblick auf eine pluralisierte Ge- sellschaft muss sich unsere monolinguistisch aus gerichtete Exekutive verändern, um ausreichend zukunftsfähig zu sein.“ Kriterien für den Polizeidienst „Wie soll die Polizei in einer demokratischen, pluralen Gesellschaft aussehen, und was sind die rechtlichen Vorgaben?“, fragt sich auch Laura Wisser und nimmt dafür den Zugang zum Polizei- dienst in den Blick. „Die obersten verfassungs- rechtlichen Vorgaben, die die Auswahl von Beamtinnen und Beamten und damit auch Polizisten betreffen sind zum einen das Gebot der Gleich- behandlung, das besagt, dass niemand unge- rechtfertigt diskriminiert werden darf, und zum anderen das damit zusammenhängende Gebot der Bestenauslese, das die Funktionsfähigkeit der öffentlichen Verwaltung sicherstellen soll“, sagt die Doktorandin. „Es fordert, kurz gesagt, dass Beamte anhand von leistungsorientierten, legalen Kriterien ausgewählt werden müssen und nicht etwa aufgrund von Nepotismus oder

uni wissen 02 2020 23 Ähnlichem.“ Aber wie wird insbesondere das Gebot der Besten auslese derzeit ausgefüllt? Nach welchen Kriterien wird entschieden, ob jemand Polizist werden darf oder nicht? Und werden diese Kriterien den Ansprüchen einer pluralisierten Gesellschaft und den verfassungs- rechtlichen Grundsätzen gerecht? In ihrer Arbeit über Repräsentation und Eignung aus verfassungsrechtlicher Sicht geht Wisser diesen Fragen nach. Dafür untersucht sie zunächst die verschiedenen Landes- und Bundesgesetze und die bisherige Rechtsprechung. Daran angelehnt will die Freiburger Forscherin mit verfassungs- und demokratietheoretischen Analysen eine Interpre- tation des Eignungsbegriffs entwickeln, die den gleichheitsrechtlichen und demokratischen Idealen gerecht wird, die in der Verfassung angelegt sind. Denn: „Eine personell homogene Polizei kann denknotwendigerweise nicht geeignet sein, in einer pluralisierten, heterogenen Gesellschaft die Sicherheit aller Bürgerinnen und Bürger gleicher- maßen zu garantieren.“ In ihrer Arbeit untersucht Wisser auch Disziplinarverfahren gegen Polizisten, die durch Rechtsextremismus aufgefallen sind. Diskussion um Polizeistudie In der aktuellen Debatte wird aber nicht nur über die Polizei und die Qualität ihrer Arbeit diskutiert. „Auch steht zur Diskussion, wer über- haupt über die Polizei reden darf“, sagt Ellebrecht. An der Diskussion rund um die Möglichkeit und Genehmigung einer „Polizeistudie“ werde das sehr deutlich: „Da ist nun die Wissenschaft gefragt.“ www.projekt-zurecht.de Dr. Sabrina Ellebrecht Laura Wisser Sarah Praunsmändel ist Soziologin und wissen- hat Jura an den Universitäten hat an den Universitäten in schaftliche Mitarbeiterin am Centre for Security and Society der Albert-Ludwigs- Universität Freiburg. 2018 in Freiburg und Coimbra/ Portugal studiert. Ihr Staats- examen legte sie 2018 ab, anschließend begann sie ein Mainz und Frankfurt a.M. Jura studiert. Seit ihrem Staatsexamen im Jahr 2018 ist sie Lehrbeauftragte für wurde sie mit einer Arbeit Masterstudium in Soziologie Öffentliches Recht an der zur Entstehung der europä- an der Albert-Ludwigs- Hochschule Fulda. Am ischen Außengrenze promo- Universität. Seit 2019 arbeitet Centre for Security and Society promoviert sie seit 2019 bei Prof. Dr. Ralf Poscher und forscht zum Amtssprachengrundsatz in der Gefahrenabwehr. Fotos: Studio PicturePeople viert. Seit 2019 leitet sie das sie am Centre for Security von der Stiftung Mercator and Society an ihrer Disser- tation, die sich mit recht- lichen Fragen des Zugangs zum Polizeiberuf beschäftigt, insbesondere mit den Aspekten „Eignung“ und „Repräsentation“. Foto: Klaus Polkowski geförderte Forschungs- projekt „ZuRecht – Die Polizei in der offenen Ge sellschaft“ und arbeitet an ihrer Habilitation. Ihre Arbeitsschwerpunkte liegen in der politischen Soziologie, der Sicherheits- und Polizei- forschung sowie der Grenz-, Migrations- und Technik- soziologie. Foto: Conny Ehm Zum Weiterlesen Foroutan, N. (2019): Die postmigrantische Gesellschaft. Ein Versprechen der pluralen Demokratie. Bielefeld. Asmus, H.-J., Enke, T. (2016): Der Umgang der Polizei mit migrantischen Opfern. Eine qualitative Untersuchung. Wiesbaden. Chahed, H., Susen, A.-S. (2017): Ansichten, Einsichten, Aussichten des Projekts „Polizei und Vielfalt“ der Stiftung SPI 2016–2017. Berlin. Pavlenko, A. (2011): „I’m Very Not About the Law Part”: Nonnative Speakers of English and the Miranda Warnings. In: Tesol Quarterly, Vol. 42 (1). S. 1-30. DOI: 10.1002/j.1545-7249.2008.tb00205.x

uni wissen 02 2020 2525 Metamaterialien mit speziellen programmierten Fähigkeiten sind vergleichbar mit einer Schaumstoﬀ matratze: Jede Schaumblase entspricht einer Elementarzelle, die Matratze dem ganzen System. Foto: limco72/stock.adobe.com Auf der ersten bemannten Marsmission wird es im Raumschiff eng werden. „Wäre es da nicht toll, aus den Wänden der Kabinen Möbel formen zu können?“, fragt Prof. Dr. Chris Eberl. „Einen Tisch oder an derselben Stelle je nach Wunsch auch ein Sofa?“ Der Professor für Mikro- und Werkstoff - mechanik vom Institut für Mikrosystemtechnik der Universität Freiburg (IMTEK) forscht im Exzellenz- cluster livMatS an intelligenten Materialien. Das so genannte Shape Morphing, also die Veränderung von Formen, ist ein wichtiges Thema seiner Arbeit. Dabei entstehen Materialien, die sich äußeren Gegebenheiten anpassen, dazulernen oder sich selbst heilen. „Sie sollen sich verhalten, als ob sie leben würden – und das wollen wir in ihre Struktur einprogrammieren“, erklärt Eberl, der stellvertretender Institutsleiter am Fraunhofer-Institut für Werkstoff - mechanik (IWM) ist. Das Beispiel Marsmission, räumt er ein, greife der Zukunft etwas voraus: „Aber mit den formbaren Kabinenwänden würden wir programmierbare Materialien wirklich beherrschen.“ Programmierbare Verformung So weit sind der Wissenschaftler und sein Team noch nicht: „Wir können einzelne Elementarzellen erzeugen und lernen gerade, wie wir sie in ein System integrieren.“ Das Ziel, so Eberl, seien Meta- materialien mit speziellen programmierten Fähigkei- ten. Vergleichbar sei das zum Beispiel mit einer Schaumstoff matratze, bei der jede Schaumblase einer Elementarzelle entspreche, die Matratze dem ganzen System. „Es ist ein Metamaterial, weil es ge- fühlt wie ein einheitliches, kontinuierliches Material erscheint“, erklärt Eberl. Das hänge auch mit der Auﬂ ösung zusammen: „Würden wir die Schaum- blasen größer machen, so dass man einzelne beim Liegen spürt, wären Schaumstoff matratzen kein Metamaterial, sondern eine Struktur.“ Am Beispiel der Schaumstoff matratze lässt sich auch veranschaulichen, wie Elementarzellen inter- agieren. „Wenn Druck auf die Matratze kommt, ‚reden‘ die Blasen miteinander“, erklärt Eberl, das heißt, sie geben einen Teil des Drucks an die Nach- barblasen weiter. Jede Blase verforme sich ein biss- chen anders, sagt der Forscher: „So erfüllt in intelligenten Materialien jede Elementarzelle ver- schiedene Bedürfnisse, die wir jeweils mit hohem Aufwand einstellen müssen.“ Eberl entwirft und er- zeugt solche Elementarzellen, etwa für Shape- Morphing-Systeme. Damit könnten sich beispiels- weise Flugzeugﬂ ügel durch den Luftwiderstand verformen, sobald eine bestimmte Reisegeschwindig- keit erreicht sei. Auf diese Weise könne die Aero- dynamik optimiert und Sprit gespart werden. Und Kabinenwände könnten zu Sofas oder Tischen werden, wenn jemand an den richtigen Stellen ziehe. „Sie sollen sich verhalten, als ob sie leben würden“ Eberl spricht von Wenn-dann-Beziehungen. Die programmiert er in die Geometrie von Elementar- zellen ein. Zur Verdeutlichung zeichnet er unter- schiedliche Kästchen mit elastischen, gefalteten Wänden auf, die unterschiedliche Verstärkungen haben. Anderer Aufbau, andere Fähigkeiten: „Die Designs beruhen auf Erfahrung, Kreativität, Intuition und viel Optimierung.“ Die Geometrie kann etwa bewirken, dass sich Materialien bei Druck lokal ver- steifen, weil sich ihre Elementarzellen nur begrenzt verformen – bis zu der Stelle, an der die Verstärkungen ihrer Wände aneinanderstoßen. Zellen in Feinstaubgröße „Grundsätzlich könnten wir die Energie des Drucks nutzen“, sagt der Mikromechaniker. Statt aneinanderzustoßen, könnten Wandverstärkungen auch einrasten wie Druckknöpfe an Sprungfedern. Solche Schaumstoff matratzen würden eingedellt bleiben, nachdem jemand sie eingedrückt hat. Die Energie wäre gespeichert. „Sie wird dann wieder frei, wenn die Matratze unter defi nierten Bedingungen aufploppt“, erläutert Eberl. Herkömmlichen Schaumstoff fi ndet er, was dessen Fähigkeiten an- geht, eher simpel, denn „der wird unter Druck nur härter“. Clevere Schaumstoff matratzen müssten zumindest den Auﬂ agedruck herabsetzen, indem sie ihn streuen und die Auﬂ ageﬂ äche kontinuierlich vergrößern: „Dann könnten sich bettlägerige Personen nie mehr wundliegen.“ Neben der Geometrie müssen die Wandmaterialien der Elementarzellen passen. Diese entwickelt Prof. Dr. Jürgen Rühe am IMTEK. „Das Material bestimmt, wie fein die Blasen sein können und wie dick und steif oder ﬂ exibel ihre Wände sein müssen“, zieht Eberl erneut den Schaumstoff vergleich.

26 Mit großen Zellen wäre seine Forschung wohl leichter. Doch Elementarzellen haben Feinstaub- dimension. „Sie sind ungefähr zehn Mikrometer groß – einen Hunderstelmillimeter“, sagt der Mikromecha- niker. Derart winzige Strukturen erzeugt sein Team mit Zwei-Photonen-Lithografi e, einem extrem präzisen 3-D-Druckverfahren. Das ist teuer. Größere Bauteile entstehen deshalb im üblichen 3-D-Druck und noch größere, mechanische mittels Spritzguss oder Folien- prozessen. Zusätzlich simulieren Computermodelle von Prof. Dr. Lars Pastewka, der ebenfalls am IMTEK forscht, wichtige Details über alle Skalen hinweg. „Damit können wir die Systeme vom Molekül bis zum Bauteil verstehen“, sagt Eberl. „Das Prinzip wäre überall dort nützlich, wo der Platz stark begrenzt ist“ Um zu demonstrieren, wie smarte Metamateri alien lernen, eignet sich erneut der Vergleich mit Schaum- stoff , diesmal in Form einer steifen Schwimmnudel. „Sie könnte lernen, sich an nur einer Stelle zu biegen“, sagt Eberl. Durch mehrfaches Biegen an besagter Stelle würden sich die Moleküle in den dortigen Elementarzellen umlagern, und die Struktur würde lokal erweichen. Die Schwimmnudel bekäme da- durch eine Soll-Biegestelle. „Können wir das schon Einzelne Elemente können durch ihre innere molekulare Struktur in die Lage versetzt werden, auf äußere Belast- ungen zu reagieren (Pfeile). Das abgebildete Einzel element ist so konstruiert, dass es bei leichter Belastung weich wie Schaum stoﬀ und bei starker Belastung steif wie Holz wird. Abbildung: Matthew Berwind/IWM als Lernen bezeichnen?“, fragt Eberl und beantwor- tet die Frage gleich selbst: „Ich glaube, nein.“ Im Exzellenzcluster livMatS befassen sich außer Natur- wissenschaftlerinnen und -wissenschaftlern auch Forschende aus der Psychologie und der Philoso- phie mit der Frage, was Lernen bei Materialien be- deutet: dass sie sich selbst heilen können oder sich gar verhalten, als würden sie leben? Säulenkaktee als Vorbild „Unsere angestrebten Materialen sind bioinspiriert“, stellt Eberl heraus. Die Forscher wollen Prinzipien aus der Natur grundlegend verstehen und für andere Zwecke adaptieren. Anregungen und Konzepte aus der Pﬂ anzenwelt steuert Dr. Olga Speck bei, die Biomimetikspezialistin vom Botanischen Garten der Universität. Als Vorbild dient beispielsweise die vegetative Fortpﬂ anzung mancher Säulenkakteen: Nach Regenfällen sind ihre Sprosse gefüllt und prall. Verhakt sich ein vorbeihuschendes Tier, brechen oft Teile ab – „an einer Sollbruchstelle“, betont Eberl. Strukturen im Spross lenken den Druck an die be- sagte Stelle, die zudem ein bisschen fragiler ange- legt ist. Die Wunde am Kaktus schließt sich, um Wasserverluste zu verhindern. Die Bruchstücke fallen auf den feuchten Boden und wachsen an. Ganz anders zur Trockenzeit: Dann sind die Kakteen weich, und ihre labbrigen Sprosse biegen sich, aber brechen fast nie. Schließlich würden abfallende Teile wegen des Wassermangels am Boden vertrocknen. „Für ähnliche Fähigkeiten bräuchten technische Systeme viele Komponenten“, sagt Eberl: Feuchtig- keitssensoren, adaptives Material, Verhakungs- sensoren, Prozessoren, um die Daten zu verarbeiten, Energiequellen und mehr. „Diese Elemente wollen wir strukturell implementieren.“ In zwei Jahren hoff t er ein Material zu haben, das einfache Grund- funktionen erfüllt, zuverlässig arbeitet, möglichst ausdauernd ist und recycelt werden kann. Die Kaktee darf nicht an der falschen Stelle brechen, und Kabinenwände in der Marsfähre müssen sich auch noch beim 1001. Mal wunschgemäß zum weichen Sofa verformen. Eberl denkt über Alter- nativen nach, falls sich die Marsmission lange verzögern sollte. Dann böten sich die ISS oder Pol-Forschungsstationen für Shape-Morphing- Wände an: „Das Prinzip wäre überall dort nützlich, wo der Platz stark begrenzt ist.“

uni wissen 02 2020 27 Prof. Dr. Chris Eberl hat Werkstoffwissenschaften an der Universität Stuttgart studiert und am Max-Planck- Institut für Metallforschung seine Doktorarbeit über Material ermüdung geschrie- ben. Danach forschte er unter anderem an der Johns Hopkins University in Baltimore/USA. Parallel leitete er eine Nachwuchs- gruppe am Karlsruher KIT. Seit 2012 ist er am Freibur- ger Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik (IWM) tätig, seit 2014 als stellver- tretender Institutsleiter. 2018 wurde er außerdem wissenschaftlicher Koordina- tor des „Fraunhofer Cluster of Excellence Programm- able Materials“. Seit 2014 arbeitet der mit einer Otto- Hahn-Medaille ausgezeich- nete Wissenschaftler auch als Professor für Mikro- und Werkstoffmechanik an der Universität Freiburg. Er ist Mitglied im Exzellenzcluster livMatS. Foto: Fraunhofer IWM, Foto Stock- Müller, Freiburg Mechanisch programmierbare Metamaterialien bestehen aus vielen einzelnen Elementen, die in konzertierter Weise zusammenwirken, um Systemfunktionen auszuführen. Abbildung: Matthew Berwind/IWM Zum Weiterlesen Specht, M., Berwind, M., Eberl, C. (2020): Adaptive Wettability of a Programmable Metasurface. In: Advanced Engineering Materials. DOI: 10.1002/adem.202001037 Fischer, S. C. L., Hillen, L., Eberl, C. (2020): Mechanical Metamaterials on the Way from Laboratory Scale to Industrial Applications: Challenges for Characterization and Scalability. In: Materials 2020, 13(16), 3605. DOI: 10.3390/ma13163605 Berwind, M. F., Kamas, A., Eberl, C. (2018): A hierarchical programmable mechanical metamaterial unit cell showing metastable shape memory. In: Advanced Engineering Materials, 20 (11), Art. 1800771. DOI: 10.1002/adem.201800771

uni wissen 02 2020 29 Das Foto von der Ratte, die vor einer grünen Ampel sitzt, hat es zum Vergnügen von Prof. Dr. Ilka Diester sogar in eine Polizeipublikation geschaff t. Aber natürlich wartet keine Ratte auf Grün, bis sie eine Straße überquert. Die Ampel ist lediglich ein Bild für das, was sich in ihrem Gehirn abspielt, bevor sie auf einen äußeren Reiz hin eine Bewegung ausführt. Dabei streiten unter- schiedliche Hirnareale darüber, ob sie nun los- legen oder lieber noch warten soll. Wie dieses komplizierte Zusammenspiel von hemmenden und aktivierenden Impulsen im Gehirn genau funktioniert, erforschen die studierte Biologin mit einer Professur für Optophysiologie und ihre Arbeitsgruppe im Rahmen des Exzellenzclusters BrainLinks-BrainTools und des Bernstein Centers an der Univer sität Freiburg. Nicht anders als der Ratte geht es Betroff enen von Kauf- oder Alkoholsucht: Sie kennen das Tau- ziehen im Gehirn zwischen den Bremsern und den Antreibern. Würde man diese Mechanismen genau verstehen, könnte man sie vielleicht be- einflussen. Davon könnten auch Menschen pro- fitieren, denen alles Antreiben nichts nützt, weil die Signale, die das Hirn aussendet, damit sie einen Fuß vor den anderen setzen, in der Muskulatur gar nicht ankommen, wenn beispiels- weise ein Unfall ihr Rückenmark durchtrennt hat. Längst arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler unterschiedlicher Disziplinen an der Entwicklung von Neuroprothesen, die über Signale aus dem Gehirn gesteuert werden. In Echtzeit entschlüsselt ein Computer die Signale, wertet sie aus und leitet sie an die Prothese weiter, die sich daraufhin in Bewegung setzen kann. Diester vergleicht das durchtrennte Rücken- mark mit einer eingebrochenen Brücke. Die Lücke werde überbrückt mit Computeralgorithmen. Aber womit müssen diese „gefüttert“ werden? Aus dem „großen Rauschen“ im Gehirn genau die Signale herauszufiltern, die direkt für die Be- wegungskontrolle zuständig sind, dazu ist die Professorin mit ihrer Forschung angetreten. Sie steuert die Sicht der Biologin auf die verschie denen Zelltypen und deren Rollen in den beteiligten Hirnarealen bei. Der Weg der Befehle Als „Tor zur Bewegung“ gilt der motorische Kortex im hinteren Teil des Frontallappens. Bevor dieser aber eine Muskelbewegung anzettelt, er- klärt die Freiburger Forscherin, muss er von der „Denkzentrale“ im präfrontalen Kortex erst mal den Befehl dafür bekommen. Dort im Stirnlappen wird etwa entschieden, dass der rechte Arm sich nach einer Tasse Kaff ee ausstrecken soll. Bei der praktischen Ausführung tritt der motorische Kortex in Aktion. Das Problem: Kein Teil ist nur für das eine oder das andere zuständig. „Entscheidungs- anteile gibt es auch im motorischen Kortex, und auch im präfrontalen Kortex werden Bewegungen angestoßen“, sagt Diester. Und, was die Sache vollends kompliziert macht: Hemmende Gegen- spieler sind immer in der Nähe. Das innerkorti- kale Tauziehen hat nach ihren Erkenntnissen durchaus seinen Sinn: „Es macht das Gehirn ﬂ exibel.“ So kann es situationsangemessen auf äußere Reize reagieren, statt mechanisch einer immer gleichen Regel zu folgen. Was genau sich dabei abspielt, lässt sich im Tierexperiment in Echtzeit beobachten und sogar manipulieren. Diester hat sich dafür eine einfache Versuchsanordnung ausgedacht: Eine Ratte in einem gläsernen Behältnis ist darauf konditio- niert, einen Hebel zu drücken, wofür sie mit einer Zuckerlösung belohnt wird. Ein Ton aus einem Lautsprecher signalisiert ihr, wann sie loslassen soll. Die Wissenschaftler variieren die Warte- zeiten auf den Ton. Dabei beobachten sie, wie die Ratte sich jeweils verhält. Elektroden messen dabei das Aktionspotenzial in den Zellen der be- teiligten Hirnareale, und bildgebende Verfahren machen unterm Mikroskop sichtbar, welche Nervenzellen und -stränge jeweils aktiviert werden und miteinander kommunizieren.

30 Dafür bedienen sich die Forschenden eines speziellen und noch jungen Handwerkszeugs: der Optogenetik. Diese macht sich ein lichtemp- findliches Molekül namens Opsin zunutze, das nicht nur in den Fotorezeptoren der menschlichen Netzhaut eine Rolle spielt, sondern auch Grün- algen den Weg zum Licht weist. Das Membran- protein sorgt dafür, dass sich Kanäle in der Zell- hülle öffnen, sobald Licht in Form von Photonen auf sie trifft, so dass beispielsweise positiv geladene Ionen eindringen können. Das Membranpotenzial steigt an, was weitere spannungsabhängige Kanäle öffnet und die Grünalge in Bewegung setzt. „Sie wechselt vom Paddel- in den Brust- schwimmmodus“, erklärt Diester – ein treffendes Bild für die rasante Power, die sich dabei entlädt. Schaltkreis der Synapsen Der Kommunikation zwischen Nervenzellen liegen ähnliche Mechanismen zugrunde. Über ein Netz von Synapsen sind sie wie in einem komplexen elektrischen Schaltkreis miteinander verknüpft. Wollen sie eine Botschaft weiterverbreiten, schütten sie Botenstoffe, die Neurotransmitter, aus. Docken diese an der adressierten Nervenzelle an, reagieren die Membranproteine in deren Hülle, indem sie ihre Kanäle öffnen und positive Natriumionen ein- lassen. Das schlagartig steigende Aktionspotenzial in der Zelle öffnet kaskadenartig weitere Natrium- kanäle entlang der Nervenfaser, an deren Enden, den Synapsen, wiederum Neurotransmitter aus- geschüttet werden. Die ablaufende Kettenreaktion ist ein Selbstläufer. Ebenso wie aktivierende können auch hemmende Neurotransmitter ausgeschüttet werden, die für ein negatives Membranpotenzial sorgen und die Neuronen in einen Ruhezustand versetzen. Was die Nervenzellen nicht können: auf Licht reagieren. Aber das lässt sich ändern: Mittels eines „Shuttles“ aus abgeschwächten Viren injizieren Diester und ihr Team ihrem Rattenmodell ein DNA-Konstrukt aus Opsin- Genen und weiteren Bestandteilen, damit diese an die richtige Stelle der an Bewegungen beteiligten Hirnarealen gelangen und die fluoreszierenden Zellen markieren. Am Kopf der Ratte sitzt ein kleines Implantat, an das ein Lichtfaserkabel angeschlossen ist. Die Neuronen der Ratte ar- beiten weiter wie gewohnt. Allerdings kann man ihnen jetzt unter Zufuhr von Licht dabei zuschauen und beobachten, was passiert, wenn sie manipuliert werden, indem einzelne Nervenstränge oder Hirnareale wie mit einem Lichtschalter gezielt ein- oder ausgeschaltet werden. Blaues Licht lässt die Opsin enthaltenden Nervenzellen aktiv werden. Mit gelbem Licht lassen sie sich hemmen. „Es macht das Gehirn flexibel“ Das hat deutliche Auswirkungen auf das Ver- halten der Ratte, deren Gehirn funktionale Analogien zum Menschen aufweist. Die Areale des Frontallappens heißen nur anders. Auch bei der Ratte findet ein inneres Tauziehen statt, bis die Ampel von Rot über Gelb auf Grün springt und das Signal zum Loslassen des Hebels in der Versuchsanordnung gibt. Rot leuchtet sie im prälimbischen Kortex, einem Teil des medialen Frontallappens, der Impulse unterdrückt. Ein anderer Teil, der infralimbische Kortex, verstärkt den Impuls und steht für Gelb. Der ventrale orbitale Frontallappen, nur Bruchteile von Millimetern

uni wissen 02 2020 31 Die Optogenetik ist ein besonderes Werk- zeug in der Hirnforschung: Der Mischung aus optischen Technologien und Genetik erlaubt es Forschenden, präzise die Aktivität von Nervenzellen zu kontrollieren. F Foto: n.n. Foto: Ilka Diester daneben, beeinflusst die Fähigkeit, schnell zu re- agieren. Wurde der prälimbische Kortex optoge- netisch komplett ausgeschaltet, ließ die Ratte den Hebel in der Versuchsanordnung zu früh los. Sie konnte nicht warten, bis das Signal ertönte. Besser warten konnte sie, wenn der infralimbische Kortex gehemmt wurde. Zusammen mit Informatikerinnen und Infor- matikern wurden komplizierte Laborapparaturen zum Beobachten, Messen, Auswerten und Doku- mentieren entwickelt und gebaut. Nicht nur für Informatiker bringe das einen Mehrwert in Form von Erkenntnisgewinnen, erläutert Diester. Auch Forschende im Bereich der Robotik, der Medizin- technik sowie der klinischen Anwendung könnten in dem Forschungscluster gemeinsam mit den Biologinnen und Biologen von diesen neu ge- wonnenen Erkenntnissen profitieren. Zum Weiterlesen Karvat, G., Schneider, A., Alyahyay, M., Steenbergen, F., Tangermann, M., Diester, I. (2020): Real-time detection of neural oscillation bursts allows behaviourally relevant neurofeedback. In: Nature Communi- cations Biology. DOI: 10.1038/s42003-020-0801-z Deubner, J., Coulon, P., Diester, I. (2019): Optogenetic approaches to study the mammalian brain. In: Current Opinion in Structural Biology, 57, S. 157–163. DOI: 10.1016/j.sbi.2019.04.003 Hardung, S., Epple, R., Jäckel, Z., Eriksson, D., Uran, C., Senn, V., Gibor, L., Yizhar, O., Diester, I. (2017): A functional gradient in the rodent prefrontal cortex supports behavioral inhibition. In: Current Biology, 27, S. 549-555. DOI: 10.1016/j.cub.2016.12.052 Prof. Dr. Ilka Diester hat an der Humboldt-Uni- versität zu Berlin Biologie studiert. 2008 wurde sie an der Universität Tübingen promoviert und arbeitete an- schließend an der Stanford University in Kalifornien/ USA. 2011 kehrte sie nach Deutschland zurück und eta- blierte am Ernst Strüngmann Institute for Neuroscience (ESI) in Frankfurt eine unab- hängige Arbeitsgruppe. Sie erhielt mehrere Auszeich- nungen, darunter einen ERC Starting Grant, den FENS Research Award, den Till Photonics Price und den Bernstein-Preis. 2014 über- nahm sie die im Rahmen des Exzellenzclusters BrainLinks- BrainTools neu geschaffene Professur für Optophysio- logie, die der Fakultät für Biologie zugeordnet ist. Sie ist Mitglied des Sprecher- teams von BrainLinks-Brain- Tools. Zu ihren Forschungs- schwerpunkten zählen die neuronalen Grundlagen der motorischen und kogniti- ven Aktionskontrolle und die Weiterentwicklung optogene- tischer Werkzeuge. Seit 2016 ist sie Mitglied des FENS Kavli Networks of Excellence. Foto: Thomas Kunz

uni wissen 02 2020 33 Ja“, sagt Prof. Dr. Oliver Ambacher, „wir machen hier Diamanten.“ Für jede Art von technischer Applikation, in der mit Diamanten gearbeitet wird, sind die in großer Tiefe und bei einem Druck von bis zu 20 Gigapascal vor Millionen von Jahren ent- standenen natürlichen Diamanten schlicht zu schmutzig: „Für unsere Forschung darf unter einer Million Atomen vielleicht ein falsches sein. Das kommt in der Natur einfach nicht vor“, erklärt der Leiter des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Festkörperphysik IAF in Freiburg. Also stellt das Institut die benötigten Diamantkristalle künstlich her. In der Natur ist es Kohlenstoff aus abgestor- benen Pﬂ anzen, der unter Druck und bei hohen Temperaturen tief unter der Erdoberﬂ äche zu Diamant gepresst wird. In den Reaktoren des IAF hingegen bildet Methangas die Kohlenstoff quelle. Das Gas ist hochrein und besteht außer aus Kohlenstoff lediglich aus Wasserstoff . „Wir dissoziieren Methan in einem Plasma, so dass Wasserstoff und Kohlenstoff getrennt werden“, sagt Ambacher. Der künstliche Diamant entsteht dann schichtweise mithilfe der so genannten plasmaunterstützten chemischen Gasphasenabscheidung in einer Vakuumkammer. Bei 800 Grad Celsius wachsen auf den Substraten einige Hundert Mikrometer Diamant. So genannte Einkristalle wachsen – wenn sie ein durchgehend homogenes Kristallgitter bilden und somit perfekt sind – etwa einen Mikro- meter pro Stunde. „Um einen Kristall mit einem Gewicht von einem Karat, also 0,2 Gramm, zu er- halten, dauert es zwei Monate“, erklärt Ambacher. Beschleunigen lässt sich das Verfahren kaum, wohl aber vervielfältigen. In den Reaktoren können mehrere Hundert Diamanten gleichzeitig wachsen. Sensoren im Miniaturformat Am IAF in Freiburg wird seit mehr als zwei Jahrzehnten Diamant nach dieser Methode herge- stellt. „Anfangs war er vor allem wegen seiner Härte gefragt. Auf die Idee, die Diamanten auch für Sensoren, Bauelemente oder in der Quanten- technologie zu nutzen, ist man gar nicht gekom- men“, erinnert sich Ambacher. Das hat sich inzwi- schen geändert. Bei der Analyse von Fehlern elektronischer Schaltungen sind Diamant-Quan- tensensoren heute sehr gefragt. Da die elektroni- schen Bauelemente immer kleiner werden, braucht es zur Analyse ebenso kleine wie hoch- empfi ndliche Sensoren. „Unser Quantensensor misst sehr kleine Magnetfelder. Da jeder Strom- ﬂ uss in einer elektronischen Schaltung ein Magnet- feld verursacht, können wir so die Ströme in elektronischen Schaltungen sichtbar machen und Rückschlüsse auf mögliche Fehlfunktionen ziehen“, erklärt der Forscher. „Das kommt in der Natur einfach nicht vor“ Bisher werden solche Magnetfelder mit supra- leitenden Sensoren gemessen, die aufwendig ge- kühlt werden müssen. Das ist mit Ortsauﬂ ösungen bis in den Mikrometerbereich möglich. Moderne elektronische Schaltungen besitzen Bauelemente und Strompfade mit Abmessungen von weniger als 100 Nanometern. Daher streben Ambacher und sein Team Messungen mit Auﬂ ösungen im Bereich von 10 bis 20 Nanometern an. Um kleine Ströme und entsprechend schwache Magnetfelder messen zu können, braucht es mikroskopisch kleine Sensoren. „Also greifen wir zum kleinsten Magneten auf der Erde – einem Elektron“, erklärt Ambacher. Aufgrund ihres Drehimpulses erzeugen Elektronen ein – im Verhältnis zu ihrer Größe – starkes Magnetfeld. Ein starker Magnet, der winzig ist, eignet sich perfekt, um ihn über die Schaltungen zu führen und zu messen, ob er von der zu unter- suchenden elektrischen Schaltung angezogen oder abgestoßen wird. Das Problem: So ein Elektron lässt sich nicht einfach in die Hand nehmen. Die Lösung: Man muss es im Diamanten einfangen. Dafür schichten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am IAF beim Wachstum von Diamanten nicht nur Kohlenstoff atome, sondern fügen etwa zehn Nanometer unter der Spitze eine Lage Stickstoff ein. Stickstoff besitzt ein Elektron mehr als Kohlenstoff . Dann schießen die For- schenden mit einem Elektronenstrahl senkrecht von oben auf den Diamanten. Dort, wo der Strahl auf die Stickstoff schicht triff t, wird ein Kohlenstoff - atom weggesprengt. Es entsteht ein „Loch“ im Diamantgitter, ein so genanntes Stickstoff -Vakanz- Zentrum, das als NV-Zentrum bezeichnet wird, weil es vom englischen Begriff nitrogen vacany abgeleitet ist. Dort kann das überzählige Elektron des Stickstoff s hineinfallen. Mit diesem Elektron in der Diamantspitze können die Wissenschaftler

34 Sauberer als aus der Natur: Für technische Applikationen sind die Diamanten aus dem Labor besser geeignet. Foto: Fraunhofer IAF dann die Magnetfelder messen. „Ideal wäre es, das Elektron noch weiter nach vorn in die Spitze zu bringen, dann könnten wir umso genauer damit navigieren und umso präzisere Messungen erstellen“, sagt Ambacher. Der Diamant fungiert in diesem Fall also als eine Art Halterung für das Elektron. Da Diamant ein sehr harter Kristall mit sehr festen Bindungen ist, bewegen sich seine Atome selbst bei Raumtemperatur nur wenig. Das Elektron wird daher während des Messvorgangs kaum beein- trächtigt. Deshalb ist Diamant ein perfektes Zu- hause für diesen kleinsten Sensor der Welt. Mögliche Anwendungsbereiche Auch wenn Diamanten eine schier unglaubliche Härte nachgesagt wird: Die 30 bis 50 Mikrometer lange Spitze der künstlich produzierten Kristalle ist sehr fein und kann zerbrechen. Einen solchen Dia- manten wachsen zu lassen dauert einige Stunden. Ambacher und sein Team arbeiten zurzeit an der Feinjustierung der Anlage. Die Diamanten samt Sensorelektronen sollen so rein und perfekt wie möglich sein, gleichzeitig muss jeder von ihnen in ein Komplettsystem eingebettet werden, das für die Nutzer gut handhabbar ist. Wer aber kann so einen mikroskopisch kleinen Sensor überhaupt gebrau- chen? Beispielsweise jemand, der Fehler in nano- elektronischen Schaltungen oder Festplatten auf- spüren möchte. Oder Medizintechnikerinnen und -techniker, die einen Miniatur-Kernspintomografen für die Zahnmedizin bauen möchten. Die Entwick- lung der Freiburger Forschenden soll die medizini- sche Diagnostik beschleunigen, so dass die oft quälend lange Zeit, die Patienten im Tomografen liegen müssen, verkürzt wird. „Unser Ziel ist es, auf der Basis von Grundlagenforschung ein Produkt herzustellen, das einen wesentlichen Fortschritt für Anwendungen in der Medizintechnik und Nano- elektronik mit sich bringt“, sagt Ambacher. Dafür sucht sich der Institutsleiter Partner außerhalb des Instituts. Ein interessanter Kandidat sei zum Beispiel eine Firma, die leistungsstarke Quantenmagnetometer produziere, sagt Ambacher. Darüber hinaus beschäftigen sich die Freiburger Wissenschaftler mit Laserschwellenmagnetome- tern, die kleinste Magnetfelder in neuronalen Netzen oder Gehirnströmen messen sollen. Dafür könnten Diamanten mit ein paar Millionen NV- Zentren eingesetzt werden. Ein mögliches Ein- satzgebiet sei auch die Kernspintomografie von Zähnen, so Ambacher. „Im Mund ist nicht viel Platz, da sind kleine Sensoren gefragt.“ Kunstdiamant versus Supraleiter Doch eigentlich denkt Ambacher lieber groß. So würde er mit den Kunstdiamanten gerne gegen die gängigen Supraleiter ankommen. Für Halb- leiter allerdings braucht es große Flächen. „Die Kristalle auf eine mindestens 100 Millimeter breite Schreibe skalieren zu können, das ist die Heraus- forderung.“ Weil Diamantkristalle gerne in die

uni wissen 02 2020 35 Höhe, jedoch nicht in die Breite wachsen, muss hier ein anderes Verfahren her: Viele kleine Kristallwürfel sollen eine Scheibe bilden. Wie das funktionieren soll? „Da stehen wir noch am An- fang, aber ich bin sicher, uns fällt da was Gutes ein“, sagt Ambacher optimistisch. www.inatech.de/oliver-ambacher www.pr.uni-freiburg.de/go/diamanten-aus-dem-labor Das schematische Bild zeigt eine Diamantspitze mit dem orientierten magnetischen Moment eines Elektrons, welches als Sensor zur Vermessung des magnetischen Feldproﬁ ls einer elektronischen Schaltung genutzt wird. Foto: Fraunhofer IAF Zum Weiterlesen Maletinsky, P., et al. (2012): A robust scanning diamond sensor for nanoscale imaging with single nitrogen-vacancy centres. In: Nature Na- notechnology, 7, S. 320–324. DOI: 10.1038/nn- ano.2012.50 Zaiser, S. et al. (2016): Enhancing quantum sensing sensitivity by a quantum memory. In: Nat Commun, 7, S. 12279. DOI: 10.1038/ ncomms12279 Schirhagl, R. et al. (2014): Nitrogen-vacancy centers in diamond: nanoscale sensors for physics and biology. In: Annual Review of Physical Chemistry, 65, S. 83–105. DOI: 10.1146/annurev-physchem-040513-103659 Prof. Dr. Oliver Ambacher studierte Physik in Köln und München und wurde an der Technischen Universität München promoviert. 1993 erhielt er eine Stelle als wissenschaftlicher Assistent am Walter-Schottky-Institut der TU München. Er war maßgeblich beteiligt an der Realisierung von ersten UV- Detektoren, Oberflächen- wellen-Bauelementen, Mikrowellenverstärkern und Sensoren sowie an der Erforschung polarisations- induzierter Effekte in GaN- basierenden Hetero- und Quantenstrukturen. Nach seiner Habilitation im Fach Experimentalphysik im Jahr 2000 wurde er zum Professor für Nanotechnologie an der Technischen Universität Ilmenau ernannt. 2002 erfolgte die Wahl zum Direktor des Instituts für Festkörperelektronik, zwei Jahre später die Ernennung zum Direktor des Zentrums für Mikro- und Nanotech- nologien der TU Ilmenau. Seit Oktober 2007 ist er Professor an der Universität Freiburg sowie Leiter des Fraunhofer-Instituts für Ange- wandte Festkörperphysik IAF, wo er sich mit der Entwicklung von Quantensensoren und elektronischen Komponenten für Quantencomputer beschäftigt. Foto: Klaus Polkowski

uni wissen 02 2020 37 Im Jahr 2020 ging ein Stern im Duden auf: Das Wörter- buch der deutschen Rechtschreibung nahm eine Erläuterung zum Gendersternchen auf. „Bei uns läuft schon seit rund 40 Jahren eine Debatte über gender- gerechte Sprache“, sagt Prof. Dr. Helga Kotthoff von der Germanistischen Linguistik der Universität Freiburg. Trotzdem sind noch viele Fragen off en: Welcher Sprach- gebrauch schließt alle Geschlechter ein, und wie lässt sich geschlechtergerechte Sprache schriftlich und mündlich sinnvoll umsetzen? Weckt sie die gewünschten Assoziationen? „Dazu gibt es zu wenig Forschung“, bedauert Prof. Dr. Evelyn Ferstl, Kognitionswissen- schaftlerin und Genderforscherin vom Institut für Psychologie der Universität Freiburg. Deshalb wollen Ferstl und Kotthoff zusammen mit Prof. Dr. Damaris Nübling von der Universität Mainz die wissenschaftliche Grundlage für geschlechtergerechte Sprache stärken. Ihre Ergebnisse sollen die hitzige Auseinanderset- zung über das Thema versachlichen. In den Medien ist gelegentlich von „Genderkrieg“ die Rede. „Die öff entliche Debatte blendet Zwischentöne aus“, erklärt Kotthoff. Und Ferstl ergänzt: „Teils verschärfen auch Antifemi- nisten und Rechte die Debatte.“ Zuweilen fallen harsche Worte wie „Tugendterror“ oder „Sprachdiktatur“. Zwei Lager scheinen sich unversöhnlich gegenüberzu- stehen. Die Vertreterinnen und Vertreter des einen fühlen sich bevormundet, verbitten sich jede äußere Einflussnahme auf die Sprache. Dabei sind die Leit- fäden, die viele Städte, Universitäten und Unternehmen haben, meist zahm. Verbindliche Vorschriften machen die wenigsten. Sie empfehlen lediglich einen sensibleren Sprachgebrauch in Bezug auf die Geschlechter und geben Tipps – wie auch der aktuelle Duden auf drei Seiten. Denn die möglichen Varianten sind vielfältig: Beidnennung, Schrägstrich, Binnen-I, Genderstern, Unterstrich oder Doppelpunkt. Emotional aufgeladene Debatte Zugehörige des anderen Lagers klagen, das alther- gebrachte generische Maskulinum diskriminiere Frauen: Diese würden in Bezeichnungen wie „Arzt“, „Koch“, „Schüler“ und dergleichen sprachlich nicht auftauchen. Studien haben gezeigt, dass die weiblichen Formen „Ärztin“, „Köchin“, „Schülerin“, die ja existieren, die Prä- senz des Femininen in der menschlichen Vorstellung erhöhen. Darum fordern feministische Linguisten und Linguistinnen eine Sprachform, die beide Geschlechter zum Ausdruck bringt. „Sie zweifeln an, dass Schülerinnen in dem Wort ‚Schüler‘ mit eingeschlossen sind“, so Ferstl. Ihnen gilt der tradierte Gebrauch des generischen Maskulinums als Symptom der sozialen Diskriminierung von Frauen. „Später hat sich die Debatte teils in den Raum queerer Theorien verlagert“, fährt die Kognitionswissenschaftlerin fort. Die LBGTQ-Community (lesbian, gay, bisexual, transgender, queer) stört sich oft schon an Beidnennungen: Die würden einzig das binäre Frau-Mann-Geschlechter- system abbilden. „Darum drängt diese Gruppe auf andere Schreibweisen wie beispielsweise mit Genderstern“, sagt Ferstl. „So soll sprachlich ein breiteres Spektrum von Geschlechtsidentitäten eröff net werden – ein Argument, das ebenfalls starke Emotionen auslöst.“ „Die öffentliche Debatte blendet Zwischentöne aus“ Nun funkelt das Gendersternchen im Duden, der noch 2018 seine Berücksichtigung ablehnte: Zu gering sei die Verbreitung, so die damalige Begründung der Redaktion. „In der Sprache ist die Sichtbarkeit von Frauen sehr gering“, bestätigt Ferstl. Das liegt wohl auch daran, dass es keine optimale Form gibt. „Wir haben zu wenig Erkenntnisse über die sprachlichen Möglichkeiten und ihre Effekte“, sagt sie. Zwischen den Polen Um mehr Erkenntnisse zu gewinnen, will Kotthoff zunächst die öffentliche Debatte rekonstruieren: „Was liegt zwischen den Polen Pro und Contra, auf die sich die Debatte versteift hat?“ Ein um Kompromisse bemühter „Mischstil“ etwa taucht da kaum auf. Entsprechende Texte steigen beispielsweise mit Beidnennungen ein, fahren aber uneinheitlich mit Pluralen, neutralen Be- griffen, Beidnennungen und Ähnlichem fort. „Die Aus- wertung der Debatte ergibt vermutlich ein deutlich komplexeres Bild“, so Kotthoff. Entwickelt sich dadurch womöglich sogar ein Nachdenken darüber, wie Sprach- wandel funktionieren kann?

38 „Der General hob den Arm, und die Kompanie setzte sich in Bewegung“: Zeigt das Bild zu diesem Satz jedoch eine Generalin, ist die die Reaktionszeit von Testpersonen langsamer. Illustration: Jürgen Oschwald Aus der Debatte will Kotthoff wichtige Fragen ableiten, die bislang nicht gestellt wurden. Für eine Interviewstudie werden sie in einen Fragen- katalog einﬂ ießen. Einen guten Teil des Katalogs möchte Kotthoff aber ﬂ exibel gestalten: „Er soll genug Raum lassen für unerwartete Gesichts- punkte der Interviewten.“ Sie werden aus drei Gruppen kommen: Fachkolleginnen und -kollegen Kotthoff s, Akademikerinnen und Akademiker aus anderen Fachbereichen sowie Menschen aus dem nichtakademischen Milieu. „Was die letzt- genannte Gruppe über die sprachlichen Reform- bestrebungen denkt, ist so gut wie unbekannt“, sagt Kotthoff . Sie wird zudem versuchen, herauszufi ltern, wie Zeitungen, Fernsehsender, Videokanäle wie You- Tube und andere Quellen gendern. Verbreitet sind neben dem genannten Mischstil der konservative Sprachstil, der feministische mit Binnen-I oder Schrägstrich und der Queerstil mit *, _ und Co. „Dabei gibt es bisher keinen Beleg dafür, dass sich Menschen bei Lehrer*in oder Lehrer_in wirklich eine nichtbinäre Person vorstellen“, sagt Kotthoff . Vorstellung und Sprache Dieser und anderen Fragen will Ferstl mithilfe der Psycholinguistik nachgehen: „Sind Wörter mit Gendersternchen schwerer zu lesen und schwerer zu verstehen?“ Ihre Testpersonen sollen entsprechende Wörter lesen, aber auch Wörter ohne * und Wörter mit Fehlern wie „Lehrer$in“. Nicht alle Beispiele werden in Bezug zum Gendern stehen. In einer lexikalischen Auf- gabe müssen die Teilnehmenden möglichst schnell entscheiden: sinnvolles Wort – ja oder nein? „Anfangs werden wir wahrscheinlich enorme Anstiege der Reaktionszeiten beobachten, da die Wortformen noch unüblich sind“, vermutet sie, „doch mit zunehmendem Training wird der Leseprozess wohl schneller werden.“

uni wissen 02 2020 39 „In der Sprache ist die Sichtbarkeit der Frauen sehr gering“ Ferstl will außerdem untersuchen, welche Assoziationen verschiedene Schreibweisen wecken: „Um experimentell zu erfassen, was sich Menschen vorstellen, verwenden wir Satz- Bild-Zuordnungsaufgaben.“ Ihre Testpersonen sollen so schnell wie möglich entscheiden, ob die Inhalte eines Satzes zu einem danach ge- zeigten Bild passen. Ein Beispiel könnte lauten: „Der General hob den Arm, und die Kompanie setzte sich in Bewegung“. Wenn das folgende Bild eine Generalin statt eines Generals zeigt, sind die Reaktionszeiten langsamer „Lassen die Reaktionszeiten der Testpersonen auch nicht- binäre Geschlechtsrepräsentationen erkennen, reagieren sie also schneller, wenn dabei Wörter mit Genderstern verwendet werden?“, fragt sie. Ausdrucksmöglichkeiten ausschöpfen Was sprachliches Gendern betrifft, bezeich- nen sich Ferstl und Koffhoff selbst als moderat. „Ich bin dafür, den Sprachwandel für ein paar Jahrzehnte einem Freilauf zu überlassen“, sagt Kotthoff. Auch ihre Kollegin will die sprachliche Kreativität keinesfalls beschneiden. Aber Anre- gungen, etwa in Form von Leitfäden, begrüßt Ferstl, allein um das Bewusstsein fürs Gendern zu schärfen: „Sprache ist so flexibel und verfügt über so viele Ausdrucksmöglichkeiten – die soll- ten wir ausschöpfen!“ Irgendwann kristallisiert sich hoffentlich ein gendersensibler Sprachge- brauch heraus, der sich weitgehend von allein durchsetzt. Prof. Dr. Evelyn Ferstl wurde 1994 an der Universität von Colorado/USA in kogni- tiver Psychologie promoviert. Am Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowis- senschaften in Leipzig habi- litierte sie sich im Jahr 2006 mit Studien zur funktionellen Neuroanatomie des Textver- stehens. Nach Forschungen am Hanse-Wissenschafts- kolleg in Delmenhorst lehrte sie bis 2010 an der University of Sussex/England. Seit 2011 ist sie Professorin für Kognitionswissenschaft und Prof. Dr. Helga Kotthoff wurde 1988 an der Universi- tät Konstanz in Linguistik promoviert. Danach arbeite- te sie bis 1991 als Lektorin des Deutschen Akademi- schen Austauschdienstes im georgischen Tiflis. 1996 habilitierte sie sich an der Universität Wien. Ab 2001 arbeitete sie als Professorin für deutsche Sprache und ihre Didaktik an der Päda- gogischen Hochschule in Freiburg. Seit 2009 ist sie Professorin für germanisti- sche Linguistik und Deutsch Genderforschung an der als Fremdsprache an der Universität Freiburg. Universität Freiburg, inzwi- Foto: Britt Schilling schen aber formell im Ruhe- stand. Zu ihren Themen- schwerpunkten gehören Interaktionsanalyse, Sozio- linguistik, interkulturelle Kommunikation und Scherz- kommunikation. Foto: Thomas Kunz Zum Weiterlesen Kotthoff , H. (2020): Gender-Sternchen, Binnen-I oder generisches Maskulinum, … (Akademische) Textstile der Personenreferenz als Registrierungen? In: Linguistik online 103, 3/20, S. 105–127. DOI:https://doi.org/10.13092/lo.103.7181 Kotthoff , H., Nübling, D. (2018): Genderlinguistik. Eine Einführung in Sprache, Gespräch und Geschlecht. Tübingen. Ferstl, E. C., Kaiser, A. (2013): Sprache und Geschlecht: Wie quantitative Methoden aus der Experimental- und Neuropsychologie einen Beitrag zur Geschlechterforschung leisten können. In: GENDER, Themenheft: Gender in der psychologischen Forschung, 5/3, S. 9–25.

uni wissen 02 2020 41 Verlegenheitslösungen sehen anders aus. Die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der Professur für Forst- und Umweltpolitik der Universität Freiburg haben beim Ausrichten des ersten MOOC, einem Massive Open Online Course, über Bioökonomie und Gesellschaft nichts dem Zufall überlassen. Zusammen mit Prof. Dr. Daniela Kleinschmit und Dr. Ida Wallin war Giurca in Freiburg für den MOOC verantwortlich. Weder das Thema noch die Form, in der Wissen und Erkenntnisse vermittelt und diskutiert wurden, waren eine Ad-hoc- Antwort auf das Coronavirus, das die Lehre in den letzten Monaten stark verändert hat. Vernetzung und kooperatives Arbeiten sind Grundlage des MOOC, der auf den Zusammen- schluss von acht europäischen forstwissenschaft- lichen Instituten, das Netzwerk PerForm, und dessen zweijährige Auseinandersetzung mit der Bioöko- nomie zurückgeht. E-Learning war in diesem Netz- werk schon von Anfang an ein wichtiges Modul, nicht zuletzt, weil die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler über ganz Europa verstreut sind und etwa in Uppsala/Schweden, Padua/Italien, Zvolen/Slowakei, Helsinki/Finnland oder eben in Freiburg arbeiten. Dass alles ein bisschen größer wurde, lag an der gesellschaftlichen Relevanz der Bioökonomie, aber auch an der Vielzahl der Aspekte, welche die Forschenden zum Thema beitragen konnten. Die Albert-Ludwigs-Universität, die das Seminar im Sommer 2020 ausrichtete, ist hier be- sonders breit aufgestellt. Sie kann mit dem Fachbe- reich Biotechnologie praktische, aber eben auch natur-, gesellschafts- und sozialwissenschaftliche sowie ökologische und Nachhaltigkeitsaspekte ab- decken. „Aktuell geht es darum, die klassischen Forstwis- senschaftlerinnen und Forstwissenschaftler und den Innovativsektor zusammenzubringen“, sagt Giurca. Die Argumente der Forstwissenschaft sind ihm geläufi g. Sie lauten: Bioökonomie machen wir im Wald schon seit hundert Jahren, und der Holz- sektor ist seit Jahrzehnten nachhaltig und biobasiert. Doch es geht um mehr: Für die Bioökonomie ist Holz eine wichtige nachwachsende Ressource, aus der nicht allein innovative Baustoff e entwickelt werden. Ingenieure interessieren sich auch für Lignin, den Stoff , der für die Verholzung des Baums zuständig ist. Aus ihm werden Medikamente oder auch Biochemikalien hergestellt. Studierende, Entscheider, Laien Dass auf diesem Gebiet bundesweit wie auch international viel geforscht wird, ist politisch ge- wollt. 2010 hat die Bundesregierung die auf sechs Jahre angelegte Forschungsstrategie „Bioöko- nomie 2030“ aufgelegt. Doch das Konzept ist älter. Giurca beruft sich auf den rumänischen Mathe- matiker Nicholas Georgescu-Roegen, der in den 1970er Jahren mit seinen Forschungen die Grund- lage für eine ökologische Ökonomie gelegt hat. „Einerseits herrscht ein großer Fortschrittsoptimis- mus, andererseits werden Zweifel an der Nach- haltigkeit der Bioökonomie geäußert“, beschreibt Giurca die derzeitige Gemengelage. Es konnte also nicht überraschen, dass nur etwas über ein Drittel der Teilnehmerinnen und Teilnehmer im Studierendenalter war. Viele nutzten den Kurs als Fortbildung, wie Giurca beobachtete. Um auch denjenigen die Teilnahme zu ermöglichen, die sich nicht freinehmen konnten, verlängerten die Organisationen den Kurs um eine Woche. Alles andere hätte für die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der Universität Freiburg auch keinen Sinn er geben, insofern sie den Anspruch hatten, ein Thema, das sich mit Nachhaltigkeit befasst, auch nachhaltig zu vermitteln. Viele Entscheiderinnen und Entscheider waren dabei, etwa aus dem amerikanischen Land- wirtschaftsministerium oder aus Brüssel, aber auch Laien, die wissen wollten, was es mit den

42 Vorträge, Experteninterviews, interaktive Module sowie Übungen und ein Quiz: Die Lehrinhalte wurden auf Ilias, der zentralen Lernplattform der Universität Freiburg, bereitgestellt. Foto: Sandra Meyndt viel gerühmten Innovationen der Bioökonomie auf sich hat. „Es geht um unsere gemeinsame Zukunft, wenn es einen gesell- schaftlichen Wandel geben soll, dann soll er sich auf der Grundlage einer informierten Debatte vollziehen“, erklärt Giurca. „Wir haben mit dem MOOC den neuesten Stand der Er- kenntnis vermittelt und gesagt, die Leute sollen es diskutierten und sich eine eigene Meinung bilden.“ Auswahl an verschiedenen Denkschulen Die meisten Videobeiträge des MOOC entstanden im Rahmen von PerForm. Das Institut, an dem Giurca arbeitet, verfügt über ein kleines Studio, ausgestattet mit Camcorder, Mikros, Greenbox und Scheinwerfern. Die Lehrinhalte wurden auf Ilias, der zentralen Lernplattform der Universität Freiburg, be- reitgestellt. Dort fanden die Kursteilnehmer die Vorträge, die Experteninterviews, interaktive Module sowie Übungen und ein Quiz. Dass es nicht reicht, Expertinnen und Experten vor der Kamera zu befragen, war Giurca von Beginn an klar. Die Auswahl und der Verlauf folgten daher einer Dramaturgie, die Redundanzen vermeiden und möglichst viele Denkschulen zu Wort kommen lassen sollte. E-Learning wird die klassische Vorlesung nicht ersetzen, doch es wird Auswirkungen auf die Lehre haben, prophezeit Giurca. Er selbst hat zwei Video-Lectures gehalten, aber vor allem moderiert. Erklärtes Ziel war es, alle 70 teilnehmenden Personen anzusprechen und ihre Fragen zu beantworten. Die engmaschige Betreuung wurde wertgeschätzt, wie sich bei der anschließenden Evaluation zeigte: „Ich fühlte mich vom Team willkommen geheißen und hatte das Gefühl, alle zu kennen, obwohl ich, glaube ich, niemanden aus dem Lehrteam jemals persönlich getroff en habe“, schreibt einer der Teilnehmer. „Das war der entscheidende Unterschied zu vorherigen E-Learning- Kursen, an denen ich bisher teilgenommen hatte. So wenig habe ich bislang noch nie die persönliche Interaktion vermisst.“ Es entstand ein Netzwerk von Teilnehmern, in dem man sich gegenseitig unterstützte, Fragen stellte und zusammen lernte, wie Giurca beobachtete. Eine unmittelbare Konsequenz für die Präsenzlehre könne sein, den Studierenden künftig mehr Eigen- verantwortung zuzugestehen. Denn wenn beim E-Learning halb- stündige Vorträge auf die Essenz von wenigen Minuten gekürzt werden können, wenn ein Impulsvortrag von zehn Minuten die Basis für einen Chat und eine anschließende Diskussion sein

uni wissen 02 2020 43 Dr. Alex Giurca hat in Braşov/Rumänien Forstingenieurwesen studiert und in Schweden und Finnland einen Master- abschluss in Forst- und Agrarwissenschaft gemacht. Nach Studienaufenthalten in Rumänien, Brasilien, Finnland, Schweden und Deutschland arbeitet er seit 2015 an der Universität Frei- burg. Neben Bioökonomie zählen Wissenschaftskom- munikation, digitales Lernen, Netzwerke und der Handel mit Holz zu seinen For- schungsschwerpunkten. Zusammen mit Dr. Markus Herbener wurde er im Hoch- schulwettbewerb des Wis- senschaftsjahres 2020, das im Zeichen der Bioökonomie stand, für den Comic „Die Abenteuer von Alex und Bioman“ ausgezeichnet. Foto: Jürgen Gocke kann, dann könnten off ene Debatten auf der Basis einer gemeinsamen Wissensgrundlage entstehen. Lernen könnte demokratischer werden, schluss- folgert Giurca nach dem MOOC. „Es geht um unsere gemeinsame Zukunft“ Die Auseinandersetzung mit dem E-Learning hat jedenfalls gerade erst angefangen. Unmittelbar nach dem ersten MOOC hat Giurca begonnen, zwei Pilotseminare vorzubereiten, die sich im Rahmen des Konsortiums EPICUR mit den Themen „Integrated Landuse Systems“ und „International Forest Government“ befassen. Es soll im Sinne des Blended Learning eine Verbindung beider Lehr- welten sein: Die Grundlagen werden in Online- Kursen vermittelt, während sich die Teilnehmenden vor Ort zu Exkursionen und persönlichen Gesprächen treff en. So hätten nicht nur alle, wenn sie in Freiburg eintreff en, eine gemeinsame Wissens- basis, sondern könnten auch ihr Wissen nachhaltig teilen. Zum Weiterlesen Giurca A., Kleinschmit D. (2020): Übergang zu einer forstbasierten Bioöko- nomie? Ein Vergleich von Deutschland und Finnland. In: Konrad W., Scheer D., Weidtmann A. (Hrsg.): Bioökonomie nachhaltig gestalten. Technikzu- künfte, Wissenschaft und Gesellschaft / Futures of Technology, Science and Society. DOI: 10.1007/978-3-658-29433-5_7 Giurca A. (2020) Unpacking the network discourse: Actors and storylines in Germany’s wood-based bioeconomy. In: Forest Policy and Economics. DOI: 10.1016/j.forpol.2018.05.009 Giurca, A., Herbener, M. (2020): Die Abenteuer von Alex und Bioman. http://www.alex-bioman.de

uni wissen 02 2020 45 Der Begriff „Nachhaltigkeit“ kommt ursprüng- lich aus der Forstwissenschaft und wird heute für alles Mögliche verwendet. Die Frage ist, was genau er eigentlich bedeutet. „Ehrlich gesagt, haben wir am Anfang auch überlegt, was ‚nach- haltig‘ in Bezug auf das Gärtnern bedeuten könnte“, erklärt Dr. Sabine Sané. „Es war Ziel unseres Seminars, genau das herauszufi nden.“ Am University College der Universität Freiburg ist die Umwelt- wissenschaftlerin für den Bereich Umwelt- und Nach haltigkeitswissenschaft verantwortlich. Die Keimzelle Sané selbst ist Gartenbesitzerin: Sie konnte vor einiger Zeit eine 60 Quadratmeter große Parzelle in einer Kleingartensiedlung übernehmen. Spontan entschied sie sich, diesen Garten buchstäblich zur Keimzelle eines neuen Seminars zu machen. „In der Forstwissenschaft bedeutet Nachhaltigkeit, dass man dem Wald nicht mehr Holz entnimmt, als im gleichen Zeitraum nachwächst“, erklärt Sané. „Etwas allgemeiner gefasst, könnte man den Begriff also mit ‚ressourcenschonend‘ über- setzten.“ Die Annahme, Nachhaltigkeit sei im Bereich der Landwirtschaft ein Synonym für biologischen Anbau, ist weit verbreitet. Sané sieht das skeptisch: „Wenn man sich die Transportwege einiger Biolebens- mittel anschaut, den zuweilen monokulturellen Anbau oder auch die Sorten, die zum Einsatz kommen, kann man an dieser Defi nition durchaus zweifeln.“ Im Rahmen des geplanten Seminars sollten Nahrungspﬂ anzen biologisch angebaut werden – also wurde zunächst ökologisches, samen- festes Saatgut gekauft, das den Gewinn neuer Samen für den Anbau im Folgejahr ermöglicht. „Es gibt auf dem Markt auch hybride Sorten, die zwar ertragreich sind, aber jedes Jahr die Anschaff ung neuer Samen erforderlich machen“, so die Biologin. „Das ist dann natürlich nicht nachhaltig.“

46 Der Kurs, sagen die Studierenden, habe bei ihnen den Blick für die Umwelt geschult. Foto: Chiara Holtschneider „Wir wollten zudem auf den Einsatz chemischer Pﬂ anzenschutzmittel verzichten“, erläutert sie das Konzept. Denn diese können den Boden, aber auch die Pﬂ anzen und damit spätere Lebensmittel selbst belasten. Außerdem setzten sie und die Studierenden auf Vielfalt – auch bei der Sorten- wahl: „Bei Tomaten gibt es eine große Diversität, genauso bei Kartoff eln oder Karotten, die es etwa auch in violetter Farbe gibt.“ Alte, samenfeste Sorten haben oft einen sehr guten Geschmack, sind aber nicht so ertragreich, weswegen sie es in der Land- wirtschaft schwer haben: Sie muss kostengünstig produzieren – und achtet deswegen darauf, dass möglichst viel angebaut wird, um über die Menge rentabel wirtschaften zu können. Theorie und Praxis Sané legte ihr Seminar halb theoretisch, halb prak- tisch an: Einerseits ging es ihr darum, den Studieren- den die Grundlagen des Gartenbaus zu vermitteln: Pﬂ anzen- und Bodenkunde sowie Bewässerungs- techniken. Andererseits wurde bei gemeinsamen Ausﬂ ügen in ihren Garten selbst gegärtnert. So war jedenfalls der Plan vor Corona – der dann aber nur leicht abgewandelt werden musste: Videokonfe- renzen ersetzten die Seminarveranstaltungen, die Ausﬂ üge in den Garten fanden nur in Zweiergruppen statt – immer dieselben beiden Personen als Team. Auch in dieser Form kam das Seminar bei den Stu- dierenden sehr gut an. „Das Beste war, dass Theorie und Praxis in einem vermittelt wurden“, sagt Lorenz Sachenbacher: „Es kommt im Unikontext selten vor, dass Wissen außerhalb des akademischen Elfen- beinturms vermittelt wird. Ich fand es unglaublich wertvoll, Gelerntes sofort mit den eigenen Händen umsetzen zu können.“ „Durch praktische Erfahrun- gen im Garten bekamen wir einen ganz anderen Bezug zu Lebensmitteln, die wir täglich konsumieren“, ergänzt seine Kommilitonin Jana Kalmbach. Angst und Schnecken „Der Kurs hat meinen Blick für die natürliche Um- welt geschult“, bilanziert Chiara Holtschneider, „wie Pﬂ anzen und Tiere miteinander agieren, wann es ihnen gut geht und wann nicht und wie alles von den Jahreszeiten und dem Wetter abhängt.“ Probleme machte zunächst der ausbleibende Regen: Über lange Zeit war es sehr trocken. „Wir hatten eigentlich vor, den Garten mit Regenwasser zu bewässern“, so Sané. Die dazu aufgestellten Tonnen waren aber schnell leer. „Da stellt sich dann die Frage: Was tun? Das Wasser von zu Hause anschleppen ist mühsam. Und ja auch nicht nachhaltig, wenn die Versorgung nur auf diese Weise klappt.“ Sané brachte über einen weiteren Videoimpuls die alte, heute ein bisschen in Vergessenheit geratene Kulturtechnik des Mulchens ins Spiel. Als Mulch bezeichnet man gemähtes Gras oder anderes organisches Material, das zwischen den Pﬂ anzen ausgebracht wird. Der Mulch wird über Nacht durch den Tau feucht und gibt die gespeicherte Feuchtigkeit tagsüber nach und nach an den Boden ab. „Das Beste war, dass Theorie und Praxis in einem vermittelt wurden“ Dann plötzlich war das Wasser nicht mehr knapp, sondern ﬂ oss in Strömen. Ausgedehnte Regenfälle brachten ein neues Problem: viele Schnecken. „Und die fressen ein Gemüsebeet schon einmal ruckzuck leer.“ Schon zu Beginn des Seminars wurde erörtert, wie man sich beim

uni wissen 02 2020 47 Gemüseanbau vor Schädlingen schützen kann. „Die Arten einer Pﬂ anzenfamilie sind meistens für ähnliche Schädlinge anfällig“, erklärt Sané. Wie reagiert man darauf? Verteilt man die Pﬂ anzen im Garten, damit nicht alle gleichzeitig befallen werden? Oder versammelt man sie besser an einem Ort und versucht sie dort zu schützen? Das Seminar entschied sich für Letzteres – und versuchte, die Schnecken mit Eierschalen und Kaff eesatz von den Gemüsepﬂ anzen fernzuhalten. „Aber wenn wir ehrlich sind“, so Sané, „hat das alles wenig genützt.“ Die Studierenden begannen schließ- lich, die Schnecken von Hand einzusammeln. Wenn es nötig wurde, auch bei starkem Regen mitten in der Nacht. Schutzzäune sorgten zusätzlich für Abhilfe. Respekt, Respekt „Durch solche Erfahrungen stieg bei uns auch der Respekt vor Kleinbäuerinnen und -bauern, die konventionell arbeiten“, also nicht auf chemischen Pﬂ anzenschutz verzichten wollen, sagt Sané. „Sie müssen schließlich von der Ernte leben, können sich Ernteausfälle kaum leisten. Unter ressourcen- schonend verstehen sie zudem auch den möglichst spar samen Einsatz der eigenen Zeit.“ Landwirt- schaft bedeutet ohnehin jede Menge Arbeit – auch wenn nicht mitten in der Nacht Schnecken vom Feld gesammelt werden müssen. Da zeige sich einmal mehr, sagt Sané, „dass nachhaltig nicht automatisch ökologisch bedeutet.“ Gleichwohl fi ndet sie es wichtig, zu schauen, wie beides sich vereinbaren lässt. Darüber solle man auch mit konventionell arbeitenden Landwirtinnen und Landwirten im Gespräch bleiben, sagt sie. Sie verstehe allerdings auch, dass Bauern, die keinen Bioanbau betreiben, sich von Städtern oft zu Un- recht angegriff en und belehrt fühlen. „Diese Land- wirte lassen sich vielleicht eher auf den Dialog ein, wenn sie sehen, dass ihr Gegenüber die Probleme, die mit dem Landbau verbunden sind, auch wirklich einschätzen kann.“ Schließlich widmete sich das Seminar auch der so genannten Ernährungssouveränität. „Ein großes Thema unserer Tage, auch in Freiburg“, so Sané. „Es geht dabei darum, inwieweit sich eine Stadt aus der umliegenden Region heraus ernähren könnte, also ohne lange Transportwege für Lebens- mittel aus Südspanien oder gar Übersee in Kauf zu nehmen.“ Das Gartenseminar wird einige Daten zur Beantwortung dieser Frage beitragen können, die Auswertung läuft noch: Wie hoch war der Ertrag bei dem Versuch, so nachhaltig wie möglich zu wirtschaften? Wie viele Personen könnte man von 60 Quadratmeter Fläche ernähren? Allerdings sei es keineswegs das Ziel gewesen, einen möglichst hohen Ertrag zu erwirtschaften, ergänzt die Dozentin. Dass ihr Seminar nächstes Jahr eine Fort- setzung fi nden wird, weiß sie schon jetzt. Viel- leicht können einige der Studierenden aus diesem Jahr als Tutorinnen und Tutoren dabei sein, um den neuen Teilnehmerinnen und Teilnehmern mit ihren Erfahrungen zur Seite zu stehen oder im Garten eigene kleinere Forschungsarbeiten zu verschiedenen Anbaumethoden durchzuführen. Denn auch nicht immer wieder bei null anfangen zu müssen ist im Sinne der Nachhaltigkeit. Dr. Sabine Sané studierte an der Universität Freiburg Biologie; ihre Schwerpunkte waren Öko- logie, Evolutionsbiologie, Botanik und Verhaltens- forschung bei Tieren. Ihre Masterarbeit schrieb sie über das Gruppenverhalten der Bärenpaviane im südlichen Afrika. Die Arbeit entstand in Kooperation mit dem Deut- schen Primatenzentrum in Göttingen, wo Sané anschlie- ßend in der Verhaltensfor- schung arbeitete. Nach ihrer Rückkehr nach Freiburg war sie am Max-Planck-Institut für Immunbiologie und Epige- netik tätig. Ihre Doktorarbeit verfasste sie am Institut für Mikrosystemtechnik der Technischen Fakultät. Seit 2014 ist sie am University College der Albert-Ludwigs- Universität tätig, wo sie als Dozentin und Lehrplanent- wicklerin den Bereich Um- welt- und Nachhaltigkeits- wissenschaft verantwortet. Foto: Manfred Zahn Zum Weiterlesen Sarkar, S. C., Wang, E., Wu, S., Lei, Z. (2018): Application of trap cropping as companion plants for the management of agricultural pests: a review. In: Insects, 9/4, S. 128. DOI: 10.3390/insects9040128 Reddy, P. P. (2017): Agro-ecological approaches to pest management for sustainable agriculture. Singapur. Monty, W. (2016): Biodynamisch gärtnern. London.

48 48 Die Dekolonisation des Wissens Das Thema Flucht und Migration aus verschiedenen Blickwinkeln von Patrick Siegert Begriﬀ e wie „Flüchtling“ oder „Migrant“ sind über- generalisierende Etiketten. Die betroﬀ enen Menschen seien schließlich unter- schiedliche Individuen aus unterschiedlichen Gemeinschaften – das war ein wichtiger Aspekt einer Lehrveranstaltung am Seminar für Wissen- schaftliche Politik. Illustration: Jürgen Oschwald Ob in der Öff entlichkeit oder in der Wissenschaft: Beim Thema Flucht und Migration wird in Deutschland und Europa viel über die davon betrof- fenen Menschen gesprochen. Zu wenig hingegen werde anerkannt, wie viel Wissen zu diesem Thema diese Menschen selbst besitzen, sagt Cita Wetterich vom Seminar für Wissenschaftliche Politik der Uni- versität Freiburg. Zusammen mit anderen Forschen- den hat sie am Arnold-Bergstraesser-Institut eine Lösung für das Problem gefunden: „Mithilfe partizi- pativer Ansätze binden wir geﬂ üchtete Personen in den wissenschaftlichen Prozess ein und machen ihre Perspektiven sichtbar. Auf diese Weise wollen wir mit den Menschen forschen, anstatt nur über sie zu forschen.“ Wissenschaftlerinnen wie Gayatri Chakravorty Spivak, bell hooks und Chandra Talpade Mohanty hinterfragen im Globalen Norden vor- herrschende Diskurse mit theoretischen Ansätzen wie kritischer, feministischer oder postkolonialer Forschung. Auch Studierende könnten dadurch lernen, sich nicht nur quantitativ mit Flucht und Migration auseinanderzusetzen, sondern deren Strukturen und Mechanismen sowie Identitäten be- troff ener Menschen auch qualitativ zu untersuchen. Für das Sommersemester 2020 plante Wetterich das englischsprachige Seminar „Mobility in the Mediterranean and Northern Africa“. Der gemein- nützige Freiburger Verein „Zeugen der Flucht“ wollte selbst als Gast an Sitzungen teilnehmen und der Forscherin Kontakte zu Menschen mit Fluchthinter- grund vermitteln, die sich dann mit den Studieren- den über ihre Erfahrungen ausgetauscht hätten. Betroff ene können schließlich aufgrund ihrer eigenen Erlebnisse viele Aspekte zu diesem Thema beitra- gen. Aufgrund der Coronapandemie ließ sich der Plan jedoch nicht umsetzen: „Bei Erzählungen über Flucht und Migration ist der persönliche Kontakt

uni wissen 02 2020 49 In digitalen Treﬀ en diskutierten die Arbeitsgruppen über ihre Projekte. Foto: Klaus Polkowski Im Vordergrund standen bei dem Seminar die Kategorien der Diskriminierung wie ethnische oder religiöse Zugehörigkeit oder sexuelle Orientierung. Besonders wichtig sei die Frage, mit welchen Bildern diese reproduziert würden, sagt Wetterich: Beispielsweise hätten junge Männer aus Subsahara- Afrika mit dem Stereotyp des alleinstehenden, gewaltbereiten, schwer integrierbaren und hyper- sexualisierten Mannes zu kämpfen. Begriff e wie „Flüchtling“ oder „Migrant“ seien laut ihrem Kollegen Muhammad externe und übergeneralisierende Etiketten. Betroff ene Menschen seien unterschiedliche Individuen aus unterschiedlichen Gemeinschaften. Und sie sehen sich selbst auf ganz individuelle Weise, bevor sie sich beispielsweise als Geﬂ üchtete identifi zieren. Muhammad stellt dazu fest: „Migration ist weder eine Krise noch ein besonderer Zustand. Sie ist ein wesentlicher Aspekt unserer Geschichte als Menschen.“ „Migration ist weder eine Krise noch ein besonderer Zustand“ Eine der Projektgruppen untersuchte, wie ge- ﬂ üchtete Frauen aus Afrika in der Öff entlichkeit in Freiburg wahrgenommen werden. Die Studieren- den beobachteten, welchen Aktivitäten die Frauen nachgingen und welche sozialen und beruﬂ ichen Angebote für sie existieren. Auch bei diesem Thema gebe es in öff entlichen Diskursen eine häufi ge An- nahme, berichtet Wetterich: „Angeblich nehmen geﬂ üchtete Frauen oder Migrantinnen aus Afrika sowie dem Nahen Osten aufgrund traditioneller Familienstrukturen nicht an der Gesellschaft teil und sind daher schlechter integriert als Männer.“ Diese Annahme wird durch die studentische Forschung, wie auch andere Ergebnisse aus der Flucht- und Migrationsforschung kritisch hinterfragt. „Oft sind nicht traditionelle Familienstrukturen, sondern fehlende oder nicht zielgerichtete Angebote, wie auch eine fehlende Repräsentation eher als Problem anzusehen“, erläutert Wetterich. Im Be- reich der Medienforschung untersuchte eine weitere Gruppe, wie unterschiedlich Frontex, die Europäi- sche Agentur für die Grenz- und Küstenwache, und Sea-Watch, ein gemeinnütziger Verein für die See- notrettung von Geﬂ üchteten, die Social- Media- Plattform Twitter nutzen. Die Gruppe ging vor allem besonders wichtig“, erklärt Wetterich. „Wegen der allgemeinen Umstände entschieden wir uns dafür, diese Menschen mit ihrer Expertise in einem anderen Semester einzuladen.“ Die Veranstaltung fand den- noch statt, nämlich als digitales Seminar über eine Konferenz-App. Erzählungen von Flucht und Migration Zu Beginn diskutierte Wetterich mit den Studie- renden über Begriff e wie „Flucht“ und „Migration“ sowie zentrale, damit zusammenhängende Fragen: Wie sinnvoll oder wie gefährlich sind solche Begriff e? Wie viele Menschen ﬂ üchten über das Mittelmeer? Wie ergeben sich Diskrepanzen zwischen Informa- tionsquellen? Im weiteren Verlauf führte die Politik- wissenschaftlerin die Teilnehmenden in die kritische Forschung ein, an die sie später mit selbst gewählten Projekten anknüpfen konnten. Mit einzelnen Arbeits- gruppen besprach sie wöchentlich deren aktuellen Projektstand sowie methodische und theoretische Hintergründe. Später präsentierten die Gruppen ihre Zwischenergebnisse den anderen Teilnehmenden, so dass alle einander konstruktives und kritisches Feedback geben konnten. Am Ende verfassten die Studierenden ihre wissenschaftlichen Arbeiten, die sie im Herbst 2020 – zusammengefasst in einer studentischen Fachzeitschrift – veröff entlichen. Mit seinen Peer-Review- und Korrekturphasen orientiert sich das Konzept an dem üblichen Verfahren für wissenschaftliche Paper. Eine besondere Rolle bei der Veranstaltung spielte der syrische Migrationsforscher Dilshad Muhammad, der am Arnold-Bergstraesser-Institut der Universität Freiburg mit Wetterich zusammenarbeitet. In einer Sitzung sprach er mit den Studierenden über seinen akademischen Werdegang, den er, da er selbst einst zur Flucht gezwungen war, mehrmals unterbrechen musste. „Die Welt stützt sich noch immer auf Natio- nalstaaten, Nationalitäten und auf die Existenz von Reisedokumenten. Auf Reisen müssen Forschende mit eigener Fluchterfahrung Hürden wie faktische Staatenlosigkeit und fehlende rechtliche sowie büro- kratische Unterstützung überwinden“, erklärt der Wissenschaftler. „Gute Wissenschaft braucht die Insiderperspektive“, betont Muhammad, aber zu viel Einseitigkeit wiederum schade dem Forschungs- prozess.

50 uni wissen 02 2020 darauf ein, wie beide Initiativen Themen diskursiv aufgreifen und welche theoretischen Konzepte den geposteten Inhalten zugrunde liegen. Aktive Teilhabe und kritische Diskussion Die Forschungsarbeiten der Studierenden will Wetterich der Öff entlichkeit zugänglich machen. Das Konzept soll zudem als Anreiz für weitere wissenschaftliche Arbeiten dienen. „Meist sehen nur Lehrende, was Studierende erarbeiten. In dem Seminar sammeln die Teilnehmenden schon lange vor ihrer Abschlussarbeit wissenschaft- liche Erfahrungen. Neben Schreibstil, guter Struktur und der Verbindung von Theorie und Praxis lernen sie, aktiv am Forschungsprozess teilzuhaben und Inhalte kritisch zu diskutieren“, erklärt die Wissenschaftlerin. Für die Publikation schreibt sie selbst eine Einleitung, Muhammad verfasst einen Kommentar aus seiner Sicht als Insider. Die ursprünglich geplante Präsenzveranstal- tung will Wetterich auf jeden Fall nachholen, denn „Menschen mit Fluchthintergrund benötigen eine Plattform, um ihre Perspektiven schildern zu können.“ Statt einer studentischen Fachzeit- schrift soll beim nächsten Mal ein Wissenschafts- blog entstehen: Die Teilnehmenden können ihre Ergebnisse auf diese Weise einer noch breiteren Öff entlichkeit zugänglich machen. Muhammad zeigt sich von der Herangehensweise überzeugt: „Für die Lernerfahrungen von Studierenden ist ein solches Konzept wichtig. Außerdem trägt es zu einem umfassenden Bestreben bei, das Wissen zu dekolonisieren und gleichberechtigt zu verteilen.“ www.pr.uni-freiburg.de/go/early-career-voices Dilshad Muhammad hat Politikwissenschaften und Internationale Beziehun- gen an der Istanbul Aydın- Universität in Istanbul/Türkei studiert. Seit 2019 promo- viert er in Politikwissen- schaften am Arnold- Bergstraesser-Institut der Universität Freiburg zu dem Thema „Die Entstehung und das Ausbleiben kommunaler Reaktionen auf die Präsenz syrischer Flüchtlinge in der Türkei“. Zu seinen For- schungsschwerpunkten ge- hören (Zwangs-)Migration, ethnischer Transnationalis- mus und Staatsformung, vor allem im Zusammenhang mit der Türkei und mit Syrien. Fotos: Klaus Polkowski Cita Wetterich hat Politik- und Verwaltungs- wissenschaft an der Univer- sität Konstanz und Internati- onale Sicherheit an der Universität Warwick/England studiert. Seit 2017 promo- viert sie in Politikwissen- schaften an der Universität Freiburg sowie in Geschlech- terforschung an der Univer- sität Basel/Schweiz über das Thema „Erfahrungen von Gewalt und Unsicherheit von männlichen Geflüchteten auf der Flucht“. Sie arbeitet seit 2018 am Seminar für Wissenschaftliche Politik der Universität Freiburg und am Arnold-Bergstraesser- Institut. Zu ihren For- schungsschwerpunkten zählen Flucht- und Migrations- forschung, Seenotrettung, feministische Forschung, Sicherheitsstudien, post- koloniale Theorien und als regionaler Schwerpunkt der Zentrale Mittelmeerraum und Ostafrika. Für ihre Forschung hielt sie sich 2019 in Italien und auf dem Mittelmeer auf. Zum Weiterlesen Wetterich, C., Gurol, J. (2020): Feldforschung in sensiblen Sicherheitskontexten. Einblicke aus China und dem südlichen Mittelmeerraum. In: Zeitschrift für Internationale Beziehungen (zib), 2, S. 1 – 15. DOI: 10.5771/0946-7165-2020-2-1 Aden, S., Schmitt, C., Uçan, Y., Wagner, C., Wienforth, J. (2019): Partizipative Fluchtmigrationsforschung. Eine Suchbewegung. In: Z‘Flucht. Zeitschrift für Flucht-und Flüchtlingsforschung, 3/2, S.302–319. Grosfoguel, R., Oso, L., Christou, A. (2015): ‘Racism’, intersectionality and migration studies: framing some theoretical reﬂ ections. In: Identities – Global Studies in Culture and Power, 22/6, S. 635–652. DOI: 10.1080/1070289X.2014.950974

Impressum uni‘wissen, das Forschungsmagazin der Universität Freiburg, erscheint zweimal jährlich. Herausgeber Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, die Rektorin Prof. Dr. Kerstin Krieglstein Verantwortlich für den Inhalt Nicolas Scherger Leiter Öffentlichkeitsarbeit und Beziehungsmanagement (kommissarisch) Wissenschaftlicher Beirat Prof. Dr. Jürgen Bauhus, Forstwissenschaften Prof. Dr. Ralf von den Hoff, Archäologie Prof. Dr. Gunther Neuhaus, Biologie Prof. Dr. Sabine Rospert, Medizin Prof. Dr. Margit Zacharias, Mikrosystemtechnik Redaktion Annette Kollefrath-Persch (verantwortliche Redakteurin) Patrick Siegert Anschrift der Redaktion Presse- und Öffentlichkeitsarbeit Albert-Ludwigs-Universität Fahnenbergplatz, 79085 Freiburg Telefon 0761/203-8909 Fax 0761/203-4278 E-Mail uniwissen@pr.uni-freiburg.de Gestaltung, Layout Jürgen Oschwald Auflage 6.000 Exemplare Foto Titelseite: mitrarudra/stock.adobe.com Druck und Herstellung Hofmann Druck, Emmendingen uni'wissen ist klimaneutral auf 100 Prozent Altpapier gedruckt. Das Papier ist mit dem Umweltzeichen „Blauer Engel“ zertifiziert. Vertrieb Stabsstelle Öffentlichkeitsarbeit und Beziehungsmanagement ISSN 2194-8054 © Albert-Ludwigs-Universität Freiburg. Alle Rechte vorbehal- ten. Nachdruck, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung der Redaktion. Namentlich gekennzeichnete Artikel geben nicht unbedingt die Meinung des Verlags oder der Redaktion wieder. Die Redaktion behält sich vor, eingesandte Artikel zu redigieren und zu kürzen. uni’wissen erscheint online unter www.wissen.uni-freiburg.de