Max Planck Gesellschaft
Max Planck Institut für Biogeochemie

Biogeochemische Kreisläufe

Gletscher des Dhaulagiri, dem "Weißen Berg", im Himalaya, Nepal. Aufgenommen während einer unserer Expeditionen. (Bildautor: Roman Witt) Sukzessionsgesellschaft in der sibirischen Taiga, wo wir Pflanzengesellschaften bestimmen. (Bildautor: Michael Hielscher ) Der Tagebau Reichwalde mit Kraftwerk Boxberg im Hintergrund, Lausitz, Sachsen, illustrieren vielfältige anthropogene Einflüsse auf die Stoffkreisläufe.  (Copyright Julian Nitzsche, www.pixelio.de)

Kohlenstoff, Sauerstoff, Wasserstoff und Stickstoff: Diese vier Elemente sind für das Leben auf der Erde unentbehrlich. Sie werden ständig zwischen den verschiedenen Komponenten unserer Erde ausgetauscht, den "Sphären" die das Erdsystem ausmachen: die Biosphäre (alle Lebewesen), die Atmosphäre (die äußere Gashülle, oder "Luft"), die Hydrosphäre (Wasser) und die Geosphäre/Lithosphäre (die festen geologischen Erdbestandteile).

Während dieser Kreisläufe werden die Elemente durch biologische, chemische und physikalische Prozesse permanent umgesetzt. Sie können zum Beispiel, eingebaut in verschiedenartige organische Verbindungen, aus der Biosphäre freigesetzt und über die Atmosphäre, Hydrosphäre und langfristig auch über die Geosphäre verteilt und verändert werden. Von dort finden sie eventuell den Weg zurück in die Biosphäre, wo sie erneut von Organismen aufgenommen und umgesetzt werden.

Da diese zyklischen Umwandlungsprozesse miteinander verbunden sind und sowohl durch die Biologie der Organismen als auch durch chemisch-physikalische Abläufe in der Atmosphäre, Hydrosphäre und Geosphäre gesteuert werden, werden sie als „Biogeochemische Kreisläufe der Elemente“ bezeichnet. In der Forschung verstehen wir unter "Biogeochemische Kreisläufe" die quantitative Beschreibung der Verteilung der Elemente innerhalb der Erdsystem-Komponenten sowie der Prozesse, welche die Tranferrate zwischen den Komponenten kontrollieren.

Die biogeochemischen Kreisläufe sind nicht nur einfach passive Flüsse der Elemente, sondern mehrfach verknüpfte, sich wechselseitig beeinflussende Komponenten des Erdsystems. Beispiele für solche Verknüpfungen liefern die atmosphärischen Spurengase Kohlendioxid (CO2), Methan (CH4), Lachgas (N2O) und Wasserdampf (H2O), die Schwerpunkte unserer Forschung darstellen. Obwohl die Luft – mit Ausnahme von Wasserdampf – nur geringe Konzentrationen dieser Gase enthält, haben sie als Treibhausgase einen entscheidenden Einfluss auf das Klima und damit auf die Lebensbedingungen auf der Erde.




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