© J. Helm/BGC

Abteilung Biogeochemische Prozesse

Prof. Trumbore

Die Abteilung Biogeochemische Prozesse erforscht Schlüsselprozesse und Organismen, die den Austausch von Energie, Wasser und chemischen Verbindungen zwischen Ökosystemen und ihrer Umgebung regulieren, und wie diese Prozesse durch Veränderungen des Klimas und der Landnutzung beeinflusst werden.

Im Rahmen dieser weit gefassten Zielsetzung konzentriert sich die Abteilung auf Prozesse, die für das Verständnis der Rückkopplungen zwischen dem Kohlenstoffkreislauf an Land und dem Klima von entscheidender Bedeutung sind und bei denen das fehlende grundlegende Verständnis derzeit die Fähigkeit einschränkt, die Rolle des Bodens als Quelle oder Senke für Kohlenstoff in den kommenden Jahrzehnten bis Jahrhunderten vorherzusagen. Grundsätzlich verfolgen die Forschungsarbeiten der Abteilung das gemeinsame Ziel, die Prozesse zu untersuchen, die bestimmen, wie lange Kohlenstoff in den einzelnen Bereichen des Ökosystems verbleibt, und zwar auf einer räumlichen Skala, die von Organismen bis zu Landschaften reicht. Aufgrund der Bedeutung des Kohlenstoffs für lebende Organismen bei der Speicherung von Energie und dem Aufbau von Biomasse sind diese Prozesse auch von grundlegender Bedeutung für das Funktionieren von Ökosystemen und deren Reaktion auf Veränderungen.

Auf der Ebene der Organismen (Mikroben oder Pflanzen) untersuchen wir, wie Umweltfaktoren wie Trockenheit oder Substratverfügbarkeit die Ressourcenzuteilung und -aktivität in einer Weise beeinflussen, die die Zeitskala der Kohlenstoffspeicherung verändern kann. Auf der Ebene der Ökosysteme untersuchen wir, wie biotische (z. B. Vielfalt der Lebensgemeinschaften) und abiotische Faktoren (Mineralogie oder Klima) den Austausch zwischen Boden und Atmosphäre sowie die Zeitskalen für die Stabilisierung oder Destabilisierung von Kohlenstoff in Böden verändern. Auf der Landschaftsebene untersuchen wir, wie Störungsprozesse wie Feuer, Trockenheit, Windwurf und Fressfeinde die Kohlenstoffvorräte und -kreisläufe in Ökosystemen verändern können.

Vorgehensweisen und Methoden

Die Quantifizierung von Reaktionen und Wechselwirkungen in komplexen, gekoppelten Systemen erfordert eine Reihe von Methoden und Vorgehensweisen. In Laborexperimenten werden einzelne Faktoren wie Temperatur, Biodiversität oder Nährstoffverfügbarkeit manipuliert, um zu dokumentieren, wie verschiedene Komponenten des Ökosystems auf veränderte Umweltbedingungen reagieren. Wir beteiligen uns an großen Feldexperimenten, in denen die biologische Vielfalt (Jena-Experiment) und Störungen wie Feuer (Tanguro-Experiment) manipuliert werden. Freilandbeobachtungen von Gradienten der biologischen Vielfalt durch Landbewirtschaftung (Biodiversitätsexploratorien) oder Windwürfe (ATTO) bieten langfristige Freiland-'Experimente'.  Verbindungen zu unserer eigenen Theoriegruppe sowie zu anderen Modellierungsgruppen im Institut ermöglichen es uns, unsere Ergebnisse zu nutzen, um Theorien/Modelle zur Funktion von Ökosystemen/Organismen zu testen. Wir entwickeln auch aktiv neue Analyseinstrumente, die es uns ermöglichen, die Bedeutung von Prozessen auf verschiedenen räumlichen und zeitlichen Ebenen zu bewerten.

Aktuelle Veröffentlichungen

Brandt, L.; Poll, C.; Ballauff, J.; Schrumpf, M.; Bramble, D. S.; Schöning, I.; Ulrich, S.; Kaiser, K.; Mikutta, R.; Mikutta, C. et al.; Polle, A.; Kandeler, E.: Mineral type versus environmental filters: What shapes the composition and functions of fungal communities in the mineralosphere of forest soils? Soil Biology and Biochemistry 190, 109288 (2024)
Premaratne, K. M.; Chandrajithhttps, R.; Ratnayake, N. P.; Li, S.-L.; Gayantha, K.; Routhhttps, J.: North Atlantic forcing of Indian Winter Monsoon intensification: Evidence from Holocene sediments from the tropical Indian Ocean Island of Sri Lanka. The Holocene 34 (3), S. 272 - 282 (2024)
Wang, G.; Wang, M.; Xiao, L.; Sierra, C.; Chang, J.; Shi, Z.; Luo, Z.: Fast transit of carbon inputs in global soil profiles regardless of entering depth. Earth's Future 12 (2), e2023EF003982 (2024)
Rog, I.; Hilman, B.; Fox, H.; Yalin, D.; Qubaja, R.; Klein, T.: Increased belowground tree carbon allocation in a mature mixed forest in a dry versus a wet year. Global Change Biology 30 (2), e17172 (2024)
Neyret, M.; Le Provost, G.; Boesing, A. L.; Schneider, F. D.; Baulechner, D.; Bergmann, J.; de Vries, F.; Fiore-Donno, A. M.; Geisen, S.; Goldmann, K. et al.; Merges, A.; Saifutdinov, R. A.; Simons, N. K.; Tobias, J. A.; Zaitsev, A. S.; Gossner, M. M.; Jung, K.; Kandeler, E.; Krauss, J.; Penone, C.; Schloter, M.; Schulz, S.; Staab, M.; Wolters, V.; Apostolakis, A.; Birkhofer, K.; Boch, S.; Boeddinghaus, R. S.; Bolliger, R.; Bonkowski, M.; Buscot, F.; Dumack, K.; Fischer, M.; Gan, H. Y.; Heinze, J.; Hölzel, N.; John, K.; Klaus, V. H.; Kleinebecker, T.; Marhan, S.; Müller, J.; Renner, S. C.; Rillig, M.; Schenk, N. V.; Schöning, I.; Schrumpf, M.; Seibold, S.; Socher, S.; Solly, E. F.; Teuscher, M.; van Kleunen, M.; Wubet, T.; Manning, P.: A slow-fast trait continuum at the whole community level in relation to land-use intensification. Nature Communications 15, 1251 (2024)
Glatthorn, J.; Maier, B.; Binder, F.; Brang, P.; Frischbier, N.; Horna, V.; Klumpp, R.; Nikolova, P. S.; Aas, G.: Limited influence of air temperature and precipitation on six-year survival and growth of non-native tree species in a Central European multi-site field trial. Forest Ecology and Management 553, 121645 (2024)
Lange, M.; Azizi-Rad, M.; Dittmann, G.; Lange, D. F.; Orme, A. M.; Schroeter, S. A.; Simon, C.; Gleixner, G.: Stability and carbon uptake of the soil microbial community is determined by differences between rhizosphere and bulk soil. Soil Biology and Biochemistry 189, 109280 (2024)
Huang, J.; Ladd, S. N.; Ingrisch, J.; Kübert, A.; Meredith, L. K.; van Haren, J.; Bamberger, I.; Daber, L. E.; Kühnhammer, K.; Bailey, K. et al.; Hu, J.; Fudyma, J.; Shi, L.; Dippold, M. A.; Meeran, K.; Miller, L.; O’Brien, M. J.; Yang, H.; Herrera-Ramirez, D.; Hartmann, H.; Trumbore, S. E.; Bahn, M.; Werner, C.; Lehmann, M. M.: The mobilization and transport of newly fixed carbon are driven by plant water use in an experimental rainforest under drought. Journal of Experimental Botany, erae030 (2024)
Salomón, R. L.; Helm, J.; Gessler, A.; Grams, T. E. E.; Hilman, B.; Muhr, J.; Steppe, K.; Wittmann, C.; Hartmann, H.: The quandary of sources and sinks of CO2 efflux in tree stems - new insights and future directions. Tree Physiology (angenommen)
Xu, C.; Liu, H.; Ciais, P.; Hartmann, H.; Camarero, J. J.; Wu, X.; Hammond, W. M.; Allen, C. D.; Chen, F.: Enhanced drought exposure increasingly threatens more forests than observed. Earth's Future 12 (1), e2023EF003705 (2024)

 

Zur Redakteursansicht