Die Dissertation besteht aus drei unabhängigen Essays zur Anwendung der kooperativen Spieltheorie auf den internationalen Erdgashandel. Das internationale Erdgasnetz wird von einem stilisierten quantitativen Modell dargestellt, welches aus den wichtigsten Produzenten, Verbrauchern, Pipelines und LNG-Terminals besteht. Die Koalitionsfunktion berücksichtigt wesentliche Merkmale des internationalen Gashandels und schildert die Abhängigkeiten zwischen den Akteuren. Das Spiel wird mit dem Shapley-Wert und dem Nukleolus gelöst, welche alternative Indizes für die Darstellung der Machtstruktur sind. Kapitel 1 versucht die Interessen der Spieler in drei Pipeline-Projekte, d.h. Nord Stream, South Stream und Nabucco, zu rationalisieren. Das Kapitel ordnet die Investitionen in die neuen Pipelines ihren Auswirkungen auf die Verhandlungsmacht der Akteure zu und zieht dabei Rückschlüsse auf die Aussagekraft der Lösungskonzepte. Der Shapley-Wert rechtfertigt die jüngsten Investitionen in die Pipelines als rationale Versuche, die Machtstruktur zu verändern. Im Gegensatz zum Shapley-Wert kann der Nukleolus die empirischen Beobachtungen nicht nachbilden. Kapitel 2 studiert Pipeline-Projekte im zentralasiatischen Raum. Die Ergebnisse erklären die Unterstützung der zentralasiatischen Länder für eine nach China verlaufende Pipeline statt einem nach Europa führenden Projekt, und zeigen, dass die Konkurrenz zwischen China und Europa für das zentralasiatische Erdgas vernachlässigbar ist. Kapitel 3 untersucht die bedeutendsten Entwicklungen in Angebot und Nachfrage im globalen LNG-Markt sowie deren Einfluss auf die Machtstruktur im eurasischen Erdgashandel. Die Entwicklungen kommen den europäischen Verbrauchern deutlich zugute, aber scheitern dabei, die Macht der etablierten Anbieter um Europa, beispielsweise Russlands, einzudämmen. / The dissertation contains three independent essays on the application of cooperative game theory on the international natural gas trade. The international natural gas network is represented by a stylized disaggregated quantitative model consisting of its major producers, customers, trunk-pipelines and LNG terminals. The value function considers essential characteristics of the international gas trade and characterizes the interdependencies between the major actors. The game is solved with the Shapley value and the nucleolus as alternative indexes for capturing the power of different players. Chapter 1 aims to rationalize players'' interest in the three pipeline projects, i.e., Nord Stream, South Stream, and Nabucco. The chapter relates the investments into the new pipelines to their impact on the power structure and thereby makes conclusions about the explanatory power of the solution concepts. While the Shapley value can explain the recent investments in the new pipelines as a rational attempt to alter the power structure in the network, the nucleolus, in contrast, fails to replicate the empirical evidence. Chapter 2 studies pipeline options of the Central Asian countries aimed at diversifying their transit routes and export markets. The results explain the Central Asian countries'' endorsement for an eastbound pipeline to China rather than a Europe-bound option, and show negligible demand competition between China and Europe for Central Asian supplies. Chapter 3 investigates major supply and demand developments in the global LNG market as well as their impact on the power structure in the Eurasian natural gas trade. The developments benefit European consumers significantly, but barely curtail the power of the established suppliers in close proximity to Europe, such as Russia.

Um die Auswirkung der Liberalisierung der EU-Erdgasmärkte auf die Macht der Marktteilnehmer zu studieren, entwickeln wir ein disaggregiertes Modell der eurasischen Erdgasversorgung. Wir modellieren die Abhängigkeiten zwischen den Spielern als kooperatives Spiel und berücksichtigen verschiedene Lösungen: den Shapley-Wert, den Nukleolus und den Kern. Im Kapitel 1 untersuchen wir die regionalen Auswirkungen der Liberalisierung des Zugangs zu den Übertragungsnetzen, sowie die Anreize für Fusionen und Kartelle. Im Kapitel 2 untersuchen wir die Auswirkung der Liberalisierung auf die Machtbalance zwischen den lokalen Champions, den Kunden und den Produzenten außerhalb EU. Wir unterscheiden zwischen zwei Schritten der Reform: 1.die Öffnung des Zugangs zu den Übertragungsnetzen und 2.die Öffnung des Zugangs zu den Vertriebssystemen. Für den Shapley-Wert finden wir geringe und heterogene Effekte des ersten Schritts. Die Auswirkungen des zweiten Schritts sind viel größer und ergeben ein klares Muster: alle lokalen Champions verlieren, während alle Kunden und alle externen Produzenten gewinnen. Da ein Drittel der Verluste der Champions innerhalb EU zu den Spielern im Ausland abfließt, können die aktuellen Reformen die Dominanz der bereits starken externen Produzenten verbessern. Wenn wir den Nukleolus heranziehen, profitieren die Produzenten außerhalb EU von der vollen Liberalisierung hingegen nicht. Im Kapitel 3 untersuchen wir die Beziehungen zwischen Shapley-Wert, Nukleolus und Kern. Für unser Modell ist der Shapley-Wert nie im Kern. Um ein Maß der Instabilität von Auszahlungen, die nicht im Kern liegen, zu erhalten, schlagen wir eine Erweiterung des starken epsilon-Kerns vor und betrachten 3 Metriken. Wir finden, daß die Liberalisierung die Instabilität des Shapley-Werts erhöht. Wir zeigen, daß die Liberalisierung den Kern komprimiert. Die Auswirkung auf den Nukleolus korrespondiert jedoch nicht immer mit der Verschiebung von Minimal- und Maximalwerten der Spieler im Kern. / To study the impact of the liberalization of EU natural gas markets on the power of market players we develop a disaggregated model of the Eurasian natural gas supply system. We model interdependenices among the players as a cooperative game for which we consider various solutions: the Shapley value, the nucleolus and the core. In the first paper we study regional impact of liberalization of access to transmission networks, incentives for mergers and cartels. In the second paper we study the impact of liberalization on the balance of power between ''local champions'', customers, and outside producers, such as Russian Gazprom. We distinguish between two steps of the reform: 1. opening access to transit pipes and 2. opening access to distribution systems, hence customers. Using the Shapley value, we find a modest and rather heterogeneous impact from the first step. The impact of the second step is much larger and yields a clear pattern: all local champions lose, while all customers and all outside producers gain. As one third of the losses of champions within EU leaks to players abroad, current reforms might enhance the dominance of already powerful outside producers. When we apply the nucleolus, in contrast, full liberalization does not benefit outside producers at all. In the third paper we focus on the relation of the Shapley value and the nucleolus to the core. For our model the Shapley value is never in the core. To evaluate the degree of instability of a payoff allocation which is not in the core, we propose an extension of the strong epsilon-core and consider three metrics. We find that liberalization increases the degree of instability of the Shapley value for all metrics. We show that liberalization compresses the core, but not always the nucleolus corresponds well to the shifts in the minimal and maximal values of players in the core.

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit den morphologischen bzw. cytologischen Anomalien eines mutierten Klons 5/74/2 aus der haploiden Sorte `Kleiner Liebling` von Pelargonium zonale. An histologischen Schnitten wurden die Ploidiestufen verschiedener Zellschichten von Cytochimären durch Chromosomenzählung direkt bestimmt. Es wurde festgestellt, dass die Epidermis in den Blättern vom Klon 5/74/2 verschiedene Ploidiestufen aufweist. Solche Variabilität trat in den L2- und L3-bürtigen Zellschichten nicht auf. Somit wurde hier erstmals eine Periklinalcytochimäre mit verschiedenen Ploidie in der Epidermis nachgewiesen. Es zeigte aber zwei unterschiedliche Zustände im Sprossscheiteln: Beim ersten sind die Zellen der L1 Polyploidie. Beim zweiten sind die Zellen der L1 haploid. Die Polyploidisierung der Epidermis setzt sich bei dem Wachstum des Blattes fort. Bei den cytologischen Untersuchungen wurden anomale Mitosen mit irregulären Chromsomenanordnungen (multipolare) und mehrkernige Zellen in der Epidermis beobachtet. Als weitere Anomalie traten eingeschnürte Zellkerne in den Epidermiszellen auf. Die Pflanzen mit stark behaarten und gekräuselten Blättern vom Klon 5/74/2 waren nicht stabil. Die Epidermis des gekräuselten und stark behaarten Blattes enthielt wie die des stark behaarten Blattes oder die des gekräuselten Blattes verschiedene Ploidiestufe. Die Epidermiszellen der meisten Pflanzen mit normal glatten Blättern lagen im diploiden Bereich. Die morphologische Kräuselung und Behaarung hing mit dem Auftreten der somatischen Variabilität in Epidermis von Klon 5/74/2 zusammen. Adventivpflanzen mit Hilfe eines modifizierten Mediums aus Kallus von Pelargonium zonale sind in in vitro-Kultur zu regenerieren. Dabei zeigte die Zugabe von Perlit und anschließend PVP die beste Wirkung gegen die Bildung von Polyphenolverbindungen im Pelargonium-Gewebe. TDZ ist einer der effektivsten Wuchsstoffe für die Kallusinduktion und Regeneration der Adventivsprosse bei Pelargonium. Die Blatt- und die Blütenfarbe der Adventivpflanzen aus dem dreifach markierten chimärischen `Weißer Liebling` (WRR, GWG, DHH) stimmten mit dem Genotyp der L1-Zellen überein. Die Stomatalängen der Adventivpflanzen aus dem Klon 5/74/2 (PHH) lagen wie die von `Weißer Liebling` (DHH) meistens im Bereich von diploid, nur selten von tetraploid oder gemischten. Die ursprünglich polyploiden und haploiden Zellen der kultivierten Gewebe traten nach der Regeneration nicht mehr auf. Dies weist auf eine Zellmutation und -selektion während der in vitro-Kultur hin. Aus chimärischen Geweben der GWG- und GGW-Varianten von `Mrs. Pollock` wurden 8,6% Adventivsprosse mit neuen chimärischen Blattmustern regeneriert. Das Ergebnis zeigt, dass die Zellen mindestens in L2 und L3-bürtigen Gewebeschichten der Explantaten zur Regeneration der Adventivsprossen teilgenommen haben. / A mutated clone with different ploidy levels in epidermis cells, 5/74/2, of the haploid `Kleiner Liebling` of Pelargonium zonale was investigated to answer the question that how the different ploidy levels were generated. Such a variability did not appear in L2- and L3-derived cells. Consequently, clone 5/74/2 is a periclinal cytochimera with a mixed ploidy epidermis. This type of cytochimera with different ploidy levels in epidermis has not been reported up to now. The epidermis of the blistered leaf or of the hairy leaf is polyploid with different ploidy levels, like the epidermis of the shoots with blistered and hairy leaves. Epidermis cells of normal shoots are diploid. The morphologically blistered leaf surface seems to be the result of a somatic variability in epidermis. Histological investigations of clone 5/74/2 showed two different ways of development of the somatic variability: the cells of the L1 in the apical meristem were already polyploid and the cells in the apical meristem were haploid. Cytological analyses revealed anomalies of the mitosis in epidermis cells of clone 5/74/2. Various irregular chromosomal arrangements (multipolar mitosis) and polynuclear cells were observed. Additionally, nuclei with constrictions were found. Adventitious shoots were successfully regenerated from callus of adult tissue of Pelargonium in vitro on modified medium. The combination of Perlit and PVP showed the best effects against the formation of phenolic substances on Pelargonium tissues during in vitro-culture. TDZ was the most effective substance for callus induction and regeneration of adventitious shoots. The colour of leaves and flowers in the adventitious plants regenerated from tissue of the triply marked chimera ’Weißer Liebling’ (GWG, WRR, DHH) were correlated with the genotype of L1. However, somaclonal variability of ploidy levels was observed. The size of stomata on adventitious plants from the clone 5/74/2 (PHH) was similar to from DHH-tissue, mostly in the range of diploid, only rarely in tetraploid or mixed ploidy. Derivates of the original polyploid and haploid cells of the cultivated tissue were not found. Evidently, cell selection and mutation occurred during the in vitro-culture. 8.6% Adventitious shoots with new chimeral patterns were regenerated from chimeral GWG- and GGW-explants of Pelargonium zonale `Ms. Pollock`. More chimeras from GGW explants were obtained than from GWG explants. This result showed that cells in both L2 and L3 derived tissues of the explants were involved in the regeneration of the adventitious shoots.