In a paper of 1996 the british mathematician Graham R. Allan posed the question, whether the product of two stable elements is again stable. Here stability describes the solvability of a certain infinite system of equations. Using a method from the theory of homological algebra, it is proved that in the case of topological algebras with multiplicative webs, and thus in all common locally convex topological algebras that occur in standard analysis, the answer of Allan's question is affirmative.

Preisvergleiche zwischen verschiedenen Regionen spielen in zahlreichen wirtschaftlichen und politischen Zusammenhängen eine wichtige Rolle. Unabhängig davon, ob es darum geht, die Wirtschaftskraft von Regionen oder Ländern gegenüber zu stellen, die Lebensverhältnisse innerhalb eines Landes zu vergleichen, oder aber die Wirkungsweise sozial- und lohnpolitischer Entscheidungen einzuschätzen: Interregionale Preisvergleiche dienen in erster Linie als Instrument, um gesamtwirtschaftliche und ökonomische Größen zwischen verschiedenen Regionen oder Ländern real vergleichbar zu machen. Interregionale Preisvergleiche sind allgemeinhin besser bekannt als sogenannte Kaufkraftparitäten. Die enorme Bedeutung von Kaufkraftparitäten wurde in der Vergangenheit lange unterschätzt. Insbesondere bei Preisvergleichen innerhalb eines Landes mangelt es oftmals an einer soliden Datenbasis, sodass verlässliche Schätzungen regionaler Preisniveauunterschiede häufig nicht möglich sind. Die vorliegende Arbeit zeigt allerdings, dass ein breites Angebot verschiedener multilateraler Aggregationsmethoden bereit. Im Mittelpunkt des ersten Teils Arbeit steht die methodische Ausarbeitung verschiedener Aggregationsverfahren, mit deren Hilfe sich erhobene Daten zu verlässlichen und aussagekräftigen Preisvergleichskennzahlen aggregieren lassen. Im Unterschied zu intertemporalen Vergleichen sind gewöhnliche bilaterale Preisindizes für diesen Zweck nur begrenzt einsetzbar. Vielmehr sind spezielle multilaterale methodische Instrumente nötig, die den speziellen Anforderungen regionaler Preisvergleiche gerecht zu werden. Im Rahmen der Arbeit werden die verschiedenen multilateralen Aggregationsverfahren unterschiedlichen Berechnungsansätzen zugeordnet, wobei jeder dieser Ansätze durch bestimmte Eigenschaften charakterisiert ist. Neben den Mitgliedern der Klasse des Gini-Eltetö-Köves-Szulc (GEKS) und Minimum Spannning Tree (MST) Ansatzes sowie des Regressionsansatzes, widmet sich diese Arbeit schwerpunktmäßig den unterschiedlichen Verfahren des sogenannten Standardisierungsansatzes. Es stellt sich heraus, dass der Standardisierungsansatz grundsätzlich sehr dem Konstruktionsprinzip bilateraler Durchschnittswertindizes (GUV-Indizes) ähnelt, weshalb sich die Mitglieder dieser Klasse auch als multilaterale GUV-Indizes auffassen lassen. Darüber hinaus wird eine neue Unterklasse des Standardisierungsansatzes definiert, deren Mitglieder die breite Palette bereits existierender Verfahren ergänzen. Allerdings wird den Aggregationsverfahren des Standardisierungsansatzes nachgesagt, unter den Auswirkungen des sogenannten Gerschenkron-Effekts zu leiden und im Gegensatz zu anderen Aggregationsverfahren häufig verzerrte Preisvergleiche hervorzubringen. Der zweite Teil der Arbeit ist einem empirischen Vergleich der zuvor erörterten Aggregationsverfahren vorbehalten. Grundlage für die Berechnungen (auf und unterhalb der elementaren Güterebene) sind Daten des Europäischen Vergleichsprogramms (EVP). Eine wichtige Erkenntnis des empirischen Teils der Arbeit ist, dass viele der unterschiedlichen Aggregationsmethoden für die Berechnungen auf der Elementarebene sehr ähnliche Ergebnisse für die Preisvergleiche zwischen den Ländern im EVP generieren. Die Sorge verzerrter Preisvergleiche infolge der Auswirkungen des Gerschenkron-Effektes lässt sich auf Grundlage der empirischen Untersuchungen nicht (zweifelsfrei) bestätigen. Ferner zeigen die empirischen Untersuchungen, dass weitaus größere Schwierigkeiten bei der Berechnung von Preisvergleichen unterhalb der Elementarebene bestehen. Die Berechnungen offenbaren, dass die häufig in der Praxis eingesetzten Verfahren der GEKS-Methode in Situationen, in denen nur wenige Daten vorhanden sind, keine plausiblen Ergebnisse liefern. Es stellt sich heraus, dass in diesen Fällen die Verfahren des Regressionsansatzes eine unkompliziertere und verlässlichere Berechnung von Preisvergleichen erlauben. Nichtsdestotrotz decken die Ergebnisse schonungslos die Probleme und Schwächen interregionaler Preisvergleiche auf. Trotz intensiver Anstrengungen der internationalen statistischen Organisationen, eine vergleichbare und fundierte Datenbasis zu schaffen, sind die Dateninformationen einiger Regionen bzw. Länder nach wie vor sehr lückenhaft. Da verlässliche und aussagekräftige Preisvergleiche im Wesentlichen von der Verfügbarkeit und der Qualität der Daten abhängig sind, sollte der Forschungsschwerpunkt zukünftig daher mehr an der Bereitstellung eines soliden Datenfundaments ausgerichtet werden.

Die Notwendigkeit einer ökologischen Aufwertung kleiner urbaner Gewässer und damit einer effektiven Siedlungswasserwirtschaft ist in den Fokus gerückt und wurde zum Bestandteil der Wasserrahmenrichtlinie ( 2000/60/EG). Die Zunahme von Regenwassermanagementsystemen und die Renaturierung kanalisierter Gewässerabschnitte führt zu einer Integration von Flüssen und Bächen in das städtische Umfeld. Diese Arbeit fokussiert die zeitlich hochaufgelöste Analyse des Stofftransports während Abflussereignissen in mesoskaligen Einzugsgebieten. Es wird untersucht, ob die Landnutzung und die Entwässerungssysteme von Siedlungsflächen, die Abflusssdynamik und die Stoffkonzentrationen beeinflussen. Beleuchtet wird, inwieweit naturnahe Regenwassermanagementsysteme in Siedlungsgebieten den natürlichen Wasserhaushalt erhalten und eine Gewässerbelastung reduzieren. Untersucht werden die Schadstoffdynamiken und -frachten dreier verschiedener Einzugsgebiete, ähnlich hinsichtlich Einzugsgebietsgröße, Topographie und klimatischen Bedingungen, aber unterschiedlich in Landnutzung und Entwässerungssystemen. Darüber hinaus wird der Einfluss der Ableitungsart des Regenwassers aus den Siedlungsgebieten auf die Abflussdynamik und die Schadstoffverlagerung auf unterschiedlichen Skalen untersucht. Abflussganglinien und Chemographen aller Gewässer zeigen große Schwankungen während und zwischen Hochwasserereignissen. Kurzfristige Konzentrationen sind sehr hoch und können nur mittels zeitlich hochaufgelöster Beprobung bestimmt werden. Frachten und mittlere Ereigniskonzentrationen weisen eine hohe Variabilität in Abhängigkeit von vorangehenden hydro-klimatischen Bedingungen auf. Erhöhte Schadstoffkonzentrationen treten in einem ländlich geprägten Einzugsgebiet in Verbindung mit Regenfällen durch Remobilisierung von Schadstoffen aus der Kanalisation auf. In einem städtisch geprägten Vorfluter sind Schadstoffbelastungen mit dem Basisabfluss aufgrund sanitärer Fehlanschlüsse und Kläranlageneinleitungen das ganze Jahr über bedeutsam. Ein biologischer Test zur Bestimmung östrogener Aktivität zeigt, dass die Toxizität von der Kläranlagentechnologie und deren Elimination östrogener Wirkstoffe abhängt. Saisonale Effekte, durch steigende östrogene Aktivität im Sommer und abnehmende Aktivität im Winter aufgrund der Verdünnung durch Boden- und Grundwasser, konnten beobachtet werden. Dezentrale Regenrückhalte führen zum Erhalt des quasi-natürlichen Wasserhaushaltes und zur Dämpfung von Abflussspitzen im Vorfluter. Die Beprobung der Zuläufe und des Ablaufes einer Retentionsfläche zeigt die Reduktion der Maximalkonzentrationen sowie der jährlichen Frachten von Xenobiotika. Mit zunehmender Einzugsgebietsgröße nimmt die Anzahl und Diversität der Entwässerungssysteme zu. Die Skalenabhängigkeit der Gewässerbelastung ergibt sich aus dem Vorhandensein und Zusammenwirken von Misch- und Trennkanalisationen, sowie Regenwassermanagementsysteme, und Kläranlageneinläufen. Vor allem Mischwasserkanalüberläufe führen zu einer hydraulischen Belastung sowie zu hohen Momentankonzentrationen der Xenobiotika. Regenwassermanagementsysteme tragen zu einer deutlichen Reduktion der chemischen und hydraulischen Belastung des Gewässers bei. Dies führt zu einer Entlastung der Vorfluter und zu einem besseren ökologischen Zustand, wie durch die Wasserrahmenrichtlinie gefordert.

A big challenge for agriculture in the 21st century is the provision of food safety to fast growing world- population, which not only demands the well utilisation of the available agricultural resources but also to develop new advancements in the mass production of food crops. Wheat is the third largest food crop of the world and Pakistan is the eighth largest wheat producing country globally. Rice is the second most important staple food of Pakistan after wheat, grown in all provinces of the country. Maize is the world- top ranking food crop followed by wheat and rice. The harvested produts have to be stored in different types of storage structures on small or large scale for food as well as seed purpose. In Pakistan, the harvested grains are stored for the whole year till the introduction of fresh produce in order to ensure the regular food supply throughout the year. However, it is this extended storage period making the commodity more vulnerable to insect attacks. Rhyzopertha dominica (Coleoptera: Bostrychidae), Cryptolestes ferrugineus (Coleoptera: Laemophloeidae), Tribolium castaneum (Coleoptera: Tenebrionidae) and Liposcelis spp. (Psocoptera: Liposcelididae) are the major and most damaging insect pests of stored products all around the world. Various management strategies have been adopted for stored grain insect pests mostly relying upon the use of a broad spectrum of insecticides, but the injudicious use of these chemicals raised various environmental and human health related issues, which necessitate the safe use of the prevailing control measures and evaluation of new and alternative control methods. The application of new chemical insecticides, microbial insecticides (particularly entomopathogenic fungi) and the use of inert dusts (diatomaceous earths) is believed amongst the potential alternatives to generally used insecticides in stored grain insect management system. In the current investigations, laboratory bioassays conducted to evaluate the effects of combining Imidacloprid (new chemistry insecticide) with and without Protect-It (diatomaceous earth formulation) against R. dominica, L. paeta, C. ferrugineus and T. castaneum, on three different grain commodities (i.e. wheat, maize and rice) revealed differences in adult mortality levels among grains and insect species tested. Individually, Imidacloprid was more effective as compared with Protect-It alone and the highest numbers of dead adults were recorded in wheat. The insecticidal efficacy of B. bassiana with Protect-It and DEBBM was also assessed against all test insect species under laboratory conditions. The findings of these studies revealed that the more extended exposure period and the higher combined application rate of B. bassiana and DEs provided the highest mortality of the test insect species. The progeny emergence of each insect species was also greatly suppressed where the highest dose rates of the combined treatments were applied. The residual efficacy of all three control measures Imidacloprid, B. bassiana and DEBBM formulation was also evaluated against all test insect species. The bioassays were carried out after grain treatments and monthly for 6 months. The results indicated that the adult mortality of each test insect species was decreased within the six month storage period, and the integarted application of the test grain protectants enhanced the mortality rates than their alone treatments. The maximum mortality was noted in the combined treatment of DEBBM with Imidacloprid. At the end, the effectiveness of B. bassiana, DEBBM and Imidacloprid applied alone as well as in combinations, against all above mentioned test insect species was also evaluated under field conditions in trials conducted in four districts of Punjab, Pakistan. For each district, a significant difference was observed between treatments, while the combined treatments gave better control of test species as compared with them alone. The least number of surviving adults and minimum percentage of grain damage was observed for the DEBBM and Imidacloprid combination, but DEBBM with B. bassiana provided the best long-term protection as compared with the remaining treatments.

Chemical communication is the evolutionary oldest communication system in the animal kingdom that triggers intra- and interspecific interactions. It is initiated by the emitter releasing either a signal or a cue that causes a reaction of the receiving individual. Compared to other animals there are relatively few studies regarding chemical communication in anurans. In this thesis the impact of chemical communication on the behaviour of the poison frog Ranitomeya variabilis (Dendrobatidae) and its parental care performance was investigated. This species uses phytotelmata (small water bodies in plants) for both clutch and tadpole depositions. Since tadpoles are cannibalistic, adult frogs do not only avoid conspecifics when depositing their eggs but also transport their tadpoles individually into separated phytotelmata. The recognition of already occupied phytotelmata was shown to be due to chemical substances released by the conspecific tadpoles. In order to gain a deeper comprehension about the ability of adult R. variabilis to generally recognize and avoid tadpoles, in-situ pool choice experiments were conducted, offering chemical substances of tadpole of different species to the frogs (Chapter I). It turned out that they were able to recognize all species and avoid their chemical substances for clutch depositions. However, for tadpole depositions only dendrobatid tadpoles occurring in phytotelmata were avoided, while those species living in rivers were not. Additionally, the chemical substances of a treefrog tadpole (Hylidae) were recognized by R. variabilis. Yet, they were not avoided but preferred for tadpole depositions; thus these tadpoles might be recognized as a potential prey for the predatory poison frog larvae. One of the poison frog species which was avoided for both tadpole and clutch depositions, was the phytotelmata breeding Hyloxalus azureiventris. The chemical substances released by its tadpoles were analysed together with those of the R. variabilis tadpoles (Chapter II). After finding a suitable solid-phase extraction sorbent (DSC-18), the active chemical compounds from the water of both tadpole species were extracted and fractionated. In order to determine which fractions triggered the avoidance behaviour of the frogs, in-situ bioassays were conducted. It was found that the biologically active compounds differed between both species. Since the avoidance of the conspecific tadpoles is not advantageous to the releaser tadpoles (losing a potential food resource) the chemicals released by them might be defined as chemical cues. However, as it turned out that the avoidance of the heterospecific tadpoles was not triggered by a mere byproduct based on the close evolutionary relationship between the two species, the chemical compounds released by H. azureiventris tadpoles might be defined as chemical signals (being advantageous to the releasing tadpoles) or, more specifically as synomones, interspecificly acting chemicals that are advantageous for both emitter and receiver (since R. variabilis avoids a competition situation for its offspring, too). Another interspecific communication system investigated in this thesis was the avoidance of predator kairomones (Chapter III). Using chemical substances from damselfly larvae, it could be shown that R. variabilis was unable to recognize and avoid kairomones of these tadpole predators. However, when physically present, damselfly larvae were avoided by the frogs. For the recognition of conspecific tadpoles in contrast, chemical substances were necessary, since purely visible artificial tadpole models were not avoided. If R. variabilis is also capable to chemically communicate with adult conspecifics was investigated by presenting chemical cues/signals of same-sex or opposite-sex conspecifics to the frogs (Chapter IV). It was suggested that males would be attracted to chemical substances of females and repelled by those of conspecific males. But instead all individuals showed avoidance behaviour towards the conspecific chemicals. This was suggested to be an artefact due to confinement stress of the releaser animals, emitting disturbance cues that triggered avoidance behaviour in their conspecifics. The knowledge gained about chemical communication in parental care thus far, was used to further investigate a possible provisioning behaviour in R. variabilis. In-situ pool-choice experiments with chemical cues of conspecific tadpoles were carried out throughout the change from rainy to dry season (Chapter V). With a changepoint analysis, the exact seasonal change was defined and differences between frogs" choices were analysed. It turned out that R. variabilis does not avoid but prefer conspecific cues during the dry season for tadpole depositions, what might be interpreted as a way to provide their tadpoles with food (i.e. younger tadpoles) in order to accelerate their development when facing desiccation risk. That tadpoles were also occasionally fed with fertilized eggs could be shown in a comparative study, where phytotelmata that contained a tadpole deposited by the frogs themselves received more clutch depositions than freshly erected artificial phytotelmata containing unfamiliar tadpoles (i.e. their chemical cues; Chapter VI). Conducting home range calculations with ArcGIS, it turned out that R. variabilis males showed unexpectedly strong site fidelity, leading to the suggestion that they recognize their offspring by phytotelmata location. However, in order to test if R. variabilis is furthermore able to perform chemical offspring recognition, frogs were confronted in in-situ pool-choice experiments with chemical cues of single tadpoles that were found in their home ranges (Chapter VII). Genetic kinship analyses were conducted between those tadpoles emitting the chemical cues and those deposited together with or next to them. The results, however, indicated that frogs did not choose to deposit their offspring with or without another tadpole due to relatedness, i.e. kin recognition by chemical cues could not be confirmed in R. variabilis.

Global change, i.e. climate and land use changes, severely impact natural ecosystems at different scales. Poikilothermic animals as butterflies, amphibians and reptiles have proven to be useful indicators for global change impacts as their phenology, spatial distribution, individual fitness and survival strongly depend on external environmental factors. In this aspect, phenological changes in terms of advanced flight or breeding periods, immigrations of foreign species, range shifts concomitant with temperature increases and even local population declines have been observed in both species groups. However, to date much attention has been paid to global change impacts on the species or population level and analyses concerning entire ecosystems are scarce. Applying a novel statistical modelling algorithm we assessed future changes in the extent and composition of terrestrial ecoregions as classified by the World Wide Fund for Nature (WWF). They are defined as coarse-scale conservation units containing exceptional assemblages of species and ecological dynamics. Our results demonstrate dramatic geographical changes in the extent and location of these ecoregions across all continents and even imply a repriorisation of conservation efforts to cope with future climate change impacts on biodiversity. On the local scale, climate change impacts become unequivocal. Comparing historical to contemporary butterfly assemblages on vineyard fallows of the Trier Region, a significant decline in butterfly richness, but also a severe depletion in trait diversity was observed. Comparisons of community temperature indices reveal a striking shift in community composition leading to a replacement of sedentary and monophagous habitat specialists by ubiquitous species. Similar changes have been observed in nature reserves in the Saar-Mosel-area. Monitoring data reveal strong losses of species diversity and remarkable shifts of community compositions at the expense of habitat specialists. Besides climatic variability, these findings are largely attributed to changes in habitat structures, mostly due to eutrophication and monotonisation. Management activities are unlikely to counterbalance these effects, thus severely questioning current conservation strategies. Most dramatic global change impacts are suspected on closely associated species and disruptions of biotic interactions are often hold responsible for species declines. A strong host-parasite association has developed in Myrmica ants and Maculinea butterflies, the later crucially depending on specific host ants for their larval survival. Applying environmental niche models we determined considerable niche dynamics in the observed parasite-host relation with a pronounced niche plasticity in the butterfly species adapting to previous evasive niche shifts in their host ants. Moreover, the new emergence of species continuously expanding their northernmost range borders concomitant with global warming like the Short-tailed blue (Cupido argiades) is attributed to climate change. However, species distribution models predict a severe habitat loss and shifts of potentially suitable habitats of this species towards north-eastern Europe and higher altitudes under several IPCC scenarios making the presence of this species in the Trier region a contemporary phenomenon. Species distribution models have emerged as powerful tools to predict species distributions over spatial and temporal scales. However, not only the presence of a species, but also its abundance have significant implications for species conservation. The ability to deduce spatial abundance patterns from environmental suitability might more efficiently guide field surveys or monitoring programs over large geographical areas saving time and money. Although the application of species distribution models to deduce vertebrate abundances is well recognized, our results indicate that this method is not an adequate approach to predict invertebrate abundances. Structural and ecological factors as well as climatic patterns acting at the microscale are key drivers of invertebrate occurrence and abundances limiting conclusions drawn from modeling approaches. Population declines should be interpreted with care as in butterflies and amphibians various reasons are debated. Both species groups are acknowledged to be highly susceptible to land use changes and variations in landscape structure. Moreover, climate and land use are not independently operating factors. The combined impact of both is demonstrated in our study linking climate-driven changes in amphibian phenologies to temporal advanced applications of pesticides and fertilizers. Both environmental factors already represent severe threats to amphibians when standing alone, but linking their combined impacts may result in an potentiated risk for amphibian populations. As all amphibians and numerous butterfly species are legally protected under the Federal Nature Conservation Act, intensifications of agricultural land use in large parts of Germany as well as new agrarian practices (including genetically manipulated plants accompanied by new herbicide technologies) might severely challenge regional conservation activities in the future.

Die Arbeit thematisiert die Weiterentwicklung des touristischen Angebots der Deutschen Bahn, das derzeit über den Reiseveranstaltervertrieb am Markt platziert wird. Kunden, die im Reisebüro oder Internet eine Städtereise über ihren Veranstalter buchen, erhalten mit dem RIT (Rail Inclusive Tours)-Angebot ein spezielles Kooperationsticket für ihre Zugfahrt. Im ersten Abschnitt der Arbeit wird zunächst auf die Besonderheiten des Dienstleistungsbereichs inklusive Auswirkungen auf die Angebotsgestaltung von Unternehmen eingegangen. In diesem Zusammenhang werden Hintergründe von Kundenzufriedenheit und Kundenbindung skizziert sowie deren Wechselwirkungen dargestellt. Über die Einordnung der Deutschen Bahn als Dienstleistungsunternehmen im Schienenpersonenfernverkehr wird deren Positionierung im zunehmenden Wettbewerbsmarkt in einer Umfeldanalyse erarbeitet und die Bedeutsamkeit für den Unternehmenserfolg aufgezeigt. Der praktische Teil der Arbeit befasst sich mit den Befragungsergebnissen von Bestandskunden in der fokussierten Zielgruppe der Städtereisenden. Neben der Analyse von Nutzerstruktur, Reisegewohnheiten und alternativer Verkehrsmittelwahl, werden Kundenzufriedenheiten und Wichtigkeiten einzelner Leistungsbestandteile der Bahnreise näher betrachtet. Durch die Identifizierung von Kundensegmenten lassen sich Ansatzpunkte für die Weiterentwicklung des Angebots ableiten, die eine Attraktivitätssteigerung der Bahnfahrt herbeiführen und die Kundenzufriedenheit nachhaltig erhöhen können. Einbindung von Essensgutscheinen, das Angebot von Kuriergepäck oder die Integration des City-Tickets sind denkbare, nutzensteigernde Maßnahmen für die Anreisealternative Bahnfahrt. Weiterer Forschungsbedarf für die betrachtete Zielgruppe besteht in der Erfassung von Hinderungsgründen für eine bevorzugte Bahnwahl in der Verkehrsmittelentscheidung. Darüber hinaus ist das Potenzial für eine Einbindung solcher Services zu erfassen, die sich auf Seiten der Reiseveranstalter in ein Leistungspaket integrieren lassen, um weitere Indikatoren zur Attraktivitätssteigerung der Bahnfahrt ableiten zu können. Zusammenfassend stellt die Arbeit eine Analyse der skizzierten Zielgruppe der Städtereisenden der Deutschen Bahn über den Veranstaltervertrieb dar und liefert einen Beitrag, der die Ableitung einiger relevanter Handlungsempfehlungen erlaubt. Denn nur durch attraktive Angebote und die Erzielung einer hohen Kundenzufriedenheit kann sich die Bahn als bevorzugtes Transportmittel behaupten und neue Kunden für die Zugfahrt begeistern.

Die Zweckbestimmung der modernen Clustertheorie liegt in der Analyse regional-sektoraler Verbundsysteme von ökonomischen Aktivitäten. Erst seit kurzem wird der Versuch einer Übertragung auf touristische Destinationen in Entwicklungsländern unternommen. Die vorliegende Dissertation untersucht theoretische, methodische und praktische Implikationen dieser Übertragung anhand des Fallbeispiels der touristischen Clusterentwicklung in der Napo-Provinz Ecuadors. Hierbei stehen insbesondere die Rahmenbedingungen für die Genese wissensbasierter (kompetitiver) Wettbewerbsvorteile als Quelle der Clusterdynamik im Zentrum. Anhand einer quantitativen Methodik wird in diesem Rahmen sowohl ein Nachweis zur Gültigkeit eines vorab abgeleiteten Clusterentwicklungsmodells geführt, als auch auf dieser Grundlage ein Beitrag zur Verbesserung bestehender Diagnosesysteme geleistet.

Design and structural optimization has become a very important field in industrial applications over the last years. Due to economical and ecological reasons, the efficient use of material is of highly industrial interest. Therefore, computational tools based on optimization theory have been developed and studied in the last decades. In this work, different structural optimization methods are considered. Special attention lies on the applicability to three-dimensional, large-scale, multiphysic problems, which arise from different areas of the industry. Based on the theory of PDE-constraint optimization, descent methods in structural optimization require knowledge of the (partial) derivatives with respect to shape or topology variations. Therefore, shape and topology sensitivity analysis is introduced and the connection between both sensitivities is given by the Topological-Shape Sensitivity Method. This method leads to a systematic procedure to compute the topological derivative by terms of the shape sensitivity. Due to the framework of moving boundaries in structural optimization, different interface tracking techniques are presented. If the topology of the domain is preserved during the optimization process, explicit interface tracking techniques, combined with mesh-deformation, are used to capture the interface. This techniques fit very well the requirements in classical shape optimization. Otherwise, an implicit representation of the interface is of advantage if the optimal topology is unknown. In this case, the level set method is combined with the concept of the topological derivative to deal with topological perturbation. The resulting methods are applied to different industrial problems. On the one hand, interface shape optimization for solid bodies subject to a transient heat-up phase governed by both linear elasticity and thermal stresses is considered. Therefore, the shape calculus is applied to coupled heat and elasticity problems and a generalized compliance objective function is studied. The resulting thermo-elastic shape optimization scheme is used for compliance reduction of realistic hotplates. On the other hand, structural optimization based on the topological derivative for three-dimensional elasticity problems is observed. In order to comply typical volume constraints, a one-shot augmented Lagrangian method is proposed. Additionally, a multiphase optimization approach based on mesh-refinement is used to reduce the computational costs and the method is illustrated by classical minimum compliance problems. Finally, the topology optimization algorithm is applied to aero-elastic problems and numerical results are presented.

Ziel der Studie war es, die Wirksamkeit zweier psychotherapeutischer Mikrointerventionen zur Emotionsregulation und zur progressiven Relaxation und die damit einhergehenden Veränderungen auf psychometrischer und elektrokortikaler Ebene zu untersuchen. Die Stichprobe bestand aus 65 klinischen Versuchspersonen der Warteliste der Poliklinischen Psychotherapieambulanz der Universität Trier. In einer EEG-Erhebung vor und nach den Mikrointerventionen wurden neben dem Ruhe-EEG ereigniskorrelierte Potentiale (EKPs) aufgezeichnet. Im EKP-Paradigma wurden die Probanden instruiert negativ-valente Bilder aus dem IAPS-System entweder anzuschauen oder die gezeigte Situation kognitiv zu einer weniger negativen Interpretation der Bilder umzudeuten. Nach der EEG-Aufzeichnung wurden die Probanden randomisiert einer standardisierten 90-minütigen psychotherapeutischen Intervention zum kognitiven Reframing bzw. zur progressiven Relaxation zugewiesen. Im Anschluss wurde die EEG-Erhebung mit dem Ruhe-EEG und dem EKP mit einem parallelisierten Pool negativ valenter Bilder erneut durchgeführt. Auf psychometrischer Ebene wurde u.a. der positive und negative Affekt mit dem PANAS im Verlauf der Untersuchung zu insgesamt vier Messzeitpunkten erfasst. Neben dem Alpha-Frequenzband des Ruhe-EEGs wurde bei den EKPs die P3 und das Späte Positive Potential (LPP) untersucht. Die Ergebnisse geben Hinweise darauf, dass die psychotherapeutischen Mikrointerventionen zu differentiellen Effekten auf psychometrischer und elektrokortikaler Ebene führten. Auf der psychometrischen Ebene zeigte sich bei den Teilnehmern der Entspannungsintervention direkt nach der Intervention eine Abnahme des negativen Affekts, während sich dies bei den Teilnehmern der Reframing-Intervention erst im Verlauf der zweiten EEG-Messung mit dem Umdeuten der negativ valenten Bilder zeigte. Auf der elektrokortikalen Ebene waren die Ergebnisse weniger einheitlich. Durch die Entspannungs-Intervention konnte im Verlauf der Untersuchung eine Zunahme der P3-Amplituden festgestellt werden, während die Reframing-Teilnehmer über die Messzeitpunkte eine Abnahme der P3-Amplituden aufwiesen. Dies könnte so interpretiert werden, dass durch das Erlernen des Reframings das emotionale Arousal reduziert werden konnte. Bei dem LPP waren hingegen keine differentiellen Effekte der Mikrointerventionen nachweisbar. Bei beiden Interventionen kam es zu einer Zunahme der LPP-Amplituden. Bei der Analyse der Alpha-Aktivität des Ruhe-EEGs wurde bei den Entspannungs-Teilnehmern im Vergleich zu den Reframing-Teilnehmern nach der Mikrointervention eine größere Alpha-Aktivität gefunden. Diese Unterschiede wurden am deutlichsten in der linken Hemisphäre sowie in den zentralen und parietalen Hirnregionen. Eine höhere Alpha-Aktivität geht mit einer niedrigeren kortikalen Aktivität einher, so dass man davon ausgehen kann, dass die Entspannungs-Teilnehmer diese Hirnregionen während der Intervention weniger ausgeprägt nutzten. Zusammenfassend geben die Befunde erste Hinweise auf eine differentielle Wirkung der beiden Mikrointerventionen.