Volcanic landscapes often present advantages for people who inhabit the surrounding areas, but the increasing numbers of people threatened by potential activity increases as these settlements grow. It is thus of vital importance to glean as much information as possible by monitoring active volcanoes (including seismicity, ground deformation, gas flux and temperature changes). Although volcanic behaviour can be difficult to predict, precursory information can often be identified retrospectively (once an eruption begins) to help link antecedent behaviour to eruption attributes. Likewise, eruption relics can be used to identify processes in pre-eruptive magma. Additionally, a huge amount of information may be gathered through experimentation on rock and magma samples. This study combines field and analytical studies of natural samples from Volcán de Colima (Mexico), Mount St. Helens (USA) and Soufrière Hills (Montserrat) with high-temperature magma deformation experiments to investigate the processes involved with magma ascent during dome-building eruptions (Figure S-1). The study of conduit-dwelling magma is of the utmost importance for understanding transitions from effusive to explosive eruptions. Of primary interest is the rheology of highly crystalline magmas that make up the magma column. Rheology is integrally linked to the composition and textural state (porosity, crystallinity) of magma as well as the stress, temperature and strain rate operative during flow. Many studies have investigated the rheology of multi-phase magmas, but in Chapter 2 this is notably linked to the evolution of the physical properties of the magmas; tracing the changes in porosity, permeability, Poisson’s ratio, Young’s modulus during strain dependent magmatic flow. Especially at high strain rates mechanical degradation of the magma samples may supersede magmatic flow and crystal rearrangement as the dominant form of deformation, resulting in lower apparent viscosities than those anticipated from magmatic state. This leads to an evolution of the fracture network to form inhomogeneous distribution of the permeable porous network; with damage zones cutting through areas of densification. In a conduit setting this is analogous to the formation of a dense, impermeable magma plug which would prohibit degassing through the bulk of the magma. Degassing may or may not proceed along conduit margins, and the plug formation could lead to critical overpressures forming in the conduit and result in highly explosive eruption. During the multi-scale process of strain localisation it is also probable that another previously unforeseen character acts upon magma rheology. Chapter 3 details the first documentation of crystal plasticity in experimentally deformed multi-phase magmas. The extent of the crystal plasticity (evidenced by electron backscatter diffraction (EBSD)) increases with increasing stress or strain, and thus remnant crystals may be used as strain markers. Thus it seems that crystal-plastic deformation plays a significant role in strain accommodation under magmatic conditions. Indeed plastic deformation of phenocrysts in conduit magmas may be an important transitional regime between ductile flow and brittle fracture, and a time-space window for such deformation is envisaged during the ascent of all highly-crystalline magmas. This phenomenon would favour strain localisation and shear zone formation at conduit margins (as the crystal-plastic deformation leads the magma toward brittle failure) and ultimately preferentially result in plug flow. During volcanic eruptions, the extrusion of high-temperature, high-viscosity magmatic plugs imposes frictional contact against conduit margins in a manner that may be considered analogous to seismogenic faults. During ascent, the driving forces of the buoyant magma may be superseded by controls along conduit margins; where brittle fracture and sliding can lead to formation of lubricating cataclasite, gouge or pseudotachylyte as described in Chapter 4 at Mount St. Helens. Within volcanic systems, background temperatures are significantly higher than the geotherm permits in other upper-crustal locations, whereas confining pressures are much lower than in high-temperature, lower-crustal settings: thus via their exceptional ambient P-T conditions, volcanic systems represent unique environments for faulting. This can result in the near-equilibrium melting and slow recrystallisation of frictional melt, which hinders the development of signature pseudotachylyte characteristics. Thus frictional melting may be more common than previously thought. Indeed Chapter 5 documents a second occurrence at Soufrière Hills volcano. Here, the formation is linked to repetitive seismic “drumbeats” which occurred during both the eruption at Mount St. Helens and at Soufrière Hills. Strain localisation, brittle rupture, sliding and the formation of shear bands along the conduit margin can have important implications for the dynamics of eruptions. Specifically, the capability of degassing via the permeable porous network may be strongly influenced by the formation of pseudotachylyte, which has almost no porosity. Based on the findings in chapters 4 and 5, a series of high-velocity rotary shear (HVR) experiments were performed. In Chapter 6 the results of these experiments demonstrate the propensity for melting of the andesitic and dacitic material (from Soufrière Hills and Mount St. Helens respectively) at upper conduit stress conditions (<10 MPa). Additionally, frictional melting induces a higher resistance to sliding than rock on rock (which follows Byerlee’s friction coefficient) and thus can act as a viscous brake. Variable-rate HVR experiments which mimic rapid velocity fluctuations during stick-slip motion demonstrate velocity-weakening behaviour of melt, with a tendency for unstable slip. The occurrence of frictional melting can explain the self-regulating, cyclic progression of stick-slip motion during viscous magma ascent and additionally accounts for the fixed-location, repetitive “drumbeats” via the arrival of fresh magma at the source.

The evolution of the vertebral column is marked by profound morphological changes that have a strong impact on organismal biology. The vital functions of the axial skeleton range from protecting the neural structures through sustaining the body posture to physiological aspects such as breathing. Archosaurs (crocodiles, birds and dinosaurs), as a group, display a striking variety of body plans and vertebral morphologies. This dissertation aims to contribute to the understanding of the pattern and the genetic basis for the evolution of the vertebral column in archosaurs. The transdisciplinary project comprises five chapters. Framed by a general introduction (chapter 1) and the conclusion (chapter 5), the second chapter considers, from a morphofunctional point of view, the question of (1) why differences in the vertebral column evolved. The present thesis revealed a strong link between the digitally simulated flexion pattern of the presacral vertebral column and the axial movements of modern archosaurs during related activities such as feeding and locomotion: this correlation allowed the inference of the feeding range and locomotor options in the extinct archosaur Plateosaurus. This long-necked dinosaur was primarily adapted as mid-level browser, obtaining food that was at or above the horizontal level of its head. There is currently no evidence to unambiguously interpret the locomotion style of Plateosaurus. The morphofunctional analysis supported both a quadrupedal and a bipedal posture. The third chapter addresses, from a molecular biology point of view, the question (2) of how modern taxa develop their vertebral columns. It provides insights into the genetic basis for the embryonic development of the vertebral column in modern archosaurs, which includes the highly conserved Hox genes. The Hox gene expression pattern was detected in the Nile crocodile (Crocodylus niloticus) via whole-mount in situ hybridisation experiments. Hox paralog genes 4 and 5 are expressed in the cervical region of the crocodile. The anterior expression limit of HoxC-6 marks the cervicothoracic transition. The expression of Hox paralog genes 7 and 8 is restricted to the dorsal series. The same Hox genes are expressed along the anteroposterior body axis of crocodiles, chickens and mice, but the pattern of expression is different. The comparative analysis revealed two general processes that are accompanied by evolutionary differences in the axial skeleton: 1) expansion and condensation as well as 2) a shift of genetic activity corresponding to different vertebral counts. The strong association between the anterior limits of the expression of specific Hox genes and the borders between morphological regions of the vertebral axis in a variety of vertebrate species stimulated the work presented in the fourth chapter. It considers the question (3) of whether we can infer that the development of the vertebral column took place in extinct animals. The direct correlation between vertebral Hox code and quantifiable vertebral morphology shows that the genetic code is deducible from vertebral morphology in modern crocodiles, chickens and mice. Applying these findings to the fossil relative Plateosaurus revealed that the hypothetical Hox code for the dinosaur would be generally similar to the crocodilian Hox gene expression pattern, but with the variation that the anterior region is expanded, as in birds. The integrative analysis (morphology, genes and fossils) of the vertebrae greatly enhanced our knowledge of evolutionary processes and provided valuable information about the possible reasons, genetic basis and pattern for evolutionary changes of the vertebral column in extant and extinct archosaurs. / Im Laufe der Evolution hat die Wirbelsäule tiefgreifende morphologische Veränderungen erfahren, die sich signifikant auf die Biologie der Organismen ausgewirkt haben. Die lebenswichtigen Funktionen des Axialskeletts reichen vom Schutz der neuralen Strukturen, über die Stützung des Körpers, bis hin zu physiologischen Aufgaben wie beispielsweise der Atmung. Archosauria (Krokodile, Vögel und Dinosaurier) zeigen eine bemerkenswerte Vielfalt an Körperbauplänen und Wirbelmorphologien. Das Ziel der Dissertation besteht darin, einen entscheidenden Beitrag zum Verständnis der Muster und der genetischen Basis für die Evolution der Wirbelsäule bei Archosauriern zu liefern. Das interdisziplinäre Projekt umfasst fünf Kapitel. Neben einer allgemeinen Einleitung (Kapitel 1) und den Schlussbemerkungen (Kapitel 5), widmet sich das zweite Kapitel aus morphofunktionaler Sicht der Frage (1) warum sich Unterschiede in der Wirbelsäule während der Evolution entwickelt haben. Die vorliegende Arbeit zeigt einen engen Zusammenhang zwischen dem digital simulierten Flexionsmuster der präsakralen Wirbelsäule und den axialen Bewegungen moderner Archosaurier während relevanter Aktivitäten wie beispielsweise Nahrungsaufnahme und Lokomotion. Diese Korrelation ermöglichte es, auf die Nahrungsreichweite sowie die Fortbewegungsmöglichkeiten des ausgestorbenen Archosauriers Plateosaurus rückzuschließen. Dieser langhalsige Dinosaurier war primär als Laubäser auf mittlerem Niveau angepasst, der Nahrung auf oder oberhalb seiner horizontalen Kopfhöhe aufgenommen hat. Es konnte kein eindeutiger Hinweis auf die Fortbewegungsweise von Plateosaurus erbracht werden. Die Ergebnisse der morphofunktionalen Analyse unterstützen sowohl eine quadrupedale als auch eine bipedale Haltung. Das dritte Kapitel behandelt aus molekularbiologischer Sicht die Frage (2) wie moderne Arten ihre Wirbelsäule entwickeln. Es liefert Einsichten in die genetische Basis der embryonalen Entwicklung der Wirbelsäule von modernen Archosauriern; die hoch konservativen Hox Gene. Das Expressionsmuster der Hox Gene wurde beim Nilkrokodil (Crocodylus niloticus) mittels whole-mount in situ Hybridisierungsexperimenten nachgewiesen. Die Hox Gene der paralogen Gruppe 4 und 5 werden in der Halswirbelsäule des Krokodils exprimiert. Die anteriore Expressionsgrenze von HoxC-6 markiert den Übergang von Hals- zu Brustwirbelsäule. Die Hox Gene der paralogen Gruppe 7 und 8 sind auf die Brust- und Lendenwirbelsäule begrenzt. Die gleichen Hox Gene werden entlang der anteroposterioren Körperachse des Krokodils, des Huhns und der Maus exprimiert. Das Muster der Expression ist jedoch unterschiedlich. Die vergleichende Analyse hat zwei generelle Prozesse aufgezeigt, die mit den evolutionären Veränderungen des Axialskeletts in Zusammenhang stehen: 1) die Expansion und Kondensation sowie 2) eine Verschiebung der genetischen Aktivität entsprechend der unterschiedlichen Wirbelanzahl. Der enge Zusammenhang zwischen den anterioren Expressionsgrenzen von spezifischen Hox Genen und den Grenzen zwischen morphologischen Regionen der Wirbelsäule bei einer Vielzahl von Wirbeltierarten regte die Arbeit an, die im vierten Kapitel vorgestellt wird. Es widmet sich der Frage (3) ob man auf die Entwicklung der Wirbelsäule von ausgestorbenen Tieren rückschließen kann. Die direkte Korrelation zwischen dem Hox Code und der quantifizierbaren Wirbelmorphologie zeigt, dass der jeweilige genetische Code von der Wirbelform des modernen Krokodils, Huhns und der Maus ableitbar ist. Diese Ergebnisse wurden auf den fossilen Verwandten Plateosaurus angewendet und lieferten den hypothetischen Hox Code für den Dinosaurier. Er wäre generell ähnlich zum Hox Gen-Expressionsmuster des Krokodils mit der Variation, dass die anteriore Region wie beim Vogel expandiert wäre. Die integrative Analyse (Morphologie, Gene und Fossilien) der Wirbel hat unsere Kenntnis über evolutionäre Prozesse grundlegend erweitert. Sie hat wertvolle Informationen über die möglichen Ursachen, die genetische Basis sowie das Muster der evolutionären Veränderungen der Wirbelsäule heutiger und ausgestorbener Archosaurier geliefert.

Die Stadtplanung ist zunehmend mit sozialräumlichen Segregationsprozessen und „gespaltenen Städten“ konfrontiert, die mit gesellschaftlicher Marginalisierung und Ausgrenzung sozial benachteiligter Bevölkerungsgruppen einhergehen. Insbesondere Kinder und Jugendliche mit Migrationshintergrund wachsen zum Teil in problembelasteten Stadtvierteln auf, in denen die einheimische Bevölkerung zur Minderheit geworden ist, was zur Entwicklung von Parallelgesellschaften oder ethnischen Enklaven führen kann. Auch im Bildungssystem lassen sich vielfältige Aspekte von Integration und Segregation beobachten. Besonders gravierend stellt sich die Bildungssituation für die Bewohner sogenannter Problemviertel dar, unter denen Immigranten mit niedrigem sozioökonomischen Status meistens überrepräsentiert sind und deren Kinder sich nur geringe Chancen auf dem Arbeitsmarkt einrechnen können. In Luxemburg ist man sich der Bedeutung dieses Themas zunehmend bewusst. Die besondere Sprachensituation Luxemburgs sowie die außergewöhnlich hohe Zahl an Migranten führen dazu, dass sich auch in Luxemburg sozialräumliche Segregationsprozesse identifizieren lassen. Im Rahmen der Sozialplanung Luxemburgs wird die soziale Bevölkerungsstruktur genauer analysiert. Integration fängt bereits in der Schule, wenn nicht sogar in der Vorschule an. Deswegen sind Maßnahmen zur Integration von sozial benachteiligten Kindern in den Schulen und im Umfeld der Schulen besonders wichtig. Mein Promotionskonzept bezieht sich auf die Erweiterung der schulischen und außerschulischen Fördermöglichkeiten, die erforderlich sind, um hauptsächlich in sozial benachteiligten Stadtvierteln der Stadt Luxemburg ein lokales Netzwerk zu schaffen, das erlaubt Bewohner und insbesondere Kinder besser zu integrieren. Ein zentrales Anliegen der Arbeit ist deswegen die Untersuchung der Kooperation zwischen Schulen und der Gemeinde in den jeweiligen Schulbezirken. Dabei stellt die Analyse des sozialen Hintergrunds der Schüler und die Gegebenheiten des jeweiligen Einzugsgebietes der Schule den Ausgangspunkt für diese Untersuchung dar. Eine rein quantitativ ausgerichtete statistische Analyse reicht natürlich nicht aus, um die „Problemschulen“ zu untersuchen. Ergänzend zu den Ergebnissen der Berechnung eines sozialen Indexes für die Schulbezirke werden in ausgewählten Beispielen qualitative Fallstudien durchgeführt, in denen die Wechselwirkungen zwischen schulischen Aktivitäten und kommunalplanerischen Mitteln genauer untersucht werden.

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In order to increase our understanding of magma mixing processes and their impact on the geochemical evolution of silicate melt we present in the following works, the first set of experiments performed using natural basaltic and rhyolitic melts. In particular, we investigate the interplay of physical dynamics and chemical exchanges between these two melts using time-series mixing experiments performed under controlled, chaotic, dynamical conditions. The variation of major and trace elements is studied in detail by electron microprobe (EMPA) and Laser Ablation ICP-MS (LA-ICP-MS) and the time-evolution of chemical exchanges during mixing is investigated. Using the concentration variance as a proxy to measure the rate of chemical element homogenization in time, a model to quantify chemical element mobility during chaotic mixing of natural silicate melts is proposed. The morphology of mixing patterns at different times is quantified by measuring their fractal dimension and an empirical relationship between mixing time and morphological complexity is derived. The complexity of mixing patterns is also compared to the degree of homogenization of chemical elements during mixing and empirical relationships are established between the fractal dimension and the variation of concentration variance of chemical elements in time. Finally we discuss the petrological and volcanological implications of this work. / Um unser Verständnis über die Prozesse bei der Vermischung von Magmen und dessen Auswirkungen auf die geochemische Entwicklung von Silikatschmelzen zu verbessern, werden in dieser Arbeit erstmalig eine Reihe von „Magma Mixing“ Experimenten vorgestellt, in der natürliche Basalte und Rhyolite verwendet werden. In dynamischen Zeitreihen-Mischungsexperimenten, die unter kontrollierten, chaotischen, dynamischen, Bedingungen abliefen, wurde vor allem das Zusammenspiel der physikalischen Prozessen durch das mechanische Vermengen zweier Schmelzen und der resultierenden chemischen Austauschreaktionen durch Diffusion an den Grenzflächen zwischen diesen beiden Schmelzen untersucht. Die Variation von Haupt- und Spurenelementen wurde mittels Elektronen-Mikrosonde (EMPA) und Laser Ablation ICP-MS (LA-ICP-MS) im Detail untersucht und zusätzlich konnte die zeitliche Entwicklung des chemischen Austauschs während des Mischungsvorgang dargestellt werden. Die Varianz der Konzentration einzelner Elemente über die Grenzflächen zwischen Basalt und Rhyolit hinweg wurde als Proxy verwendet, um die Homogenisierungsrate der chemischen Elemente bezogen auf die Zeit zu bestimmen. Dies wird als Modell vorgeschlagen, mit dem die Mobilität chemischer Elemente während chaotischem Mischens von natürlichen Silikatschmelzen quantifiziert werden kann. Im Weiteren wurde mit Hilfe von Fraktalanalyse die Morphologie der Mischungsmustern zu unterschiedlichen Zeiten quantifiziert und eine empirische Beziehung zwischen Mischzeit und morphologischer Komplexität abgeleitet. Die Komplexität der Mischungsmuster wurde zudem mit dem Grad der Homogenisierung der chemischen Elemente während des Mischens verglichen. Dadurch konnten empirische Beziehungen zwischen der fraktalen Dimension von Mischungsmorphologien und der zeitlichen Variation der Konzentration von chemischen Elementen abgeleitet werden. Im Laufe dieser Arbeit werden zudem die petrologischen und vulkanologischen Auswirkungen diskutiert.

The Archosauria represent the most successful clade within tetrapods, having a large diversity in terms of species, diet spectra, body plans and locomotion styles. This is also true for the skull morphology, which shows a wide variety in shape and size, as well as in the common formation of beaks, crests, domes or horns. Archosaur skulls have been studied intensively in terms of their morphology, ontogeny, function, ecology and behavior in the past, but most of these studies have largely been restricted to case studies of single species or only a small number of taxa. The aim of the current thesis is to obtain better and comprehensive insight into skull shape diversity of archosaurs by using a two-dimensional geometric morphometric approach, with a special focus on ontogenetic and macroevolutionary patterns and their relation to function and ecology. Skull shape variation was quantified for Crocodylomorpha (including an ontogenetic series of the recent caimanine alligatorid Melanosuchus niger), Pterosauria, Sauropodomorpha and Theropoda. The material used for the analyses consists of skull reconstructions published in the scientific literature and photographs of skull material. The most important results of the thesis are summarized as follows: •The use of different skull reconstructions of the same specimen from the scientific literature has no significant influence on the results of morphometric analyses. However, the results could be potentially falsified by the use of reconstructions based on highly incomplete, strongly deformed or pathologic specimens. •In some cases the degree of intraspecific variation of one species can be as great as the interspecific variation of closely related species with similar ecological niches. Thus, species with great intraspecific diversity could have an impact on the results of morphometric analyses. •The skull shape of Archosauria is strongly correlated with function. A closer examination within theropod skulls reveals that the shape of the postrostrum is probably more affected by functional constraints than the snout, but the greatest correlation to the function was found in the orbital shape. The latter result supports previous studies on the biomechanics of theropod skulls. A comparison of the ontogenetic bite force performance with the cranial growth in the alligatorid Melanosuchus and biomechanical studies on crocodile skulls reveals that ontogenetic shape changes, especially in the orbital and postorbital region, are functional constrained. •Both ontogenetic and interspecific skull shape variation in archosaurs is correlated to diet preferences and feeding behaviour. A comparison between carnivorous and non-carnivorous (i.e. omnivorous and herbivorous) theropods reveals that both ecological groups occupy large areas within the morphospace without showing a significant overlap. Furthermore, small-bodied theropods tend to have a larger diet spectrum, suggesting that diet preferences within theropods are probably size related. •The distribution of taxa within the morphospace of Crocodylomorpha, Pterosauria, Sauropodomorpha and Theropoda is strongly correlated with the phylogenetic interrelationship of these clades: Closely related taxa appear closer to one another within the morphospace than more distantly related taxa. This result indicates that skull shape in archosaurs is further constrained by phylogeny. •When inferred from geometric morphometric data, disparity results proved to be similar to those based on limb measurements and discrete characters from phylogenetic analyses. This results justifies the use of geometric morphometric data as a further and equally useful proxy for addressing disparity. •Early archosaur hatchlings share features of the skull shape, including short, pointed snouts, enlarged orbits and large postorbital regions. However, ontogenetic shape changes are only congruous in terms of a relative increase of the snout length and a relative decrease of the orbit size. The degree of these changes is not uniform, so that adult specimens of different species can vary substantially in snout length or orbit shape. Furthermore, archosaurs show a huge variability of changes in the snout depth, the length of the postorbital region as well as the relative size of the antorbital fenestra and the lateral temporal fenestra during ontogeny. This variability in ontogenetic trajectories probably causes the large skull shape diversity found in archosaurs. •Due to the great variability in ontogenetic trajectories, cranial evolution of archosaurs is strongly affected by heterochronic events. Skull shape evolution of Crocodylomorpha, Sauropodomorpha, basal theropods, Tyrannosauroidea as well as derived Oviraptoridae, Dromaeosauridae and Troodontidae was probably influenced by peramorphosis. However, within Crocodylia the short skull of Osteolaemus might result from a paedomorphic event. This is also likely for the short-snouted basal theropods Daemonosaurus and Limusaurus. The great similarity in the skull shapes of the juvenile megalosaurid Sciurumimus and basal coelurosaurs reveals that the skull shapes of the latter might be also caused by paedomorphosis. Further paedomorphic trends are suspected for the skull evolution of basal Maniraptora and Avialae. The heterochronic events found seem to correlate with body size evolution. / Die Archosaurier repräsentieren die erfolgreichste Gruppe unter den Tetrapoden, die durch eine große Diversität an Arten, Nahrungspektren, Bewegungsformen und im Körperbau gekennzeichnet ist. Dies gilt auch für die Schädelmorphologie, die durch eine große Variation in Größe und Formen sowie der häufigen Ausbildung von Schnäbeln, Hörnern, Hauben und Kämmen gekennzeichnet ist. Die Schädel der Archosaurier wurden in der Vergangenheit intensiv hinsichtlich ihrer Morphologie, Ontogenese, Funktion, Ökologie und Verhalten untersucht, jedoch beschränken sich die meisten Arbeiten auf Fallstudien zu einzelnen Arten bzw. einer kleinen Auswahl von Taxa. In der vorliegenden Arbeit soll die Diversität der Schädelmorphologie innerhalb der Archosaurier mit Hilfe von zwei-dimensionaler geometrischen Morphometrie auf breiterer Ebene untersucht werden. Dabei sollen sowohl ontogenetische als auch makroevolutive Muster und ihre Beziehung zu Funktion und Ökologie näher betrachtet werden. Eine Quantifizierung der Schädelform erfolgte für Crocodylomorpha (inklusive einer ontogenetischen Serie des rezenten Alligatoriden Melanosuchus niger), Pterosauria, Sauropodomorpha und Theropoda. Als Grundlage dienten publizierte Schädelrekonstruktionen aus der wissenschaftlichen Literatur sowie Fotos von Schädelmaterial. Die wichtigsten Ergebnisse der Arbeit sind wie folgt zusammengefasst: •Die Verwendung von verschiedenen Schädelrekonstruktionen desselben Individuums aus der wissenschaftlichen Literatur hat keinen signifikanten Einfluss auf die Ergebnisse von morphometrischen Analysen. Die Ergebnisse können jedoch durch die Verwendung von Rekonstruktionen verfälscht werden, die auf unvollständigem, stark verformtem oder pathologisch verändertem Material basieren. •In einigen Fällen kann das Maß der innerartlichen Variation vergleichbar sein mit der zwischenartlichen Variation von nah-verwandten Arten mit ähnlichen ökologischen Nischen. Daher können Arten mit großer innerartlichen Variation die Ergebnisse von morphometrischen Analysen beeinträchtigen. •Die Schädelform der Archosaurier korreliert stark mit der Funktion. Eine detaillierte Untersuchung an Theropoden-Schädeln zeigt, dass die Form des Hinterhaupts stärker durch Funktion beeinflusst wird als die Form der Schnauze. Die größte Korrelation zwischen Form und Funktion findet sich in der Augenhöhle, was die Ergebnisse früherer Arbeiten zur Biomechanik von Theropoden-Schädeln unterstützt. Ein Vergleich der ontogenetischen Beißkraftleistung mit dem Schädelwachstum bei Melanosuchus mit biomechanischen Studien an Krokodilschädeln zeigt, dass ontogenetische Veränderungen der Schädelform, speziell im Augen- und Hinterhauptsbereich, funktional beeinträchtigt sind. •Sowohl ontogenetische als auch interspezifische Variation der Schädelform korrelieren bei Archosauriern mit Nahrungspräferenzen und Fressverhalten. Ein Vergleich zwischen karnivoren und nicht-karnivoren (d.h. omnivoren und herbivoren) Theropoden zeigt, dass beide ökologischen Gruppen große Bereiche im „Morphospace“ einnehmen, jedoch nicht signifikant miteinander überlappen. Kleinere Theropoden besitzen hier ein breiteres Nahrungspektrum, so dass Präferenzen in der Nahrung wahrscheinlich größenabhängig sind. •Die Verteilung der Taxa im „Morphospace“ der Crocodylomorpha, Pterosauria, Sauropodomorpha und Theropoda korreliert stark mit dem phylogenetischen Verwandtschaft dieser Gruppen, d.h. das näher verwandte Taxa im „Morphospace“ näher beieinander liegen als entfernt verwandte Taxa. Dieses Ergebnis zeigt weiterhin, dass die Schädelform der Archosaurier auch durch die phylogenetische Verwandtschaft beeinträchtigt ist. •Übereinstimmungen in den Ergebnissen von Disparitätsanalysen basierend auf geometrischer Morphometrie mit solchen basierend auf Längenmessungen und diskreten Merkmalen aus phylogenetischen Analysen zeigen, dass Disparität über mehrere Proxies gemessen werden kann, inklusive geometrisch morphometrischer Daten. •Die Schädelformen von verschiedenen Archosaurier-Schlüpflingen ähneln einander durch das Vorhandensein einer kurzen Schnauze, großen Augenhöhlen und einer vergrößerten Hinterhauptsregion. Allgemeine ontogenetische Veränderungen betreffen die relative Verlängerung der Schnauze und die relative Verkleinerung der Augenhöhle. Diese Veränderungen sind allerdings nicht einheitlich in ihrer Intensität, so dass ausgewachsene Individuen verschiedener Arten sich deutlich in der Länge der Schnauze und der Form der Augen unterscheiden können. Des Weiteren besitzen Archosaurier ein große ontogenetische Variabilität hinsichtlich der Höhe der Schnauze, der Länge des Hinterhaupts sowie der relativen Größe des Antorbitalfensters und des lateralen Temporalfensters. Die große Variabilität der ontogenetischen Trajektorien ist wahrscheinlich für die große Diversität an Schädelformen innerhalb der Archosaurier verantwortlich. •Aufgrund der großen Variabilität ontogenetischer Trajektorien ist die Schädelevolution der Archosaurier sehr stark durch heterochronische Ereignisse geprägt. Die Schädelevolution von Crocodylomorpha, Sauropodomorpha, basalen Theropoden, Tyrannosauroidea sowie abgeleiteten Oviraptoridae, Dromaeosauridae und Troodontidae ist wahrscheinlich durch Peramorphose beeinflusst. Innerhalb der Crocodylia resultiert der kurze Schädel von Osteolaemus wahrscheinlich aus einer Pädomorphose. Das ist wahrscheinlich auch der Fall für die beiden kurzschnauzigen basalen Theropoden Daemonosaurus und Limusaurus. Die große Übereinstimmung der Schädelform des juvenilen Megalosauriden Sciurumimus mit dem von basalen Coelurosauriern könnte ebenfalls ein Hinweis sein, dass die Schädelform der basalen Coelurosaurier das Resultat einer Pädomorphose ist. Weitere pädomorphe Ereignisse könnten in der Schädelevolution der Maniraptora und Avialae aufgetreten sein. Die heterochronischen Ereignisse scheinen in enger Beziehung zur Evolution der Körpergröße zu stehen.

Die Gattung Ptychogaster POMEL, 1847 (REPTILIA, TESTUDINES) gehört zur Familie der Geoemydidae und wurde vom Mittel-Eozän bis zum Ober-Miozän in Mitteleuropa nachgewiesen. Es handelt sich um Sumpfschildkröten mit einer, je nach Spezies, mehr oder weniger terrestrisch/amphibischen Lebensweise. Wesentliche Charakteristika der Gattung sind der mobile Plastronhinterlappen, die frühe Ankylose der Knochenplatten des Panzers, die testudinide Neuralreihe, das emydine Pygale und die charakteristische Form der Epiplastrallippe. Im Laufe der langen Forschungsgeschichte kam es aufgrund der hohen individuellen Variabilität zur Aufstellung zahlreicher Synonyme und Nomina dubia. In dieser Arbeit wird von der Validität von 21 Arten ausgegangen, wobei 2 neue Arten vorgestellt werden. Synonyme (14) und Nomina dubia (7) werden erläutert. Es werden alle bekannten europäischen Ptychogaster-Fundorte aufgelistet und eine Merkmalstabelle präsentiert. Anatomie und Osteologie der Gattung werden eingehend dargestellt. Stratigraphische und geographische Verbreitung wie auch die Paläoökologie von Ptychogaster werden beschrieben. Die beiden neuen Ptychogaster-Arten werden mit Ptychogaster bavaricus n.sp. und Ptychogaster suntgowensis n.sp. benannt. / The genus Ptychogaster POMEL, 1847 (REPTILIA, TESTUDINES) belongs to the family Geoemydidae and existed from the Middle-Eocene until the Upper-Miocene in Central Europe. Ptychogastrids were terrapins with, depending on the species, more or less terrestrial/amphibian way of living. Substantial characteristics of the genus are the mobile posterior lobe of the plastron, the early ancylosis of the bony shell, the testudinid neural series and the distinct shape of the epiplastral lip. During the long research history it came, due to the high individual variability, to the nomination of numerous synonyms and nomina dubia. In this thesis the validity of 21 species is assumed whereat 2 new species are introduced. Synonyms (14) and nomina dubia (7) are illustrated. The known European Ptychogaster sites are listed and a key to the species is presented. Functional anatomy and osteology of the genus are depicted in detail. Stratigraphic and geographic distributions as well as the paleoecology of Ptychogaster are described. The two new Ptychogaster-species are named Ptychogaster bavaricus n.sp. and Ptychogaster suntgowensis n.sp..

The Central Asian Orogenic Belt (CAOB) is one of the world's largest accretionary orogens, which was active during most of the Paleozoic. In recent years it has again moved into focus of the geological community debating how the acrreted lithospheric elements were geographical arranged and interacting prior and/or during the final amalgamation of Kazakhstania. In principal two families of competing models exist. One possible geodynmaic setting is based on geological evidence that a more or less continuous giant arc connecting Baltica and Siberia in the early Paleozoic was subsequently dissected and buckled. Alternatively an archipelago setting, similar to the present day south west Pacific was proposed. This thesis collates three studies on the paleogeography of the south western part of the CAOB from the early Paleozoic until the latest Paleozoic to earliest Mesozoic. It is shown how fragments of Precambrian to early Paleozoic age are likely to have originated from Gondwana at high southerly paleolatitudes (~500 Ma), which got then accreted during the Ordovician (~460 Ma), before this newly created terrane agglomerate (Kazakhstania) migrated northwards crossing the paleo-equator. During the Devonian and the latest Early Carboniferous (~330 Ma) Kazakhstania occupied a stable position at about ~30°N. At least since this time the area underwent several stages of counterclockwise rotational movements accompanying the final amalgamation of Eurasia (~320 - ~270 Myr). This overall pattern of roughly up to 90° counterclockwise bending was replaced by internal relative rotational movements in the latest Paleozoic, which continued probably until the early Mesozoic or even the Cenozoic. In Chapter 2 a comparison of declination data acquired by a remagnetization process during folding in the Carboniferous and coeval data from Baltica and Siberia lead to a documentation and quantification of rotational movements within the Karatau Mountain Range. Based on this results it is very likely that the rotational reorganization started in the Carboniferous and was active until at least the early Mesozoic. Additionally, the data shows that maximal declination deviation increases going from the Karatau towards the Tianshan Mountains (i.e. from North to South). This observation supports models claiming that Ural mountains, Karatau and Tianshan once formed a straight orogen subsequently bent into a orocline. The hinge of this orocline is probably hidden under the sediments of the Caspian basin. In chapter 3 we show that inclination shallowing has affected the red terrigenous sediments of Carboniferous age from the North Tianshan. The corrected inclination values put this part of the Tianshan in a paleolatitude of around 30°N during Carboniferous times. These results contradict previously published paleopositions of the area and suggest a stable latitudinal position between the Devonian and the Carboniferous. Chapter 4 presents paleomagnetic data from early Paleozoic rocks from within the North Tianshan. They imply a second collisional accretion event of individual terranes in the Ordovician. To further constrain the dimensions of these early Paleozoic terranes, chapter 5 presents a compilation of all available paleomagnetic data from the extended study region of southern Kazakhstan and Kyrgyzstan. Apart from a broad coherence of paleolatitudes of all studies at least since the Ordovician and the exclusive occurrence of counterclockwise declination deviations, no areas with the same rotational history can be detected. Also a clear trend caused by oroclinal bending can not be observed. We conclude that first order counterclockwise oroclinal bending, shown in chapter 2, resulted in brittle deformation within the mountain belt and local block rotations. In order to improve our understanding of intra-continental deformation a study combining the monitoring of recent deformation (Global Positioning System, GPS) with a paleomagnetic study of Cenozoic age in the greater vicinity of the Talas-Ferghana fault has been undertaken in chapter 6. The major task was to distinguish between continuous versus brittle deformation. As it turned out the GPS signal indicates rather continuous and consistent counterclockwise rotational movements of the order of ~2° per Myr. This is in contrast to our paleomagnetic results, where even within fault bounded areas the error intervals of the rotations do always overlap. This indicates that a pure block model seems not appropriate even to explain Cenozoic paleomagnetic data. If this means that also Paleozoic rocks have been affected by complex recent deformation, and that the Paleozoic rotational pattern has been obscured by this, can not be decided based on the present data set. It means, however, that interpreting Paleozoic rotational data from this area has to be done with great caution.

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