wissenschaftlicher text florian marius
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17.04.2012
Kantonsschule Zürcher Unterland
Flechten als BioindikatorenWie Anhand der Flechten die Luftqualität ermittelt wird
Klasse 4i Semester 4.2
Im Auftrag von Herr Abd-el-Razik
und Herr Scherrer
Eingereicht von:
Marius Weber
Florian Marti
[1]
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Flechten- Naturwissenschaftlicher Bericht
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung……………………………………………..S.2
2. Fragestellungen und Hypothesen2.1 Fragestellung……………………………………………………..... S.32.2 Hypothesen………………………………………………………....S.3
3. Material und Methode………………….……………S.3
3.1 Auswahl der Untersuchungsflächen…………………………...S.3, S.4
3.2 Genaue Beschreibung der Untersuchungsflächen……………….…S.43.3 Auswahl der Flechten-Trägerbäume………………………………..S.4
3.4 Begrenzung der Stichprobeflächen…………………………………S.4
3.5 Auszählen der Zeiger-Flechten……………………………………. .S.5
4. Resultate und Berechnungen4.1Die Standorte der Bäume………………………………….... S.6,S7,S8
4.2 Die Baumart und deren Flechtenfrequenzwerte…………...S.8,S.9,S10
5. Diskussion5.1 Hypothesen verifizieren/falsifizieren………………………..…S.10,11
5.2 Die Beantwortung der Fragestellung……………………………...S.115.3 Die Relevanz unserer Aussagen
……………………………S.11, S.12
6. Literaturverzeichnis……………………….........S.13,S.14
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Flechten- Naturwissenschaftlicher Bericht
1. Einleitung
Bioindikatoren, oder auch Zeigerorganismen nennt man Lebewesen, welche schnell auf
Umweltänderungen reagieren, oder auf Grund ihrer Standorte, den Menschen Daten über jene
Umwelt geben können. Jenachdem welchen Organismus
man untersucht, erhält man
Informationen verschiedener
Bereiche der Umwelt. In unserem
Fall haben wir die Flechten an
verschiedenen Bäumen dafür
genutzt, um die Luftqualität in
Bülach zu überprüfen.
Die Flechte ist das Produkt einer
Symbiose eines Pilzes und einer
Alge. Während der Pilz der Alge
Schutz, Mineralstoffe und die
Möglichkeit sich an Orten
aufzuhalten, wo Algen im Normal-fall keine Überlebensmöglichkeit
hätten, anbietet, betreibt die Alge
Photosynthese und bietet dem Pilz
Kohlenhydrate an. Der Begriff
„Parasitismus“ wird ebenfalls
benutzt, da die Vorteile bei dieser
Vereinigung auf der Seite der Pilze
liegen und bei manchen Flechten
die Algen von Pilzfäden angegriffen und abgebaut werden. Es gibt vier Überarten: Krusten-,
Blatt-, Strauch-, und Bartflechten. Zu den Syntheseprodukten1 gehören Farbstoffe, welche der
1 Als Synthese (spätlateinisch synthesis, von griechisch σύνθεσις, sýnthesis - die Zusammensetzung,Zusammenfassung, Verknüpfung) bezeichnet man den Umsatz (die Vereinigung) von zwei oder mehr Elementen(Bestandteilen) zu einer neuen Einheit.[3]
Ein Beispiel für Bioindikatoren: In den Spalten Acker, Grünland und Wald
Sind verschiedene Pflanzen aufgelistet. In der Spalte
Bodeneigenschaften erkennt man welche Informationen man Anhand
dieser Pflanzen über den Boden gewinnen kann. [2]
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Flechten- Naturwissenschaftlicher Bericht
Mensch zum Färben nutzen kann. Zudem wachsen sie sehr langsam2 und sind nicht im Wasser zu
finden.
Wir nutzen für unsere Analyse eine weitere Charakteristika der Flechte: Sie reagiert sensibel auf
Veränderungen, wie zum Beispiel Umweltveränderungen.
2. Fragestellung und Hypothesen
2.1 Fragestellung
Unsere genaue Fragestellung lautet nun wie folgt: „ Was kann man, anhand der Anzahl Flechten,
an verschiedenen Orten in Bülach, etwas über die Luftqualität dieser Orte aussagen?“.
2.2 Hypothesen
1. Wir sind uns sicher, dass die Anzahl der Flechten, welche in einem Gebiet vorkommen, linear
mit der Annäherung an die Industriezonen von Bülach sinkt.
2. Wir gehen davon aus, dass die Baumart keine Rolle spielt und deswegen jeder Baum in etwa
gleichviele Flechten hat.
3.Material und Methode[4]
Bestimmung der Luftqualität aufgrund von 6 Zeiger-Flechtenarten auf
Stämmen von ausgewählten Laubbaumarten. ( WWF-Standart-Methode)
3.1. Auswahl der Untersuchungsflächen
Als Untersuchungsflächen3 kommen Quadratkilometerflächen oder Viertel-Quadratkilometer-
flächen, als einzelne Orte in Frage. Dabei ordnet man diese Fläche als ein Quadrat an. Alle
Resultate innerhalb dieses Quadrates, werden dann später zusammen bewertet. In diesen
Quadraten müssen acht geeignete Flechten-Trägerbäume vorkommen. Wir haben diese
Untersuchungsflächen in Gruppe 1,Gruppe2, Gruppe 3 und Gruppe 4 umbenannt. Somit nutzten
wir 4 Untersuchungsflächen für unsere Analyse. Die Gruppe 1 befindet sich im Industriegebiet.
2 Etwa 1-4mm im Durchmesser pro Jahr.3 Standorte
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Bis hin zur Gruppe 4 entfernen wir uns immer mehr vom Industriegebiet. Als Flechten- Träger-
bäume dürfen nur die verschiedenen Lindenarten, Ahornarten, Esche, Linde, Kastanienarten und
Eichenarten benutzt werden. Sie müssen einen Stammumfang von 90-280 cm haben und
freistehend sein. Sie müssen einen gerade wachsenden Stamm ohne Wucherungen, oder Wunden
haben.
3.2 Genaue Beschreibung der Untersuchungsflächen
Zur genauen Beschreibung der Untersuchungsflächen gehören eine eindeutige Ortsangabe und
möglichst viele allgemeine Feststellungen, wie zum Beispiel über die Geländeform, über
nahegelegene Siedlungen, Strassen und Verkehrsdichte sowie Industrie-und Gewerbeanlagen.
Am Einfachsten ist es, wie wir es gemacht haben, alle Bäume in einer Karte zu markieren.
3.3 Auswahl der Flechten-Trägerbäume
Im Zentralen Bereich dieser Quadrate werden eine gewisse Anzahl Bäume untersucht 4 , um eine
repräsentative Auskunft der Standorte auszusagen. Sind allerdings keine geeigneten Flechten-
Trägerbäume zu finden, dürfen auch die Randbereiche der Untersuchungsflächen mit einbezogen
werden.
3.4 Begrenzung der
Stichprobeflächen
Die Stichprobeflächen werden mit
Hilfe eines Flechten-Zählrahmens
begrenzt. Dazu wird der Flechten-
Zählrahmen mit 10 Testflächen auf
dem Stamm der Flechten-
Trägerbäume auf derflechtenreichsten Seite angebracht.
Die Unterkante des Flechten
Zählrahmens muss 120 cm über
dem Boden sein.
4 Je mehr Bäume untersucht werden, desto genauer sind die Resultate.
Ein Flechtenzähler [5]
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3.5 Auszählen der Zeiger-Flechten
Unsere Resultate basieren auf sechs verschiedene Arten von Flechten. Es wurden bei allen
Bäumen die Anzahl der Blasen-, Gelbblatt-, Runzel-, Linden-, Pflaumen-, und
Gelbpulverflechten gezählt und ausgewertet. Die Flechten werden, wenn sie grösser als einBleistiftdurchmesser sind mit in die Bewertung miteinbezogen und für jede Flechte wird gezählt,
in wie vielen der zehn Testflächen sie vorkommt. Das gibt für jede Zeiger-Flechte einen
Flechten-Frequenzwert von minimal 0 bis maximal 10. Alle Flechten-Frequenzwerte5 der sechs
Zeiger-Flechten ergeben zusammen die Flechtenfrequenzsumme6, welches wir dann analysiert
haben.
5 Die Anzahl der Testflächen, welche von den einzelnen Flechtenarten gefüllt werden.6 Die Summe aller, mit Flechten ausgefüllten Testbereichen an einem Baum
[6] Blasenflechte [7] Gelbpulverflechte
[8] Runzelflechte9 Lindenflechte
[10] Pflaumenflechte [11] Gelbblattflechte
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4. Resultate und Berechnungen
4.1 Die Standorte der Bäume
Die
Untersuchungsflächen in
der Stadt Bülach
Die Bäume der Zone Gruppe
1.Spitzahorn
2.Linde
3.Spitzahorn
4.Buche
5. Buche
6.Eiche
7.Spitzahorn
8.Bergahorn
1
2
3
45
6 78
[12] Alle Ortschaftsbilder
gehören zur selben Quelle
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8
5
3
7
2
6
4
1
Die Bäume der ZoneGruppe 2
1. Bergahorn
2. Esche
3. Linde
4. Esskastanie
5. Spitzahorn
6. Eiche
7. Linde
8. Rosskastanie
4
6
2
3
5
1
Die Bäume der ZoneGruppe 3
1. Birke
2.Föhre
3.Buche
4. Birke
5. Pappel
6. Linde
7. Apfelbaum
8. Eiche
87
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4.2 Die Bäume und deren Flechtenfrequenzwerte
Gebiet 1 Gebiet 2 Gebiet 3 Gebiet 4
Baumart Frequenz-wert
Baumart Frequenz-Wert
Baumart Frequenz-wert
Baumart Frequenz-wert
Spitzahorn 21 Bergahorn 15 Birke 8 Esche 16Linde 23 Esche 16 Föhre 6 Linde 10
Spitzahorn 14 Linde 20 Buche 26 Linde 18
Buche 12 Esskastanie 14 Birke 10 Esche 33
Buche 20 Spitzahorn 28 Pappel 11 Eiche 21Eiche 2 Eiche 10 Linde 25 Spitzahorn 25
Spitzahorn 11 Linde 19 Apfelbaum 15 Eiche 10
Bergahorn 16 Rosskastanie 21 Eiche 3 Eiche 25
Durchschnitt 14,875 Durchschnitt 17,875 Durchschnitt 13 Durchschnitt 19,75
5
Die Bäume der ZoneGruppe 4
1. Esche
2.Linde
3.Linde
4.Esche
5. Eiche
6. Spitzahorn
7. Eiche
8.Eiche
2
3
4
6
1
8
Die Vier obigen Grafiken zeigen die Untersuchungsfläche der Gruppe 1-4. Die Standorte der Bäumewurden ebenfalls markiert und im grünen Kästchen niedergeschrieben.
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In der oberen Tabelle kann man die
Durchschnittliche Punktzahl, der am Häufigsten
vorkommenden Baumartarten. Natürlich sagt diesnoch nicht besonders viel aus, da zum Beispiel die
Eiche 3 mal im Gebiet mit der besten Wertung, aber
nur einmal in jedem anderen Gebiet vorkommt und
damit sicher eine bessere Wertung erzielt, als wenn
es vermehrt im Gebiet 3 aufgetaucht würde. Darum haben wir einen erwarten Wert für jede Art
berechnet, für den Fall, dass die Bäume genau immer den durchschnittlichen Wert haben und
diesen mit dem echten Durchschnitt verglichen. Das heisst, dass wir zum Beispiel bei der Eiche3mal den Durchschnitt von Gebiet 4 genommen haben, da sie 3 mal in diesem Gebiet gemessen
wurde. In jedem anderen Gebiet wurde sie nur 1 mal gemessen, was bedeutet, dass wir den
Durchschnitt jedes anderen Gebietes noch einmal dazugerechnet haben und jene Summe durch
die ganze gesamte Anzahl an Eichen, die gemessen wurden(6) dividierten. Diese Prozedur nennt
man das Gewichtete Mittel.
In dieser Tabelle sind die Ergebnisse, die wir aus diesen Berechnung gezogen haben. Die
entscheidenden Werte sind die in der Spalte: Abweichungen in Prozent.
Mittelwert der Gebiete 16.37
Eiche 11.833333
Spitzahorn 19.
Linde 19.166666
Esche 21.666666
Buche 19.333333
Art Durchschnitt Erwartet Abweichung in Prozent
Eiche 11.8333333 17.5 -32.380952
Spitzahorn 19.8 16.45 20.3647416
Linde 19.1666667 17.1875 11.5151515
Esche 21.6666667 19.125 13.2897603
Buche 19.3333333 14.25 35.6725146
Mittelwert der Gebiete 16.375
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-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
Mittelwert
der gebiete
Eiche Spitzahron Linde Esche Buche
Hier noch graphisch dargestellt.
Rot: Durchschnittswert der Art. Grün: Erwarteter Wert. Violett: Abweichung in Prozent
Mit den gemessenen Flechtenfrequenzsummen können wir uns nun an diese Vorgabe orientieren:
Gemittelte Flechten-Frequenzsumme Bestimmung der Grösse der allgemeinen
Luftbelastung
0-12 Hohe Luftbelastung
>12-24 Mittlere Luftbelastung
>24 Geringe Luftbelastung
5. Diskussion
5.1 Hypothesen verifizieren/ falsifizieren
Hypothese 1: „Wir sind uns sicher, dass die Anzahl der Flechten, welche in einem Gebiet
vorkommen, mit der Annäherung an die Industriezonen von Bülach sinkt.“
Wir konnten mit den oben aufgezeigten Diagrammen unsere Hypothese verifizieren. Wenn man
sich den Durchschnitt aller Flechten-Frequenzsummen ansieht, so steigt diese von Gruppe 1zu
Gruppe 4 an. Allerdings hat Gruppe 3 den niedrigsten Wert, obschon sie nach unserer Hypothese
mehr Flechten, als die erste und die zweite Gruppe und weniger als die Vierte haben müsste. Wir
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müssten den ganzen Versuch in der dritten Gruppe wiederholen, da nicht ausgeschlossen ist, dass
während dem Messen Fehler passiert sind und, falls die Resultate sich nicht ändern, dann liegt die
proximate und die ultimate Ursache der Flechten-Frequenzsummen nicht an der Luft sondern, an
anderen Faktoren.
Hypothese 2: „Wir gehen davon aus, dass die Baumart keine Rolle spielt und deswegen jeder
Baum im gleichen Untersuchungsgebiet in etwa gleichviele Flechten hat.“
Aus den Resultaten und Berechnungen haben wir suggeriert, dass diese Hypothese sich nicht
bestätigen konnte. Es gab schon Unterschiede der Flechten-Frequenzsummen, innerhalb der
Bäume gleichen Artes.
Hypothese für die Ursache der Falsifizierung der Hypothese 2: Die Untersuchungsflächen
könnten gross genug gewesen sein, sodass die Bäume weit genug voneinander entfernt sein
konnten, und schon dort die Bäume untereinander von dem Luftbereich7 in denen sie leben nicht
mehr miteinander korrespondieren.
5.2 Die Beantwortung der Fragestellung
Fragestellung: „Was kann man, anhand der Anzahl Flechten, an verschiedenen Orten in Bülach,
etwas über die Luftqualität dieser Orte aussagen?“
Je mehr Flechten es an einem Ort hat, desto besser ist dort die Luftqualität, bei einer Höhe über
Meer von ca. 484 Meter und der Mindesttemperatur von ca.-17° C und der Höchsttemperatur von
ca. 32° C in Bülach.
5.3 Die Relevanz unserer Aussagen
Wir konnten die Bäume nicht mit 100 prozentiger Sicherheit bestimmen, da wir durch Bilder
von Knospen die zugehörige
Baumart bestimmen mussten.
7 Die Untersuchungsflächen sind mit der Absicht gewählt, dass die Bäume auf der ganzen Fläche dieselbe Luftnutzen. Dies ist hier wahrscheinlich nicht der Fall.
Gehört zu 13
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Die Zeichnungen, anhand wir die
Bäume identifiziert haben. [13]
Wie wir schon bei den Hypothesen gesehen haben, sind die Untersuchungen und Ergebnisse
nicht einwandfrei. Die Ergebnisse sind gewiss nützlich, jedoch fehlen uns zum Teil
Bezugssysteme. Es wäre von Vorteil, diesen Versuch in mehreren Ortschaften durchzuführen,
welche sich von Bülach unterscheiden. Die Kriterien der Unterscheidung würden sich auf die
Grösse der Ortschaft und insbesondere auf die Grösse des Industriegebietes und deren
Einwirkung auf die Umwelt belaufen.
Ein weiterer potentieller
Makel unserer
Untersuchungen könnte die
Ungenauigkeit der
Messungen sein. Wir haben
beim Messen die
Flechtenzähler am
flechtenreichsten Ort
platziert, wobei oft viele
Flechten um den Stamm
angeordnet sind. Allerdings sind sie nicht gleichmäßig verteilt,
weswegen wir auf das Kompensationsprinzip, welches nicht
analysiert wurde, ob es aufgeht, angewiesen sind.
Hätte man die Flechten über eine längere Zeitspanne, an mehreren Bäumen und an Kleineren,
und dafür mehreren Untersuchungsflächen untersucht, so hätte man die Ergebnisse miteinander
vergleichen können und es wären zwei Vorteile dabei herausgesprungen:
1. Ein Fehler bei der Messung hätte kein grosses Gewicht, da sich dieser Fehler einpendeln
würde.
2. Man hätte die Luftentwicklung während dieser Zeitspanne in den jeweiligen Zonen nochzusätzlich analysieren können.
Zudem ist die Anzahl der Flechten nur an der Luftqualität untersucht worden, wobei andere
Faktoren, wie zum Beispiel allfällige Fressfeinde, oder das Klima der jeweiligen Orte nicht
berücksichtigt worden sind.
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Flechten- Naturwissenschaftlicher Bericht
6. Literaturverzeichnis
[1] Bildnachweis Titelblatt
http://www.google.ch/imgres?q=flechte&um=1&hl=de&rlz=1T4ADSA_deCH437CH437&biw=
1366&bih=556&tbm=isch&tbnid=Sf49sMZxtIgHtM:&imgrefurl=http://www.umweltwirkungen.de/flechten/was-sind-flechten/index.html&docid=BWnH7P6gvfiA3M&imgurl=http://www.umweltwirkungen.de/imag
es/parmelia-sulcata.jpg&w=1204&h=903&ei=qcGBT-TwEsXN4QTuroHXBw&zoom=1&iact=hc&vpx=521&vpy=26&dur=4453&hovh=194&hovw=259&tx=173&ty=116&sig=112926690749682954924&page=4&tbnh=156&tbnw=226&start=43&ndsp=17&ved=1t:429,r:14,s:43,i:248 (08.04 2012, 19:10)
[2] Bildnachweis Bioindikator S2.
http://hypersoil.uni-muenster.de/0/05/18.htm (08.04,12 19:54)[3] Quellennachweis
Fußnote von S2.
http://de.wikipedia.org/wiki/Synthese (09.04.2012, 14:31)
[4] Quelle für Material und Methode:
In Anlehnung an das Dossier von Frau Ariane Spielmann.
[5] Bildquelle
Vom Dossier von Frau Ariane Spielmann.(2012,S.4)
[6] Bildquelle Blasenflechte
http://www.google.ch/imgres?q=blasenflechte&um=1&hl=de&sa=N&rlz=1T4ADSA_deCH437CH437&biw=1366&bih=556&tbm=isch&tbnid=DA0oVUFk3oq6tM:&imgrefurl=http://www.ag-burgwald.de/%3FFlora:Flechten&docid=bRmURFKZIsyICM&imgurl=http://www.ag-burgwald.de/images/Blasenflechte.jpg&w=400&h=266&ei=hPKKT7yXGpTT4QSn4MT0CQ&zoom=1&iact=hc&vpx=710&vpy=139&dur=353&hovh=183&hovw=275&tx=197&ty=100&sig=112926690749682954924&page=1&tbnh=109&tbnw=147&start=0&ndsp=21&ved=1t:429,r:4,s:0,i:74 (15.04.2012,18.11,S.5)
[7] Gelbpulverflechte Bild
http://www.google.ch/imgres?q=gelb+blattflechte&um=1&hl=de&sa=X&rlz=1T4ADSA_deCH4
37CH437&biw=1366&bih=556&tbm=isch&tbnid=xPLHQ7cqJpmTAM:&imgrefurl=http://www.vkz.de/de/heute/redaktion/serien/phaenomene-der-natur-2010/kw-14-gelbe-flechten-
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ueberall/&docid=Akb1WWhfP_mhuM&imgurl=http://www.vkz.de/uploads/pics/phaeno_gelbe.j
pg&w=600&h=400&ei=svOKT8KOIqik4ASWrqDCCQ&zoom=1&iact=hc&vpx=999&vpy=89&dur=1668&hovh=183&hovw=275&tx=124&ty=136&sig=112926690749682954924&page=5&tbnh=159&tbnw=206&start=73&ndsp=15&ved=1t:429,r:4,s:73,i:238 (15.04.2012,18.16, S5)
[8] Bild Runzelflechte
http://www.vogelschutz-kefenrod.de/Flechte-des-Jahres-2006.html (15.04.2012,18.20,S5)
{9] Bild Lindenflechte
http://www.flickr.com/photos/12639178@N07/6707936575/ (15.04.2012,18.26,S5)
[10] Bildquelle Lindenflechte
http://www.google.ch/imgres?q=Pflaumenflechte&um=1&hl=de&sa=N&rlz=1T4ADSA_deCH437CH437&biw=1366&bih=556&tbm=isch&tbnid=Amubdd6NO159zM:&imgrefurl=http://www.pflanzenliebe.de/innen/innen_flechten/innen_flechten.html&docid=Ako53fC7dOO-zM&imgurl=http://www.pflanzenliebe.de/innen/floragalerie_mittel/moose_farne_flechten_mittel /flechten_mittel/pflaumenflechte/pflaumenflechte6.jpg&w=277&h=385&ei=9_aKT4nSF4nm4QS7o6HMCQ&zoom=1&iact=hc&vpx=390&vpy=100&dur=525&hovh=265&hovw=190&tx=127&ty=147&sig=112926690749682954924&page=1&tbnh=110&tbnw=79&start=0&ndsp=24&ved=1t:429,r:2,s:0,i:70 (15.04.2012,18.28,S5)
[11] Gelbblattflechte
http://www.google.ch/imgres?q=gelbblattflechte&um=1&hl=de&sa=N&rlz=1T4ADSA_deCH43
7CH437&biw=1366&bih=556&tbm=isch&tbnid=fNGxaXufHgKpJM:&imgrefurl=http://foto.stuttgarter-zeitung.de/gallery_details.php%3Fmediaid%3D188940&docid=-gdslStTMcmNCM&imgurl=http://foto.stuttgarter-zeitung.de/media/thumb_2/188940.jpg%253Fv1&w=400&h=261&ei=HvuKT9ysPJH14QT_7NitBw&zoom=1&iact=rc&dur=105&sig=112926690749682954924&page=1&tbnh=126&tbnw=193&start=0&ndsp=9&ved=1t:429,r:0,s:0,i:68&tx=157&ty=64 (15.04.2012,18.48,S5)
[12] Bildquelle
Von einem Dossier von Frau Ariane Spielmann.(2012,S.6,S7,S8)
[13] Bildquelle
Dossier von Frau Ariane Spielman(2012,S.11,S.12)
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