Thesis (Ph. D.)--University of Nebraska, 1916. / Vita. Published also in Nebraska university. University studies, vol. XVI, nos. 1-2, p.l-89. Bibliography: p. 88-89.

Diese Habilitationsschrift konzentriert sich auf die Evolution osteologischer Korrelate, anhand derer Rückschlüsse auf die Struktur der Haut sowie die Art der Atmung und der Nahrungsaufnahme früher Tetrapoden gezogen werden können. Die äußere Skulptur der Hautknochen früher Tetrapoden trug zur Konsolidierung der darüber liegenden Dermis bei; dies und die zahlreichen Hautverknöcherungen deuten darauf hin, dass Hautatmung im Gegensatz zu heutigen Lissamphibien keinen wesentlichen Teil des Gasaustausches ausmachen konnte. Es wird die Hypothese aufgestellt, dass eine weitere Funktion der Knochenskulptur in der Pufferung von CO2-induzierter Azidose bestand, wenn sich die Tiere an Land aufhielten. Mehrere Gruppen früher Tetrapoden entwickelten unabhängig voneinander Osteoderme im Rumpf, die unter anderem die Wirbelsäule bei der Fortbewegung an Land unterstützen konnten oder als Kalzium-Reservoir dienten. Die Veränderungen in der Morphologie, Histologie und Anordnung der Dermalschuppen während des Fisch-Tetrapoden-Überganges erfolgte etwa simultan zur Entwicklung der Tetrapodenextremität und ermöglichte eine größere Flexibilität des Körpers und der Beine. Der Bau des Kiemenskeletts ihrer Fischvorfahren wurde bei einer unerwartet großen Anzahl früher Tetrapoden beibehalten. Dies zeigt, dass viele frühe Tetrapoden sowohl der Stamm- als auch der Kronengruppe als Adulte über innere Kiemen atmeten, während ihre Larven äußere Kiemen besaßen. Das Kiemenskelett und die Rekonstruktion assoziierter Muskeln zeigen, dass viele aquatische frühe Tetrapoden ihre Nahrung durch akinetisches Saugschnappen erbeuteten. Trotz spärlicher Fossilüberlieferung gibt es Hinweise darauf, dass die ersten an Land fressenden Tetrapoden noch keine bewegliche Zunge besaßen. Ein ontogenetischer Umbau des larvalen, kiementragenden Kiemenskelets in einen zungenstützenden Apparat kann bei frühen Tetrapoden nur in Ausnahmefällen belegt werden. / This habilitation thesis focuses on the evolution of skeletal correlates from which the integumentary structure and the mode of breathing and feeding in early tetrapods can be inferred. Sculpture on the external surface of dermal bones contributed to the consolidation of a dense integument; this and numerous dermal ossifications render substantial cutaneous respiration as in extant lissamphibians unlikely. It is hypothesised that a further function of dermal bone sculpture was to buffer CO2-induced acidosis while the animals were on land. Numerous early tetrapods independently developed osteoderms in the trunk that may have served among other things for support of the vertebral column in terrestrial locomotion or as a physiological calcium reservoir. The alterations in morphology, histology and arrangement of dermal scales during the fish-to-tetrapod transition occurred at roughly the same time when digits appeared and enabled greater flexibility of body and limbs. The structure of the hyobranchium of their fish-like ancestors was retained in an unexpected large number of early tetrapods, showing that many early tetrapods of both the stem- and crown-group breathed via the associated internal gills as adults, and via external gills as larvae. The hyobranchial apparatus and reconstruction of the associated musculature indicate that many aquatic early tetrapods fed by akinetic suction feeding. There is evidence that the earliest terrestrial tetrapods captured prey on land by jaw prehension rather than by tongue based feeding. Ontogenetic remodelling into a tongue supporting adult hyobranchium in early tetrapods can only be demonstrated in exceptional cases.

(Oberflächen-) Gewässer weltweit sind mit geringen Mengen (ng/L bis wenige µg/L) humaner Pharmazeutika belastet. Diclofenac (DCF; nicht-steroidal, entzündungshemmend) und Metoprolol (MTP; ß-Blocker) gehören entsprechend ihres hohen Verbrauchs zu den am häufigsten gefundenen Substanzen. Deren biologische Aktivität ist nicht auf den Menschen beschränkt. Gut konservierte Enzyme innerhalb der Vertebraten legen Auswirkungen auf Nicht-Zielorganismen wie Fische nahe, die bisher in Langzeituntersuchungen mit umweltrelevanten Konzentrationen unzureichend untersucht wurden. In der vorliegenden Arbeit wurden die physiologischen Effekte von DCF und MTP auf die Nil-Tilapie (Oreochromis niloticus), einem der wichtigsten Aquakulturfische weltweit, untersucht. In vitro konnte anhand primärer Hepatozyten gezeigt werden, dass bereits umweltrelevante Konzentrationen von DCF zu einer erhöhten Genexpression verschiedener Schlüsselenzyme der Detoxifizierung führten. Nach MTP-Exposition waren die Veränderungen weniger eindeutig. Beide Substanzen induzierten die Vitellogenin Genexpression, nur DCF jedoch bereits in umweltrelevanter Konzentration. In vivo wurden in zwei Langzeit-Expositionsversuchen die physiologischen Effekte vom befruchteten Ei bis 80 Tage nach Schlupf in O. niloticus untersucht. Beide Substanzen hatte keinen Einfluss auf Schlupferfolg und Überleben, das Wachstum war nach 80 Tagen nach Schlupf leicht reduziert. Die deutlichsten Auswirkungen waren histopathologische Veränderungen der Kiemen, veränderte Genexpressionen der Gonadotropine und eine erhöhte Expression von Vitellogenin. Die Ergebnisse legen eine stärkere östrogene Aktivität von DCF im Vergleich zu MTP nahe. Zusammenfassend sind die Bedenken gegenüber den Einzelsubstanzen eher gering, negative Auswirkungen auf die Reproduktion und sich verstärkende Effekte bei zeitgleicher Exposition gegenüber DCF und MTP lassen sich jedoch nicht ausschließen und sollten im Weiteren untersucht werden. / Surface waters worldwide are contaminated with low levels (ng/L up to few µg/L) of human pharmaceuticals. Diclofenac (DCF; non-steroidal, anti-inflammatory) and metoprolol (MTP; ß-blocker) are highly consumed and therefore commonly detected. Their biological activity is not restricted to humans. Well conserved enzymes within the vertebrates suggest effects on non-target organisms such as fish, poorly studied in long-term exposure experiments using environmentally relevant concentrations. In the presented work, physiological effects of DCF and MTP on the Nile tilapia (Oreochromis niloticus), an important aquaculture fish species, were studied. Using primary hepatocytes, it was shown in vitro that environmentally relevant concentrations of DCF increased the gene expression of different key enzymes of the detoxification, while MTP exposure had a less clear effect. Both substances induced vitellogenin gene expression, but only after DCF exposure this was significantly elevated already at the environmentally relevant concentration. In vivo, two long-term exposure studies on the physiological effects from the fertilized egg until 80 days post-hatch were evaluated. Both substances did not affect hatching success and survival, while growth was slightly reduced after 80 days post-hatch. Histopathological alterations of the gills, changed gene expression patterns of the gonadotropins and induced vitellogenin gene expression were the most dominant findings. The results indicate a stronger estrogenic mode of action of DCF compared to MTP. Overall, the risk due to a single substance exposure seems to be relatively low but adverse effects on reproduction and additive effects during simultaneous exposure to DCF and MTP cannot be excluded and should be investigated further.