Max Planck Gesellschaft
Max Planck Institut für Biogeochemie



Campus Workshop
9. Juni 2011



Der jährlich stattfindende Campus Workshop fördert Kontakte und gibt Impulse für die Zusammenarbeit zwischen Wissenschaftlern verschiedener Institute am Campus. In diesem Jahr wird der Workshop in Zusammenarbeit mit der der IMPRS für globale Biogeochemische Kreisläufe organisiert.


Programm









Forsche Schüler
14. April 2011



Wir laden alle interessierten Schüler/innen ein, einen Blick hinter die Kulissen von Forschung und Entwicklung zu werfen und Wissenschaft „auszuprobieren“.


Hinweise









Noble Gespräche
4. April 2011



In den „Noblen Gesprächen“ spricht Prof. Christian Haas, vom Deutschen Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen München & Ludwig-Maximilians-Universität München in einem öffentlichen Vortrag über „Alzheimer: Eine heimtückische Krankheit wird entschlüsselt“.


Information









Bewerbungen für internationale Graduiertenschule
20. Mai 2011



Die Internationale Graduiertenschule für Globale Biogeochemische Kreisläufe (IMPRS for Global Biogeochemical cycles) bietet derzeit etwa 20 Promotionsprojekte an, in denen Aspekte globaler Stoffkreisläufe in allen Komponenten des Erdsystems untersucht werden.

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Ausstellung am Jenaer Umwelttag
28. Mai 2011



Das Max-Planck-Institut für Biogeochemie wird auch am diesjährigen Jenaer Umwelttag, der am Samstag, den 28. Mai in der Goethe Galerie stattfindet, mit von der Partie sein. Das Motto „Wälder schützen – für Mensch und Klima“ steht in Zusammenhang mit einem umfangreichen ...


Programm









Jahrestreffen Erdsystempartnerschaft der MPG
20. Juni - 22. Juni 2011



Vom 20. bis 22. Juni 2011 findet das diesjährige Treffen der in der Partnerschaft Erdsystemforschung kooperierenden Wissenschaftler aus den Max-Planck-Instituten für Biogeochemie (Jena), Chemie (Mainz) und Meteorologie (Hamburg) statt.


Information









Lange Nacht der Wissenschaften
25. November 2011



Wie können wir durch unsere Forschung das Klima besser verstehen? Mit welchen Methoden kommen wir dem Kohlenstoff und anderen Treibhausgasen auf die Spur? Wie helfen unsere Messstationen in Thüringen, in der Sibirischen Taiga und dem brasilianischen Regenwald? Fragen hierzu beantworten wir mit Führungen, Experimenten, Ausstellungen und (Gewinn-)Spielen.

Sternstunden Webseite

Programm am MPI für Biogeochemie









Empirisches Modell des globalen Kohlenstoff-Kreislaufs
6. Oktober 2011



M. Jung et al. entwickelten ein verbessertes Modell zur Berechnung von Stoffflüssen zwischen Ökosystem und Atmosphäre, insbesondere im Hinblick auf Kohlenstoffflüsse. Die auf FLUXNET basierte Studie (J. Geophys. Res., 116, G00J07) wurde als Editor's Highlight ausgewählt.

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Permafrost-Forschung (PAGE21) schliesst Lücke im Verständnis des Klimasystems
7. November 2011



Welche Konsequenzen hat das Freisetzen der enormen Kohlenstoffvorräte aus dem arktischen Boden in die Atmosphäre? Diese Frage will das neue EU-Projekt PAGE21 unter der Leitung des Alfred-Wegener-Instituts, Bremerhaven, beantworten. Feldforscher, Modellierer und Betreiber von Messstationen von 18 Partnerinstituten, darunter das MPI-BGC, werden hierfür ihre Expertisen bündeln. Die Wissenschaftler wollen damit eine solide Datenbasis für den 5. Klimabericht der UN schaffen.

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Neue IMPRS-Ausschreibung
5. Dezember - 7. Januar 2012



Die Internationale Max-Planck Graduiertenschule für Globale Biogeochemische Kreisläufe (IMPRS-gBGC) bietet derzeit etwa zwanzig Promotionsprojekte an, in denen Aspekte globaler Stoffkreisläufe in allen Komponenten des Erdsystems untersucht werden. Bewerbungsschluss ist der 07. Januar 2012

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Neue Max-Planck Forschungsgruppe: C. Hallmann
20. Januar 2012



Der Geochemiker Christian Hallmann ist an den chemischen und klimatischen Umweltbedingungen interessiert, die die frühe Entwicklung des Lebens auf der Erde beeinflusst haben. Er analysiert Biomarker (Lipide) in präkambrischen Gesteinen, um Meeresbedingungen und Nährstoffkreisläufe während des späten Archaikums und des Neoproterozoikums zu verstehen. Mit seiner Berufung als MPRG-Gruppenleiter am MPI-BGC verstärkt er unsere Forschungsaktivitäten im Bereich der Paläo-Biogeochemie der Meere.


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Doktoranden Workshop: Hydrologische Modellierung
12. April - 13. April 2012



Nachwuchswissenschaftler vor der Promotion mit Interesse an hydrologischer Modellierung sind herzlich zum 10. Workshop der AG HYDMOD an das MPI-BGC nach Jena eingeladen.

Link zur idw Presseinformation

Flyer









Wissenschaftspreis des Campus ging an Martin Jung
26. April 2012



Für seine bahnbrechenden Arbeiten zur Analyse des globalen Stoff- und Energieaustauschs wurde Dr. Martin Jung mit dem Wissenschaftspreis 2011 als bester Nachwuchswissenschaftler des Beutenberg-Campus ausgezeichnet.











Pressegespräch: Fascination of Plants Day
16. Mai 2012



Anlässlich des ersten weltweiten Fascination of Plants Day laden die beiden Jenaer Max Planck-Institute für Biogeochemie und chemische Ökologie am 16.5. zu einem gemeinsamen Pressegespräch ein, um über die Forschung der beiden Institute an Pflanzen zu informieren.

Webseite Fascination of Plants Day / webpage Fascination of Plants Day

Einladung zum Pressegespräch









Eröffnung MS Wissenschaft
30. Mai 2012



Das vom BMBF organisierte Ausstellungsschiff MS Wissenschaft – Zukunftsprojekt Erde wurde am 30. Mai in Berlin feierlich eröffnet. Prof. Susan Trumbore vertrat die MPG bei der Pressekonferenz der Eröffnungsveranstaltung. Das MPI-BGC beteiligt sich am Wissenschaftsschiff mit einem ZOTTO-Turmmodell, gemeinsam mit unseren ESRP-Partnern in Mainz und Hamburg.

Webseite der MS Wissenschaft / webpage of the science ship

Tourplan 2012









Messcontainer auf dem Weg nach Namibia
15. Mai 2012



Heute wurde unsere Messausrüstung auf eine 11.000 km Reise nach Gobabeb (Namibia) geschickt, wo im kommenden Sommer unsere neue Messstation den Betrieb aufnehmen wird. Der Container ist für hochpräzise, kontinuierliche Messungen von atmosphärischen Treibhaus- und anderen Spurengasen ausgestattet.











MPI-BGC empfängt Green Talents
18. Oktober 2012



Junge internationale Wissenschaftler aus dem Bereich Nachhaltige Entwicklung wurden vom BMBF als "Green Talent" gekürt. Die Gewinner besuchen deutsche Forschungsinstitute zum Thema Klimawandel, inklusive das MPI-BGC, um die Forschungslandschaft kennen zu lernen.

Green Talents am MPI-BGC
Green Talents Webseite / Green Talents webpage










FTIR-Spektrometer auf Ascension erfolgreich gestartet
1. Juni 2012



Nach Verschiffung des FTIR-Messcontainers auf die Insel Ascension im Südatlantik konnte der Spektrometer erfolgreich gestartet werden. Die Fernmessungen mehrer Treibhausgase werden zum weltweiten TCCON-Netzwerk beitragen.











Projekt EMBRACE präsentiert sich
19. Juni 2012



Das EU-Projekt EMBRACE hat zum Ziel, die bewährten europäischen Erdsystemmodelle zu verbessern, um u.a. verlässliche Aussagen über zu erwartende Extremereignisse wie Dürren, Überflutungen und Hitzewellen zu ermöglichen.

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Klimaerwärmung kann sich über Freisetzung von CO2 aus Waldböden selbst verstärken
12. Juni 2012



Internationale Studie belegt, dass ein Großteil des in Böden gebundenen Kohlenstoffs bei Erwärmung verstärkt als Treibhausgas CO2 freigesetzt werden kann

In Böden wird etwa doppelt so viel Kohlenstoff gespeichert wie in der Atmosphäre vorhanden ist. Die Verweildauer des Kohlenstoffs im Boden ist jedoch recht ungewiss. Üblicherweise gelangt der Kohlenstoff als Bestandteil organischer Verbindungen von zumeist abgestorbenen Lebewesen (Tiere und Pflanzen) in die oberste Bodenschicht. Der Abbau durch Bakterien und Pilze setzt den organisch gebundenen Kohlenstoff im Laufe der Zeit als gasförmiges Kohlendioxid (CO2) wieder frei. Wie stark diese CO2-Freisetzung aus organischem Bodenkohlenstoff von den jeweiligen Umweltbedingungen und anderen Faktoren beeinflusst wird, ist derzeit weitgehend unbekannt. Fest stand bisher, dass der Vorgang durch Erwärmung beschleunigt wird, was zumindest für jungen Boden-Kohlenstoff schon früher mehrfach gezeigt wurde. Doch trifft dies auch für Kohlenstoff zu, der schon vor Jahrzenten im Boden gebunden wurde, und wie hoch ist der Anteil dieses alten Kohlenstoffs im Boden?

Zur Beantwortung dieser Fragen wurden Feldversuche an 2 US-amerikanischen Standorten durchgeführt, in Wäldern gemäßigter Klimazonen in Wisconsin und North Carolina. Die Waldgebiete wurden in einem aufwendigen Verfahren über 10 Jahre lang kontinuierlich mit isotopisch markiertem Kohlendioxid begast. Von den Pflanzen zunächst aufgenommen, gelangte er später in den Boden und konnte durch die Markierung als neuer Kohlenstoff von zuvor gebundenem, altem Kohlenstoff unterschieden werden. In Bodenproben aus 0-15 cm Tiefe wurden dann der Gehalt und das Alter des organisch gebundenen Kohlenstoffs gemessen sowie dessen temperaturabhängige Umsetzung zu CO2 in kontrollierten Laborexperimenten ermittelt. Die Studie wurde als Kooperation zwischen dem Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Jena, und der University of California, in Irvine, CA, und Berkeley, CA, sowie dem Lawrence Berkeley National Laboratory, CA, durchgeführt.

„Wir konnten zunächst zeigen, dass etwa 2/3 des gemessenen Kohlenstoffs schon vor über 10 Jahren im Waldboden gebunden worden war“, erklärt die federführende Autorin Francesca M. Hopkins, Doktorandin an der University of California, Irvine, und Gastwissenschaftlerin am Max-Planck-Institut für Biogeochemie. Dieser „alte“ Kohlenstoff überwiegt daher in den gemessenen Bodenproben und bestätigt frühere Abschätzungen des Kohlenstoffalters in Waldböden anderer temperierter, aber auch tropischer Regionen.

Mit zwei unabhängigen Ansätzen, in denen unterschiedliche Isotope des Kohlenstoffs gemessen werden, konnte die Zersetzungsrate des jungen mit der des alten Kohlenstoffs bei steigenden Temperaturen unterschieden werden. In beiden Ansätzen zeigte sich, dass der alte Kohlenstoff zwar nur in 30% des gesamten CO2 freigesetzt wurde. „Überraschenderweise nahm aber die Zersetzung des alten Kohlenstoffs mit steigender Temperatur genauso – oder sogar noch stärker - zu, wie beim jungen Kohlenstoff“, sagt Prof. Susan Trumbore, Direktorin am Jenaer Max-Planck-Institut und Leiterin der Studie.

Damit konnte bestätigt werden, dass auch der „alte“ Bodenkohlenstoff durch Temperaturerhöhung schneller wieder zu CO2 umgewandelt und freigesetzt wird. Mit Ausnahme geringer, sehr alter Kohlenstoff-Vorräte, die vor Jahrhunderten und Jahrtausenden im Boden abgelagert wurden, wird also der überwiegende Teil (etwa 50% bis 95%) des organisch gebundenen Bodenkohlenstoffs durch Erwärmung verstärkt als CO2 freigesetzt.

Für die Entwicklung des Klimas könnte dies gravierende Folgen haben: Die Klimaerwärmung kann eine verstärkte CO2-Freisetzung aus dem Boden in die Atmosphäre verursachen, was wiederum über den Treibhauseffekt des CO2 zur weiteren Erwärmung führt. Erwärmung und CO2-Freisetzung aus dem Boden würden sich also gegenseitig verstärken, in einer positiven Rückkopplung. Wie dieses Szenario durch Auftauen permanent gefrorener Böden, dem Permafrost, beeinflusst würde, soll vom Jenaer Max-Planck-Institut zukünftig in den Tundren Nordsibiriens erforscht werden. [EF]

Kontakt am Max-Planck-Institut für Biogeochemie:
Prof. Susan E. Trumbore, PhD
Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Jena
Tel.: +49 3641 576110
Email: trumbore@bgc-jena.mpg.de

Original-Veröffentlichung:
Warming accelerates decomposition of decades-old carbon in forest soils
Francesca M. Hopkins, Margaret S. Torn, Susan E. Trumbore
Proc. Nat. Acad. Sci. USA 2012, June 11

Link zur Veröffentlichung


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IMPRS: Neue Ausschreibung von Promotionsstipendien
27. Juni 2012



Die Internationale Max-Planck Graduiertenschule für Globale Biogeochemische Kreisläufe vergibt erneut Promotionsstipendien. Bewerbungsschluss ist der 5. August 2012.

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Waldböden könnten Klimawandel weiter anheizen
13. Juni - 0. Juni 0



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Zwei neue Eddy-Kovarianz-Türme in Zentralsibirien
16. Juli 2012



In der Nähe des 304 m hohen ZOTTO-Turms ininmitten der sibirischen Taiga haben Mitarbeiter des MPI für Biogeochemie zwei neue Messtürme errichtet. Die Stationen messen den Energie- und Spurengasaustausch zwischen der Landoberfläche und der bodennahen Atmosphäre.


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Deutsch-kalifornisches Engagement für die Erde
9. Juli 2012



Fünf Max-Planck-Institute und das Scripps Institut für Ozeanografie der Universität San Diego kooperieren, um Veränderungen des Erdsystems zu erforschen.- 'It never rains in Southern California' lautet der Titel eines bekannten Songs von Albert Hammond. Ob in Zukunft noch mehr Regionen der Welt mit wenig Regen auskommen müssen und wie sich das System Erde verändern wird, sind zentrale Fragen einer neuen Forschungskooperation. Am 8. Juni 2012 schlossen fünf Max-Planck-Institute, das Scripps Institut für Ozeanografie (SIO) und die Abteilung für Physik der Universität San Diego (UCSD) eine entsprechende Vereinbarung zur langfristigen Zusammenarbeit in der Erdsystemforschung.

Dr. Tony Haymet, Direktor des Scripps Instituts für Ozeanografie, Prof. Dr. Meinrat O. Andreae, Direktor der Abteilung Biogeochemie des Max-Planck-Instituts für Chemie und Prof. Dr. Paul Yu, Vizekanzler der Forschungsinitiativen der Universität San Diego nahmen an der offiziellen Unterzeichnung der Kooperationsvereinbarung mit dem Namen SPOCES in San Diego teil. SPOCES steht für SIO/UCSD-Max Planck Program for Observing the Changing Earth System.

„Wir verändern die Erde mit zunehmender Geschwindigkeit, so dass wir Synergien in der Forschung schaffen müssen. Daher werden wir unsere Forschungsprogramme genau aufeinander abstimmen“, sagte Andreae anschließend, der die Vereinbarung im Namen der Max-Planck-Institute für Biogeochemie, für Chemie, für Meteorologie, für Dynamik und Selbstorganisation und für marine Mikrobiologie unterschrieb. Andreae ist auch Sprecher der Partnerschaft Erdsystemforschung der Max-Planck-Gesellschaft.

„Diese Unterzeichnung formalisiert die laufende und künftige Zusammenarbeit des Scripps mit den Max-Planck-Instituten der Erdwissenschaften“, sagte Prof. Dr. Lynn Russell vom Scripps Institut für Ozeanografie. „Das Fachwissen beider Institutionen wird neue Wege für das Verständnis und die Bewältigung der komplexen multidisziplinären Probleme der Klimawissenschaft ebnen.“ Die Atmosphärenchemikerin trug entscheidend dazu bei, Forscher aus beiden Institutionen zusammenzubringen, um die Kooperation zu definieren.

Professor Dr. Susan Trumbore, Direktorin am Max-Planck-Institut für Biogeochemie, erhofft sich mehr Austausch unter jungen Forschern. „Im Zentrum unserer Zusammenarbeit wird die Ausbildung stehen. Bereits im Herbst werden einige Doktoranden und Dozenten aus San Diego an einem Kurs in Deutschland teilnehmen“, sagte die Geochemikerin.

„Die umfangreiche Erfahrung der Wissenschaftler am SIO in der Beobachtung der Atmosphären- und Ozeanzirkulation, insbesondere über dem Pazifik, passt sehr gut zur Erdsystemmodellierung an unserem Institut“, ergänzte Bjorn Stevens, Direktor am Max-Planck-Institut für Meteorologie in Hamburg. „Wir erwarten, dass SPOCES Forschern auf beiden Kontinenten den Zugang zu den besten verfügbaren Arbeitsmitteln und der ganzen Bandbreite von Erfahrung ermöglicht, um das sich ändernde Klima zu verstehen.“

Die deutsch-kalifornische Forschungsvereinbarung SPOCES baut auf einer langjährigen Zusammenarbeit der Institutionen beispielweise bei Klimastudien auf und hat unter anderem folgende Schwerpunkte:
Die langfristige Beobachtung von Treibhausgas-Emissionen und der Atmosphäre über sogenannten Hot-Spots des globalen Wandels wie Sibirien oder die Amazonas-Region.

Die Untersuchung von Prozessen und Eigenschaften von Aerosolen und Wolken
Einfluss des südasiatischen Monsuns auf die Chemie der Atmosphäre und das Klima

Untersuchen werden die Naturwissenschaftler nicht nur die Atmosphäre, sondern alle Räume der Erde einschließlich der Meere und des Polareises. Hierzu werden sie wissenschaftliche Geräte gemeinsam nutzen und zusammen Seminare und Symposien veranstalten. Zudem ist der gezielte Austausch von Wissenschaftlern geplant. So können sich Doktoranden und Postdoktoranden der Max-Planck-Institute in Kürze für einen Aufenthalt in Kalifornien bewerben. Ansprechpartner sind die Programmkoordinatoren Russell und Andreae.

Die Finanzierung der SPOCES-Aktivitäten Programm wird von den beteiligten Organisationen getragen.


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Viel Wind um nichts – warum die schnellen Winde der oberen Atmosphäre kaum erneuerbare Energie liefern
30. November 2011



Unter den möglichen Quellen erneuerbarer Energien erhielten die Strahlströme oder auch „jet streams“ der oberen Atmosphäre in den letzten Jahren vermehrt Aufmerksamkeit. Die verbreitete Annahme, dass deren hohe Windgeschwindigkeiten einem hohen Potential an erneuerbarer Energie entsprechen, wurde jetzt von Forschern des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie in Jena widerlegt. Sie berechneten, dass die maximale Energiegewinnung durch Strahlstromwinde etwa 200-fach geringer ist als bisher geschätzt, da deren hohe Windgeschwindigkeiten durch die sehr geringe Reibung entstehen und nicht durch einen starken Antrieb. Mit Hilfe von Klimasimulationen stellten die Wissenschaftler außerdem fest, dass die Energiegewinnung aus Strahlstromwinden gewaltige Auswirkungen für das gesamte Klimasystem haben würde.

Strahlstromwinde (oder „jet streams“) sind Luftbewegungen der Atmosphäre mit kontinuierlichen Geschwindigkeiten von über 25 m/s (oder 90 km/h) in Höhen zwischen 7 bis 16 km. Die erstaunlich hohen Geschwindigkeiten erwecken den Eindruck einer nahezu unerschöpflichen Quelle an erneuerbarer Energie, deren Ausnutzung nur nach entsprechenden Windenergie-Techniken ruft. Die Annahme, dass diese potentielle Energiequelle unbegrenzt sprudelt und den zukünftigen, stets steigenden Energiebedarf der modernen Zivilisation decken könnte, ermutigte bereits zu umfangreichen technologischen Investitionen. Allerdings ist die Energie der Strahlströme begrenzt. Sie werden, wie auch die anderen Wind- und Wettersysteme der Erde, dadurch erzeugt, dass die Tropen stärker durch Sonneneinstrahlung erwärmt werden als die Polargebiete. Durch diese Unterschiede in der Erwärmung entstehen Temperatur- und Druckunterschiede, aus denen die Antriebskräfte für Atmosphärenbewegung entstehen und Wind erzeugt wird. Es ist also die unterschiedliche Erwärmung, die die Obergrenze für die natürliche Winderzeugung setzt und damit auch bestimmt, wie viel davon maximal als erneuerbare Windenergie genutzt werden kann.

Aus der meteorologischen Forschung ist bekannt, dass die hohen Windgeschwindigkeiten der Strahl-ströme durch das fast vollständige Fehlen von Reibung entstehen, was als „geostrophischer Wind“ beschrieben wird. Strahlströme resultieren aus der Bilanz zwischen der beschleunigenden Kraft des Druckgradienten in der oberen Atmosphäre und der sogenannten Corioliskraft, die durch die Erdrotation erzeugt wird. Da sie in der oberen Atmosphäre fern des Einflusses der Erdoberfläche entstehen, spielt eine Reibung mit der Erdoberfläche praktisch keine Rolle. Folglich braucht es nur wenig Energie, um sie anzutreiben und aufrecht zu erhalten. „Genau dieser geringe Energiebedarf ist es, der das Potential zur Nutzung als erneuerbare Energiequelle begrenzt“, erklärt Dr. Axel Kleidon, Leiter der unabhängigen Max-Planck-Forschungsgruppe „Biosphärische Theorie und Modellierung“. Basierend auf der atmosphärischen Energetik errechnet Kleidons Gruppe mithilfe von Klimasimulationsmodellen die maximale Rate, mit der Windenergie aus der globalen Atmosphäre entzogen werden kann. Die Abschätzung von 7,5 TW (1 TW = 10^12 Watt, ein Maß für die Leistung und den Energieverbrauch) ist 200-fach geringer die in vorherigen Studien ermittelte nutzbare Windenergie und beläuft sich lediglich auf ungefähr die Hälfte des Primärenergiebedarfs der Menschheit von 17 TW im Jahr 2010.

Die Max-Planck-Forscher untersuchten auch die klimatischen Folgen, die sich aus einer starken Nutzung der Strahlströme als erneuerbare Energiequelle ergeben würden. Da jede Windturbine einen Widerstand aufbaut, durch den Windenergie letztlich in Strom umgewandelt wird, muss sich die Kräftebilanz der Strahlströme ändern, sobald diese Energie entzogen wird. Würden 7.5 TW von den Strahlströmen für erneuerbare Energiegewinnung entzogen, so wäre eine stark verändert Kräftebilanz die Folge, was den treibenden Druckgradienten zwischen der Äquatorregion und den Polen erschöpfen würde. Ein solcher Eingriff in die Strahlströme würde das gesamte Klimasystem verlangsamen. „Die Atmosphäre würde ein 40-faches weniger an Energie erzeugen im Vergleich zu dem, was wir durch die Windturbinen an erneuerbare Energie gewinnen könnten. “ erläutert Lee Miller, Erstautor der Studie. „Dies würde drastische Änderungen für die Temperatur und das Wetter hervorrufen.“

Die Max-Planck-Studie wurde in der Fachzeitschrift „Earth System Dynamics“ am 29. November veröf-fentlicht. Die Erkenntnisse zeigen, dass schnelle Winde nicht automatisch ein großes Potential an erneuerbarer Energie darstellen. Umweltfreundlich erscheinende Technologien der erneuerbaren Energiegewinnung müssen sorgfältig vor dem Hintergrund betrachtet werden, wie sie im gesamten Erdsystem mit natürlichen Prozessen interagieren.


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Globale Wechselwirkungen zwischen Klima, Boden und Vegetation
6. August 2012



Dr. Markus Reichstein zum neuen Max-Planck-Direktor am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena ernannt. - Die aktuelle Debatte um den „globalen Wandel“ konzentriert sich vor allem auf den Treibhauseffekt, auf die damit verbundene Erwärmung der Atmosphäre und auf die Rückkopplung durch den Kohlenstoffkreislauf. Doch die Erde ist viel komplexer. Für ein umfassendes Verständnis des Erdsystems müssen auch andere Zusammenhänge viel gründlicher untersucht und mit einbezogen werden. Hierzu gehören insbesondere die Wechselwirkung des Kohlenstoffkreislaufs mit Wasser- und Nährstoffkreisläufen sowie Rückkopplungen zwischen der Vegetation, den Böden und der Atmosphäre. Diesen Themen widmet sich die unabhängige Forschungsgruppe um Dr. Markus Reichstein seit 6 Jahren höchst erfolgreich am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena.

Zum 1. Juli 2012 wurde Reichstein im kompetitiven Verfahren nach internationaler Ausschreibung zum Max-Planck-Direktor und Abteilungsleiter berufen. „Mit dem zukünftigen Aufbau einer eigenen Abteilung Biogeochemische Modell-Daten Integration werden wir die Entwicklung von Methoden und Modellen intensivieren, mit denen globale Wechselwirkungen zwischen Klima, Boden und Vegetation grundlegend besser verstanden werden können“, freut sich Dr. Reichstein.

Ein Schwerpunkt der neuen Abteilung wird in der empirischen Analyse und der globalen Modellierung von Wechselwirkungen zwischen der Biosphäre und der Atmosphäre liegen. Dr. Reichstein und seine Teamkollegen sind bereits Mitglied zahlreicher internationaler Forschungsprojekte zur Erdsystem-Modellierung sowie zur großflächigen Analyse des Kohlenstoffkreislaufs und von Treibhausgasen ganzer Kontinente. So baute Reichstein als wichtige Informationsquelle die globale FLUXNET-Datenbank mit auf: eine an weltweit mehr als 250 Standorten seit vielen Jahren erhobene Zusammenfassung von Beobachtungen über Kohlendioxid- und Wasseraustausch zwischen definierten Ökosystemen und der Atmosphäre. Typische Fragestellungen dieses Schwerpunkts sind: Wie reagieren Ökosysteme auf Klimaveränderungen und Wetterextreme und wie passen sie sich ihnen an? Wie beeinflusst der Wasserkreislauf den Kohlenstoffkreislauf und umgekehrt? Welche Regionen nehmen zur Zeit am meisten Kohlendioxid aus der Atmosphäre auf und vermindern damit den anthropogenen Treibhauseffekt?

“Eine Schlüsselrolle zum Verständnis dieser Fragen kommt dabei dem Boden zu, der bisher nicht ausreichend erforscht ist“, stellt Reichstein dabei fest. So ist allein der Kohlenstoffgehalt in den globalen Böden zahlenmäßig nur schlecht erfasst. Auch verschiedene Bodenfunktionen und -strukturen werden in heutigen Erdsystemmodellen immer noch sehr grob dargestellt. Reichstein bezeichnet daher den Bodenkohlenstoff methaphorisch als „schwarze Materie der Erdsystemforschung“. Eine verbesserte Gesamtbetrachtung der Böden, basierend auf bekannten Einzelprozessen, und ihre Einbeziehung in Erdsystem-Modelle wird daher einen weiteren Schwerpunkt von Reichsteins Arbeiten darstellen. So soll z.B. in Reichsteins QUASOM-Projekt, gefördert vom Europäischen Wissenschaftsrat (ERC), die Rolle von Bodenorganismen in einer heterogenen, vertikal differenzierten Bodenumgebung beschrieben werden.

Die Forschungsschwerpunkte des jungen Direktors ergänzen und verbinden in idealer Weise die Themen der beiden anderen Abteilungen am Max-Planck-Institut für Biogeochemie. Die Abteilung Biogeochemische Prozesse, unter der Leitung von Prof. Susan Trumbore, untersucht Schlüssel-Prozesse terrestrischer Ökosysteme, mit den Schwerpunkten Böden und Walddynamik. Die von Prof. Martin Heimann angeführte Abteilung für Biogeochemische Systeme, erforscht Veränderungen biogeochemischer Spurengase in der Atmosphäre und deren Beeinflussung durch regionalen Oberflächenaustausch. „Neue Erkenntnisse dieser Forschungsbereiche können in unsere Modelle globaler Wechselwirkungen zwischen Klima, Boden und Vegetation eingehen, und in einer Gesamtbetrachtung interpretiert werden“, so Reichstein. Dadurch können einerseits die Modelle verbessert, andererseits die Bedeutung einzelner Bodenprozesse oder atmosphärischer Veränderungen besser abgeschätzt werden.

Dr. Markus Reichstein studierte Landschaftsökologie mit den Nebenfächern Chemie, Botanik und Informatik an der Universität Münster und promovierte an der Universität Bayreuth. Als Marie-Curie-Stipendiat arbeitete er an der Universität Tuscia in Viterbo, Italien, mit längeren Forschungs-aufenthalten in Berkeley (Universität von Kalifornien) und Missoula (Universität von Montana). 2006 gründete er die unabhängige Max-Planck-Forschungsgruppe Biogeochemische Modell-Daten-Integration am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena.


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Klimaforscher aus aller Welt begegnen sich in Jena
4. September 2009



Vom 13. bis 19. September 2009 werden sich in Jena mehr als 500 Wissenschaftler aus der ganzen Welt treffen, um sich im Rahmen der 8. Internationalen Kohlendioxidkonferenz über den neuesten Wissensstand bezüglich der Klimaforschung und des globalen Kohlenstoffkreislaufs auszutauschen. Die Konferenz, die seit 1981 alle vier Jahre stattfindet, wird dieses Jahr vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie ausgerichtet.

Vor mehr als 50 Jahren begannen am Mauna Loa auf Hawaii und am Südpol hochpräzise Messungen der atmosphärischen Kohlendioxidkonzentration, die den kontinuierlichen Anstieg dieses Treibhausgases in der Erdatmosphäre dokumentieren. Kohlendioxid gilt als Hauptverursacher des globalen Klimawandels, dessen Auswirkungen wir bereits heute regional und global spüren.

Das wissenschaftliche Interesse an der Untersuchung des globalen Kohlenstoffkreislaufs und seiner Veränderung durch den Menschen ist seither exponentiell gewachsen. Die globale Erforschung des Kohlenstoffkreislaufs wurde außerdem deutlich intensiviert, weil der International Panel on Climate Change Kohlendioxid als Hauptverursacher der gegenwärtigen und zukünftigen Erwärmung des Weltklimas anerkannt hat und infolgedessen internationale Initiativen zur Verringerung der CO2-Emissionen wie beispielsweise das Kyotoprotokoll entstanden.

Im Rahmen der Konferenz in Jena werden sich die Forscher interdisziplinär über Veränderungen der atmosphärischen CO2-Konzentration und die Rolle der Emission fossiler Energieträger in Vergangenheit und Zukunft, über Weiterentwicklungen der Messmethodik und der Klimamodelle sowie über regionale Studien und das Verständnis der grundlegender Prozesse austauschen.

Das Max-Planck-Institut für Biogeochemie (MPI-BGC) spielt eine bedeutende Rolle in der internationalen Klimaforschung – es widmet sich unter anderem der Erforschung der Wechselwirkungen zwischen den globalen Stoffkreisläufen und dem Klimasystem. Hochempfindliche Messgeräte werden eingesetzt, um Konzentrationsänderungen der Spurengase Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Methan, Sauerstoff und Wasserstoff in der Atmosphäre zu erfassen. Aus den Messergebnissen lassen sich Informationen über deren Entstehung auf der Erdoberfläche – z. B. bei Verbrennungsprozessen – ziehen. Weitere Analysen dienen der Ermittlung der globalen Kohlenstoffbilanzen für die terrestrische Biosphäre und den Ozean. Die Erweiterung bereits bestehender Computermodelle unter Verwendung von Ergebnissen der Labor- und Feldforschung und Beobachtungsdaten der Vergangenheit und Gegenwart hat zum Ziel, verlässliche Klimasimulationen für die Zukunft zu erstellen.

Im Rahmen der Konferenz findet am Montag, den 14. September um 13 Uhr im Hörsaal 8 der Friedrich-Schiller-Universität, Ernst-Abbe-Platz, eine Pressekonferenz statt.


Klimaforscher aus aller Welt in Jena









15th WMO/IAEA Meeting of Experts on Carbon Dioxide, Other Green-house Gases, and Related Tracer Measurement Techniques
1. September 2009



Vom 7. Bis 10 September 2009 treffen sich in Jena die Experten für die genauesten Messungen von CO2 und anderen Spurengasen in unserer Luft. Seit Mitte der 70er Jahre werden die Zusammenkünfte der Experten von der WMO (Welt-Meteorologie-Organisation, ein Zweig der UNO) sowie der Internationalen Atomenergieorganisation /IAEA an verschiedenen Orten durchgeführt.

Die letzten Treffen dieser Art fanden in Stockholm, Tokio, Toronto, Boulder und Helsinki statt. In diesem Jahr lädt das Max-Planck Institut für Biogeochemie (MPI-BGC) als eines der führenden analytischen und wissenschaftlichen Zentren auf dem Gebiet des globalen Kohlenstoffkreislaufs die Spezialisten nach Jena ein.

Erstmalig wurde das Expertentreffen 1975 von dem amerikanischen Klimawissenschaftler Dave Keeling organisiert. Dave Keeling richtete als erster kontinuierliche Meßstationen für CO2 am Mauna Loa auf Hawaii und am Südpol ein. Die bekannte Keeling Kurve ist eine Darstellung des CO2-Gehaltes unserer Atmosphäre seit 1958. Sie zeigt die jahreszeitlichen Schwankungen sowie den Anstieg des Treibhausgases CO2 in der Atmosphäre als Folge der Verbrennung von fossilem Kohlenstoff. Mittlerweile werden in einem weltweiten Beobachtungsmessnetz wissenschaftlich belastbare Langzeitmessungen klimawirksamer Gase durchführt.

In den Räumen des ehemaligen Volksbads wird über neue und verbesserte Experimente zur Messung dieser Spurengase berichtet. Neben Verfahren zur Optimierung der Messpräzision, werden Vergleiche von Satellitendaten mit Daten kontinuierlicher Messstationen vorgestellt und diskutiert. Die hohen Anforderungen an die Meßverfahren bedeuten, weit über die üblichen, von Geräteherstellern garantierten Genauigkeiten hinaus zu messen und hart an der Grenze des physikalisch möglichen zu arbeiten. So muß z.B. die Menge des Sauerstoffs in der Atmosphäre mit einer Genauigkeit von einem Millionstel Anteilen gemessen werden, um zu erfassen, wieviel Sauerstoff verschwindet, wenn Benzin, Biomasse oder Erdgas verbrannt werden (für jedes gebildete CO2 wird mindestens ein Molekül O2 aus der Atmosphäre entnommen). Solche Messungen erlauben Rückschlüsse auf den Kohlenstoffkreislauf, die mit der Messung der CO2 -Menge allein nicht zugänglich sind. In ähnlicher Weise muß das Verhältnis der natürlichen stabilen Kohlenstoffisotope 12C und 13C im CO2 mit einer Genauigkeit von zehn Millionstel erfaßt werden, und dies über Jahrzehnte. Diese Art Analytik ist sehr aufwendig, erfordert ein hohes Maß an Verständnis für jedes Detail der Probennahme und der entsprechenden analytischen Verfahren. Die Ergebnisse werden als ‚Futter’ für die immer aufwendigeren Klimamodelle benötigt, die, basierend auf einer Reihe realistischer Szenarios, eine Abschätzung der weiteren Entwicklung des Weltklimas gestatten. Die Resultate dieser Abschätzungen fließen u. a. in die Berichte des Weltklimarates (IPCC; „Intergovernmental Panel for Climate Change“) ein. Der Stand der Forschung wird am Ende des Treffens zusammengefaßt, die Ziele für die weitere Entwicklung formuliert und als Empfehlungen der Expertengruppe verabschiedet.

Die Teilnehmerschaft des Expertentreffens setzt sich international zusammen mit Vertretern aller Kontinente darunter bedeutenden Wissenschaftlern aus den USA, Japan, Australien und vielen Europäischen Ländern.


15. WMO/IAEA -Treffen inJena









Internationales von der Europäischen Kommission gefördertes Klimaforschungsprojekt in Jena
9. Juni 2009



Das von der Europäischen Kommission im 7. Forschungsrahmenprogramm geförderte internationale Klimaforschungsprojekt CARBO-Extreme, koordiniert vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie, wurde in Jena am 1. Juni 2009 gestartet. Ziel von CARBO-Extreme ist, das Wissen über das Verhalten des terrestrischen Kohlenstoffkreislaufes in Abhängigkeit von Klimavariabilität und Wetterextremen besser zu verstehen und dadurch bessere Vorhersagen über seine künftige Entwicklung zu ermöglichen. Die EU unterstützt dieses Vorhaben in den kommenden 4 Jahren mit 3,3 Mio Euro.

Der Klimawandel ist in den vergangenen Jahren auch unter Nicht-Wissenschaftlern ein allgemein bekanntes Thema geworden, und Wetter-Extreme sind allen Bewohnern Europas seit der Hitzewelle vom Sommer 2003 ebenfalls ein Begriff. „In welcher Weise sich jedoch Wetter-Extreme wie beispielsweise die Hitzewelle 2003 auf den Kohlenstoffhaushalt Europas auswirken, ist bislang nicht ausreichend geklärt, und wird daher in den derzeitigen Prognosemodellen nicht berücksichtigt“, erläutert der Projekt-Koordinator Dr. Markus Reichstein.
Das Projekt CARBO-Extreme, welches 25 Forschungseinrichtungen aus 11 verschiedenen Ländern der Europäischen Union, sowie der Schweiz vereinigt, will in den kommenden Jahren dazu beitragen, diese Wissenslücke zu schließen.
Zum Projektstart haben sich daher in der vergangenen Woche über 50 Wissenschaftler unterschiedlichster Fachdisziplinen aus Europa und den USA für drei Tage in Jena versammelt, um gemeinsam in den kommenden vier Jahren offene Fragen zu den mit dem Klimawandel einhergehenden Phänomenen Klimavariabilität und Wetterextreme in Hinblick auf den europäischen terrestrischen Kohlenstoffkreislauf klären. Die gewonnen Erkenntnisse sollen zu den EU Klima- und Bodenschutz-Strategien beitragen.



EU-Klimaforschungsprojekt in jena









Die Zukunft in einem Zug
27. April 2009



Max-Planck-Schüler-Kolleg "Abenteuer Forschung"

Wie werden wir in den nächsten Jahrzehnten leben? Wohin entwickeln sich Wissenschaft, Medizin und Technik? Welche neuen technologischen Entwicklungen beeinflussen unser Leben? Mit diesen und vielen interessanten Fragestellungen beschäftigt sich der Wissenschaftzug „Expedition Zukunft“. Die mobile Wissenschaftsausstellung mit interaktiven Exponaten, multimedialen Installationen, einem Mitmachlabor, Filmen und Bildern und vielen Hintergrundinformationen macht vom Sonntag, 3. bis Dienstag, 5. Mai in Jena Göschwitz Station.


Alle Wissenschaftsbegeisterten sind herzlich eingeladen, sich in zwölf modernen Eisenbahnwagons über globale Themen wie Klimawandel, Rohstoffe und Energie, medizinische Versorgung, Pflanzenzüchtung und technologische Trends zu informieren.

Zu besichtigen und zu betreten ist der Zug am Sonntag von 10 bis 19 Uhr und an den anderen beiden Tagen jeweils von 9 bis 18 Uhr. Der Eintritt ist kostenfrei.

Das Max-Planck-Institut für Biogeochemie beteiligt sich mit einem Exponat zur Artenvielfalt in Wagon 9 „Energie und Umwelt“.

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der drei Jenaer Max-Planck-Institute - MPI für Biogeochemie, MPI für chemische Ökologie und MPI für Ökonomik - stehen an jedem Tag vor Ort für Fragen zur Verfügung. Der gemeinsame Stand ist Pass-Station für den Expeditionspass der Forschungsexpedition Deutschland (www.forschungsexpedition.de).

"Expedition Zukunft" ist ein Projekt der Max-Planck-Gesellschaft und wird zum Wissenschaftsjahr 2009 gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung. Das Wissenschaftsjahr 2009 wird gemeinsam mit der Deutschen Akademie der Naturforscher Leopoldina, der Robert-Bosch-Stiftung und dem Stifterverband für die Deutsche Wissenschaft ausgerichtet. Die Fraunhofer-Gesellschaft, die Helmholtz- Gemeinschaft deutscher Forschungszentren, die Leibniz-Gemeinschaft sowie die Deutsche Forschungsgemeinschaft,zahlreiche Universitäten und Zugpartner unterstützen die Ausstellung und sind Leihgeber von Exponaten.

www.expedition-zukunft.org

Die Expedition Zukunft vor Ort in Jena: Max-Planck-Schüler-Kolleg „Abenteuer Forschung“

Die beiden naturwissenschaftlich orientierten Max-Planck-Institute für Biogeochemie und chemische Ökologie laden gemeinsam am Dienstag, den 5. Mai um 10:00 Uhr in den Hörsaal des MPI für Biogeochemie zum Max-Planck-Schüler-Kolleg „Abenteuer Forschung“ ein. Schülerinnen und Schüler ab der 9. Klasse erhalten spannende Einblicke in die Forschung.

„Die Böden der Welt – mehr als nur der Dreck, auf dem wir stehen“ werden von Dr. Marion Schrumpf vorgestellt. Maria Heinrich präsentiert „Kolibris, Motten und Ameisen“ und fragt „Wer darf vom süßen Nektar naschen?“

Im Anschluss an die Veranstaltung werden die Schülerinnen und Schüler mit einem Shuttle-Bus zum Wissenschaftszug gebracht, wo sie an Führungen durch die 12 Ausstellungswagons teilnehmen können. Die Veranstaltung sowie der Bustransfer sind kostenfrei. Interessierte Schüler und Lehrer wenden sich bitte an:

Angela Overmeyer, overmeyer@ice.mpg.de, 03641 – 57 2110 oder
Susanne Hermsmeier, sherms@bgc-jena.mpg.de, 03641 – 57 68012


Die Zukunft in einem Zug









ESA - Global Biomass meeting
9. Oktober - 11. Oktober 2012



Die Biomasse der globalen Vegetation ist eine wesentliche Variable im Verständnis des momentanen Zustands und möglicher zukünftiger Veränderungen des Klimasystems. Das Meeting wird organisiert von der European Space Agency (ESA), der FSU Jena und dem MPI-BGC.

Webseite Global Biomass Observations / webpage Global Biomass Observations

Announcement & Programme / Ankündigung und Programm (auf Englisch)









Belch of laughing gas could heat up our planet
21. Juli 2012



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Power paradox: Clean might not be green forever
30. Januar 2012



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Neue Professorin für Atmosphären-Modellierung
2. März 2012



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Back To The Roots
9. April 2012



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Faszination in Grün: Jena ist Zentrum der Pflanzenwissenschaft
19. Mai 2012



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UCI: Heating soil could worsen warming
11. Juni 2012



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Erderwärmung: Auch alter Boden-Kohlenstoff wird als Treibhausgas frei
20. Juni 2012



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Globale Wechselwirkungen zwischen Klima, Boden und Vegetation
6. August 2012



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Noble Gespräche: Evolution der Zelle
25. Oktober 2012



Nobelpreisträger Prof. Dr. Dr. h.c. Günter Blobel, Rockefeller University, New York, hält im Rahmen der Veranstaltungsreihe „Noble Gespräche“ des Beutenberg-Campus Jena ab 17 Uhr (Einlass 16:30 h) im Hörsaal des Abbe-Zentrums einen öffentlichen Vortrag mit dem Titel „Evolution der Zelle in den vier Milliarden Jahren seit ihrer Entstehung“.

Webseite Beutenberg Campus / webpage Beutenberg Campus










Science Tour
26. November 2012



22 ausgewählte internationale Experten im Bereich "Biodiversity and Climate Change" besuchen Forschungseinrichungen in Deutschland, organisiert durch BMBF und DAAD.

Webseite Research in Germany / Webpage Research in Germany










Globale Kohlenstoff-Emissionen auf neuem Höchststand
3. Dezember 2012



Die globalen Kohlendioxid-Emissionen in die Atmosphäre werden im Jahr 2012 erneut ansteigen und die Rekordzahl von 35.6 Milliarden Tonnen Kohlendioxid erreichen, so die jährliche Auswertung des internationalen Global Carbon Project-Konsortiums. Grund dafür ist auch der für 2012 errechnete 2,6%ige Anstieg der Kohlenstoff-Emissionen aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe, der damit fast 60% über dem Niveau von 1990 liegt, welches dem Kyoto-Protokoll zugrunde liegt. Die Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre erreichte 2011 mit 391 ppm einen neuen Höchststand.

Die neuesten Analysen des Global Carbon Projects wurden gestern als Übersicht in der Zeitschrift Nature Climate Change veröffentlicht sowie die gesamten Daten als Vorabdruck in der Zeitschrift Earth System Science Data Discussion bereitgestellt. Die Auswertung der Daten zeigt, dass die größten Beiträge zu globalen Emissionen im Jahr 2011 von China (28%), den USA (16%), der Europäischen Union (11%) und aus Indien (7%) kamen. Während die Emissionen im Jahr 2011 in China und Indien um 9,9% bzw. 7,5% anstiegen, konnten sie in den USA und in der Europäischen Union um 1,8% bzw. 2,8% reduziert werden. Deutschlands Emissionen sind nach dieser Studie seit dem Jahr 2000 durchschnittlich um 1 % pro Jahr gesunken. „Diese Steigerung der Emissionsraten erschwert die Bemühungen der internationalen Klimagespräche, den menschengemachten Klimawandel zu begrenzen“, sagt Dr. Sönke Zaehle vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena, der Daten zu dieser Studie beigetragen hat.

Der weitere Anstieg der Emissionen im Jahr 2012 verstärkt die Diskrepanz zwischen den tatsächlichen Emissionsraten und denen, die tolerierbar wären, um die globale Erwärmung unter der international geforderten 2 Grad-Grenze zu halten. “Wenn der gegenwärtige Trend anhält, dann sind wir in fünf Jahren signifikant über jeglichen Szenarien, die eine Stabilisierung des Klimawandels im 21sten Jahrhundert vorsehen.” kommentiert Prof. Dr. Martin Heimann, Direktor am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena die Ergebnisse.

Zwar haben Umstellungen des Energiesektors in einigen europäischen Ländern die Emissionen um bis zu 5% reduzieren können: “Ähnliche Umstellungen in weiteren Ländern könnten der Beginn einer weltweiten Vermeidungsstrategie zu niedrigen Kosten sein”, so Dr. Glen Peters, Mitautor der Studie vom Center for International Climate and Environmental Research in Oslo, Norwegen. Um das 2 Grad Ziel erreichen zu können, sind aber weitere und verstärkte Maßnahmen unbedingt notwendig, so die Autoren der Studie.

Veröffentlichungen:
“The mitigation challenge to stay below two degrees” by G.P. Peters, R.M. Andrew, T. Boden, J.G. Canadell, P. Ciais, C. Le Quéré, G. Marland, M.R. Raupach, C. Wilson; veröffentlicht online in Nature Climate Change, http://bit.lyQpt3ub.
DOI:10.1038/nclimate1783. Eine PDF Version kann per Email unter press@nature.com erbeten werden.

Details der Methoden und die Datensätze: “The Global Carbon Budget 1959–2011” by C. Le Quéré, R. J. Andres, T. Boden, T. Conway, R. A. Houghton, J. I. House, G. Marland, G. P. Peters, G. van der Werf, A. Ahlström, R. M. Andrew, L. Bopp, J. G. Canadell, P. Ciais, S. C. Doney, C. Enright, P. Friedlingstein, C. Huntingford, A. K. Jain, C. Jourdain, E. Kato, R. Keeling, K. Klein Goldewijk, S. Levis, P. Levy, M. Lomas, B. Poulter, M. Raupach, J. Schwinger, S. Sitch, B. D. Stocker, N. Viovy, S. Zaehle and N. Zeng, Earth System Science Data Discussions, 5, 1107–1157, doi:10.5194/essdd-5-1107-2012, http://bit.ly/UY8GTQ (in Review).
DOI: 10.5194/essdd-5-1107-2012. Die Daten sind frei verfügbar.

Kontakt:
Dr. Sönke Zaehle
Max-Planck-Institute für Biogeochemie
Abteilung Biogeochemical Integration
D-07701 Jena, Germany
email: soenke.zaehle@bgc-jena.mpg.de
http://www.bgc-jena.mpg.de/~szaehle


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Eigenschaften der Pflanzenwelt erfasst
30. Juni 2011



Globales Verzeichnis von Pflanzeneigenschaften forciert Biodiversitäts- und Klimaforschung
Die weltgrößte Datenbank zu Pflanzeneigenschaften, TRY, wurde veröffentlicht. Als gemeinsames Projekt von über 100 internationalen Forschungsinstituten vereinigt TRY 93 einzelne Datenbanken. Damit sind wesentliche Eigenschaften von über 20% aller weltweit vorkommenden Pflanzenarten an einer Stelle zusammengefasst. Erste Auswertungen ergaben, dass die Pflanzen in ihren Eigenschaften variabler sind als bisher angenommen. Die stetig wachsende Datenbank, betrieben vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena, wird für alle Wissenschaftler der Biodiversitäts- und Erdsystemforschung bereitgestellt.

Pflanzen stehen als sogenannte Primärproduzenten an der untersten Stufe der Nahrungskette. Ihre Vielfalt (Diversität) hat einen wesentlichen Einfluss auf die Anzahl und die Vielfalt der nachfolgenden Mitglieder der Nahrungskette. Nimmt die Zahl der Pflanzenarten in einem biologischen Lebensraum (Ökosystem) ab, so vermindert sich zunächst auch die Vielfalt an Pflanzenfressern sowie später der nachfolgenden Alles- und Fleischfresser. Doch damit nicht genug: Auch die Wechselwirkungen mit der Umwelt, z.B. der Stoffaustausch mit dem Boden und der Atmosphäre, verändern sich bei Abnahme der pflanzlichen Biodiversität.

Durch Veränderungen der Landnutzung und durch den Klimawandel sterben auf unserem Planeten täglich Pflanzenarten aus, mit einer historisch nie dagewesenen Geschwindigkeit und bevor ihre ökologische Bedeutung erkannt wurde. Auch wie sich die Pflanzenvielfalt darüber hinaus auf das Umwelt- und Klimasystem der Erde und damit auf die Lebensbedingungen des Menschen genau auswirkt, ist derzeit nur ungenügend erforscht. Der größte Engpass war bisher die begrenzte Verfügbarkeit von Daten zu ökologischen und funktionellen Eigenschaften der Pflanzenarten.

Über 200 Wissenschaftler weltweit haben sich daher zusammengetan, um gemeinsam diese Wissenslücke zu füllen. Unter dem Dach von DIVERSITAS und IGBP, zwei Organisationen der UNESCO zur Biodiversitäts- und globalen Umweltforschung, wurde eine weltweite Datenbank funktioneller Pflanzenmerkmale (TRY) aus bisher 93 verschiedenen Datenbanken erstellt. Koordiniert durch Dr. Jens Kattge und Dr. Gerhard Bönisch vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena und Prof. Dr. Christian Wirth von der Universität Leipzig, enthält TRY derzeit über drei Millionen Einträge zu funktionellen Merkmalen von rund einem Fünftel (70.000) aller bekannten Pflanzenarten. Erfasst wurden Merkmale zu den Schlüsselprozessen Wachstum, Verbreitung, Etablierung und Stresstoleranz. „Nach etwa 4 Jahren intensiver Aufbauarbeit sind wir stolz, die erste Version der Datenbank präsentieren zu können“, freut sich Dr. Jens Kattge als führender Autor der in Global Change Biology publizierten Studie.

Eine erste Auswertung hat ergeben, dass die bisher üblichen funktionellen Klassifizierungen nicht ausreichen, um die große Variationsbreite der pflanzlichen Eigenschaften zu erklären. „Globale Klima- und Vegetationsmodelle unterscheiden etwa 10 funktionelle Pflanzentypen, wie Gräser, Sträucher oder Bäume, die jedoch die beobachteten Variationen der Pflanzeneigenschaften meist nicht erfassen können“, erklärt Prof. Dr. Christian Wirth. Die Variationsbreite wird stattdessen im Wesentlichen durch Artunterschiede verursacht. Die Artenvielfalt ist damit eine entscheidende Größe für funktionelle Vielseitigkeit und die Anpassungsfähigkeit der Ökosysteme an sich verändernde Umweltbedingungen.

Die TRY-Datenbank steht allen Pflanzen-, Umwelt- und Klimaforschern zur Verfügung und wird kontinuierlich mit Daten neuer Kooperationspartner erweitert. „Die Dimension der globalen Herausforderungen erfordert auch neue Dimensionen der wissenschaftlichen Herangehensweise, hinsichtlich der Größe der Netzwerke und der Intensität der Kooperationen“, bestätigt Prof. Sandra Díaz von der Universität Cordoba, Argentinien, als Co-Autorin der Studie das erfolgreiche Konzept der TRY-Initiative. Es steht zu erwarten, dass die globale TRY-Datenbank wesentliche Impulse gibt für die Erforschung der Biodiversität sowie die Verbesserung biologisch fundierter Klimamodelle.

Kontakte:
- Jens Kattge, Max-Planck-Institut für Biogeochemie, jkattge@bgc-jena.mpg.de
- Christian Wirth, Universität Leipzig, cwirth@uni-leipzig.de
- Gerhard Bönisch, Max-Planck-Institut für Biogeochemie, gboenisch@bgc-jena.mpg.de
- Sandra Díaz, Núcleo DiverSus, Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal, Universidad Nacional de Córdoba, 5000 Córdoba, Argentina, sdiazciudad@efn.uncor.edu
- Sandra Lavorel, Laboratoire d'Ecologie Alpine (LECA), CNRS, 38041 Grenoble, France, slavorel@ujf-grenoble.fr
- Colin Prentice, Department of Biological Sciences, Macquarie University, NSW 2109 Sydney, Australia, colin.prentice@mq.edu.au
- Paul Leadley, Laboratoire d'Ecologie, Systématique et Evolution (ESE), Université Paris-Sud, 91495 Paris, France, paul.leadley@u-psud

Original-Veröffentlichung:
TRY – a global database of plant traits
Global Change Biology (2011), doi: 10.1111/j.1365-2486.2011.02451.x
(journal website: http://onlinelibrary.wiley.com/journal/10.1111/(ISSN)1365-2486/earlyview)
TRY-Homepage: http://try-db.org
DIVERSITAS: http://www.diversitas-international.org
IGBP: http://igbp.net


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open campus am MPI-BGC
1. März 2013



Die am Beutenberg Campus ansässigen Institutionen verfügen über ein breites Spektrum an experimentellen Möglichkeiten, die für die Forschung im Bereich der Lebenswissenschaften und Physik Anwendung finden können. Um interdisziplinäre wissenschaftliche Projekte zu fördern, wird OPEN CAMPUS als Plattform zum kontinuierlichen Austausch der Wissenschaftler über die anwendbaren Methoden und Konzepte eingerichtet: Jeweils zwei Institute pro Jahr öffnen ihre Türen für Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter aller Beutenberg-Institutionen.

Webseite open campus / open campus webpage

Programm









Bedeutung der Landoberfläche für den klima-relevanten Kohlenstoffkreislauf
22. März 2011



Susan Trumbore, geschäftsführende Direktorin am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena, erforscht Stoffkreisläufe und deren Rolle in der Klimaentwicklung. Beim renommierten „Sackler Colloquium“ der amerikanischen Nationalen Akademie der Wissenschaften referiert die Geowissenschaftlerin am 1. April 2011 über die frühere und zukünftige Rolle der Landoberfläche und seiner Ökosysteme im globalen Klimahaushalt.

Die Biogeochemie als interdisziplinäre Wissenschaft befasst sich mit den Stoffflüssen innerhalb und zwischen Ökosystemen. Kohlenstoff, Sauerstoff und Wasserstoff zählen zu den essentiellen Elementen, aus denen die lebende Materie aufgebaut ist. Wie diese Elemente zwischen der Atmosphäre, den Ozeanen und der Landoberfläche zirkulieren, wird am Max-Planck-Institut für Biogeochemie (MPI-BGC) in Jena erforscht. Bereits seit 1997 widmen sich die Mitarbeiter des Instituts, die aus über 25 verschiedenen Nationen stammen, diesen Stoffkreisläufen mit großem internationalem Erfolg.

Seit September 2010 leitet Susan Trumbore, Professorin für Erdsystemforschung der University of California, Irvine (USA), das Max-Planck-Institut für Biogeochemie als geschäftsführende Direktorin. Neben mehreren Auszeichnungen und dem Ehrendoktortitel der Hasselt Universität (Belgien) wurde Trumbore Ende 2010 zum Mitglied der amerikanischen Nationalen Akademie der Wissenschaften gewählt. Diese 1863 gegründete Ehrengesellschaft besteht aus weltweit führenden Wissenschaftlern verschiedener Disziplinen. Im Zusammenhang mit ihrer Ernennung spricht Susan Trumbore am 1. April 2011 in Washington (DC) als Gast des jährlichen „Sackler Colloquiums“ der Akademie über die frühere und zukünftige Rolle der Landoberfläche und seiner Ökosysteme im globalen Klimahaushalt. Im Hauptvortrag referiert Steven Chu, US-Minister für Energiefragen der Vereinigten Staaten, über die Herausforderungen des Klima- und Energiewandels.

Trumbore, Max-Planck-Direktorin seit 2009, erforscht in Jena mit ihrer Abteilung insbesondere den klima-relevanten Kohlenstoff-Kreislauf. „Wir konzentrieren uns momentan auf drei Bereiche, die bisher sehr ungenügend charakterisiert sind und besonders empfindlich auf klimatische Änderungen oder anthropogene Einflüsse reagieren“, so die gelernte Geologin.

In einem Bereich geht es um die Frage, ob Böden eine Quelle oder Senke für Kohlenstoff darstellen. „Wir wollen daher Schlüsselprozesse analysieren und den `Gesamtorganismus Boden´ in seiner Bedeutung für die Stoffkreisläufe besser charakterisieren“, erklärt Trumbore. Der zweite Bereich widmet sich dem Kohlenstoff, der als atmosphärisches Kohlendioxid (CO2) von den Pflanzen photosynthetisch aufgenommen und als Zucker gebunden wird. Trumbore untersucht die Verteilung dieser Kohlenstoff-haltigen Moleküle in der Pflanze, ihre verschiedenen Funktionen beim Wachstum, der Stressabwehr und der Energiespeicherung sowie die erneute Abgabe des Kohlenstoffs in die Atmosphäre durch Atmung, Blattfall und Pflanzensterben. Im dritten Bereich geht Trumbores Abteilung der Frage nach, ob und wie die Artenvielfalt den Kohlenstoffkreislauf beeinflussen kann: „Erste Ergebnisse zeigen, dass eine hohe Biodiversität mit einer geringeren Abgabe des klimaschädlichen CO2 einhergeht“.

Zur Beantwortung der komplexen Forschungsfragen werden neben den Labor-experimentellen Ansätzen geeignete Freilandversuche und –Messungen durchgeführt. Zu den Freiland-Stationen des Jenaer Instituts gehören unter anderem Messtürme in der sibirischen Tundra, auf den Kapverdischen Inseln, in Namibia und im brasilianischen Regenwald, im Fichtelgebirge und im thüringischen Naturpark Hainich sowie weitere Messstationen auf den Shetland Inseln und in Kanada. Die Daten aus lokalen Messungen werden am MPI-BGC mit Hilfe mathematischer Modellierungen mit überregionalen und globalen Datensätzen verglichen und die Erkenntnisse in globale und regionale Klimakonzepte integriert.




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Promotionsstellen für Forschung zu globalen biogeochemischen Kreisläufen im Erdsystem
17. Januar - 7. Februar 2013



Die Internationale Max Planck Research School for Global Biogeochemical Cycles sucht derzeit nach exzellenten Studenten, die verschiedene Aspekte biogeochemischer Kreisläufe im Erdsystem erforschen möchten. Das Promotionsprogramm bietet ausgezeichnete Forschungsbedingungen.

Aktuelle Promotionsprojekte:

• Greenhouse gas measurements from commercial airliners: exploiting a new data stream

• Thermodynamics and the land surface system
• Resilience of the interaction between plants and soil microorganisms

• The lacustrine communities in extreme environments - PhD subject 1: Effect of increasing temperature on the distribution and isotopic composition of their cell membrane lipids

• The lacustrine communities in extreme environments - PhD subject 2: Effect of increasing temperature on the microbial community structure in lake aggregates and in lake sediments

Bewerbungsschluss ist am 06. Februar 2013.

IMPRS website










Max-Planck-Direktor als Leitender Autor für den fünften Sachstandbericht des Weltklimarats benannt
5. Juli 2010



Professor Martin Heimann, Geschäftsführender Direktor und Leiter der Abteilung Biogeochemische Systeme am Max-Planck-Institut für Biogeochemie, ist als Leitender Autor in der Arbeitsgruppe „Kohlenstoff und andere Biogeochemische Kreisläufe“ benannt worden.

Der Weltklimarat (IPCC, Intergovernmental Panel on Climate Change) hat am 23. Juni 2010 in Genf die wissenschaftlichen Autoren und Gutachter für den fünften Sachstandberichtes (AR5) offiziell bekanntgegeben.
Für den neu zu erstellenden Bericht über den Zustand des Klimasystems und die Auswirkungen der klimatischen Veränderungen auf die menschliche Gesellschaft wurden aus 3000 nominierten Wissenschaftlern 831 Klima-Experten erwählt, die in den kommenden vier Jahren die Teilberichte, die zwischen 2013 und 2014 erscheinen, verfassen werden. Wichtigstes Kriterium für die Ernennung war die internationale Anerkennung als Sachverständiger im jeweiligen Fachgebiet.

13 Wissenschaftler internationaler Herkunft bilden das Autorenteam für das Kapitel „Kohlenstoff und andere Biogeochemische Kreisläufe“. Die Leitenden Autoren sind verantwortlich für das Verfassen der einzelnen Kapitelteile entsprechend ihrer Expertise. Dem Team sind zusätzlich zwei koordinierende Leitautoren und drei Editoren zur Seite gestellt, die den internationalen Begutachtungsprozess des Berichts begleiten und sicher stellen, dass auch kontroverse wissenschaftliche Befunde adäquat dargestellt werden. Neben den Beiträgen zu den Teilberichten, werden sich die Experten auch am zusammenfassenden Synthesebericht beteiligen, der ebenfalls in Jahre 2014 herauskommen soll.

Professor Heimann ist bereits seit 1994 für den Weltklimarat aktiv und hat unter anderem auch am vierten Sachstandsbericht von 2007 mitgewirkt, der mit dem Friedensnobelpreis ausgezeichnet wurde. Sein zentraler Forschungsschwerpunkt ist die Quantifizierung der biologischen und chemischen Umwälzprozesse im globalen Kohlenstoffkreislauf. Er befasst sich mit der dreidimensionalen Modellierung atmosphärischer Transportvorgänge sowie der Modellierung und Quantifizierung von Wechselwirkungen zwischen den globalen biogeochemischen Kreisläufen und dem physikalischen Klimasystem.


M. Heimann - Leitender Autor des AR5 des Weltklimarates









Rolle des Amazonas-Regenwalds im globalen Kohlenstoffkreislauf
30. Januar 2013



In einem aktuellen Proc.Natl.Acad.Sci.USA-Artikel beschreibt ein internationales Forscherteam mit Susan Trumbore eine neue Methode zur Analyse der Muster und Trends von Baumsterben.

Weitere Informationen auf Englisch unter news from Lawrence Berkeley National Laboratory

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Biodiversitätsexploratorien – neue Plattform für die ökologische Forschung in Deutschland
29. November 2006



Weltweit beobachten Biologen bereits seit Jahren, daß die natürliche Artenvielfalt zurückgeht. Einer der Hauptverursacher dafür ist der Mensch, der durch unterschiedlichste Formen der Landnutzung den Rückgang der Biodiversität beschleunigt. Dabei handelt es sich nicht nur um einen Verlust an Arten und Genen, vielmehr ist die Artenvielfalt auch von Bedeutung für zahlreiche biogeochemische Prozesse und die Stoffkreisläufe in den Ökosystemen, wie z.B. bei der Reinigung des Grundwassers im Boden oder beim Auf- und Abbau organischen Materials. Die Konsequenzen einer abnehmenden Vielfalt an Lebensgemeinschaften für die Ökosystemprozesse sind bislang nicht absehbar; ebensowenig ist geklärt, welchen Einfluss Bewirtschaftungsmaßnahmen und –intensitäten haben.

Um diese Fragen zu untersuchen werden nun in einem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) finanzierten Großprojekt drei Biodiversitätsexploratorien eingerichtet – im Biosphärenreservat Schorfheide-Chorin (Brandenburg), im Biosphärengebiet Schwäbische Alb (Baden-Württemberg) und in und um den Nationalpark Hainich (Thüringen). Es handelt sich dabei um Modellgebiete von rund 100 Quadratkilometern Größe, in denen langfristig sowohl im Grasland als auch über Waldflächen das Wechselspiel zwischen Landnutzung durch den Menschen und den Ökosystemprozessen erforscht wird. An dem Projekt beteiligen sich deutschlandweit Ökologen aus fünf Forschungseinrichtungen: Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie Jena sowie der Universitäten Jena, Potsdam, Würzburg und Ulm beginnen zunächst mit einer Generalinventur der Modellgebiete anhand von 1000 ausgewählten Punkten pro Exploratorium, Experimente zum Zusammenhang von Artenvielfalt, Landnutzung und Stoffkreisläufen sollen folgen. Umweltpreisträger Prof. Dr. Ernst-Detlef Schulze, Direktor am Max-Planck-Institut für Biogeochemie, koordiniert gemeinsam mit seinem Kollegen Prof. Dr. Wolfgang Weisser von der Friedrich-Schiller-Universität Jena die Arbeiten im Hainich. Die Exploratorien sind ab 2007 offen für weitere Projekte, für die sich Forscher aus Deutschland bei der DFG bewerben können.




Exploratorien - neue Plattform für ökologische Forschung in Deutschland









Noble Gespräche: 2013 - Odyssee im Nanokosmos
21. März 2013



Im Rahmen der "Noblen Gespräche" entführt Sie Prof. Dr. Dr. h.c. Helmut Dosch (Direktor des Deutschen Elektronensynchrotrons DESY, Hamburg) in allgemein-verständlicher und unterhaltsamer Sprache und anhand von verblüffenden Beispielen und Experimenten in die verborgenen Dimensionen des Nanokosmos.

Vorab werden die diesjährigen Wissenschaftspreise des Vereins an junge Nachwuchswissenschaftler des Beutenbergs verliehen.

Eintritt ist frei!

Webseite Noble Gespräche / webpage "noble talks"

Flyer









Neuer Schwerpunkt ökologischer Grundlagenforschung auf dem Beutenberg-Campus in Jena
21. Mai 2003



Das Max-Planck-Institut für Biogeochemie (MPI-BGC) feiert am Mittwoch, den 21. Mai 2003, ab 14 Uhr die offizielle Einweihung seines Institutsneubaus auf dem Beutenberg-Campus in Jena. Der Präsident der Max-Planck-Gesellschaft, Prof. Dr. Peter Gruss, und der Geschäftsführende Direktor des Instituts, Prof. Dr. Ernst-Detlef Schulze, können zahlreiche Gäste aus dem In- und Ausland begrüßen. Dazu gehören die Thüringer Ministerin für Wissenschaft, Forschung und Kunst, Prof. Dagmar Schipanski, der Parlamentarische Staatssekretär aus dem Bundesministerium für Bildung und Forschung, Christoph Matschie, der Bürgermeister der Stadt Jena, Christoph Schwind, sowie der Rektor der Friedrich-Schiller-Universität Jena, Prof. Dr. Karl-Ulrich Meyn. Den Festvortrag mit dem Thema "Erdsystemanalyse und Ko-Evolution" hält Prof. Dr. Hans-Joachim Schellnhuber, Direktor des Tyndall Centre for Climate Change Research der University of East Anglia, England, und Mitglied des wissenschaftlichen Beirats des Institutes.

Merkmale dieser Pressemitteilung
Biologie, Chemie, Geowissenschaften, Informationstechnik, Meer / Klima, Tier- / Agrar- /Forstwissenschaften, Umwelt / Ökologie überregional

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Neuer Schwerpunkt ökologischer Grundlagenforschung auf dem Beutenberg-Campus









Der Norden wird grüner - durch Klimaveränderungen
10. Juni 2002



Globale Temperaturerhöhung führt zu grüneren Wäldern im Norden / Frühling setzt eine Woche früher ein als vor 20 Jahren

Satellitendaten der letzten zwanzig Jahre haben gezeigt, dass der Norden der Erde immer grüner wird. Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie (MPI-BGC) in Jena, vom Potsdamer Institut für Klimafolgenforschung (PIK) in Potsdam, der Lund Universität in Schweden und dem Laboratoire des Sciences du Climat et de l Environnement (LSCE) in Paris/Frankreich haben jetzt mit einem neuen globalen Ökosystem-Modell gezeigt, dass diese verstärkte Aktivität in der Vegetation tatsächlich durch die Klimaerwärmung erzeugt wurde (Science, 31. Mai 2002).

Merkmale dieser Pressemitteilung:
Biologie, Geowissenschaften, Gesellschaft, Informationstechnik, Meer / Klima, Tier- / Agrar- / Forstwissenschaften, Umwelt / Ökologie überregional

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Globale Temperaturerhöhung









Bestätigung anthropogener CO2-Emissionen durch atmosphärische Messungen
11. Februar 2013



In einem aktuellen Artikel in Nature Climate Change, unter Co-Autorschaft von C. Rödenbeck am MPI-BGC, werden die globalen anthropogenen CO2-Emissionen mit verbesserten Mess- und Kalkulationsmethoden beschrieben. Neben einem vermutlich geringeren CO2-Anstieg in der letzten Dekade werden Unsicherheiten noch früherer Messdaten und die Unterschiede zwischen den Hemisphären diskutiert.

Siehe auch Spiegel online

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Treibhausgase: Angaben zum CO2-Ausstoß oft unzuverlässig
11. Februar 2013

Treibhausgase erwärmen das Klima - aber wie viel CO2 pumpen die Staaten in die Luft? Eine Studie zeigt: Die Angaben über den Abgasausstoß stimmten oftmals nicht mit tatsächlich gemessenen Werten überein.

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Angaben zum Ausstoß von Kohlendioxid unzuverlässig
11. Februar 2013



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Unzuverlässie Angaben zum CO2-Ausstoß
11. Februar 2013



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Symposium Funktionelle Biogeographie
30. Mai 2013



Symposium zu Ehren des neuen Max-Planck-Fellows Christian Wirth und der gemeinsamen Forschungsgruppe "Funktionelle Biogeographie".

Start. 16:00 Uhr, Hörsaal

Webseite Funktionelle Biogeographie / webpage Functionel Biogeography










Vom Turmbau zu Gobabeb
19. Februar 2013



Jenaer Forscher errichten Außenposten der Klimaforschung in Namibia - Hochpräzise Messstationen liefern grundlegende Daten zum Klimawandel. Um Rückschlüsse über globale Kreisläufe zu ziehen, braucht es ein weltweites Netz. Ein Neubau schließt nun eine wichtige Lücke.

Weiterführende Informationen auf der Max-Planck homepage (link)

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Der 5. Klimabericht des IPCC: Projektionen und Klimaziele
7. November 2013



Allgemeinverständlicher Vortrag im Rahmen der "Noblen Gespräche" des Beutenberg Campus:

Der vierte Zustandsbericht des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC, 2007) schloss "Die Erwärmung im Klimasystem ist eindeutig". Am 27. September 2013 wird der 5. Zustandsbericht des IPCC Climate Change 2013: The Physical Science Basis der Weltöffentlichkeit vorgestellt. Die wichtigsten Resultate aus diesem Bericht werden im Überblick gezeigt und erklärt. Projektionen mit Klimamodellen der neusten Generation bilden das Kernstück dieses Berichts. Anhand von Klimasimulationen mit Modellen reduzierter Komplexität, die an der Universität Bern durchgeführt wurden, wird probabilistisch abgeschätzt, welche Emissionen noch zulässig sind, um bestimmte Klimaziele zu erreichen.

Referent:
Thomas Stocker
Klima- und Umweltphysik, Physikalisches Institut, Universität Bern, Schweiz
Co-Chair des 5. IPCC Klimaberichts
Lead Author, Working Group I: The Scientific Basis

Hörsaal Abbe-Zentrum, 17 Uhr

Webseite von Thomas Stocker / Webpage of Thomas Stocker










Hitzewellen, Eisstürme, Dürren und Hurrikane – wie beeinflussen Wetterextreme den Kohlenstoffkreislauf?
28. März 2013



Welche Auswirkungen haben extreme Wetterereignisse auf den Kohlenstoffkreislauf der Landökosysteme? Wie wirken sich wiederum Änderungen im Kohlenstoffzyklus auf das Klima aus? Vom 2. bis 5. April 2013 wird diesen Fragen auf der internationalen Konferenz über Klimaextreme und Biogeochemische Kreisläufe in der terrestrischen Biosphäre (Open Science Conference on Climate Extremes and Biogeochemical Cycles in the Terrestrial Biosphere: impacts and feedbacks across scales)nachgegangen. Mehr als 150 Wissenschaftler aus über 20 verschiedenen Nationen treffen sich in Seefeld bei Innsbruck, um die Reaktionen von Ökosystemen auf Klimavariabilität und Extremereignisse auf der Grundlage experimenteller Studien und Computermodellierung zu diskutieren.

Steigende atmosphärische Treibhausgaskonzentrationen tragen nicht nur zur globalen Erwärmung der Erde bei, sondern auch zu veränderter Klimavariabilität und extremen Wetterereignissen. Im vergangenen Jahrzehnt haben sich weltweit die Hitzewellen gehäuft: Rekordtemperaturen forderten 2003 in Mittel- und Westeuropa viele Todesopfer. In Südosteuropa, insbesondere in Griechenland, tobten in 2007 flächendeckende Waldbrände. In 2010 verursachten in Russland Torf- und Waldbrände in Kombination mit anhaltender Hitze enorme Luftverschmutzungen und Gefährdungen für die Bevölkerung. Die Vereinigten Staaten von Amerika litten in 2011 und 2012 unter einer verheerenden Trockenheit, die Milliarden von Dollar kostete und hohe Ernteausfälle zur Folge hatte.

Nicht nur langanhaltende Dürren, sondern auch ausdauernde Regenfälle und Stürme beeinflussen Struktur, Zusammensetzung und das Funktionieren von terrestrischen Ökosystemen. Die Bedeutung extremer Klimaereignisse für den Kohlenstoffkreislauf wurde nach der Hitzewelle von 2003 deutlich. Ausgelöst durch diese wochenlange Ausnahmesituation verloren die Landökosysteme so viel Kohlendioxid wie sie innerhalb der vorhergehenden vier Jahre bei normalen Wetterbedingungen absorbiert hatten. Neuere Ergebnisse lassen vermuten, dass solche Wetterextreme die Kohlenstoffbilanz derart beeinflussen, dass sie sich beschleunigend auf den Klimawandel auswirken können. Die Organisatoren der Konferenz, Dr. Michael Bahn, außerordentlicher Professor an der Universität Innsbruck und Dr. Markus Reichstein, Direktor am Max-Planck-Institut für Biogeochemie sind sich einig: „Es gibt mehrfache Hinweise dafür, dass extreme Änderungen im Wasserkreislauf, insbesondere langanhaltende Trockenperioden, ein dominierender Risikofaktor für den Kohlenstoffkreislauf sind. Die stärksten, vielfältigsten und langfristigsten Effekte werden für die Wälder erwartet.“

Die Konferenz “Open Science Conference on Climate Extremes and Biogeochemical Cycles in the Terrestrial Biosphere” findet im Rahmen des FP7 geförderten EU-Projekts ‘CARBO-Extreme’, des US-ansässigen Netzwerks ‘INTERFACE’ und der internationalen Forschungsinitiative ‚iLEAPS‘, gefördert durch das Internationale Geosphären-Biosphären Programm, statt. Das CARBO-Extreme Projekt analysiert die Auswirkungen von Klimaextremen auf den terrestrischen Kohlenstoffhaushalt und wird am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena koordiniert. Die Universität Innsbruck ist Projektpartner und richtet die Konferenz in Österreich aus.

Kontakt und weitere Informationen: www.bgc-extremes2013.org; Dr. Markus Reichstein (mreichstein@bgc-jena.mpg.de).

Foto: Trockenrisse im Boden, Insel Milos, Griechenland, von Marcel van Oijen, Centre for Ecology and Hydrology (CEH-Edinburgh)

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Retreat Jena Experiment
8. April - 10. April 2013



Das Jena Experiment ist eines der weltweit größten Biodiversitätsexperimente und das am längsten bestehende in ganz Europa. Diese Woche treffen sich die beteiligten Wissenschaftler am Institut zum Austausch ihrer Ergebnisse.

Webseite Jena Experiment / webpage of the Jena Experiment










GEOCARBON-Konferenz
1. Oktober - 2. Oktober 2013



Die GEOCARBON-Konferenz 'Towards a Global Carbon Observing System: Progresses and Challenges' findet statt in Genf, vom 1.-2. Oktober 2013.

Für weitere Details siehe die eglischen Seiten und die GEOCARBON Webseiten.

Webseite GEOCARBON / GEOCARBON webpage










Landbiosphäre verstärkt anthropogenen Klimawandel
3. Mai 2013



In einem aktuellen Artikel in Nature Climate Change, unter Co-Autorschaft von Sönke Zaehle am MPI-BGC, wurde die Emission der Treibhausgase CO2, CH4 und N2O durch die Landbiosphäre untersucht. Verschiedene Prozesse der Landbiosphäre, die Treibhausgase freisetzen, werden selbst durch steigende Temperaturen und CO2 angeregt, wodurch mehrere positive Rückkopplungen entstehen. Dieser zunehmende Verstärkereffekt der Landbiosphäre wurde für künftige Klima-Szenarios berechnet.

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Susan Trumbore zur Honorarprofessorin der Friedrich-Schiller-Universität ernannt
6. Mai 2013



In einer öffentlichen Feierstunde am 6. Mai 2013 wurde die Max-Planck-Direktorin Susan Trumbore zur Honorarprofessorin der Friedrich-Schiller-Universität (FSU) ernannt. Als nun offizielles Mitglied der Chemisch-Geowissenschaftlichen Fakultät der FSU gab Prof. Trumbore einen Überblick über ihre klima-relevante Forschung in ihrer Antrittsvorlesung “How long does carbon reside in terrestrial ecosystems?”.

Susan Trumbore war 2009 von der University of California, Irvine, zum Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Jena, gekommen. Als neue Max-Planck-Direktorin übernahm sie die Abteilung „Biogeochemische Prozesse“ vom ausscheidenden Gründungsdirektor Prof. E.D. Schulze. Im Jahr 2009 wurde sie mit der Ehrendoktorwürde der Hasselt Universität, Belgien, geehrt, gefolgt von der Wahl zum Mitglied der National Academy of Sciences der USA im Jahr 2010.

Neben ihrer Professur in Irvine, CA, hatte S. Trumbore seit ihrer Anstellung am Max-Planck-Institut für Biogeochemie auch an der FSU gelehrt. Mit ihrer Ernennung zur Honorarprofessorin wurde sie darüber hinaus für ihr Engagement in mehreren gemeinsamen Aktivitäten mit der FSU geehrt. Das derzeit prominenteste Beispiel hierfür ist die erfolgreiche, internationale Max-Planck-Graduiertenschule (IMPRS) für globale biogeochemische Kreisläufe, welche 2010 etabliert worden war.











ESRP-Treffen
22. Mai - 24. Mai 2013



Jährliches Treffen der Wissenschaftler aus den an der Erdsystempartnerschaft (ESRP) beteiligten Max-Planck-Instituten für Biogeochemie (Jena), für Chemie (Mainz) und für Meteorologie (Hamburg).

Diesjähriger Tagungsort: Mainz











Graham Farquhar geehrt
10. Juni 2013



Professor Graham Farquar wurde für hervorgehobene Dienste für Australien oder die Menschheit mit dem Orden "Order of Australia" geehrt, der von Elisabeth II. als Königin von Australien 1975 eingeführt wurde.

Prof. Farquhar ist seit 2005 langjähriges Mitglied des wissenschaftlichen Fachbeirats unseres Instituts.

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Promotionspreis an Dr. Antje Moffat verliehen
28. Juni 2013



Der Promotionspreis der Fakultät für Mathematik und Informatik der Friedrich-Schiller-Universität Jena wurde im Rahmen der Festveranstaltung am heutigen Schillertag an Dr. Antje Moffat verliehen.
Jede der 10 Fakuläten kann jährlich einen Kandidaten nominieren. Der Preis ist mit einer Ehrenurkunde und einer Geldprämie von 750 € dotiert.
Frau Moffat führte ihre Studien zu hochaufgelösten Messungen der Kohlenstoff-Austauschflüsse zwischen terrestrischen Ökosystemen und der Atmosphäre am MPI für Biogeochemie in der Abteilung von Prof. Martin Heimann durch. Sie entwickelte eine neuen induktiven Methodologie, die sowohl auf gemessene als auch synthetische Daten anwendbar ist.

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Max-Planck-Forschungspreis für Markus Reichstein
5. Juli 2013



Die Max-Planck-Gesellschaft und die Alexander von Humboldt-Stiftung würdigen die Forschung von Chris Field und Markus Reichstein zum Einfluss des Klimawandels auf Ökosysteme mit dem Max-Planck-Forschungspreis 2013.

Chris Field ist Gründungsdirektor der Abteilung für Globale Ökologie der Carnegie Institution und Professor der Stanford University, Markus Reichstein ist Direktor am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena. Die Preisträger erhalten jeweils 750 000 Euro, um ihre Forschung und insbesondere Kooperationen mit deutschen beziehungsweise ausländischen Wissenschaftlern zu finanzieren.

Der Max-Planck-Forschungspreis ist einer der höchst dotierten Wissenschaftspreise in Deutschland. Er wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung finanziert und jährlich von der Alexander von Humboldt-Stiftung und der Max-Planck-Gesellschaft an einen im Ausland und einen in Deutschland tätigen Wissenschaftler verliehen. Die Ausschreibung des Themas wechselt jährlich zwischen Teilgebieten der Natur- und Ingenieurwissenschaften, der Lebenswissenschaften und der Geisteswissenschaften.

Markus Reichstein und Chris Field erhalten den Preis, weil sie maßgeblich das Verständnis erweitert haben, wie das Leben auf der Erde auf den Klimawandel reagiert und welche Rückkopplungen zwischen Biosphäre und Atmosphäre zu erwarten sind. Damit haben sie nicht nur wegweisende grundlegende Erkenntnisse gewonnen, sondern tragen auch dazu bei, die Folgen des Klimawandels für den Menschen abzuschätzen.

Markus Reichstein erforscht den Stoffhaushalt unterschiedlicher Ökosysteme

Mit seiner Forschung hat Reichstein es erstmals ermöglicht, den weltweiten Austausch von Kohlendioxid und Wasser zwischen der Atmosphäre und Land-Ökosystemen zu bestimmen. Zu diesem Zweck hat er zum einen den engen Zusammenschluss von FLUXNET, einem globalen Netz von Messstationen, mitinitiiert und damit eine Datenbasis über den Stoffhaushalt sehr unterschiedlicher Ökosysteme geschaffen. Er hat mit seiner Gruppe zum anderen die mathematischen Werkzeuge geliefert, um diese Daten mit anderen Erdbeobachtungsdaten zusammenzuführen und daraus zu etwa ermitteln, wie viel Kohlendioxid und Wasser zwischen der Biogeosphäre und der Atmosphäre ausgetauscht wird. Anhand von Langzeitbeobachtungen lässt sich so auch der Einfluss des Klimawandels auf den Kohlenstoff- und Wasserhaushalt der Biogeosphäre bestimmen.
In diesem Zusammenhang steht die Frage, wie sich die Produktivität – die Menge des von Pflanzen in der Photosynthese aufgebauten organischen Materials – und die Treibhausgas-Emissionen von verschiedenen Land-Ökosystemen bei extremen Klimaereignissen ändern. Markus Reichstein koordiniert ein umfassendes Forschungsprogramm der Europäischen Union, das dieser Frage nachgeht. Erste Ergebnisse belegen, dass weltweit insbesondere Dürren einen großen Einfluss auf die Kohlenstoffbilanz der Ökosysteme haben, weil die Photosynthese darauf stärker reagiert als die Atmung der Organismen, bei der organisches Material letztlich zu Kohlendioxid und Wasser abgebaut wird.

Wie viel Kohlenstoff wird in Böden gespeichert oder daraus freigesetzt?

Ein Schlüsselfaktor bei der Wechselwirkung zwischen Klima und Biosphäre ist der Boden. Markus Reichstein entwickelt mit seiner Arbeitsgruppe auf der Grundlage von Freilandmessungen und Laborexperimenten Modelle, die Vorhersagen erlauben, wie viel Kohlenstoff bei einem sich ändernden Klima in Böden gespeichert beziehungsweise abgebaut und freigesetzt wird.

Markus Reichstein leitet seit dem Jahr 2012 die Abteilung ‚Biogeochemische Integration‘ am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena. Er wurde am 25. September 1972 in Kiel geboren, studierte Landschaftsökologie, Botanik, Chemie und Informatik an der Universität Münster und promovierte 2001 an der Universität Bayreuth. Bis 2003 war er Mitarbeiter der Abteilung Pflanzenökologie der Universität Bayreuth. Nachdem er sich zwischen 2003 und 2006 zur Forschung an den Universitäten von Tuscia (Italien), Montana (Missoula, USA) und Californien (Berkeley, USA) aufhielt, leitete er zwischen 2006 und 2012 eine Max-Planck-Forschungsgruppe am Max-Planck-Institut für Biogeochemie.

Chris Field untersucht, wie viel Biomasse durch Photosynthese aufgebaut wird

Auch die Forschung von Chris Field kennzeichnet der Brückenschlag zwischen Feldversuchen beziehungsweise Laborstudien und globaler Analyse, so wie er auch für Reichsteins Arbeit zum Klimafaktor Boden wesentlich ist. Field hat am kalifornischen Grasland zunächst auf der Ebene einzelner Pflanzen untersucht, wie sich deren Produktivität mit dem Klimawandel ändert. In diesem Zusammenhang hat er auch erforscht, wie die Stärke der Photosynthese mit der Menge des absorbierten Lichts zusammenhängt, sodass sich anhand des von Pflanzen absorbierten Lichts abschätzen lässt, wie viel Biomasse sie aufbauen.
Die Ergebnisse dieser Studien dienten Chris Field als experimentelle Grundlage, um biogeochemische und ökologische Zusammenhänge in globalen Modellen zu repräsentieren, mit denen sich auch der Einfluss des Klimawandels auf die Biosphäre bestimmen lässt. So veröffentlichte er bereits im Jahr 1998 eine der ersten Abschätzungen der weltweiten Nettoprimärproduktion: der Biomasse, die Pflanzen und Photosynthese betreibende Einzeller produzieren und nicht wieder in der Zellatmung zu Kohlendioxid und Wasser umsetzen. Diese Arbeit gilt bis heute als bahnbrechend für alle folgenden Modelle, die Reaktionen des Erdsystems auf den globalen Wandel wiedergeben und prognostizieren.

Kohlenstoffsenken puffern die Zunahme des atmosphärischen Kohlendioxids

Die Nettoprimärproduktion ist nicht zuletzt wichtig, um die Größe von Kohlenstoffsenken wie etwa von Wäldern abschätzen zu können. Kohlenstoffsenken entziehen der Atmosphäre dauerhaft Kohlendioxid. Chris Field berechnete die Größe der Kohlenstoffsenken in den USA und löste auf diese Weise das Rätsel, warum die Kohlendioxid-Konzentration in der Atmosphäre langsamer steigt als die Menge an Treibhausgasen, die weltweit durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe freigesetzt werden.
Chris Field gründete im Jahr 2002 die Abteilung für globale Ökologie der Carnegie Institution, die er seither leitet. Seit 2008 hält er die Melvin und Joan Lane Professur für interdisziplinäre Umweltstudien an der Stanford University, und seit 2005 ist er Professor für Biologie an der Stanford University und Fakultätsdirektor des biologischen Schutzgebietes Jasper Ridge. Er studierte Biologie an der Harvard University und erhielt seinen PhD in Biologie an der Stanford University. Chris Field ist Ko-Vorsitzender der Arbeitsgruppe II (Auswirkungen, Anpassungen und Schadensanfälligkeit) des International Panel of Climate Change (IPCC), war einer der koordinierenden Leitautoren des vierten IPCC-Sachstandberichtes und Mitglied der Delegation des IPCC, die im Jahr 2007 den Friedensnobelpreis erhielt.

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Pressemitteilung









Offizieller Startschuss für den ATTO Turm im Amazonas
18. August 2014



Unsere Kollegen von MPI für Chemie in Mainz feiern den offiziellen Startschuss zur Errichtung des Amanzon Tall Tower Observatory, kurz ATTO-Turm, im Brasilianischen Regenwald. Der 325 Meter hohe Messturm wird das Pendant zu unserem 304 Meter hohen ZOTTO-Turm in Zentralsibirien, den wir 2006 fertig stellten.

Innerhalb der Partnerschaft Erdsystemforschung (ESRP) kooperieren die Max-Planck-Institute für Biogeochemie (Jena), Chemie (Mainz) und Meteorologie (Hamburg) bei der Erforschung der komplexen Interaktionen im Erdsystem. Wissenschaftler unseres Instituts sind Mitglieder des ATTO-Konsortiums und haben die Planung und den Bau der Messeinrichtungen für Kohlendioxid und Methan realisiert.

Weitere Informationen finden Sie unter nachfolgenden Links:

ATTO Project, MPI for Chemistry
Press information MPI for Chemistry (in German only)










Ernst-Detlef Schulze erhält Ernst-Haeckel-Preis der European Ecological Federation
20. August 2013



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Viermal so viele Hitzewellen bis 2040
15. August 2013



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Hochdotierter Forschungspreis für Max-Planck-Wissenschaftler in Jena
5. Juli 2013



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Max-Planck-Forschungspreis für zwei Biogeochemiker
5. Juli 2013



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750.000-Euro-Preis für zwei Klimawandel-Experten
5. Juli 2013



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Max-Planck-Forschungspreis für zwei Biogeochemiker
5. Juli 2013



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"Matschie gratuliert Markus Reichenstein zum Max-Planck-Forschungspreis 2013 - Große Anerkennung für Thüringer Klimaforscher"
8. Juli 2013



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Max-Planck-Forschungspreis 2013 vergeben
8. Juli 2013



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Is extreme weather fuelling climate change?
15. August 2013



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Die nächsten Sommer werden heißer
15. August 2013



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Jenaer Wissenschaftler entdecken Turbo-Effekt beim Klimawandel
20. August 2013



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Forscher prognostizieren rasche Zunahme von Wetterextremen
16. August 2013



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Hitzewellen werden schwerer und häufiger
16. August 2013



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"Alle denken, sie lägen mit ihren Ergebnissen richtig."
21. August 2013



Interview mit Direktor Martin Heimann über die Arbeit am 5. Sachstandsbericht des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC)

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PhD-Konferenz: Erdsystemwissenschaft
12. März - 14. März 2014



Die Konferenz von Doktoranden für Doktoranden beinhaltet alle Domänen der Erdsystemwissenschaften, inklusive der Biosphäre, der Hydrosphäre, der Atmosphäre und der Böden.

Als keynote Sprecher zur sozialen Dimension der Erdsystemwissenschaften und des globalen Wandels spricht Anders Levermann (PIK, Potsdam) über "Excitement for the good of society: science between mitigation of and adaptation to future climate change."

Conference webpage / Webseite zur Konferenz










Mit "Klima-Engineering" gegen die Erderwärmung?
1. Oktober 2013



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Neuer Klimabericht des IPCC: Bessere Modelle, genauere Aussagen
27. September 2013



Unter Beteiligung von Autoren des MPI-BGC wurde der erste Teil - Wissenschaftliche Grundlagen von Klimaänderung - des 5. Berichts des Weltklimarats (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC) veröffentlicht. Ko-Autor am Bericht und Ansprechparter am MPI-BGC ist Max-Planck-Direktor Prof. Martin Heimann.

Der neue Sachstandsbericht bietet eine Übersicht des aktuellen Wissens zu naturwissenschaftlichen, technischen und sozioökonomischen Aspekten des Klimawandels und bewertet es aus wissenschaftlicher Sicht. Ursachen, Folgen und Risiken des Klimawandels sowie Möglichkeiten der Minderung des Klimawandels und der Anpassung daran werden dargestellt. Er wurde von einem Team von 209 Haupt-Autorinnen und Autoren (12 deutsche), 50 Hauptgutachtern (1 deutscher) und 600 beitragenden Autoren aus 32 Ländern erstellt.

Der Bericht bestätigt eindeutig, dass sich das Klima ändert und dass dies auf menschlichen Einflüssen beruht. Im neuen Sachstandsbericht sind die Belege für den aktuellen Klimawandel und seine Ursachen noch umfassender und sicherer als im vorigen Bericht von 2007.

Der im Frühjahr 2014 erscheinende 2. Teil des Berichts beschäftigt sich mit der Verwundbarkeit von sozioökonomischen und natürlichen Systemen gegenüber dem Klimawandel und dessen Auswirkungen. Er beschreibt Wege, wie sich die Menschen an eine globale Erwärmung anpassen können. Der ebenfalls später erscheinende 3. Teil zeigt politische und technologische Maßnahmen zur Minderung des Klimawandels auf. Eine Teilgruppe der Autoren bereitet im übergreifenden Synthesebericht die wesentlichen Aussagen der drei Arbeitsgruppen auf.

Deutsche IPCC-Koordinierungsstelle
IPCC home page

Zusammenfassung für Entscheidungsträger (englisch)


Kernbotschaften







Kalibrierung der Welt - Antrittsvorlesung
4. November 2013



Am 4. November 2013 hält Prof. Gerd Gleixner seine öffentliche Antrittsvorlesung an der Chemisch-geowissenschaftlichen Fakultät der FSU zum Thema "Die Kalibrierung der Welt - Klimaforschung zwischen Argentinien und Tibet".

Beginn 18:00 s.t. in der Aula des Universitätshauptgebäudes.

Webseite von Gerd Gleixner / Webpage of Gerd Gleixner










Einladung zur "Romantischen Nacht der Wissenschaft"
26. November 2013



Der bekannte Wissenschaftshistoriker und Autor Ernst Peter Fischer erinnert an die Entwicklung des ersten Atommodells durch den Physiker Niels Bohr vor 100 Jahren.

Im Rahmen der 5. Langen Nacht der Wissenschaft am 29. November 2013 in Jena laden die Max-Planck-Institute für Biogeochemie und für chemische Ökologie auf dem Beutenberg zu einer besonderen Lesung ein: „Romantische Wissenschaft? Unerwartete Elemente bei einem rationalen Abenteuer“, so betitelt der Wissenschaftshistoriker und Buchautor Prof. Dr. Ernst Peter Fischer einen seiner aktuellen Aufsätze zur Theorie der Geschichte der Wissenschaft. Daraus und aus anderen Texten wird er lesen und sich der Diskussion um die Frage, wie Wissenschaft eigentlich funktioniert, stellen. Die Veranstaltung beginnt am 29. November 2013 um 19:00 Uhr und findet im Seminarraum des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie, Hans-Knöll-Str. 8, statt.

Die um einen Kern schwirrenden Elektronen ? kleine Teilchen, die den Atomkern umkreisen wie Planeten die Sonne ? prägen seit Jahrzehnten und bis heute unsere populäre Vorstellung eines Atoms. Entsprechende Darstellungen finden sich noch heute auf Logos oder sogar in Karikaturen. Dieses erstmals von Niels Bohr im Jahre 1913 vorgeschlagene Atommodell ebnete den Weg zum naturwissenschaftlichen Verständnis insbesondere des Aufbaus der Atomhülle, und viele auf die Quantenmechanik beruhende Effekte, beispielsweise die Fluoreszenz oder die jeweiligen Eigenschaften der chemischen Elemente, wurden erklärbar.
Aber wie sieht ein Atom wirklich aus? Was befindet sich in dem „Raum“ zwischen dem Atomkern und den Elektronen oder zwischen den verschiedenen Orbits, auf denen sich nach dem Regelwerk der Quantentheorie die Elektronen aufhalten dürfen? Schon bald wurde den Physikern klar, dass Elektronen nicht als starre Teilchen zu definieren sind, sondern einem sogenannten Welle-Teilchen Dualismus unterliegen ? jedenfalls gemäß der Interpretation der durch Physiker beobachteten oder gemessenen Phänomene. Damit wird einmal mehr deutlich, dass Wissenschaft und Erkenntnisgewinn nicht allein aus Beobachtung und Messung bestimmter Parameter bestehen. Hinzu kommen Intuition und ein gesellschaftliches Umfeld aktuellen Denkens aus ganz anderen Lebensbereichen, die alle zusammen, wie hier am Beispiel des Bohr’schen Atommodells aufgezeigt, ein „Bild“ ? eben ein Modell ? ergeben.

Ernst Peter Fischer, geboren 1947 in Wuppertal, studierte Mathematik, Physik und Biologie und promovierte 1977 am California Institute of Technology. 1987 übernahm er eine Professur für Wissenschaftsgeschichte an der Universität Konstanz. Seit 2011 lehrt er an der Universität Heidelberg. Als Wissenschaftspublizist schreibt Fischer für GEO, Bild der Wissenschaft und diverse Tageszeitungen. Er ist Autor zahlreicher Bücher, darunter der Bestseller „Die andere Bildung – Was man von den Naturwissenschaften wissen sollte“ (2001), die Max-Planck-Biographie „Der Physiker“ (2007) und „Schrödingers Katze auf dem Mandelbrotbaum: Durch die Hintertür zur Wissenschaft” (2008). Für seine Arbeit wurde er vielfach ausgezeichnet, u. a. mit dem Sartorius-Preis der Akademie der Wissenschaften zu Göttingen und der Lorenz-Oken-Medaille der Gesellschaft Deutscher Naturforscher und Ärzte.

Die Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Biogeochemie untersuchen wie Lebewesen - der Mensch eingeschlossen - (lebens)wichtige Ressourcen wie Wasser, Kohlenstoff, Stickstoff und Energie mit ihrer Umwelt austauschen und mit dem globalen Klima in Wechselwirkung stehen. Schwerpunkte liegen dabei auf der Erforschung von Landökosystemen, den Veränderungen der Spurengase in der Atmosphäre sowie deren Beeinflussung durch regionalen Austausch mit der Landoberfläche. Mit Hilfe von Computermodellen werden die globalen Wechselwirkungen zwischen Klima, Boden und Vegetation dargestellt und Prognosen für künftige Entwicklungen erstellt. Die Besucher der Langen Nacht erwartet ein umfangreiches und vielfältiges Programm, mit dem sie selbst aktiv und kreativ werden, zuhören, mitmachen, raten und Neues erfahren können.
Das Max-Planck-Institut für chemische Ökologie erforscht die Rolle, Vielfalt und Eigenschaften von chemischen Signalen, die die Wechselwirkungen zwischen Lebewesen und ihrer Umwelt steuern. Um das komplexe System chemischer Kommunikation zu verstehen, arbeiten am Institut Wissenschaftler aus den Bereichen Ökologie, Biochemie, organische Chemie, Entomologie, Verhaltenswissenschaften, Pflanzen- und Insektenphysiologie zusammen. Im Mittelpunkt der Untersuchungen steht die Koevolution zwischen Pflanzen, Insekten und Mikroorganismen. Das Institut bietet zur Langen Nacht wieder ein vielfältiges Programm für interessierte Besucher aller Altersgruppen an, das von einer Experimentierküche für Kinder, Führungen durch die Windtunnelanlagen für Verhaltensexperimente mit Insekten bis hin zu Einblicken in das Sozialleben von Bakterien reicht. Im Mittelpunkt der Veranstaltung steht die Ausstellung „Tiere, Pflanzen, Mikroben“, bei der über 30 lebendige Forschungsobjekte präsentiert werden.

Webseite der Langen Nacht der Wissenschaften
Webseite des MPI für chemische Ökologie

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Jahrestreffen Erdsystempartnerschaft der MPG (ESRP)
21. Mai - 23. Mai 2014



Das diesjährige Treffen der in der Partnerschaft Erdsystemforschung kooperierenden Wissenschaftler aus den Max-Planck-Instituten für Biogeochemie (Jena), Chemie (Mainz) und Meteorologie (Hamburg) findet vom 21. bis 23. Mai 2014 in Weimar statt.

Weitere Informationen finden Sie später an dieser Stelle.

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Änderungen der Landnutzungsintensität sind gut für die biologische Vielfalt
24. Dezember 2013



Eine neue Studie zeigt, dass Landwirte durch Änderungen der Bewirtschaftungsintensität über die Zeit zum Schutz der biologischen Vielfalt im Grünland beitragen können. Diese Änderungen können einige der negativen Auswirkungen der intensiven Landnutzung reduzieren, insbesondere für seltene Arten. Die Studie wurde von Prof. Markus Fischer (Universität Bern und Biodiversität und Klima - Forschungszentrum BiK-F Frankfurt) unter Beteiligung von Prof. Ernst-Detlef Schulze und Dr. Ingo Schöning (Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Jena) kürzlich in den Proceedings of the National Academy of Science, USA veröffentlicht.

Weltweit wird die Intensivierung der landwirtschaftlichen Nutzung als die größte Bedrohung für die Artenvielfalt erachtet. Frühere Studien über die Auswirkungen der Landnutzungsintensität auf die Biodiversität beschränkten sich nur auf einzelne oder kleine Gruppen von Organismen. Die Effekte unterschiedlicher Landnutzungen auf einzelne Arten können jedoch sehr unterschiedlich sein. Dies bedeutet, dass die Auswirkungen der Landnutzung auf die biologische Vielfalt oft nicht klar sind.

Ein Team von 58 Wissenschaftlern aus Deutschland und der Schweiz erstellten einen einzigartig großen Datensatz über die Biodiversität von 49 Organismengruppen, von Bakterien bis zu Vögeln. Sie verwendeten Daten von Untersuchungsflächen, die sie in 150 unterschiedlich genutzten Grünlandflächen in drei Regionen in Deutschland, den Biodiversitätsexploratorien (Biodiversity Exploratories; www.exploratories.de), eingerichtet haben. Die Landnutzung der Flächen variierte von extensiver Beweidung bis zu intensiver Mahd oder Beweidung mit hohem Düngereinsatz. Die Wissenschaftler erstellten aus diesen Daten einen neuen „Multidiversitäts-Index“, womit die gesamte Biodiversität eines Ökosystems charakterisiert werden kann. Die Studie zeigte, dass die biologische Vielfalt insgesamt sehr stark mit zunehmender Landnutzungsintensität abnahm und dass seltenere Arten besonders stark beeinträchtigt wurden. Die Vielfalt von Pflanzen, Heuschrecken und Schmetterlingen sank insgesamt am stärksten durch eine intensive Landnutzung.

Die Studie verwendete einen einzigartig umfassenden Datensatz und ein neues Maß, um die ganze Artenvielfalt der untersuchten Ökosystems zu charakterisieren. Die Ergebnisse unterstreichen die außerordentliche Bedeutung von extensiv bewirtschaftetem Grünland für den Naturschutz. Nach Eric Allan bietet „dieser neue Index ein einziges Maß der gesamten Biodiversität eines Ökosystems und sollte es in Zukunft einfacher machen, die Auswirkungen von Naturschutzmaßnahmen oder Renaturierungs-Bemühungen auf die biologische Vielfalt zu beurteilen“.

Interessanterweise fanden die Wissenschaftler eine viel höhere Artenvielfalt auf Flächen, bei denen die Landnutzungsintensität in den letzten Jahren variiert wurde, als in Flächen mit gleichbleibender Landnutzungsintensität. Markus Fischer sagte, dass „Dies darauf hindeutet, dass eine Variation der Bewirtschaftungsintensität über die Zeit eine Strategie sein könnte, die biologische Vielfalt von Grünländern zu erhalten, zum Beispiel durch die Änderung der Anzahl von Weidetieren oder der Mahdhäufigkeit zwischen den Jahren.“

Seltenere der untersuchten Arten profitierten besonders von Landnutzungsänderungen über die Zeit: bei mittlerer Landnutzungsintensität war die Vielfalt solcher seltenen Arten doppelt so hoch, wenn die Landnutzungsintensität zwischen den Jahren variiert wurde und erhöhte sich von 18% auf 31% des Maximums. „Dieses Ergebnis zeigt, dass die Landwirte bereits einfach dadurch zum Erhalt der Artenvielfalt beitragen könnten, dass sie die Intensität der Landnutzung zwischen den Jahren variieren, sofern die mittlere Intensität der Landnutzung nicht zu hoch wird“, sagte Eric Allan.



Veröffentlichung:
Allan, E., Bossdorf, O., Dormann, C.F., Prati, D., Gossner, M., Tscharntke, T., Blüthgen, N., Bellach, M., Birkhofer, K., Boch, S., Böhm, S., Börschig, C., Chatzinotas, A., Christ, S., Daniel, R., Diekötter, T., Fischer, C., Friedl, T., Glaser, K., Hallmann, C., Hodac, L., Hölzel, N., Jung, K., Klein, A.M., Klaus, V., Kleinebecker, T., Krauss, J., Lange, M., Morris, E.K., Müller, J., Nacke, H., Pasalic, E., Rillig, M.C., Rothenwöhrer, C., Schall, P., Scherber, C., Schulze, W., Socher, S., Steckel, J., Steffan-Dewenter, I., Türcke, M., Weiner, C.N., Werner, M., Westphal, C., Wolters, V., Wubet, T., Gockel, S., Gorke, M., Hemp, A., Renner, S.C., Schöning, I., Pfeiffer, S., König-Ries, B., Buscot, F., Linsenmair, K.-E., Schulze, E.-D., Weisser, W.W., Fischer, M. (2013):
Inter-annual variation in land-use intensity enhances grassland multidiversity.
PNAS, in press.
www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1312213111

Kontakt:
Prof. Dr. Ernst-Detlef Schulze
Emeritusgruppe „Kohlenstoffbilanzen und Ökosystemforschung ”
Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Jena
Telefon: +49 3641 57 6100
Email: dschulze@bgc-jena.mpg.de
http://www.bgc-jena.mpg.de/index.php/Groups/EmeritusSchulze


Dr. Ingo Schöning
Abteilung Trumbore „Biogeochemische Prozesse”
Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Jena
Telefon: +49 3641 57 6191
Email: ischoen@bgc-jena.mpg.de
https://www.bgc-jena.mpg.de/bgp/pmwiki.php/Main/IngoSchöning


link Publikation

Pressemitteilung









Prof. Susan Trumbore wird Editor von Global Biogeochemical Cycles
13. Januar 2014



Das Journal Global Biogeochemical Cycles der American Geophysical Union (AGU) steht unter neuer redaktioneller Führung: Prof. Susan Trumbore (MPI-BGC) wurde als verantwortlicher Editor und damit als Nachfolgerin von Eric Sundquist gewählt.











Schwankungen der globalen Kohlenstoffbilanz verstärken sich
19. Februar 2014



Der Kohlenstoffhaushalt des tropischen Regenwaldes reagiert immer empfindlicher auf kurzfristige Temperaturveränderungen.
Eine Vermutung, die Klimaforscher schon länger hegen, bestätigt sich jetzt. Ein internationales Team, an dem auch Martin Heimann, Direktor am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena beteiligt war, belegt anhand von Messdaten erstmals, dass sich die Rückkopplung zwischen Temperaturveränderungen in den Tropen und dem globalen Kohlenstoffbudget mit dem Klimawandel verstärkt. Die Forscher haben natürliche Schwankungen analysiert, denen die von tropischen Regenwäldern aufgenommenen und abgegebenen Kohlendioxidmengen von Jahr zu Jahr unterliegen. Demnach reagiert der tropische Kohlendioxidhaushalt immer empfindlicher auf Temperaturveränderungen; Klimaforscher sprechen davon, dass der Kohlenstoffkreislauf sensitiver wird.

Der Klimawandel hat die Welt allen Anzeichen nach bereits fest im Griff. Wie schlimm er die Erde treffen wird, ist aber immer noch nicht ganz klar. So weisen die Ergebnisse der Modellsimulationen, mit denen Klimaforscher die Erderwärmung in den nächsten Jahrzehnten prognostizieren, Bandbreiten von ein paar Grad Celsius auf. Bereits mehr als zwei Grad gelten für viele Menschen und Ökosysteme jedoch als bedrohlich.
Die Unsicherheit entsteht, weil Klimamodelle zahlreiche Prozesse und Zusammenhänge im Klimasystem noch nicht genau abbilden. Fraglich ist etwa, wie sich Rückkopplungen zwischen Klima und Kohlenstoffkreislauf auswirken werden: Wissenschaftler vermuten, dass die Erwärmung zusätzliches Treibhausgas, etwa aus Permafrostböden oder Regenwäldern, freisetzen wird, sodass die Temperatur der Erde weiter zulegt. Andere Prozesse könnten die Menge des Kohlendioxids in der Luft dagegen reduzieren, wodurch sich die Erderwärmung abschwächen würde. Viel spricht jedoch dafür, dass die Prozesse, die der Erde durch Rückkopplungen weiter einheizen, die Oberhand gewinnen werden. Um genauere Prognosen abgeben zu können, wollen Klimaforscher die Rückkopplungen besser verstehen. Dabei ist eine Kollaboration um chinesische Wissenschaftler nun einen Schritt weitergekommen.

Auf trockenen Böden bauen Pflanzen weniger Biomasse auf

„Wir haben anhand von Messdaten jetzt erstmals nachgewiesen, dass sich die Sensitivität des tropischen Kohlenstoffhaushalts für Temperaturveränderungen bei einer Erwärmung erhöht“, sagt Martin Heimann. „Unserer Analyse zufolge reagieren die Schwankungen, denen die Kohlenstoffbilanz von Jahr zu Jahr unterliegt, heute doppelt so empfindlich auf Unterschiede in der mittleren Jahrestemperatur wie vor 50 Jahren.“ Generell nehmen die tropischen Regenwälder mehr Kohlendioxid auf, als sie abgeben. In wärmeren Jahren binden sie aber weniger Treibhausgas als in kühleren. Daher schwankt die Kohlenstoffbilanz der Tropen innerhalb weniger Jahre, weil es dort etwa wegen des El-Nino-Phänomens in manchen Jahren heißer ist als in anderen. Weil die Erde sich aber in den vergangenen Jahrzehnten insgesamt erwärmt hat und die Sensitivität des tropischen Kohlenstoffhaushalts gestiegen ist, blieben in den vergangenen 20 Jahren bei einer kurzfristigen Erwärmung um ein Grad Celsius zwei Milliarden Tonnen mehr Kohlendioxid in der Atmosphäre als in der Zeit von 1961 bis 1980. Das ist mehr als doppelt so viel Treibhausgas, wie in Deutschland jährlich in die Luft geblasen wird. In kühleren Jahren nehmen die Regenwälder die gleiche Menge zwar auch wieder auf, die höhere Sensitivität der kurzfristigen Schwankungen könnte aber auch für langfristige Veränderungen im Klimasystem sprechen: „Die tropischen Ökosysteme sind insgesamt offensichtlich empfindlicher für Klimaschwankungen geworden“, sagt Martin Heimann. „Man kann spekulieren, dass dies auch die längerfristige Entwicklung beeinflussen wird.“

Als Grund für das heftigere Auf und Ab in der tropischen Kohlenstoffbilanz hat die Gruppe unter Leitung chinesischer Forscher Veränderungen in der Fotosyntheserate der Pflanzen ausgemacht. „Die Temperaturveränderungen von wenigen Zehntel Grad Celsius an sich beeinflussen die Fotosynthese bei tropischen Temperaturen jedoch kaum“, erklärt Heimann. Die Temperatur dient allerdings als zuverlässiger Indikator für die Feuchtigkeit des Bodens. Zwar können bei steigender Temperatur die Niederschläge in den Tropen zunehmen, aber es verdunstet auch mehr Wasser aus dem Boden. Und offenbar überwiegt dieser Effekt.

Vom globalen Kohlenstoffbudget zum Kohlenstoffhaushalt der Tropen

„Auf Änderungen der Bodenfeuchtigkeit reagieren die tropischen Regenwälder sehr empfindlich“, sagt Martin Heimann. Denn bei größerer Trockenheit fahren Pflanzen ihre Fotosynthese zurück und bauen weniger Biomasse auf. Ihre Atmung und die Abbauprozesse im Boden werden durch eine Abnahme der Bodenfeuchtigkeit dagegen weniger beeinträchtigt. Zudem kommt es während zunehmender Dürreperioden häufiger zu Bränden, bei denen die Wälder als Treibhausgas verschwinden. Alles in allem entweicht in den Tropen so mehr Kohlendioxid, wenn aus den Böden mit steigender Temperatur mehr Wasser verdunstet.

Nachzuweisen, dass sich die Kohlenstoffbilanz der Tropen von Jahr zu Jahr mit steigender Temperatur immer stärker verändert und die Menge des umgesetzten Kohlendioxids mithin überproportional steigt, ist schwierig: „Für die letzten 50 Jahre verfügen wir nur über Daten zum globalen Kohlenstoffbudget“, erklärt Martin Heimann. Diese stammen von Messungen auf dem Vulkan Mauna Loa auf Hawaii, wo der Kohlendioxidgehalt der Luft nicht von lokalen menschlichen Aktivitäten oder von Vegetation beeinflusst wird. Die dortigen Messwerte geben also sehr gut den durchschnittlichen Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre wieder. Gleiches gilt für Daten, die vom Südpol stammen. Beide Datensätze zeigen, dass der Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre in den vergangenen 50 Jahren deutlich gestiegen ist. Sie zeigen aber auch, dass der Kohlendioxidgehalt nicht kontinuierlich zunimmt, sondern die Rate von Jahr zu Jahr schwankt.

Um vom globalen Kohlenstoffbudget auf Veränderungen im Kohlenstoffhaushalt der Tropen zu schließen, bedarf es ausgeklügelter Mathematik. „Wir haben anhand aufwendiger mathematischer Analysen einen klaren Zusammenhang zwischen den Temperaturschwankungen in den Tropen und der Variabilität des globalen Kohlenstoffbudgets von Jahr zu Jahr nachgewiesen“, sagt Martin Heimann. Im Prinzip testen die Forscher dabei, welche möglichen Einflussfaktoren über die Jahre hinweg einer ähnlichen Zickzack-Bewegung folgen wie die Kohlendioxiddaten. So erkannten sie, dass nur die Temperatur in den Tropen das Auf und Ab mitmacht. kontinuierlich zunimmt, sondern die Rate von Jahr zu Jahr schwankt.

Mit genaueren Daten könnten Klimamodelle Rückkopplungen besser erfassen

Die Erkenntnisse der Kollaboration zur Rückkopplung zwischen den kurzfristigen Schwankungen im globalen Kohlenstoffbudget und den tropischen Temperaturveränderungen werden zu einer Hausaufgabe für die Forscher, die das Klima mit Modellrechnungen simulieren. Denn derzeit gibt kaum ein Modell diesen Zusammenhang wieder. „Es ist also fraglich, ob die Modelle andere Rückkopplungen zwischen Klimawandel und Kohlenstoffhaushalt richtig erfassen“, sagt Martin Heimann. Seine Kollegen müssen ihre Modelle also so erweitern, dass diese Rückkopplungen berücksichtigen; die jetzt beobachteten Änderungen der Sensitivität der tropischen Kohlenstoffbilanz könnten da zum Testfall werden. Martin Heimann weist allerdings daraufhin, dass die Modelle vor allem langfristige Entwicklungen korrekt berechnen sollen. Und genau zu diesen gehörten viele der Rückkopplungen, die bei der Entwicklung des Klimas in den kommenden Jahrzehnten entscheidend mitmischen dürften.

Auch für die Wissenschaftler, die sich auf das Sammeln und die Analyse von Daten verlegt haben, bleibt viel zu tun. Sie könnten den Modellierern mit genaueren Daten helfen, wie Pflanzen und ganze Ökosysteme auf den Klimawandel reagieren. „Wir brauchen Langzeitexperimente, um den Zusammenhang zwischen dem Kohlenstoffhaushalt von Pflanzen und Klimaänderungen besser zu verstehen“, sagt Martin Heimann. Gefragt sind auch Messungen, wie viel Kohlendioxid tropische Wälder und andere Ökosysteme im Mittel abgeben oder aufnehmen. Daran arbeiten Martin Heimann und weitere Max-Planck-Wissenschaftler. Heimann koordiniert das ZOTTO-Projekt, bei dem die Forscher mit einem gut 300 Meter hohen Turm in der sibirischen Taiga den Kohlenstoffhaushalt borealer Wälder beobachten. Mit ATTO wollen Forscher des Max-Planck-Instituts für Chemie einen weiteren Turm im brasilianischen Amazonasgebiet errichten, um zu messen, wie viel Kohlendioxid der tropische Regenwald speichert oder abgibt.

Solche Messungen tragen wie die aktuellen Ergebnisse dazu bei, dass wir ein genaueres Bild von dem Klimawandel erhalten, den uns die nächsten Jahrzehnte bringen werden. Wie wir mit den Erkenntnissen umgehen, kann allerdings das beste Klimamodell nicht beeinflussen.
PH

Originalveröffentlichung:

A two-fold increase of carbon cycle sensitivity to tropical temperature variations. Wang, X., Piao, S., Ciais, P., Friedlingstein, P., Myneni, R. B., Cox, P., Heimann, M., Miller, J., Peng, S., Wang, T., & Chen, H. Y. A. (2014) Nature

Pressemitteilung der MPG

PM zum Herunterladen









BMBF fördert Aufbau des zentralen ICOS Flask- und Kalibrierlabors
27. Februar 2014



ICOS ist ein europäisches Beobachtungsmessnetz zur Analyse von klima-relevanten Spurengase in der Atmosphäre. Der in Jena während einer Pilotphase begonnene Aufbau des zentralen Flask- und Kalibrierlabors (FCL) wird nun in den kommenden 2 Jahren mit 2 Mio € Zuwendung des BMBF unterstützt, um die technische Entwicklung und Standardisierung aller Messverfahren durchzuführen.

Das FCL-Labor, geleitet von Dr. Armin Jordan, soll langfristig ein Kernbestandteil der europäischen ICOS-Forschungsinfrastruktur werden. Neben den Konzentrationen von CO2, CH4 und N2O werden stabile Isotopenverhältnisse sowie die Verhältnisse von O2/N2 in Luftproben analysiert und Referenzgase für die europäischen Observatorien hergestellt.

ICOS website










Autumn School on Data Assimilation in Biogeochemical Cycles
22. September - 27. September 2014

The Autumn School will support the training of young scientists building the next generation’s researcher in the growing field of data assimilation in biogeochemical cycle science.
It will be organized as a 6-day long school with two 1.5 hours blocks of lectures in the morning and two 1.5 hours blocks of exercises in the afternoon. Topics to be covered include biogeochemical cycles in the Earth System, modelling of dynamical systems, data assimilation methods and its application in biogeochemical modelling.
Students have the opportunity to present their work during a poster session.

Registration /Registrierung
Venue / Tagungsort










Blog: Cherskii-Kampagne 2014
9. April 2014



Ein kleines BGC-Team aus Wissenschaftlern und Technikern ist erneut nach Cherskii in Nordostsibirien gereist. Dort installiert das Team neue Geräte und wartet die Station. Näheres erfahren Sie im neuen Blog der IMPRS-Doktorandin Fanny Kittler.

Cherskii blog 2014










Max-Planck-Wissenschaftler aus Jena auf „Fact Finding Mission“ in Slowenien
10. April 2014



Axel Mithöfer und Jost Lavric aus den Jenaer Max-Planck-Instituten für chemische Ökologie und für Biogeochemie gehörten zu einer Delegation von Wissenschaftlern der Max-Planck-Gesellschaft, die auf Einladung des slowenischen Wissenschaftsministeriums von 2.-3. April 2014 in die Hauptstadt Ljubljana gereist waren, um dort mit Vertretern der slowenischen Wissenschaftslandschaft über mögliche Forschungskooperationen ins Gespräch zu kommen.
Ziel der Reise war es insbesondere, Grundlagen für EU-geförderte Teaming- oder Twinning-Projekte zu erarbeiten. Solche Projekte fördern den Ausbau der Forschungsinfrastruktur in strukturschwachen Regionen durch die Zusammenarbeit mit Forschungspartnern aus etablierten Einrichtungen.











Nationaler Workshop zur "kritischen Zone"
15. Mai - 16. Mai 2014



Der heterogene Bereich von den Baumkronen bis zum Grundwasser wird als "kritische Zone" bezeichnet. Hier sind Vorhersagen zu den Prozessen von Stoffumsetzung und zu den Stofflüssen besonders schwierig.

Um die geologischen, hydrogeologischen und biologischen Besonderheiten der "kritischen Zone" zu diskutieren, treffen sich Wissenschaftlerinnen und Wissenschafler am 15. und 16. Mai 2014 in Jena. Die Veranstaltung wird vom Sonderforschungsbereich AquaDiva der Friedrich-Schiller-Universität, dem Programm Tereno der Helmholtz-Gemeinschaft und dem Max-Planck-Institut für Biogeochemie organisiert.

Pressemitteilung der FSU
Webseite AquaDiva - CZ Exploratorien










Heinz-Maier-Leibnitz-Preis an Sönke Zaehle verliehen
15. Mai 2014



Der Heinz Maier-Leibnitz-Preis wird seit 1977 jährlich von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) an Nachwuchs-Forscher verliehen. Der mit 20.000 € dotierte Preis zählt nach einer Umfrage unter den großen Forschungsorganisationen zum drittwichtigsten Wissenschaftspreis in Deutschland.

In seinen Forschungen integriert der Biogeochemiker Sönke Zaehle die Stickstoffdynamik in globale Vegetationsmodelle. Diese Modelle bilden eine wichtige Grundlage, um erste Abschätzungen zur limitierenden Wirkung des Stickstoffs auf das Wachstum der Landbiomasse und Auswirkungen auf den Kohlenstoffhaushalt vornehmen zu können. Darüber hinaus können mit ihnen Veränderungen unter dem Einfluss des Klimawandels besser nachvollzogen werden.

Bild: © DFG / David Ausserhofer

DFG website
homepage S. Zaehle










Monatliche CO2 Mittelwerte überschreiten 400 ppm-Schwelle
2. Juni 2014



Die C02-Konzentration hat in der Atmosphäre der nördlichen Erdhalbkugel einen neuen Höchststand seit Bestehen kontinuierlicher Messungen überschritten. Im April betrug der monatliche Mittelwert in der nördlichen Hemisphäre erstmals dauerhaft 400 ppm (parts per million, Teilchen pro Million). Diesen Wert veröffentlichte die Weltorganisation für Meteorologie (WMO) am 26.05.2014 in Genf. Die Daten beruhen auf kontinuierlichen Messungen an den 15 Stationen des Global Atmosphere Watch-Netzwerks der WMO, darunter die MPI-BGC-Messstation auf den Kapverdischen Inseln, Cape Verde Atmospheric Observatory (CVO).

Laut WMO sei diese Schwelle sei von symbolischer und wissenschaftlicher Bedeutung: mit ihrer Überschreitung steige die Beweiskraft, dass die Zunahme atmosphärischer Treibhausgase anthropogen bedingt sei, z. B. durch Verbrennung fossiler Energieträger und andere den Klimawandel beschleunigende Aktivitäten.

WMO press release

MPI-BGC-Daten der Messtation auf den Kapverdischen Inseln


Karte der WMO-Stationen







Stickstoff-Fixierung von Pflanzen – Millionen Jahre alte Symbiose
10. Juni 2014



Wenn Pflanzen mit Stickstoff-fixierenden Bakterien eine Zweckgemeinschaft eingehen, ziehen aus dieser Symbiose beide Partner Wettbewerbsvorteile: Die Pflanzen erhalten von den Bakterien Stickstoff, den sie zum Wachstum benötigen, aber nicht selbst fixieren können. Die Mikroorganismen wiederum finden in den Wurzeln der Pflanzen, mit denen sie die Zweck-Ehe eingehen, Nahrung und geschützten Lebensraum. Bisher war nicht bekannt, wie sich diese Symbiosen zwischen Bakterien und Pflanzen während der Evolution entwickelt haben. Ein internationales Expertenteam, darunter Dr. Jens Kattge vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena, hat nun herausgefunden, dass bereits in einem sehr frühen Evolutionsschritt die Grundlage für alle Symbiosen zwischen Pflanzenarten und Stickstoff-fixierenden Bakterien gelegt wurde. Die Studie „A single evolutionary innovation drives the deep evolution of symbiotic N2 fixation in angiosperms“ ist im Fachjournal Nature Communications erschienen, DOI 10.1038/ncomms5087.

Stickstoff ist ein essentieller Bestandteil biologischer Moleküle, insbesondere von Makromolekülen wie Proteinen und Nukleinsäuren. Obwohl er in der Atmosphäre in riesigen Mengen als molekularer Stickstoff (N2) vorkommt, kann er von Pflanzen in dieser Form nicht verwertet und genutzt werden. Nur bestimmte Bakterien, sogenannte Stickstoff-Fixierer, sind in der Lage, im Bodenwasser gelösten elementaren Stickstoff zu binden. Im Laufe der Evolution haben sich verschiedene symbiotische Beziehungen zwischen den bakteriellen Stickstoff-Fixierern und bestimmten Pflanzenfamilien im Boden entwickelt. In dieser für beide Partner vorteilhaften Lebensgemeinschaft liefern die Bakterien den essentiell benötigten Stickstoff als Ammonium an die Pflanzen, die wiederum Kohlenhydrate und andere Nährstoffe an die Bakterien abgeben. Diese Symbiose wird meist als Wurzelknöllchen sichtbar – Ansammlungen von Bakterienkolonien, die an den Wurzeln ihrer Wirtspflanzen anhaften.

Doch wann, wie und bei welchen Vertretern haben sich im Laufe der Evolution solche tiefgreifenden, für die Pflanzen höchst vorteilhaften Entwicklungsschritte vollzogen? Diesen Fragen ging ein Expertenteam aus Amsterdam, Dundee und Jena nach. Grundlage ihres Forschungsansatzes war eine geeignete Datenbank, die alle bekannten Stickstoff-fixierenden Pflanzenarten beinhaltet. „In unserer globalen Datenbank zu Pflanzenmerkmalen haben wir neben vielen anderen Pflanzeneigenschaften auch das Merkmal der Stickstoff-Symbiose aufgenommen“ sagt Dr. Jens Kattge vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena, Koautor der Studie. Diese, auch vom Deutschen Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) geförderte Datenbank über bisher etwa 70.000 weltweit erfasste Pflanzenarten wurde mit weiteren Daten zu Wurzelknöllchen-Symbiosen ergänzt. So entstand die erste umfassende Datenbank aller bekannten Pflanzenarten, die in symbiotischer Beziehung mit bakteriellen Stickstoff-Fixierern leben.

Kombiniert mit genetischen Verwandtschaftsanalysen wurde auf Grundlage der Datenbank ein umfassender Stammbaum aller Pflanzenarten bezüglich der Befähigung zur Stickstoff-Fixierung erstellt. Mathematische Berechnungen lieferten die erstaunliche Entstehungsgeschichte der Symbiose: Allen Stickstoff-fixierenden Pflanzen liegt mit höchster Wahrscheinlichkeit eine einzige gemeinsame, grundlegende Veränderung zu Grunde, die sie zur Lebensgemeinschaft mit bakteriellen Symbionten befähigt. Aufbauend auf dieser vor über 100 Millionen Jahren errungenen Eigenschaft haben sich nachfolgend verschiedene symbiotische Beziehungen zwischen manchen Pflanzenfamilien und verschiedenen bakteriellen Stickstoff-Fixierern entwickelt. „Mit der Evolution dieser Symbiose wurde der globale Stickstoff-Kreislauf vor 100 Millionen Jahren grundlegend verändert“ so Jens Kattge. „Die Welt sähe ohne sie heute anders aus.“ In einigen Pflanzengruppen wurden diese Symbiosen im Laufe der Evolution stabil weitergeführt, in anderen Pflanzen aber auch wieder verloren.

Mit Hilfe dieser Rekonstruktion der evolutionären Entwicklung kann die detaillierte genetische Grundlage und damit der Mechanismus erforscht werden, der Pflanzen befähigt, mit den Stickstoff-Fixierern eine Symbiose einzugehen. Mit den neuen Erkenntnissen steigt die Hoffnung, dass die Wirkmechanismen der Symbiose möglicherweise auf landwirtschaftliche Nutzpflanzen übertragen werden können. Denn in Nahrungsmittel-Pflanzen wie Mais und Weizen ist die Fähigkeit zur Symbiose genetisch nicht verankert. Diesen Pflanzen muss zur Ertragssteigerung in der Regel mineralischer Stickstoff als Kunstdünger angeboten werden.

Da Stickstoff in Böden meist nur in geringen Mengen vorhanden ist, stellt er einen für das Pflanzenwachstum begrenzenden Faktor dar. Mit Stickstoff-Fixierern symbiotisch lebende Pflanzen können hingegen auch auf kargen, nährstoffarmen Böden gut gedeihen und haben dadurch Selektionsvorteile. Solche Pflanzen werden in der Landwirtschaft zur Stickstoff-Anreicherung der Böden angepflanzt. Dazu zählen beispielsweise die Leguminosen (Hülsenfrüchtler), die mit Wurzelbakterien (Rhizobien) zusammen leben.

Für biogeochemische Stoffkreisläufe spielen diese Symbiosen eine wichtige Rolle: Sie sind essentiell für die Stickstoff-Verfügbarkeit in vielen natürlichen Ökosystemen und tragen entscheidend zur Neubesiedlung von Ökosystemen sowie deren Biodiversität bei. Als limitierender Faktor des Pflanzenwachstums ist Stickstoff darüber hinaus auch wichtig für die pflanzliche Biomasse-Produktion, und damit für den globalen Kohlenstoff-Kreislauf. Die Symbiose wird daher als eine der wichtigsten auf unserem Planeten angesehen.



Veröffentlichung:
Werner, G. D. A. et al. A single evolutionary innovation drives the deep evolution of symbiotic N2 fixation in angiosperms. Nat. Commun. 5:4087, doi: 10.1038/ncomms5087 (2014).
http://dx.doi.org/10.1038/ncomms5087




Kontakt:
Dr. Jens Kattge
Max-Planck-Institut für Biogeochemie
Forschungsgruppe “Funktionelle Biogeographie”
Hans-Knöll-Strasse 10, 07745 Jena
Tel: +49 3641 576226
Email: jkattge(at)bgc-jena.mpg.de


Originalveröffentlichung / Original publication
Webseite Funktionelle Biogeographie / Web page 'Functional Biogeography'

Pressemitteilung / Press release









20 Jahre Linienflüge zur Atmosphärenforschung
22. Mai 2014



Seit nunmehr 20 Jahren werden Forschungsdaten zur Atmosphärenzusammensetzung mit Hilfe kommerzieller Linienflugzeuge gewonnen. Dr. Christoph Gerbig vom MPI für Biogeochemie ist an der Entwicklung der hochpräzisen Messgeräte für die flugzeuggestützen Messungen von Treibhausgasen im Rahmen des IAGOS-Projekts beteiligt. Aufgrund der besonderen Bedingungen an Bord wie Vibrationen, Gewichtsbeschränkungen und besonders hoher Sicherheitsstandards, müssen die eingesetzten Messgeräte bestimmte Ansprüche erfüllen und entsprechend getestet und geprüft werden. Mit Hilfe der auf Linienflügen eingesetzten Geräte gewinnen die Wissenschaftler große Datenmengen, die mit Hilfe hoch-aufgelöster atmosphärischer Transportmodelle interpretiert werden. Diese sollen helfen, den Austausch der Spurengase zwischen der Atmosphäre und der Erdoberfläche besser zu verstehen.

Im Rahmen eines feierlichen Symposiums in Toulouse wurden die Errungenschaften, Ergebnisse und die Zukunft des Projekts MOZAIC/IAGOS als Europäische Infrastruktur erörtert.

Pressemitteilung Forschungszentrum Jülich / Press Release of Forschungszentrum Jülich (in German)
Link zur Videoansprache (in Englisch) / Link to the video speech from Commissioner Geoghegan-Quinn
Webseite der Forschungsgruppe /Web page of the research group










Erfolgreiche geologische Exkursion im Grand Canyon
23. Juni 2014



Die MPI-BGC Wissenschaftler Lennart van Maldegem und Christian Hallmann (Forschungsgruppe Paläobiogeochemie) konnten wertvolle Gesteinsproben während einer Expedition in den Grand Canyon gewinnen. Zusammen mit ihren Kollegen von der Universität Brest (Pierre Sansjofre) und vom Boston College (Paul Strother) erreichten sie in einer mühsamen zweitägigen Tour das Tal des Grand Canyon. Hier konnten Gesteinsproben analysiert und entnommen werden, die aus dem Neoproterozoikum stammen, also kurz bevor wiederholte Vereisungen der damaligen Äquator-nahen Kontinente zu einer vermutlich globalen Vereisung, dem „Schneeball Erde“ führten. Die wertvollen Proben sollen helfen, die Lebens- und Umweltbedingungen auf der Erde vor etwa 750 Millionen Jahren besser zu verstehen, die in L. Maldegems Doktorarbeit untersucht werden.

website Paleobiogeochemistry Group










2000 Jahre Ökoklimatologie und Geoökologie - von Aristoteles bis FLUXNET- Antrittsvorlesung von Markus Reichstein
9. Juli 2014



Am heutigen Mittwoch, den 9. Juli 2014, hält Dr. Markus Reichstein seine Antrittsvorlesung an der Chemisch-Geowissenschaftlichen Fakultät der Friedrich-Schiller-Universität Jena.

Max-Planck-Direktor Reichstein wird über „Zweitausend Jahre Ökoklimatologie und Geoökologie - von Aristoteles bis FLUXNET“ berichten.

Die Veranstaltung ist öffentlich und beginnt um 18:00 Uhr s.t. in der Aula des Universitätshauptgebäudes.

Webseite von Markus Reichstein / Webpage of Markus Reichstein










Regenwürmer als Hochwasserhelfer
23. Juli 2014



Jun. Prof. Dr. Anke Hildebrandt und Dr. Christine Fischer von der FSU Jena konnten in Zusammenarbeit mit dem MPI für Biogeochemie zeigen, dass die Aufnahmekapazität des Bodens für Niederschläge vom Pflanzenbewuchs, aber auch von den Regenwürmern abhängt. Diese sorgen gemeinsam mit Leguminosen für eine günstige Porenstruktur im Boden und erhöhen dadurch die Fähigkeit zur Wasseraufnahme, was bei Starkregenfällen besonders wichtig ist.

Ihre experimentellen Untersuchungen haben die Wissenschaftler/innen auf dem Gebiet des „Jena Experiments“ in der Saaleaue durchgeführt, welches technisch vom MPI für Biogeochemie betreut wird.

Original-Publikation:
Fischer C et al. How do earthworms, soil texture and plant composition affect infiltration along an experimental plant diversity gradient in grassland? PLOS One 2014, DOI: 10.1371/journal.pone.0098987

TLZ-Artikel / Article in the local newspaper (in German)
Pressemitteilung der FSU Jena / Press release of the university










Satellitenstart von OCO-2 – er soll neue Einblicke in den Kohlenstoffkreislauf liefern
2. Juli 2014



An diesem Vormittag haben einige Wissenschaftler des MPI-BGC erneut kräftig die Daumen gedrückt, da der für gestern geplante Satellitenstart aufgrund technischer Probleme verschoben werden mußte. Nun hat es geklappt: der OCO-2 Satellit der NASA wurde erfolgreich von der Vandenberg Luftwaffenbasis in Kalifornien gestartet.
OCO-2 steht für "Orbiting Carbon Observatory 2". OCO-2 soll erstmals die globale Verteilung von Kohlenstoffdioxid (CO2) in der Atmosphäre mit bisher unerreichter Genauigkeit, geographischer Abdeckung und räumlicher Auflösung vermessen. Bereits der Vorgänger OCO hätte das tun sollen, ging dann aber unglücklicherweise beim Start im Februar 2009 verloren.

Mehrere Wissenschaftler des MPI-BGC sind am Projekt beteiligt. Die Gruppe für Atmosphärische Fernerkundung (Gruppenleiter: Dr. Dietrich Feist) betreibt eine Bodenstation des Total Carbon Column Observing Networks (TCCON ) auf Ascension Island. Wie OCO-2 auch, messen die TCCON-Stationen die Konzentration von CO2 nicht an der Oberfläche, sondern gemittelt über die gesamte Atmosphäre. Die Stationen bilden ein einzigartiges Referenznetzwerk, mit dem die Satellitenmessungen von OCO-2, aber auch die seiner Vorgänger TANSO auf GOSAT (Japan) oder SCIAMACHY auf Envisat (Europa) kalibriert werden. Ascension Island ist dabei in mehrfacher Hinsicht besonders: es ist die einzige äquatoriale TCCON-Station, sie liegt strategisch günstig zwischen Südamerika und Afrika und wird voraussichtlich die wichtigste Referenzstation für die OCO-2-Messungen über dem Ozean werden. Aus diesem Grunde wurde sogar extra ein Team dorthin geschickt, damit zum Start von OCO-2 alles bereit ist.

Die Gruppe für satellitengestützte Fernerkundung von Treibhausgasen (Gruppenleiterin: Dr. Julia Marshall) wird direkt mit den Daten des OCO-2-Satelliten arbeiten, sobald diese verfügbar sind. Mit Hilfe von Computermodellen bestimmen die Wissenschaftler aus diesen Daten die weltweiten Quellen und Senken von CO2 neu. Dann wird man mit bisher unerreichter Genauigkeit sagen können, wo wie viel CO2 in die Atmosphäre freigesetzt wird und wo und wie viel davon wieder vom Ozean oder der Landoberfläche aufgenommen wird.

Sie werden sich auch mit einem sehr interessanten Nebenprodukt der OCO-2-Messungen beschäftigen: zufällig befinden sich im von OCO-2 beobachteten Spektralbereich auch Fluoreszenzlinien von Chlorophyll, mit deren Hilfe sich die Photosyntheseaktivität von Pflanzen an der Landoberfläche direkt bestimmen lässt. Mit dieser Zusatzinformation kann man die CO2-Aufnahme durch pflanzliche Photosynthese von anderen Vorgängen unterscheiden und damit neue Erkenntnisse über den globalen Kohlenstoffkreislauf erhalten.

Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2)
Total Carbon Column Observing Network
3sat / nano-Beitrag zum Satellitenstart (in German)










Workshop "Model-data integration for the next generation of forest FACE experiments"
17. November - 19. November 2014



Der Einfluss erhöhter atmosphärischer CO2-Konzentrationen auf den pflanzlichen Stoffwechsel spielt bei der Abschätzung der Auswirkungen des Klimawandels auf Landökosysteme eine wichtige Rolle. Um die Komplexität dieser Effekte zu untersuchen, werden seit einigen Jahren Freiland-CO2-Anreicherungsversuche (FACE) in jungen Aufforstungen unternommen. Eine neue Generation dieser Experimente soll nun die CO2 Effekte in natürlichen Waldökosystemen untersuchen.

Wissenschaftler aus der ganzen Welt treffen sich vom 17. bis 19. November 2014 in Jena am MPI für Naturwissenschaften und Geschichte, um die Verwendung fortgeschrittener Ökosystemmodelle bei der Konzeption der Experimente zu diskutieren und Messmethoden zu identifizieren, deren Ergebnissen die Weiterentwicklung von Ökosystemmodellen am besten unterstützen.

Sponsor des Workshops ist die New Phytologist Trust, Organisatoren sind Dr. Sönke Zaehle vom MPI für Biogeochemy, Prof. Rich Norby (Oak Ridge National Laboratory, USA), und Prof. Belinda Medlyn (Macquarie University, Australien).

13th New Phytologist Workshop










Internationaler Workshop "Fluxnet Synthesis"
9. Januar - 14. Januar 2011













Internationaler Workshop "ClimAfrica Project"
14. Februar - 15. Februar 2011













Internationaler Workshop "The TRY initiave on plant traits"
25. März - 29. März 2011













Internationaler Workshop "CarboExtreme Project"
24. Mai - 26. Mai 2011













Häufig zitierte Wissenschaftler am MPI für Biogeochemie
8. August 2014



Im jüngst veröffentlichten jährlichen Wissenschaftsranking des Institute for Scientific Information (ISI) von Thomson Reuters wurde die Zitierhäufigkeit von Publikationen analysiert. In der Liste der am häufigsten zitierten Wissenschaftler sind unter den insgesamt 137 weltweiten Wissenschaftlern in der Kategorie „Umwelt/Ökologie“ auch Markus Reichstein und Ernst-Detlef Schulze genannt.

Wissenschaftler müssen zur Aufnahme in diesem Ranking eine Mindestzahl „hoch-zitierter Publikationen“ vorweisen, die unter dem 1 % der meist zitierten Publikationen des jeweiligen Fachgebiets pro Jahr liegen. Die Gesamtanalyse wird jedoch immer innerhalb eines von 21 breit gefächerten Fachgebieten durchgeführt. Interdisziplinäre Forschung, wie z. B. Biogeochemie, ist daher unterrepräsentiert.

Highly Cited Researchers










Dürre und Stürme heizen Klima besonders stark auf
15. August 2013

Wetterextreme wie Dürren, Hitzewellen, Stürme und Starkregen kurbeln den Klimawandel besonders stark an. Sie vermindern drastisch die Menge an Kohlendioxid, die Pflanzen aus der Atmosphäre entfernen können, berichtet ein internationales Forscherteam mit Schweizer Beteiligung im Fachblatt «Nature».

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Hitze zerstört Pufferwirkung der Böden und Pflanzen
15. August 2013



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Wie sich extreme Wetter- und Klimaereignisse auf den Kohlenstoff- Kreislauf auswirken
15. August 2013



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Dürre, Stürme und weitreichende Folgen: Wissenschaftler aus Jena erforschen Extremereignisse
25. August 2013



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Ernst-Haeckel-Preis für Jenaer Forscher
21. August 2013



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Fußballspiel für einen guten Zweck
17. September 2013



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Max-Planck-Forschungspreis für Klimawissenschaftler
15. November 2013



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Max-Planck-Forschungspreis für Jenaer Wissenschaftler
14. November 2013



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Klima, Käfer, Kettensäge - Warum sich unser Wald verändern muss
15. Januar 2014

Interview mit Prof. Dr. Ernst-Detlef Schulze

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Väterchen Frost - Ein Interview mit dem Botanik-Professor Ernst-Detlef Schulze.
27. Dezember 2013

Warum sind Rehe auf der Lichtung kein gutes Zeichen? Und wie lang lebt die Ulme noch? Kurz: Wie gehts unseren Wäldern? Ein Interview mit dem Botanik-Professor Ernst-Detlef Schulze.

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Forschungspreis an Thüringer Nachwuchswissenschaftler
17. Februar 2014



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Seismograph Regenwald: Wissenschaftler aus Jena haben Beweise für stärkere Kohlenstoffbilanz-Schwankungen
23. Februar 2014



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Kalifornische Professorin tauschte Malibu gegen den Saalestrand
20. Februar 2014



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Forscher aus Jena für höchstdotierten Umweltpreis in Europa nominiert
27. März 2014



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Erster Thüringer Klimarat berufen
12. Mai 2014



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Ozeane als CO2-Speicher: Bremsen sie den Klimawandel?
20. September 2012



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Der Geheimcode der Ökosysteme
15. September 2014



Der Klimawandel wird die Welt vermutlich sehr verändern – auch die Pflanzenwelt. Nur wie? Das können derzeit weder Klimaforscher noch Biologen einigermaßen gut abschätzen. Mit zwei aktuellen Arbeiten tragen Forscher des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie in Jena und der Universität Leipzig dazu bei, das zu ändern. Dabei rücken sie erstmals konkrete Merkmale von Pflanzen in den Blickpunkt: etwa die Masse der einzelnen Samen, die Dichte des Holzes oder die Höhe, die ein Gewächs erreicht. Bisher konzentrierten sich Biologen und Biogeografen auf die klimaabhängige Verbreitung von Arten und Pflanzentypen einerseits und die Funktionen von Ökosystemen andererseits. Wie genau die Vegetation etwa durch Anpassungen auf Klimaveränderungen reagiert, blieb bisher ungeklärt. Der Blick auf die Eigenschaften von Pflanzen soll nun helfen diese Frage zu beantworten. So definierte eines der beiden Autoren-Teams abhängig von konkreten Merkmalen klimatische Grenzen, innerhalb derer sich nordamerikanische Bäume verbreiten können.

Für die Ernährung der Menschen können die Folgen des Klimawandels einschneidend sein: Ändern sich in einer Region die Lebensbedingungen für Pflanzen, könnte es dort mit der Landwirtschaft im schlimmsten Fall vorbei sein. Zumindest anpassen muss die Branche sich. Doch das ist nicht alles. Die Vegetation und die damit verknüpften Bodeneigenschaften sind mit dem Klima stark gekoppelt: Wenn die Erderwärmung manchen Pflanzen zusetzt, dürfte das Spuren in vielen Ökosystemen hinterlassen und diese vielleicht sogar völlig umkrempeln. Damit verändern sich auch die Funktionen von Ökosystemen, wozu etwa deren Kohlendioxid- und Wasserhaushalt zählt. Wenn sich also künftig vielleicht Savannen ausbreiten, wo heute noch Wälder große Mengen an Kohlendioxid speichern, könnte das dem Klima weiter einheizen.

Auch die Kreisläufe, in denen die Atmosphäre und die belebte Landoberfläche, Wasser oder Stickstoff untereinander austauschen, dürften auf einer wärmeren Erde anders aussehen als heute. Diese Veränderungen der Biogeosphäre werden ebenfalls auf das Klima zurückwirken und vermutlich zu einer stärkeren Erwärmung führen. Sie werden zudem etwa den Wasserhaushalt der Erde durcheinander bringen – mit vielfältigen Folgen für Mensch und Umwelt.

Die Eigenschaften von Pflanzen rücken in den Blick
Um zu verstehen und vorhersagen zu können, wie die Pflanzenwelt auf den Klimawandel reagieren wird, verfolgen Forscher um Markus Reichstein, Direktor am Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Jens Kattge, Leiter einer Forschungsgruppe am selben Institut, und Christian Wirth, Professor an der Universität Leipzig sowie Direktor des Deutschen Zentrums für Integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig, mit aktuellen Arbeiten einen neuen Ansatz der funktionellen Biogeografie, den sie in einer Sonderausgabe des Fachjournals Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) vorstellen. Die Forscher analysieren welche Merkmale der Pflanzen ausschlaggebend dafür sind, ob Bäume, Sträucher oder Gräser mit dem Klimawandel klar kommen oder nicht und ob Pflanzen ihre Eigenschaften anpassen, um etwa robuster gegenüber Kälte und Trockenheit zu werden. Zu den Pflanzeneigenschaften, um die es dabei geht, gehören die Holzdichte, Stammhöhe und Samenmasse ebenso wie die fotosynthetische Kapazität oder die Atmung der Pflanzen, bei der sie den in der Fotosynthese gewonnen Zucker zumindest teilweise wieder verbrennen.

Die Pflanzeneigenschaften liefern den Wissenschaftlern vielleicht eine Art Geheimcode, mit dem sie manche Rätsel der Ökosysteme und der Biogeografie lösen können. So lässt sich mit ihrer Hilfe womöglich auch ein Problem der Vegetationsmodelle beheben, mit denen sie bisher den Einfluss des Klimas auf Ökosysteme und deren Funktionen zu erklären versuchten. „Wir können die Unterschiede zwischen Ökosystemen nicht allein mit dem Klima erklären“, sagt Markus Reichstein. Der Landschaftsökologe vermutet wie auch einige andere Biogeoforscher, dass die Verständnislücke entsteht, weil seine Zunft bisher nur einen Zusammenhang zwischen dem Klima und funktionellen Pflanzentypen oder einzelnen Arten statt konkreter Pflanzeneigenschaften herzustellen versuchten.

Innerhalb funktioneller Pflanzentypen können Eigenschaften stark variieren
Als funktionelle Pflanzentypen gelten etwa immergrüne Nadelwälder, tropische Regenwälder, Savannen oder Ackerland. Diese Pflanzentypen sind per Definition an bestimmtes Klima gebunden. „Diese Einteilung vernachlässigt aber, dass sich einzelne Pflanzen innerhalb eines Pflanzentyps an veränderte Klimabedingungen anpassen können“, erklärt Markus Reichstein. „Wir wissen zum Beispiel, dass Kiefern an der Baumgrenze, wo sie einem eher ungünstigen Klima ausgesetzt sind, kleinere Nadeln bilden als unter günstigen klimatischen Bedingungen.“
Mit den funktionellen Pflanzentypen hat sich in der Biogeografie also eine Art Schubladendenken etabliert, das der Wandelbarkeit der Pflanzen nicht gerecht wird. Genau das wollen Biogeochemiker wie Markus Reichstein, Christian Wirth und Ulrike Stahl, die ebenfalls am Max-Planck-Institut für Biogeochemie forscht, ändern, indem sie den Blick auf konkrete Pflanzenmerkmale richten.
Auch der Blick auf einzelne Arten, hilft Geoforschern nicht wirklich weiter, wenn sie den Einfluss des Klimas auf die Vegetation und die Landökosysteme verstehen wollen. „Dann müssen wir die Rolle jeder einzelnen im Erdsystem verstehen“, erklärt Jens Kattge aus der Arbeitsgruppe Funktionelle Biogeographie am Max-Planck-Institut für Biogeochemie, der zusammen mit den anderen Editoren der PNAS-Sonderausgabe in die funktionelle Biogeografie einführt.

Pflanzen eines funktionellen Typs mit unterschiedlichen Kohlendioxid-Bilanzen Um die Bedeutung der Pflanzeneigenschaften zu untermauern, betrachten die Forscher um Markus Reichstein den Kohlendioxid-Haushalt von Ökosystemen. Ob ein Ökosystem mehr Kohlendioxid aufnimmt als es abgibt oder umgekehrt, hängt zum einen davon ab, wie viel Kohlendioxid die Pflanzen und Mikroorganismen einer Artengemeinschaft mittels der Fotosynthese in Kohlenhydraten binden. Zum anderen fließt in die Bilanz die Kohlendioxid-Menge ein, die vor allem Pflanzen und Mikroorganismen, aber auch Tiere freisetzen, indem sie die Kohlenhydrate für ihren Energiehaushalt wieder abbauen.

Bisher veranschlagen die Erdsystemmodelle, die das Klima, aber auch dessen Wechselspiel mit den Land-Ökosystemen simulieren, für jeden funktionellen Pflanzentyp fixe Parameter: Demnach müssten zum Beispiel alle Nadelwälder in gemäßigten Klimazonen dieselben maximalen Fotosyntheseraten aufweisen, und zwar andere als Grasländer, die sich wiederum untereinander unter denselben Bedingungen nicht unterscheiden.
Doch die Kategorien der funktionellen Pflanzentypen sind viel zu eng gefasst, als dass sie die Funktionen von Ökosystemen, wie etwa deren Rolle im globalen Kohlendioxid-Haushalt realistisch erfassen könnten. Tatsächlich nehmen manche Ökosysteme mehr Kohlendioxid auf als andere, obwohl Biogeografen sie demselben funktionellen Pflanzentyp zurechnen. Vor allem die Kohlenhydrat-Menge, die Organismen in der Zellatmung verbrennen, kann sich in verschiedenen Ökosystemen desselben funktionellen Pflanzentyps deutlich unterscheiden. Einen Zusammenhang mit den jeweiligen klimatischen Verhältnissen erkannten Biogeoforscher bisher nicht.

Gebraucht werden Daten zu Funktionen und Eigenschaften derselben Ökosysteme
Genau hier könnte der Blick auf die Pflanzeneigenschaften weiterhelfen. Zum Beispiel auf den Stickstoffgehalt von Blättern. Dieser entspricht der Konzentration an Enzymen, die an der Fotosynthese beteiligt sind, und hängt mit der gebundenen Kohlenstoff-Menge zusammen. Darauf lässt sich auch aus der Blattmasse pro Fläche schließen. Die Stickstoffkonzentration in den Wurzeln und im Holz stellt wiederum ein Maß für die Enzyme dar, die an der Zellatmung beteiligt sind. Aus ihr lässt sich also die freigesetzte Kohlendioxid-Menge ableiten.
Zu konkreten Pflanzeneigenschaften wie der Samenmasse oder der Holzdichte gibt es unter anderem am Max-Planck-Institut für Biogeochemie bereits umfangreiche Datensammlungen. Und offenbar lässt sich ihre Variation besser mit dem Klima erklären als die Schwankungsbreite innerhalb eines Pflanzentyps oder einer Art. „Wir wollen in der funktionellen Biogeografie den Zusammenhang zwischen konkreten Pflanzeneigenschaften, den Ökosystemfunktionen wie etwa ihrer Kohlenstoff-Bilanz oder ihrem Wasserhaushalt und dem Klima quantifizieren“, sagt Markus Reichstein. „Dann verstehen wir die Rolle der Land-Ökosysteme im Erdsystem besser und können hoffentlich zuverlässiger vorhersagen, wie die Biogeosphäre auf den Klimawandel reagieren wird.“

Wie sich die Funktionen von Ökosystemen, also etwa ihr Kohlendioxid- und Wasserhaushalt schon heute ändern, können Markus Reichstein und ein internationaler Verbund von Biogeoforschern mithilfe von FLUXNET, einem weltumspannenden Netz von Messstationen, und Satelliten-Messungen sehr genau verfolgen. Auch Daten zur Erderwärmung gibt es reichlich. Doch dummerweise gibt es ausgerechnet für die Ökosysteme und Gebiete, in denen das FLUXNET-Konsortium umfangreiche Daten sammelt, nur selten Messungen zu den Pflanzenmerkmalen, die wiederum für andere Ökosysteme vorliegen. „Künftig müssen wir dafür sorgen, dass die Datensätze zu Funktionen und Eigenschaften der Ökosysteme zueinander passen“, sagt Markus Reichstein. Und dann sind Wissenschaftler gefragt, die solche Daten in einen mathematischen Zusammenhang miteinander und mit Klimaaufzeichnungen setzen – das Spezialgebiet des Jenaer Forschers.

Wie hängt die Verbreitung von Bäumen mit ihren Eigenschaften zusammen
Einen Beitrag zu einer funktionellen Biogeografie, die die Merkmale von Pflanzen berücksichtigt, statt funktionelle Pflanzentypen oder einzelne Arten pauschal zu behandeln, leisten Ulrike Stahl, Björn Reu, der als Wissenschaftler an der Universität Leipzig arbeitet, und Christian Wirth. Die Forscher untersuchen, wie sich die Bäume Nordamerikas auf die verschiedenen Klimazonen des Kontinents verteilen. „Wir wollten herausfinden, ob sich der Verbreitungsraum von Bäumen anhand ihrer Eigenschaften vorhersagen lässt.“, sagt Ulrike Stahl. „Und wenn ja, welche Merkmale die Verbreitung limitieren.“
Konkret analysierten die Forscher, ob sich etwa Holzdichte, Samenmasse und maximale Höhe unter anderem mit der Jahresdurchschnittstemperatur, den täglichen und saisonalen Temperaturschwankungen oder der jährlichen Niederschlagsmenge in Verbindung bringen lassen. Demnach hängen zumindest manche Eigenschaften eindeutig von den untersuchten Klimafaktoren ab. So kommen Bäume mit dichtem Holz wie die rote Mangrove oder die Virginia-Eiche nur in warmen Regionen mit vergleichsweise kleinen saisonalen Temperaturschwankungen vor. Die längeren Vegetationsperioden solcher Gegenden erlauben es den Bäumen ein festes Holz aufzubauen, das gegen Insekten und Pilze resistent ist. Dies schränkt dann aber ihre Verbreitung in kälteren Regionen ein.
Für die Samenmasse wirkt die Temperatur in ähnlicher Weise als limitierender Faktor. Während Bäume mit leichten Samen wie etwa Birken und Pappeln unter allen klimatischen Bedingungen Nordamerikas anzutreffen sind, brauchen die kalifornische Rosskastanie und andere Bäume mit schweren Samen warmes Klima ohne starke Temperaturschwankungen und vertragen nicht zu viel Niederschlag. „Warum die Temperatur den Verbreitungsraum von Bäumen mit schweren Samen begrenzt, wissen wir nicht genau“, sagt Ulrike Stahl: „Möglicherweise müssen die Vegetationsperioden ebenfalls lang sein, um schwere Samen auszubilden.“
Vegetationsmodelle sollen künftig auf Pflanzeneigenschaften basieren
Während die Holzdichte und Samenmasse am unteren Ende der Schwankungsbreite den Lebensraum nicht einschränken, ergibt sich für die maximale Wuchshöhe ein etwas anderes Bild, zumindest wenn es um ihre Abhängigkeit von der jährlichen Niederschlagsmenge und von der verfügbaren Feuchtigkeit geht. Die Verfügbare Feuchtigkeit – die Wissenschaftler sprechen von der Netto-Niederschlagsmenge – ergibt sich aus dem gefallenen Niederschlag und der Feuchtigkeit, die bei hohen Temperaturen verdampft oder von Pflanzen abgegeben wird. Bäume, die keine große Höhe erreichen, sind in Gebieten mit wenig Niederschlag und verfügbare Feuchtigkeit verbreitet. Sie fehlen aber in Gebieten mit viel Niederschlag, da sie dort wahrscheinlich gegen den hohen Konkurrenzdruck hochwachsender Bäume nicht bestehen können. Diese wachsen nämlich nur in feuchten Regionen mit viel Niederschlag, und es kann ihnen auch kaum zu nass sein.
„Die Beziehungen zwischen Pflanzeneigenschaften und Klimafaktoren, die wir gefunden haben, helfen uns, die vorhandenen globalen Vegetationsmodelle zu verbessern und neue zu entwickeln“, sagt Christian Wirth, und sein Kollege Björn Reu ergänzt: „Die Vegetationsmodelle der nächsten Generation werden höchstwahrscheinlich nicht mehr auf funktionellen Pflanzentypen basieren wie die heutigen, sondern nur noch mit konkreten Merkmalen von Pflanzen arbeiten.“ Vegetationsmodelle repräsentieren die Biogeosphäre auch in Erdsystemmodellen. Erfassen sie den Einfluss des Klimas auf die Vegetation realistischer, können Erdsystemmodelle zuverlässiger vorhersagen, welche Spuren der Klimawandel in der Vegetation und den Landökosystemen hinterlassen wird.
„Die funktionelle Biogeografie sollte uns also letztlich zu einem besseren Verständnis verhelfen, wie sich der globale Wandel auf die Funktionen von Ökosystemen und ihre Dienstleistungen für den Menschen auswirken wird“, sagt Jens Kattge. Geoforscher können uns dann künftig vielleicht klar vor Augen führen, welche Konsequenzen die Erderwärmung für den globalen Wasserhaushalt sowie die Land- und Forstwirtschaft haben wird. Vielleicht erkennen wir dann doch noch die Notwendigkeit, dem Klimawandel beherzt zu begegnen. (PH)

Originalpublikationen:

Linking plant and ecosystem functional biogeography
Markus Reichstein, Michael Bahn, Miguel D. Mahecha, Jens Kattge und Dennis D. Baldocchi
Proccedings of the National Academy of Sciences (PNAS) special feature, online veröffentlicht, 15. September 2014; doi: 10.1073/pnas.1216065111

Predicting species’ range limits from functional traits for the tree flora of North America
Ulrike Stahl, Björn Reu und Christian Wirth
Proccedings of the National Academy of Sciences (PNAS) special feature, online veröffentlicht, 15. September 2014; doi: 10.1073/pnas.1300673111

The emergence and promise of functional biogeography
Cyrille Viollea, Peter B. Reich, Stephen W. Pacalad, Brian J. Enquiste und Jens Kattge
Proccedings of the National Academy of Sciences (PNAS) special feature, online veröffentlicht, 15. September 2014; doi: 10.1073/pnas.1415442111

Kontakte:

Prof. Dr. Markus Reichstein
Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Jena
markus.reichstein@bgc-jena.mpg.de
Tel.: +49 (0)3641 57-6273

Prof. Dr. Christian Wirth
Universität Leipzig
Deutsches Zentrum für Integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig
cwirth@uni-leipzig.de
Tel.: +49 341 97-38 591

Dr. Jens Kattge
Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Jena
jkattge@bgc-jena.mpg.de
Tel.: +49 3641 57-6226

Ulrike Stahl
Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Jena
ustahl@bgc-jena.mpg.de
Tel.: +49 3641 57-6215

PNAS online

Presseinformation Der Geheimcode der Ökosysteme (pdf)









Exzellente Evaluierung unserer Graduiertenschule
19. September 2014



Unsere internationale Max Planck Research School for Global Biogeochemical Cycles (IMPRS-gBGC) bietet ein Promotionsprogramm zu globalen biogeochemischen Kreisläufen und verwandten Erdsystemwissenschaften an. Sie wurde in enger Partnerschaft mit der Friedrich Schiller Universität Jena eingerichtet.

Im Sommer 2014 wurde die Graduiertenschule turnusmäßig durch ein internationales Komitee evaluiert, welches nachdrücklich und mit Begeisterung eine Verlängerung um weitere 6 Jahre empfahl. Die internationalen Gutachter lobten die Qualität und Originalität der Wissenschaft, deren innovativen und übergreifenden Ansätze, die Synergieeffekte und die Internationalität der Graduiertenschule sowie den Enthusiasmus und das Engagement aller beteiligten Partner.

Das Promotionsprogramm bietet herausragenden Studenten Stipendien, um die Verteilung lebens- und klimarelevanter Elemente im Erdsystem und den Austausch zwischen Biosphäre, Atmosphäre, Lithosphäre, dem Land und den Ozeanen zu erforschen.

Um möglichst breite Kenntnisse auch in verwandten Forschungsgebieten zu erwerben, nehmen die Doktoranden neben ihrer eigenen Arbeit an einem Ausbildungsprogramm teil. Dieses fördert ein umfassendes Verständnis für Erdsystemwissenschaften und unterstützt die Teilnehmer dabei, sich biogeochemischen Fragestellungen wirkungsvoll zu widmen. Die jungen Wissenschaftler profitieren von einem dreimonatigen Forschungsaufenthalt im Ausland, einem Kursangebot zur Verbesserung interdisziplinärer Kenntnisse sowie individuellen Betreuungsgremien.

IMPRS home page










Blast, Winde, blast!
23. Oktober 2014



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FLUXCOM Workshop
12. November - 13. November 2014



Review and progress of FLUXCOM - an ensemble of global data-driven products of carbon and energy fluxes

The workshop aims at presenting the latest results and analysis of a new set of products of global carbon and energy fluxes. These products have been generated by the FLUXCOM team over the course of the last two years by integrating global in-situ measurements, satellite remote sensing and meteorological reanalysis using an ensemble of different machine learning techniques and common protocols. The data products will, for example, be used to constrain the global land carbon budget from an observational perspective within the EU-GEOCARBON project.

Veranstaltungsort: Max-Planck-Institut für Geschichte und Naturwissenschaften, Jena

Organisation: Martin Jung, MPI-BGC











Wälder vom Klimawandel bedroht, mahnt internationale Expertenrunde
20. November 2014



Wälder bedecken etwa ein Drittel des Festlandes unserer Erde und erfüllen viele wichtige ökologische, ökonomische und soziale Aufgaben. In Europa waren Wälder in den achtziger Jahren durch sauren Regen und Luftverunreinigung bedroht, diese Gefahr wurde durch verbesserte Luftreinhaltung abgewendet. Baum- und Waldsterben wurde in den letzten zehn Jahren nun erneut und diesmal weltweit beobachtet und hat die Wissenschaft alarmiert. Untersuchungen zeigen, dass Baumsterben vor allem in Jahren mit besonders hohen Temperaturen auftritt und durch Trockenheit verstärkt wird. Unklar bleibt jedoch, wie genau Hitze und Trockenheit zum Absterben von Bäumen führen und wie groß das Risiko für großflächiges Waldsterben ist.

Um das Thema auf möglichst breiter Basis wissenschaftlich zu analysieren, trafen sich vom 20. bis 23. Oktober 2014 insgesamt 65 international führende Pflanzenphysiologen, Waldökologen und Modellierer aus sechs Kontinenten am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena. Ziel der Tagung war es, die dringlichsten wissenschaftlichen Fragestellungen gemeinschaftlich zu erarbeiten, die momentan wichtigsten Forschungsschwerpunkte festzulegen und die Richtung zu weisen für zukünftige Forschungsvorhaben.

Das Fehlen eines weltweiten Zustandsberichts der Wälder wurde von den Experten stark bemängelt. So ist es zum Beispiel nach wie vor sehr unsicher, welche globale Verbreitung das Absterben der Bäume hat und wie empfindlich bestimmte Waldregionen gegenüber Erwärmung sind. Um das Ausmaß dieser Bedrohung und somit die weitere Entwicklung des Baumsterbens abschätzen zu können, wurde der Ausbau eines weltweiten Netzwerkes zur Überwachung des Waldzustands, unter Nutzung international existierender Netzwerke, Versuchsflächen und Fernerkundung, als dringend notwendig erachtet.

“Die teilnehmenden Wissenschaftler sind sich einig, dass die daraus resultierenden globalen Daten nicht nur wichtig sind, um Regierungen, Entscheidungsträger und das Forstwesen zum Handeln zu bewegen.“ sagt Dr. Henrik Hartmann, Gruppenleiter am Jenaer Max-Planck-Institut und Organisator der Tagung. „Sie können auch dazu beitragen, gemeinsame Strategien zur Abschwächung der zugrundeliegenden Klimaveränderungen zu entwickeln.” Denn nur international konzertierte Maßnahmen können das Problem sinnvoll angehen, da Baumsterben und Klimawandel keine Ländergrenzen kennen.

Als weiteres Ergebnis der intensiven Diskussionsrunden verfassten die Wissenschaftler eine gemeinschaftliche Stellungnahme, welche an die Öffentlichkeit appelliert:

Gemeinschaftliche Stellungnahme
• Wälder erfüllen eine Vielzahl wichtiger Funktionen, und sind deshalb gesellschaftlich äußerst bedeutsam. Sie stellen für viele Menschen die direkte Lebensgrundlage dar und verbessern die Lebensbedingungen aller Menschen weltweit.

• Obwohl die zugrunde liegenden biologischen Mechanismen des Baumsterbens bisher nicht im Detailverstanden sind, sind sich die Ökologen einig, dass viele Wälder aufgrund der vorhergesagten weiteren Temperaturerwärmung und zusätzlicher Trockenheit von zunehmendem Baumsterben und sogar großflächigem Absterben bedroht sind.

• Die Wissenschaftler weisen auf die weitreichenden sozialen, ökonomischen und ökologischen Risiken für die Gesellschaft hin, die in Folge von zunehmendem Baumsterben zu erwarten sind. Die Experten betonen, dass die Risiken durch eine Verminderung des Ausstoßes von Treibhausgasen verringert werden können.

Für weitere Informationen besuchen Sie bitte die Webseite der Tagung unter
https://www.bgc-jena.mpg.de/bgp/pmwiki.php/Main/MortalityWorkshop
Eine wissenschaftliche Zusammenfassung der Tagung wird in Kürze veröffentlicht werden (siehe obige Webseite).


Kontakt am Max-Planck-Institut für Biogeochemie:
Dr. Henrik Hartmann
Max Planck Institut für Biogeochemie
Hans Knöll Str. 10,07745 Jena
Email: hhart@bgc-jena.mpg.de
www.bgc-jena.mpg.de


Foto: Großflächiges Fichtensterben (Picea engelmanni) im Wolf Creek Pass in Colorado, USA
Bildquelle: (C) Craig Allen, USGS, Los Alamos, USA


Pressemitteilung (pdf)









Das Wild siegt über den Artenschutz
2. Dezember 2014



Schutzgebiete im Wald können kaum zum Artenschutz beitragen, solange das Wild die artenreiche Baumverjüngung der geschützten Waldfluren auffrisst. Nicht überall wo Artenschutz erreicht werden soll, kommt es auch zum Schutz von Arten.
Forscher vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena haben zusammen mit rumänischen Kollegen auf fast 7000 Untersuchungsflächen in Thüringen und in Rumänien den Zustand der Waldverjüngung untersucht. In den geschützten Gebieten der Laubwälder kommt es zu einer so großen Vermehrung von Reh und Hirsch, dass die erwünschte Biodiversität, in diesem Falle die Baumverjüngung, aufgefressen wird. Die Forscher folgern, dass das ambitionierte politische Ziel der Biodiversitätsstrategie, fünf Prozent des Waldes zu schützen und aus der Nutzung zu nehmen, eher zu einem Artenverlust führen wird.


In ihrer umfassenden, in der Größe bisher einzigartigen Inventur haben die Forscher den Bestand großer Waldgebiete untersucht. Auf regionaler Skala gehen in Thüringen, nach Ergebnissen der Studie, etwa 50 bis 60 Prozent der Baumarten durch Wildverbiss verloren. In Rumänien sind es zehn bis 30 Prozent der Baumarten. Die Schäden sind in beiden Ländern am größten in geschützten Gebieten. Der Grund: in Schutzgebieten tummeln sich zu viele Paarhufer, die die jungen Baumtriebe fressen. Das ursprüngliche Schutzziel geht so insgesamt verloren. Aber nicht nur dort, auch Wirtschaftswälder haben zu hohe Wildschäden, so dass auch das erklärte Wirtschaftsziel eines ökolo-gischen Waldumbaus in Frage gestellt ist.

„Die Situation ist äußerst ernst“ sagt Ernst-Detlef Schulze, Emeritus Professor am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena. In Thüringen sollen 25.000 Hektar Wald aus der Bewirtschaftung genommen werden, um Arten zu schützen. „Im Augenblick werden dadurch Monokulturen von Buche erzeugt, unter anderem da Buchentriebe deutlich weniger von Reh und Hirsch gefressen werden als Begleitbaumarten. Ökologisch gesehen ist die Situation vergleichbar mit anderen Monokulturen z.B. Fichtenwäldern.“

Die Studie macht deutlich, dass Artenschutz und deren Konzepte nur im komplexen Zusammenhang mit der gesamten Fauna und Flora gesehen werden kann. Der Pflanzenexperte Schulze hat daher die Waldinventur gemeinsam mit Experten aus der Vegetationskunde und der Zoologie durchgeführt: „Wir sehen hier die Problematik eines möglicherweise zu eng fokussierten Naturschutzes“ sagt Helge Walentowski von der Bayerischen Landesanstalt für Wald- und Forstwirtschaft in Freising, “denn wir haben in Schutzgebieten viel Totholz, aber z.B. keine Schmetterlinge mehr. Der Verlust der verschiedenen Baumarten durch Verbiss führt zu einem Artenschwinden bei den Schmetterlingen. Jede zweite Art stirbt, weil die Nahrungsgrundlage der Insekten, die meist auf eine oder wenige Pflanzenarten spezialisiert sind, durch das Reh im Keimlingsalter weggefressen wird“.

Das Fehlen von Raubtieren führt in den geschützten Gebieten zur großen Vermehrung von Reh und Hirsch. „Die Situation wird sich erst ändern, wenn die rechtlichen Grundlagen zur Bejagung geändert werden“ sagt Frau Laura Bouriaud, Professorin für Forstrecht an der Forstlichen Hochschule in Suceava, Rumänien.“ Es gibt keinen Grund dafür, dass Jäger ein Monopol auf die Regulation der Wildbestände halten, wenn die Populationen außer Kontrolle geraten“.
Domink Hessenmöller, Mitarbeiter bei Thüringen Forst fordert daher: „Nur eine nachhaltige Bewirtschaftung von Wald und Wild kann den Zustand der Biodiversität im Wald erhalten.“ Überraschende Zusammenhänge kamen auch aus Rumänien: „Wir waren selber über den Befund erstaunt, und zwar umso mehr, als wir die Schäden so nicht erwartet hatten.“ sagt Olivier Bouriaud vom Rumänischen forstlichen Forschungs- und Management-Institut in Bukarest. „Wir haben nämlich Wolf, Bär und Luchs in Rumänien. Doch jagt der Wolf lieber ein Schaf auf den alpinen Weiden als ein Reh auf alpinen Waldhängen; wir haben also immer noch den Wildverbiss im Wald.

Originalpublikation:
E.D. Schulze, O. Bouriaud, J. Wäldchen, N. Eisenhauer, H. Walentowski, C. Seele, E. Heinze, U. Pruschitzki, G. D?nil?, G. Martin, D. Hessenmöller, L. Bouriaud, M. Teodosiu (2014). Ungulate browsing causes species loss in deciduous forests independent of community dynamics and silvicultural management in Central and Southeastern Europe. Ann. For. Res. 57(2)_-_2014
http://www.afrjournal.org/index.php/afr/article/view/273
http://dx.doi.org/10.15287/afr.2014.273

Kontakt
Prof. Dr. Ernst-Detlef Schulze
MPI für Biogeochemie, Jena, Deutschland
E-Mail: dschulze@bgc-jena.mpg.de
www.bgc-jena.mpg.de

Dr. Olivier Bouriaud
Forest Research and Management Institut, Campulung, Rumänien
E-Mail: obouriaud@gemail.com

Foto:
Wildverbiss im Naturwaldreservat Keula, Thüringen
Bildquelle: Thomas Stephan (www.thomas-stephan.com)
Das Foto wird nur in Zusammenhang mit dieser Pressemitteilung honorarfrei zur Verfügung gestellt.


Pressemitteilung (pdf)









Europäische Kohlenstoffsenke größer als erwartet
5. Januar 2015



Anhand von Satellitendaten gelang es Umweltphysikern der Uni Bremen in Kooperation mit nationalen und internationalen Wissenschaftspartnern, darunter Christoph Gerbig vom MPI für Biogeochemie, zu zeigen, dass die Vegetation der nördlichen Hemisphäre mehr CO2 aufnimmt als bislang angenommen wurde.

Den kompletten Text der Presseinformation finden Sie unter nachstehendem Link.

Veröffentlichung: Reuter, M., Buchwitz, M., Hilker, M., Heymann, J., Schneising, O., Pillai, D., Bovensmann, H., Burrows, J. P., Bösch, H., Parker, R., Butz, A., Hasekamp, O., O'Dell, C. W., Yoshida, Y., Gerbig, C., Nehrkorn, T., Deutscher, N. M., Warneke, T., Notholt, J., Hase, F., Kivi, R., Sussmann, R., Machida, T., Matsueda, H., and Sawa, Y.: Satellite-inferred European carbon sink larger than expected, Atmos. Chem. Phys., 14, 13739-13753, doi:10.5194/acp-14-13739-2014, 2014.

Press Release University Bremen /Pressemitteilung der Uni Bremen










Deutsches Klimakonsortium: Temperaturrekord 2014
5. Januar 2015



Stellungnahme des Deutschen Klima-Konsortiums zum Temperaturrekord 2014

Das Jahr 2014 schickt sich an, sowohl deutschlandweit als auch global eines der wärmsten, unter Umständen sogar das wärmste Jahr seit 1881, dem Beginn der flächendeckenden Aufzeichnungen, zu werden.

Obwohl es prinzipiell nicht möglich ist, anhand weniger Jahre Aussagen über den durch den Menschen verursachten (anthropogenen) Klimawandel abzuleiten, passt die Entwicklung der letzten Jahre sehr gut in das Bild eines langfristigen globalen Temperaturanstiegs, der kurzfristig auch von Erwärmungspausen unterbrochen werden kann. Auch in Deutschland ist es bezogen auf das Jahresmittel von 1881 bis 2013 um 1,2°C wärmer geworden, die natürlichen Schwankungen des Klimas überlagern jedoch diesen Temperaturanstieg.

Die bislang höchste Jahresmitteltemperatur in Deutschland wurde 2000 und 2007 mit jeweils 9,9°C verzeichnet, d.h. es war in diesen Jahren 1,7°C wärmer als der Mittelwert der internationalen Referenzperiode 1961-1990. In diesem Jahr beträgt die Abweichung bis einschließlich November 2,1°C.

Allerdings ist nur die globale Mitteltemperatur ein zuverlässigerer Indikator für die Erderwärmung. Nimmt man für diese die vorläufigen Daten für die Monate Januar bis November 2014 als Anhaltspunkt, dann fallen jetzt vierzehn der insgesamt fünfzehn wärmsten Jahre seit Beginn der systematischen Aufzeichnungen in das 21. Jahrhundert.

Den vollständigen Text finden Sie zum Herunterladen unter nachstehendem Link sowie auf der Webseite des DKK.

Das Deutsche Klimakonsortium (DKK) ist ein Zusammenschluss von über 20 renommierten deutschen Forschungseinrichtungen zur Interessenvertretung im Bereich der Klima- und Klimafolgenforschung.

Webseite DKK

Stellungnahme des DKK (pdf)









Jahrestreffen ESRP der MPG
3. Juni - 5. Juni 2015



In der Partnerschaft Erdsystemforschung (ESRP) der MPG kooperieren Wissenschaftler aus den Max-Planck-Instituten für Biogeochemie (Jena), Chemie (Mainz) und Meteorologie (Hamburg). Das jährliche Treffen der Institutsdirektoren und Wissenschaftler findet in diesem Jahr vom 3. bis 5. Juni in Ahrensburg statt.











Neue Emmy Noether Forschungsgruppe
28. Januar 2015



Der Waldökologe Carlos Sierra erhält für den Aufbau seiner Forschungsgruppe Theoretische Ökosystem-Ökologie Förderung aus dem renommierten Emmy-Noether-Programm der DFG.
Die neue Gruppe innerhalb der Abteilung Biogeochemische Prozesse wird theoretische Aspekte natürlicher Ökosysteme mit einem Schwerpunkt auf der Nichtlinearität biogeochemischer Kreisläufe in terrestrischen Ökosystemen untersuchen.

Carlos Sierra ist in Kolumbien geboren und aufgewachsen. Er studierte Waldökologie und Theoretische Modellierung an der Oregon State University, wo er auch promovierte. In den Tropen untersuchte er den Kohlenstoffkreislauf tropischer Wälder, bevor er vor fünf Jahren ans MPI für Biogeochemie kam.

Das Emmy-Noether-Programm ist ein bedeutendes Förderinstrument für exzellente Nachwuchswissenschaftler und eröffnet die Möglichkeit, mit einem eigenen Team selbständig und unabhängig zu forschen und zu lehren. Voraussetzung ist eine zwei- bis vierjährige und internationale Forschungserfahrung nach der Promotion. Der Förderungszeitraum beträgt zunächst fünf Jahre.

Emmy Noether Programme
Webpage of the Theoretical Ecosystem Ecology Group










Böden reagieren auf Klimawandel anders als gedacht
17. Februar 2015



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Geoengineering ist keine Lösung
6. Februar 2015



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Aus der Luft gegriffen
15. Februar 2015



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Der Stoffwechsel der Erde
7. September 2014



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Da steckt der Wurm drin: Regenwürmer als Hochwasserschutz
5. November 2014



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Die Stunde der Klima-Klempner
19. Februar 2014



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Seminarreihe: Biogeochemische Signale
23. April - 10. Juni 2015



ZOTTO-Turm in Sibirien
Die Sprecher der Seminarreihe finden Sie in dem pdf-Dokument unten:


Zeitplan der Seminar-Serie









Humboldt-Stipendiaten besuchen MPI-BGC
12. März 2015



Die Alexander-von-Humboldt-Stiftung lädt regelmäßig außereuropäische Forscherinnen und Forscher aus verschiedenen Fachbereichen als internationale Klimaschutzstipendiaten nach Deutschland ein.

Die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) organisiert hierfür ein Einführungsseminar mit Exkursionen zu und Fachgespräche mit wichtigen deutschen Akteuren aus dem Klima- und Umweltbereich.

Thema des diesjährigen Seminars ist: Overview on Renewable Energy and Energy Efficiency, u.a. mit Beiträgen von A. Kleidon.











Globale Studie zur Landnutzung offenbart deutlichen Verlust an Biodiversität
1. April 2015



Intensive Landwirtschaft, hier in Sachsen-Anhalt (Bildautor: Istvan Hejja)
Die Intensivierung der Landwirtschaft und voran-schreitende Landnahme haben ihren Preis: sie gehen vor allem zu Lasten der lokalen Ökosysteme und führen zu einem hohen Artenverlust. Anhand einer Fülle von Daten aus allen Kontinenten erstellte ein internationales wissenschaftliches Projekt ein umfassendes Bild von den Effekten der Landnutzung seit 1500 bis heute. Die Studie, die Modellierung und Beobachtungsdaten kombiniert, zeigt, dass die Landwirtschaft bis 2005 für einen Artenschwund von 13,6 Prozent in regionalen Ökosystemen verantwortlich ist im Vergleich zur vorindustriellen Ära. Weitere Verluste könnten durch korrigierende Maßnahmen vermieden werden.

Der Artenreichtum und die Vielfalt der Ökosysteme unterliegen einem starken Druck: der Mensch verändert die Lebensräume, zersiedelt die Landschaft, verschmutzt die Umwelt und verändert das Klima. Wie hoch ist zukünftig das Risiko des Artensterbens und des Rückgangs von Populationen? Antworten auf diese Frage gibt die im Fachjournal Nature am 2. April 2015 publizierte Studie.

Unter Federführung des Natural History Museums in London und mit Beteiligung mehrerer britischer Universitäten sowie des Max Planck Instituts für Biogeochemie haben die Wissenschaftler über 280 Veröffentlichungen eingehend untersucht und das Vorkommen von 26.593 Pflanzen- und Tierarten überprüft. Dazu erstellten sie eine umfangreiche Datenbank, in der Veränderungen der Landnutzung mit Daten zu Änderungen in der Zusammensetzung und Diversität innerhalb einzelner Habitate kombiniert wurden. Die Ergebnisse veranschaulichen, wie sehr der Mensch in den vergangenen 500 Jahren durch die Landbewirtschaftung auf das regionale Artenvorkommen eingewirkt hat. Das Team schlussfolgert, dass, wenn die Menschheit weiter so verfährt wie bisher, sich der zukünftige Artenrückgang besonders in den artenreichen, aber ökonomisch schwachen Ländern konzentrieren wird. Durchschnittlich wäre ein weiterer Rückgang des Artenreichtums um 3,4 Prozent bis 2100 zu erwarten.

Dr. Jens Kattge vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie hat Wichtiges zu den Untersuchungen beigetragen. Er konnte zeigen, dass die durchschnittliche Höhe der Vegetation mit zunehmender Landnutzung sinkt. Dies ist ein deutlicher Hinweis auf Änderungen der Ökosystemfunktionen – insbesondere auf Einschränkungen im Wasserhaushalt - durch den Verlust an Artenreichtum.

Achim Steiner vom UN Umweltprogramm UNEP erklärt: „ So wie unser Verständnis über die Auswirkung unseres Handels und der dramatische Artenverlust wachsen, sollten im gleichen Zug auch unsere Bemühungen wachsen, das Ruder herumzureißen. Die Einführung solider Richtlinien zur Unterstützung effektiver Kohlenstoffmärkte und die Einführung von Landnutzungspraktiken zur Erhaltung natürlicher Habitate sind nur ein Beispiel dafür.“

Tim Newbold, Leitautor der Studie ergänzt: „Die schlimmste Version unserer Szenarien würde einen herben Schlag für die meisten Regionen dieser Erde bedeuten. Unsere Modelle sagen bei weiterer Ausdehnung der landwirtschaftlichen Flächen, insbesondere in den ärmeren Ländern, einen rasanten weiteren Artenverlust voraus. Jedoch zeigen wir auch Handlungsoptionen auf, die eine Umkehr der Artenverluste bewirken können- auch für die armen Länder.“

Die Studie ist ein Ergebnis des PREDICTS Projekts, welches aktuell unter Mitwirkung des MPI für Biogeochemie um eine weitere Förderungsperiode verlängert wurde. Nun soll insbesondere die Auswirkung des Verlustes an Artenzahlen auf wichtige Ökosystemfunktionen näher untersucht werden.

Originalveröffentlichung
Global effects of land use on local terrestrial biodiversity.

Tim Newbold, Lawrence N. Hudson, Samantha L.L. Hill, Sara Contu, Igor Lysenko, Rebecca A. Senior, Luca Börger, Dominic Bennett, Argyrios Choimes, Ben Collen, Julie Day, Adriana De Palma, Sandra Díaz, Susy Echeverria-Londoño, Melanie Edgar, Anat Feldman8, Morgan Garon, Michelle L. K. Harrison, Tamera Alhusseini, Daniel J. Ingram, Yuval Itescu, Jens Kattge, Victoria Kemp, Lucinda Kirkpatrick, Michael Kleyer, David Laginha Pinto Correia, Callum Martin, Shai Meiri, Maria Novosolov, Yuan Pan, Helen R.P. Phillips, Drew W. Purves, Alexandra Robinson, Jake Simpson, Sean Tuck, Evan Weiher, Hannah J. White, Robert M. Ewers, Georgina M. Mace, Jörn P.W. Scharlemann, Andy Purvis. (2015). Nature, doi: 10.1038/nature14324.

Kontakt
Dr. Jens Kattge
Abteilungsübergreifende Max-Planck Fellow-Gruppe Funktionelle Biogeographie
Tel: +49 (0)3641 57 6226
jkattge(at)bgc-jena.mpg.de



Webpage Functional Biogeography
PREDICTS Project Webpage
Link to the Nature publication

Pressemitteilung









Artenvielfalt schützt das Klima
7. April 2015



links: Positiver Einfluss der Pflanzendiversität auf mikrobielle Kohlenstoffspei-cherung, rechts: die Versuchsfeld der Langzeitstudie 'Jena Experiment' Graphik: Markus Lange & Lisa Geesink, Bildautor: Alexandra Weigelt ©MPI-BGC
Artenvielfalt in der Flora senkt den Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre: Pflanzen entziehen der Luft Kohlendioxid und bauen den Kohlenstoff in Biomasse ein, mit der er in den Boden gelangen und gespeichert werden kann. Eine Langzeitstudie des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie in Jena zeigt nun erstmals, wie die biologische Vielfalt der Pflanzen diese Speicherung begünstigt. Demnach erhöht Artenreichtum nicht nur die Bildung pflanzlicher Biomasse, sondern steigert auch die Aktivität und genetische Vielfalt von Bodenmikroorganismen. Diese wandeln den Koh-lenstoff aus Pflanzen vermehrt in organische Bodensubstanz um. Kohlenstoff wird so länger im Boden gebunden und nachhaltig der Atmosphäre entzogen, wo er ansonsten als Bestandteil von Treibhausgasen klimaschädlich wirkt.

Die Vielzahl unterschiedlicher Arten in einem Ökosystem erfreut nicht nur den Naturliebhaber. Sie hält das jeweilige Ökosystem auch stabil und bestimmt dessen Eigenschaften und Funktionen in und mit der Umgebung. So spielen Ökosysteme, in denen Pflanzen dominieren, eine zentrale Rolle im globalen Kohlenstoff-Kreislauf: Durch Photosynthese wandeln Gräser, Bäume und andere Gewächse atmosphärisches Kohlendioxid in pflanzliche Biomasse um. Der Kohlenstoff, den sie auf diese Weise binden, gelangt dann, über Pflanzenreste oder Wurzelausscheidungen weiter in den Boden und kann dort gespeichert werden. Dass eine große Pflanzenvielfalt die Speicherung organischer Substanz im Boden fördert, belegten exemplarisch bereits frühere Studien; der Mechanismus dahinter war bisher aber unklar.

Warum Ökosysteme mit großem Artenreichtum mehr Kohlenstoff binden als solche mit wenig Spezies, untersuchte ein internationales Forscherteam um Prof. Gerd Gleixner und Dr. Markus Lange, die beide am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena forschen, auf den Versuchsflächen des „Jena Experiments“. In diesem Langzeitexperiment, das die Max-Planck-Forscher gemeinsam mit der Friedrich-Schiller-Universität Jena betreiben, untersuchen Wissenschaftler den Einfluss der Biodiversität unter anderem auf Stoffflüsse in der Natur. Das Forscherteam verglich nun Wiesenflächen unterschiedlicher Artenvielfalt miteinander, die über neun Jahre lang gleichen Umweltbedingungen ausgesetzt waren. Die Wissenschaftler erkannten, dass artenreiche Wiesen, im Gegensatz zu artenarmen, den Mikroorganismen im Boden mehr Nahrung und Rohstoffe zur Verfügung stellen und gleichzeitig günstigere Umweltbedingungen bieten. „Diese Faktoren führten zu einer höheren genetischen Vielfalt und insbesondere zu einer gesteigerten Aktivität der mikrobiellen Gemeinschaft“ sagt Dr. Markus Lange, Erstautor der Studie.

Die erhöhte mikrobielle Aktivität führte unerwarteter Weise jedoch nicht zum Verlust Kohlenstoff-haltiger Substanz im Boden, es fand also kein verstärkter Abbau statt. Im Gegenteil, die mikrobielle Gemeinschaft fügte dem Boden mehr Kohlenstoff hinzu, weil sie mehr pflanzliche Biomasse umwandelte. „Der Stoffwechsel der Mikroorganismen scheint bei hoher Biodiversität zugunsten des Stoffaufbaus verschoben zu sein“ interpretiert Lange den Befund. Hinzu kommt, dass dieser „mikrobielle“ Kohlenstoff länger im Boden gespeichert wird, wie sowohl die Altersbestimmung der Kohlenstoffmoleküle im Boden anhand natürlicher Isotope als auch die Modellierung des Kohlenstoffflusses ergaben. Die Studie zeigt damit erstmalig, dass eine hohe Pflanzen-Diversität zu einer längerfristigen Kohlenstoffspeicherung im Boden führt, weil sie eine vielfältigere Zusammensetzung und größere Aktivität der mikrobiellen Gemeinschaft zur Folge hat.

Global betrachtet sind pflanzenreiche Ökosysteme besonders wichtig, um Kohlendioxid aus der Luft zu speichern, welches ansonsten als Treibhausgas die Erderwärmung fördert. Deren Biodiversität wird jedoch durch den Klimawandel und die zunehmende Nutzung der Landflächen stetig verringert, bis hin zum globalen Rückgang und dem Verlust von Arten. „Unsere Erkenntnisse unterstreichen daher einmal mehr die Bedeutung der Biodiversität für wichtige Ökosystemfunktionen wie die Kohlenstoffspeicherung.“ sagt Prof. Gerd Gleixner, Leiter der Studie. „Der Erhalt einer hohen biologischen Vielfalt wirkt letztlich der zunehmenden Anreicherung des Treibhausgases Kohlendioxid in der Atmosphäre, und somit dem Klimawandel, nachhaltig entgegen.“

Die Studie des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie, Jena, wurde am 07. April 2015 in Nature Communications veröffentlicht. Dem internationalen Forscherteam gehörten weiterhin an Prof. Nico Eisenhauer (Deutsches Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig), Prof. Robert I. Griffith (Centre for Ecology & Hydrology, Wallingford, Großbritannien) sowie Forscher der Georg-August-Universität Göttingen, der Humboldt Universität Berlin, der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Centre national de la recherche scientifique (CNRS), Montferrier-sur-Lez, Frankreich. (ml, ef)

Original-Veröffentlichung
Plant diversity increases soil microbial activity and soil carbon storage

Markus Lange, Nico Eisenhauer, Carlos A. Sierra, Holger Bessler, Christoph Engels, Robert I. Griffiths, Perla G. Mellado-Vázquez, Ashish Malik, Jacques Roy, Stefan Scheu, Sibylle Steinbeiss, Bruce C. Thomson, Susan E. Trumbore, Gerd Gleixner. Nature Communications. DOI: 10.1038/ncomms7707

Anprechpartner
apl. Prof. Dr. Gerd Gleixner
Abteilung Biogeochemische Prozesse
Max-Planck-Institut für Biogeochemie
07745 Jena
Tel: 03641-57 6172
Email: gerd.gleixner@bgc-jena.mpg.de

Dr. Markus Lange
Abteilung Biogeochemische Prozesse
Max-Planck-Institut für Biogeochemie
07745 Jena
Tel.: 03641-57 6168
Email: mlange@bgc-jena.mpg.de


Webpage Markus Lange
Webpage Gerd Gleixner

Pressemitteilung (pdf)









Eddy-Kovarianz Workshop
18. Mai - 22. Mai 2015



Eddy-Kovarianz Turm Wetzstein
Der Eddy-Kovarianz Workshop richtet sich an externe Kooperationspartner, mit denen das Max-Planck-Institut im Rahmen von nationalen oder internationalen Eddy-Kovarianz-Messungen zusammmenarbeitet sowie an interessierte Studenten der Graduiertenschule IMPRS-gBGC. Die Teilnehmerzahl ist auf 20 Personen begrenzt.

Weitere Informationen befinden sich im pdf-Dokument Workshop Agenda zum Herunterladen.


Workshop Agenda









Neue Wetterstation für Umweltforschung auf der Forschungsstation Linde
14. April 2015



Installation der Messinstrumente am Turm, © Martin Hertel, MPI-BGC
Das ehemalige Gut Linde, am Rande eines Naturschutzgebietes im Brandenburgischen Havelland gelegen, bietet mit 320 Hektar Acker- und Waldflächen ideale Voraussetzungen für umwelt- und naturschutzrelevante Forschung. Die Zwillenberg-Tietz-Stiftung, als Eigentümerin der Flächen der Forschungsstation Linde, unterstützt entsprechende Forschungsprojekte, wie solche des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie in Jena.

Die Forschungsstation wurde nun durch eine wesentliche Einrichtung ergänzt: In der zweiten Märzhälfte haben Olaf Kolle und sein Team des Max-Planck-Instituts eine neue Wetterstation auf Linde installiert. Design und Ausstattung der Wetterstation orientieren sich an den Richtlinien des Deutschen Wetterdienstes (DWD). An dem 10 Meter hohen Dreiecksgittermast befinden sich Messinstrumente für Lufttemperatur, Luftfeuchte, Luftdruck, Globalstrahlung, Windgeschwindigkeit und Windrichtung. Innerhalb des umzäunten Bereichs rund um den Mast werden noch Bodentemperaturen und Bodenfeuchten in verschiedenen Niveaus bis zu 1 m Tiefe gemessen, und ein Niederschlagsgeber erfasst die Menge an Regen, Schnee, Graupel oder Hagel. Die Messgeräte werden alle 10 Sekunden abgefragt, die Messwerte werden dann zu 10-Minuten-Mittelwerten verdichtet und unmittelbar an das MPI nach Jena übertragen. In Kürze werden auch die grafisch aufbereiteten Messreihen auf der Web-Seite der Zwillenberg-Tietz Stiftung verfügbar sein. (Anmerkung: Die Daten können seit 24.04.2015 abgerufen werden, siehe Link unten)

Die neue Station wurde im Rahmen des Forschungsprojekts zum Aufbau eines Frühwarnsystems für Ökosystem-Änderungen errichtet. Dr. Vanessa-Nina Roth und Prof. Gerd Gleixner vom MPI für Biogeochemie untersuchen dazu an drei unterschiedlichen Standorten – Grasland, Eichenwald und Kiefernwald - den Einfluss der Vegetation auf die chemische Zusammensetzung und den Export von gelösten organischen Verbindungen. Pro Standort wird Bodenwasser aus fünf Tiefen zwischen 5 cm und 60 cm gesammelt. In regelmäßigen Zeitabständen wird der Gehalt des gelösten organischen und anorganischen Kohlenstoffs sowie der wichtigsten Mineralstoffe bestimmt. Basierend auf diesen Ergebnissen wird dann die molekulare Zusammensetzung der im Bodenwasser gelösten organischen Verbindungen durch ultrahochauflösende Massenspektrometrie ermittelt. Die Untersuchung dieser molekularen Fingerabdrücke im Hinblick auf die Umweltparameter (Wetterdaten, Vegetation, chemische Zusammensetzung des Wassers, etc.) soll zeigen, wie die Eigenschaften eines Ökosystems die molekularen Fingerabdrücke beeinflussen. Das Verständnis dieses Zusammenspiels soll dazu verwendet werden, mit Hilfe der molekularen Fingerabdrücke Ökosystemveränderungen frühzeitig zu erkennen.

Das Forschungsprojekt und die neue Meteorologische Station werden durch die Zwillenberg-Tietz-Stiftung gefördert.

Kontakt

Forschungsprojekt Molekulare Fingerabdrücke von Ökosystemen:
Dr. Vanessa-Nina Roth
Tel.: 03641- 57 6165
Email: Vanessa-Nina.Roth@bgc-jena.mpg.de

Meteorologische Station:
Olaf Kolle
Tel.: 03641-57 6555
Email: okolle@bgc-jena.mpg.de

Zwillenberg-Tietz Stiftung
Tel.: 030-8263948
Email: vorstand@zwillenberg-tietz-stiftung.de

Forschungsstation Linde
Dr. Marcus Wicke
Email: marcus.wicke@zwillenberg-tietz-stiftung.de

Freilandexperimente & Instrumentierung
Forschungsgruppe Molekulare Biogeochemie
Zwillenberg-Tietz-Stiftung - Wetterstation

Presseinformation (pdf)









DKK wählt neuen Vorstandvorsitzenden
8. Mai 2015



Professor Dr. Mojib Latif, Leiter des Forschungsbereichs Ozeanzirkulation und Klimadynamik am GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, übernimmt tournusmäßig die Nachfolge von Prof. Dr. Jochem Marotze als DKK-Vorstandvorsitzender.
Professor Marotzke, Direktor am Hamburger Max-Planck-Institut für Meteorologie, bekleidete das Amt seit der Verbandsgründung in 2009 und hat die Entwicklung des Klimakonsortiums entscheidend vorangetrieben.

Während der Mitgliederversammlung wurde außerdem das Umweltbundesamt (UBA) als 23. DKK-Verbandsmitglied und dritte Bundesbehörde im Verband bestätigt.

Webseite des DKK

Pressemitteilung des DKK









Satellitenbeobachtungen und Ökosystemfunktionen
19. Mai 2015



Satellitenbeobachtungen liefern zunehmend wertvolle Daten über Veränderungen terrestrischer Ökosysteme. Im EU-Projekt "BACI" werden Satellitendaten und lokale Beobachtungen zusammengeführt und somit neue Variablen der Biodiversität erstellt. Diese sollen neuartige Einblicke in die Funktionsweise und den Zustand von Ökosystemen ermöglichen. Unterschiedlichen Nutzergruppen wird ermöglicht, Veränderungen in Ökosystemen zu erfassen, sowie deren Auswirkungen auf die regionale Biodiversität. Weitere Schwerpunkte sind die Zuordnung von Ökosystemveränderungen zu gesellschaftspolitischen Transformationsprozessen und erste Schritte zur Entwicklung eines Frühwarnsystems für Störungen an der Schnittstelle zwischen Landökosystemen und der Atmosphäre.

Die kontinuierliche Umgestaltung von Ökosystemen durch eine veränderte Landnutzung und den Klimawandel kann die Aufrechterhaltung regionaler Ökosystemfunktionen und die Artenvielfalt gefährden. Das internationale Netzwerk GEO-BON ("The Group On Earth Observations Biodiversity Observation Network ", http://geobon.org/) fordert und fördert deshalb die Entwicklung eines leicht zugänglichen System zur Erfassung von Veränderungen der Biodiversität und der zu Grunde liegenden Ökosystemeigenschaften. Dieses würde Wissenschaftlern, Nichtregierungs-Organisationen und politischen Entscheidungsträgern ermöglichen, bereits in einem frühen Stadium der Veränderungen neue Managementstrategien zu entwickeln.

Das neue EU-finanzierte BACI-Projekt "Erfassung von Veränderungen wesentlicher Ökosystem- und Biodiversitätseigenschaften – Auf dem Weg zu einem Biosphären-Atmosphären-Index" stellt sich dieser Herausforderung und nutzt hierfür europäische Satellitendaten, insbesondere optische- und Radar-Daten. Ein wichtiges Projektziel ist die inhaltliche Verknüpfung von Daten, die von Satelliten und Bodenstationen gewonnen wurden, um den Status von Ökosystemen besser zu erfassen. Moderne Verfahren des Maschinen-Lernens werden als Schlüsselelemente für die effektive Nutzung der umfangreichen europäischen Daten und zur Ableitung neuer wesentlicher Ökosystemvariablen eingesetzt. Letztere sollen dann verschiedenen Nutzergruppen ermöglichen, Ökosystem- und Biodiversitätsveränderungen zu beobachten und zu interpretieren.

Eine weitere bedeutende Komponente von BACI ist der Aufbau eines Systems, das automatisch kritische Übergänge in Ökosystemen erkennt und diese gesellschaftlichen Veränderungsprozessen zuordnet. Dadurch sollen innerhalb ausgewählter Schlüsselregionen in Europa und Afrika Regionen gravierender gesellschaftlich/ökologischer Wandlungen identifiziert werden, die möglicherweise selbst Umweltveränderungen zuzuschreiben sind.

Das BACI Projekt wird vom Europäischen Forschungs- und Innovationsprogramm Horizon 2020 gefördert und vereint zehn führende europäische Institutionen, die sich gemeinschaftlich um einen Fortschritt in der Erfassung zentraler Schlüsseleigenschaften von Ökosystemen bemühen.

Das Projekt wird vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena (www.bgc-jena.mpg.de) koordiniert; als weiterer deutscher Partner trägt die Friedrich-Schiller-Universität Jena (https://www.uni-jena.de) maßgeblich zu diesem Projekt bei. Viele der beteiligten Forscher sind auch in das Deutsche Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv, http://www.idiv.de) Halle-Jena-Leipzig integriert, so dass BACI gleichzeitig die regionale Perspektive zur Biodiversitätsforschung weiter stärken wird. BACI liefert einen neuen Anwendungsbereich für datengetriebene Forschung, wie er speziell in Jena mit dem „Michael Stifel Zentrum für Datengetriebene und Simulationsgestützte Wissenschaften“ (http://www.mscj.uni-jena.de) vorangetrieben wird. Weiterhin sind folgende Institutionen am Projekt beteiligt: Universität degli Studi della Tuscia (Italien), Eidgenössischen Forschungsanstalt (Schweiz), Universität Wageningen (Niederlande), University College London (Vereinigtes Königreich), Universität Klagenfurt (Österreich), Aarhus Universitet (Dänemark), Rezatec (Vereinigtes Königreich) und Wissenschaft und Technologie Einrichtungen Council (Vereinigtes Königreich).

Vom 19. bis zum 21. Mai 2015 treffen sich die zehn europäischen Partner zum offiziellen Projek-tauftakt. Das Max-Planck-Institut für Biogeochemie ist neben der Organisation und Ausrichtung des Treffens in Jena für die Koordination und Projektverwaltung verantwortlich, sowie für die Verbreitung der im Projekt erzeugten Ergebnisse. Innerhalb der kommenden vier Jahre werden die Wissenschaftler eng zusammenarbeiten – auf dem Weg zu einem Frühwarnsystem für Ökosystemveränderungen.

Kontakt:
Dr. Miguel Mahecha
Abt. Biogeochemische Integration
MPI für Biogeochemie
07745 Jena
Tel: +49 (0)3641-576265
Email: mmahecha@bgc-jena.mpg.de


BACI Webpage
Michael Stifel Center Jena for Data-Driven & Simulation Science
German Centre for Integrative Biodiversity Research (iDiv) Halle-Jena-Leipzig

Pressemitteilung (pdf)









BACI Kick-off Meeting
19. Mai - 21. Mai 2015



Logo
Satellitenbeobachtungen spielen eine zunehmend größere Rolle bei der Erfassung von Veränderungen terrestrischer Ökosysteme. Im EU-Projekt "BACI" sollen Satellitendaten und lokale Beobachtungen zusammengeführt und neue Variablen zur Biodiversitätserfassung erstellt werden. Das transdisziplinäre Projekt will dadurch neuartige Einblicke in die Funktionsweise und den Zustand von Ökosystemen ermöglichen. Unterschiedliche Nutzergruppen sollen sowohl abrupte also auch kontinuierliche Veränderungen in Ökosystemen erfassen können, sowie deren Auswirkungen auf die regionale Biodiversität. Weitere Schwerpunkte sind die Zuordnung von Ökosystemveränderungen zu gesellschaftspolitischen Transformationsprozessen und Schritte zur Entwicklung eines Frühwarnsystems für Störungen an der Schnittstelle zwischen Landökosystemen und Atmosphäre.

Während des Projettreffens am MPI für Biogeochemie präsentieren und diskutieren die Partner ihre Arbeitspakete im Projekt und planen die weiteren Schritte für einen erfolgreichen Projektverlauf.

Projektwebseite










Eukaryoten: Eine neue Zeittafel der Evolution
26. Mai 2015



Bohren bis tief in die Nacht: Die Forscher um Christian Hallmann und Katherine French trafen aufwendige Vorsichtsmaßnahmen, um ihre Proben sauber zu halten und konnten nur langsam bohren, weil sie keine synthetischen Schmiermittel verwendeten. Daher zogen sich die die Arbeiten im australischen Outback oft bis in die Nacht hin.
Verunreinigte Proben haben in der Zeittafel des Lebens offenbar einige Verwirrung gestiftet. Ein internationales Team, zu dem Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie gehörten, hat mit extrem sauberen Analysen einen vermeintlichen Beleg, dass Eukaryoten vor 2,5 bis 2,8 Milliarden Jahren entstanden sind, entkräftet.Eukaryoten besitzen anders als Prokaryoten wie etwa Bakterien einen Zellkern. Einige Forscher meinten, in bis zu 2,8 Milliarden Jahre alten Gesteinsproben molekulare Spuren der Lebewesen gefunden zu haben. Wie die aktuelle Studie nun zeigt, stammen diese jedoch von Verunreinigungen. Den ältesten Beweis für die Existenz von Eukaryoten liefern nun 1,5 Milliarden Jahre alte Mikrofossilien.

Zumindest im Stammbaum des Lebens ist eine Amöbe dem Menschen näher als dem Bakterium. Denn wie die Säugetiere gehört sie zum Reich der Eukaryoten, während Bakterien zu den Prokaryoten zählen. Tatsächlich sind die ersten Eukaryoten Urahnen aller höheren Lebensformen einschließlich des Menschen. Insofern machte die Evolution einen großen Schritt hin zukomplexen Lebensformen, als eukaryotische Zellen aufkamen. Die sogennante Symbiogenese,welche zwei oder mehrere einzellige Bakterien zu einem neuen Organismus mit Zellkern und Organellen verschmelzen ließ, war unabdingbare Voraussetzung, damit die meisten Lebewesen, die uns heute umgeben, entstehen konnten.

Um zu verstehen, wie sich höhere Lebensformen entwickelten, wollen Evolutionsbiologen wissen, wann und unter welchen Bedingungen die ersten Eukaryoten auf die Bühne des Lebens traten. Ein internationales Team, an dem auch Forscher aus der Gruppe von Christian Hallmann am Max-Planck-Institut für Biogeochemie beteiligt waren, liefert nun entscheidende Argumente für die wissenschaftliche Debatte über diese Fragen.

Eine Kluft zwischen Fossilien und chemischen Spuren

Die ältesten Mikrofossilien, welche unumstritten als Überbleibsel von Eukaryoten anerkannt sind, fanden sich in etwa 1,5 Milliarden Jahre altem Gestein im Norden Australiens. Diese Fossilien haben Forscher in mikropaläontologischen Studien morphologisch analysiert und dabei als Überreste von Algen identifiziert. In alternativen Versuchen, die Entstehung höherer Lebewesen nachzuvollziehen, haben Wissenschaftler bestimmte Fettmoleküle (Steroide) analysiert, die in den Zellwänden eukaryotischer Organismen enthalten sind. Diese können nicht nur als hochspezifische Erkennungsmerkmale für bestimmte Organismengruppen dienen, sondern untergeeigneten Bedingungen auch extrem lange Zeiträume in Sedimenten überstehen. “Durch die Analyse solcher Moleküle, sogenannte Biomarker, können wir das frühe Leben auf der Erde aufeiner molekularen Ebene rekonstruieren”, sagt Christian Hallmann, Leiter der Max-Planck-Forschungsgruppe ‘Organische Paleobiogeochemie’.

Hallmanns Team arbeitet seit 2012 daran, die Entwicklung von Umweltbedingungen und der Lebensvielfalt in der Zeit von der Erdentstehung bis zur Entwicklung der Tierwelt (Präkambrium )besser zu verstehen. „Die Aufklärung dieser entwicklungsgeschichtlich interessanten Periode profitiert enorm von der molekularen Herangehensweise”, so Hallmann. Auf molekulare Spurenanalysierten der Paläontologe und seine Mitarbeiter nun bis zu 2,7 Milliarden Jahre alte Gesteinsproben.

Steroid-Moleküle können in altem Sediment, also dem versteinerten Grund urzeitlicher Gewässer, als Sterane erhalten bleiben. Und da einige Wissenschaftler solche molekularen Spuren in den vergangenen 15 Jahren vermehrt in Proben von 2,5 bis 2,8 Milliarden Jahren alten Sedimenten identifiziert hatten, schlussfolgerten sie, dass eukaryotische Algen bereits in dieser Zeit, also imspäten Archaikum, entstanden seien. So tat sich also eine Kluft von mehr als einer Milliarde Jahren zwischen der frühesten Ablagerung dieser Biomarker und den ältesten fossilen Mikroalgen ein.

Eine extrem saubere Probenentnahme sollte die Kontaminationsfrage klären

Obendrein wies die Entdeckung unterschiedlicher Steroide auf ein gleichsam modernes Verbreitungsmuster verschiedener Algenspezies hin. “Es wurde zunächst spekuliert, dass dieseine bereits sehr frühe Auffächerung der Algen in verschiedene Arten andeuten könnte“, sagt Christian Hallmann. „Doch die Vermutungen, dass die Proben dieser Studien trotz umfangreicher Vorsichtsmaßnahmen kontaminiert sein könnten, häuften sich.” Das Problem dabei war, dasssämtliches archaisches Probenmaterial entweder nicht unter speziellen Bedingungen beprobt oder mehrere Jahre unter nicht-idealen Bedingungen gelagert wurde. „Die Kontaminationsfrage spaltete unsere Fachkollegen allmählich in zwei widerstreitende Lager”, so Hallmann.

Im Jahr 2012 entwickelte Hallmann daher in Zusammenarbeit mit Katherine French vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) eine Methode, um die ältesten Gesteine, die als steroidhaltig eingestuft wurden, auf extrem saubere Weise zu beproben. Zusammen mit Roger Buick von der University of Washington entnahmen die Wissenschaftler während des ‚Agouron Institute Drilling Projects (AIDP)’ im entlegenen australischen Outback über mehrere Wochen Gesteinsproben und ergriffen dabei bislang beispiellose Vorsichtsmaßnahmen, um Verunreinigungen zu vermeiden.

Nicht einmal ein Pikogramm-Mengen eukaryotischer Steroide

Diese Bohrkerne spalteten French, Hallmann sowie weitere Kollegen symmetrisch auf und analysierten sie in mehreren unabhängigen Laboren – mit erstaunlich einheitlichen Ergebnissen.„Wir befürchteten, im Labor feststellen zu müssen, dass die Proben trotz unserer exzessiven Bemühungen verunreinigt waren” so Hallmann. „Dann wäre der ganze Aufwand umsonstgewesen.” Doch die Proben waren extrem sauber; so sauber, dass die hochempfindlichen Massenspektrometer der verschiedenen Labors nicht einmal Pikogramm-Mengen eukaryotischer Steroide detektieren konnten. Die Vermutung, dass frühere Proben kontaminiert gewesen sein könnten, bestätigte sich.

Gleichzeitig fanden die Forscher in dem Gestein relativ große Mengen an sogenannten Diamondoiden und polyaromatischen Kohlenwasserstoffen. Hallmann nennt dies die Auspuff-Signatur, denn diese Moleküle treten auch in den Abgasen von Verbrennungsmotoren auf unddeuten auf organisches Material hin, welches unter hohen Temperaturen verändert wurde. „Das gesamte organische Material in diesen Proben wurde im Laufe der Jahrmillionen durch Druck und Temperatur verändert und keine Biomarker-Moleküle hätten dies überlebt. „Daher können wir keine Aussagen mehr zur ursprünglichen biologischen Signatur des Materials machen”, sagt Hallmann.

Jedenfalls können die vermeintlich 2,7 Milliarden Jahre alten Steroidmoleküle nun nicht mehr als Beweis herhalten, dass Eukaryoten bereits viel früher entstanden sind, als Fossilienfunde belegen. Daher müssen nun die 1,5 Milliarden Jahre alten Mikrofossilien als ältester Nachweis eukaryotischen Lebens auf der Erde gelten – ein Erkenntnisgewinn, der nicht nur in den Geowissenschaften große Nachwirkung haben dürfte.

Biomarker bleiben ein wichtiges Instrument der präkambrischen Paläontologie

Die Ergebnisse tragen aber nicht nur zur Klärung bei, wann Eukaryoten entstanden sind, sie helfen auch, ein weiteres Rätsel zu lösen: Da alle Eukaryoten Sauerstoff benötigen, muss die Entwicklung der Sauerstoff-produzierenden (oxygenen) Photosynthese dem evolutionären Übergang zu den Eukaryoten vorausgegangen sein. Die Folgen dieser biochemischen Innovation, bekannt als „Sauerstoff-Krise“ (great oxidation event) veränderte den gesamten Planeten, wei sich in der Atmosphäre Sauerstoff anreicherte. Sie wird eindeutig auf 2,5 bis 2,4 Milliarden Jahre vor unserer Zeit datiert. Bislang ließ sich schwer erklären, wie die Eukaryoten schon mehrere 100 Millionen vorher entstanden sein konnten, wenn sie doch unbedingt Sauerstoff brauchen.

„Mit einem durchdachten Vorgehen haben wir in einer großen internationalen Kooperation eine der großen Fragen in der molekularen Geobiologie beantwortet” sagt Hallmann. Trotz der neuen Erkenntnisse, bleiben Biomarker in altem Gestein ein wichtiges Instrument für paläontologische Untersuchungen des Präkambrium, nicht zuletzt weil sedimentäre Steroide und andere Biomarker wesentlich spezifischer sind als Mikrofossilien. Im Gegensatz zum Archaikum enthalten diespät-präkambrischen Sedimentbecken der Erde eine Vielfalt an Gesteinen, deren organisches Material relativ gut erhalten ist und auf Biomarker untersucht werden kann. „Mit der Erkenntniseines späteren eukaryotischen Aufkommens können wir jetzt unter neuen Vorzeichen und mit größeren Erfolgsaussichten an der wahren frühen Evolution der Algen arbeiten“.

Originalveröffentlichung
French, K. L., Hallmann, C., Hope, J. M., Schoon, P. L., Zumberge, J. A., Hoshino, Y., Peters, C. A., George, S. C., Love, G. D., Brocks, J. J., Buick, R., Summons, R. E. (2015). Reappraisal of hydrocarbon biomarkers in Archean rocks. Proc.Natl.Acad.Sci.USA. doi:10.1073/pnas.1419563112.

Kontakt
Dr. Christian Hallmann
Tel: +49 (0)421 218 65 820
Email: challmann(at)bgc-jena.mpg.de

Webseite Max-Planck Forschungsgruppe Organische Paleobiogeochemie










Klimatische Effekte der Windenergie
3. Juli 2015



Windmühlen bei Jena/Coppanz (Bildautor Axel Kleidon)
Windenergie deckt derzeit etwa 3% des weltweiten Elektrizitätsbedarfs ab und 8% des Bedarfs in Deutschland. Doch wieviel Windenergie kann prinzipiell bereitgestellt werden?
Sollten wir nicht auch, da der Wind gleichzeitig Hitze, Feuchtigkeit und Energie transportiert, die klimatischen Einflüsse großer Windkraftanlagen bedenken?

Um solche Fragen anzugehen, wurde ein Workshop an der Harvard Universität am 24. – 25. Juni abgehalten, mit organisiert von Postdoktorand Lee Miller vom MPI für Biogeochemie. Die etwa 25 Experten aus Wissenschaft, Politik und Industrie diskutierten offen, wie stark diese Fragen auf verschiedene Regionen weltweit zutreffen. Dabei wurde offenbar, wie sehr sich Relevanz und Herangehensweise aus wissenschaftlicher, politischer und industrieller Sichtweise unterscheiden.

Zusammenfassende Ergebnisse des Workshops werden in Kürze veröffentlicht.











Timing Carbon Turnover
3. Dezember 2014



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Mehr Wild, weniger Baumarten
9. Dezember 2014



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Pequena, porém com precisa medição a favor do clima
11. März 2015



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Größere Artenvielfalt speichert Kohlenstoff effizienter und schützt das Klima
7. April 2015



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Schadet "Biodiversität" dem Artenschutz?
26. Februar 2015



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Studie: Waldschutz führt zu Artenverlust
26. Februar 2015



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Globale Studie zur Landnutzung: Deutlicher Verlust an Biodiversität
14. April 2015



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Crean en Palencia un nuevo método para medir el crecimiento de los bosques
3. Juni 2015



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Deutschland beim Waldschutz auf dem Holzweg
25. Februar 2015



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Verbundstudie warnt vor Artenverlust durch intensive Landwirtschaft
8. April 2015



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Klimamessturm in Brasiliens Urwald wird eingeweiht
19. August 2015



Pressemitteilung des MPI für Chemie, Mainz, über den ATTO-Turm im Amazonas, an dem wir als Kooperationspartner beteiligt sind im Rahmen der Partnerschaft Erdsystemforschung (ESRP)

Einhundertfünfzig Kilometer nordöstlich von Manaus, mitten im dichtesten brasilianischen Regenwald steht das Amazonian Tall Tower Observatory – kurz ATTO. Nach einem Jahr Bauzeit wird ATTO am Samstag, den 22. August 2015 eröffnet. Der 325 Meter hohe Klimamessturm ist ein deutsch-brasilianisches Gemeinschaftsprojekt, an dem das Max-Planck-Institut für Chemie, das Max-Planck-Institut für Biogeochemie, das brasilianische Bundesinstitut für Amazonasforschung INPA (Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia) und die Universität des Staates Amazonas UEA (Universidade do Estado do Amazonas) beteiligt sind. Zur Einweihung reisen neben Vertretern der Wissenschaftsorganisationen auch der brasilianische Wissenschaftsminister Aldo Rebelo, der Gouverneur des Bundesstaates Amazonas, José Melo, sowie Vertreter der deutschen Botschaft in Brasilien an.

Hoch über den Wipfeln der Urwaldbäume werden moderne Messgeräte täglich Daten über Treibhausgase, Aerosolpartikel, Wolkeneigenschaften, Grenzschichtprozesse und den Transport von Luftmassen sammeln. „Mit ATTO erreichen wir einen Meilenstein in der Erforschung des Erdsystems. Alle Daten, die wir an diesem neuen Messturm generieren, fließen in Modelle zur Vorhersage der Klimaentwicklung ein“, macht Ferdi Schüth, Vizepräsident der Max-Planck-Gesellschaft, mit Blick auf die Einweihung deutlich. Damit, so betont Schüth, werden die ATTO-Messergebnisse künftig auch der Politik helfen, um umweltpolitische Regelungen und globale Klimaziele weiter zu entwickeln.

„Mit ATTO haben wir ein weltweit einzigartiges Referenzlabor für die Erforschung der Wechselwirkungen zwischen tropischen Regenwäldern und der Atmosphäre geschaffen. Mithilfe der Daten werden wir einen großen Fortschritt bei der Darstellung der tropischen Regenwälder in meteorologischen sowie Erdsystemmodellen erreichen. Es wird zukünftig möglich sein, viel detaillierte Wettervorhersagen und Klimaprognosen zu erstellen“, erklärt INPA-Wissenschaftler Antonio Manzi, der brasilianische Koordinator des ATTO-Projekts.

Rodrigo Souza, Professor an der UEA, betont: „Über das ATTO-Projekt kommen brasilianische und internationale Wissenschaftler zusammen und tauschen ihr Fachwissen aus. Weil davon auch Studenten profitieren, ist dies ein großer Gewinn für die brasilianische Fachcommunity, insbesondere für die Partner in Amazonien."

„Wir haben uns für den Standort im brasilianischen Regenwald entschieden, da er wie der ZOTTO-Standort weitestgehend abseits menschlicher Einflüsse gelegen ist und uns somit relativ unverfälschte Daten gewährleistet“, erklärt Meinrat O. Andreae, Direktor der Abteilung Biogeochemie am Max-Planck-Institut für Chemie, der Institution, die den deutschen Anteil des gemeinsamen Projekts koordiniert.. Des Weiteren ermögliche es ATTO den Wissenschaftlern ab sofort, ihre Messungen in höheren Luftschichten und kontinuierlicher als bisher durchzuführen, so dass verlässlichere Aussagen über die Entwicklung unserer Atmosphäre zu erwarten sind, so Andreae weiter.

Von der Spitze des Messturms aus können die Forscher zudem nachvollziehen, welche Veränderungen große Waldgebiete in Luftmassen auslösen, die den Regenwald überqueren. Aus der Analyse dieser Wechselwirkungen wollen sie wichtige Rückschlüsse über die Bedeutung des Regenwaldes auf die Chemie und Physik der Atmosphäre gewinnen.

Noch sind die Wissenschaftler vor Ort damit beschäftigt, Messgeräte auf dem Turm zu installieren. Doch bald werden die ersten Daten gesammelt und ausgewertet. Konkretes Ziel der Wissenschaftler ist es zunächst, die Quellen und Senken von Treibhausgasen wie Kohlendioxid, Methan und Distickstoffoxid besser zu verstehen. „Bisher wissen wir nur unzureichend, welche Rolle der Urwald bei der Bildung von Aerosolpartikeln und somit der Wolkenbildung spielt. Es wartet somit eine ganze Palette von Geheimnissen darauf, mithilfe unseres neuen Messturms aufgedeckt zu werden“, fasst Jürgen Kesselmeier, Projektkoordinator der Max-Planck-Gesellschaft, die zahlreichen Hoffnungen, die auf ATTO liegen, zusammen.

Luiz R. França, der Direktor des brasilianischen Nationalen Institut für Amazonasforschung (INPA) ergänzt:„Dieses faszinierende Joint Venture ist ein klares Beispiel dafür, wie zwei Staaten, die auf verschiedenen Kontinenten liegen, für eine große Aufgabe erfolgreich zusammenarbeiten. Definitiv wird unser Wissen über die Amazonas-Region und die Erde nicht die gleiche sein, nachdem dieses herrliche und imposante Unternehmen vollständig in Betrieb ist."

Die Kosten von rund 8,4 Millionen Euro für den ATTO-Bau und die ersten fünf Betriebsjahre teilen sich Deutschland und Brasilien. Gefördert wird das Projekt auf deutscher Seite durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) sowie von brasilianischer Seite durch das Bundesministerium für Wissenschaft, Technologie und Innovation und der Regierung des Bundesstaates Amazonas.

In der Max-Planck-Gesellschaft ist die Erdsystemforschung ein Schwerpunktthema, bei dem die Max-Planck-Institute für Chemie, Meteorologie und Biogeochemie eng zusammenarbeiten. Letzteres betreibt seit 2006 den Messturm ZOTTO in der sibirischen Taiga sowie andere Messeinrichtungen weltweit.

Kontakte
Prof. Dr. habil. Jürgen Kesselmeier
MPI für Chemie (Otto-Hahn-Institut)
Biogeochemistry Department
Hahn-Meitner-Weg 1?, 55128 Mainz
Tel: +49-6131-305-6101
Email: j.kesselmeier@mpic.de


Dr. Antonio Ocimar Manzi
Brazilian National Institute for Amazonian Research - INPA
Av. André Araújo, 2936
69060-001 - Manaus - AM, Brazil
Tel: +55 92 3643-1968
Email: manzi@inpa.gov.br

Kontakt am MPI-BGC
Prof. Dr. Susan Trumbore
MPI für Biogeochemie, Jena
Email: trumbore@bgc-jena.mpg.de

Dr. Jost V. Lavric
Tel: +49 3641 57 63 68
Email: jlavric@bgc-jena.mpg.de

Film über den ATTO-Turm (youtube)

ATTO Fact Sheet









Exploring the Earth System Data Cube
26. November - 27. November 2015



(derzeit ist nur eine englische Version verfügbar)

Webseite CAB-LAB
Informationen zum Workshop










Waldgesundheit und globaler Wandel
21. August 2015



Landschaft in Kalifornien nach einem Feuer
Ein Drittel unserer Erdoberfläche ist von Wäldern bedeckt. Sie versorgen uns mit dem Rohstoff Holz, liefern sauberes Trinkwasser, produzieren Sauerstoff und speichern Kohlenstoff. Wälder sind zudem wichtige Regulatoren des globalen Klimas, denn sie führen das Wasser zurück in die Atmosphäre. In einem Review-Artikel im renommierten Fachjournal Science fassen Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena und vom Woods Hole Research Center, USA, die internationalen Forschungsergebnisse zum Zustand der Wälder im Zusammenhang mit dem Klimawandel zusammen.

Seit vorindustrieller Zeit sind die Waldflächen um etwa 15% geschrumpft. Der aktuelle Rückgang liegt bei ungefähr 0,3% pro Jahr, da die Rodungsflächen die nachwachsenden Gebiete und Aufforstungsflächen bei weitem übersteigen . Das entspricht alle drei Jahre einer Fläche von Deutschland. Hinzu kommt, dass Wälder durch weitere, weniger sichtbare Einflüsse des Menschen bedroht werden. Dazu zählen Jagd, selektive Holzernte, eingeschleppte Schädlinge, Luftverschmutzung und Klimawandel. „Einige Wälder können sich schnell erholen, innerhalb von Jahren oder Jahrzehnten, aber andere werden Jahrhunderte brauchen, um den Zustand vor diesen Einflüssen wieder zu erreichen. Viele schädliche Einflüsse werden sich direkt auf Eigenschaften und Funktionen der Wälder auswirken, die für uns nützlich oder gar notwendig sind“, sagt Susan Trumbore, Leitautorin der Studie.

Änderungen des Waldzustands werden oft stellvertretend für den Gesundheitszustand angesehen. Jedoch ist der Begriff Gesundheit eigentlich nur für einzelne Bäume klar umgrenzt – als Abwesenheit von Schäden und Krankheiten. Obwohl viele Länder regelmäßige Waldzustandserhebungen durchführen, ringen Wissenschaftler seit vielen Jahren um brauchbare Definitionen zur Gesundheit des Waldes. Beispielsweise kann ein erhöhtes Baumsterben einen schlechten Gesundheitszustand eines Bestands widerspiegeln, andererseits spielen absterbende Bäume auch eine wichtige Rolle in der Waldverjüngung und im Nährstoffkreislauf, als Teil der normalen Waldfunktionen. „Für größere Waldgebiete sind Waldschadenserhebungen sehr schwierig; es fehlt an objektiven Kriterien für die Festlegung, was „normal“ ist“, betont Paulo Brando, Koautor der Veröffentlichung.

Berichte über ein weltweit zunehmendes Baumsterben sind alarmierend, doch fehlen geeignete Methoden, um herauszufinden, wie groß das Problem tatsächlich ist und wo die Ursachen des Baumsterbens liegen. Satellitenaufnahmen können Änderungen der globalen Waldflächen erfassen, nicht jedoch das Absterben einzelner Bäume. In Inventurparzellen von gewöhnlich 400 bis 2000 Quadratmetern hingegen kann der Zustand einzelner Bäume erfasst werden, allerdings unter großem Aufwand. Die meisten Länder, die zu den globalen Erhebungen der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (FAO) beitragen, betreiben solche Inventurparzellen. Da die zugrunde liegenden Erfassungsprotokolle jedoch nicht standardisiert sind, ist es schwer, Tendenzen im Baumsterben über Grenzen hinweg zu erkennen. Neue Laser- Methoden (LiDAR – light detection and ranging) ermöglichen mittlerweile, die Lücke zwischen Inventurparzellen und Satellitenbildern zu schließen.

“Hat man erst einmal Mortalitätsbrennpunkte ausgemacht, bedarf es intensiver Forschung, um die Wirkungsmechanismen zu verstehen.“ sagt Henrik Hartmann, Ko-Autor der Publikation. Experimente mit einzelnen Bäumen sowie mit gesamten Ökosystemen, eingebettet in ein Überwachungsnetzwerk zum Waldzustand, sind nötig, um abschätzen zu können, welche Bäume am stärksten gefährdet sind und wie stark die Regerationsfähigkeit der Wälder betroffen ist. „Ohne dieses Verständnis werden wir den Verlauf komplexer Reaktionen des Waldes auf verschiedenste Schadensfaktoren auf globaler Ebene nicht vorhersehen können .“

„Die Wälder überstanden eine Reihe verschiedenster Umweltveränderungen in den Jahrmillionen ihrer bisherigen Existenz. Vermutlich werden sie sich auch gegenüber dem anthropogenen Klimawandel als widerstandsfähig beweisen, aber der Mensch sollte sich trotzdem Gedanken über den Waldzustand machen. Letzten Endes können die Wälder ohne uns überleben, aber wir nicht ohne sie.“ unterstreicht Susan Trumbore.

Originalveröffentlichung
Trumbore, S., Brando, P., Hartmann, H. (2015) Forest health and global change. Science Vol. 349 no. 6250 pp. 814-818, DOI: 10.1126/science.aac6759

Kontakt
Susan Trumbore
Max-Planck-Institut für Biogeochemie
trumbore@bgc-jena.mpg.de


Henrik Hartmann
Max-Planck-Institut für Biogeochemie
hhart@bgc-jena.mpg.de


Paulo Brando
Woods Hole Research Center, USA
pbrando@whrc.org

Link zur Publikationseite in Science

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Turbinen schwächen die Windenergie
24. August 2015



Windpark, Bildautor Winchell Joshua
Aus Wind lässt sich weniger Energie zapfen als bisher angenommen. Das Umweltbundesamt etwa kam in einer Studie aus dem Jahr 2013 noch zu dem Schluss, dass sich mit Windenergie knapp sieben Watt elektrische Leistung pro Quadratmeter erzeugen lassen. Doch wie ein internationales Team um Forscher des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie in Jena nun zeigt, ist diese Rate deutlich niedriger. Die Forscher berechneten für den US-Bundesstaat Kansas, dass sich dort maximal 1,1 Watt Elektrizität pro Quadratmeter erzeugen lassen. Denn die Rate steigt nicht linear mit der installierten Leistung, weil die Turbinen den Wind bremsen. Das macht sich vor allem bei einer sehr hohen Dichte installierter Windkraftleistung bemerkbar. Der Effekt tritt überall auf; wieviel Strom pro Fläche Windkraft tatsächlich liefert, variiert aber von Region zu Region leicht. In Kansas ließe sich noch viel mehr Windenergie effizient nutzen. Das Potenzial auszuschöpfen, das das Umweltbundesamt in Deutschland für die Windenergie sieht, wäre jedoch vermutlich nicht sinnvoll.

Ende des Jahres 2014 waren in Deutschland Windkraftanlagen mit einer Leistung von insgesamt 38 Gigawatt installiert. Das Umweltbundesamt hält es jedoch für möglich, Windkraftanlagen mit in Summe rund 1200 Gigawatt Nennleistung zu errichten, und das auf 14 Prozent der Fläche des Landes. Das entspräche 23 Watt installierter Leistung pro Quadratmeter, die etwa 6,7 Strom pro Quadratmeter liefern sollten. Doch diese Einschätzung dürfte viel zu optimistisch sein. Das zumindest legt die Studie nahe, die Axel Kleidon, Leiter einer Forschungsgruppe am Max-Planck-Institut für Biogeochemie, mit einem internationalen Team für den windreichen US-Bundestaat Kansas vorgenommen hat. Kansas ist gut halb so groß wie Deutschland, hier sind derzeit rund 2,7 Gigawatt Windkraft-Leistung installiert, also 0,013 Watt pro Quadratmeter.

Die Forscher arbeiteten mit einem komplexen Simulationsmodell, das häufig in der Wettervorhersage benutzt wird, und berücksichtigten in den Rechnungen erstmals Windparks und deren Auswirkungen auf den Wind. „Wenn wir nur ein paar Windturbinen berücksichtigen, finden wir, was wir erwarten: mehr Turbinen erzeugen mehr Strom“, erklärt Lee Miller, Erstautor und Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Biogeochemie. „Sobald wir sehr viel mehr Turbinen einführen, zeigt sich aber, dass die Windgeschwindigkeit zunehmend reduziert wird und jede Turbine weniger Energie erzeugt.”

Mit zunehmender installierter Leistung sinkt die Ausbeute pro Turbine

Da der Wind deutlich gebremst würde, wenn die installierte Leistung der Windräder in Kansas stark stiege, könnten in Windkraftanlagen dort maximal 1,1 Watt Strom pro Quadratmeter liefern. Die höchstmögliche Energieausbeute liegt damit deutlich unter früheren Abschätzungen wie der des Umweltbundesamtes, die den Bremseffekt nicht berücksichtigten.

Um die 1,1 Watt pro Quadratmeter zu erreichen, müssten allerdings 10 Watt Nennleistung pro Quadratmeter installiert werden. Die Turbinen leisteten dann also nur noch gut zehn Prozent dessen, was in ihren theoretischen Möglichkeiten liegt. Wenn nur 0,3 Watt Leistung pro Quadratmeter installiert werden erreichen sie noch gut 40 Prozent ihrer Nennleistung, und bei 0,6 Watt pro Quadratmeter ist die Ausbeute auch noch nicht viel schlechter. „In Kansas können daher problemlos Windkraftanlagen mit insgesamt 50 Mal mehr Leistung errichtet werden“, sagt Axel Kleidon.

Wenn Windparkbetreiber das Limit von 1,1 Watt pro Quadratmeter erreichen wollten, würde sich das aber nicht nur auf die Ausbeute ihrer Anlagen auswirken. „Natürlicherweise wird der Wind durch Turbulenzen gebremst“, erklärt Axel Kleidon. „Über die Turbulenzen wird aber auch Wärme und Feuchtigkeit zwischen der bodennahen und der höheren Atmosphäre ausgetauscht.“ Nehmen sie ab, weil Turbinen den Wind bremsen, hat das auch Folgen für das Klima.

Solarenergie liefert 20 Watt Strom pro Quadratmeter – ohne Bremseffekt

Der Wissenschaftler erklärt das Limit für die Stromerzeugung durch Windenergie physikalisch: Die Atmosphäre treibe die Winde nahe der Oberfläche mit erstaunlich wenig Energie an. „Je mehr Windturbinen diese Energie entziehen, umso mehr wird der Wind daher gebremst “, erklärt der Physiker. „Wenn die Leistungsdichte in einem Windpark ein bestimmtes Maß nicht übersteigt, kann die entnommene Energie aus der Umgebung, vor allem von oben noch aufgefüllt werden.“ Dabei kann die Dichte der installierten Leistung umso höher sein, je kleiner die gesamte Leistung eines Windparks ist. „Die Effekte führen dazu, dass Windturbinen in großen Windparks erheblich weniger Energie erzeugen können, als eine isoliert stehende Turbine”, so Kleidon.

Der Bremseffekt könnte auch in Deutschland und andernorts das Potenzial der Windenergie deutlich begrenzen. Wie hoch es tatsächlich ist, hängt aber auch von der jeweiligen Windsituation ab, die in Kansas jedenfalls sehr gut ist. Wieviel Strom sich in Deutschland aus der Windkraft ziehen lässt, untersuchen die Forscher derzeit. Das dabei annähernd sieben Watt rauskommen, ist nahezu ausgeschlossen. Damit wird die Stromausbeute aus der Windkraft auch deutlich unter dem liegen, was Solaranlagen heute leisten. Die effizientesten bringen heute im Mittel 20 Watt pro Quadratmeter. Zudem gibt es bei der Solarenergie keinen Bremseffekt. Jede zusätzliche Solarpanele auf einem Hausdach liefert also genauso viel Strom, wie von ihr erwartet wird.
(Text: MPG)

Originalveröffentlichung
Lee M. Miller, Nathaniel A. Brunsell, David B. Mechem, Fabian Gans, Andrew J. Monaghan, Robert Vautard, David W. Keith, and Axel Kleidon (2015) Two methods for estimating limits to large-scale wind power generation. Proc. Natl. Acad. Sci. USA (online Publikation)

Kontakt
Dr. Axel Kleidon
Max-Planck-Institut für Biogeochemie
Tel: +49 (0)3641 57 6217
Email: akleidon@bgc-jena.mpg.de

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Schneeball Erde: Algen haben vor Jahrmillionen Abkühlung ausgelöst
27. August 2015



Dass die Erde sich vor rund 700 Millionen Jahren in einen Ball aus Eis und Schnee verwandelte, könnte auch an der Entstehung eukaryotischer Algen gelegen haben. Mit deren Abbauprodukten erhöhte sich die Menge der Kondensationskeime in der Atmosphäre, sodass mehr und dichtere Wolken entstanden und weniger wärmendes Sonnenlicht auf die Erde traf. © iStock/MihailUlianikov
Mehrmals hat sich die Erde in der Vergangenheit in einen Schneeball verwandelt. Die Ozeane gefroren teilweise zu Eis, die Landmassen verschwanden unter Schneedecken, selbst in Äquatornähe herrschte Winter. Jetzt haben Forscher unerwartete Mittäter für zumindest eine der globalen Eiszeiten ausgemacht: Algen. Die Einzeller trugen vermutlich dazu bei, dass sich viel mehr Wolken bildeten, die das Sonnenlicht zurück ins All reflektierten. Dadurch kühlte die Erde ab. Christian Hallmann, der am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena und am Zentrum für Marine Umweltwissenschaften (MARUM) in Bremen forscht, hat gemeinsam mit Georg Feulner und Hendrik Kienert vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung diese Theorie im Fachblatt Nature Geoscience veröffentlicht.

Vor etwa 700 Millionen Jahren war die Erde kein blauer, sondern ein weißer Planet. Wissenschaftler präsentieren jetzt eine neue Theorie darüber, wieso die Erde damals unter Schneemassen und Gletschern begraben lag. Sie klingt vielleicht paradox. Denn ausgerechnet eine wachsende Vielfalt des Lebens könnte mitverantwortlich dafür sein, dass die Bedingungen auf der Erde eher lebensfeindlich wurden. Die Abkühlung wurde zwar vermutlich direkt ausgelöst, weil es zu einer starken Verwitterung kam, als der Superkontinent Rodinia auseinanderbrach, und die Menge an CO2 in der damaligen Atmosphäre deshalb stark abnahm. Doch dieser Mechanismus funktioniert nur, wenn das Klima bereits vorgekühlt war. „Eine starke Diversifizierung von Algen könnte die perfekten Bedingungen für das Entstehen einer sogenannten Schneeball-Erde geschaffen haben“, sagt Christian Hallmann, Leiter einer Forschungsgruppe am Max-Planck-Institut für Biogeochemie und einer der Autoren der aktuellen Studie.

„In der Erdgeschichte gibt es viele Beispiele für die enge Wechselwirkung von Leben und Klima“, sagt Georg Feulner, Wissenschaftler am Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung und Leitautor der Studie. „Die Zunahme bestimmter Algen vor etwa 800 Millionen Jahren hat das Klima deutlich abgekühlt und die nachfolgenden globalen Vereisungen wahrscheinlich erst möglich gemacht. Mit unserer Studie haben wir ein neues Puzzleteil entdeckt, um eine der faszinierendsten Episoden der Klimageschichte besser zu verstehen.“

Kurz bevor die Erde zum Schneeball wurde, haben sich eukaryotische Algen, die erstmals einen Zellkern besaßen und die Vorläufer aller mehrzelligen Lebewesen sind, stark diversifiziert und vermehrt. Diese Algen wirken als Wolkenmacher; Wolken wiederum halten wärmende Sonnenstrahlung von der Erde fern. „Ich habe schon seit Jahren mit dem Gedanken gespielt, dass das erste Aufkommen eukaryotischer Algen einen Klimaeffekt haben könnte“, sagt Hallmann.

Je mehr Algen, desto dichter die Wolken

Wenn Bakterien abgestorbene Algen zersetzen, kann die Atmosphäre mit Schwefelverbindungen angereichert werden, welche von den Algen stammen. Diese Aerosole dienen als Kondensationskeime für Wolken. Je mehr Aerosole sich in der Atmosphäre befinden, an desto mehr Stellen können sich die Wassertropfen festhalten. Es entstehen besonders dichte Wolken, die lange in der Atmosphäre verbleiben bevor sie abregnen. Weil die Sonnenstrahlung an den Wolken reflektiert wird, kühlt die Erde ab.

Dass eine dichtere Wolkendecke tatsächlich eine Mitschuld an der Schneeball-Erde tragen würde, haben Georg Feulner und Hendrik Kienert, Wissenschaftler des Potsdam Institutes für Klimafolgenforschung mit Klimamodellen errechnet. Sie simulierten die Lage der Kontinente vor 720 Millionen Jahren und veränderten sowohl die Konzentration von Kohlendioxid als auch die Wolkendecke. Es zeigte sich, dass erst eine Kombination aus sehr wenig Kohlendioxid und vielen Wolken, also vielen Aerosolen, die Erde in den Schneeballstatus kippen lassen kann.

„Dies bedeutet auch, dass es vor diesem massiven Aufkommen mariner Algen sehr schwierig gewesen sein könnte, eine Schneeball-Situation entstehen zu lassen“, erklärt Hallmann. „Unsere Studie liefert somit auch eine Erklärung, warum es in den Millionen Jahren davor gar keine Anzeichen für so einen drastischen Klimaumschwung gab“.

Eine neue Schneeball-Erde müssen wir zurzeit nicht fürchten

Ein Problem bleibt. „Wir können nicht mit hundertprozentiger Sicherheit sagen, ob die damaligen Algen tatsächlich in der Lage waren, die Schwefelverbindungen herzustellen, die als Aerosole dienen“, sagt Hallmann. Denn solche Rückschlüsse zu ziehen, ist sehr schwer. Zwar wissen die Forscher aus fossilen Funden, dass eukaryotische Algen sich vor 800 Millionen Jahren stark vermehrten. Aber welche Moleküle sie produzierten, ist nicht so einfach herauszufinden. Hallmann ist optimistisch: „Wir wissen, welche Algen heut zu Tage in der Lage sind, die nötigen Schwefelmoleküle her zu stellen. Laut molekularbiologischen Studien sind die Chancen hoch, dass zumindest eine dieser Algenlinien bereits vor dem Schneeball-Ereignis existiert hat“.

Auch heute noch gelten Algen als Hauptquelle für Kondensationskeime, die zur Wolkenbildung über den Meeren beitragen. Darüber hinaus entziehen Algen der Atmosphäre das Treibhausgas Kohlendioxid. Sie haben also gleich in zweifacher Weise eine kühlende Wirkung auf das Klima.

Das Klima der Erde schwankt seit der Planet vor 4,6 Milliarden Jahren geboren wurde. Die meiste Zeit über befindet sich unser Planet in einer Warmzeit. Dann sind selbst Nord- und Südpol frei von Schnee. Doch während ein paar extremer Eiszeiten war die Erde nahezu komplett mit Schnee bedeckt. Die letzten beiden solcher extremen Schneeball-Vereisungen fanden während des Cryogeniums, der Periode von 720 bis 635 Millionen Jahren vor unserer Zeit, statt. Für eine Rückkehr zu solchen Bedingungen besteht zurzeit keine Gefahr.
(Text: MPG)

Originalveröffentlichung
Feulner, G., Hallmann, C., Kienert, H. (2015): Snowball cooling after algal rise. Nature Geoscience (online)

Kontakt
Dr. Christian Hallmann
Tel.: +49 421 218 65820
Email: challmann@bgc-jena.mpg.de

Link zur Publikation
Link zum Editorial Artikel An icy past










CO2-Senke wiedererstarkt
11. September 2015



Ein Forschungsschiff durchstösst bei der Messung von gelöstem CO2 im Oberflächenwasser die Wellen der Roaring Forties, einer Zone des Südlichen Ozeans, in der starke Winde vorherrschen. (Bild: Nicolas Metzl, LOCEAN/IPSL Laboratory).
Vor zehn Jahren befürchteten Wissenschaftler, dass die Leistung des Südlichen Ozeans, atmosphärisches Kohlendioxid aufzunehmen, erschöpft sein könnte. Die Analyse neuerer Beobachtungen aber zeigt, dass diese Senke in den letzten Jahren wiedererstarkt ist.

Einatmen, ausatmen, einatmen, ausatmen: Der Südliche Ozean gleicht einer gigantischen Lunge, die im Verlauf der Jahreszeiten grosse Mengen Kohlendioxid (CO2) aus der Atmosphäre aufnimmt und später wieder abgibt. Übers Jahr gesehen nehmen die Meere rund um die Antarktis aber insgesamt deutlich mehr CO2 auf als sie abgeben. Insbesondere entfernen diese Meere einen grossen Teil der vom Menschen verursachten CO2-Emissionen aus der Atmosphäre. Dies verlangsamt den Anstieg dieses Treibhausgases in der Atmosphäre und dämpft den Klimawandel. Obwohl der Südliche Ozean nur rund einen Viertel der gesamten Meeresfläche ausmacht, entfallen auf ihn 40 Prozent des von den Weltmeeren absorbierten menschgemachten Kohlendioxids.

Ab 2005 machten Wissenschaftler jedoch darauf aufmerksam, dass das Südpolarmeer «gesättigt» sein könnte. Basierend auf Resultaten aus Modellen gingen sie davon aus, dass die Senkenleistung seit den späten 1980er Jahren nicht mehr zugenommen hatte. Damit hatte die Forschung nicht gerechnet. Sie ging nämlich davon aus, dass sich die Senkenleistung parallel zur Konzentration des atmosphärischen CO2 entwickelt: Je stärker die CO2-Konzentration in der Luft steigt, desto mehr CO2 wird vom Meer absorbiert.
Nun hat sich das Blatt aber wieder gewendet. Seit Anfang des Jahrtausends hat die Kohlenstoffsenke ihre erwartete Stärke wieder erreicht. Dies zeigt ein internationales Team von Forscherinnen und Forschern unter der Leitung von Nicolas Gruber, Professor für Umweltphysik der ETH Zürich, und seinem Postdoc Peter Landschützer in einer Studie auf, die soeben in der Fachzeitschrift Science erschienen ist.

Neues statistisches Modell schliesst Messlücken

Für ihre Studie analysierten die Wissenschaftler Messungen der CO2-Konzentration im Oberflächenwasser des Südlichen Ozeans südlich des 35. Breitengrades. Damit lässt sich der CO2-Fluss zwischen Wasser und Luft berechnen. Die Forschenden verglichen zudem die daraus resultierenden CO2-Flüsse mit Schätzungen, die auf atmosphärischen CO2-Messungen beruhen.
Die CO2-Konzentration des Oberflächenwassers wird im Südlichen Ozean von Forschungsschiffen oder von kommerziellen Schiffen entlang von Handelsrouten gemessen. Die Datennahme und Auswertung sind international standardisiert, die Messstrecke hängt aber vom jeweiligen Kurs ab, den ein Schiff einschlägt. Dadurch sind gewisse Meeresabschnitte gut abgedeckt, weite Teile jedoch gar nicht.
Mit Hilfe einer neuentwickelten Methode basierend auf neuronalen Netzwerken, konnten die Forschenden die CO2-Konzentration des Meerwassers statistisch modellieren und dann mit diesem statistischen Modell die Lücken füllen. Dazu kombinierten sie Satellitenbeobachtungen der Wassertemperatur, des Salz- sowie des Chlorophyll-Gehalts des Meerwassers.

CO2-Senke wieder hergestellt

Die interpolierten CO2-Daten im Oberflächenozean sowie die Abschätzungen auf der Basis der CO2-Messungen der Atmosphäre zeigen klar auf: Ab dem Jahr 2002 begann sich die Senkenleistung des Südlichen Ozeans zu erholen. Ab 2010 war sie wieder so stark wie die Wissenschaftler aufgrund der steigenden CO2-Konzentration der Atmosphäre erwarten.
Eine wichtige Erkenntnis aus dieser Untersuchung liegt für Nicolas Gruber darin, dass die Stärke der Kohlenstoffsenke des Südlichen Ozeans starken, möglicherweise periodischen Schwankungen unterliegt und nicht nur dem Anstieg der atmosphärischen CO2-Konzentration folgt. «Diese grosse Variabilität hat uns überrascht», sagt der ETH-Professor.

Grosswetterlage begünstigt Wiedererstarkung

Den Grund für das Wiedererstarken der Kohlenstoff-Senke erklären Gruber und Landschützer vor allem mit einer Veränderung der «Grosswetterlage» über dem Untersuchungsgebiet. So haben sich die vorherrschenden Drucksysteme seit der Jahrtausendwende zunehmend asymmetrisch verteilt. Über dem atlantischen Sektor des südlichen Ozeans hat sich ein starkes Hochdrucksystem gebildet, über dem pazifischen Teil ein ausgeprägtes Tiefdruckgebiet. Dadurch veränderten sich die damit einhergehenden Winde: Sie wehen nun wellenförmig statt wie in 1990er-Jahre von West nach Ost. Damals waren sie auch stärker, was mehr Wasser aus tieferen Schichten an die Meeresoberfläche beförderte. Da dieses deutlich mehr CO2 enthält, kam es zu einer abnormalen Ausgasung dieses Treibhausgases in die Atmosphäre. Die Senkenleistung stagnierte oder nahm sogar ab. Seit dem Jahr 2000 hat der Auftrieb in allen Teilen des Südlichen Ozeans ausser im Pazifiksektor wieder abgenommen, und die CO2-Ausgasung stoppte.

Abnormales Ausgasen gestoppt

Die Winde veränderten jedoch auch die Temperatur des Oberflächenwassers. Sie führten dem Südatlantik warme Luft aus den Subtropen zu, was dessen Oberflächenwasser markant erwärmt hat. Gleichzeitig leitete das unübliche Tiefdrucksystem über dem Südpazifik aussergewöhnlich kalte Luft aus dem Innern der Antarktis zu diesem Meeresabschnitt, was diesen stark abkühlte.
Das kühlere Oberflächenwasser des pazifischen Sektors nimmt nun mehr CO2 auf. Im atlantischen Sektor hingegen sind die Veränderungen der windabhängigen Zirkulation dafür massgebend, dass mehr CO2 im Wasser gelöst wird.

Keine Prognose für Zukunft möglich

Wie sich die Senkenleistung des Südlichen Ozeans künftig entwickelt, können die Forschenden und ihr Team derzeit nicht abschätzen. «Unser statistisches Modell kann die künftige Entwicklung nicht voraussagen», sagt Peter Landschützer. Es sei deshalb wichtig, dass der CO2-Gehalt des Oberflächenwassers im Südlichen Ozean weiter gemessen werde. «Diese Messungen sind deshalb wichtig, weil aktuelle Modelle die beobachteten Variationen nicht reproduzieren könnten», ergänzt Gruber. «Nur anhand von langen Datenreihen können wir die künftige Entwicklung der ozeanischen Kohlenstoffsenke zuverlässig bestimmen.»
Ebenfalls noch nicht verstanden ist, welchen Einfluss grossräumige Klimaphänomene wie El Niño oder La Niña auf die Senkenleistung des Südlichen Ozeans haben. Insbesondere fällt auf, dass die Stärkung der Senke einhergeht mit einer Periode, die durch eher kühle Oberflächentemperaturen im Pazifik charakterisiert werden, in der also La Niña-Bedingungen herrschten. Die ozeanische Kohlenstoffsenke erstarkte überdies in einer Zeit, in der sich auch die globale Lufttemperatur– der Klima-Hiatus - nur wenig änderte. Dies könnte damit zu tun haben, dass der Ozean mehr Wärme aufnahm.

Literaturhinweis
Landschützer P, Gruber N, Haumann FA, Rödenbeck C, Bakker DCE, van Heuven S, Hoppema M, Metzl N, Sweeney C, Takahasi T, Tilbrook B, Wankinkhof R. The Reinvigoration of the Southern Ocean Carbon Sink. Science, Online Publication, 11. September 2015. DOI: 10.1126/science.aab2620

Ansprechpartner MPI-BGC:
Dr. Christian Rödenbeck
Tel. 03641-57-6354

Webseiten C. Rödenbeck










Trauer um Bert Steinberg
23. September 2015



Wir trauern um unseren langjährigen lieben Kollegen Herrn Bert Steinberg, der in der vergangenen Woche bei einem Lawinenunglück ums Leben kam.

Bert Steinberg hat in 2004 am Institut mit seiner Diplomarbeit zur Rolle von Regenwürmern bei der Speicherung von organischem Kohlenstoff im Boden begonnen. Seit 2006 arbeitete er im Spurengaslabor und leistete wichtige Beiträge in verschiedenen Gebieten unserer Forschung. Er war mit seinem Knowhow ein entscheidender Mitarbeiter beim Aufbau eines neuen Spurengaslabors für die europäische ICOS-Forschungsinfrastruktur. An allen Stellen zeichnete er sich durch sein großes Engagement aus, das sich auch in seiner Arbeit im Betriebsrat des Instituts zeigte.

Mit Bert Steinberg verlieren wir einen unserer engagiertesten und konstruktivsten Mitarbeiter, der uns als zuvorkommender Mensch, hilfsbereiter Kollege und zuverlässiger Freund in langer Erinnerung bleiben wird.

Unser aufrichtiges Mitgefühl gilt den Hinterbliebenen und besonders seinen drei kleinen Kindern.











Development Of Airplanes Is Like Biological Evolution, Engineer Says
22. Juli 2015



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Den Regenwald auswerten
20. August 2015



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Potenzial von Windkraft begrenzt
24. August 2015



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Windräder bremsen sich gegenseitig aus
25. August 2015



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Windkraftpotenzial auf 1 Watt/m2 begrenzt
25. August 2015



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Das Potenzial der Windkraft ist begrenzt
24. August 2015



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Das Potenzial der Windkraft ist begrenzt
24. August 2015



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Wenn sich Windräder kannibalisieren
25. August 2015



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"Visions in Science" Konferenz: Vortrag Martin Heimann
7. Oktober 2015



Vom 24. bis 26. September 2015 fand zum allerersten mal die "Max Planck Career Fair" verbunden mit "Visions in Science 2015" in Bonn statt. Letztere ist die jährlich stattfindende interdisziplinäre Wissenschaftskonferenz der Doktoranden der Max-Planck-Gesellschaft. Sie wird von Mitgliedern des Max Planck PhDnet organisiert, dem Kommunikationsnetzwerks der Promovierenden in der MPG.

Prof. Martin Heimann brachte in der Reihe "inspirierender Vorträge" den etwa einhundert Doktoranden unterschiedlicher Disziplinen die biogeochemischen Kreisläufe näher, mit der Präsentation "Biogeochemistry in the Earth System: does it matter?"

Webseite Visions in Science










Forscher aus Jena: Stromerzeugung aus Windenergie hat natürliche Grenzen
25. August 2015



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Das Potenzial der Windkraft ist begrenzt
24. August 2015



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Das Potenzial der Windkraft ist begrenzt
24. August 2015



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Begrenztes Windkraftpotenzial
25. August 2015



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Maximale Leistung hat eine natürliche Obergrenze
24. August 2015



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Windkraftleistung sind natürliche Grenzen gesetzt
25. August 2015



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Viel Wind - weniger Energie?
24. August 2015



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Windenergie ist nicht unerschöpflich
25. August 2015



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Wind liefert deutlich weniger Energie als gedacht
24. August 2015



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Das Potenzial der Windkraft ist begrenzt
24. August 2015



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Nur ein Watt pro Quadratmeter erzeugbar?
24. August 2015



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Windkraft ist nicht unerschöpflich
24. August 2015



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Windkraft ist nicht unerschöpflich
24. August 2015



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Die Windkraft hat ihre Grenzen
24. August 2015



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Das Potenzial der Windkraft ist begrenzt
24. August 2015



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Windkraft ist nicht unerschöpflich
24. August 2015



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Das Potenzial der Windkraft ist begrenzt
24. August 2015



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Mehr als 357 Gigawatt sind nicht drin
24. August 2015



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Windkraft ist nicht unerschöpflich
24. August 2015



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Windkraft ist nicht unerschöpflich
24. August 2015



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Windkraft ist nicht unerschöpflich
24. August 2015



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Berechnet: Die Grenzen der Windenergie
25. August 2015



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Wie viele Windkraftanlagen sind optimal?
25. August 2015



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Forscher aus Jena: Stromerzeugung aus Windenergie hat natürliche Grenzen
25. August 2015



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Klima-Station hoch über dem Regenwald
24. August 2015



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Zu viele Turbinen bremsen die Windenergie
25. August 2015



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Mehr Windturbinen, weniger Energie
25. August 2015



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Windräder nehmen sich gegenseitig den Wind aus den Rotorblättern
25. August 2015



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Windkraftanlagen bremsen den Wind
27. August 2015



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Extreme Events and Environments (E3S)
14. Februar - 16. Februar 2016



Cross community workshop on Extreme Events and Environments from Climate to Society (E3S)

The topic Extreme Events and Environments (http://www.e3s-future-earth.eu) has been identified as one of nine important cross-cutting initiatives within Future Earth. The goal of this cross-community/co-design workshop is to identify and elaborate the scientific questions and associated research agendas which are scientifically challenging and of high societal relevance, in line with the goals of Future Earth.

Venue: Harnack-Haus Tagungsstätte der Max-Planck-Gesellschaft, Berlin, Germany
Dates: February 14th to 16th 2016
Organizers: Markus Reichstein, Dorothea Frank


workshop webpage










ICOS ERIC gegründet: EU-weit vernetzte Treibhausgasmessungen
24. November 2015



Luftproben (Flasks) und Kalibriergase zur automatisierten Analyse (Foto: ICOS-FCL)
Das Netzwerk zur Beobachtung von Treibhausgasen „Integrated Carbon Observation System“ (ICOS) ist von der Europäischen Kommission offiziell als Europäische Forschungsinfrastruktur etabliert worden. Mit einem der beiden zentralen europäischen Referenzlabore leistet das Max-Planck-Institut für Biogeochemie darin einen wichtigen Beitrag zur Erforschung des Klimawandels.

Um den Klimawandel weiter zu untersuchen und Daten für Wissenschaft und Politik zur Verfügung zu stellen, bedarf es einheitlicher Messstandards und der Möglichkeit, gemeinschaftlich auf die gewonnenen Daten zuzugreifen. Dies sind genau die Ziele des europaweiten Beobachtungsnetzwerks für Treibhausgase ICOS, welches jetzt nach einer mehrjährigen Aufbauphase den Rechtsstatus einer europäischen Forschungsinfrastruktur erlangt hat. Damit ist die langfristige Grundlage für die Ermittlung europaweiter Kohlenstoffbilanzen geschaffen worden.

Neben dem Aufbau zahlreicher Messstationen für atmosphärische Treibhausgase über Land und Wasser, wurden bereits zwei zentrale Referenzlabore für ganz Europa errichtet: das zentrale Radiokohlenstofflabor am Institut für Umweltphysik der Universität Heidelberg und das zentrale Flask- und Kalibrierlabor am MPI für Biogeochemie in Jena.

Das im Jenaer Technologiecenter „Am Felsenkeller“ lokalisierte Labor ist für die Bereitstellung und Zertifizierung von Referenzgasen zur genauen Kalibration der Spurengas-Messgeräte an den Observatorien und die Analyse von Luftproben zuständig. Es soll gewährleisten, dass alle in Europa gewonnenen Messwerte auf eine Referenz zurückgeführt werden können und dadurch miteinander vergleichbar sind. Zusätzlich ist geplant, in europaweiten Ringversuchen die Qualität der Messstationen zu überprüfen. Die jetzige Ausbaustufe des Jenaer Labors ist daher für ein Aufkommen von mehreren tausend Proben pro Jahr ausgelegt und an das globale Atmosphärenüberwachungsprogramm der Welt-organisation für Meteorologie (WMO) angebunden.

Die europäische ICOS-Infrastruktur hat acht Gründungsmitglieder: Belgien, Frankreich, Deutschland, Italien, Niederlande, Norwegen, Schweden und Finnland, wo sich auch der offiziellen Sitz des Netzwerks befindet. Die Schweiz hat Beobachterstatus. Für Deutschland übernimmt das Thünen-Institut für Agrarklimaschutz in Braunschweig die nationale Koordinierung. Der nun anlaufende operationelle Betrieb von ICOS wird auf deutscher Seite vor allem vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur getragen, das dabei über den Deutschen Wetterdienst auch den Betrieb der zentralen ICOS-Labore zunächst für 20 Jahre mit 1,6 Millionen Euro pro Jahr unterstützen wird. Der Aufbau des deutschen Anteils von ICOS wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung mit Mitteln in Höhe von 16 Millionen Euro getragen, davon 4,9 Millionen in Jena.

Kontakt
Dr. Armin Jordan
Tel.: 03641- 57 6403
Email: ajordan@bgc-jena.mpg.de


Webseite ICOS Deutschland
Pressemitteilung ICOS Koordinierungstelle Deutschalnd
ICOS Webseite










COP 21: Möglichkeiten der unabhängigen Messung von Treibhausgasen
1. Dezember 2015



Wie viele Treibhausgase befinden sich in unserer Erdatmosphäre und wie lange verbleiben sie dort? Welche Faktoren beeinflussen ihre Klimawirksamkeit? Welche Wechselwirkungen entstehen durch den Klimawandel und die Landnutzung und wie groß sind die Unsicherheiten?

In der COP 21 Parallelveranstaltung am 1. Dezember 2015 mit dem Titel „Vertraue, aber überprüfe: Einem umfassenden globalen Beobachtung-, Informations-, und Verifizierungssystem entgegen“ (Trust but Verify: Towards a Comprehensive Global Observation, Information, and Verification System) erörtert Prof. Martin Heimann, Direktor am MPI für Biogeochemie, die wissenschaftliche Basis für diese Fragen. Das gerade durch die Europäische Kommission als Europäische Infrastruktur etablierte Beobachtungsnetzwerk ICOS wird europaweit Emissionen und Treibhausgase präzise und langfristig messen. Damit wird eine wichtige wissenschaftliche Grundlage für die Klimaverhandlungen und Anpassungsstrategien geschaffen.

Webseite Parallelveranstaltung










Köppen-Preisträger 2015: Dr. Jakob Zscheischler
9. Dezember 2015



Dr. Jakob Zscheischler (Copyright R. Kempster)
Den Wladimir-Peter-Köppen-Preis erhält in diesem Jahr Dr. Jakob Zscheischler. Der Mathematiker wurde vom Exzellenzcluster CliSAP für seine herausragende Dissertation ausgezeichnet, die er am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena und am Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme in Tübingen verfasste und im vergangenen Jahr an der ETH Zürich einreichte. Die Jury beurteilte die Arbeit als methodisch und thematisch sehr originell und gleichzeitig richtungsweisend.

In seiner Arbeit untersucht Herr Zscheischler den Einfluss von extremen Klimaereignissen wie Dürren, Hitzewellen oder Starkregenfällen auf die Kohlenstoffbilanzen an Land. In der Regel nimmt die Vegetation mehr Kohlenstoff (C) auf als sie abgibt und funktioniert damit als C-Senke. So kann sie auch steigende CO2-Emissionen abpuffern. Treten in Folge des Klimawandels extreme Klimaereignisse häufiger auf, könnte das die Pufferfunktion beeinträchtigen. Zum Beispiel kann durch vermehrte Hitzeperioden das Risiko für Waldbrände steigen. Werden dabei große Flächen an Vegetation vernichtet, gelangt zusätzlicher Kohlenstoff in die Atmosphäre. Eine C-Senke würde so zur C-Quelle.

Jakob Zscheischler entwickelte zunächst eine Methode, regionale Klimaextreme anhand von Erdbeobachtungsdaten zu identifizieren. Anschließend verglich er die Ergebnisse mit den globalen Kohlenstoffbilanzen und fand einen deutlichen Zusammenhang. Der junge Wissenschaftler konnte zeigen, dass bereits durch einige wenige und lokal begrenzte Extremereignisse die jährlichen Unterschiede im globalen Kohlenstoffzyklus erklärt werden können. Negative C-Bilanzen treten dabei besonders in Savannen und Grünland auf und lassen sich am häufigsten auf Wassermangel und Brände zurückführen.

Der mit 5.000 Euro dotierte Köppen-Preis wird im Rahmen des CliSAP Neujahrsempfangs am 15. Januar 2016 feierlich an Jakob Zscheischler übergeben. „Ich freue mich besonders, dass hier wissenschaftlich ein ganz neues Terrain beschritten wurde“, sagt Prof. Dr. Anita Engels, Sprecherin des Exzellenzclusters. „Wir möchten junge Forscherinnen und Forscher ermutigen, eigene kreative Ansätze in der Klimaforschung zu verfolgen.“ Mit dem Preis werden Promovenden bis 30 Jahre ausgezeichnet, die eine herausragende Dissertation aus dem Bereich Klimaforschung verfasst haben. Er wird in diesem Jahr zum siebten Mal verliehen.

Mehr zum Köppen-Preis










Pflanzen nutzen nur einen Bruchteil ihrer möglichen Merkmalskombinationen
23. Dezember 2015



Kollage (Bildautor: Angela Günther, MPI-BGC)
Die Größe von Pflanzen und der Bauplan ihrer Blätter haben bei der Evolution der Gefäßpflanzen eine besondere Rolle gespielt. Von sechs analysierten wichtigen Pflanzenmerkmalen konnte die Evolution nur die genannten zwei frei wählen. Ein Großteil potentiell möglicher Kombinationen bleibt dagegen von heutigen Pflanzen ungenutzt, da sich die Merkmale offenbar nicht unabhängig voneinander entwickelt haben. Die aktuelle Studie in Nature basiert auf der Globalen Datenbank für Pflanzenmerkmale (TRY) des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie, Jena, und des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv).

Gefäßpflanzen spielen eine zentrale Rolle in den Landökosystemen der Erde. Sie haben im Laufe der Evolution, im Wettbewerb um Nährstoffe, Licht und Platz, eine extreme Vielfalt an Formen und Funktionen entwickelt, die in unterschiedlichen Kombinationen auftreten. Manche dieser Kombinationen haben sich jedoch deutlich häufiger durchgesetzt als andere. Die Frage, worauf der Erfolg dieser Merkmalskombinationen beruht, beschäftigt Biologen bereits seit Generationen. Ein internationales Team von 36 Forschenden aus 14 Ländern ist der Lösung dieses Rätsels jetzt mit Hilfe der Globalen Datenbank für Pflanzenmerkmale (TRY) einen wichtigen Schritt näher ge-kommen. Im Vordergrund standen hier nicht die taxonomischen Arten, sondern es wurden "funktionelle Merkmale" der Arten und deren Kombinationen miteinander verglichen.

Die Forscher werteten Merkmale von über 46.000 Gefäßpflanzen aus 423 Pflanzenfamilien aus, die die bisher größte veröffentlichte Spannweite an Wachstumsformen und Standorten repräsentieren. Das Hauptaugenmerk lag auf den sechs Schlüsselmerkmalen maximale Wuchshöhe, Stammdichte, Gewicht der Samen, Größe der Blätter, deren Struktur und deren Stickstoffgehalt. Diese sechs Merkmale sind entscheidend für Wachstum, Überleben und Fortpflanzung. Die in der Studie erstmals analysierten Kombinationen dieser Merkmalsausprägungen lieferten das bislang umfassendste Bild über die bemerkenswerte Funktions- und Formenvielfalt von Gefäßpflanzen auf unserer Erde.

Die Studie deckte weiterhin auf, dass heutige Gefäßpflanzen nur einen kleinen Teil des Spektrums an Merkmalen nutzen – verglichen mit den unzähligen Möglichkeiten, die durch freie und voneinander unabhängige Kombination aller sechs Merkmale denkbar wären. Drei Viertel der global gefundenen Merkmalskombinationen verteilen sich auf lediglich zwei Hauptmerkmale: die Gesamtgröße der Pflanze sowie die Konstruktion der Blätter, welche durch Photosynthese die Energieversorgung der Pflanze sichern. „Ebenso wie die Milchstraße keine grenzenlose Wolke sondern eine flache Scheibe ist, variieren Pflanzen nicht in sechs Dimensionen, sondern als Scheibe nur in zweien“, berichtet Prof. Sandra Díaz von der Universidad Nacional de Córdoba in Argentinien.

Der jetzt erstmals „kartografierte“ multidimensionale Raum aus sechs Funktionsmerkmalen ist breit, vielfältig und zerstückelt. Seine Ränder sind von Arten besetzt, die extreme Ausprägungen markieren, z.B. von der kleinen Modellpflanze Acker-Schmalwand (Arabidopsis thaliana) bis hin zum über 50 Meter hohen Paranussbaum (Bertholletia excelsa), vom weichblättrigen Ährigen Tausendblatt (Myriophyllum spicatum) bis hin zur stechenden Andentanne (Araucaria araucana), vom empfindlichen Gemeinen Stechapfel (Datura stramonium) bis hin zum winterharten Silberbaum (Hakea leucoptera), von den winzigen Blüten des Heidekrauts (Calluna vulgaris) bis hin zu den großen Blüten der Indischen Lotusblume (Nelumbo nucifera). Die Studie stellt damit auch die Frage, ob die in den molekularen Pflanzenwissenschaften häufig als Modellpflanze verwendete Acker-Schmalwand (Arabidopsis thaliana) überhaupt repräsentativ für etwa 320.000 Pflanzenarten auf unserem Planeten ist, da sie offenbar ein Extrem darstellt.

Schon lange wurde nach einem Muster gesucht, das sowohl die starke Spezialisierung als auch die große Vielfalt an Gefäßpflanzen erklären kann. „Erst jetzt können wir diese Merkmals-Daten auf der Ebene aller Pflanzenfamilien und auf globaler Skala untersuchen. Ermöglicht wird dies durch die weltweite Kooperation im Rahmen der TRY-Initiative“, betont Dr. Jens Kattge vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena, der die globale Datenbank koordiniert.

Die Pflanzen, die heute auf der Erde leben, sind die Gewinner einer langen Evolution. Wenn man die selbe Untersuchung mit Pflanzen aus der Frühzeit der Erdgeschichte machen würde, ergäbe sich ein anderes Bild. “Unsere Ergebnisse können nicht komplett erklären, weshalb ein großer Teil der potenziellen Merkmale von den meisten Pflanzen nicht genutzt wird. Denn biomechanisch und physiologisch wären noch viel mehr Kombinationen an Merkmalen möglich. Wir nehmen daher an, dass die Beschränkung auf zwei Dimensionen der Merkmalsvariation vor allem den pflanzlichen Wettbewerb widerspiegelt. Es ist allerdings auch möglich, dass in der Evolution die Kombination bestimmter Merkmale noch gar nicht aufgetreten ist“, erklärt Prof. Christian Wirth vom iDiv, dem MPI-BGC und der Universität Leipzig.

Neben neuen Interpretationsansätzen zur Evolution der Pflanzen sind die Ergebnisse unmittelbar relevant für eine Reihe wissenschaftlicher Langzeit-Forschungsprojekte. So bietet die Studie den bisher breitesten empirischen Hintergrund, um Theorien zu den ökologischen Strategien von Pflanzen zu überprüfen, die sich auf die verschiedenen Aspekte des darwinistischen Kampfes ums Dasein konzentrieren. Zum anderen können mit dem globalen Spektrum der Pflanzenmerkmale großskalige Vegetations- und Ökosystemmodelle für die langfristige Klimavorhersage verbessert werden.



Original-Veröffentlichung:
Sandra Díaz, Jens Kattge, Johannes H. C. Cornelissen, Ian J. Wright, Sandra Lavorel, Stéphane Dray, Björn Reu, Michael Kleyer, Christian Wirth, I. Colin Prentice, Eric Garnier, Gerhard Bönisch, Mark Westoby, Hendrik Poorter, Peter B. Reich, Angela T. Moles, John Dickie, Andrew N. Gillison, Amy E. Zanne, Jérôme Chave, S. Joseph Wright, Serge N. Sheremet’ev, Hervé Jactel, Christopher Baraloto, Bruno Cerabolini, Simon Pierce, Bill Shipley, Donald Kirkup, Fernando Casanoves, Julia S. Joswig, Angela Günther, Valeria Falczuk, Nadja Rüger, Miguel D. Mahecha & Lucas D. Gorné (2015)
The global spectrum of plant form and function. Nature (24 Dec 2015).
http://dx.doi.org/10.1038/nature16489



Kontakt am MPI-BGC
Dr. Jens Kattge
Tel.: +49-3641-57-6226
jkattge@bgc-jena.mpg.de

Prof. Christian Wirth
Tel. +49-341-97-38591
cwirth@bgc-jena.mpg.de


Original-Veröffentlichung (Nature)
Kommentar (Nature)










Benachbarte Bäume konkurrieren weltweit gleich um Wachstumsvorteile
23. Dezember 2015



Mitteleuropäischer Laubwald (Bildautor: Tilo Arnhold, iDiv Leipzig)
Wenige funktionelle Pflanzenmerkmale können das Wachstum beim Wettbewerb zwischen benachbarten Bäumen im Wald dominieren. Die Konkurrenz innerhalb der gleichen Arten scheint aber immer größer zu sein als zwischen den Arten, schreibt ein internationales Team in der aktuellen Ausgabe des Journals Nature. Grundlage für die Studie war unter anderem die Globale Datenbank für Pflanzenmerkmale (TRY), die am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena angesiedelt ist und auch vom Deutschen Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) getragen wird.

Wälder bedecken fast ein Drittel der Landoberfläche unserer Erde - von den Polarkreisen bis hin zu den Tropen. Sie beherbergen eine erstaunliche Vielfalt von Baumarten mit unterschiedlichsten Formen und Strategien. Ökologen haben lange nach einem allgemeinen Ansatz gesucht, der es ermöglicht, den Wettbewerb zwischen Zehntausenden von verschiedenen Baumarten weltweit vorherzusagen. Denn die Konkurrenz zwischen benachbarten Bäumen hat einen großen Einfluss auf deren Wachstum, und damit die Dynamik der Wälder und deren Funktionen als Ökosysteme. Aber wie lässt sich dieser Wettbewerb angesichts der großen Artenvielfalt der schätzungsweise drei Trillionen Bäume verallgemeinern? Allein in den Tropen mischen sich bis zu 53.000 verschiedenen Baumarten in gleichen Ökosystemen. Einer jetzt in Nature veröffentlichten Studie gelingt dies, indem nicht klassischerweise die taxonomischen Arten in den Vordergrund gerückt, sondern funktionelle Merkmale der Arten miteinander verglichen werden.

In der internationalen Studie wurde in allen Waldökosystemen der Erde untersucht, wie drei der wichtigsten funktionellen Merkmale (Holzdichte, spezifische Blattfläche und maximale Wuchshöhe) die Konkurrenz zwischen den Bäumen beeinflussen. Von diesen Eigenschaften war bereits bekannt, dass sie weltweit einheitliche Auswirkungen auf die physiologischen Funktionen von einzelnen Pflanzen haben. Erstaunlicherweise zeigte sich nun, dass auch der Wettbewerb zwischen benachbarten Bäumen weltweit den gleichen Mustern folgt. So scheinen zum Beispiel Bäume mit hoher Holzdichte besonders resistent gegenüber konkurrierende Nachbarn zu sein. Umgekehrt haben Bäumen mit geringer Holzdichte gegenüber ihren Nachbarn Vorteile in Bezug auf die Wachstumsgeschwindigkeit. Insgesamt stellte sich dabei heraus, dass der Konkurrenzdruck innerhalb der gleichen Arten immer größer ist, als zwischen Bäumen verschiedener Arten.

Die neuen Ergebnisse unterstreichen, dass anscheinend wenige funktionale Merkmale ausreichen, um den Wettbewerb um Ressourcen im Wesentlichen erklären zu können. Der Vergleich funktioneller Merkmale kann darüber hinaus eine Grundlage für die Vorhersage von Dynamiken und Wechselwirkungen zwischen Pflanzenarten auf der Erde liefern. Globalisierung und Klimawandel sorgen dafür, dass Vorhersagen zur Zusammensetzung von Pflanzengemeinschaften in Zukunft zunehmend gebraucht werden.

Die Studie ist die bisher umfangreichste zum Wettbewerb um die Ressourcen im Wald. Sie wurde ermöglicht durch eine internationale Kooperation zwischen fast 40 Wissenschaftlern, die Ergebnisse aus nationalen Waldinventuren und Daten aus Untersuchungsflächen mit insgesamt drei Millionen Bäumen aus über 2500 Arten auf über 140.000 Flächen weltweit zusammentrugen. Geleitet wurde die Studie von Dr. George Kunstler vom IRSTEA in Grenoble, dem Französischen Forschungsinstitut für Umwelt und Landwirtschaft. Die Datenauswertung erfolgte an der Macquarie University in Sydney, Australien.

Die Publikation geht einher mit einer anderen Studie, die heute ebenfalls in Nature erschienen ist und einem Kommentar zu beiden Arbeiten. Einen wesentlichen Beitrag zu beiden Studien lieferte dabei die Globale Datenbank für Pflanzenmerkmale (TRY), die am Max-Planck-Institut für Biogeo-chemie in Jena angesiedelt ist und an der auch das Deutsche Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) beteiligt ist.



Original-Veröffentlichung:
Kunstler G, Falster D, Coomes DA, Hui F, Kooyman RM, Laughlin DC, Poorter L, Vanderwel M, Vieilledent G, Wright SJ, Aiba M, Baraloto C, Caspersen J, Cornelissen JHC, Gourlet-Fleury S, Hanewinkel M, Herault B, Kattge J, Kurokawa H, Onoda Y, Penuelas J, Poorter H, Uriarte M, Richardson S, Ruiz-Benito P, Sun I-F, Stalh G, Swenson NG, Thompson J, Westerlund B, Wirth C, Zavala MA, Zeng H, Zimmerman JK, Zimmermann NE, Westoby M. (2015)
Plant functional traits have globally consistent effects on competition. Nature (24 Dec 2015).
http://dx.doi.org/10.1038/nature16476



Kontakt am MPI-BGC:
Dr. Jens Kattge
Tel.: +49-3641-57-6226
jkattge@bgc-jena.mpg.de

Prof. Christian Wirth
Tel. +49-341-97-38591
cwirth@uni-leipzig.de

Publikation in NATURE
Kommentar in NATURE

Pressemitteilung (pdf)









Pflanzen nutzen nur einen Bruchteil ihrer möglichen Merkmalskombinationen
23. Dezember 2015



Kollage (Bildautor: Angela Günther, MPI-BGC)
Die Größe von Pflanzen und der Bauplan ihrer Blätter haben bei der Evolution der Gefäßpflanzen eine besondere Rolle gespielt. Von sechs analysierten wichtigen Pflanzenmerkmalen konnte die Evolution nur die genannten zwei frei wählen. Ein Großteil potentiell möglicher Kombinationen bleibt dagegen von heutigen Pflanzen ungenutzt, da sich die Merkmale offenbar nicht unabhängig voneinander entwickelt haben. Die aktuelle Studie in Nature basiert auf der Globalen Datenbank für Pflanzenmerkmale (TRY) des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie, Jena, und des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv).

Gefäßpflanzen spielen eine zentrale Rolle in den Landökosystemen der Erde. Sie haben im Laufe der Evolution, im Wettbewerb um Nährstoffe, Licht und Platz, eine extreme Vielfalt an Formen und Funktionen entwickelt, die in unterschiedlichen Kombinationen auftreten. Manche dieser Kombinationen haben sich jedoch deutlich häufiger durchgesetzt als andere. Die Frage, worauf der Erfolg dieser Merkmalskombinationen beruht, beschäftigt Biologen bereits seit Generationen. Ein internationales Team von 36 Forschenden aus 14 Ländern ist der Lösung dieses Rätsels jetzt mit Hilfe der Globalen Datenbank für Pflanzenmerkmale (TRY) einen wichtigen Schritt näher ge-kommen. Im Vordergrund standen hier nicht die taxonomischen Arten, sondern es wurden "funktionelle Merkmale" der Arten und deren Kombinationen miteinander verglichen.

Die Forscher werteten Merkmale von über 46.000 Gefäßpflanzen aus 423 Pflanzenfamilien aus, die die bisher größte veröffentlichte Spannweite an Wachstumsformen und Standorten repräsentieren. Das Hauptaugenmerk lag auf den sechs Schlüsselmerkmalen maximale Wuchshöhe, Stammdichte, Gewicht der Samen, Größe der Blätter, deren Struktur und deren Stickstoffgehalt. Diese sechs Merkmale sind entscheidend für Wachstum, Überleben und Fortpflanzung. Die in der Studie erstmals analysierten Kombinationen dieser Merkmalsausprägungen lieferten das bislang umfassendste Bild über die bemerkenswerte Funktions- und Formenvielfalt von Gefäßpflanzen auf unserer Erde.

Die Studie deckte weiterhin auf, dass heutige Gefäßpflanzen nur einen kleinen Teil des Spektrums an Merkmalen nutzen – verglichen mit den unzähligen Möglichkeiten, die durch freie und voneinander unabhängige Kombination aller sechs Merkmale denkbar wären. Drei Viertel der global gefundenen Merkmalskombinationen verteilen sich auf lediglich zwei Hauptmerkmale: die Gesamtgröße der Pflanze sowie die Konstruktion der Blätter, welche durch Photosynthese die Energieversorgung der Pflanze sichern. „Ebenso wie die Milchstraße keine grenzenlose Wolke sondern eine flache Scheibe ist, variieren Pflanzen nicht in sechs Dimensionen, sondern als Scheibe nur in zweien“, berichtet Prof. Sandra Díaz von der Universidad Nacional de Córdoba in Argentinien.

Der jetzt erstmals „kartografierte“ multidimensionale Raum aus sechs Funktionsmerkmalen ist breit, vielfältig und zerstückelt. Seine Ränder sind von Arten besetzt, die extreme Ausprägungen markieren, z.B. von der kleinen Modellpflanze Acker-Schmalwand (Arabidopsis thaliana) bis hin zum über 50 Meter hohen Paranussbaum (Bertholletia excelsa), vom weichblättrigen Ährigen Tausendblatt (Myriophyllum spicatum) bis hin zur stechenden Andentanne (Araucaria araucana), vom empfindlichen Gemeinen Stechapfel (Datura stramonium) bis hin zum winterharten Silberbaum (Hakea leucoptera), von den winzigen Blüten des Heidekrauts (Calluna vulgaris) bis hin zu den großen Blüten der Indischen Lotusblume (Nelumbo nucifera). Die Studie stellt damit auch die Frage, ob die in den molekularen Pflanzenwissenschaften häufig als Modellpflanze verwendete Acker-Schmalwand (Arabidopsis thaliana) überhaupt repräsentativ für etwa 320.000 Pflanzenarten auf unserem Planeten ist, da sie offenbar ein Extrem darstellt.

Schon lange wurde nach einem Muster gesucht, das sowohl die starke Spezialisierung als auch die große Vielfalt an Gefäßpflanzen erklären kann. „Erst jetzt können wir diese Merkmals-Daten auf der Ebene aller Pflanzenfamilien und auf globaler Skala untersuchen. Ermöglicht wird dies durch die weltweite Kooperation im Rahmen der TRY-Initiative“, betont Dr. Jens Kattge vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena, der die globale Datenbank koordiniert.

Die Pflanzen, die heute auf der Erde leben, sind die Gewinner einer langen Evolution. Wenn man die selbe Untersuchung mit Pflanzen aus der Frühzeit der Erdgeschichte machen würde, ergäbe sich ein anderes Bild. “Unsere Ergebnisse können nicht komplett erklären, weshalb ein großer Teil der potenziellen Merkmale von den meisten Pflanzen nicht genutzt wird. Denn biomechanisch und physiologisch wären noch viel mehr Kombinationen an Merkmalen möglich. Wir nehmen daher an, dass die Beschränkung auf zwei Dimensionen der Merkmalsvariation vor allem den pflanzlichen Wettbewerb widerspiegelt. Es ist allerdings auch möglich, dass in der Evolution die Kombination bestimmter Merkmale noch gar nicht aufgetreten ist“, erklärt Prof. Christian Wirth vom iDiv, dem MPI-BGC und der Universität Leipzig.

Neben neuen Interpretationsansätzen zur Evolution der Pflanzen sind die Ergebnisse unmittelbar relevant für eine Reihe wissenschaftlicher Langzeit-Forschungsprojekte. So bietet die Studie den bisher breitesten empirischen Hintergrund, um Theorien zu den ökologischen Strategien von Pflanzen zu überprüfen, die sich auf die verschiedenen Aspekte des darwinistischen Kampfes ums Dasein konzentrieren. Zum anderen können mit dem globalen Spektrum der Pflanzenmerkmale großskalige Vegetations- und Ökosystemmodelle für die langfristige Klimavorhersage verbessert werden.



Original-Veröffentlichung:
Sandra Díaz, Jens Kattge, Johannes H. C. Cornelissen, Ian J. Wright, Sandra Lavorel, Stéphane Dray, Björn Reu, Michael Kleyer, Christian Wirth, I. Colin Prentice, Eric Garnier, Gerhard Bönisch, Mark Westoby, Hendrik Poorter, Peter B. Reich, Angela T. Moles, John Dickie, Andrew N. Gillison, Amy E. Zanne, Jérôme Chave, S. Joseph Wright, Serge N. Sheremet’ev, Hervé Jactel, Christopher Baraloto, Bruno Cerabolini, Simon Pierce, Bill Shipley, Donald Kirkup, Fernando Casanoves, Julia S. Joswig, Angela Günther, Valeria Falczuk, Nadja Rüger, Miguel D. Mahecha & Lucas D. Gorné (2015)
The global spectrum of plant form and function. Nature (24 Dec 2015).
http://dx.doi.org/10.1038/nature16489




Kontakte:
Dr. Jens Kattge
Tel.: +49-3641-57-6226
jkattge@bgc-jena.mpg.de

Prof. Christian Wirth
Tel. +49-341-97-38591
cwirth@uni-leipzig.de

Original-Veröffentlichung (Nature)
Kommentar (Nature)

Pressemitteilung (pdf)









Workshop & Kolloquium: Kommunikation von Klimaforschung
21. Januar - 22. Januar 2016

Klimaforschung: Komunikation von Forschungsergebnissen für die Gesellschaft und die Politik

In einem key-note Vortrag am 21. Januar wird Hans von Storch (Emeritus-Direktor, Institut für Küstenforschung am Helmholtz-Zentrum Geesthacht - Zentrum für Material- und Küstenforschung) dieses Thema beleuchten. Der Vortrag ist offen für externe Gäste und dient gleichzeitig als Einführung in den IMPRS-Workshop des nächsten Tages.

Im ganztägigen workshop am 22. Jaunar werden Nachwuchswissenschaftler aus der Klimaforschung in die themen-spezifische Wissenschaftskommunikation eingeführt. Der workshop wird geleitet von Marie-Luise Beck (Geschäftsführerin des DKK, Deutsches Klima-Konsortium).

Webseite des IMPRS workshops










Wie die Taiga das Weltklima verändern kann
4. Januar 2016



Regeneration eines Waldes in der sibirischen Taiga nach einem Brand. Wo einst hauptsächlich Nadelbäume wuchsen, dominieren jetzt Laubbäume die Vegetation. Foto: Susanne Tautenhahn
In den kaltgemäßigten Breiten der Nordhalbkugel sind die Folgen des Klimawandels bereits jetzt zu beobachten. Hier – von Kanada und den USA, über Skandinavien bis Russland und Japan – wachsen die borealen Nadelwälder, die Susanne Tautenhahn im Rahmen ihrer Promotion am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena untersucht hat. Wie die Wissenschaftlerin, jetzt am Institut für Spezielle Botanik der Uni Jena, mit einem internationalen Team in einer Publikation schreibt, verändert der Temperaturanstieg diese Wälder. So zum Beispiel durch Waldbrände, die infolge des Klimawandels häufiger und intensiver auftreten; gleichzeitig geraten die natürlichen Regenerationsprozesse der Wälder aus dem Gleichgewicht.

In der Folge können die borealen Nadelwälder nicht nur von Laubbäumen verdrängt werden und ihr charakteristisches Aussehen verlieren, sondern selbst maßgeblich das Weltklima beeinflussen. Ihre Studie haben die Forscher aus Jena, Freiberg, Leipzig, Krasnoyarsk (Russland) und Gainesville (USA) kürzlich in der Fachzeitschrift „Global Change Biology“ veröffentlicht (DOI: 10.1111/gcb.13181).

Original-Pressemeldung der FSU Jena
Original-Publikation
Pressemitteilung der Max-Planck-Gesellschaft










Thüringens Forschungspreis teilen sich in diesem Jahr drei Institute in Jena
15. März 2016



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Klima-Messturm höher als Eiffelturm
24. August 2015



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Der Turmbau zu Amazonien
23. August 2015



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Schmutz in Gesteinsproben narrt Geowissenschaftler
27. Mai 2015



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Ende einer Laborkarriere
14. Januar 2016



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Atemtest des Regenwalds wirft neue Fragen auf
22. Januar 2016



Blick vom ATTO-Turm auf den Regenwald, (c) Uwe Schultz, MPI-BGC
Pressemitteilung unseres ESRP-Partners MPI für Chemie in Mainz

Unsere Atmosphäre verfügt mit den sogenannten Hydroxylradikalen (OH) über ein effizientes Selbstreinigungsmittel. Diese Radikale oxidieren Kohlenwasserstoffe, wie beispielsweise das Treibhausgas Methan sowie Abgase aus Verkehr und Industrie, sodass sie anschließend mit dem Regen ausgewaschen werden können. Dieser Reinigungsvorgang findet vorwiegend über den Tropen statt. Bisher ging man davon aus, dass im Regenwald die flüchtige organische Verbindung Isopren den größten Anteil der Reaktionspartner für das OH stellt. Eine aktuelle Studie des Max-Planck-Instituts für Chemie, die in der Zeitschrift „Nature Communications“ Ende Januar veröffentlicht wurde, zeigt nun jedoch, dass im tropischen Regenwald des Amazonas Isopren vor allem in der Trockenzeit nur für rund 20 Prozent der OH-Reaktionsrate verantwortlich ist. Welche Stoffe für die restlichen 80 Prozent ausschlaggebend sind, ist bisher noch ungeklärt.

Über ein Jahr lang beobachtete Jonathan Williams in Zusammenarbeit mit der Forschergruppe um Jürgen Kesselmeier, die beide Gruppenleiter am MPI für Chemie sind, und dem Instituto Nacional de Pesquisas da Amazonia (INPA) in Brasilien die untersten 80 Meter der Amazonas Atmosphäre. Dabei stießen die Wissenschaftler auf Unerwartetes. Ein Vergleich der Gesamtreaktionsrate von Hydroxylradikalen mit den Werten einzeln gemessener Spurengase wie beispielsweise Isopren zeigte große Lücken auf. In der Regenzeit konnten 5 bis 15 Prozent der OH-Reaktivität nicht erklärt werden und in der Trockenzeit sogar rund 80 Prozent.

„Bisher wurde angenommen, dass Isopren der Hauptreaktionspartner der OH-Radikale im Regenwaldgebiet sei. Unsere Vergleichsmessungen aber weisen deutlich auf bisher unbekannte, durch unsere Messungen nicht erfasste Reaktionspartner mit OH hin“, fasst Jonathan Williams zusammen. „Was wir entdeckt haben, kann man gut mit der schwarzen Materie in der Astronomie vergleichen. Es ist bekannt, dass es sie gibt, aber man kann nicht erklären, was sie ist. Damit vergleichbar haben wir nun deutliche Hinweise auf Spurengase in der Tropenluft gefunden, die wir bisher noch nicht genauer identifizieren konnten. Aber wir wissen nun, dass sie existieren müssen“, erklärt er weiter.

Auch Jürgen Kesselmeier überraschten die neuen Daten: „Arbeiten unter natürlichen Bedingungen in einem Ökosystem wie dem Amazonas Regenwald sind immer für Überraschungen gut. Allein die Anzahl der schon bekannten flüchtigen Verbindungen, die die Bäume an die Atmosphäre abgeben, ist atemberaubend hoch. Jetzt müssen wir wohl auch noch einige bisher unbekannte Spurengase suchen.“

Im vergangenen Jahr konnte der 325 Meter hohe ATTO Klimamessturm mit Unterstützung des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie in Jena im Amazonas Regenwald fertig gestellt werden. Die Forscher hoffen, die durch ihre jetzige Studie aufgeworfenen Fragen anhand weiterer Messungen in den luftigen Höhen von ATTO klären zu können. „Auf 300 Metern taucht man genau in die Zone ein, in der der Reinigungsprozess der Atmosphäre abläuft. Dort sind wir mittendrin im Atem des Regenwaldes und können die unbekannten Chemikalien entlarven“, wirft Jonathan Williams einen Blick auf die Zukunft.

„Mit dieser Studie aus dem Herzen des Amazonas erhalten wir einen außerordentlich wertvollen Einblick in den Kreislauf des Hydroxyl-Radikals, eines Moleküls, das neben einigen anderen, eine bedeutende Rolle bei der Entfernung von Treibhausgasen aus der Atmosphäre spielt.“ erzählt Jost Lavric vom MPI für Biogeochemie und ergänzt „Ich bin sehr gespannt darauf, was wir zukünftig aus den Langzeit-Beobachtungen am ATTO-Turm über das sich ändernde Klimasystem erfahren werden.“

Hintergrundinformation:
Vor allem zwei Gründe sprachen bisher dafür, dass Isopren der Hauptreaktionspartner der OH-Radikale ist: Einerseits besitzt die flüchtige organische Verbindung eine hohe Reaktionsfähigkeit (auch als Reaktivität bezeichnet). Andererseits macht Isopren weltweit einen Großteil der bekannten Emissionen aus - rund die Hälfte aller biogenen Emissionen weltweit wird Isopren zugeschrieben. Globale Isopren Emissionen sind etwa dreimal so hoch wie alle anthropogenen Emissionen zusammen genommen.

Originalveröffentlichung:
„Unexpected seasonality in quantity and composition of Amazon rainforest air reactivity”
A.C. Nölscher, A.M. Yañez-Serrano, S. Wolff, A Carioca de Araujo, J.V. Lavric, J. Kesselmeier & J. Williams
DOI: 10.1038/ncomms10383

Kontakt am MPI für Biogeochemie:
Dr. Jost Lavric
Tel.: +49 (0)3641 57 6368
Email: jlavric@bgc-jena.mpg.de


Link zum Artikel in NATURE Communications










Meeting Partnerschaft Erdsystemforschung (ESRP)
31. Mai - 2. Juni 2016



Das diesjährige ESRP Meeting wird in Mainz im Schloss Waldthausen vom 31. Mai bis 2. Juni 2016 stattfinden.

Webseite Partnerschaft Erdsystemforschung










Forsche Schüler am MPI für Biogeochemiee
28. April 2016



Forsche Schüler am MPI für Biogeochemie

Liebe Schülerinnen und Schüler,
Ihr seid herzlich eingeladen, am Donnerstag, den 28. April 2016 einen Blick hinter die Kulissen zu werfen und die Forschung an unserem Institut kennen zu lernen. Dazu solltet Ihr Forschergeist mitbringen und Lust haben, zu experimentieren.

09:00 Begrüßung, kurze Institutsvorstellung und Hinweise zum Programm
09:20 Wie werde ich WissenschaftlerIn? Doktoranden stellen sich vor
10:00 Projekte

Die Geheimnisse des Bodens lüften!

Der Boden, über den wir tagtäglich laufen, wimmelt nur so vor Leben. So kann zum Beispiel ein Teelöffel Waldboden bis zu 100 Millionen Bakterien, 30.000 Einzeller, 1000 Fadenwürmer und 60 km Pilzfäden enthalten. Die unterirdische "Erdbevölkerung" ist also weitaus größer als die oberirdische. Diese Gemeinschaft ist unermüdlich damit beschäftigt, Stoffkreisläufe am Laufen zu halten, indem sie abgestorbene Pflanzenteile zerkleinert und zersetzt und so Nährstoffe wieder für Pflanzen verfügbar macht. Ohne sie wäre oberirdisches Leben nicht möglich.
Du lernst hier unter anderem, woher der Boden kommt, wie man „den Boden anspricht“ und wie man die Atmung dieser Gemeinschaft messen kann. Wer ist Teil der unterirdischen Bevölkerung und wie sehen die aus? Ist das in jedem Boden gleich?

13:00 Abschlussvortrag im Abbe-Zentrum

"Schulzeit vorbei - jetzt geht das Leben los! - Tipps und Ideen, wie es weitergehen kann"
Hier erfolgt auch die Ausgabe der Teilnahmebestätigungen!
Die Veranstaltung endet gegen 14 Uhr.




Anmeldeformular


Antrag auf Freistellung vom Unterricht


Fotofreigabe





Radiokarbon in der Ökologie und den Erdsystemwissenschaften
24. Juli - 29. Juli 2016



Hands-on activities focus on creating a tracer-free lab environment and avoiding contamination in the field and lab, collecting samples in the field, choosing standards and blanks, processing and analyzing samples in the laboratory, and analyzing and interpreting radiocarbon data.

Webseite Radiocarbon Short Course

Flyer









Unterirdische CO2-Speicherung: Risiken für Stoffkreisläufe im Boden
23. Februar 2016



Mofette, (c) Dr. Felix Beulig
Hohe Konzentration von Kohlendioxidgas in Böden kann die Gemeinschaften von Bodenlebewesen langfristig stark verändern – und damit auch Prozesse im Ökosystem wie den unterirdischen Kohlenstoffkreislauf und die Kohlenstoffspeicherung. Zu diesem Ergebnis kommt ein Team der Universitäten Jena, Wien, Greifswald, Oslo sowie des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie und des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) in einem Fachartikel, der in der ersten Ausgabe des Journals Nature Microbiology veröffentlicht worden ist. Für ihre Studie hatten die Forschenden Bodenorganismen und Stoffkreisläufe an einer natürlichen Kohlendioxidquelle (Mofette) und in einem Vergleichsboden untersucht. Die Ergebnisse erlauben Rückschlüsse auf die Auswirkungen möglicher Lecks bei der CO2-Einlagerung im Untergrund, die langfristig das Nahrungsnetz und den Stoffwechsel im Boden verändern könnten.

Je deutlicher die Dimensionen der globalen Erwärmung werden, umso größer wird auch der Druck, Möglichkeiten zu finden, um einen weiteren Anstieg der Konzentration von Kohlendioxid in der Atmosphäre zu vermeiden. Dabei wird auch die Abscheidung und unterirdische Speicherung dieses Treibhausgases diskutiert. Doch welche Auswirkungen und Risiken hätten solche Speicher?

Was passieren würde, wenn ein solcher Speicher undicht würde, lässt sich kaum durch praktische Versuche herausfinden. In den letzten Jahren ist daher ein kleines Tal im tschechischen Bäderdreieck zu einer Art Freilandlabor geworden. Denn hier strömt in sogenannten Mofetten CO2 in großen Mengen natürlich aus der Tiefe. An diesen Spätfolgen des Vulkanismus lassen sich die Auswirkungen hoher CO2-Konzentrationen studieren, ohne dass der Mensch in die Natur eingreifen muss. Heilbäder wie Karlovy Vary (Karlsbad), Mariánské Lázne (Marienbad) oder Františkovy Lázn? (Franzensbad), aber auch die Kurorte Bad Elster und Bad Brambach in Sachsen verdanken ihre Existenz den vulkanischen Aktivitäten in früheren Zeiten.

CO2 im Boden bewirkt, dass Bodentiere ausgeschlossen wurden

Das Team unter der Leitung von Prof. Dr. Kirsten Küsel vom Lehrstuhl für Aquatische Geomikrobiologie der Friedrich-Schiller-Universität Jena (FSU) nahm rund um eine Mofette den Boden unter die Lupe, in dem die Luft durch beinahe reines CO2 geprägt war. Von 2012 bis 2014 sammelten die Forschenden dreimal pro Jahr Proben. Diese verglichen sie anschließend mit Proben von einem Vergleichsboden ohne erhöhte CO2-Konzentration, der nur wenige Meter entfernt war. „In dem Boden von der Mofette fanden wir deutlich mehr organisches Material, also Reste von abgestorbenen Pflanzen und Tieren, die normalerweise von kleinen Bodentieren und von Einzellern, Bakterien und Pilzen abgebaut werden“, berichtet Dr. Felix Beulig von der Friedrich-Schiller-Universität Jena, der inzwischen an der Universität Aarhus in Dänemark forscht. Durch moderne chemische und molekularbiologische Methoden konnten die Forschenden den Mechanismus aufdecken, der diese Veränderung bewirkt hatte: Das CO2 hatte die Lebensbedingungen im Boden so verändert, dass Bodentiere ausgeschlossen wurden und sich die Gemeinschaft der Mikroorganismen hin zu weniger vielfältigen, dafür aber höher spezialisierten Arten verschoben hatte. Dadurch wurde das Nahrungsnetz im Boden weniger effizient beim Abbau von organischem Material, das sich daraufhin im Boden angereichert hatte. Zudem konnte durch Isotopenmessungen gezeigt werden, dass im organischen Bodenmaterial große Mengen an Kohlenstoff aus dem Erdmantel gebunden war. Diesen hatten zuvor Pflanzen und Mikroorganismen über das ausströmende CO2 aufgenommen.

Sogenannte „omics“-Methoden hatten es den Forschenden erlaubt, gleichzeitig die gesamte in allen Bodenlebewesen vorhandene Erbinformation (DNA und RNA) bei ihrer Analyse zu berücksichtigen. Zudem konnte das Team feststellen, welche Erbinformation gerade aktiv genutzt wurde. Dadurch ließen sich Rückschlüsse auf jene Stoffkreisläufe im Boden ziehen, die Bindung und Abbau von Kohlenstoff beeinflussen. „Unsere Ergebnisse lassen darauf schließen, dass extrem hohe Konzentrationen von Kohlendioxid langfristig das Nahrungsnetz und den Stoffwechsel im Boden verändern“, erklärt Prof. Kirsten Küsel von der Friedrich-Schiller-Universität Jena und dem iDiv. Die umfassende Analyse mit einer Kombination von „omics“- und biogeochemischen Methoden wurde auch von Prof. Dr. Joshua Schimel von der University of California in einem Kommentar hervorgehoben, der in der gleichen Ausgabe von Nature Microbiology erschienen ist.

Die untersuchte Mofette ist ein extremes Habitat, das lange als lebensfeindlicher Ort galt. Dass stark angepasste Organismen sich dort aber durchaus wohl fühlen, konnte das Forscherteam bereits im vorigen Jahr zeigen. Die aktuelle Studie brachte nun Einblicke in die komplexen Zusammenhänge zwischen Organismengemeinschaften und der Kohlenstoffdynamik im Boden. Die Ergebnisse werden helfen, die Umweltrisiken der unterirdischen CO2-Speicherung besser beurteilen zu können. [T. Arnhold, T. Turrini]

Original-Veröffentlichung:
Felix Beulig, Tim Urich, Martin Nowak, Susan E. Trumbore, Gerd Gleixner, Gregor D. Gilfillan, Kristine E. Fjelland and Kirsten Küsel (2016):
Altered carbon turnover processes and microbiomes in soils under longterm extremely high CO2 exposure.
Nature Microbiology Vol. 1, Article number: 15025. 27 January 2016.
doi:10.1038/nmicrobiol.2015.25

Kommentar (“News and Views”):
Joshua Schimmel (2016): Microbial ecology: Linking omics to biogeochemistry.
Nature Microbiology Vol. 1, Article number: 15028. 27 January 2016.
doi:10.1038/nmicrobiol.2015.28


Kontakt am MPI für Biogeochemie:
Prof. Susan E. Trumbore, PhD
Tel: +49 (0)3641 57 6110
Email: trumbore@bgc-jena.mpg.de

apl.Prof. Dr. Gerd Gleixner
Tel: +49 (0)3641 57 6172
Email: ggleix@bgc-jena.mpg.de

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Pressemitteilung von iDiv









Dynamik und Rolle der Bodenerosion im Klimawandel
8. April 2016



Dr. Jean-Philippe Jenny
Menschliche Aktivitäten wie großflächige Bebauung oder intensive Landwirtschaft beeinflussen die Bodenerosion mit Folgen für die Nahrungsversorgung, Wasserverfügbarkeit und den Klimawandel. Kohlenstoff kann aus den Böden in die Seen und Wasserspeicher gelangen oder in die Atmosphäre entweichen, ein Fakt, der bei vielen Modellen zum globalen Kohlenstoffzyklus fehlt. In seinem neuen Projekt will Dr. Jean-Philippe Jenny die Daten zu den Seesedimenten für das letzte Jahrhundert in Ökosystemmodelle integrieren, um Erosionsdynamiken zukünftig leichter erkennen und voraussagen zu können und die Abschätzungen für den Kohlenstoffzyklus zu verbessern.

Ab Juni 2016 wird J.P. Jenny dabei durch das renommierte Post Doc-Stipendium des AXA Forschungs-Fonds (AXA Research Fund) gefördert. Das Projekt wird in der Gruppe von Dr. Nuno Carvalhais in der Abteilung Biogeochemische Integration am MPI für Biogeochemie durchgeführt.

Webseite Gruppe Model-Daten Integration










El Nino erhöht atmosphärische CO2-Konzentration
14. April 2016



(Bild von: Martin Jehnichen)
Das an Mauna Loa beobachtete jährliche CO2 Wachstum spiegelt ziemlich genau die weltweite Zunahme dieses Treibhausgases wider. In der Tat wurde bei der Station Cape Grim auf Tasmanien in der Südhemisphäre ein vergleichbarer Wert von 3.1 ppm gemessen. Und auch an den von uns betriebenen Stationen in Sibirien, im Amazonas, auf den Kapverden und in Namibia finden wir eine vergleichbare Zunahme. Wie ist dieser starke Anstieg einzuordnen?

Die primäre Ursache der atmosphärischen CO2-Zunahme ist die Verbrennung von fossilen Energieträgern: Kohle, Öl und Gas. Dazu kommt ein wesentlich kleinerer Beitrag aus Änderungen der Landnutzung, vor allem aus Rodungen des Regenwaldes in den Tropen zur Gewinnung von Acker- und Weideflächen. Belastbare Zahlen zu den jüngsten Emissionen liegen noch nicht vor, aber eine erste Hochrechnung des “Global Carbon Projects” aus dem letzten Jahr kommt auf einen Ausstoß von insgesamt fast 40 Milliarden Tonnen CO2 im Jahre 2015.

Das CO2 verbleibt aber nicht einfach stabil in der Atmosphäre, sondern wird zu einem beträchtlichen Teil von der Landvegetation und den Ozeanen, den sogenannten CO2-Senken, aufgenommen. Im langfristigen Mittel verbleiben von den anthropogenen CO2 Emissionen etwa 45 Prozent in der Atmosphäre. Die CO2-Senke im Ozean kann direkt aus Schiffsmessungen ermittelt werden. Sie führt zu der problematischen Versauerung der Ozeane. Bei der Senke auf dem Lande gibt es noch einige Unsicherheiten. Wir vermuten, dass vor allem die noch intakten Wälder der Taiga Sibiriens und Kanadas einen namhaften Beitrag des Überschuss-CO2 aufnehmen.

Aus jahrzehntelanger Forschung weiß man aber über das Potenzial dieser Senken zur Aufnahme von CO2 gut Bescheid. Extrapoliert man die CO2-Senken auf das Jahr 2015, dann müssten in der Atmosphäre etwa 18 Milliarden Tonnen CO2 verbleiben.

Die im Jahre 2015 beobachtete atmosphärische Zunahme ist jedoch um einiges höher. Andererseits lag sie im Vorjahr mit 14 Milliarden Tonnen CO2 allerdings auch wesentlich tiefer. Sieht man sich die Daten im Detail an, dann erkennt man, dass die Wachstumsraten des CO2 zwar langfristig zunehmen, jedoch von Jahr zu Jahr sehr stark schwanken. Diese Schwankungen hängen mit natürlichen Klimaanomalien zusammen. Insbesondere der El Niño mit seinen weltweiten Auswirkungen hat einen starken Einfluss auf die Wachstumsrate des atmosphärischen CO2. Während eines El Niño-Jahres, wie z.B. in 2015, steigt die atmosphärische CO2-Konzentration besonders stark an. Das hängt damit zusammen, dass er in den normalerweise feuchten tropischen Regenwäldern Südostasiens und in Teilen des Amazonasbeckens Dürren verursacht. Diese Trockenheit wird oft von der lokalen Landbevölkerung für Brandrodungen genutzt, wobei viele der Feuer außer Kontrolle geraten. Aber es entstehen auch natürliche Feuer durch Blitze. Beides trägt in diesen Regionen großräumig zu einer hohen Luftbelastung an Kohlenmonoxid, Rauch und Ruß bei. Das lässt sich unter anderem sehr gut mit Hilfe der Fernerkundung durch Satelliten vom Weltraum aus beobachten. Der dabei verbrannte Kohlenstoff addiert sich zu den Emissionen aus der Verbrennung von fossilen Energieträgern und führt so zu einer besonders hohen Anstiegsrate des atmosphärischen CO2. Mit dem Abklingen des El Niño-Phänomens reduzieren die wieder einsetzenden Niederschläge die Vegetationsfeuer und die anomalen CO2 Emissionen aus den betroffenen Regionen gehen wieder auf ein Normalmaß zurück.

Webseite (Editorial) des DKK










ERC advanced grant an Sue Trumbore für Analyse des terrestrischen Kohlenstoffkreislaufs
18. April 2016



(Bild von: Sven Doering)
Übergeordnetes Ziel von S. Trumbores erfolgreichem ERC-Projektantrag “14Constraint” ist es, Radiokarbon-Daten als Bedingung für das Verständnis von Verteilungsprozessen des Kohlenstoffs in Böden und in Ökosystemen zu gewinnen, aus verschiedenen Quellen zusammen zu führen und global auszuwerten. Damit können Schlüsselprozesse des Kohlenstoffkreislaufs, auch im Rahmen komplexer Erdsystem-Modelle, besser charakterisiert werden.

Weiterführende Informationen sind auf der englischen Seite zu finden.

Webseite der Abteilung
Pressemitteilung der MPG










Matthias Forkel erhält Wissenschaftspreis des Beutenberg Campus
12. Mai 2016



Matthias Forkel, vormals Doktorand am Max-Planck-Institut für Biogeochemie, erhält den diesjährigen Wissenschaftspreis des Beutenberg Campus in der Kategorie „Ausgezeichnete Dissertation“.

Schon während seiner Schulzeit hat sich Matthias Forkel brennend für das Klimasystem der Erde interessiert und eine eigene auf Schüler zugeschnittene Webseite zu diesem Thema betrieben. Er folgte seinen Interessen und studierte Geographie und Geoinformatik an der Friedrich-Schiller-Universität Jena, wo er 2015 am Fachbereich Geographie promovierte.

In seiner Doktorarbeit beschäftigte er sich mit den Wechselwirkungen zwischen Klima, Vegetation und dem globalen Kohlenstoffkreislauf. Um Computermodelle der Landoberfläche (Ökosystemmodelle) zu verbessern, nutzte er Beobachtungsdaten von Satelliten. Sie geben unter anderem Auskunft über jahreszeitliche Entwicklungen, die Änderungen in der Bedeckung der Landoberfläche oder den Strahlungshaushalt. Vergleiche von Satellitendaten und Computermodellen erlaubten M. Forkel zum einen, die Datenqualität zu beurteilen, aber auch die Ökosystemmodelle weiter zu verbessern. Letzteres ist von großer Bedeutung, um die Auswirkungen des Klimawandels auf die Ökosysteme besser abschätzen zu können.

Während seiner Dissertation hat Matthias Forkel mit Wissenschaftlern vom Potsdam Institut für Klimafolgenforschung (PIK), dem Laboratoire du Climat et de L’Environnement (LSCE) in Paris und dem Scripps Institut für Ozeanographie in La Jolla, Kalifornien erfolgreich zusammengearbeitet.

Seit letztem Herbst setzt Dr. Forkel seine Forschung an der Technischen Universität Wien fort, wo er mit einem Stipendium der Europäische Raumfahrtagentur ESA ausgezeichnet wurde.

Alljährlich verleiht der Beutenberg Campus e.V. zwei mit 1000 Euro dotierte Wissenschaftspreise an junge Forscher für ihre ausgezeichneten Dissertationen und ihre hervorragenden Arbeiten als Nachwuchswissenschaftler. Die diesjährige Preisverleihung erfolgt im Rahmen der nächsten Noblen Gespräche im Herbst.

Forkel, Matthias, Controls on Global Greening, Phenology and the Enhanced Seasonal CO2 Amplitude: Integrating Decadal Satellite Observations and Global Ecosystem Models. 2015, Friedrich-Schiller-Universität, Jena.

Webseite des Beutenberg Campus e.V.










Susan Trumbore neues Mitglied der Leopoldina
26. Mai 2016



Foto: Markus Scholz für die Leopoldina
Susan Trumbore, Direktorin am MPI für Biogeochemie, wird heute offiziell als neues Mitglied in der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina willkommen geheißen.

Die Nationale Akademie der Wissenschaften in Halle an der Saale veranstaltet am 26. Mai 2016 ihr Leopoldina Symposium zu den Lebenswissenschaften. Es werden aktuelle Entwicklungen und Ergebnisse in den Lebenswissenschaften diskutiert und die neuen Mitglieder, darunter Prof. Susan Trumbore, stellen sich mit ihrer Forschung vor.

Die Leopoldina wurde 1652 gegründet und versammelt mit etwa 1500 Mitgliedern hervorragende Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus rund 30 Ländern. Sie ist der freien Wissenschaft zum Wohle der Menschen und der Gestaltung der Zukunft verpflichtet. Als Nationale Akademie Deutschlands vertritt die Leopoldina die deutsche Wissenschaft in internationalen Gremien und nimmt zu wissenschaftlichen Grundlagen politischer und gesellschaftlicher Fragen unabhängig Stellung. Hierzu erarbeitet sie unabhängige Expertisen von nationaler und internationaler Bedeutung. Die Leopoldina fördert die wissenschaftliche und öffentliche Diskussion, sie unterstützt wissenschaftlichen Nachwuchs, verleiht Auszeichnungen, führt Forschungsprojekte durch und setzt sich für die Wahrung der Menschenrechte verfolgter Wissenschaftler ein.

Pressemitteilung Leopoldina
Webseite Leopodina










Vermessung der globalen Photosynthese
13. Juni 2016



Vortrag von Prof. Reichstein, am 13.06.2016 um 20 Uhr im Cafe Wagner, im Rahmen des vom Deutschen Jungforschernetzwerk - juFORUM e.V. organisierten SciencePub:

"Die Photosynthese ist ein faszinierender molekularer Prozess. Gleichzeitig wäre ohne ihn unsere Atmosphäre Sauerstoff arm und Kohlendioxid reicher, und alles höhere Leben käme zu erliegen. Ebenso hängt die Ernährung der Weltbevölkerung komplett von ihr ab. Wie kann man nun bestimmen, wieviel CO2 durch die Photosynthese global aufgenommen wird? Die Antwort darauf liegt in geschickter Kombination von Ökosystembeobachtung, Fernerkundung mit Satelliten und Big Data, wie der Vortrag zeigen wird."

link zur Veranstaltung

Einladung









Neues Buch zu Radiokohlenstoff und Klimawandel
5. Juli 2016



Teilansicht Beschleuniger am MPI für Biogeochemie
MPI-BGC Direktorin Susan Trumbore hat ein neues Buch mit dem Titel „Radiocarbon and Climate Change“ herausgegeben, gemeinsam mit zwei weiteren führenden Wissenschaftlern auf dem Gebiet der Radiokarbonmessungen und deren Anwendung in der Ökologie und den Erdsystemwissenschaften.

Das Buch richtet sich in erster Linie an alle Forschenden dieser Fachgebiete, die sich für Beschleuniger-Massenspektrometrie interessieren. Die Kapitel beschäftigen sich mit der Entdeckung von Radiokarbon, der Geschichte der Messmethoden, mit dem Radiokohlenstoff in der Atmosphäre, den Ozeanen und auf der Landoberfläche, sowie mit Fragen zum Klimawandel und wie Radiokarbon und Stabile Isotope dazu beitragen können, den anthropogenen Anteil am Klimawandel zu quantifizieren.

Informationen zum Buch auf der Verlags-Webseite










Förderung von iDiv wird verlängert
6. Juli 2016



iDiv-Wissenschaftler bei der Feldarbeit, Foto: Stefan Bernhardt, iDiv
Nach einer überaus erfolgreichen ersten Förderperiode erhält das in 2012 eingerichtete Deutsche Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig weitere Förderung von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG). Die Fördersumme beträgt rund 36,5 Millionen Euro für die nächsten vier Jahre.

Das Max-Planck-Institut für Biogeochemie ist eines der außeruniversitären Institutionen, die sich an iDiv beteiligen. Prof. Christian Wirth, geschäftsführender Direktor von iDiv, ist gleichzeitig Max-Planck Fellow am MPI für Biogeochemie.

Weitere Informationen entnehmen Sie bitte den Pressemitteilungen und Webseiten.

Pressemitteilung von iDiv
Pressemitteilung Deutsche Forschungsgemeinschaft
Informationen über iDiv










Tutorium zum "tiefen Lernen"
6. Oktober 2016



Das Michael Stifel Center Jena, Kooperationspartner vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie, richtet einen Übungstag zu "tiefem Lernen" aus.
Willkommen sind Gruppenleiter, Post-Doktoranden, Doktoranden und Studierende, die sich intensiv mit Software und deren Anwendung auseinander setzen möchten.

Michael Stifel Center Jena










Kohlendioxidmessungen mit Drohnen - neue Möglichkeiten für die Klimaforschung
22. Juli 2016



Oktokopter misst Kohlendioxid (Foto: Martin Kunz)
Während der Messkampagne „ScaleX“, koordiniert vom Institut für Meteorologie und Klimaforschung (IMK-IFU, Garmisch-Partenkirchen), untersuchte ein internationales Team aus rund 60 Forschern, Technikern und Studenten im Juni und Juli dieses Jahres eine Graslandschaft in Peißenberg-Fendt. Das Spektrum der eingesetzten Messsysteme reichte dabei von Bodenkammern über mit Sensoren bestückte unbemannte Fluggeräte bis zur Fernerkundung mit Schall- und Radiowellen sowie Lasern. Die gleichzeitige Erfassung vieler verschiedener Parameter soll es ermöglichen, auch komplexere Fragen zu beantworten: Wie gut stimmen auf verschiedenen Wegen ermittelte Werte für den Stoffaustausch zwischen Ökosystem und Atmosphäre überein? Lassen sich Abweichungen durch meteorologische Einflüsse erklären? Welche Auswirkungen hat das komplexe Terrain mit Erhebungen von 150 m in einem Umkreis von 2 km auf die Messung von Austauschflüssen?

Dr. Jost V. Lavric und Martin Kunz vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena stellten für die Kampagne “COCAP“, ein speziell für unbemannte Fluggeräte entwickeltes Kohlendioxidmessgerät zur Verfügung. Das rund 1 kg leichte Gerät setzten sie in Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Richard Grant und Evan Flatt von der Purdue University in West Lafayette (USA) auf einem Oktokopter ein, um die räumliche Verteilung und zeitliche Veränderung der atmosphärischen Kohlendioxidkonzentration zu untersuchen. Unter Einbeziehung meteorologischer Daten errechnen sie daraus den nächtlichen Kohlendioxidausstoß von Boden und Vegetation.

Unbemannte Fluggeräte, ausgerüstet mit leichten und präzisen Messgeräten für Treibhausgase, könnten in Zukunft angesichts ihrer flexiblen Einsetzbarkeit zu einem wertvollen Werkzeug für die Erforschung klimarelevanter Wechselwirkungen zwischen Bio-, Geo- und Atmosphäre werden. Die während ScaleX gewonnenen Daten werden es erlauben, diesen Ansatz voranzutreiben und mit unabhängigen Methoden zu vergleichen.

Hintergrund:
Der Klimawandel bringt neben der Erderwärmung auch eine Veränderung der Niederschlagsverteilung mit sich und hat dadurch maßgeblichen Einfluss auf Ökosysteme. Da Pflanzen, Tiere und Mikroorganismen große Mengen an Treibhausgasen mit ihrer Umwelt austauschen, kann es zu Rückkopplung kommen: wird beispielsweise durch höhere Produktivität der Pflanzen mehr Kohlendioxid gebunden, schwächt das die Erderwärmung ab und man spricht von einer negativen Rückkopplung. Ebenso sind positive, also den Klimawandel verstärkende Rückkopplungen möglich, wenn zum Beispiel Bodenorganismen unter den veränderten klimatischen Bedingungen mehr Treibhausgase produzieren.

Die Rückkopplung von Ökosystemen auf das Klima spielt eine wichtige Rolle bei der Vorhersage des zukünftigen Klimawandels, ist aber bislang nur unzureichend verstanden. Um diese Wissenslücke zu schließen, beobachten Wissenschaftler auf der ganzen Welt den Stoffaustausch zwischen Ökosystemen und der Atmosphäre. Die dabei verwendeten Methoden sind häufig mit Einschränkungen verbunden: Sie decken nur kleine Flächen von wenigen Quadratmetern ab, sind nur über einheitlicher Vegetation anwendbar oder erfordern flaches Terrain. Darüber hinaus ist zum Teil unklar, inwieweit die an einzelnen Stationen beobachteten Veränderungen auf größere Gebiete übertragen werden können. ScaleX wird dabei helfen, diese Einschränkungen zu überwinden.

Kontakt:
Dr. Jost V. Lavric
jost.lavric@bgc-jena.mpg.de
Tel. 3641 57 63 68

Martin Kunz
mkunz@bgc-jena.mpg.de
Tel. 3641 57 63 14











Wissenschaft 325 Meter über dem Dschungel
22. März 2016



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Jena-Experiment zur Biodiversität mit weiteren vier Millionen Euro gefördert
16. Februar 2016



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Mit Drohnen und Laser: Klimaforschung im großen Stil
14. Juli 2016



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"The Jena Experiment": Spielwiese für Wissenschaftler in der Saaleaue
19. Juli 2016



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Besuch der Sommerschule an der Universität Jena
13. Juni 2016



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Dünge-Effekt durch CO2
21. Mai 2016



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Bäume verkraften Klimawandel wohl doch besser
24. März 2016



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21. Thüringer Forschungspreis geht an drei verschiedene Institute in Jena
15. März 2016



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Thüringer Forschungspreis geht an drei Institute in Jena
14. März 2016



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Was der Erdboden übers Klima verrät
14. März 2016



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Thüringer Forschungspreis für Institute in Jena
18. Februar 2016



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Boden: Kohlendioxid-Speicher verändern Stoffkreisläufe
23. Februar 2016



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3D-Mikroskop, Artenschutz, Schmerzempfindlichkeit: Alle Thüringer Forschungspreis für Institute in Jena
18. Februar 2016



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Workshop: Modeling Soil Organic Matter Dynamics Using Radiocarbon and SoilR
10. Oktober - 14. Oktober 2016



Terrestrischer Radiokohlenstoff
Während des fünftägigen Workshops am Max-Planck-Institut für Biogeochemie lernen die Teilnehmer, R Package SoilR zu verwenden, um organische Bodenmaterie aus verschieden Bobachtungsdatensätzen in dynamischen Modellen anzuwenden. Ein besonderer Schwerpunkt liegt dabei auf der Verwendung von Radiokarbon zur Parameterisierung der Modelle.

Die Teilnehmer müssen ihre eigenen Datensätze mitbringen und klare Forschungsfragen formulieren, an den sie arbeiten möchten.

Beispiele für Datensätze, die genutzt werden können sind
1) Kohlenstoffvorräte und Gasflüsse für bestimmte Standorte,
2) Fraktionen organischer Bodensubstanz mit Radiokarbonwerten,
3) Zeitreihen von Bodenatmung aus Inkubationsexperimenten, die Isotopenwerte beinhalten,
4) Radiokarbonwerte aus Bodenprofilen.

Fragen und Anmeldung zum Workshop bitte per Email an Dr. Carlos A. Sierra (csierra@bgc-jena.mpg.de).

Workshop










Atmosphärenwissenschaftler der NASA und des MPI für Biogeochemie treffen sich auf Ascension Island
29. August 2016



Ein Forschungsflugzeug der US-Weltraumbehörde NASA machte kürzlich Station auf Ascension Island. An Bord der fast 45 Jahre alten DC-8 befanden sich neben den etwa 40 Wissenschaftlern und der Crew auch über 20 Messinstrumente, mit denen vor allem die Verteilung von Schwebeteilchen (Aerosolen), Treibhausgasen und Luftschadstoffen in der Atmosphäre gemessen wird.

Steve Wofsy von der Harvard Universität, im MPI für Biogeochemie gut bekannt als Mitglied des Fachbeirats, leitet die Atmospheric Tomography Mission (ATom). Bei dieser NASA_Mission soll eine globale Bestandsaufnahme der Erdatmosphäre gemacht werden. In mehreren Etappen fliegt die Maschine immer wieder zwischen nördlichem und südlichem Polarkreis hin und her. Dabei steigt sie immer wieder auf ihre maximale Flughöhe von ca. 12 km, um danach auf eine Höhe von nur 200 m abzusinken. In einem Zeitraum von 4 Jahren soll so ein großer Teil der Erdoberfläche zu allen Jahreszeiten abgedeckt werden.

Ascension Island war dabei ein besonderer Zwischenstopp. Auf dieser einsamen Insel im Südatlantik befindet sich eine Station des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie (MPI-BGC). Als Teil des Total Carbon Column Observing Networks (TCCON) misst sie dort bereits seit 4 Jahren als einzige Station in der Äquatorregion des Atlantischen Sektors die Konzentrationen der wichtigsten Treibhausgase. Der Vergleich der Daten zwischen Flugzeug und Bodenstation ist eine einzigartige und extrem wertvolle Gelegenheit. Damit beim Eintreffen der NASA-Maschine auch alles funktionierte, flog das Team des MPI für Biogeochemie bereits eine Woche vorher nach Ascension. Glücklicherweise spielte auch das Wetter mit, denn die Bodenmessungen benötigen Sonnenlicht.

Die Vergleiche sollen fortgesetzt werden. Der nächste Besuch der NASA DC-8 ist für Februar 2017 geplant.

Kontakt:
Dr. Dietrich Feist
Tel. 03641 57 6378
E-Mail: dfeist@bgc-jena.mpg.de


ATom Mission der NASA
TCCON










IMPRS-gBGC workshop 'Plan B – how to find your career outside academia'
9. November - 10. November 2016



Careers in German universities and research institutes are difficult. Towards the end of your PhD or at the beginning of your postdoctoral years you need to decide whether you like to continue your career up to the professor or if you leave academia and public funded research institutes. This step is difficult to the biggest part of PhD researchers because until then they did not find or try alternative career paths.
In the workshop we will first find out which competencies you have gained until now. Based on the competencies we will explore the labour market and develop ideas of job profiles that fit you. You will receive an introduction to the job search and learn to know relevant job listings. Furthermore we will discuss if it might be an alternative to start your own business. In addition we will consider at what point "Plan B" should begin: How long can you manage to leave academia with success? The next day, a single or small group coaching (one hour maximum) is offered to provide you the opportunity to ask specific questions that the workshop did not touch. Appointments for the coaching can be made in advance or at the workshop.

IMPRS Workshop Plan B










Biogeochemical Cycles in the Earth System
16. November - 2. Dezember 2016



Goal of the module is an overview over the global Earth System, its major components (atmosphere, ocean, land surfaces and cryosphere), their interactions through exchanges of energy, momentum and materials, and the major physical, chemical and biological processes controlling these exchanges.
A special emphasis is given to the role of the global cycles of biogeochemical elements and their modifications in the context of global change.

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IMPRS workshop on data visualisation
1. Dezember - 2. Dezember 2016



This two-day workshop enables the participants to effectively create figures that add impact to their publications. The workshop is divided into two one-day modules: Principles and Applications. On the first day, the principles module will focus on topics such as understanding the purpose of a figure, choosing the most appropriate plot type, and the science of perception. On the second day, the applications module will focus on the practical implementation of data visualisation principles using the R statistical programming environment. The Grammar of Graphics plotting concept will be introduced. In this technique, we begin to understand quantitative plots like written sentences. By rearranging grammatical elements in text (punctuation, clause order), and using specific words (adjectives, adverbs), we can subtly control the message we want to communicate. The same holds true for data visualisations. Here, we rearrange layers and use specific geoms to achieve the message we want to communicate with our data visualisations.

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Ein Lernort aus Lärchenholz
21. September 2016



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Im Zeichen der Lärche
22. September 2016



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Über allen Wipfeln
28. September 2016



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Neue Software soll Pflanzeneigenschaften automatisch erkennen
13. Oktober 2016



Scan einer herbarisierten Pflanze (Foto: Herbarium Haussknecht)
Das Herbarium Haussknecht in Jena beherbergt eine große Anzahl getrockneter Pflanzen, die zum Teil in den letzten Jahren in Form hochaufgelöster Bilder digitalisiert wurden. Die darin verborgenen Informationen sollen nun besser nutzbar gemacht werden. In dem kürzlich bewilligten Projekt MAMUDS (Managing Multimedia Data for Science) entwickelt ein Forscherteam aus Jena und Tunesien eine Software, mit der automatisch Informationen zu Pflanzeneigenschaften wie Blattgröße und Blattform aus der Bildersammlung extrahiert werden können.

Bewährt sich dieser Programm-Prototyp bei den Bildern vom Herbarium Haussknecht, soll das Projekt später auf andere internationale und historische Sammlungen von Pflanzenbildern ausgeweitet werden. Um die die funktionelle Diversität von Pflanzen global zu erfassen, werden die herausgelesenen Eigenschaften auch in der TRY-Datenbank erfasst. Diese weltweit größte Datenbank wird am Max-Planck-Institut für Biogeochemie unter der Leitung von Dr. Jens Kattge betrieben. Das weitgehend ‚open access‘ geführte Archiv beinhaltet mittlerweile 5,6 Millionen Pflanzenmerkmale von etwa 100.000 Pflanzenarten.

Dr. Jitendra Gaikwad, Leiter der iDiv-Biodiversitätsinformatik, koordiniert das MAMUDS- Projektteam aus Wissenschaftlern vom Deutschen Zentrum für Biodiversitätsforschung iDiv, der Universität Jena und der Universität von Sfax (Tunesien). MAMUDS wird vom Bundesforschungsministerium und dem tunesischen Forschungsministerium mit jeweils rund 25.000 Euro für zwei Jahre gefördert.

Kontakt am Max-Planck-Institut für Biogeochemie:
Dr. Jens Kattge
Tel.: 03641 57-6226
E-Mail: jkattge@bgc-jena.mpg.de

Webseite iDiv - Presseinformation
Webseite TRY-Datenbank
Herbarium Haussknecht










Vortrag: Vegetationsmuster geostatistisch abbilden
7. Dezember 2016



Vortragsankündigung:

Mapping the Significance of El Nino/La Nina Impacts on Vegetation Patterns in the Amazon Basin

Die Erkennung räumlich-zeitlicher Muster in klimabedingten Vegetationsveränderungen stellt eine methodische Herausforderung dar. Sie steht im Zentrum des Vortrags von Dr. Sean A. McKenna von IBM Research (Dublin). Unter Verwendung von Vegetationsmustern im Amazonasgebiet, die mit El Nino / La Nina zusammenhängen, stellt Dr. McKenna die von ihm entwickelten innovativen geostatistische Verfahren zur Lösung dieses Problems vor.
Alle Interessierten sind dazu herzlich eingeladen.

Dr. McKenna ist der diesjährige Distinguished Lecturer der International Association for Mathematical Geosciences (IAMG). Mit seinem Vortrag folgt er einer Einladung von Prof. A. Brenning (Lehrstuhl für Geoinformatik) im Namen des Michael Stifel Center Jena. Diese gemeinsame Einrichtung der Friedrich-Schiller-Universität Jena und der Max-Planck-Institute für Biogeochemie und Menschheitsgeschichte fördert die interdisziplinäre datengetriebene und simulationsbasierte Forschung und Lehre in Jena.

Ort: Hörsaal des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie, Beutenberg-Campus, Hans-Knöll-Straße 10, Jena
Zeit: 07.12.2016, 10:15 Uhr

Webseite Sean McKenna
Webseite Michael Stifel Center Jena

Ankündigung









Rekordanstieg des atmosphärischen CO2 aufgrund geschwächter Aufnahme in der Biosphäre
14. November 2016



Blick auf den Amazonas Regenwald in Brasilien, einer riesigen Kohlenstoffsenke, vom ATTO-Klimamessturm (Foto: Jost Lavric)
Obwohl die anthropogenen Emissionen in 2015 nur sehr gering angestiegen sind, markiert die Zunahme von 23Gt Kohlendioxid (CO2) in der Atmosphäre pro Jahr einen neuen Wachstumsrekord. Sie übertrifft damit auch den Zuwachs der vorherigen Dekade, der im Durchschnitt bei 16 Gt CO2 pro Jahr lag. Das Jahr 2016 könnte mit 25 Gt CO2 pro Jahr einen weiteren Rekord aufstellen. Die atmosphärische CO2-Konzentration liegt nun um 44 Prozent höher als in vorindustrieller Zeit und ist damit die höchste der letzten 800 000 Jahre.

Verursacht wird die hohe Wachstumsrate des atmosphärischen CO2 hauptsächlich durch eine verminderte Kohlenstoffspeicherung der Landbiosphäre. Sie steht im Zusammenhang mit einem El Nino- Ereignis von Mai 2015 bis Juni 2016, welches zu ungewöhnlich warmen und trockenen Bedingungen in den Tropen geführt hatte. Im Jahr 2015 speicherten die Landökosysteme nur 7 [4 – 10] Gt CO2 pro Jahr, was etwa 60 Prozent der durchschnittlichen Rate der vorigen Dekade entspricht.

„Was wir hier sehen, ist die Antwort der tropischen Landökosysteme auf starke jährliche Klimaschwankungen“ erklärt Dr. Sönke Zaehle vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena, der Modellsimulationen zur Studie beitrug. „Die Landbiosphäre reduziert durch ihre Kohlenstoffspeicherung im Mittel die Wachstumsrate des atmosphärischen Kohlendioxids, ein Prozess, der sich sehr wahrscheinlich auch in den nächsten Jahren fortsetzen wird. Jahre wie 2015 zeigen, dass wärmere Temperaturen und insbesondere verstärkte Trockenheit in bestimmten Regionen unserer Erde diese Kohlenstoffspeicherung beeinträchtigen können.“

Das Hoch in der atmosphärischen Wachstumsrate entwickelte sich vor dem Hintergrund stagnierender globaler CO2-Emissionen aus fossilen Quellen, die im dritten Jahr in Folge nicht mehr so stark anstiegen und letztlich bei etwa 36.3 Gt CO2 pro Jahr stagnierten (entsprechend einem globalem Mittel in den Pro-Kopf Emissionen von 4.9 t CO2 pro Jahr). Prof. Corinne Le Quéré von der University of East Anglia, Hauptautorin der Studie, erklärt „Dieses dritte Jahr mit beinahe Null-Wachstum der fossilen Emissionen ist beispiellos in einer Phase starken ökonomischen Wachstums. Möglicherweise deutet dies auf eine langfristige Entkopplung der Wachstumsraten von fossilen Emissionen und Ökonomie hin.“

Eine Verifizierung der anthropogenen Emissionen und ihrer Trends auf nationaler Ebene ist mit den momentanen Messmethoden aufgrund der Variabilität der Kohlenstoffflüsse in der Umwelt nicht zuverlässig möglich. Dies bedeutet auch, dass es mit den heutigen Mitteln noch etwa 5 bis 10 Jahre dauern würde, bis sich ein möglicher Gipfelpunkt in den fossilen Emissionen unabhängig bestätigen ließe.

Publikation:
Global Carbon Budget 2016
Le Quéré, C., Andrew, R. M., Canadell, J. G., Sitch, S., Korsbakken, J. I., Peters, G. P., Manning, A. C., Boden, T. A., Tans, P. P., Houghton, R. A., Keeling, R. F., Alin, S., Andrews, O. D., Anthoni, P., Barbero, L., Bopp, L., Chevallier, F., Chini, L. P., Ciais, P., Currie, K., Delire, C., Doney, S. C., Friedlingstein, P., Gkritzalis, T., Harris, I., Hauck, J., Haverd, V., Hoppema, M., Klein Goldewijk, K., Jain, A. K., Kato, E., Körtzinger, A., Landschützer, P., Lefèvre, N., Lenton, A., Lienert, S., Lombardozzi, D., Melton, J. R., Metzl, N., Millero, F., Monteiro, P. M. S., Munro, D. R., Nabel, J. E. M. S., Nakaoka, S., O’Brien, K., Olsen, A., Omar, A. M., Ono, T., Pierrot, D., Poulter, B., Rödenbeck, C., Salisbury, J., Schuster, U., Schwinger, J., Séférian, R., Skjelvan, I., Stocker, B. D., Sutton, A. J., Takahashi, T., Tian, H., Tilbrook, B., van der Laan-Luijkx, I. T., van der Werf, G. R., Viovy, N., Walker, A. P., Wiltshire, A. J., and Zaehle, S.
Earth Syst. Sci. Data, 8, 605-649, doi:10.5194/essd-8-605-2016, 2016.
http://www.earth-syst-sci-data.net/8/605/2016/

Diese Pressinformation ist Teil des Globalen Kohlenstoffbudgets 2016, welches jährlich im Rahmen des Globalen Kohlenstoffprojekts veröffentlicht wird. Weitere Informationen und Daten dazu finden Sie hier:
-Le Quéré et al. (2016) Global Carbon Budget 2016. Earth System Science Data
Access:
- Daten und Graphiken
- Datenschnittstelle zur Datensuche
Soziale Medien:
- Infographik
Funding:
- Beiträge zum Globalen Kohlenstoffbudget 2016 werden durch Forschungsinstitutionen und staatliche Stellen in verschiedenen Ländern gefördert.
- Der Globale Kohlenstoffatlas, der einen vereinfachten Zugang zu Emissionsdaten bereitstellt, wird durch die BNP Paribas Foundation gefördert.
- Eine vollständige Liste der Förderer findet sich in Tabelle B1 der ESSD Veröffentlichung.


Kontakt:
Dr. Sönke Zaehle
Abt. Biogeochemical Integration
MPI für Biogeochemie
07745 Jena
Tel: +49 (0)3641-576230
E-Mail: szaehle@bgc-jena.mpg.de

Daten und Fakten
Kohlenstoffbilanzen

Pressemitteilung zum Herunterladen (pdf)









Intensive Landwirtschaft bewirkt Gleichförmigkeit im Grünland
30. November 2016



Intensive Grünlandbewirtschaftung (Foto von Oliver Mohr, www.pixelio.de)
Werden Grünlandflächen intensiv gedüngt, gemäht und beweidet, verringert sich im Laufe der Zeit die Anzahl der Arten. Gleichzeitig ändert sich aber auch die Artenzusammensetzung dergestalt, dass überall die gleichen Arten übrigbleiben, und zwar unabhängig von regionalen Gegebenheiten, wie Klima, Geologie und Topografie.

Die Studie, die heute im Wissenschaftsmagazin Nature online veröffentlich wurde, fußt auf Daten aus 150 Grünlandflächen der Biodiversitätsexploratorien mit mehr als 4000 berücksichtigten Arten vom Einzeller bis zum Wirbeltier.

Markus Lange, Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Biogeochemie, ist einer der 300 Forscher, die zu der Langzeitstudie beigetragen haben. Er beschäftigt sich seit langem mit den Effekten der Landnutzung auf die Biodiversität in ökologischen Freilandflächen, jedoch hat er seinen Schwerpunkt von Bodentieren mittlerweile auf Pflanzendiversität und organische Bodenmaterie verlagert.

Weitere Informationen finden Sie in der Pressemitteilung der TU München und in der Originalveröffentlichung:
Martin M. Gossner et all: Land-use intensification causes multitrophic homogenization of grassland communities, Nature 2016.
DOI: doi:10.1038/nature20575

Kontakt:
Dr. Markus Lange
Tel.: 03641 - 57 6168
E-Mail: markus.lange@bgc-jena.mpg.de

Pressemitteilung der Technischen Universität München
Biodiversitätsexploratorien
Webseite Markus Lange










Vegetations- und Klimaforscher erhält Beutenberg Campus-Preis
30. November 2016



Preisverleihung durch Prof. Wilhelm Boland an Matthias Forkel
Matthias Forkel, vormals Doktorand am Max-Planck-Institut für Biogeochemie, erhält den diesjährigen Wissenschaftspreis des Beutenberg Campus in der Kategorie „Ausgezeichnete Dissertation“. Geehrt wird er für seine Untersuchungen zum Einfluss der nördlichen Biosphäre auf den Anstieg der jahreszeitlichen Schwankungen des atmosphärischen Kohlendioxidgehalts, womit er einen Rückkopplungseffekt zwischen Klima und Vegetation bestätigen konnte.

Alljährlich verleiht der Beutenberg Campus e.V. zwei mit 1000 Euro dotierte Wissenschaftspreise an junge Forscher für ihre ausgezeichneten Dissertationen und ihre hervorragenden Arbeiten als Nachwuchswissenschaftler. Die diesjährige Preisverleihung erfolgt am 1. Dezember 2016, ab 17 Uhr, im Rahmen der Noblen Gespräche am Beutenberg Campus.

Der Gewinner des Dissertationspreises, Matthias Forkel, interessiert sich bereits seit seiner Schulzeit brennend für das Klimasystem der Erde und betrieb währenddessen eine eigene, auf Schüler zugeschnittene Webseite zu diesem Thema. Er folgte seiner Begeisterung und studierte Geographie und Geoinformatik an der Friedrich-Schiller-Universität Jena, wo er 2015 am Fachbereich Geographie promovierte.

In seiner Doktorarbeit beschäftigte er sich mit den Wechselwirkungen zwischen Klima, Vegetation und dem globalen Kohlenstoffkreislauf. Der Schwerpunkt seiner Arbeit lag dabei auf der Phänologie der Vegetation, also ihrer im Jahresablauf periodisch wiederkehrenden Entwicklungsstadien und Ausprägungen. Diese wurden einerseits mittels optischer Fernerkundung beobachtet und andererseits mit Vegetationsmodellen als Reaktion auf meteorologische Bedingungen modelliert.

Beobachtungsdaten von Satelliten gaben ihm unter anderem Auskunft über jahreszeitliche Entwicklungen, die Änderungen in der Bedeckung der Landoberfläche oder den Strahlungshaushalt. Durch Abgleich der Computermodelle mit solchen Satellitendaten konnte M. Forkel dann zum einen die Datenqualität beurteilen, aber auch die Ökosystemmodelle weiter verbessern. Letzteres ist von großer Bedeutung, um die Auswirkungen des Klimawandels auf die Ökosysteme besser abschätzen zu können.

Als wesentliches Ergebnis seiner Forschung konnte M. Forkel belegen, dass eine florierende Vegetation die jährlichen Kohlendioxid-Schwankungen verstärkt. Die Differenz zwischen den jährlichen Minima und Maxima der Kohlendioxid-Konzentration steigt vor allem in den hohen nördlichen Breiten, weil Pflanzen vor allem im Norden besser wachsen. Grund ist der Klimawandel: „Die höheren Temperaturen lassen die Pflanzen nördlich des 45. Breitengrades stärker sprießen als früher“, so Forkel, „die borealen Wälder breiten sich immer weiter aus, Büsche und Sträucher besiedeln die einstmals karge Tundra, und die Vegetationsperiode beginnt insgesamt früher im Jahr.“

Während seiner Dissertation hatte Matthias Forkel mit Wissenschaftlern vom Potsdam Institut für Klimafolgenforschung (PIK), dem Laboratoire du Climat et de L’Environnement (LSCE) in Paris und dem Scripps Institut für Ozeanographie in La Jolla, Kalifornien erfolgreich zusammengearbeitet. Seit Januar 2016 setzt Dr. Forkel seine Forschung an der Technischen Universität Wien fort, wo er mit einem Stipendium der Europäische Raumfahrtagentur ESA ausgezeichnet wurde.

Webseite Beutenberg Campus e.V.

Pressemitteilung (pdf)









Vegetationsmuster geostatistisch abbilden
5. Dezember 2016



Sean A. McKenna
Vortragsankündigung:

Mapping the Significance of El Nino/La Nina Impacts on Vegetation Patterns in the Amazon Basin

Die Erkennung räumlich-zeitlicher Muster in klimabedingten Vegetationsveränderungen stellt eine methodische Herausforderung dar. Sie steht im Zentrum des Vortrags von Dr. Sean A. McKenna von IBM Research (Dublin). Unter Verwendung von Vegetationsmustern im Amazonasgebiet, die mit El Nino / La Nina zusammenhängen, stellt Dr. McKenna die von ihm entwickelten innovativen geostatistische Verfahren zur Lösung dieses Problems vor.
Alle Interessierten sind dazu herzlich eingeladen.

Dr. McKenna ist der diesjährige Distinguished Lecturer der International Association for Mathematical Geosciences (IAMG). Mit seinem Vortrag folgt er einer Einladung von Prof. A. Brenning (Lehrstuhl für Geoinformatik) im Namen des Michael Stifel Center Jena. Diese gemeinsame Einrichtung der Friedrich-Schiller-Universität Jena und der Max-Planck-Institute für Biogeochemie und Menschheitsgeschichte fördert die interdisziplinäre datengetriebene und simulationsbasierte Forschung und Lehre in Jena.

Ort: Hörsaal des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie, Beutenberg-Campus, Hans-Knöll-Straße 10, Jena
Zeit: 07.12.2016, 10:15 Uhr

Webseite Sean A. McKenna
Michael Stifel Center Jena










Symposium: "Die Kohlenstoffsenke der nördlichen Hemisphäre - Fakten und Fiktion"
29. Mai - 31. Mai 2017



Borealer Wald (Foto: Steffen Schmidt)
Das Wissenschaftliche Symposium bringt namhafte Wissenschaftler zusammen,um über Fragen zur Kohlenstoffspeicherung in der nördliche Hemisphäre zu diskutieren.
Was wissen wir über den Umfang, Tendenzen und die Prozesse der nördlichen Kohlenstoffsenke?
Wo bestehen weiterhin Wissenslücken und wie können wir sie schließen?

Das Symposium ist nichtöffentlich.


Programm









ESRP Treffen
1. Juni - 2. Juni 2017



Die Partnerschaft Erdsystemforschung (ESRP) bündelt die wissenschaftliche Exzellenz verschiedener Forschungsrichtungen, um die Funktionsweise des komplexen Systems Erde sowie die Konsequenzen menschlicher Aktionen auf das Erdsystem besser zu verstehen.

Während des letzten Jahrhunderts veränderten sich Klima, Luftqualität, Biodiversität und Wasserverfügbarkeit merklich. Um Lösungen für die Probleme zu finden, die diese Veränderungen hervorrufen, studiert die ESRP die komplexen Interaktionen und Rückkopplungen von Land, Ozean, Atmosphäre, Biosphäre und dem Menschen im Feld, im Labor und durch Modelle.

Das Jahrestreffen der ESRP findet in 2017 in Jena statt.

Webseite ESRP










Sebastian Sippel erhält Bernd Rendel-Preis 2017
14. Juli 2017



Sebastian Sippel
Sebastian Sippel, seit kurzem Postdoktorand am Max-Planck-Institut für Biogeochemie, wird mit dem Bernd Rendel-Preis 2017 für Nachwuchs-Geowissenschaftler ausgezeichnet.

Sein Studium der Geoökologie absolvierte Sebastian Sippel an der Universität Bayreuth, parallel dazu erwarb er im Rahmen eines Auslandsaufenthalts in Oxford einen Master of Science im Fach „Environmental Change and Management“. Seit 2014 promovierte er in Jena am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in der Abteilung Biogeochemische Integration und an der ETH Zürich über die Frage, wie sich klimatische Extremereignisse auf geoökologische Prozesse, insbesondere auf Interaktionen von Biosphäre und Atmosphäre, auswirken. Es geht also um die Frage, ob zunehmende Extremereignisse möglicherweise einen Effekt auf den globalen Kohlenstoffkreislauf haben. Für seine herausragenden Arbeiten im Bereich der Geoökologie, die sowohl auf Beobachtungen wie auch auf Modellergebnissen basieren, erhält Sippel den Bernd Rendel-Preis 2017. Die Jury überzeugte er, weil er sich nicht scheute, etablierte Ansätze zu hinterfragen. So bewies er in einer seiner neun Erstautoren-Publikationen in hervorragenden Fachzeitschriften, dass eine Reihe von früheren Studien den Anstieg in Temperaturextremen systematisch überschätzt habe.

Seit 2002 vergibt die Deutsche Forschungsgemeinschaft alljährlich den Bernd Rendel-Preis an junge Geowissenschaftlerinnen und –wissenschaftler, die ihre Promotion noch nicht abgeschlossen haben. Sebastian Sippel erhielt am Tag seiner Verteidigung die Nachricht, dass er zu den Preisträgern zählt.

Der mit 1500 Euro dotierte Preis wird am 25. September 2017 im Rahmen der Jahrestagung der Deutschen Geologischen Gesellschaft – Geologische Vereinigung (DGGV) in Bremen verliehen. Das Preisgeld soll wissenschaftlichen Zwecken dienen und insbesondere die Teilnahme an internationalen Kongressen und Tagungen ermöglichen.

Webseite Bernd Rendel-Preis
Webseite Sebastian Sippel

Presseinformation der DFG


Forschungsschwerpunkte von Sebatian Sippel







Wasser- der heimliche Treiber des Kohlenstoffkreislaufs?
16. Januar 2017



Charakteristische Trockenperioden im Wechsel mit ausgiebigen Regenzeiten prägen die Savanne, wie hier in Ostafrika. (Copyright Ulla Trampert / pixelio.de)
Aktuell nimmt die Landoberfläche etwa ein Viertel der anthropogenen Kohlendioxidemissionen aus der Atmosphäre wieder auf. Ob die Aufnahmefähigkeit dieser Kohlenstoffsenke erhalten bleibt und wie sie sich zukünftig weiterentwickeln wird, ist ungewiss. Wie sie reguliert wird, konnte nun eine Forschergruppe unter der Leitung des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie näher beleuchten: Global gesehen werden jährliche Schwankungen der Kohlenstoffsenke vornehmlich durch die Temperatur bestimmt. Blickt man aber auf die lokale Ebene, so ist die Wasserverfügbarkeit der dominierende Faktor. Die neue Studie zeigt auch, wie kompensierende Effekte der Wasserverfügbarkeit zu den Unterschieden zwischen lokalen und globalen Skalen führen.

Der aktuell fortschreitende Klimawandel ist gekennzeichnet durch steigende Kohlendioxidkonzentrationen in der Atmosphäre, die mit einer globalen Erwärmung einhergehen. Der seit Jahrzehnten gemessene Anstieg von atmosphärischem CO2 variiert allerdings erheblich von Jahr zu Jahr. Diese Variationen haben ihre Ursache vor allem in Schwankungen in der Kohlenstoffaufnahme durch die Landökosysteme und weniger in einer veränderter Aufnahme durch die Ozeane oder in Schwankungen der anthropogenen Emissionen.

Wie wird diese Landsenke reguliert? Die Frage, ob eher die Temperatur oder das Wasser das Aufnahmevermögen der Landvegetation bestimmen, wird unter den Wissenschaftlern kontrovers diskutiert. Nach heutigem Wissensstand stehen die jährlichen, globalen Schwankungen des Kohlenstoffhaushalts in statistischem Zusammenhang mit tropischen Temperaturen. Allerdings zeigen andere Untersuchungen, dass die stärksten Schwankungen in der Kohlenstoffaufnahme in großräumigen Gebieten auftreten, wo Wasserknappheit herrscht. Dieser scheinbare Widerspruch konnte nun durch ein internationales Expertenteam unter der Leitung des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie in Jena erklärt werden. In einem aktuellen Artikel des Wissenschaftsjournals Nature beschreiben Dr. Martin Jung und seine Teamkollegen, wie sie durch Kombination empirischer und prozessbasierter Computermodelle die Wirkung von Temperatur und Wasserverfügbarkeit auf den Kohlenstoffaustausch zwischen der Atmosphäre und der Landoberfläche auf unterschiedlichen Größenskalen analysierten.

Es zeigte sich, dass auf lokaler Ebene die Verfügbarkeit von Wasser entscheidend ist für die Jahr-zu-Jahr-Schwankungen der Kohlenstoffsenke. Die Wasserverfügbarkeit beeinflusst die Photosynthese, bei der Kohlendioxid aufgenommen wird und auch die Atmung der Pflanzen und Mikroorganismen, die wiederum CO2 in die Atmosphäre abgeben. In der Summe wird der Nettoaustausch von CO2 zwischen der Atmosphäre und der terrestrischen Biosphäre stark davon bestimmt, wieviel Wasser vorhanden ist. Eigenartigerweise werden auf globaler Ebene die Schwankungen im Nettoaustausch überwiegend durch die Temperatur reguliert.

"Was im ersten Moment als paradox erscheint, lässt sich mit einem Blick auf die verschiedenen räumlichen und zeitlichen Schwankungen im Zusammenspiel der Biosphäre und der Atmosphäre erklären", erläutert Dr. Martin Jung, Erstautor der Veröffentlichung. "Es gibt zwei sich kompensierende Wasser-Effekte." Die stärkste Kompensation entsteht durch ungleichmäßig auftretende Auswirkungen von außergewöhnlichen Wasseranomalien. "Wenn es in einem Gebiet der Erde sehr trocken ist, ist es in anderen Gebieten sehr feucht, so dass sich weltweit wasserbedingte Anomalien im Netto-Austausch des Kohlenstoffs gegenseitig fast aufheben." Das Wasser ist also der eigentliche Treiber des Kohlenstoffkreislaufs, auch global gesehen.

Die Ergebnisse der Studie klären nicht nur die scheinbar widersprüchlichen Ergebnisse zur Frage, ob das Wasser oder die Temperatur die Stärke der Landsenke bestimmen. Sie zeigen auch, wie wichtig es ist, das Augenmerk auf die Abweichungen von Klimavariablen in unterschiedlichen Untersuchungsräumen zu richten. "Die schlichte Beziehung zwischen der Temperatur und der globalen Kohlenstoffsenke an Land sollte man mit Vorsicht betrachten", resümiert Professor Markus Reichstein, Koautor der Untersuchungen und Direktor am Max-Planck-Institut für Biogeochemie, "sie sollte nicht für Rückschlüsse auf ökologische Prozesse oder gar Langzeitprognosen dienen."

Originalveröffentlichung:
Jung, M. et al. (2017). Compensatory water effects link yearly global land CO2 sink changes to temperature.
doi: 10.1038/nature20780

Kontakt:
Dr. Martin Jung
Email: mjung@bgc-jena.mpg.de
Tel: +49 (0)3641- 57 6261

Prof. Dr. Markus Reichstein
Email: mreichstein@bgc-jena.mpg.de
Tel: +49 (0)3641- 57 6200


Link zur Publikation
Abteilungswebseite Biogeochemische Integration
Blog des Ko-Autors Dr. Chris Huntingford










15 Jahre Jena Experiment
7. Februar 2017



Versuchsflächen des Jena Experiments im Frühsommer
Auf den 480 Wiesenparzellen mit unterschiedlicher Artenzusammensetzung untersuchen seit nunmehr 15 Jahren Wissenschaftler verschiedener Institutionen und Fachbereiche, wie sich die Artenvielfalt der Pflanzen, Tiere und Mikroorganismen auf die Ökosysteme auswirkt.

Initiator des Langzeitexperiments war seinerzeit Prof. Ernst-Detlef Schulze, ehemaliger Direktor am Max-Planck-Institut für Biogeochemie. Professor Gerd Gleixner, aus der Abteilung Biogeochemische Prozesse und seine Mitarbeiter untersuchen nach wie vor, wie sich die Menge des im Boden gespeicherten Kohlenstoffs in Abhängigkeit zur Diversität und über die Zeit verändert.

Unverändert betreut die Freiland-Servicegruppe des Instituts die seit 2002 auf dem Versuchsgelände an einem 5 Meter hohen Turm installierte Meteorologische Station und sorgt für die entsprechende Infrastruktur. Die Daten der Langzeitmessungen kann jeder Interessierte auf der Wetterseite des Instituts einsehen.

Um das 15-jährigen Bestehen des Jena Experiments zu feiern, laden die Friedrich-Schiller-Universität Jena und das Deutsche Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) zum Festsymposium am 7. und 8. Februar nach Jena ein.

Webseite Jena Experiment
Symposium
Wetterseite

Bilanz im Biotop









Projekt zur Beobachtung der Arktis gestartet
20. Februar 2017



Abnehmendes Meereis, auftauende Permafrostböden und Veränderungen in der Atmosphäre und der Ozeanzirkulation sind Anzeichen dafür, dass sich die Arktische Region sehr verändert. Diese Veränderungen sind regional spürbar, haben aber auch globale Auswirkungen. Menschliche Aktivitäten, wie die Ausbeutung von Bodenschätzen und die Schifffahrt, belasten die Umwelt zusätzlich.

Um extreme Wetterbedingungen zu erfassen, Änderungen im Meeresspiegel und in den Ökosystemen zu beobachten und die Erosion im Küstengebiet zu verfolgen, wurde das neues Projekt Integrated Arctic Observing System (INTAROS) ins Leben gerufen. Dazu versammelten vom 10. bis 12. Januar 2017 über einhundert internationale Polarwissenschaftler im norwegischen Bergen.

Vom MPI für Biogeochemie sind in INTAROS Prof. Dr. Martin Heimann, Direktor am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena und Dr. Mathias Goeckede, Gruppenleiter am Institut beteiligt. Der Nachwuchswissenschaftler und sein Team beteiligen sich an der Evaluierung von atmosphärischen Beobachtungsnetzwerken und werten die gewonnenen Daten aus, um die Prozesse um den Kohlenstoffkreislauf in den arktischen Gebieten besser verstehen zu können. “Wir sind bereits intensiv dabei, die arktischen Kohlenstoffflüsse aus der Sicht der Atmosphäre zu untersuchen. Dazu bedienen wir uns verschiedener Techniken, unter anderem betreiben wir einen neuen Messturm in Ambarchik am Nordmeer im Nordosten Sibiriens.” erläutert Dr. Goeckede. “INTAROS erlaubt uns, diese Aktivitäten auszuweiten und unsere Verbindung zur internationalen und interdisziplinären Wissenschaft zu verstärken“ untermauert er die Bedeutung des Projekts. Unter anderem wird im Rahmen von INTAROS in Ambarchik zusätzlich ein automatischer Luftprobensammler installiert werden.

INTAROS wird vom Nansen Environmental and Remote Sensing Center in Bergen, Norwegen koordiniert und gehört zu den vier Projekten, die die EU im Rahmen der Arktis-Strategie fördert. Das neue Projekt baut auf bereits vorhandenen Beobachtungssystemen und Datenbanken auf und erweitert diese um neue Systeme zur kontinuierlichen Überwachung biogeochemischer Parameter.

Kontakt:
Dr. Mathias Goeckede
E-Mail:mathias.goeckede@bgc-jena.mpg.de
Tel: +49-(0)151-5110 6657

Prof. Dr. Martin Heimann
E-Mail: martin.heimann@bgc-jena.mpg.de

INTAROS Webseite










Symposium zu globalen Entwicklungen im Baumsterben
21. Juni - 23. Juni 2017



Das Symposium "Crossing scales and disciplines to identify global trends in tree mortality as indicator of forest health" findet vom 21. bis 23. Juni 2017 auf Schloss Herrenhausen in Hannover statt.

Das Symposium wird unterstützt durch die Volkswagen-Stiftung.

Kontakt:
Dr. Henrik Hartmann
E-Mail: hhart@bgc-jena.mpg.de
Tel: +49.3641.576294











Vortrag Dr. Christian Hallmann über fossile Biomarker in präkambrischem Gestein
4. April 2017



Schwarzschiefer mit molekularen Überbleibseln mariner Algen (Foto: Christian Hallmann)
Im Rahmen des Bio-Geo-Kolloquiums der Friedrich-Schiller-Universität Jena hält Dr. Christian Hallmann, Leiter der Max-Planck-Forschungsgruppe Organismische Paleobiogeochemie, einen Vortrag über molekulare Biomarker in präkambruschen Gesteinen und den daraus resultierender Erkenntnissen zur Evolution eukaryotischer Algen:

Biomarker hydrocarbons in Precambrian rocks yield new insights to the evolution of eukaryotic algae

Dienstag, den 4. April 2017, Beginn 17 c.t.

Institut für Geowissenschaften,
Wöllnitzer Str. 7, 07749 Jena, Hörsaal


Bio-Geo-Kolloquium
Webseite Christian Hallmann

Ankündigung









FLUXCOM Workshop
16. Mai - 18. Mai 2017



(bitte besuchen sie unsere englische Seite)

Workshop webseite










BMBF unterstützt nächste Phase der ATTO-Klimamessstation in Brasilien
19. Mai 2017



Hoher ATTO-Meßturm (Bild: Karl Kuebler, MPI-BGC)
Die ATTO (Amazon Tall Tower Observatory) – Meßstation als außergewöhnliche Forschungsinfrastruktur wurde gemeinsam von Brasilien und Deutschland errichtet, federführend vom Max-Planck-Institut für Chemie (Mainz) und unter Mithilfe des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie. Die Station im Amazonas-Regenwald besteht neben 3 Messtürmen aus einer Forschungsstation und Versuchsfeldern. Mit 325 m ist der große ATTO-Meßturm der höchste Forschungsturm in Südamerika.

In der nächsten Phase der deutsch-brasilianische Kooperation wird diese Station nun für wissenschaftliche Forschungsprojekte über die Rolle des Amazonas-Regenwalds im Klima- und Erdsystem genutzt. Unter anderem kann dadurch eine wesentliche Lücke im globalen Klima-Beobachtungsnetzwerk geschlossen werden. Von deutscher Seite bewilligte das Bundesforschungsministerium BMBF ab Mai 2017 ein 3-jähriges Verbundvorhaben mit klimarelevanten Forschungsprojekten in dieser tropischen Schlüsselregion. Die deutschen Projektbeteiligten, die mit brasilianischen Partner vor Ort zusammenarbeiten, kommen vom:

Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Jena (Koordinator)
Max-Planck-Institute für Chemie, Mainz
Ruprecht-Karls-Universität, Heidelberg
Johannes Gutenberg Universität, Mainz
Universität Hamburg
Karlsruher Institut für Technologie, KIT












Die mittleren und höheren Breiten der nördlichen Hemisphäre nehmen weiterhin Kohlendioxid auf
16. Juni 2017



Prof. Dr. Martin Heimann (Foto: Martin Jehnichen)
Die Landvegetation und die Ozeane absorbieren in den nördlichen Breiten ungefähr ein Viertel des anthropogen erzeugten Kohlendioxids. Um über die wissenschaftlichen Hintergründe dieser Kohlenstoffsenke, ihrer Stabilität und neuerer Entwicklungen zu diskutieren, trafen sich internationale Experten auf dem Gebiet des Kohlenstoffkreislaufs zu einem dreitägigen Symposium am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena. Das Symposium ehrte gleichzeitig Prof. Dr. Martin Heimann, der im Frühjahr 2017 als Max-Planck Direktor in den offiziellen Ruhestand verabschiedet wurde.

Nur etwa 45 Prozent des anthropogenen Kohlendioxidausstoßes aus der Verbrennung von Kohle, Öl, Gas und aus Waldrodung sammelt sich in der Atmosphäre an, während die übrigen 55 Prozent zu fast gleichen Teilen von der Landoberfläche und den Ozeanen aufgenommen werden. Im Laufe der letzten 60 Jahre, in denen zuverlässige Messungen durchgeführt wurden, ist diese Verteilung bemerkenswert stabil geblieben. Seit etwa 30 Jahren zeigt sich deutlich, dass sich ein beachtlicher Teil dieser Kohlenstoffsenken in der nördlichen Hemisphäre befinden. Dafür verantwortlich sind vor allem die Vegetation der mittleren Breiten, die borealen Wälder im Norden und der nördliche Pazifik und Atlantik. Die Ausprägung und Besonderheiten dieser nördlichen Kohlenstoffsenken waren Gegenstand eines Symposiums am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena, an dem sich 120 Klimaforscher beteiligten, unter ihnen renommierte Wissenschaftler aus vier Kontinenten.

Die Pflanzendecke nimmt Kohlendioxid über den Prozess der Photosynthese auf. Diese Aufnahme steigt mit zunehmender CO2-Konzentration, was als CO2-Düngeeffekt bekannt ist. Dabei spielt allerding die Verfügbarkeit von Wasser und Nährstoffen eine begrenzende Rolle. Weiterhin tragen Änderungen im Landmanagement, insbesondere nachwachsende Wälder in den nördlichen und mittleren Breiten zur CO2-Aufnahme der Landvegetation bei. Ansteigende Temperaturen verstärken jedoch die Bodenatmung, bei der CO2 frei wird, und verringern damit die Bilanz der Netto-CO2- Aufnahme. Die Klimaerwärmung trägt zusätzlich dazu bei, dass Permafrost-Böden auftauen und Kohlendioxid und Methan freisetzen, beides wichtige Treibhausgase. Während die Emissionen in den höheren Breiten zur Zeit noch recht gering sind, wird erwartet, dass sie mit der Erwärmung der Arktis ansteigen und damit eine beträchtliche positive Rückkopplung beim Klima ausmachen.

Auch wenn viele dieser komplexen Landprozesse noch unzureichend aufgeklärt sind, so konnten doch in den vergangenen Jahrzehnten große Fortschritte bei der Entwicklung leistungsfähiger Instrumente gemacht werden. Dazu gehören hochauflösende Satellitenbeobachtungen, globale Bestandsaufnahmen unter Verwendung von Radiokarbon sowie beträchtliche Verbesserungen terrestrischer Biosphären-Modelle, mit umfassender Berücksichtigung der Kreisläufe von Wasser und Nährstoffen. Dieses gemischte Instrumentarium erlaubte es, viele einzelne Kausalzusammenhänge herauszufinden.

In den vergangenen Jahrzehnten ist auch die Ozean-Senke für Kohlendioxid erheblich angestiegen. Dies konnte durch eine Vielzahl neuer Beobachtungsplattformen einschließlich Messungen an Fähren und Frachtschiffen, autonomen Schwimmbojen und Ankerbojen für Tiefenprofile dokumentiert werden. Diese methodischen Fortschritte haben unser Wissen über den ozeanischen Kohlenstoffzyklus enorm erweitert. Von besonderem Interesse ist aber weiterhin die Frage, warum die Ozeansenke, obwohl sie wächst, gleichzeitig einer höheren Variabilität von Jahrzehnt zu Jahrzehnt unterliegt, als ursprünglich angenommen wurde.

Angesichts dieser verbesserten Sicht auf die komplexen Prozesse des Kohlenstoffkreislaufs an Land und im Ozean, ist es bemerkenswert, dass, insgesamt gesehen, die globale Kohlenstoffsenke bislang sehr stabil geblieben ist, zumindest im Mittel über die Jahrzehnte. Auf kürzeren Zeitskalen wird jedoch die interannuale Variabilität durch Klimaschwankungen bestimmt, wie beispielsweise durch die deutlich sichtbaren El Niño Ereignisse. Es ist eine offene Frage, ob diese Kurzzeitänderungen für unser Verständnis und das Ausmaß der Reaktion des globalen Kohlenstoffkreislaufs auf die langfristige globale Erwärmung unseres Jahrhunderts herangezogen werden können.

Prof. Dr. Martin Heimann als herausragenden Klimawissenschaftler gewürdigt

Das wissenschaftliche Symposium zur Nordhemisphären-Senke wurde Prof. M. Heimann für seine wegweisende Rolle als Klimaforscher gewidmet. Martin Heimann geht als Max-Planck Direktor am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in den offiziellen Ruhestand. Von Hause aus Physiker, spezialisierte er sich auf atmosphärische Treibhausgase, leistete Pionierarbeit bei den globalen Klimamodellen und etablierte Netzwerke atmosphärischer Messstationen. Er verbesserte erheblich hochpräzise Messmethoden, unter anderem Isotopenmessungen, und er war Mitbegründer des Europäischen ICOS-Netzwerks. Seine einflussreiche Rolle wurde in zahlreichen Symposium-Vorträgen der internationalen Experten gewürdigt; viele von Ihnen wurden von Martin Heimann während seiner erfolgreichen Karriere betreut.

Im Anschluss an seine Promotion an der Universität von Bern, arbeitete Prof. Heimann als Forschungsassistent bei Charles D. Keeling am Scripps Institut für Ozeanographie in La Jolla, USA. Er wurde danach Gruppenleiter am Max-Planck-Institut für Meteorologie in Hamburg und später am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena. Hier wurde er in 2003 zum Direktor der Abteilung Biogeochemische Systeme befördert. M. Heimann wurde zum Mitglied der Academia Europeaea und der Internationalen Eurasischen Akademie der Wissenschaften gewählt. Eine besondere Ehre wurde ihm mit der Medaille des A.M Obukhov Instituts für Atmosphärenphysik an der Russischen Akademie der Wissenschaften zuteil. Als Honorarprofessor lehrte er an der Friedrich-Schiller-Universität Jena, wurde mir dem Heinrich-Greinacher-Preis ausgezeichnet und leistete seinen Beitrag zur Verleihung des Nobelpreises an den IPCC in 2007.
Martin Heimann freut sich auf weitere spannende Forschungsprojekte als Emeritus-Direktor am Max-Planck-Institut für Biogeochemie und als Gastprofessor an Universität von Helsinki, Finnland.


Pressemitteilung (pdf)









Forschung für sauberes Trinkwasser
16. Juni 2017



Foto FSU Jena
Sauberes Trinkwasser ist hierzulande eine Selbstverständlichkeit. Rund 4,5 Milliarden Kubikmeter werden jedes Jahr in Deutschland verbraucht. Pro Kopf sind das etwa 120 Liter pro Tag. Mehr als zwei Drittel dieser Menge entstammt dem Grundwasser. Doch wie sicher sind diese lebensnotwendigen, unterirdischen Wasserreservoire angesichts intensiver Landnutzung, Umweltverschmutzung und des Klimawandels? Dieser Frage gehen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Friedrich-Schiller-Universität Jena, des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie (MPI-BGC), des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (IPHT) und des Helmholtz Zentrums für Umweltforschung (UFZ) im Sonderforschungsbereich (SFB) „AquaDiva“ nach. 2013 gestartet, wird der Forschungsverbund auch in den kommenden vier Jahren von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) unterstützt. Für die Förderperiode bis 2021 erhält das SFB-Team rund 9,5 Millionen Euro.

„AquaDiva“ steht dabei sowohl für Wasser („Aqua“) als auch Diversität („Diva“). Insbesondere den Teil der sogenannten „kritischen Zone“, die in der bodennahen Atmosphäre beginnt und sich bis zu den Grundwasserleitern erstreckt, haben die Forscher im Visier: „Dieser Lebensraum ist noch immer kaum erforscht“, macht Prof. Dr. Susan Trumbore deutlich. Doch gerade die Wechselbeziehung dieses unterirdischen Lebens mit den physikalischen und geochemischen Bedingungen im Untergrund spiele für die Wasser- und Stofftransporte und damit für die Qualität des Grundwassers eine entscheidende Rolle, so die geschäftsführende Direktorin des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie und eine Sprecherin des SFB.

Die vollständige Pressemitteilung erhalten Sie über nachstehende Links.

Pressemitteilung online

Pressemitteilung der FSU Jena









Max-Planck-Gesellschaft tagt in Thüringen
19. Juni 2017



Graphik (MPG)
Am 21. und 22. Juni trifft sich die Max-Planck-Gesellschaft in Weimar, Jena und Erfurt zu ihrer 68. Jahresversammlung. Dabei kommen neben den Wissenschaftlichen und den Fördernden Mitgliedern der Gesellschaft auch die wichtigsten Entscheidungsgremien der Forschungsorganisation zusammen. Zum Auftakt des Jahrestreffens wird der mit 50.000 Euro dotierte Wissenschaftspreis des Stifterverbandes verliehen. Bei der Festversammlung zum Abschluss diskutieren auf Einladung von Max-Planck-Präsident Martin Stratmann junge wie etablierte Forscherinnen und Forscher unter dem Motto „Talente für die Wissenschaft“ zentrale Fragen der Nachwuchsförderung.

Die Max-Planck-Gesellschaft erwartet bei ihrem Jahrestreffen rund 600 Teilnehmer aus Wissenschaft, Wirtschaft und Politik. Hochrangige Gästen sind der Ministerpräsident des Freistaates Thüringen Bodo Ramelow, BMBF-Staatssekretärin Cornelia Quennet-Thielen, der Präsident der Friedrich-Schiller Universität Walter Rosenthal sowie zahlreiche Max-Planck-Nobelpreisträger. Das Jahrestreffen findet diesmal in drei Städten statt: „Wir werden in diesem Jahr in Weimar, Jena und Erfurt zu Gast sein. Diese Städte stehen für ganz unterschiedliche Facetten intellektueller Schaffenskraft – für Architektur, Literatur, Handel und natürlich für Wissenschaft“, so Max-Planck-Präsident Martin Stratmann.

Die Max-Planck-Gesellschaft forscht in Thüringen an drei Instituten, alle am Standort Jena, mit zusammen etwa 750 Mitarbeitern: Die Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie, des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie sowie des Max-Planck-Instituts für Menschheitsgeschichte sind zusätzlich zu ihrer starken internationalen Orientierung auch eng in die Forschungsstrukturen der Region eingebunden. Neben Honorarprofessoren an der Friedrich-Schiller-Universität Jena gehören dazu auch Forschungsprojekte wie das Jena-Experiment, eines der weltweit größten und am längsten währenden Biodiversitätsexperimente, welches von Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie mitgegründet wurde und an dem heute zudem Forscher mehrerer Universitäten sowie des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) beteiligt sind. Zur weiteren Vernetzung mit der Universität Jena tragen die zwei von örtlichen Max-Planck-Instituten betriebenen International Max Planck Researchs Schools (IMPRS) zur Doktorandenausbildung bei. Dazu zählt neben der IMPRS des MPI für Biogeochemie die IMPRS des MPI für chemische Ökologie, die ein Partner der bei der Exzellenzinitiative ausgezeichneten Jenaer Graduiertenschule für Mikrobielle Kommunikation (JSMC) ist.

Auftakt in der Aula der Friedrich-Schiller Universität

Die 68. Jahresversammlung beginnt am Mittwochabend in der Aula der Friedrich-Schiller-Universität in Jena mit der Verleihung des Stifterverbandspreises an Peter H. Seeberger für seine Pionierleistungen zur automatisierten Zuckersynthese, die die Entwicklung neuartiger Impfstoffe ermöglicht und bereits zu mehreren Firmenausgründungen geführt hat. Der Preis wird vom Präsidenten des Stifterverbandes für die deutsche Wissenschaft, Prof. Andreas Barner, verliehen. Im Rahmen eines Podiumsgesprächs mit dem Journalisten Arndt Reuning vom Deutschlandfunk wird Peter Seeberger seine Forschung im Detail erläutern. Im Anschluss findet auf Einladung des Thüringischen Ministerpräsidenten Bodo Ramelow ein Empfang im heute als Veranstaltungssaal genutzten Volksbad Jena statt.

Im Rahmen der Jahresversammlung tagen auch die Gremien der Max-Planck-Gesellschaft. Neben Senat und Verwaltungsrat sind dies die Sektionen, die u.a. über die Berufung neuer Wissenschaftlicher Mitglieder beraten. Die Mitgliederversammlung verabschiedet den aktuell erscheinenden Jahresbericht 2016. Dieser enthält neben den zentralen Daten und Fakten auch drei Berichte über Forschungsprojekte aus den drei Sektionen: Johannes Krause, Direktor am Jenaer Max-Planck-Institut für Menschheitsgeschichte, schreibt über die Revolution der genetischen Forschung und die daraus resultierenden Erkenntnisse zur Evolution des Menschen, Volker Mailänder und Katharina Landfester thematisieren die Potenziale von Nanomaterialien als Wirkstofftransporter in der Medizin und Matthias Mann beschäftigt sich mit der Proteomik in ihrem Wandel von der Grundlagentechnologie zum universellen Diagnose-Tool.

Podiumsgespräch zu Karrierefragen

Am Donnerstagabend findet im Kaisersaal in Erfurt die Festversammlung statt. Nach Ansprachen unter anderem von Ministerpräsident Bodo Ramelow, Max-Planck-Präsident Martin Stratmann und der Staatssekretärin im Bundesministerium für Bildung und Forschung, Cornelia Quennet-Thielen, rücken bei der der Podiumsdiskussion zum Thema „Was macht eine gute Ausbildung in der Wissenschaft aus?“ die Karrierebedingungen im Forschungsbetrieb in den Blick. Reinhard Jahn, Direktor am Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie in Göttingen und Vorsitzender der Präsidentenkommission zur Verbesserung der Nachwuchsförderung in der MPG, diskutiert dabei mit Florian Meinel, wissenschaftlicher Mitarbeiter an der juristischen Fakultät der Humboldt-Universität und früherer Sprecher der Jungen Akademie, sowie Henrike Müller-Werkmeister, die als Postdoktorandin an einem Hamburger Max-Planck-Institut forscht. Die Moderation übernimmt der freie Publizist und Journalist Florian Felix Weyh.

Über die Max-Planck-Gesellschaft

In den derzeit 84 Max-Planck-Instituten und Einrichtungen betreiben rund 6.500 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, mehr als 3.300 Doktoranden sowie rund 1.700 Gastwissenschaftlerinnen und Gastwissenschaftler Grundlagenforschung in den Natur-, Lebens- und Geisteswissenschaften. Seit Gründung der Max-Planck-Gesellschaft 1948 sind 18 Nobelpreisträger aus ihren Reihen hervorgegangen. Die Max-Planck-Gesellschaft ist das internationale Aushängeschild für die deutsche Wissenschaft – neben fünf Auslandsinstituten betreibt sie 16 Max Planck Center mit Partnern wie dem US-amerikanischen Princeton, Science Po in Frankreich, dem University College London/UK oder der Universität Tokio in Japan. Je zur Hälfte finanziert von Bund und Ländern, verfügte die Max-Planck-Gesellschaft 2016 über eine Grundfinanzierung von rund 1,69 Milliarden Euro.

Webseite der MPG










FLUXNET Workshop 2017
7. Juni - 9. Juni 2017



The Fluxnet Workshop 2017 will take place at David Brower Center, 2150 Allston Way, Berkeley, California, USA from June 7-9, 2017.

Main topics are:
-Foster interactions, data sharing and collaborations among the Fluxnet community
-Describe the attributes and opportunities of the new Fluxnet database
-Discuss status and progress of the regional networks
-Discuss and plan for synthesis of the new and expanded dataset
-Discuss directions of science and future of Flux network science

Markus Reichstein, Director at MPI for Biogeochemistry, belongs to the organizing committee.

Webseite Fluxnet Workshop










Neue Grundlagen für die Verbesserung von Klima- und Vegetationsmodellen
7. August 2017



Immer häufiger vorkommende Dürreperioden zerstören ganze Waldregionen und gefährden die Regulierungsfunktion der Wälder für das globale Klima. Die Zukunft des Waldes unter veränderten Klimabedingungen wird mit Vegetationsmodellen erforscht. Diesen fehlten bislang realistische Mechanismen für das Absterben von Bäumen bei Trockenstress. Eine neue Studie fasst Ergebnisse aus 19 Dürreexperimenten zusammen und zeigt auf, dass Bäume bei Dürre nicht nur verdursten, sondern auch verhungern. Die dabei erworbenen Kenntnisse liefern solide Grundlagen für die Verbesserung von Klima-und Vegetationsmodellen.

Wälder sind essentiell für das globale Klima

Wissenschaftler registrieren weltweit eine Zunahme von dürrebedingtem Baumsterben, sowohl in den borealen Wäldern Nordeuropas als auch in den tropischen Wäldern südlich des Äquators. Die Landpflanzen sind nicht nur ein bedeutsamer Kohlenstoffspeicher, sondern nehmen auch in etwa die Hälfte der menschengemachten Kohlendioxidemissionen aus der Atmosphäre wieder auf. Es ist deshalb wichtig, die Zukunft der Landvegetation unter sich drastisch verändernden Umweltbedingungen voraussagen zu können. Die aktuellen globalen Vegetationsmodelle tun sich schwer, überein-stimmende Schätzungen des Kohlendioxidumsatzes zu liefern, basieren sie doch auf unterschiedlichen Annahmen, wie beispielsweise Bäume auf Trockenstress reagieren.

Bäume haben nicht nur Durst bei Dürre – sie hungern auch
Wissenschaftler untersuchen in diesem Zusammenhang schon seit langem die physiologischen Mechanismen des Baumsterbens bei Dürre: Verdursten die Bäume, weil der Wassertransport zusammenbricht oder verhungern sie aus Mangel an Kohlehydraten?
Bäume verdunsten große Mengen Wasser für den Transport von Nährstoffen, zur Kühlung und für die Photosynthese. Bei diesem Transpirationsprozess erleichtern kleine Poren in den Blättern, die Spaltöffnungen oder Stomata, den Austausch von Gasen wie Kohlendioxid und Sauerstoff. Leidet der Baum unter Hitze und Trockenheit, schließt er die Stomata und reduziert damit den Wasserverlust, aber auch den Eintrag von Kohlendioxid und somit die Photosynthese. Hält der Trockenstress an, kann der Eigenbedarf an Kohlehydraten für den Stoffwechsel nicht mehr gedeckt werden und der Baum wird anfälliger für Krankheiten und Schädlinge. Bei gleichzeitig weiter austrocknendem Boden steigt die Wasserspannung im Leitgewebe und damit auch das Risiko für die Bildung von Embolien, das heißt Gasblasen in den Leitbahnen. Sie unterbrechen den Wassertransport teilweise oder vollständig, und es kann zur verhängnisvollen Austrocknung von Geweben kommen.
Bislang bestand Uneinigkeit darüber, welcher dieser Mechanismen, Ausfall des Wassertransports oder Kohlehydratmangel, vorrangig für das Absterben der Bäume verantwortlich ist.

Eine erste einheitliche Ergebniszusammenfassung zu den Ursachen des Baumsterbens
In der aktuell veröffentlichten Studie haben 62 internationale Forscher, unter der Leitung von Henry Adams von der Oklahoma State University, Daten von 19 verschiedenen Trockenstressexperimenten zusammengetragen und ausgewertet. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass für alle 26 untersuchten Baumarten die Unterbrechung des Wassertransports ausschlaggebend ist für ihren Trockentod. In etwa der Hälfte der Fälle spielt „Kohlenstoffhunger“ eine begleitende Rolle.
„Die Studie ist besonders wertvoll, weil wir durch eine einheitliche Analyse der verschiedenen Experimente nun allgemeine Schlussfolgerungen ziehen können, was bei Einzelversuchen einfach nicht möglich gewesen wäre“, erklärt Dr. Henrik Hartmann, Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Biogeochemie und einer der Hauptautoren der Studie.

Die Untersuchung zeigt zudem, dass beide Phänomene, sowohl Kohlehydratmangel als auch Wassertransportschäden bei Trockenstress auftreten. „Dies macht Sinn, denn die gespeicherten Zucker und Stärke spielen eine unterstützende Rolle im hydraulischen System des Baums, zum Beispiel, indem sie den osmotischen Druck in den Zellen regulieren.“ erklärt Henrik Hartmann, der die Ergebnisse von zwei Trockenstressexperimenten in die Studie mit hat einfließen lassen.

Das aus der Studie gewonnene Wissen bildet die Grundlage für weiterführende Untersuchungen über die verschiedenen Funktionen von Kohlenhydraten in Bäumen und insbesondere über deren Rolle bei Trockenstress. „Das Thema beschäftigt mich schon seit einigen Jahren und wir sind nun einen gutes Stück weitergekommen“ sagt Henrik Hartmann, „Die Meta-Analyse zeigt deutlich die Verbindung beider Prozesse und wird somit dazu beitragen, Vegetationsmodelle und Prognosen zum Klimawandel zu verbessern.“

Originalveröffentlichung
Adams et al. (61 co-authors). A multi-species synthesis of physiological mechanisms in drought-induced mortality. Nature Ecology and Evolution, DOI: 10.1038/s41559-017-0248-x
Kontakt am Max-Planck-Institut für Biogeochemie
Dr. Henrik Hartmann
hhart@bgc-jena.mpg.de
Tel: +49.3641.576294
Mobil: +49.171.8188273


Link zur Veröffentlichung
Trockenstressexperimente von Henrik Hartmann










IMPRS-gBGC core course: Terrestrial Biosphere
21. August - 6. September 2017



This course will focus on processes important in biosphere-atmosphere exchange of greenhouse gases as well as methods used to scale these exchange processes to understand their importance in global biogeochemical cycles. The emphasis will be on plants since soils are covered in a separate course. If you are an doctoral researcher with limited background knowledge in biology and ecology, this is the right course for you.

webpage










Klimawissen für alle
7. September 2017



Pressemitteilung des Deutschen Klimakonsortiums DKK und WWF Deutschland

In wenigen Wochen treffen sich Politiker, Wissenschaftler und Aktivisten aus aller Welt in Bonn, um über Wege aus der Klimakrise zu beraten. Für alle, die sich noch vor den Verhandlungen im November Wissen zum Thema aneignen möchten, hat das Deutsches Klima- Konsortium (DKK) zusammen mit der Naturschutzorganisation WWF Deutschland eine englischsprachige Online-Vorlesung zum Klimawandel erstellt: Climate Change, Risks and Challenges (#ClimateCourse).

Einige der führenden Klimaforscher Deutschlands, darunter Prof. Dr. Mojib Latif vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung in Kiel, vermitteln in dem Online-Kurs das Basiswissen zum Klimawandel kurz und prägnant: seine Ursachen, seine Folgen und wie er begrenzt werden kann. Hinzu kommen Gastwissenschaftler aus Indien, den Malediven und Afrika: Sie geben Einblick in Regionen, die heute schon deutlich die Folgen der Erderwärmung zu spüren bekommen. Als Moderatorin führt Helena Humphrey, Journalistin der Deutschen Welle, durch den #ClimateCourse.

Die Vorlesung umfasst sechs Kapitel. Jedes dieser Kapitel besteht aus kurzen Videoclips, Quizfragen und ergänzenden interaktiven Lehrmaterialien. Am Ende des Kurses bekommen die Teilnehmer ein Zertifikat als Nachweis der Weiterbildung. Der Kurs richtet sich gezielt an Menschen, die sich tiefer mit dem Thema beschäftigen möchten, wie Studierende, wissenschaftliche Mitarbeiter und Lehrkräfte, Klimaschutz- und Energiemanager, Unternehmen, die einen Beitrag zum Klimaschutz leisten wollen, politische Entscheidungsträger und Journalisten. Neben den wissenschaftlichen Grundlagen zeigt er auch Handlungsoptionen auf. Die Anmeldung für den Kurs mit Start am 1. Oktober ist ab sofort unter https://mooin.oncampus.de/ClimateCourse möglich.

Der #ClimateCourse, gefördert vom Auswärtigen Amt, ist eine Weiterentwicklung des deutschsprachigen Kurses „Klimawandel und seine Folgen“. Mehr als 10.000 Menschen haben bereits an der Vorlesung teilgenommen. Auch für die deutsche Version kann man sich jederzeit anmelden www.klima-konsortium.de/mooc. Die Teilnahme am deutschen wie an dem neuen englischen Kurs ist kostenlos.

Link zur Online-Vorlesung
Webseite DKK

Pressemitteilung (pdf)









BGC-Wissenschaftler (co-)organisieren ICDC10 Sessions
21. August - 24. August 2017



10th International Carbon Dioxide Conference, 21-25 August 2017 Interlaken, Switzerland

Dienstag, 22. August
10:00-11:30 SOCOM Meeting
Organisator: Christian Roedenbeck


Donnerstag, 24. August
18:15-22:00 TransCom Meeting
Organisator: Christian Roedenbeck

ICDC 10 meeting










Der menschliche Einfluss auf die Erde als planetares Phänomen
8. September 2017



Klassifizierung von Planeten (nach Frank et al., 2017)
In einer neuen Veröffentlichung werden Planeten klassifiziert nach den Arten von Energie, die diese umwandeln und damit ihre Dynamik betreiben. Die Autoren unterscheiden fünf verschiedene Kategorien, von einem Typ I Planeten wie Merkur, die lediglich Strahlung umwandeln, bis zu einem hypothetischen Typ V Planeten, in dem durch Technologie einer Spezies (wie uns Menschen auf der Erde) erheblich zu Energieumsätzen des Planeten beigetragen wird. Dieser Ansatz erlaubt es, den menschlichen Einfluss auf der Erde in einem nüchternen, physikalischen Bild darzustellen und damit besser zu verstehen, was Leben auf Planeten bewirkt und wie die Zukunft der Menschheit möglicherweise aussehen wird.

Die Studie entstand aus der interdisziplinären Zusammenarbeit von Adam Frank, Astrophysiker der Universität Rochester (USA), Axel Kleidon, Physiker vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie, und Marina Alberti, Ökologin der Universität Washington (USA).

Original-Publikation
Kleidon Forschungsgruppe
Pressemitteilung der University of Washington










MP Forschungsgruppe Hallmann erfolgreich verlängert
8. September 2017



Das Leben auf der Erde entstand im Präkambrium vor etwa 4 Milliarden Jahren, zu Zeiten erheblicher Umweltschwankungen und klimatischer Extreme. Wie sich vor diesem Hintergrund Lebensformen entwickelten und diversifizierten, ist Inhalt der Forschungsgruppe um Christian Hallmann. Anhand molekularer Fossilien aus Bohrungen alter Sedimentgesteine können die Forscher Moleküle als Biomarker identifizieren, damaligen Lebensformen zuordnen und somit die Artenvielfalt und deren Entwicklung rekonstruieren.

Die erfolgreiche unabhängige Forschungsgruppe (Max Planck Research Group) wurde unlängst um zunächst weitere 2 Jahre verlängert. Während Schwerpunkte um die Evolution früher Algen bleiben, werden sich die Forscher in den kommenden Jahren verstärkt mit der Rolle von Nährstoffen, insbesondere Stickstoff, sowie mit der Evolution der Steroidbiosynthese befassen.

Hallmann Gruppe










Workshop: "Die Europäische Mengenbilanz von Holz"
10. Oktober - 12. Oktober 2017



Altersklassenwald, Verjüngung im Westerwald (Foto: ED Schulze)
Vom 10. bis 12. Oktober 2017 findet am MPI für Biogeochemie der iDiv Workshop zur Europäischen Mengenbilanz von Holz statt. Experten aus 14 verschiedenen Europäischen Ländern treffen sich, um über die augenscheinlich negative Massenbilanz von Holz in Europa zu beraten. Die Forstwissenschaftler werden über Ernte, Holznutzung, Bioenergie, Import und Export diskutieren. Nach der Präsentation und Bewertung der unterschiedlichen Ländergegebenheiten, wird eine abschließende Synthese angestrebt. Organisiert wird der Workshop von Prof. Dr. Ernst Detlef Schulze.











Überleben auf der Schneeball-Erde
21. September 2017



Grünalgen auf der Oberfläche eines Teichs. (© dpa )
Grünalgen bilden das Fundament der Nahrungspyramide auf der Erde und liefern vielen Organismen lebensnotwendige Nährstoffe. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie in Jena und vom Marum, Universität Bremen, haben nun gemeinsam mit Kollegen aus anderen Ländern herausgefunden, dass die Algen diese ökologische Bedeutung erst seit dem Ende einer globalen Vereisungsphase vor 635 Millionen Jahren besitzen. Den Forschern zufolge haben neuartige Fettmoleküle den Grünalgen einen Überlebensvorteil verschafft. Damit konnten sie starken Temperaturschwankungen besser trotzen, denen sie in ihren damaligen Lebensräumen ausgesetzt waren.

Vor 635 Millionen Jahren neigte sich die wahrscheinlich größte und längste Eiszeit der Erdgeschichte dem Ende zu. Zuvor hatten zwei dicht aufeinanderfolgende Kälteperioden den gesamten Globus 85 Millionen Jahre lang fest im Griff. Grünalgen gab es damals möglicherweise schon seit fast einer Milliarde Jahren. Doch vor der großen Vereisung spielten sie für die Entwicklung des Lebens und die Kreisläufe lebenswichtiger Stoffe kaum eine Rolle. Dies änderte sich erst mit dem Ende der Schneeball-Erde.

Aber was beförderte den Aufstieg der zuvor unbedeutenden Grünalgen? Für Hallmann und seine Kollegen liegt der Schlüssel zur Antwort möglicherweise in den sogenannten Stigmasteroiden der Grünalgen. Diese dem Cholesterin verwandten Fettmoleküle sind charakteristisch für Grünalgen und finden sich ausschließlich erst in Gesteinsproben, die jünger als 635 Millionen Jahre alt sind. Stigmasteroide sind Steroide, die 29 Kohlenstoff-Atome enthalten – zum Vergleich: Das bekannte Cholesterin besitzt 27 Kohlenstoff-Atome.

Die Wissenschaftler analysierten Gesteinsproben aus allen Teilen der Erde, die vor, während und nach der großen Vereisung abgelagert worden waren. Das Ergebnis: In Gesteinsproben der späten Eiszeit und der folgenden eisfreien Zeit sind C-29-Steroide durchgängig am häufigsten vertreten. Proben davor enthalten dagegen gar keine Stigmasteroide. „Egal, ob in den Tropen oder an den Polen, ob in Süßwasser- oder Meeressedimenten – wir finden sie davor einfach nicht“, erklärt Yosuke Hoshino, der Erst-Autor der neuen Studie.

Etwas müssen die längeren Fettmoleküle also an sich haben, dass sie innerhalb relativ kurzer Zeit einen wahren Siegeszug angetreten haben und seither von Zellen auf dem ganzen Globus verwendet werden. Frühere Laborexperimente anderer Wissenschaftler brachten Hallmann und sein Team dann auf die richtige Spur: Wenn Zellen diese langen Moleküle in ihre Zellmembran einbauen, werden sie widerstandsfähiger gegenüber Temperaturschwankungen.

Und solche gab es auch während der Millionen Jahre langen völligen Vereisung der Erde. Einer Modellstudie zufolge bilden sich selbst bei einer derart langen Vereisung auf den Landflächen eisfreie Bereiche. Dort verwitterte das Gestein zu Staub, wurde vom Wind weggetragen und sammelte sich an anderen Stellen wieder an. Durch die Sonneneinstrahlung erwärmte sich der dunkle Gesteinsstaub schneller als das helle Eis, und an manchem Stellen schmolzen kleine Löcher in die Gletscher. „Oasen, in denen sich wahrscheinlich viele Organismen sammelten – die aber auch großen Temperaturschwankungen ausgesetzt waren“, erklärt Hallmann.

Die neuen Ergebnisse fügen sich zu einem schlüssigen Bild eines wichtigen Abschnitts in der Frühzeit der Evolution: Zunächst gelang es einigen wenigen Grünalgen-Zellen dank zufälliger Mutationen neue, längere Steroide zu produzieren. Sie konnten dadurch den großen Temperaturunterschieden in den Gletscherteichen besser trotzen als ihre Mitbewohner und vermehrten sich schneller. Von nun an dominierten sie für viele Jahrmillionen die Weltmeere.

Originalveröffentlichung:
Cryogenian evolution of stigmasteroid biosynthesis
Y. Hoshino, A. Poshibaeva, W. Meredith, C. Snape, V. Poshibaev, G.J.M. Versteegh, N. Kuznetsov, A. Leider, L. van Maldegem, M. Neumann, S. Naeher, M. Moczydlowska, J.J. Brocks, A.J.M. Jarrett, Q. Tang, S. Xiao, D. McKirdy, S. Das, J. Alvaro, P. Sansjofre, C. Hallmann
Science Advances online; 20 September, 2017


Dr. Christian Hallmann
Max-Planck-Forschungsgruppenleiter Universität Bremen
Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Jena
Marum – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen
Telefon:+49 4212 186-5820
E-Mail: challmann@bgc-jena.mpg.de

Link zur Veröffentlichung
Link zum Hallmann Labor










Satelliten erfassen Photosynthese mit hoher Auflösung
12. Oktober 2017



Die Abbildung zeigt die monatliche Chlorophyll-Fluoreszenz (SIF), erhoben von verschiedenen Satelliteninstrumenten (GFZ/Philipp Köhler)
Ohne die Photosynthese ist das Leben auf der Erde nicht vorstellbar. Sie liefert Sauerstoff und Nahrung für höhere Lebewesen. Und sie spielt eine maßgebliche Rolle im Klimageschehen, denn über diesen Prozess wird Kohlendioxid (CO2) aus der Atmosphäre aufgenommen und in Biomasse gebunden. Welche CO2-Mengen genau durch die Photosynthese auf der Skala einzelner Ökosysteme bis hin zum globalen Maßstab umgesetzt werden, ist nicht genau bekannt.

Ein wichtiger Fortschritt ist nun einem internationalen Forscherteam gelungen: Sie nutzten Daten des NASA-Satelliten „OCO-2“ (Orbiting Carbon Observatory 2), um die sogenannte solarinduzierte Chlorophyll-Fluoreszenz, abgekürzt SIF, zu messen – und zwar mit einer wesentlich höheren räumlichen Auflösung als es bislang mit Satellitenmöglich war. Das SIF-Signal ist ein natürliches Phänomen von Blättern im Sonnenlicht: Sobald ein Chlorophyll-Molekül durch ein Photon angeregt wird, sendet es – sehr schwach aber dennoch messbar - eine Fluoreszenzstrahlung aus, mit Wellenlängen zwischen 660 und 850 Nanometern. Diese SIF-Fluoreszenzstrahlung ist damit ein Anzeiger für die Photosynthese-Aktivität der Pflanzen. Die stark verbesserten Messungen tragen dazu bei, den globalen Kohlenstoffkreislauf besser zu verstehen, lautet das Fazit der Autoren um Ying Sun vom Jet Propulsion Laboratory der NASA im Fachmagazin „Science“. An der Studie sind auch zwei Wissenschaftler aus Deutschland beteiligt: Martin Jung vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie (MPI-BGC) in Jena und Luis Guanter vom Helmholtz-Zentrum Potsdam – Deutsches GeoForschungsZentrum (GFZ).

Die große Stärke der SIF-Messungen durch den OCO-2-Satelliten liegt in der sehr hohen räumlichen Auflösung. „Vor dem Start von OCO-2 im Jahr 2014 gab es zwar bereits globale SIF-Karten, doch deren räumliche Auflösung war sehr grob, die kleinsten Messeinheiten (Pixel) waren im besten Fall 50 mal 50 Kilometer groß“, sagt GFZ-Forscher Luis Guanter. Die neuen Daten, die zum ersten Mal durch unabhängige Vergleichsmessungen am Boden validiert werden können, sind viel genauer und umfangreicher. „Sie erlauben zudem, den Zusammenhang zwischen SIF und der primären Biomasseproduktion, also der Fixierung von Kohlenstoff in Pflanzen, weitaus präziser zu erforschen als es bisher möglich war.“

Dabei fanden die Forscher heraus, dass die Beziehung zwischen Photosyntheseleistung und SIF wesentlich enger ist als bisher bekannt und dies über verschiedene Vegetationstypen wie Felder, Wälder und Graslandschaften hinweg. „Präzise Messungen der solarinduzierten Chlorophyll-Fluoreszenz, wie sie mit OCO-2 möglich sind, aber auch mit Nachfolgemissionen wie dem europäischen Satelliten Sentinel-5P, der zufällig jetzt am 13. Oktober starten soll, ermöglichen es der Wissenschaft, die primäre Biomasseproduktion und deren Anteil am globalen Kohlenstoffkreislauf besser zu bestimmen“, sagt Guanter.

„Mit solchen verbesserten Satellitendaten können wir erstmals globale SIF-Messungen mit Daten zur Kohlenstoffaufnahme einzelner Ökosysteme, die vor Ort erhoben wurden, miteinander verknüpfen“, sagt Martin Jung vom MPI-BGC. „Daraus ergibt sich ein großes Potenzial, globale Abschätzungen zur Photosyntheseleistung und zu Stoffumsätzen zwischen Festland und Atmosphäre, die maßgeblich für das System Erde sind, zu verbessern.“

Dies ist eine gemeinsame Pressemitteilung des Helmholtz-Zentrums Potsdam – Deutsches GeoForschungsZentrum (GFZ) und des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie (MPI-BGC).

Originalstudie:
Y. Sun, C. Frankenberg, D.S. Schimel, D.T. Drewry, T.S. Magney, K. Yuen, C. Frankenberg, P. Köhler, M. Jung, L. Guanter, D.T. Drewry, M. Verma, A. Porcar-Castell, T.J. Griffis, L. Gu, B. Evans, 2017. "OCO-2 advances photosynthesis observation from space via solar-induced chlorophyll fluorescence," Science. DOI: 10.1126/science.aam5747

Pressekontakt:
Helmholtz-Zentrum Potsdam – Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ
Josef Zens, Ltr. Abteilung Kommunikation und Medien
E-Mail: Josef.Zens@gfz-potsdam.de
Tel.: 0331 / 288-1040

Max-Planck-Institut für Biogeochemie (MPI-BGC), Jena
Eberhard Fritz, Forschungskoordinator, Leiter Presse und ÖA
E-Mail: efritz@bgc-jena.mpg.de
Tel.: 03641/ 57-6800











Azubi Johanna Fehling mit MPG-Preis ausgezeichnet
22. September 2017



Johnanna Fehling
Als Klassenbeste ihres Berufsschuljahrgangs unterstützte Johanna während ihrer Ausbildung die Fachgebiete Personalverwaltung, Buchhaltung und Reisekostenabrechnung am MPI-BGC. Sie erledigte diverse Sonderaufgaben, absolvierte erfolgreich externe Praktika und war am BGC jederzeit eine zweisprachig versierte und lösungsorientierte Ansprechpartnerin des Verwaltungsteams.

In der Kategorie Büroberufe wurde Johanna Fehling daher von einer umfangreich besetzten Jury der MPG sowie 3 Ausbildern mit dem Azubipreis 2017 geehrt, als eine von insgesamt 19 Preisträgern in verschiedenen Kategorien.

Nach ihrer erfolgreich abgeschlossenen Berufsausbildung verstärkt sie nun weiter das BGC-Verwaltungsteam.











Schüler-Akademie: das Erdsystem erforschen
22. September 2017



Bildrechte: Jugendbildung in Gesellschaft und Wissenschaft e.V. (JGW)
Die gesellschaftlichen Herausforderungen globaler Umweltveränderungen und des Klimawandels wurden auch in der Nachhaltigkeitsakademie der Deutschen SchülerAkademie (19. August – 2. September 2017) ausführlich behandelt. Als Kursleiter konnten die BGC-Wissenschaftler Guido Kraemer und Sebastian Sippel einen Einblick in Daten und Modelle der Erdsystemforschung sowie in Stärken und Schwächen von Forschungsansätzen (daten-basiert vs. theorie-basiert) erläutern. Auch erste praktische Erfahrungen in der Bearbeitung klima-relevanter Fragestellungen konnten sie den engagierten Teilnehmern vermitteln.

Ziel der Deutschen SchülerAkademie ist es, besonders befähigten Schülerinnen und Schülern eine intellektuelle und soziale Herausforderung zu bieten, sie in ihren besonderen Fähigkeiten zu fördern und sie unter Anleitung von qualifizierten Lehrkräften an anspruchsvollen Aufgaben arbeiten zu lassen – oft auf dem Niveau von Hochschulstudiengängen in den ersten Semestern. Die Schülerakademie wird gefördert u.a. vom BMBF und dem Stifterverband.

Nachhaltigkeitsakademie
Deutsche SchülerAkademie










Workshop zur Forschung rund um den ATTO-Turm
16. Oktober 2017



Blick hinunter vom ATTO-Turm (Bildautor: Karl Kübler)
Um die 50 Wissenschaftler verschiedener Nationalitäten trafen sich Anfang Oktober am Nationalen Institut für Amazonasforschung (INPA) in Manaus, Brasilien, um ihre Forschungsarbeiten im Zusammenhang mit dem ATTO-Turm und dem Standort im Regenwald vorzustellen und ihre zukünftige Zusammenarbeit zu planen.

Die Workshop-Teilnehmer vereinbarten, einen neuen Wissenschaftsplan zu erstellen. Er soll die Forschung zum Austausch von Energie, Wasser, Aerosolen und Treibhausgasen, der zwischen den zentralen Amazonaswäldern und der Atmosphäre stattfindet, zusammenbringen. Weiterhin soll die Rolle von flüchtigen organischen Verbindungen und Spurengasen in der Atmosphärenchemie und bei der Wolkenbildung untersucht werden. In den nächsten 20 Jahren wollen die ATTO-Wissenschaftler neue Erkenntnisse über die Rolle des Amazonasgebiets im globalen Klimasystem und seine Reaktion auf ein sich wandelndes Klima liefern.

Dr. Carlos Alberto Quesada vom Nationalen Institut für Amazonasforschung (INPA) wurde auf dem Treffen als neuer brasilianischer Koordinator des ATTO-Projekts vorgestellt. Er sieht vor allem die Notwendigkeit eines Schulungs- und Förderungsprogramms mit dem Ziel, eine neue Generation von Forschern auszubilden.

Prof. Dr. Susan Trumbore, Direktorin am Max-Planck-Institut für Biogeochemie, hat die Projektkoordination auf deutscher Seite übernommen, die bis Mitte 2017 von Prof. Dr. Jürgen Kesselmeier vom Max-Planck-Institut für Chemie geleitet wurde. Ihr Anliegen ist, die Integration zwischen den beteiligten Ländern sowie den verschiedenen wissenschaftlichen Disziplinen wie Physik, Chemie und Biologie zu verbessern.

Unter dem Namen „ATTO“, dem Amazonian Tall Tower Observatory, startete 2009 ein deutsch-brasilianisches Gemeinschaftsprojekt mit dem Ziel, wegweisende Erkenntnisse und Grundlagen für verbesserte Klimamodelle bereitzustellen. Mit einer Höhe von 325 Metern erstreckt sich der 2015 in Betrieb genommen hohe Turm hoch über dem Regenwald und ergänzt zwei weitere Messtürme, die bereits in 2011 errichtet wurden. Er sammelt Informationen über den Austausch von Wald und Atmosphäre aus einem Gebiet von mehreren hundert Quadratkilometern. Er befindet sich im Zentrum des größten ununterbrochenen tropischen Waldgebiets der Erde. Der Turm ist mit zahlreichen Messinstrumenten ausgestattet, die verschiedene Treibhausgase, reaktive Spurengase und Aerosole sowie mikrometeorologische Daten erfassen. Das ATTO-Projekt ist mit seinem hohen Turm, der damit verbundenen Forschungsinfrastruktur und den nahe gelegenen Versuchsflächen eine einzigartige interdisziplinäre wissenschaftliche Plattform in einer Region von globaler Bedeutung. Die Amazonas-Wälder sind für fast 15% der weltweiten Photosynthese verantwortlich und enthalten 40% der lebenden Biomasse. Sie haben einen enormen Einfluss auf den Wasserkreislauf und das regionale sowie das globale Klima.

Kontakt:
Prof. Susan E. Trumbore, PhD
Geschäftführende Direktorin, ATTO-Koordinatorin Deutschland
Telefon:+49 (0)3641 57-6110
E-Mail: trumbore@bgc-jena.mpg.de

Dr. Jošt V. Lavrič
Telefon:+49 (0)3641 57 63 68
E-Mail: jlavric@bgc-jena.mpg.de











Knapp neun Milliarden Tonnen mehr CO2 durch El Niño
19. Oktober 2017



Im Dezember 2015 waren die Wassertemperaturen im östlichen und zentralen Pazifik durch El Niño deutlich erhöht. (Quelle: NASA)
Das Klimaphänomen El Niño findet durchschnittlich alle vier Jahre im Pazifik statt. In El Niño-Jahren wird die ohnehin schon ansteigende Menge an Treibhausgasen wie Kohlendioxid (CO2) in der Atmosphäre zusätzlich erhöht. Wissenschaftler ermittelten nun anhand von Satellitendaten und Bodenmessstationen, dass in den Jahren 2015/2016 durch den El Niño-Effekt 8,8 Milliarden Tonnen CO2 zusätzlich in die Atmosphäre gelangten. Diese Menge entspricht etwa einem Viertel aller jährlichen anthropogenen Kohlendioxidemissionen. Ursächlich sehen die Forscher die durch El Niño ausgelöste Dürre auf der Südhalbkugel der Erde, wodurch die Vegetation geschwächt wird und weniger CO2 aufnehmen kann als gewöhnlich.

El Niño ist ein natürliches Klimaphänomen, das unregelmäßig etwa alle zwei bis sieben Jahre die Wassertemperaturen und Meeresströmungen im äquatorialen Pazifik durcheinanderbringt. Dies hat enorme Auswirkungen auf das Wetter auf der gesamten Südhalbkugel. Während manche Gegenden mit massiven Niederschlägen zu kämpfen haben, leiden andere unter Dürre. Selbst das Wetter auf der Nordhalbkugel wird von El Niño noch beeinflusst.

Schon länger war bekannt, dass ein El Niño-Ereignis große Mengen von Treibhausgasen wie Kohlendioxid (CO2) zusätzlich in die Atmosphäre bringt. Doch das Ausmaß der zusätzlichen CO2-Freisetzung konnte bislang nur unvollständig beziffert werden, da man auf CO2-Messungen einiger weniger Bodenstationen angewiesen war. Beim letzten El Niño in 2015/16, dem drittstärksten seit Mitte des letzten Jahrhunderts, kamen Satelliten zur Hilfe, die aus dem Weltraum kontinuierlich die CO2-Konzentration in der Atmosphäre messen.

Zusätzliche CO2-Freisetzung durch El Niño bislang nur unvollständig beziffert

Daraus berechnete ein internationales Forscherteam mit Beteiligung der Max-Planck-Institute für Chemie und für Biogeochemie, dass der El Niño 2015/16 etwa 2,4 Milliarden Tonnen Kohlenstoff bzw. 8,8 Milliarden Tonnen CO2 zusätzlich in die Atmosphäre brachte. Das entspricht etwa einem Viertel der Menge, die weltweit jedes Jahr durch menschliche Aktivitäten freigesetzt wird. Zum Vergleich: Im Jahr 2015 wurden in Deutschland rund 0,8 Milliarden Tonnen CO2 aus fossilen Brennstoffen emittiert.

Dietrich Feist, Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Biogeochemie, erläutert die Bedeutung der Studie: „Unsere Ergebnisse sind deshalb so wichtig, weil man damit abschätzen kann, wie groß natürliche Schwankungen der Treibhausgaskonzentrationen im Vergleich zu den durch Menschen verursachten Veränderungen sind.“ Der Forscher aus Jena betreibt eine Messstation für atmosphärische Spurengase auf der Atlantikinsel Ascension Island. Sie ist aktuell die einzige Station im Äquatorbereich, mit der die Satellitendaten überprüft werden können.

CO2-Emissionen durch Feuer haben nur einen nachgeordneten Effekt auf den Kohlenstoffgehalt der Atmosphäre

Bisher wurde hauptsächlich der zusätzliche Kohlendioxid-Anstieg durch dürrebedingte häufigere Torf-, Busch- und Waldbrände untersucht. Frühere Satellitendaten stimmten jedoch mit den neuen Zahlen nicht überein: Anhand der Wärmestrahlung der Brände und des Kohlendioxid- und Kohlenmonoxid-Gehalts der Rauchfahnen errechneten die Wissenschaftler bisher „nur“ etwa 0,75 bis 1,2 Milliarden Tonnen zusätzlicher CO2-Emissionen während eines El Niño-Jahres. Die neue Zahl von 8,8 Milliarden Tonnen zusätzlichen Kohlendioxids legt daher nahe, dass die durch Feuer entstandenen Emissionen nur einen nachgeordneten Effekt auf den Kohlenstoffgehalt der Atmosphäre haben. Deutlich stärker macht sich wohl bemerkbar, dass die unter Dürre leidende Vegetation auf der Südhalbkugel nicht so viel CO2 aufnehmen konnte wie gewöhnlich. Die Wissenschaftler erwarten, dass dieser Vegetationseffekt in den folgenden Jahren durch vermehrtes Pflanzenwachstum wieder rückgängig gemacht wird.

Vermehrtes Pflanzenwachstum wird den Effekt der geschwächten Vegetation rückgängig machen

Johannes Kaiser vom Mainzer Max-Planck-Institut für Chemie fügt hinzu: „Auch wenn der El Niño-Effekt umkehrbar erscheint, konnten wir in früheren Untersuchungen zeigen, dass jährlich bis zu einer Milliarde Tonnen CO2 irreversibel aus Vegetationsfeuern in die Atmosphäre entweichen. Diese Brände sind durch die Ausweitung der Palm- und Holzfaserplantagen in Indonesien eindeutig menschengemacht und können die aus fossilen Brennstoffen stammenden Kohlenstoffemissionen ganzer Industrienationen übertreffen.“ Kaiser analysiert mit seinem Team seit 2012 satellitengestützte Beobachtungen von Vegetationsfeuern. Er hat die nun veröffentlichte Studie mitkonzipiert und die durch Brände verursachten Kohlenstoff-Emissionsdaten geliefert.

An der Studie waren, neben den Wissenschaftlern aus Mainz und Jena, Forscher aus Japan, den USA, Kanada, Neuseeland, Australien und Belgien beteiligt. Neben aufwändigen Computermodellen nutzen die Forscher Daten des amerikanischen NASA-Satelliten OCO-2 und des japanischen JAXA-Satelliten GOSAT, die beide den Kohlendioxidgehalt in der Erdatmosphäre messen. Weiter wurden Daten des Total Carbon Column Observing Networks TCCON verwendet – eines Netzwerks von Messstationen, zu dem die Station auf Ascension Island gehört. Zusätzlich flossen Emissionsabschätzungen des Global Fire Assimilation Systems GFAS ein, ein System, das feuerbedingte Emissionen von Treibhausgasen und Aerosolen nahezu in Echtzeit zusammenträgt.

Originalveröffentlichung:
Patra et al. The Orbiting Carbon Observatory (OCO-2) tracks 2-3 peta-gram increase in carbon release to the atmosphere during the 2014-2016 El Niño. Nature Scientific Reports, 2017.
doi:10.1038/s41598-017-13459-0

Weitere wissenschaftliche Literatur:
J. Heymann, M. Reuter, M. Buchwitz, O. Schneising, H. Bovensmann, J. P. Burrows, S. Massart, J. W. Kaiser, and D. Crisp. CO2 emission of Indonesian fires in 2015 estimated from satellite-derived atmospheric CO2 concentrations. Geophysical Research Letters, 44(3):1537–1544, 2017. 2016GL072042.

J. W. Kaiser, G. R. van der Werf, and A. Heil. Biomass burning [in ”State of the Climate in 2015”]. BAMS, 97(8):S60–S62, 2016.

V. Huijnen, M. J. Wooster, J. W. Kaiser, D. L. A. Gaveau, J. Flemming, M. Parrington, A. Inness, D. Murdiyarso, B. Main, and M. van Weele. Fire carbon emissions over maritime southeast Asia in 2015 largest since 1997. Nature Scientific Reports, 6:26886, 2016.

Kontakt
Dr. Johannes W. Kaiser
Max-Planck-Institut für Chemie, Mainz
Telefon: 06131-305 4111
E-Mail: j.kaiser@mpic.de

Dr. Dietrich Feist
Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Jena
Telefon: 03641- 576378
E-Mail: dfeist@bgc-jena.mpg.de


Link zur Veröffentlichung

Pressemitteilung (pdf)









Uniting for Climate Action - Informationsgespräch zur 23. Weltklimakonferenz
20. Oktober 2017



Presseinformation des Bundesumweltministeriums, des Auswärtigen Amts und des Deutschen Klima-Konsortiums

In gut zwei Wochen trifft sich die ganze Welt der internationalen Klimadiplomatie zur COP 23 in Bonn. Heute informieren Expertinnen und Experten aus der Politik im Bundesumweltministerium über die dort stattfindende Verhandlungsrunde und diskutieren, welche konkreten Aufgaben und Ziele anstehen. Während der zweiwöchigen Klimakonferenz unter der Präsidentschaft der Fidschi-Inseln geht es darum, das Regelwerk zum Übereinkommen von Paris in Bezug auf die nationalen Klimaziele so zu konkretisieren, sodass es beim Klimagipfel 2018 in Polen verabschiedet werden kann. Das diesjährige Briefing unter dem Motto „Uniting for Climate Action – Paris entschlossen umsetzen“ beleuchtet außerdem Schlüsselfragen der bereits stattfindenden Transformation hin zu einer klimaverträglichen und nachhaltigen Gesellschaft aus wissenschaftlicher, politscher und ökonomischer Sicht. Noch stehen das Beharren auf alten fossilen Strukturen und eine Aufbruchsstimmung in eine kohlenstoffarme Wirtschaft nebeneinander – global und in den einzelnen Ländern. Prof. Gernot Klepper zeigt, dass die Unternehmen die Chancen der Transformation jetzt nutzen sollten, um zukunftsfähig zu bleiben. Ohne Unterstützung durch neue politische Rahmenbedingungen wird es nicht gehen. Fragen der Anpassungsfinanzierung, die sich im Jahr der Wetterextreme 2017 besonders dringlich stellen, werden insbesondere mit Blick auf die Entwicklungs- und Schwellenländer aufgeworfen. Als eine Option zur Anpassung an den Klimawandel werden Mikroversicherungen etwa bei Ernteausfällen vorgestellt. Mehr als 200 Besucher aus dem Diplomatischen Corps, Wirtschaft, Wissenschaft und Zivilgesellschaft tauschen sich bei der gemeinsamen Veranstaltung des Auswärtigen Amts, des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit und des Wissenschaftsverbands Deutsches Klima-Konsortium aus.

Die vollständige Pressemitteilung erhalten Sie unter nachstehendem Link.

Das Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena ist Partner im Deutschen Klima Konsortium.

Prof. Dr. Martin Heimann, ehemaliger Direktor am MPI für Biogeochemie und Emeritus, ist einer der auskunftsbereiten wissenschaflichen Experten, die beim Informationsdienst Wissenschaft gelistet sind, um Journalistenfragen zu Themengebieten der COP23 zu beantworten.



Link zum Deutschen Klima Konsortium

Pressemitteilung (pdf)









Hitzestress tötet Bäume
18. August 2017



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Im Trockenstress: Jenaer Forscher untersucht Ursache des Baumsterbens
19. August 2017



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Stockender Wassertransport setzt Bäumen zu
18. August 2017



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Zweites BACI-Projekttreffen
21. November - 23. November 2017





BACI Webseite










IMPRS-gBGC Recruitment Symposium
2. November 2017





Webseite der IMPRS










Klima stabilisieren, Deutschland modernisieren
9. November 2017



Die Klimakonferenz in Bonn sendet auch eine Botschaft nach Berlin, wo jetzt die Parteien über die Bildung einer neuen Bundesregierung verhandeln – das erklärten am Donnerstag führende Forscher, die im Deutschen Klima-Konsortium (DKK) zusammengeschlossen sind. Die Auswirkungen des Klimawandels seien bereits heute spürbar, Deutschland solle zur Verringerung der Treibhausgase den Ausstieg aus der Kohleverstromung beginnen, heißt es in einer von den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern veröffentlichten gemeinsamen Erklärung.

Berlin, 9. November 2017 – „Mit stabilisiertem Klima kann es auch mehr Stabilität in der Welt geben“, heißt es in der Stellungnahme des Wissenschaftsverbandes DKK. „Wetterextreme und Meeresspiegelanstieg bedrohen Menschenleben, Natur sowie Hab und Gut. Risiken für weltweite Lieferketten oder zunehmende Migration sind weitere Folgen. Das trifft auch Deutschland. Klimaschutz ist Teil einer präventiven Politik für Stabilität und Sicherheit. Damit die weltweite Klimastabilisierung gelingt, wie im Pariser Klimaabkommen vereinbart, braucht es nationale Vorbilder wie Deutschland, das sich große Verdienste beim Voranbringen des Klimaschutzes erworben hat – und umfassende Klimaforschung. Klimaschutz sichert Deutschlands Rolle als technologischer Vorreiter und Exportnation.“

Kohleausstieg beginnen
In Deutschland sind die Emissionen in den vergangenen acht Jahren nicht gesunken – trotz des Ausbaus der Erneuerbaren Energien, die 2016 schon 29 Prozent am Strommix ausmachten. „Ohne Kohleausstieg wird Deutschland das Klimaziel 2020 drastisch verfehlen – voraussichtlich werden die Treibhausgasemissionen nur um 32 statt um die versprochenen 40 Prozent verringert. Die verantwortlichen Politiker müssen die kommende Legislaturperiode nutzen, um nachzusteuern. Der Kohleausstieg ist dafür der erste notwendige Schritt“, sagte Mojib Latif bei der öffentlichen Vorstellung der Stellungnahme in Berlin. Er ist Vorstandsvorsitzender des Deutschen Klima-Konsortiums und forscht am GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung in Kiel. Latif weiter: „Ohne eine weltweite Abkehr von der Kohleverstromung kann das Ziel des Pariser Übereinkommens, die Erderwärmung auf unter zwei Grad zu begrenzen, nicht eingehalten werden.“

Mit stabilisiertem Klima kann es auch mehr Stabilität in der Welt geben
Schon die heutige Erderwärmung um bereits ein Grad globale Mitteltemperatur hat auf der ganzen Erde spürbare Auswirkungen. „Wetterextreme nehmen zu und treffen auch uns in Deutschland, etwa Starkregen“, sagte Hans Joachim Schellnhuber, Direktor des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung. „Gerade in ärmeren Ländern aber können Dürren, Fluten oder Wirbelstürme ganze Folgenkaskaden auslösen, wie die Forschung zeigt. In Puerto Rico zum Beispiel hat einer der verheerenden Hurrikane dieses Herbstes innerhalb von Stunden die wirtschaftliche Entwicklung von Jahren zunichte gemacht, auch die Gesundheitsversorgung dort wurde heftig getroffen. Solche Extremereignisse lassen natürlich auch Migration zunehmen. Die Koalitionsverhandler in Berlin haben es in der Hand, ob sie dem Klimachaos noch weiter die Tür öffnen – oder für Deutschland und die Welt Stabilität sichern.“

Meeresspiegelanstieg bedroht die Fidschi-Inseln
Mit der Republik Fidschi hat erstmals ein kleiner Inselstaat die Präsidentschaft des Weltklimagipfels inne. Damit rücken die Anliegen und Bedürfnisse der besonders verletzlichen und wenig entwickelten Staaten in den Fokus. „Inselstaaten wie die Republik Fidschi sind besonders vom Meeresspiegelanstieg betroffen, da sie sehr flach im Pazifik liegen. Zusätzlich steigen in dieser Region die Pegel seit Beginn der Satellitenmessungen 1992 doppelt so schnell wie im globalen Durchschnitt“, sagte Monika Rhein, Ozeanografin an der Universität Bremen. „Der Meeresspiegel wird weiter ansteigen und bedroht auch viele große Küstenstädte. Wir können aber durch eine nachhaltige Klimapolitik steuern, wie stark der Anstieg ausfallen wird.“

Den CO2-Preis als Beschleuniger der Energiewende nutzen
Das Ziel von Paris ist nur zu erreichen, wenn die weltweiten Energiesysteme konsequent umgebaut werden. „Neben einem freien Markt braucht es neue gesetzliche und wirtschaftspolitische Rahmenbedingungen. Sie können Unternehmen und Verbrauchern die nötigen Anreize bieten, damit sie ihren Energie- und Ressourcenverbrauch möglichst schnell reduzieren. Das zentrale Element, das Ökonomen schon lange fordern, ist ein Preis für die Emissionen von Treibhausgasen, allgemein als CO2-Preis bekannt. Ein solcher Preis ist der dringend benötigte Beschleuniger der Energiewende in Deutschland und weltweit. Auch ohne ihn ist die Energiewende bereits auf dem Weg, aber sie ist viel zu langsam“, sagte Gernot Klepper, Klimaökonom am Institut für Weltwirtschaft in Kiel.

Über das Deutsche Klima-Konsortium
Das DKK ist ein Wissenschaftsverband und vertritt führende Akteure der deutschen Klimaforschung und Klimafolgenforschung. Dazu gehören Universitäten, außeruniversitäre Forschungseinrichtungen und Bundesbehörden. Das DKK steht für wissenschaftsbasierte Politikberatung, greift aktuelle Themen auf und liefert Hintergründe aus Expertensicht.

Kontakt
Elisabeth Weidinger, Referentin für Presse- und Öffentlichkeitsarbeit, DKK
Tel.: 030-767718694 | E-Mail: elisabeth.weidinger@klima-konsortium.de

Komplette Stellungnahme auf der DKK Webseite










GIS Day an FSU
25. November 2017

GIS - Geographische Informationssysteme -
am Institut für Geographie, Friedrich-Schiller-Universität Jena

Organisation: Lehrstuhl für Geoinformatik

Kurzvorträge aus der Praxis, Posterausstellung & Informationsstände, mit Vortrag von BGC-Wissenschaftler M. Mahecha

Ort: Rosensäle, Großer Sitzungssaal + Seminarraum, Fürstengraben 27

FSU Webseite

Programm









Direktorin Susan Trumbore wird für Pionierarbeit in der Erdsystem- und Klimaforschung ausgezeichnet
10. November 2017



Prof. Susan E. Trumbore (Copyright: Markus Scholz)
Das Franklin Institut in Philadelphia, USA, vergibt alljährlich hoch renommierte Preise an Top-Wissenschaftler für herausragende wissenschaftliche Errungenschaften. Zu den kommenden Preisträgern gehört Prof. Susan Trumbore vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Jena, deren Anwendung von Radiokarbon-Methoden in der Erdsystemforschung als grundlegende Pionierarbeit geehrt wird.

Unter Nutzung der C14- Radiokarbonanalyse entwickelte Prof. Trumbore eine Methode, um in Pflanzen und Böden das Alter, und damit indirekt die Herkunft und den Verbleib von C14-Kohlenstoffverbindungen zu erfassen. So können Fragen zum Stoffwechsel der Pflanzen besser beantwortet werden: Wie werden Kohlenstoffverbindungen aus dem Kohlendioxid (CO2) der Atmosphäre hergestellt, in welchen Pflanzenteilen werden sie genutzt oder längerfristig gelagert und wie werden sie an den Boden abgegeben?

Besonders interessant sind für Prof. Trumbore die Mechanismen, bei denen Kohlenstoff ausgetauscht wird. Dies geschieht innerhalb der belebten Biosphäre der Landoberfläche, zwischen Pflanzen, Böden und Bodenmikroorganismen, sowie zwischen der Biosphäre und der Atmosphäre. Die Radiokarbon-Methode ermöglicht es, einzelne Prozesse dieses Kohlenstoffkreislaufs besser zu verstehen, auf lokaler sowie auf globaler Skala und über große Zeiträume hinweg. Für die Klimaforschung sind die Prozesse der CO2-Aufnahme und -Abgabe zwischen der Biosphäre und der Atmosphäre von entscheidender Bedeutung, da CO2 in der Atmosphäre als Treibhausgas wirkt.

„Die Preisverleihung betrachte ich als außerordentlich große Ehre und weiteren Ansporn, die Erdsystemforschung am Max-Planck-Institut in Jena sowie an der Universität von Kalifornien in Irvine voranzutreiben“, so Prof. Susan Trumbore. Die neun neuen Preisträger werden im April 2018 im Benjamin Franklin-Institut in Philadelphia offiziell geehrt. Sie gehören dann zum illustren Kreis früherer Franklin-Preisträger seit der Institutsgründung im Jahr 1824, der Namen wie Nikola Tesla, Marie and Pierre Curie, Thomas Edison, Albert Einstein, Stephen Hawking, Jane Goodall und Bill Gates enthält.

Webseite The Franklin Institute, Preisträger
Pressemeldung des Franklin Instituts










Den anthropogenen Emissionen auf der Spur: Tägliche Wissenschafts-Stunde bei der COP23
10. November 2017



German Science Hour with Julia Marshall (Copyright Friedemann Call, DLR-Projektträger)
Können wir durch atmosphärische Messungen von Spurengasen wie Kohlendioxid mehr über anthropogene Emissionen erfahren? Diese Frage wurde am Donnerstag, den 9. November 2017, von Julia Marshall, wissenschaftliche Gruppenleiterin am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena, während einer Sitzung auf der COP23 gestellt. Gemeinsam mit Werner Kutsch vom internationalen Integrated Carbon Observation System (ICOS) Netzwerk und Gerhard Ehret vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) präsentierte sie in der "German Science Hour" das Thema "Das Schicksal von Treibhausgasen: Was wir wissen und was wir nicht wissen ".

Unter dem Motto „Täglich eine Stunde Wissenschaft“ findet die German Science Hour täglich im Deutschen Pavillon auf der UN-Klimakonferenz COP23 statt. Ziel der vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) organisierten Veranstaltung ist es, den wissenschaftspolitischen Dialog auf der COP23 zu stärken und den aktuellen Stand der Klimaforschung unterhaltsam darzustellen.

Der Beitrag von Julia Marshall mit dem Titel " Den anthropogenen Emissionen auf der Spur " konzentrierte sich auf die Verwendung von inverser oder Top-Down-Modellierung, um die anthropogenen Signale von den viel größeren biogenen Gasflüssen zu trennen. "Da diese Signale eine unterschiedliche räumliche Verteilung haben, können Messungen mit besonders hoher räumlicher Auflösung helfen. Soche Messungen liefern beispielsweise Satelliten des Imager-Typs.", erklärt sie. Sie hofft darauf, dass diese Messungen im kommenden Jahrzehnt zur Verfügung stehen werden, zumal die Europäische Kommission derzeit erwägt, solche Imager-Satelliten in ihr Sentinel-Programm für die Erdbeobachtung aufzunehmen.

Die Wissenschaftlerin ist an diesem Vorhaben beteiligt, sowohl durch ihre Rolle als Beraterin bei der von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) einberufenen Task Force zur CO2-Überwachung, als auch durch zwei von der ESA finanzierte Studien. Sie nimmt auch am Verbundprojekt EU-H2020 CHE (CO2 Human Emissions) teil. Ziel von CHE ist es, die Modellierung für diese potenziellen neuen Messungen zu entwickeln, die kombiniert mit oberflächenbasierten Messungen zusätzlicher Tracer, dazu beitragen sollen, atmosphärische Signale auf spezifische Oberflächenprozesse, wie die Verbrennung fossiler Brennstoffe, zurückzuführen.

Kontakt
Julia Marshall, PhD
E-Mail: marshall@bgc-jena.mpg.de
Tel: 03641 576383

Webseite zur German Science Hour










Examenspreis für Tina Trautmann
10. November 2017



Tina Trautmann
In ihrer Arbeit, die sie am Max-Planck-Institut für Biogeochemie anfertigte, hat Tina Trautmann ein einfaches hydrologisches Modell an verschiedene satellitenbasierten Messungen wie beispielsweise der Schneemenge und des terrestrischen Wasserspeichers angepasst. Anschließend nutzte sie dieses Modell, um die räumliche und zeitliche Variabilität der Wasserspeicher in den von Schnee beeinflussten nördlichen Breiten zu untersuchen. Die grundlegenden Fragen dabei waren, inwieweit bereits ein einfaches Modell in der Lage ist, die beobachteten Muster hydrologischer Variablen abzubilden, und wie die Unsicherheiten der Beobachtungsdaten am besten in der Modelloptimierung berücksichtigt werden. Dazu testete die junge Wissenschaftlerin verschiedene Modellierungsansätze und Methoden der Modelloptimierung, um schließlich die geeignetste auszuwählen.

Alljährlich zeichnet die Friedrich-Schiller Universität ihre besten Absolventinnen und Absolventen aus. Die Examenspreise werden von den verschiedenen Fakultäten vergeben und sind mit jeweils 250 € dotiert.

Der Titel der Masterarbeit lautet 'Macroscopic diagnostic modeling of the hydrological cycle: Understanding the dynamics of water pools in snow affected regions.' Frau Trautmann setzt ihre Studien im Rahmen einer Doktorarbeit in der Abteilung Biogeochemische Integration am MPI für Biogeochemie fort.

Pressemitteilung der FSU










Workshop Thermodynamik und Optimalität in Erdsystemen
21. November - 22. November 2017

In einem zweitägigen Workshop treffen sich Wissenschaftler zum Austausch, die sich mit dem Gesamtsystem Erde beschäftigen. Dabei werden Fragen zur Thermodynamik unseres Planeten und zu seinen Energieflüssen diskutiert.











Bedeutung von Biodiversität in Wäldern könnte mit Klimawandel zunehmen
17. November 2017



(Copyright: iDiv)
iDiv Medienmitteilung

Wälder erfüllen zahlreiche wichtige Funktionen dann besonders gut, wenn sie reich an unterschiedlichen Baumarten sind. Dies ist das Ergebnis einer neuen Studie. Zudem muss man sich bei der Bewirtschaftung des Waldes nicht für ausschließlich eine Leistung – wie Holzproduktion oder Naturschutz – entscheiden, wie eine zweite Studie zeigt: Mehrere Leistungen von Waldökosystemen lassen sich gleichzeitig verbessern. Beide Studien wurden unter Federführung der Universität Leipzig und des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) durchgeführt und in der renommierten Zeitschrift Ecology Letters veröffentlicht.

Wälder haben eine große Bedeutung für uns Menschen: Das Holz, das in Wäldern wächst, nutzen wir in unseren Häusern für Möbel, Dachstühle und Fußböden. Wälder speichern Kohlenstoff aus der Luft und wirken somit dem Klimawandel entgegen, sie schützen uns vor Erosion und regulieren den Wasserkreislauf. Auch wenn wir im Wald spazieren gehen, nutzen wir ihn für unsere Erholung. Die Grundlage für diese Leistungen sind Funktionen, die im Wald ständig ablaufen: Die Bäume betreiben Photosynthese, wachsen, produzieren Nachkommen, verteidigen sich gegen hungrige Insekten und Rehe, wehren Krankheitserreger ab und schützen sich gegen Trockenheit. Nährstoffe werden von den Bäumen aufgenommen und wieder freigesetzt wenn die Bäume sterben und zersetzt werden.

Eine neue Studie unter Federführung der Universität Leipzig und des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) zeigt nun: Viele dieser Ökosystemfunktionen laufen besser ab, wenn der Wald nicht nur aus einer einzigen, sondern aus mehreren Baumarten besteht – also eine hohe Biodiversität aufweist. Im Rahmen des europaweiten Forschungsprojektes „FunDivEUROPE“ haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Bedeutung der Biodiversität für das Funktionieren von Waldökosystemen in sechs Ländern untersucht: in Deutschland, Finnland, Polen, Rumänien, Italien und Spanien. In Waldgebieten haben sie Versuchsflächen ausgewählt, die sich in der Anzahl ihrer Baumarten unterschieden und zwischen einer und fünf Baumarten aufwiesen. Auf den biodiversen Versuchsflächen in Deutschland wuchsen zum Beispiel Buche, Eiche, Fichte, Birke und Hainbuche. Die Wissenschaftler haben insgesamt 26 Funktionen gemessen, die relevant sind für Nährstoff- und Kohlenstoffkreislauf, das Wachstum und die Widerstandskraft der Bäume sowie die Verjüngung des Waldes. Die Ergebnisse zeigen, dass Bäume in Wäldern mit mehreren Baumarten schneller wachsen, mehr Kohlenstoff speichern und widerstandsfähiger gegenüber Schädlingen und Krankheitserregern sind als Bäume in artenarmen Wäldern. „Wenn man Wald-Monokulturen zu diversen Wäldern umwandelt, sollte diese also auch mehr Ökosystemleistungen und Güter für uns Menschen liefern können“, sagt Sophia Ratcliffe, die die Studie an der Universität Leipzig geleitet hat.

Die Forschungsergebnisse weisen zudem darauf hin, dass der positive Zusammenhang zwischen Biodiversität und Funktionalität des Waldes vor allem in solchen Regionen hoch ist, in denen erstens das Wasser für die Bäume knapp ist und zweitens die Vegetationsperiode lange andauert, wie es in Süd- und Zentraleuropa der Fall ist. Warum dies von Bedeutung ist, erklärt Christian Wirth, Leiter der Abteilung Spezielle Botanik und Funktionelle Biodiversität der Universität Leipzig, geschäftsführender Direktor des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) sowie Fellow am Max-Planck-Institut für Biogeochemie: „Durch den Klimawandel werden unsere Sommer trockener und länger. Daher gehen wir davon aus, dass es künftig noch wichtiger wird, Wälder so zu bewirtschaften, dass sie eine hohe Diversität an Baumarten aufweisen.“

Dass man sich dabei nicht auf eine einzige Ökosystemleistung konzentrieren muss, die man im Wald steigern möchte, zeigt eine weitere Studie. Diese wurde in den gleichen sechs Waldgebieten durchgeführt, ebenfalls unter maßgeblicher Beteiligung der Leipziger Forscher. Die Wissenschaftler haben 28 Ökosystem-Funktionen unter die Lupe genommen und sind der Frage nachgegangen: Wenn eine Ökosystem-Funktion im Wald besonders hoch ist, geht dies auf Kosten einer anderen Ökosystem-Funktion? Nein, so die Ergebnisse der Untersuchung: – in einem Wald können mehrere Funktionen gleichzeitig hoch sein.

Dies hat praktische Bedeutung für die Waldbewirtschaftung, sagt Fons van der Plas, der Erstautor der Studie: „Die Multifunktionalität von Wäldern, also die gleichzeitige Bereitstellung mehrerer Ökosystemleistungen, ist in der Forstwirtschaft ein häufig verwendetes Schlagwort. Wir konnten nun zeigen, dass Multifunktionalität nicht bloß ein theoretisches Konzept ist, sondern dass es in Wäldern quer durch Europa und für viele verschiedene Funktionen gilt. Viele Nutzungsziele lassen sich gut miteinander in Einklang bringen.“ Die Studienergebnisse zeigen jedoch auch, dass die Multifunktionalität der Wälder in vielen Fällen verbessert werden könnte – ein großes Potential für die Forstwirtschaft. (Tabea Turrini)

Kontakte iDiv:
Prof. Christian Wirth
Leiter der Abteilung Spezielle Botanik und Funktionelle Biodiversität der Universität Leipzig
Geschäftsführender Direktor des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig
Max Planck Fellow am Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Jena
Tel: +49-341-97-38591
Mail: cwirth@uni-leipzig.de
Web: https://biologie.biphaps.uni-leipzig.de/de/institut/ag/spezbot/mitarbeiterinnen/christian-wirth/

Dr. Fons van der Plas (Englisch)
Postdoktorand in der Abteilung Spezielle Botanik und Funktionelle Biodiversität der Universität Leipzig
Tel: +49-341-97-38587
Mail: alfons.van_der_plas@uni-leipzig.de
Zum Zeitpunkt, als die Studie durchgeführt wurde:
Institut für Pflanzenwissenschaften der Universität Bern (Schweiz) sowie Biodiversität und Klima Forschungszentrum der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung

Dr. Tabea Turrini
Wissenschaftsredakteurin
Abteilung Medien und Kommunikation
Deutsches Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv)
Tel: +49 341 9733106
Mail: tabea.turrini@idiv.de


Kontakt am MPI-BGC:
Dr. Jens Kattge
Tel: 03641 57 6226
Mail: jkattge@bgc-jena.mpg.de

Publikationen:
Ratcliffe, S., Wirth, C., Jucker, T., van der Plas, F., Scherer-Lorenzen, M., Verheyen, K., Allan, E., Benavides, R., Bruelheide, H., Ohse, B., Paquette, A., Ampoorter, E., Bastias, C. C., Bauhus, J., Bonal, D., Bouriaud, O., Bussotti, F., Carnol, M., Castagneyrol, B., Che?ko, E., Dawud, S. M., Wandeler, H. D., Domisch, T., Finér, L., Fischer, M., Fotelli, M., Gessler, A., Granier, A., Grossiord, C., Guyot, V., Haase, J., Hättenschwiler, S., Jactel, H., Jaroszewicz, B., Joly, F.-X., Kambach, S., Kolb, S., Koricheva, J., Liebersgesell, M., Milligan, H., Müller, S., Muys, B., Nguyen, D., Nock, C., Pollastrini, M., Purschke, O., Radoglou, K., Raulund-Rasmussen, K., Roger, F., Ruiz-Benito, P., Seidl, R., Selvi, F., Seiferling, I., Stenlid, J., Valladares, F., Vesterdal, L. and Baeten, L. (2017):
Biodiversity and ecosystem functioning relations in European forests depend on environmental context.
Ecology Letters. doi:10.1111/ele.12849

Fons van der Plas, Sophia Ratcliffe, Paloma Ruiz-Benito, Michael Scherer-Lorenzen, Kris Verheyen, Christian Wirth, Miguel A. Zavala, Evy Ampoorter, Lander Baeten, Luc Barbaro, Cristina C. Bastias, Jürgen Bauhus, Raquel Benavides, Adam Benneter, Damien Bona, Olivier Bouriaud, Helge Bruelheide, Filippo Bussotti, Monique Carno, Bastien Castagneyro, Yohan Charbonnier, Johannes H. C. Cornelissen, Jonas Dahlgren, Ewa Checko, Andrea Coppi, Seid Muhie Dawud, Marc Deconchat, Pallieter De Smedt, Hans De Wandeler, Timo Domisch, Leena Finér, Mariangela Fotelli, Arthur Gessler, André Granier, Charlotte Grossiord, Virginie Guyot, Josephine Haase, Stephan Hättenschwiler, Hervé Jacte, Bogdan Jaroszewicz, François-Xavier Joly, Tommaso Jucker, Stephan Kambach, Gerald Kaendler, Jens Kattge, Julia Koricheva, Georges Kunstler, Aleksi Lehtonen, Mario Liebergesell, Peter Manning, Harriet Milligan, Sandra Müller, Bart Muys, Diem Nguyen, Charles Nock, Bettina Ohse, Alain Paquette, Josep Peñuelas, Martina Pollastrini, Kalliopi Radoglou, Karsten Raulund-Rasmussen, Fabian Roger, Rupert Seidl, Federico Selvi, Jan Stenlid, Fernando Valladares, Johan van Keer, Lars Vesterdal, Markus Fischer, Lars Gamfeldt, Eric Allan (2017): Continental mapping of forest ecosystem functions reveals a high but unrealized potential for forest multifunctionality.
Ecology Letters. doi 10.1111/ele.12868

Projekt FunDivEUROPE
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Blogbeitrag zur Überwachung der arktischen Atmosphäre
7. Dezember 2017



Copyright: Martijn Pallandt
Martijn Pallandt, Doktorand am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena, reiste im Sommer 2017 nach Nordostsibirien, um die Installation zusätzlicher atmosphärischer Geräte zur Probennahme im Rahmen vom INTAROS-Projekt vorzubereiten. In seinem Blogbeitrag beschreibt Martijn die Herausforderungen bei der Durchführung von Feldarbeiten in solch einer abgelegenen, aber atemberaubenden Umgebung und erklärt auch, warum eine kontinuierliche atmosphärische Überwachung der Tundra-Umgebung unerlässlich ist, um zu verstehen, wie der Klimawandel sie beeinflusst.

Hier geht es zum Beitrag!










Wiss. Fachbeirats-Treffen
31. Januar - 2. Februar 2018

Der Wissenschaftliche Fachbeirat ist ein externes Gremium aus international anerkannten Wissenschaftlern, das die wissenschaftlichen Leistungen der Max-Planck-Institute in der physikalisch-technischen Sektion alle drei Jahre begutachtet. Der Fachbeirat berichtet direkt an den Präsidenten der Max-Planck-Gesellschaft.

Interne Informationen










„Flora Incognita“ – Pflanzenbestimmung mit dem Smartphone
12. Dezember 2017



Projekt- und Beiratsteam des Projekts (Foto: Dr. Jana Wäldchen)
Das Projekt „Flora Incognita – Pflanzenbestimmung mit dem Smartphone“ der Technischen Universität Ilmenau und des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie in Jena wurde als offizielles Projekt der „UN-Dekade Biologische Vielfalt” ausgezeichnet. Diese Ehrung wird an Projekte verliehen, die sich in nachahmenswerter Weise für die Erhaltung der biologischen Vielfalt auf der Welt einsetzen. Die teilautomatische Erkennung von wildwachsenden Blütenpflanzen in Thüringen mit einem Smartphone soll das Bewusstsein für Artenvielfalt in der Bevölkerung stärken und letztlich zu deren Erhaltung beitragen.

Die biologische Vielfalt ist in fast allen Ländern der Erde gefährdet. Für den Schutz und den Erhalt von Biodiversität ist Artenkenntnis eine grundlegende Voraussetzung. Doch die Menschen kennen die Pflanzen und Tiere, die sie umgeben, immer weniger. Naturschutzverbände und Wissenschaftler beklagen in unserer Gesellschaft abnehmende Artenkenntnisse, sogar unter Biologen. Die Bestimmung von Pflanzen mit herkömmlichen Büchern ist für Laien komplex, zeitintensiv und durch die Verwendung zahlreicher Fachtermini schwierig. Und auch Bildbände, die einfacher als Fachbücher Aufschluss über Pflanzen geben, sind im Freiland, zum Beispiel auf einem Sonntagspaziergang, oft nicht verfügbar. Untersuchungen zeigen, dass schon Schülerinnen und Schüler nur wenige Pflanzen- und Tierarten kennen. Diese Entwicklung ist für den Naturschutz gefährlich. Mit schwindenden Kenntnissen über Tiere, Pflanzen und deren ökologische Zusammenhänge nimmt die Bereitschaft in der Bevölkerung ab, sich für Naturschutz- und Umweltschutzbelange einzusetzen.

Digitale Kommunikationstechniken und mobile Endgeräte wie Smartphones oder Tablets, die Teil unseres Alltags geworden sind, können diese Lücke schließen. Im Forschungsprojekt „Flora Incognita“ – unbekannte Pflanzenwelt – entwickeln Wissenschaftler der Technischen Universität Ilmenau und des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie in Jena ein Verfahren, mit dem höhere Blütenpflanzen mit mobilen Endgeräten teilautomatisch bestimmt werden können. Der Prozess ist intuitiv genug, um auch Laien zu begeistern: Mit der Kamera des Smartphones wird ein Bild der Blüte aufgenommen. Danach wird die Pflanze automatisch durch eine Erkennungssoftware erfasst und mit einer internetbasierten Datenbank abgeglichen. In die Erkennung werden auch Umwelt- und Standortfaktoren einbezogen, und die Nutzer können im Zweifel weitergehende Fragen zur konkreten Fundsituation beantworten oder Bildteile markieren. Durch die automatische Bilderkennung, kombiniert mit Nutzerinteraktionen, wird die Pflanze – abgestimmt auf das Vorwissen und das Interesse des Nutzers - artgenau bestimmt. Auf diese Weise zweifelsfrei identifizierte Pflanzen bilden nicht nur den Nutzerweiter. Sie werden zusammen mit ihrem Standort an zentrale Datenbanken von Naturschutzbehörden und Forschungseinrichtungen übermittelt, wo sie dann in einer offenen Plattform privaten Nutzern und Behörden zur Verfügung gestellt werden. Mithilfe dieser Datenbanken können Forscher zudem Arten und deren Veränderung – zum Beispiel die Verbreitung invasiver Arten – wissenschaftlich dokumentieren.

Die Vereinten Nationen haben das Jahrzehnt 2011 bis 2020 zur Dekade für die biologische Vielfalt erklärt, mit dem Ziel, den weltweiten Rückgang der biologischen Vielfalt aufzuhalten. Um das gesell-schaftlichen Bewusstsein für biologische Vielfalt in Deutschland zu fördern, zeichnet die deutsche UN-Dekade regelmäßig nachahmenswerte Projekte aus. Die Juroren dieses Wettbewerbs werteten das Projekt „Flora Incognita – Pflanzenbestimmung mit dem Smartphone“ als „bedeutendes Zeichen für das Engagement für die biologische Vielfalt in Deutschland“. „Es ist eine tolle Erfahrung in einem solch interdisziplinären Team aus Biologen, Physikern, Medientechnikern und Informatikern zu arbeiten.", so die beiden Projektleiter Prof. Patrick Mäder (JP) und Dr. Jana Wäldchen, die den Preis von Beate Schrader, Leiterin der Stiftung Naturschutz Thüringen und Dr. Werner Westhus von der Thüringer Landesanstalt für Umwelt und Geologie überreicht bekamen. Die Auszeichnung solle den Einsatz der Beteiligten für die lebendige Vielfalt als Teil einer weltweiten Strategie würdigen, sodass möglichst viele Menschen sich von diesen vorbildlichen Aktivitäten begeistern lassen und die ausgezeichneten Projekte als Beispiel nehmen, selbst im Naturschutz aktiv zu werden.

„Wir freuen uns über die Anerkennung unserer Forschungsaktivitäten“, so der Prorektor für Wissen-schaft der TU Ilmenau, Prof. Kai-Uwe Sattler. „Wir sind stolz, einen nachhaltigen Beitrag zur Erhaltung der Artenvielfalt zu leisten und freuen uns, dass die Synergien der TU Ilmenau mit dem Max-Planck-Institut öffentlich geschätzt werden.“

Auch Prof. Markus Reichstein, Direktor des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie, bestätigt: „Sowohl die Zusammenarbeit zwischen universitärer und außeruniversitärer Forschung als auch die wegweisende Kombination von Ökologie, Geowissenschaften und Künstlicher Intelligenz wird hier mit Vorbildcharakter deutlich.“

Das Forschungsprojekt wird gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) (01LC1319A, 01LC1319B), vom Bundesamt für Naturschutz (BfN) (3514 685C19) und der Stiftung Naturschutz Thüringen (SNT-082-248-03/2014).

Kontakt an der TU Ilmenau:
JuniorProf. Patrick Mäder
Leiter Fachgebiet Softwaretechnik für sicherheitskritische Systeme
Tel. +49 3677 69-4839
E-Mail: patrick.maeder@tu-ilmenau.de

Kontakt am MPI für Biogeochemie:
Dr. Jana Wäldchen
Tel. +49 3677 69-4849
E-Mail: jwald@bgc-jena.mpg.de

Informationen zur UN-Dekade Biologische Vielfalt

Pressemitteilung (pdf)









Bewirtschaftung von Bergwiesen beeinflusst Belastbarkeit gegenüber Klimaextremen
9. Januar 2018



Versuchsfläche in den Alpen / Research area in the Alps (© Stefan Karlowsky)
Die artenreichen Bergwiesen der Alpen sind einem kontinuierlichen Nutzungswandel und häufiger werdenden Klimaextremen ausgesetzt. Anhaltende Dürreperioden werden als größte Gefahr für die Wiesenökosysteme angesehen. Um herauszufinden, wie eine veränderte Bewirtschaftung die Dürre-Reaktion von Bergwiesen beeinflusst, hat ein Forscherteam des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie in Jena zusammen mit internationalen Kooperationspartnern Feldexperimente im Tiroler Stubaital durchgeführt. Die Ergebnisse der kürzlich im Journal of Ecology veröffentlichten Studie zeigen, dass Landnutzung über verschiedene Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und Bodenmikroorganismen die Widerstands- und Erholungsfähigkeit von Bergwiesen steuert.

Bergwiesen stellen viele wichtige Ökosystemleistungen bereit, und das über die Grenzen der Bergregion hinaus. Dazu gehören Futtermittelproduktion, Biodiversität, Erosionsschutz und Trinkwasserversorgung. Zusätzlich besitzen diese Ökosysteme einen hohen kulturellen Wert und dienen der Erholung. Aufgrund gesellschaftlichen Wandels, kommt es seit dem letzten Jahrhundert immer wieder zu Veränderungen in der Bewirtschaftung der Bergwiesen. Besonders gut ist dies in der Alpenregion untersucht, wo örtlich bis zu 70 Prozent der traditionellen Bewirtschaftung aus Beweidung und Mahd aufgegeben wurde. Solche Umbrüche in der Landnutzung haben starke Auswirkungen auf die Zusammensetzung der Pflanzengemeinschaft sowie auf den Boden und die darin enthaltenen Mikroorganismen.

Zusammenspiel von Pflanzen und Bodenmikroorganismen ist wichtig

Indem Pflanzen einen Teil ihres durch Photosynthese gewonnenen Kohlenstoffs an Bakterien und Pilze weitergeben, erhöhen sie deren Aktivität. Dies führt wiederrum zu einer größeren Freisetzung von Pflanzennährstoffen im Boden und zusätzlich ermöglichen Mykorrhiza-Pilze den Zugang zu weiteren Ressourcen außerhalb der Wurzelsphäre. Längere Dürre-Perioden, wie sie für die Alpen vorausgesagt werden, reduzieren jedoch die Kohlenstoffaufnahme und die Zufuhr in den Boden stark. Oberirdisch wird ein Welken von Blättern und Stängeln sichtbar, unterirdisch entstehen Einbußen in der Nährstoffaufnahme durch die Wurzeln. Eine gute Versorgung mit Nährstoffen ist allerdings wichtig, um eine schnelle Erholung der Pflanzen nach dem Ende der Trockenheit zu gewährleisten.

Moderate Bewirtschaftung führt zu schnellerer Erholung

An insgesamt 24 Versuchseinheiten in über 1800 Metern Höhe hat das interdisziplinäre Wissen-schaftlerteam aus Deutschland, Frankreich, Italien und Österreich die Kohlenstoffdioxid-Aufnahme und -Verteilung mit Hilfe einer Isotopen-Markierung untersucht. Damit konnten die Forscher während und nach der Dürre den Weg des Kohlenstoffs über pflanzliche Zucker in Blättern und Wurzeln bis hin zur Wurzelatmung und Aufnahme in verschiedene Bakterien und Pilze verfolgen. Zusätzlich bestimmten sie nach der Dürre die Stärke der pflanzlichen Stickstoffaufnahme aus dem Boden.

So konnten die Wissenschaftler zeigen, dass die sparsamere Pflanzengemeinschaft einer brachlie-genden Wiese zwar weniger stark auf den Dürrestress reagiert, sich im Gegenzug aber langsamer erholt als die produktivere Pflanzengemeinschaft einer moderat bewirtschafteten Heuwiese. Die höhere Widerstandsfähigkeit der Brache ging einher mit einer größeren Ausbreitung von Mykorrhiza-Pilzen, die mit ihrem Netzwerk aus Hyphen den pflanzlichen Zugang zu Wasser- und Nährstoffvorkommen im Boden verbessern. Die Pflanzen der Heuwiese hatten eine andere Strategie während der Dürre. Sie hielten möglichst viele Ressourcen in Form von Zuckern in den Wurzeln zurück, verloren aber gleichzeitig jede Menge Blattmasse. Nach der Dürre wurden diese Ressourcen wieder frei und die Pflanzen erholten sich schnell. Begleitet war der Prozess von einer erhöhten Kohlenstoffweitergabe an frei lebende Bakterien und Pilze im Boden. Diese sind in der Lage, Nährstoffe aus der organischen Bodensubstanz freizusetzen. Anhand einer erhöhten Stickstoffaufnahme während der Erholungsphase, konnten die Wissenschaftler zeigen, dass die Pflanzen der Heuwiese neu freigesetzte Nährstoffe im Boden effektiv aufnehmen und für den Wiederbewuchs verwenden können.

Widerstands- und Erholungsfähigkeit von Wiesenökosystemen verhalten sich umgekehrt zueinander

“Einer hohen Widerstandsfähigkeit folgt eine langsame Erholung, eine geringere Widerstandfähigkeit geht einher mit rascher Erholung.“ erklärt Stefan Karlowsky, Erstautor der Studie und Doktorand am Max-Planck-Institut für Biogeochemie. Demzufolge lassen sich die Auswirkungen extremer Dürreperioden auf Bergwiesen durch eine angepasste Bewirtschaftung gezielt regulieren und potenziell vermindern. “Dazu müssen wir noch herausfinden, wie sich unterschiedliche Zeitdauer und Stärke sowie sich wiederholende Dürreperioden auf die Wiesenökosysteme auswirken“, plant Stefan Karlowsky weiter „Wir gehen davon aus, dass sich bei stärkeren oder häufigeren Trockenphasen die gute Erholungsfähigkeit der bewirtschafteten Bergwiesen auszahlt.“ fügt apl. Prof. Gerd Gleixner hinzu. Durch die regelmäßige Mahd sind die Pflanzen daran gewöhnt, mehr Ressourcen in den Wurzeln zu speichern, um diese für einen schnellen Wiederbewuchs zu verwenden.

Die Forschungsarbeiten wurden im Rahmen des BMBF-Projekts REGARDS durchgeführt (http://www.project-regards.org/).

Originalveröffentlichung:
Karlowsky S., Augusti A., Ingrisch J., Hasibeder R., Lange M., Lavorel S., Bahn M. and Gleixner G., Land use in mountain grasslands alters drought response and recovery of carbon allocation and plant-microbial interactions.
J. of Ecology, 2017; 00:1–14. https://doi.org/10.1111/1365-2745.12910

Kontakt:
Stefan Karlowsky
Tel: +49 (0)3641 57 6147, E-Mail: skarlo@bgc-jena.mpg.de

apl. Prof. Dr. Gerd Gleixner
Tel: +49 (0)3641 57 6172, E-Mail: gerd.gleixner@bgc-jena.mpg.de

REGARDS Projekt
Link zu Veröffentlichung

Pressemitteilung zum Herunterladen (als pdf)









Nutzung von Biomasse halbiert die durch Pflanzen gespeicherte Kohlenstoffmenge
11. Januar 2018



Human biomass utilization reduces global carbon stocks in vegetation by 50%. Copyright: Biodiversity Exploratories / Jörg Hailer /Die menschliche Nutzung von Biomasse halbiert die durch die globalen Vegetationsbestände gespeicherte Menge an Kohlenstoff. Copyright: Biodiversitätsexploratorien / Jörg Hailer
Pressemitteilung des Senckenberg Biodiversität und Klima Forschunsgzentrums BiK-F

Einer neuen Studie im Fachjournal „Nature" zufolge speichern Pflanzen in Landökosystemen weltweit rund 450 Milliarden Tonnen Kohlenstoff – weniger als die Hälfte dessen, was theoretisch möglich wäre. Verantwortlich ist die Nutzung von Biomasse durch den Menschen. Dabei hat die Forst- und Weidewirtschaft in natürlichen Wäldern und Grasländern überraschenderweise ähnlich starke Auswirkungen wie die Abholzung von Wäldern für die Umwandlung in Ackerland. Ein vermehrter Einsatz von Biomasse, auf den die Klimapolitik setzt, sei daher nicht immer klimaneutral, warnen die Forscher des Senckenberg, der Universität Klagenfurt, des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie und des Max-Planck-Instituts für Meteorologie.

Pflanzen speichern Kohlenstoff und sind daher ein wichtiger Klimafaktor. Wie sich die Abholzung von Wäldern für die Umwandlung in Ackerland auf die Kohlenstoffbilanz der Erde auswirkt, ist relativ gut quantifiziert. Die Auswirkungen anderer Landnutzungsformen sind bisher nur wenig erforscht. Wissenschaftler haben nun erstmals für alle Arten der Landnutzung berechnet, wie sie sich auf die durch Pflanzen gespeicherte Kohlenstoffmenge auswirken.

Pflanzen in Landökosystemen speichern laut der Analyse derzeit weltweit rund 450 Milliarden Tonnen Kohlenstoff – entscheidend weniger, als möglich wäre. „In einer hypothetischen Welt ohne Landnutzung würde die Vegetation rund doppelt so viel Kohlenstoff speichern", erklärt der an der Studie beteiligte Dr. Thomas Kastner, Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrum.

Der Unterschied zwischen möglicher und tatsächlich gespeicherter Kohlenstoffmenge resultiert in etwa zur Hälfte aus der Abholzung der Wälder und anderen Veränderungen der Landbedeckung (53-58 %). Die andere Hälfte ist auf die Effekte der Forstwirtschaft sowie der Beweidung natürlicher Grasländer (42-47 %) zurückzuführen, wobei zwei Drittel auf die Forstwirtschaft entfallen.

Prof. Karl-Heinz Erb von der Universität Klagenfurt, Leitautor der Studie: „Die Auswirkungen der Forst- und Weidewirtschaft auf die durch Vegetation gespeicherte Kohlenstoffmenge werden drastisch unterschätzt. Bewirtschaftete Wälder speichern im Vergleich zu unbelassenen, natürlichen Wäldern rund ein Drittel weniger Kohlenstoff. Ein Stopp der Abholzung ist essentiell, aber nicht ausreichend, um den Klimawandel abzumildern. Es geht darum, den Fokus vom Schutz der Waldflächen hin zum Schutz der Waldfunktionen, inklusive der Kohlenstoffbestände, zu verschieben."

Die Ergebnisse sind im Hinblick auf die aktuelle Klimapolitik brisant. Diese setzt darauf, vermehrt Biomasse zu nutzen, um die Erderwärmung abzuschwächen. Doch dies könnte sich als Falle entpuppen: Zwar ersetzt Biomasse als Rohmaterial und in der Energieversorgung fossile Ressourcen, ihre Nutzung kann aber dazu führen, dass die bewirtschafteten Flächen beträchtliche Mengen an Treibhausgasen emittieren. Dafür spricht, dass letzteres vor 1800 – also vor der Industrialisierung mit ihren Emissionen aus Fossilenergie – stattgefunden hat, wie historische Daten belegen.

Darüber hinaus identifizieren die Autoren noch ein weiteres Problem, denn es gibt beim Schutz der Kohlenstoffbestände in der Vegetation noch gravierende Unsicherheiten und Datenlücken. „Wir können derzeit nur in gemäßigten Klimazonen mit ausreichender Sicherheit nachweisen, ob Aufforstung und andere Maßnahmen den Bestand von Biomasse steigern. In dieser Region sind die erzielbaren Effekte allerdings gering. Die größten Potenziale bergen tropische Wälder. Dort ist es bislang schwierig, sicher zu belegen, ob sich der Biomassebestand erhöht. Ein verbessertes Monitoring ist daher nötig, um ein optimales Kosten-Nutzen-Verhältnis der Maßnahmen zu erreichen", schließt Kastner. (BiK-F, 20.12.2017)

Die Studie wurde von verschiedenen Projekten mitfinanziert, unter anderem von BACI: "Detecting changes in essential ecosystem and biodiversity properties: towards a Biosphere Atmosphere Change Index", finanziert durch das europäische Forschungs- und Innovationsprogramm Commission´s Horizon 2020, weist ebenfalls auf gravierende Wissenslücken und Datenunsicherheiten hin. Diese Unsicherheiten haben eine unmittelbare Relevanz für die Entwicklung von Landnutzungsstrategien zur Bekämpfung des Klimawandels: Die Zuverlässigkeit der Daten erlaubt derzeit die Zunahme von Biomassebeständen zu verifizieren, z.B. durch Aufforstungsprogramme, allerdings nur in gemäßigten Klimazonen. In dieser Zone sind die potenziell erzielbaren Effekte jedoch gering. In den Tropenwäldern dagegen sind die Potenziale weitaus größer, aber enorme Unsicherheiten erschweren die Verifizierung.

Publikation
Erb, K.-H. et al. (2017): Unexpectedly large impact of forest management and grazing on global vegetation biomass. Nature; doi:10.1038/nature25138

Kontakt am MPI for Biogeochemie:
Nuno Carvalhais
E-Mail: ncarval@bgc-jena.mpg.de

Kontakt Projekt BACI:
Miguel Mahecha
E-Mail: Miguel.Mahecha@bgc-jena.mpg.de

Webseite BACI










IMPRS-gBGC startet neuen Rekrutierungszyklus
15. Januar 0



In Zusammenarbeit mit der Friedrich-Schiller-Universität Jena bietet das Planck-Institut für Biogeochemie ein einzigartiges und flexibles Forschungsprogramm mit einer breiten Auswahl an Lernangeboten und Forschungsschwerpunkten. Deutsche und ausländische Studierenden können sich im Rahmen dieses strukturierten Doktorandenprogramms in globalee Biogeochemie und verwandten Erdsystemwissenschaften qualifizieren.

Weitere Informationen finden Sie im Dokument zum Herunterladen (pdf) zum Download sowie auf der IMPRS-Webseite.

Webseite IMPRS-gBGC

Ausschreibung (pdf)









IMPRS-gBGC startet neuen Bewerbungszyklus
15. Januar 2018



In Zusammenarbeit mit der Friedrich-Schiller-Universität Jena bietet das Max-Planck-Institut für Biogeochemie ein einzigartiges und flexibles Forschungsprogramm mit einer breiten Auswahl an Lernangeboten und Forschungsschwerpunkten. Deutsche und ausländische Studierende können sich im Rahmen dieses strukturierten Doktorandenprogramms in globale Biogeochemie und verwandten Erdsystemwissenschaften qualifizieren.

Weitere Informationen finden Sie im Dokument zum Herunterladen (pdf) zum Download sowie auf der IMPRS-Webseite.

Webseite IMPRS-gBGC

Ausschreibung (pdf)









IMPRS-gBGC Recruitment Symposium
23. April - 24. April 2018





Webseite IMPRS-gBGC










Forsche Schüler Tag am MPI für Biogeochemie
26. April 2018



Forsche Schüler am Max Planck Institut für Biogeochemie

Liebe Schülerinnen und Schüler,
Ihr seid herzlich eingeladen, am Donnerstag, den 26. April 2018 einen Blick hinter unsere Kulissen zu werfen und die Forschung an unserem Institut kennen zu lernen. Bringt Forschergeist mit und wir freuen uns darauf, gemeinsam mit Euch zu experimentieren.

09:00 Begrüßung, kurze Institutsvorstellung und Hinweise zum Programm
09:15 2 Doktoranden stellen sich vor
09:50 kurze Pause, Aufteilung der Gruppen
10:00 bis 13:00 Projekte

13:30 Abschlussvortrag im Abbe-Zentrum

"Schulzeit vorbei - jetzt geht das Leben los! - Tipps und Ideen, wie es weitergehen kann"
Hier erfolgt auch die Ausgabe der Teilnahmebestätigungen!
Die Veranstaltung endet gegen 14 Uhr.

Projekte am Max-Planck-Institut für Biogeochemie

Um an unseren Projekten teilnehmen zu können, solltest Du mindestens die 8. Klasse besuchen!

Projekt 1 noch 6 freie Plätze
Als CO2-Detektive unterwegs
Mit CO2-Sensor und Schreibutensilien bewaffnet gehen die CO2-Detektive in Jena der Spur des Kohlenstoffs in Form von Kohlendioxid nach. Wir lösen zusammen folgende knifflige Fälle: Wie kann ich die CO2-Konzentration messen? Wo ist die Konzentration von Kohlenstoffdioxid hoch oder niedrig, und warum? Entsprechen die Messungen unseren Erwartungen, was erscheint uns merkwürdig und wie kann dieser Unterschied erklärt werden? Wie kann ich die Messdaten so darstellen, dass meine Fragen beantwortet werden?

Projekt 2 alle Plätze belegt
Drohnen für atmosphärische Messungen
Multikopter, besser bekannt als "Drohnen", sind faszinierende Fluggeräte. Viele Menschen nutzen sie in ihrer Freizeit, um Fotos und Videos aus der Vogelperspektive aufzunehmen oder um Rennen damit zu fliegen. Aber Multikopter können noch viel mehr, nämlich wissenschaftliche Daten liefern - wenn sie mit den richtigen Geräten ausgerüstet werden. Wir bauen einen kleinen Multikopter so um, dass er die Temperatur, den Druck und die relative Feuchte der Umgebungsluft messen kann, und führen damit Messungen in verschiedenen Höhen durch. Außerdem lernst du, wie diese Fluggeräte funktionieren und was du bei ihrem Einsatz beachten solltest.

Projekt 3 entfällt aus organisatorischen Gründen
Albedo-Effekt und Spurengasmessungen in der Atmosphäre
Hier lernst Du etwas über die Albedo, sie ist ein wichtiger Klimafaktor. Lass Dich überraschen! Hoch über den Dächern von Jena befindet sich unsere Wetterstation. Genieße den Ausblick und erfahre etwas über die verschiedenen Messtechniken von Spurengasen in der Atmosphäre.

Projekt 4 entfällt aus organisatorischen Gründen
Unsere Böden - mehr als nur der Dreck unter unseren Schuhen
Der Boden, über den wir tagtäglich laufen, wimmelt nur so vor Leben. So kann zum Beispiel ein Teelöffel Waldboden bis zu 100 Millionen Bakterien, 30.000 Einzeller, 1000 Fadenwürmer und 60 km Pilzfäden enthalten. Die unterirdische "Erdbevölkerung" ist also weitaus größer als die oberirdische. Diese Gemeinschaft ist unermüdlich damit beschäftigt, Stoffkreisläufe am Laufen zu halten, indem sie abgestorbene Pflanzenteile zerkleinert und zersetzt und so Nährstoffe wieder für Pflanzen verfügbar macht. Ohne sie wäre oberirdisches Leben nicht möglich. Du erfährst, wie wir den Boden untersuchen und welche Informationen wir daraus erhalten.

Projekt 5 noch 6 freie Plätze
Flora Incognita – die App zur Pflanzenbestimmung
Mit unserer Flora Incognita App könnt Ihr die heimischen Blütenpflanzen bestimmen. Wir zeigen Euch, wie Ihr die Pflanzen am besten fotografiert und wie Ihr mithelfen könnt, unsere Bilddatenbank zu bestücken. Bitte bringt Euer Smartphone mit!


Anmeldeformular


Antrag auf Freistellung


Fotofreigabe-Erklärung





Seltene Klimaabfolge führt zu außergewöhnlichem Pflanzenwachstum in Spanien
23. Januar 2018



Feldstation des MPI-BGC: Majadas de Tietar in der spanischen Extremadura (© Istvan Hejja)
Der Einfluss langanhaltender Klimaänderungen auf die Landökosysteme unsere Erde ist allgemein bekannt; wie und wie stark sich kurzfristigere Klimaextreme konkret auf Ökosysteme auswirken können, ist hingegen kaum beschrieben. Zu zahlreich sind die beteiligten Variablen, zu kurzfristig meist die Beobachtungen und Messungen im Feld. In einer aktuellen Studie konnten Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie (MPI-BGC), Jena, gemeinsam mit internationalen Partnern die Folgen von Extremwetterlagen am Beispiel Spaniens beschreiben.

Die Wissenschaftler untersuchten Auswirkungen des außergewöhnlich warmen Winters 2015/16 und des darauf folgenden niederschlagsreichen Frühlings auf die Ökosysteme der Iberischen Halbinsel. Sie konnten dafür Messreihen der Feldstation Majadas de Tietar in der spanischen Extremadura nutzen, die bereits seit 13 Jahren kontinuierlich erhoben werden. Die dort lokal gemessenen Daten zu Temperatur, Niederschlägen und Kohlenstoffflüssen verglichen sie mit Satellitendaten zur regionalen Photosynthese-Aktivität (FAPAR) aber auch mit großräumigen Modellanalysen.

Die Auswertung der Studie zeigt einen bisher nur wenig berücksichtigten Effekt: Unter diesen speziellen Wetterbedingungen erfolgte eine Zunahme der photosynthetischen Kohlenstoffaufnahme, genannt Brutto-Primärproduktion, die zu höheren Biomasssen und Ernteerträgen führen kann. Das Aufeinanderfolgen eines sehr warmen Winters und niederschlagsreichen Frühlings ermöglichte also über einen längeren Zeitraum außergewöhnlich positive Bedingungen für das Pflanzenwachstum.

Interessanterweise waren weder der warme Winter 2015/16 noch der darauf folgende feuchte Frühling für sich alleine genommen als „extrem“ bewertet. Das Aufeinanderfolgen derselben führte jedoch, neben weiteren günstigen Randbedingungen, zu der extremen Reaktion der Ökosysteme. Zu den günstigen Bedingungen gehören auch die steigenden CO2-Konzentrationen in der Atmosphäre, die das Wachstum der Vegetation fördern. Grundsätzlich ist in Zukunft mit einer erhöhten Wahrscheinlichkeit für warme Winter zu rechnen. Für eine generelle Zunahme der Frühjahrsregenfälle - eine Voraussetzung für die hohe Vegetationsproduktivität - gibt es jedoch keine Hinweise.

Mit der Temperaturzunahme im Winter und den erhöhten Niederschlägen im Frühjahr stieg parallel auch die Respiration der Pflanzen, also die CO2-Abgabe durch Veratmung. Daher war die Gesamtbilanz der CO2-Aufnahme und Abgabe nicht wesentlich verändert. Die für das Pflanzenwachstum positiven Bedingungen konnten daher nicht gleichzeitig die Kohlenstoff-bindende Funktion („Senke“) des Ökosystems verstärken.

Die Studie, mit Partnern aus Norwegen, England und dem PIK Potsdam, gehört zu den ersten Arbeiten in denen untersucht wurde, wie sich Klimaextreme und deren (durch menschliche Aktivitäten verursachte) Veränderungen auf Ökosysteme auswirken. Erschienen ist sie in einem jährlichen Sonderbericht der Amerikanischen Gesellschaft für Meteorologie, in dem es um die Frage geht, wie der vom Menschen verursachte Klimawandel einzelne Extremereignisse im Vorjahr beeinflusst haben könnte. Die Studie wurde zusätzlich unterstützt durch die europäische Raumfahrtagentur ESA, dem Max-Planck Forschungspreis der Humboldtstiftung an Prof. Markus Reichstein und dem EU-geförderten Projekt „BACI: towards a Biosphere Atmosphere Change Index“ am MPI-BGC.

Ansprechpartner am MPI-BGC:
Tarek El-Madany
Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Abteilung Biogeochemische Integration
Hans-Knöll-Str. 10, 07745 Jena
Tel: 03641 576231
E-Mail: telmad@bgc-jena.mpg.de

BAMS Report
Gruppenwebseite
BACI Projekt










10th International Conference on Ecological Informatics
24. September - 28. September 2018



WANN: 24. - 28. September, 2018
WO: Friedrich-Schiller Universität(FSU) Jena
THEMA: Translating Ecological Data into Knowledge and Decisions in a Rapidly Changing World


Scientific Program Committee unter Beteiligung von J. Kattge und M. Mahecha vom MPI-BGC

Meeting Webseite










Wir machen viel mehr kaputt, als uns bewusst ist
22. Januar 2018



webpage










ESRP Treffen
6. Juni - 8. Juni 2018

Die Partnerschaft Erdsystemforschung (ESRP) bündelt die wissenschaftliche Exzellenz verschiedener Forschungsrichtungen mehrerer Max-Planck-Institute, um die Funktionsweise des komplexen Systems Erde sowie die Folgen der menschlicher Aktivitäten auf das Erdsystem besser zu verstehen.

Während des letzten Jahrhunderts veränderten sich Klima, Luftqualität, Biodiversität und die Verfügbarkeit von Süßwasser merklich. Um Lösungen für die Probleme zu finden, die durch diese Veränderungen hervorrufen werden, untersucht die ESRP die komplexen Wechselwirkungen und Rückkopplungen von Land, Ozean, Atmosphäre, Biosphäre und dem Menschen.

Das diesjährige Jahrestreffen der ESRP findet am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen statt.

Programm










March for Science 2018
12. April 2018



Anlässlich des internationalen March for Science 2018 organisiert die Friedrich-Schiller-Universität eine Podiumsdiskussion zu folgenden Fragen:

Wie denken PolitikerInnen, WissenschaftlerInnen, StudientInnen und MedienvertreterInnen über Autonomie und Freiheit von Wissenschaft und Forschung?

(Wie) Soll die Öffentlichkeit mit Prinzipien und Werten der Wissenschaft vertraut gemacht werden, gerade bei kontroversen Themen und Zweifeln an wissenschaftlichen Befunden?

Welche Handlungsstrategien in Bezug auf Diversity, Integration und Gleichstellung sind vorhanden und erfolgversprechend durchsetzbar?

Welche Problemlösungen bieten Wissenschaft, Politik und Medien konkret an - international, auf Bundes-, Landes- und Lokalebene?

BEGRÜSSUNG: Prof. Dr. Walter Rosenthal, Präsident der Friedrich-Schiller-Universität Jena

MODERATION: Carolin Matzko (München), ARD: »Planet Wissen«, BR: »Zündfunk«, Moderatorin und Journalistin

TEILNEHMERINNEN DES PODIUMS

Prof. Dr. Peter Weingart (Bielefeld, Stellenbosch), Inhaber des South African Research Chair in Science Communication, Centre for Research on Evaluation, Science and Technology (CREST), Stellenbosch University (Südafrika)

Dr. Helen Morrison (Jena), Leiterin der Forschungsgruppe »Nerve Regeneration«, Leibniz-Institut für Alternsforschung - Fritz-Lipmann-Institut e.V. (FLI)

Prof. Dr. Benjamin-Immanuel Hoff (Erfurt), Chef der Staatskanzlei und Minister für Kultur, Bundes- und Europa-Angelegenheiten des Freistaats Thüringen

Prof. Dr. Eva Schmitt-Rodermund (Jena), Vizekanzlerin und Leiterin des Dezernat 1, Akademische und studentische Angelegenheiten, Friedrich-Schiller Universität Jena

Madeleine Henfling (Erfurt), Stellvertretende Parlamentarische Geschäftsführerin der Fraktion von Bündnis 90/Die Grünen im Thüringer Landtag

Dr. Florian Freistetter (Jena), Deutscher IQ Preis (2012), Deutscher Kleinkunstpreis (2016), Astronom, Wissenschaftsblogger, Buchautor und Podcaster

FSU - March for Science

Plakat


Faltblatt







BGC-Wissenschaftler (co-)organisieren EGU 2018 Sessions
8. April - 13. April 2018



Die EGU-Generalversammlung bringt Geowissenschaftler aus aller Welt zusammen. Sie findet vom 8. bis 13. April 2018 in Wien statt.

Zahlreiche Wissenschaftler unseres Instituts sind nicht nur Teilnehmer an dieser bedeutsamen Tagung, sondern auch Mitorganisatoren unterschiedlicher Sitzungen.

IE1.1 Climate extremes, biosphere and society: impacts, remote sensing, and feedbacks (co-organized)
Convener: Markus Reichstein | Co-Conveners: Dorothea Frank, et. al.

IE4.5 Information extraction from satellite observations using data-driven methods (co-organized)
Convener: Miguel Mahecha

AS3.18 Remote-Sensing of Atmospheric Carbon Dioxide and Methane
Convener: Dietrich G. Feist

BG2.14 Terrestrial ecosystem responses to global change: integrating carbon, nutrient, and water cycles in experiments and models
Co-Conveners: Sönke Zaehle, et. al. BG2.2 Carbon allocation in plants and ecosystems: mechanisms, responses and biogeochemical implications
Co-Conveners: Henrik Hartmann, et. al.

BG2.3 Plant traits and biogeochemical cycles, including optimality, acclimation and adaptation in land ecosystem models (co-organized)
Convener: Jens Kattge | Co-Conveners: Markus Reichstein, Sönke Zaehle, et. al.

BG2.4 Emerging constraints of photosynthesis and respiration at ecosystem to global scales
Co-Conveners: Mirco Migliavacca, Markus Reichstein , et. al.

BG2.23 Forests under pressure: current knowledge and future science directions
Co-Conveners: Henrik Hartmann et. al.

BG4.12 Global Earth observation and in-situ data for improved understanding of terrestrial ecosystem dynamics (co-organized)
Co-Conveners: Nuno Carvalhais, et. al.

Splinter Meeting Session SMP52
Copernicus: European operational monitoring system for fossil CO2 emissions
Convener: Dietrich G. Feist

EGU Programm










Bundesministerin Anja Karliczek zu Gast am Beutenberg
15. Juni 2018



Bundesministerin Anja Karliczek im Austausch mit Wissenschaftlern am MPI für Biogeochemie (Copyright: H.-J. Rickel, BMBF)
Gemeinsame Presseinformation des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien und des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie

Im Rahmen ihrer Länderreise war Bundesministerin für Bildung und Forschung Anja Karliczek heute (15.6.2018) zu Gast am Beutenberg-Campus Jena. Mit einer Delegation des BMBF besuchte sie das Max-Planck-Institut für Biogeochemie (MPI-BGC) und das Leibniz-Institut für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT), um sich vor Ort ein Bild von der Arbeit der Forscherinnen und Forscher zu machen.

Mit dem Beutenberg-Campus, an dem neun Forschungsinstitute und mehr als 50 Firmen beheimatet sind, hat Bundesministerin Anja Karliczek einen interdisziplinären Forschungsstandort zum Ziel ihrer Reise gewählt. Dem Leitgedanken „Where Life Science meets Physics“ folgend, vereint der Campus Forschung und Entwicklung im Bereich Biologie, (Naturstoff-)Chemie, Umweltforschung und Medizin auf einzigartige Weise mit Optik, Photonik und optischen Mikrosystemen.

Am Max-Planck-Institut für Biogeochemie traf sich die Bundesministerin mit den Direktoren des Instituts und jungen Wissenschaftlern zum Austausch. Anhand hervorstechender Forschungsprojekte gewannen die hochrangigen Gäste einen Eindruck von der Spannbreite der Erdsystemforschung. Dabei ging die virtuelle Forschungsreise vom Amazonas Regenwald zu den Permafrostgebieten der Antarktis und mit Satelliten und Messflugzeugen rund um den Globus. Neben wissenschaftlichen Themen wurden auch die gesellschaftliche Relevanz aktueller Klimaforschung sowie strukturelle Erfordernisse wie Gleichstellung und Nachwuchsförderung diskutiert.

Am Leibniz-IPHT erhielt die Delegation nach der Begrüßung durch den wissenschaftlichen Direktor Prof. Jürgen Popp Einblick in aktuelle Forschungsaktivitäten rund um das Thema optische Gesundheitstechnologien. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Instituts zeigten Karliczek anhand von Exponaten wie sie Licht zum schnellen Nachweis von Infektionserregern und deren Antibiotikaresistenzen oder zur Untersuchung von Gewebe, beispielsweise für die Krebsdiagnostik, nutzen. Während des Rundgangs durch die Labore und die Faserziehanlage des Leibniz-IPHT informierte sich die Ministerin über die zugrundeliegenden spektroskopischen Bildgebungsmethoden und Technologien zur Herstellung von optischen Fasern für die endoskopische Gewebediagnostik.

"Der Beutenberg-Campus zeigt beispielhaft, wie Spitzenforschung unser Land voranbringt. Hier in Jena ist ein Standort für Forschung und Technologieunternehmen mit nationaler und internationaler Bedeutung entstanden. Für die Klima- und Umweltforschung gilt das ebenso wie für neue Medizintechnik. Hier findet Forschung statt, die den Alltag der Menschen verbessern kann - beispielsweise wird untersucht, wie Licht bei der Diagnose und Behandlung von Krankheiten eingesetzt werden kann. Wissenschaft und Wirtschaft, Bund und Land können gemeinsam viel erreichen, wenn wir so zusammenarbeiten. Besonders freut es mich, dass für die Forscher der Wissenstransfer hier einen hohen Stellenwert hat." sagt Bundesforschungsministerin Karliczek.

Das Max-Planck-Institut für Biogeochemie
Das Max-Planck-Institut für Biogeochemie (MPI-BGC) beschäftigt sich mit den klimarelevanten Stoffkreisläufen der Erde und erforscht, wie Ökosysteme auf Änderungen des Klimas und der Umwelt reagieren. Die Wissenschaftler kombinieren Labor- und Feldexperimente, hochpräzise Langzeitbeobachtungen der Ökosysteme und globale Messungen von Flugzeugen und Satelliten mit integrierenden Datenanalysen durch Modellierungen und maschinelles Lernen. Am MPI-BGC werden international führende Erkenntnisse zu den Grundlagen des Erdsystems erzielt.

Das Leibniz-Institut für Photonische Technologien
Das Leibniz-Institut für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) erforscht die wissenschaftlichen Grundlagen für photonische Verfahren und Systeme höchster Sensitivität, Effizienz und Auflösung. Gemäß dem Motto „Photonics for Life – from ideas to instruments“ entwickeln Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Leibniz-IPHT maßgeschneiderte Lösungen für Fragestellungen aus den Bereichen Lebens- und Umweltwissenschaften sowie Medizin.


Pressemitteilung zum Herunterladen (pdf)









ICOS MSA Meeting
5. Juni - 7. Juni 2018



Wissenschaftler der ICOS (Atmosphären-)Stationen treffen sich zum "Monitoring Station Assembly" (MSA), um die Fortschritte der ICOS-Stationen zu besprechen und über zukünftige Maßnahmen und Entwicklungen zu diskutieren.

Agenda










Kick-off Treffen mit Partnergruppe im indischen Bhopal
15. März 2018



Das GMA-Team mit Dr. Dhanyalekshmi K. Pillai, Prof. Dr. Martin Heimann und Dr. Julia Marshall
Emeritus Direktor Prof. Dr. Martin Heimann und Gruppenleiterin Dr. Julia Marshall vom MPI-BGC reisten diese Woche nach Indien, um am Kick-Off Workshop der Max-Planck-Partnergruppe am Indian Institute of Science Education and Research in Bhopal (IISER-B) teilzunehmen. Die Partnergruppe wird geleitet von Dr. Dhanya Pillai, ehemalige Wissenschaftlerin in der Systems-Abteilung des MPI-BGC.

Der Workshop brachte internationale Experten sowie Indiens nationale Wissenschaftler auf dem Gebiet der Messung und Modellierung von Treibhausgasen zusammen, mit dem Ziel, ein integriertes System zur Überwachung von Treibhausgasen in ganz Indien zu entwickeln. Unterstützt wird dieses Ziel durch die Bewilligung der Partnergruppe an Dhanya Pillai, die so eine neue Arbeitsgruppe aufbauen und gleichzeitig die enge Zusammenarbeit mit ihren früheren Kollegen in Jena aufrechterhalten kann.

Webseite Workshop
Webseite der indischen Partnergruppe










Summer School on Field Experimental Design and Data Acquisition
11. März - 18. März 2018



Die Summer School on Field Experimental Design and Data Acquisition (Felddaten, RS-Daten) fand vom 11. bis 18. März 2018 in Navalmoral de la Mata - Cáceres, Spanien statt. Sie ist Teil des Schulungsprogramms für das ESR-Projekt TRUSTEE und wird gemeinsam vom MPI-BGC und CSIC organisiert.

Projekt-Webseite TRUSTEE

Programm









Globaler Kohlenstoffhaushalt für 2017 ermittelt, mit BGC-Klimaforschern
21. März 2018



Der jährliche globale Kohlenstoffhaushalt für 2017 wurde kürzlich in der Zeitschrift Earth System Science Data veröffentlicht, nachdem er sich dort seit November in der Diskussion befand. Wie in den Vorjahren, wurde das internationale Konsortium des Global Carbon Project auch diesmal von Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie in Jena unterstützt: Dr. Christian Rödenbeck und Dr. Sönke Zaehle brachten erfolgreich ihre Forschungsergebnisse im Bereich der atmosphärischen Kohlendioxidzunahme und der Aufnahme von CO2 durch die Landökosysteme in das Konsortium ein.

Wesentliche Kernaussagen zum jährlichen Kohlenstoffhaushalt beinhalten, dass sowohl 2015 als auch 2016 Rekordzuwächse bei der CO2-Konzentration in der Atmosphäre verzeichnet wurden. Sie sind auf die Spitzenwerte der CO2--Emissionen aus fossilen Brennstoffen und der Industrie zurückzuführen. Gleichzeitig hatte sich die Rolle der Landvegetation als Kohlenstoffsenke als Reaktion auf die natürlichen El Nino-Klimaereignisse 2015-2016 abgeschwächt.

Für 2017 ist der prognostizierte Anstieg des atmosphärischen CO2-Gehalts geringer als in den vergangenen Rekordjahren, da das klima-beeinflussende El Nino-Phänomen zu Ende geht. Dennoch liegt der vorausgesagte Anstieg aufgrund der beständig ansteigenden CO2-Emissionen über dem Durchschnitt der vergangenen Jahrzehnte. Die Kohlenstoffsenken der Landoberfläche und der Ozeane können die steigenden Emissionen nur teilweise kompensieren.

Das Global Carbon Project ist ein großes internationales Forschungsprojekt und Teil der Future Earth Initiative zur globalen Nachhaltigkeit. Die Projektpartner sind bestrebt, ein umfassendes Bild des globalen Kohlenstoffkreislaufs zu entwickeln, indem sie sowohl seine biophysikalischen als auch seine menschlichen Dimensionen, einschließlich ihrer Wechselwirkungen und Rückkopplungen, berücksichtigen.

Publikation:
Global Carbon Budget 2017
Corinne Le Quéré et al. (2017), Earth System Science Data Discussions, DOI: 10.5194/essdd-2017-123.

Kohlenstoffbudget 2017
Link zur Veröffentlichung










Sönke Zaehle zu einem der Leitautoren des 6. IPCC-Sachstandsberichts ernannt
18. April 2018



Dr. Sönke Zaehle
Der Weltklimarat IPCC hat am 9. April 2018 die wissenschaftlichen Experten für den Sechsten IPCC-Sachstandsberichts bekannt gegeben. Unter den nominierten Leitautoren wird Dr. Sönke Zaehle, Gruppenleiter am Max-Planck-Institut für Biogeochemie, an der Erstellung des Teilberichts über den globalen Kohlenstoffkreislauf, weitere Biogeochemische Zyklen und deren Wechselwirkungen mitwirken.

Der neue, sechste Sachstandbericht AR6, der in den Jahren 2021/22 veröffentlicht werden soll, umfasst drei wissenschaftliche Teilberichte und einen zusammenfassenden Synthesebericht. Entscheidungsträger, Interessensvertreter und Klima-Verhandler bekommen mit dem IPCC-Bericht die neuesten naturwissenschaftlichen Erkenntnisse über den Klimawandel, dessen Folgen, Risiken und mögliche Maßnahmen zur Minderung und Anpassung zur Verfügung gestellt.

Der erste Band behandelt die naturwissenschaftlichen Grundlagen des Klimawandels. Dr. Sönke Zaehle wird mit seiner wissenschaftlichen Expertise ehrenamtlich dazu beitragen. „Ich freue mich schon sehr auf die intensiven Diskussionen“, erklärt der Leiter der Forschungsgruppe Terrestrische Biosphären Modellierung.

Kontakt
Dr. Sönke Zaehle
Tel: +49 3641 576230
Fax: +49 3641 577200
E-Mail: szaehle(at)bgc-jena.mpg.de

Pressemitteilung des IPCC (Englisch)
Deutsche Koordinierungsstelle des IPCC
Webseite Sönke Zaehle










GFBio: Beteiligung an DFG-Projekt für wissenschaftliches Datenmanagement wird fortgesetzt
11. Mai 2018



Das DFG-geförderte Projekt GFBio zielt darauf ab, eine nachhaltige und, serviceorientierte nationale Dateninfrastruktur für datenintensive Anwendungen in der Bio- und Umweltforschung bereitzustellen. Hierfür wurden seit 2013 die wichtigsten Akteure aus ganz Deutschland im Bereich der Archivierung und Bereitstellung umweltbezogener biologischer Daten zusammengebracht. Unter den 19 beteiligten Universitäten, Museen, Forschungseinrichtungen und Archiven ist das Max-Planck-Institut für Biogeochemie mit Dr. Jens Kattge und MP-Fellow Prof. Christian Wirth (iDiv) vertreten, teilweise über das gemeinsam mit der FSU Jena betriebene BeXis-Projekt.

Das GFBio-Portal wird dazu beitragen, ein zentrales Problem der aktuellen Forschung zu lösen: Forschungsdaten langfristig zugänglich zu machen und damit eine bessere Wissenschaft zu ermöglichen. GFBio fungiert zudem als nationale Kontakt-, Informations- und Beratungsstelle für alle Fragen der Standardisierung und Verwaltung biologischer Forschungsdaten über den gesamten Lebenszyklus der Daten, d.h. von der Datenerhebung über die Archivierung bis hin zur Publikation. In der ab Sommer 2018 beginnenden dritten Projektphase soll das Serviceangebot gemeinsam mit den Forschenden verbessert werden bei gleichzeitigem Aufbau einer nachhaltigen Forschungsdateninfrastruktur.

Pressemitteilung GFBio
Webseite Funktionelle Biogeographie










Interkulturelle Vielfalt am Beutenberg Campus
31. Mai 2018



Das Leibniz-Institut für Alternsforschung lädt am „Diversity Tag“ zu einem interaktiven Labyrinth „Integration durch Vielfalt“ ein. [Foto: Beutenberg-Campus Jena e.V. | G. Müller]
Interkulturelle Vielfalt ist gelebter Arbeitsalltag in den Instituten und Gründerzentren am Beutenberg. Deshalb hat sich der Beutenberg Campus Jena e.V. der bundesweiten Initiative „Charta der Vielfalt“ angeschlossen und nimmt am heutigen „Tag der Vielfalt“ in der Jenaer Innenstadt teil.

Das Max-Planck-Institut für Biogeochemie ist seit Anbeginn Mitglied im Beutenberg Campus Jena e.V. Unsere internationalen Forscher kommen aus über 25 verschiedenen Nationen und machen ca. 35% der wissenschaftlich Angestellten des Instituts aus.

Parallel zum fachlichen Austausch findet im Institutsalltag, aber auch besonders zu Tagungen und Workshops sowie bei Sommerfesten und Weihnachtsfeiern ein reger interkultureller Austausch statt.


Hier finden Sie die vollständige Presseinformation des Beutenberg Campus Jena e.V. und des Leibniz-Instituts für Alternsforschung:

DIE WELT IST BUNT
VIELFALT AM BEUTENBERG

Interkulturelle Vielfalt ist offener und sichtbarer Teil des Arbeitsalltags am Beutenberg Campus in Jena. Hier befindet sich das größte Wissenschafts- und Innovationszentrum in Thüringen und ein Ort, an dem Menschen unterschiedlichster Nationen und Muttersprachen zusammen arbeiten.

Neun Institute, u.a. der Leibniz-Gemeinschaft, der Max-Planck- und Fraunhofer-Gesellschaft, der Friedrich-Schiller-Universität Jena sowie zwei Gründerzentren und die Firma Wacker Biotech GmbH beschäftigen insgesamt mehr als 3000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, von denen nahezu 20 % aus ca. 75 Nationen kommen. Darunter sind viele ausländische Promovierende und Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die ein paar Monate oder Jahre in Jena verbringen. Das hat der Beutenberg-Campus Jena e.V. im Mai 2018 zum Anlass genommen, sich der bundesweiten Initiative der „Charta der Vielfalt“ anzuschließen.

Seit 2006 haben bereits 2800 Institutionen die „Charta der Vielfalt“ unterzeichnet und sich damit selbst verpflichtet, die Anerkennung, Wertschätzung und Einbeziehung von Vielfalt in der Arbeitswelt zu thematisieren. Alle Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter sollen Wertschätzung erfahren – unabhängig von Geschlecht, Nationalität, ethnischer Herkunft, Religion oder Weltanschauung, Behinderung, Alter, sexueller Orientierung und Identität. Die drei Leibniz-Institute am Beutenberg Campus feiern in diesem Jahr ein kleines Jubiläum, denn sie haben bereits vor fünf Jahren die „Charta der Vielfalt“ unterzeichnet.

Im Rahmen des „6. Deutschen Diversity Tages“ findet am 05. Juni 2018 von 16-20 Uhr ein „Tag der Vielfalt“ in der Jenaer Innenstadt am Löbdergraben statt. Daran beteiligen sich auch Institute des Beutenbergs, darunter das Leibniz-Institut für Alternsforschung – Fritz-Lipmann-Institut, das Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie – Hans-Knöll-Institut, das Leibniz-Institut für Photonische Technologien und das Zentrum für Innovationskompetenz Septomics sowie das benachbarte Max-Planck-Institut für Menschheitsgeschichte zusammen mit dem Beutenberg-Campus Jena e.V.

Gemeinschaftlich stellen sie vor, wie diese Vielfalt in Jena gelebt werden kann. Auf die Besucher der Veranstaltung warten aktuelle Informationen zur Internationalität des Wissenschaftscampus Beutenberg, ein interaktives Integrationslabyrinth und eine Sprachdatenbank sowie viele weitere Informationen zum Thema „Diversity“. Darüber hinaus bereichert die Ostthüringer Wing Chun Kung Fu Organisation unter Beteiligung von Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Beutenbergs das Bühnenprogramm mit einer Kampfkunstvorstellung.

Zum „Tag der Vielfalt“ wird herzlich eingeladen. Die Veranstaltung ist öffentlich und kostenlos.

Pressekontakt:
Beutenberg-Campus Jena e.V.
Dr. Christiane Meyer
Beutenberg-Campus Jena e.V.
Hans-Knöll-Straße 1
07745 Jena
Tel.: 49 (0)3641 – 93 04 80
E-Mail: campus@beutenberg.de


Charta der Vielfalt
Webseite Beutenberg Campus Jena e.V.

Pressemitteilung









Science Pub: "Der Patient Erde - Ansätze einer Diagnose"
5. Juni 2018



Wissenschaft in ungezwungener Atmosphäre erklären,darum geht es beim Science Pub: Wie arbeiten Forscher und was gibt es Neues zu berichten? Prof. Dr. Markus Reichstein beschreibt, wie man den Zustand der Erde ermitteln kann, welche Methoden dabei zur Anwendung kommen und warum dem Wasserkreislauf eine entscheidende Rolle beim Klimawandel zukommt.

Wo? Theatercafé Jena, Schillergäßchen 1
Wann? Dienstag, den 05. Juni 2018, 19:00 Uhr

Webseite zum Science Pub










Ehrendoktor für Prof. Dr. Ernst-Detlef Schulze
12. Juni 2018



Dekan der Univ. Göttingen Prof. Bernhard Möhring, Ehrendoktor Prof. Dr. Ernst-Detlef Schulze, und Laudator Prof. Dr. Alexander Knohl (© Peter Heller)
Die Fakultät für Forstwissenschaften und Waldökologie der Georg-August Universität Göttingen verlieh die Ehrenpromotion an Prof. Dr. Ernst-Detlef Schulze, Gründungsdirektor am Max-Planck-Institut für Biogeochemie, im Rahmen ihrer 150-Jahr Feier. Damit würdigte die Fakultät ihren Alumnus für seine herausragenden wissenschaftlichen Leistungen und seine langanhaltende Unterstützung und Zusammenarbeit.

In den 1960er Jahren studierte Prof. Schulze an der Forstfakultät der Universität Göttingen, die sich damals noch in Hann. Münden befand. Nach seinem Diplom und einem Auslandsaufenthalt in den USA absolvierte er seine Doktorarbeit in Biologie über die erste Kohlenstoff-Bilanz eines Baumes bei seinem früheren Dozenten Prof. Otto Lange, der mittlerweile an der Universität Würzburg lehrte.

Nach Promotion und Habilitation folgte 1975 der Ruf nach Bayreuth als Deutschlands jüngster Professor im Bereich der Pflanzenökologie. Gut 20 Jahre später, 1997 wurde Prof. Schulze einer der drei Gründungsdirektoren des neuen Max-Planck-Instituts für Biogeochemie in Jena. Dort wandte er sich den globalen Stoffkreisläufen zu, insbesondere dem Kohlenstoff-Kreislauf. Seit 2009 ist Herr Schulze im Ruhestand, erforscht aber als Emeritus weiterhin globale Waldökosysteme und bewirtschaftet Wälder in Thüringen und Rumänien.

In den Siebziger Jahren untersuchte E.-D. Schulze die damals neu aufgetretenen Waldschäden und gründete einen Forschungsverbund, die Bayerischen Forschungsgruppe Forsttoxikologie. Die Ergebnisse dieses Verbundes zeigten, dass das neuartige Waldsterben durch erhöhte Schwefel- und Stickstoffbelastungen der Luft hervorgerufen wird, die das Wachstum der Bäume schädigen. Für das Verständnis der komplexen Wechselwirkungen zwischen Atmosphäre, Pflanze und Boden war es notwendig, die Prozesse im gesamten Ökosystem zu erforschen. Aus dem Baumforscher Schulze wurde ein Ökosystemforscher.

In Jena startete Prof. Schulze das weltweit größte Biodiversitätsexperiment – das Jena Experiment – gemeinsam mit der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Er initiierte Langzeit-Untersuchungsflächen, die Biodiversitäts-Exploratorien, sowie das erste systematische Experiment zur Walddiversität– Biotree. Wie üblich in guter forstlicher Tradition, werden erst zukünftige Generationen die vollen wissenschaftlichen Früchte ernten können.

Im Laufe seines Forscherlebens hat Prof. Schulze zahlreiche Preise und Ehrungen erhalten, darunter den Deutschen Umweltpreis und das Bundesverdienstkreuz 1. Klasse.

Als Alumnus der Forstwissenschaftlichen Fakultät der Universität Göttingen besaß Prof. Schulze bis dato jedoch keine forstliche Promotion. Dies holte die Göttinger Fakultät nun mit der Verleihung der Ehrendoktorwürde nach. Die Laudatio dazu hielt Prof. Dr. Alexander Knohl vom Lehrstuhl Bioklimatologie der Georg-August-Universität Göttingen, ein ehemaliger Diplomand und Doktorand von Prof. Schulze.

Webseite Prof. Schulze










Besuch von Bundesministerin Anja Karliczek
15. Juni 2018

Auf ihrer Länderreise macht die Bundesministerin für Bildung und Forschung Anja Karliczek am Freitag, den 15. Juni Station in Jena. Gemeinsam mit ihrem Thüringer Amtskollegen Wolfgang Tiefensee besucht sie am Beutenberg-Campus zwei Forschungseinrichtungen, das Max-Planck-Institut für Biogeochemie (MPI-BGC) und das Leibniz-Institut für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT), um sich vor Ort ein Bild von der Arbeit der Forscherinnen und Forscher zu machen.

Der Rundgang der Ministerin startet 15:30 Uhr am MPI-BGC, wo sie sich über die Erdsystem- und Klimaforschung informiert. Für 16.50 Uhr ist der Besuch am Leibniz-IPHT geplant, das Einblick in seine Forschung im Bereich der optischen Gesundheitstechnologien gibt. Vertreterinnen und Vertreter der Presse sind zu diesem Termin herzlich eingeladen und werden gebeten sich im Vorfeld am Leibniz-IPHT zu akkreditieren.











Jahrestreffen der Partnerschaft Erdsystemforschung
13. Juni 2018



Vom 6. bis 8. Juni 2018 fand das Jahrestreffen der Max-Planck-Institute der Partnerschaft Erdsystemforschung und assoziierter Institute statt. Diesjähriger Gastgeber und mit dem Max-Planck-Institut für Meteorologie (MPI-M) gemeinsamer Organisator des Meetings war das Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen, das innerhalb der MPG seit 2014 dem Forschungsfeld der ESRP-Institute zugeordnet wird und nun festes Mitglied in der eigens hierfür in „Earth and Solar systems Research Partnership“ (ESRP) umbenannten Partnerschaft ist.

An dem zweieinhalbtägigen wissenschaftlichen Austausch nahmen ca. 65 Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen aus 6 Max-Planck-Instituten sowie dem Institut für transformative Nachhaltigkeitsforschung IASS (Potsdam) teil. Mit insgesamt 19 Fachvorträgen, etwa 20 Postern und in vier Arbeitsgruppen tauschten sich die Wissenschaftler*innen über neueste Forschungsergebnisse, aktuelle Schwerpunkte und neue Vorhaben ihrer Institutionen aus.

Themenschwerpunkte bildeten u.a. der Einfluss von Sonnenvariabilität auf das Erdsystem und die gemeinsam genutzten und teilweise auch gemeinsamen betriebenen Forschungsinfrastrukturen, wie das Forschungsflugzeug HALO sowie die Beobachtungstürme ATTO und ZOTTO. Hierbei standen u.a. auch Überlegungen zu Best-Practice-Modellen für neue und effiziente Kommunikationswege bzgl. Nutzung und Datenaustausch zur Debatte. Eine Besichtigung des MPS rundete das Programm ab. Das nächste ESRP-Treffen wird im Juni 2019 in Mainz stattfinden.

Kontakt:
Dr. Eberhard Fritz
MPI für Biogeochemie
Tel.: 03641 576800
E-Mail: efritz@bgc-jena.mpg.de

Webseite










Entdeckung verbotener FCKW-Emissionen
28. Juni 2018



Martin Heimann © Tristan Vostry, Latest Thinking GmbH
Lange Zeit wurde das Montrealer Protokoll als Erfolgsbeispiel genannt, wie ein internationales Umweltabkommen umzusetzen ist. Es war der Meilenstein zum Schutz der Ozonschicht. Jedoch entdeckten vor Kurzem Forschende, dass die FCKW-Emissionen wieder zugenommen haben. Dieser Fall zeigt, wie wichtig unabhängiges Monitoring ist – auch für Treibhausgase.

Ein Editorial von Prof. Dr. Martin Heimann, Max-Planck-Institut für Biogeochemie

Heute ist die Produktion und Freisetzung von Fluorkohlenwasserstoffen – sogenannten FCKW – international verboten. Jüngere Generationen können mit der Abkürzung oft wenig anfangen. Die älteren schon, denn vor mehr als 30 Jahren hatten FCKW eines der größten Umweltprobleme verursacht. Die damals überall zur Kühlung eingesetzten Gase enthalten Chloratome, die in der Stratosphäre freigesetzt werden und sehr schädlich für die Ozonschicht sind. Der Rückgang der Ozonschicht und damit die Vergrößerung des Ozonlochs über der Antarktis bewirken etwa, dass Pflanzen, Tiere und Menschen geschädigt werden, beim Menschen kann Hautkrebs die Folge der Strahlenbelastung sein. Die FCKW verstärken zudem den Treibhauseffekt und tragen daher zur globalen Erwärmung bei.

Erst nachdem das Ozonloch von Forscherinnen und Forschern entdeckt und wissenschaftlich nachgewiesen wurde, dass Fluorkohlenwasserstoffe dafür verantwortlich sind, konnte der FCKW-Ausstieg auf den Weg gebracht und schließlich im Montreal Protokoll 1987 vereinbart werden. Lange Zeit wurde dieses Protokoll und seine Ergänzungen als positives Beispiel genannt, wie ein internationales Umweltabkommen umzusetzen ist. In der Tat gehen seit 1989 die Konzentrationen der wichtigsten FCKW-Verbindungen zurück und die Ozonschicht scheint sich zu erholen.

Jedoch zeigt eine vor Kurzem im Fachmagazin „Nature“ veröffentlichte Studie von Stephen Montzka von der Nationalen Wetter- und Ozeanographiebehörde NOAA, dass eine der FCKW-Verbindungen, das CFC-11, in jüngster Zeit nicht im erwarteten Maße abnimmt und offenbar noch oder wieder erzeugt und emittiert wird. Aus Messungen an unterschiedlichen, weltweit verteilten Stationen konnte die Arbeitsgruppe auch den mutmaßlichen Standort der unerwarteten Emissionen in Ostasien ableiten.

Welche Lehren lassen sich aus dieser Studie in Hinblick auf das Pariser Abkommen zur Reduktion von Treibhausgasemissionen ziehen? Die Emissionsstatistiken der einzelnen Länder für Treibhausgase werden in der Regel von nationalen Behörden erhoben und an das UN-Klimasekretariat übermittelt – die zur Erstellung der Statistiken verwendeten Kriterien wurden mithilfe des Weltklimarats IPCC entwickelt. Aber sind diese sogenannten „bottom-up“ Inventare auch sicher genug? Obwohl dieses Verfahren die Emissionsberichterstattung auf eine global vergleichbare Basis stellt, kann es die tatsächlich ausgestoßenen Treibhausgase nicht vollkommen abbilden. Je nach Art der Emissionen sind die Regeln zur Erhebung relativ unflexibel und berücksichtigen nicht die Vielzahl lokaler Einflussfaktoren. Auch weniger bekannte Emissionen werden unzulänglich erfasst, etwa Methan aus dem Bergbau oder Lachgas aus der Landwirtschaft. Und schlussendlich lassen sich die ermittelten Statistiken manipulieren oder beschönigen, bevor sie berichtet werden.

Entscheidend für die Atmosphäre und das Klima sind die tatsächlichen Emissionen. Unabhängige Verfahren, diese zu überprüfen, sind daher unabdingbar – auch um Vertrauen in die berichteten Statistiken zu erzeugen. Das oben angeführte Beispiel der CFC-11-Emissionen zeigt die Bedeutung dieses Ansatzes.

Im Gegensatz zu den FCKW werden Kohlendioxid und Methan, die wichtigsten menschgemachten Treibhausgase in der Atmosphäre, heute an einer Vielzahl von weltweit verteilten Stationen mit genügender Genauigkeit gemessen – in Europa unter anderem auch vom hierzu geschaffenen „Integrated Carbon Observation System“ (ICOS). Die Treibhausgase lassen sich aber auch in globalem Maßstab von Instrumenten auf Satelliten erfassen. Verschiedene Institutionen, darunter die EU mit dem COPERNICUS Programm, planen für die nächste Dekade den Einsatz mehrerer Satelliten zur Treibhausgasüberwachung. Alle diese Beobachtungen erfassen nur die raum-zeitliche Konzentrationsverteilung der Treibhausgase. Um die tatsächlichen Emissionen zu ermitteln, muss der Transport und die dreidimensionale Vermischung in der Atmosphäre berücksichtigt werden. Dazu verwendet man Verfahren der Datenassimilation, wie sie in der Meteorologie für die Wettervorhersage entwickelt wurden. Die Anforderungen an die Robustheit und Genauigkeit der zu ermittelnden Emissionsstärken und Emissionsverteilungen sind jedoch extrem hoch. Daher ist der Weg zu einem unabhängigen, belastbaren und international anerkannten System zur Überwachung von Treibhausgasemissionen nicht trivial und stellt eine wichtige wissenschaftliche – und organisatorische Herausforderung – für die kommenden Jahre dar.

Zum Autor
Prof. Dr. Martin Heimann ist Physiker und war bis Frühjahr 2017 Direktor der Abteilung Biogeochemische Systeme am Max-Planck-Institut für Biogeochemie (MPI-BGC). Außerdem forscht er an der Universität von Helsinki am Institut für Atmosphären- und Erdsystemwissenschaften (INAR).

Kolumne auf DKK Webseite










Verwitterung von Böden prägt den Kohlenstoffkreislauf
2. Juli 2018



Die Bodenprobenkampagne wurde auf einer Reihe von Böden ausgeführt, die aus dem Hochland der Sierra Nevada entstanden sind, welches über Millionen von Jahren abgelagert wurde. Auf jungen fruchtbaren Böden (obere Reihe) gedeiht ein üppiges Pflanzenwachstum. Alte Böden (untere Reihe) können aufgrund des Mangels an geeigneten Mineralien nur eine sehr arme und knappe Vegetation erhalten.
Böden sind ein wichtiges Reservoir für Kohlenstoff und können somit den Anstieg von klimaschädlichem Kohlendioxid in der Atmosphäre mildern. Ein internationales Team von Wissenschaftlern unter Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie in Jena untersuchte nun wie die Kohlenstoffspeicherung vom Alter und Verwitterungsgrad der Böden abhängt. Die Studie wurde kürzlich in der renommierten Fachzeitschrift Nature Geosciences veröffentlicht.

Böden spielen eine Schlüsselrolle beim Austausch von Kohlendioxid (CO2) zwischen der Landoberfläche und der Atmosphäre und sind daher von großer Bedeutung für das Klima. Ob sie Kohlenstoff speichern oder freigeben, hängt meist von den klimatischen Bedingungen und der Bewirtschaftung ab. Diese beiden Faktoren kontrollieren maßgeblich das Pflanzenwachstum und damit auch wie viel Kohlenstoff in den Boden gelangt. Gleichzeitig steuern sie auch die Aktivität von Bodenmikroorganismen, welche Pflanzenreste zersetzen und damit Kohlenstoff wieder in die Atmosphäre freisetzen. Die geologische Entstehung und Zusammensetzung legt dabei langfristige und großflächige Hintergrundbedingungen fest, in welchen sich die Böden mit ihrer Fähigkeit zur Kohlenstoffspeicherung bilden und entwickeln.

Ein internationales Team von Wissenschaftlern unter Beteiligung von Prof. Susan Trumbore vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena, hat nun gezeigt, wie wichtig es ist, die langfristige Bodenentwicklung zu berücksichtigen, insbesondere die Verwitterung von Gesteinen durch natürliche Zersetzung. Nur mit diesem Wissen können kurzzeitige Effekte auf die Kohlenstoffumsätze im Boden beurteilt werden.

Die Forscher arbeiteten dafür im kalifornischen „Central Valley“ an einer Abfolge von Böden in unterschiedlichen Verwitterungsstadien, bei der die jungen Böden nur einige Jahre Entwicklung hinter sich haben und die ältesten bereits mehrere Millionen Jahre alt sind. Hervorgegangen sind sie aber aus den gleichen geologischen und klimatischen Hintergrundbedingungen. „Hier konnten wir verschiedenartige Veränderungen der Böden untersuchen und vergleichen, die im Laufe der Zeit mit der Verwitterung einhergehen und die sich auf den Kohlenstoffkreislauf auswirken. Dazu gehören beispielsweise ökologische Veränderungen des Artbestands, hervorgerufen durch unterschiedliche Nährstoffverfügbarkeit, und auch der Einfluss den die Erderwärmung auf biologische Prozesse haben könnte“ sagt Trumbore.

Die Wissenschaftler haben festgestellt, dass die durch Verwitterung frei werdenden Minerale einen entscheidenden Einfluss auf Nährstoffe, die Bodenmikroorganismen und die Kohlenstoffspeicherung haben. Allgemein gesagt, wird durch Verwitterung die Verfügbarkeit und Speicherung von Nährstoffen anfangs erhöht, später aber verringert. Damit einhergehend steigt zunächst die Fähigkeit der Böden, Kohlenstoff zu stabilisieren, sinkt danach aber langfristig ab.

Wie hilft uns dieses Wissen, die Voraussagen zum Kohlenstoffkreislauf zu verbessern?

„Das großartige an der Studie ist, dass die Ergebnisse eindrücklich zeigen, wie eng kurzzeitig agierende biologische Prozesse mit langfristigen Veränderungen durch die Verwitterung verflochten sind“ setzt Trumbore fort. Die Wissenschaftler hoffen, mit diesen Erkenntnissen die Prozesse des Kohlenstoffaustauschs auf globaler Ebene besser verstehen zu können: Mit einfacheren Modellen, in denen biologische Prozesse vor dem Hintergrund verwitterungsbedingter Veränderungen besser beschrieben sind, aber größeren Datensätzen, welche auch geologische Informationen beinhalten.

Original Veröffentlichung:
Full title: Doetterl S., Arnold C., Berhe A.A., Bodé S., Boeckx P., Fiener, P., Finke P., Fuchslueger L., Griepentrog, M., Harden J.W., Nadeu E., Schnecker J., Six J., Trumbore S., Van Oost, K., Vogel C. 2018.
Links among warming, carbon and microbial dynamics mediated by soil mineral weathering.
Nature Geoscience, DOI: https://doi.org/10.1038/s41561-018-0168-7.

Kontakt:
Prof. Susan E. Trumbore, PhD
Tel: +49 3641 576110
E-Mail: trumbore@bgc-jena.mpg.de

Link zur Veröffentlichung










Max-Planck-Tag - Kneipenquiz
14. September 2018



Kneipen-Quiz im Jenaer Paradies

Wer weiß was oder rät am besten? In Jena laden die drei Max-Planck-Institute zum Wissenschafts-Kneipenquiz in das Paradiescafé ein.

Ab 20 Uhr (Einlass 19 Uhr) können sich Teams von bis zu fünf Personen bei Fragen rund um den Spaß an der Forschung und kuriosen Entdeckungen bewähren. Es sind keine detaillierten Fachkenntnisse erforderlich. Jede/r kann mitmachen.

Infos Kneipenquiz










Schnecken-Shuttle-Service
5. Juli 2018



Hornmilbe der Familie Euphthiracaridae. Diese Milben reisen lebend im Darm von Schnecken. (Foto: Andy Murray)
Pressemitteilung des Deutsches Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig

Auf der Speisekarte von Nacktschnecken stehen nicht nur Moose, Flechten und Gartengemüse, sondern auch winzig kleine Hornmilben, die sie unweigerlich mit ihrer Nahrung aufnehmen. Erstaunlicherweise überstehen die meisten der kleinen Spinnentiere die Reise durch den Schneckendarm unbeschadet und werden an einem anderen Ort im Ökosystem wieder lebend ausgeschieden. Wissenschaftler um Dr. Manfred Türke vom Forschungszentrum iDiv und der Uni Leipzig haben erstmalig bei Milben diese Ausbreitungsstrategie entdeckt, die in der Fachwelt als Endozoochorie vor allem bei Pflanzen bekannt ist. Ihre Forschungsergebnisse haben die Forscher in der Fachzeitschrift Oecologia veröffentlicht.

Tiere und Pflanzen haben im Laufe der Evolution zahlreiche Strategien entwickelt, um neue Lebensräume zu besiedeln. Kirschen beispielsweise werden im Sommer gern von Amseln gefressen. Den Kern scheiden die Vögel unverdaut an einem anderen Ort aus, wo die Pflanze keimen kann. Wenig bekannt ist bisher über die Ausbreitungsstrategien von Bodenlebewesen wie Milben, Fadenwürmern oder anderen wirbellosen Tieren. Diese sind winzig klein und dementsprechend langsam, leben aber in fast allen Böden. Und sie sind von entscheidender Bedeutung für das Funktionieren des Ökosystems, weil sie organische Abfälle zersetzen und die Nährstoffkreisläufe im Boden aufrechterhalten.

Umso wichtiger sind die Forschungsergebnisse der Wissenschaftler um Manfred Türke. Türke sammelte über Monate im Leipziger Auwald Spanische Wegschnecken (Arion vulgaris), eine Nacktschneckenart, um ihre Exkremente unter dem Mikroskop zu untersuchen. Dabei machte der Wissenschaftler eine erstaunliche Entdeckung: Im Kot der Schnecken fand er 36 weit verbreitete Arten von winzigen Hornmilben (Oribatida). Diese Spinnentiere bewohnen den Boden und die Blattstreu der Wälder und sind nicht einmal einen Millimeter lang. Erstaunlicherweise hatten 70 Prozent der gefressenen Milben die Passage durch den Schneckendarm überlebt.

Im Labor beobachtete Manfred Türke, dass die Milben durch den Transport im Schneckendarm lebend an einen neuen Ort gelangen können. Diese Ausbreitungsstrategie wird in der Fachwelt Endozoochorie („Verdauungsausbreitung“) genannt und ist bisher sehr selten bei Tieren beobachtet worden. Für die Milben, die selbst nicht nur winzig sind, sondern äußerst schwerfällig und behäbig, sind die Schnecken also ein Transport- und Ausbreitungsmittel. Denn selbst die schnellste Hornmilbe kann am Tag maximal zwei Zentimeter Strecke zurücklegen, während eine große Nacktschnecke bis zu 15 Meter Wegstrecke pro Tag problemlos meistert. „Das bedeutet eine etwa tausendfache Geschwindigkeit. Wenn eine Schnecke vorbeikriecht, ist es für eine Milbe so als würde ein ICE vorbeidonnern“, sagt Manfred Türke. Ein Zug, auf den viele Milben aufspringen.

Der Biologe vermutet sogar, dass sich eine Milbe vorsätzlich fressen lassen könnte: „Es wäre möglich, dass sie mitbekommt, wenn eine Schnecke in der Nähe ist und dann höher in die Vegetation kriecht, um gefressen zu werden. Denn in der Schnecke ist sie auch vor Feinden geschützt.“

Neben Hornmilben fanden die Wissenschaftler im Kot der gesammelten Nacktschnecken auch Pflanzensamen, Moose und vor allem andere lebende Bodentiere. Es ist also wahrscheinlich, dass sich ganze Mikroökosysteme mithilfe von Schnecken ausbreiten. Der Ausbreitungsmechanismus könnte erklären, warum winzig kleine Bodenbewohner, die selbst nur wenige Zentimeter am Tag zurücklegen, neue Habitate in einem Ökosystem erstaunlich schnell besiedeln. Ein einziger Quadratmeter Boden kann hunderttausende wirbellose Tiere beherbergen – hunderte bis tausende von verschiedenen Arten. Das bessere Verständnis dieser komplexen Lebensgemeinschaften ist von entscheidender Bedeutung für den Erhalt wichtiger Funktionen des Bodens wie Kohlenstoffspeicherung, Trinkwasserreinigung oder Bodenfruchtbarkeit.

Original Veröffentlichung
Gut shuttle service: endozoochory of dispersal-limited soil fauna by gastropods
Türke, M., Lange, M. & Eisenhauer, N. Oecologia (2018) 186: 655.

Kontakt am MPI-BGC:
Dr. Markus Lange
Tel.: 03641 57-6168
E-Mail: mlange@bgc-jena.mpg.de

Video von Milbe, die sich aus Kot befreit.
Video von Hornmilbe, die im Schneckenkot überlebt hat.
Link zur Publikation










Überraschung aus dem Urwaldboden
23. Juli 2018



Die Bäume des Amazonas-Regenwaldes geben eine Vielzahl flüchtiger Substanzen ab, welche die chemische Zusammensetzung der Luft beeinflussen. Foto: Cybelli Barbosa
Der Amazonas-Regenwald ist der größte Wald der Erde. Seine Bäume geben eine Vielzahl flüchtiger Substanzen ab, welche die chemische Zusammensetzung der Luft beeinflussen. Dazu gehören auch die sogenannten Sesquiterpene – sehr reaktive chemische Verbindungen, die besonders schnell Ozon abbauen. Bei der Untersuchung der Luftzusammensetzung standen bisher meist die Sesquiterpen-Emissionen von Bäumen und Pflanzen im Fokus.
Ein internationales Forscherteam mit Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie hat nun herausgefunden, dass auch der Urwaldboden große Mengen an Sesquiterpenen produziert – mitunter genauso viel, wie die Bäume. Gebildet werden sie von Bodenmikroorganismen. Diese Emissionen stellen daher eine wichtige, bisher nicht berücksichtigte Komponente des Ökosystems des Amazonas-Regenwaldes dar. Die Studienergebnisse wurden kürzlich in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.


„Wir haben bereits in früheren Studien im Amazonasgebiet festgestellt, dass die Ozonwerte zum Boden hin abnehmen. Daher vermuteten wir, dass es dort eine wichtige Quelle reaktiver Moleküle geben muss, die bisher nicht beachtet worden war“, sagt Jonathan Williams, Gruppenleiter am Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz.

Die Sesquiterpene sind Moleküle, die chemisch sehr gut mit Ozon reagieren. Dadurch beeinflussen sie die Selbstreinigungskraft der Atmosphäre – ein Prozess, bei dem Schadstoffe aus der Luft entfernt werden. Die Emissionen aus dem Boden sind für den Abbau fast der Hälfte des bodennahen Ozons verantwortlich. Die Sesquiterpene fungieren zudem als Aerosolpartikel, was wiederum für die Entstehung von Niederschlag wichtig ist.

Für die Studie sammelten die Wissenschaftler zunächst Bodenproben an verschiedenen Orten des Amazonas-Regenwaldes. Besonders viele Proben wurden in der Nähe des Amazon Tall Tower Observatory (ATTO) entnommen, einem Messturm im unberührten Teil des Regenwaldes. Im Labor bewässerten die Forscher die Proben, um Regenfälle zu simulieren. Während die Proben trockneten, untersuchten die Wissenschaftler sie auf Emissionen von flüchtigen Substanzen. Dabei zeigte sich, dass je trockener die Proben wurden, desto positiver wirkten sich die Umweltbedingungen auf die Aktivität der Mikroorganismen aus. Gleichzeitig stieg der Ausstoß an flüchtigen Substanzen, wie etwa Sesquiterpene.

„Wir haben einen starken Zusammenhang zwischen den Sesquiterpen-Emissionen und einem Proxy für die mikrobiologische Aktivität im Boden beobachtet“, sagt Thomas Behrendt, Bodenforscher am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena. Auf Grundlage dieser Experimente entwickelte Efstratios Bourt-soukidis, Atmosphärenchemiker am Max-Planck-Institut für Chemie, eine Computersimulation zur genauen Vorhersage des Austausches von Sesquiterpenen zwischen Boden und Luft. Er simulierte die täglichen Wechselwirkungen zwischen typischem Urwaldboden und Luft über einen Zeitraum von zwei Jahren. Dabei beobachtete er, dass der Boden in der Trockenzeit teilweise genauso viel Sesquiterpene emittiert, wie die Bäume.

Die Studienergebnisse zeigen, wie wichtig die Verbindung zwischen Mikroorganismen im Boden und der chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre ist.

Originalveröffentlichung
Strong sesquiterpene emissions from Amazonian soils
E. Bourtsoukidis, T. Behrendt, A.M. Yañez-Serrano, H. Hellén, E. Diamantopoulos, E. Catão, K. Ashworth, A. Pozzer1, C.A. Quesada, D.L. Martins, M. Sá, A. Araujo, J. Brito, P. Artaxo7, J. Kesselmeier, J. Lelieveld & J. Williams
Nature Communications, DOI: 10.1038/s41467-018-04658-y

Kontakt
Dr. Thomas Behrendt
Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Jena
Telefon: 03641 57-6105
Email: tbehr@bgc-jena.mpg.de

Dr. Iris Möbius
Presse & Öffentlichkeitsarbeit ATTO
Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Jena
Telefon: 03641 576371
Email: iris.moebius@bgc-jena.mpg.de

ATTO Webseite

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Workshop: Career development in academia
15. Oktober 2018



Der eintägige Workshop, der sich insbesondere an unsere Nachwuchswissenschaftler richtet, wird als Teil unserer Career Step Network (CSN)-Aktivitäten am MPI-BGC durchgeführt. Ein professioneller Trainer wird den Workshop leiten und durchführen.

Details zu den Inhalten finden sich auf der englischen Seite.











Unscheinbar und doch wichtig – Flechten und Moose tragen zum globalen Wasserkreislauf bei
30. Juli 2018



Auf Bäumen wachsende Flechten und Moose auf Vancouver Island, Kanada (Foto: Hartmut Thiel)
Medieninformation der Universität Potsdam

Flechten und Moose sind eher unscheinbare Gewächse. Sie wachsen auf Felsen, Mauern oder Baumstämmen. Forscher der Universität Potsdam, des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie Jena und der amerikanischen Georgia Southern University haben jetzt herausgefunden, dass diese Organismen einen bedeutenden Teil des Niederschlags aufnehmen, der danach direkt wieder in die Atmosphäre verdunstet. Damit tragen Flechten und Moose nicht nur entscheidend zum globalen Wasserkreislauf bei, sondern haben auch einen kühlenden Effekt auf die regionale Temperatur der Landoberfläche. Die Ergebnisse der Studie sind gerade in der Fachzeitschrift Nature Geoscience veröffentlicht worden.


Überall auf der Welt gibt es Flechten und Moose: In vielen kalten und warmen Wüsten sind sie die häufigste Vegetation. Oft wachsen sie auch als „Aufsitzerpflanzen“ auf Bäumen in den feuchten Waldgebieten der Tropen und der gemäßigten Zone. Diese Organismen haben die Fähigkeit, große Wassermengen anzusammeln. Deshalb dienen sie als Speicher für Niederschlag, der nicht den Boden erreicht, sondern wieder verdunstet. Die Verdunstung von Niederschlag vor dem Versickern in den Boden bezeichnen die Wissenschaftler als Interzeption. Nicht nur Flechten und Moose, sondern vor allem auch Blattoberflächen von Bäumen, Gräsern und Sträuchern tragen zur Interzeption bei. Es handelt sich dabei um einen wichtigen Prozess, der bis zu 30 Prozent der globalen Verdunstung von Wasser an Land ausmacht.

Mithilfe eines Computermodells haben die Potsdamer Forscher herausgefunden, dass Flechten und Moose einen großen Anteil an der globalen Interzeption haben. Die mit dem Modell berechnete Interzeption stieg um 60 Prozent durch den Einfluss von Flechten und Moosen an. „Dieser Beitrag ist bislang nicht berücksichtigt in globalen Landoberflächenmodellen, welche den Wasserkreislauf und die Temperatur an der Landoberfläche simulieren. Falls es zu Veränderungen der globalen Biomasse an Flechten und Moosen im Zuge des Klimawandels oder des Landnutzungswandels kommen sollte, wird das wahrscheinlich auch Auswirkungen auf den globalen Wasserkreislauf und die Landoberflächentemperatur haben“, so Dr. Philipp Porada von der Universität Potsdam.

Originalveröffentlichung
Significant contribution of non-vascular vegetation to global rainfall interception
Porada, P., Van Stan II, J. T., Kleidon, A. (2018) Nature Geoscience.
doi: 10.1038/s41561-018-0176-7.

Kontakt an der Uni Potsdam, Institut für Biochemie und Biologie:
Dr. Philipp Porada
Tel.: 0331 977-1959
E-Mail: philporada@uni-potsdam.de

Kontakt am MPI für Biogeochemie:
Dr. Axel Kleidon
Tel.: 03641 57-6217
E-Mail: akleidon@bgc-jena.mpg.de

Link zur Publikation










Ehrendoktorwürde für Prof. Ernst-Detlef Schulze
13. Juni 2018



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Klima-Aliens: Auch Außerirdische planen Energiewende
15. Juni 2018



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Als die Forstwirte von Münden nach Göttingen umzogen
7. Juni 2018



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Wissenschaftler erforschen größte Methanquelle Europas
1. Juni 2018



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Wie viel Kohlendioxid kann die Erde noch schlucken?
24. April 2018



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Eine facettenreiche Biodiversität reduziert Schwankungen der Biomasseproduktion
28. August 2018



Luftbild des Jena Experiments, eine der Untersuchungsflächen (von M. Heimann, MPI-BGC)
Pressemitteilung unseres Partners iDiv, zu einer Publikation mit Beteiligung der MPI-BGC-Forscher Jens Kattge und Gerhard Bönisch



Eine facettenreiche Biodiversität reduziert Schwankungen der Biomasseproduktion

Eine neue Studie zeigt, dass neben dem Artenreichtum auch die Evolutionsgeschichte der Pflanzen eine entscheidende Rolle bei der Regulierung der jährlichen Schwankungen der Biomasseproduktion im Grasland spielt. Angesichts des Klimawandels ist es wichtig, die Ursachen für die Variabilität wichtiger Ökosystemleistungen wie der Biomasseproduktion zu verstehen. Ein Forscherteam um das Deutsche Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv), die Universität Göttingen und das Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrum (SBiK-F) hat jetzt ihre Ergebnisse in der aktuellen Ausgabe von Nature Ecology and Evolution veröffentlicht. Sie zeigen, dass mehrere Faktoren, darunter Biodiversität und Klima, gemeinsam die jährlichen Schwankungen der Grünlandproduktivität verringern.

Die Forscherinnen und Forscher werteten dafür die Ergebnisse von 39 Grasland-Experimenten aus und wendeten verschiedene statistische Modelle an. „Auf Grasland mit hohem Artenreichtum und hoher evolutionsgeschichtlicher Vielfalt war die Biomasseproduktion stabiler", sagt Dr. Dylan Craven, Erstautor der Studie, der für die Untersuchung Ergebnisse des Syntheseworkshops sTability am Deutschen Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) zusammengefasst hat. Inzwischen ist er Postdoktorand an der Universität Göttingen. „Diese ökologischen Gemeinschaften sind offenbar weniger anfällig gegenüber Pflanzenfressern oder Krankheitserregern." In Pflanzengemeinschaften, die von langsam wachsenden Arten dominiert werden, war die Biomasseproduktion ebenfalls stabiler. Die Wissenschaftler waren von diesen Ergebnissen überrascht, weil sie erwartet hatten, dass Gemeinschaften, deren Pflanzen vielfältige Wachstumsraten haben, eine stabilere Biomasseproduktion haben würden.

Originalpublikation:
Dylan Craven, Nico Eisenhauer, William D. Pearse, Yann Hautier, Forest Isbell, Christiane Roscher, Michael Bahn, Carl Beierkuhnlein, Gerhard Bönisch, Nina Buchmann, Chaeho Byun, Jane A. Catford, Bruno E. L. Cerabolini, J. Hans C. Cornelissen, Joseph M. Craine, Enrica De Luca, Anne Ebeling, John N. Griffin, Andy Hector, Jes Hines, Anke Jentsch, Jens Kattge, Jürgen Kreyling, Vojtech Lanta, Nathan Lemoine, Sebastian T. Meyer, Vanessa Minden, Vladimir Onipchenko, H. Wayne Polley, Peter B. Reich, Jasper van Ruijven, Brandon Schamp, Melinda D. Smith, Nadejda A. Soudzilovskaia, David Tilman, Alexandra Weigelt, Brian Wilsey & Peter Manning (2018): Multiple facets of biodiversity drive the diversity-stability relationship. Nature Ecology and Evolution. doi: 10.1038/s41559-018-0647-7
http://dx.doi.org/10.1038/s41559-018-0647-7

Kontakt am MPI-BGC:
Dr. Jens Kattge
Tel: 03641 57 6226
email: jkattge(at)bgc-jena.mpg.de


Link zur Veröffentlichung










Feinwurzeln der Bäume sind deutlich jünger als gedacht
4. September 2018



Jahresringe in Querschnitten von Feinwurzeln (Bildautor: Dr. Emily Solly, Eidgenössische Forschungsanstalt WSL, Schweiz)
Internationale Forscher bestimmten mit einer neuen Methode das Alter von Feinwurzeln, mit denen Bäume Wasser und Nährstoffe aufnehmen. In der kürzlich veröffentlichten Studie fanden sie heraus, dass die ohnehin kurzlebigen Feinwurzeln im Schnitt 10 Jahre jünger sind als bisher angenommen. Denn in herkömmlichen Analysen erscheinen Wurzeln älter, da Bäume auch älteren Kohlenstoff aus Speicherorganen zur Wurzelbildung verwenden können. Das Forscherteam, unter Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie in Jena, vermutet hinter dieser Art der Kohlenstoffnutzung eine Überlebensstrategie der Bäume für trockene Perioden.

Zum Wachsen und Leben sind Bäume auf Wasser und Nährstoffe angewiesen, die sie über ihre Feinwurzeln aus dem Boden aufnehmen und danach über Seiten- und Hauptwurzeln an die oberirdischen Pflanzenteile weiterleiten. Da Wurzeln im Gegensatz zu Blättern und Ästen im Verborgenen wachsen, war über den Lebenszyklus der Feinwurzeln bisher wenig bekannt. Wie die Blätter, werden auch sie kontinuierlich neu gebildet und sterben periodisch wieder ab.

In einer vergleichenden Studie bestimmte das Forscherteam aus der Schweiz, Finnland und Deutschland das Alter der Feinwurzeln von einigen Hundert Bäumen (Pinien, Fichten, Buchen, Birken), die in Wäldern der gemäßigten Zone (Deutschland, Schweiz), der borealen Zone (Schweden) und der subarktischen Region (Nordrussland) wachsen. Dazu untersuchten sie zum einen das Alter des Kohlenstoffs, aus dem die Wurzeln aufgebaut wurden, anhand der vorhandenen 14C-Kohlenstoffisotope. Mit der sogenannten Radiokarbonmethode wird ermittelt, wann genau der untersuchte Kohlenstoff erstmalig aus der Atmosphäre mittels Photosynthese in die Pflanze gelangte. Bei den Feinwurzeln wurde so, je nach Art und Herkunft der Bäume, ein mittleres Alter von 10 - 20 Jahren gemessen.

An denselben Feinwurzeln, die meist nur bis zu etwa 2 mm dick werden, erprobten die Forscher eine neue Methode: In dünnen Querschnitten zählten sie die Jahresringe, die hier ähnlich wie in Baum-scheiben auftreten. Überraschenderweise lieferte diese mikroskopische Methode sehr viel jüngere Durchschnittsalter der Feinwurzeln. Sie lagen zwischen 1-3 Jahren bei Bäumen der gemäßigten und borealen Zone und waren nur bei Bäumen an der subarktischen Baumgrenze mit 4-12 Jahren deutlich älter. Damit ergab die neue Jahresring-Methode, unabhängig vom Lebensraum der Bäume, durchschnittlich 10 Jahre jüngere Wurzeln im Vergleich zur Radiokarbonmethode.

Nach weiteren Experimenten und Literaturrecherchen zur Klärung des überraschenden Befunds waren sich die Forscher einig: „Diese überraschenden Altersunterschiede können wir am wahrscheinlichsten damit erklären, dass neue Feinwurzeln aus älteren Kohlenstoffreserven der Pflanzen gebildet werden“ kommentiert Dr. Emily Solly, Erstautorin der Studie, das Ergebnis. Die herkömmliche Radiokarbonmethode überschätzt damit das tatsächliche Wurzelalter deutlich. Sie misst zwar das korrekte Kohlenstoff-Alter, die Wurzelausbildung ist jedoch jüngeren Datums.

Dass Pflanzen Kohlenstoffreserven in verschiedenen Speicherorganen anlegen können, ist lange bekannt. Dass die Reserven maßgeblich zum Aufbau der Feinwurzeln beitragen, wurde bisher nicht vermutet. Die Forscher deuten diese Art der Kohlenstoffnutzung als wichtige Überlebensstrategie der Pflanzen, die eine Anpassung an variable Umweltbedingungen erlaubt: Kohlenstoff, unter günstigen Klimabedingungen durch Photosynthese aufgenommen, kann später in trockenen Jahren zur Ausbildung der Feinwurzeln eingesetzt werden, die für die Wasser- und Nährstoffaufnahme so wichtig sind.

Eine weitere Konsequenz der Studie ist, dass bisher die Menge der organischen Substanz unterschätzt wurde, die durch absterbende Wurzeln beständig in den Boden eingetragen wird. „Wurzeln sind von zentraler Bedeutung für den im Boden gespeicherten Kohlenstoff“ erklärt Marion Schrumpf, Gruppenleiterin am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena. “Genau zu bestimmen, wieviel Kohlenstoff jährlich durch abgestorbene Wurzeln in den Boden gelangt, ist jedoch immer noch eine Herausforderung für die Wissenschaft und wir müssen dafür wissen, wie lange Wurzeln leben.“

Die Forscher konnten dieses Wissen jetzt an Bäumen ableiten, die aus einem großen Bereich ver-schiedener Ökosysteme unserer Erde stammen. Sie schätzen die globale Bedeutung daher als sehr hoch ein: „ Die neuen Erkenntnisse werden unser Verständnis der Kohlenstoff-Versorgung in den Pflanzen wesentlich verbessern, und darüber hinaus auch unsere Modelle des Kohlenstoffkreislaufs zwischen Pflanzen und Böden.“ sagt Prof. Susan Trumbore, Direktorin am Max-Planck-Institut für Biogeochemie.

Originalveröffentlichung
Solly, E. F., Brunner, I., Helmisaari, H.-S., Herzog, C., Leppälammi-Kujansuu, J., Schöning, I., Schrumpf, M., Schweingruber, F. H., Trumbore, S. E., Hagedorn, F. (2018). Unravelling the age of fine roots of temperate and boreal forests. Nature Communications, 9(1).
https://www.nature.com/articles/s41467-018-05460-6

Kontakt am Max-Planck-Institut für Biogeochemie:
Dr. Marion Schrumpf, Gruppenleiterin Soil Biogeochemistry
Tel.: 03641 57 6182, E-Mail: mschrumpf@bgc-jena.mpg.de

Dr. Ingo Schöning, Wissenschaftler
Tel.: 03641 57 6191, E-Mail: ingo.schoening@bgc-jena.mpg.de

Prof. Susan Trumbore, Direktorin, Abteilung Biogeochemische Prozesse
Tel.: 03641 57 6110, E-Mail: trumbore@bgc-jena.mpg.de


Link zur Originalveröffentlichung
Englischsprachige Pressemitteilung des WSL










Der Verlauf von Dürren: Flüsse werden früher und stärker beeinträchtigt als die Landwirtschaft
6. September 2018



Bevor die Ernte verkümmert und die Landwirtschaft in Mitleidenschaft gezogen wird, sind die Wasserressourcen gefährdet. (Foto: Andrea Carri, imaggeo.egu.eu)
Eine Studie von Klimaforschern aus Deutschland und Schweden offenbart, wie Auswirkungen heftiger Dürreperioden zeitlich verlaufen. Bei ausbleibendem Regen trocknet zunächst der Boden binnen Tagen aus, bevor innerhalb weniger Wochen die Wasserstände der Flüsse zurückgehen. Erst Monate später vertrocknet die Vegetation, mit entsprechenden Auswirkungen auf die Landwirtschaft. Die Studie wurde unter Federführung des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie im Fachjournal „Nature Communications“ veröffentlicht. Die Forscher folgern, dass sich wirkungsvolle Strategien zur Vermeidung von Dürreschäden an dem beschriebenen Verlaufsmuster orientieren sollten.

Dürreperioden, wie in diesem Sommer, können große wirtschaftliche Schäden verursachen. Sie beeinträchtigen unter anderem die Wassertransportwege, die Stromerzeugung, die Trinkwasserversorgung und die landwirtschaftliche Bewässerung. Leidet die Pflanzenwelt durch Dürren, so drohen Ernteausfälle sowie Verluste in der Forstwirtschaft. Hervorgerufen werden Dürren in der Hauptsache durch zu geringe Niederschläge. Ihr Auftreten wird aber auch durch die erhöhte Verdunstung aufgrund steigender Temperaturen begünstigt, sowie durch eine von den Menschen veränderte Wasser- und Landnutzung.

Um den zeitlichen und räumlichen Verlauf von Dürren und deren Auswirkungen zu verstehen, kombinierten und verrechneten Forscher aus Deutschland und Schweden große Datensätze zum Wasserkreislauf. Die Daten decken mehrere Jahrzehnte ab und beziehen sich auf Gebiete, die über ganz Europa und somit über verschiedene Klimaregionen verteilt sind. Als wichtige Grundlage verwendeten die Forscher dabei Messungen von Wasserständen von über 400 kleinen und von Menschen kaum beeinflussten Flussläufen. Diese verglichen sie mit Modelldaten zu dürrebedingten Veränderungen der Verdunstung und dem Wassergehalt der Böden in der jeweiligen Region. So konnten sie für jedes Teilgebiet und über einen Zeitraum von mehreren Jahrzehnten den Weg des Wassers mit täglicher Genauigkeit beschreiben. Diese Ergebnisse verglichen sie abschließend mit dem Gesundheits- und Aktivitätszustand der Pflanzenwelt, der routinemäßig von Forschungssatelliten erfasst wird.

Nach statistischer Auswertung der komplexen und viele Variablen betreffenden Daten ergibt sich für die Forscher ein eindeutiges Bild darüber, wie sich Dürren entwickeln: ausbleibender Regen führt innerhalb weniger Tage zu trockeneren Böden, und im Verlauf von Wochen zu sinkenden Flusspegeln. Die Pflanzenwelt wird dagegen erst nach Monaten beeinträchtigt, erkennbar an der reduzierten Verdunstungsrate und der verringerten Vegetationsaktivität. Letztere sind hauptsächlich in Südeuropa zu beobachten. Nur dort ist das Klima so trocken, dass Dürren so lange Zeiträume anhalten können.

Interessanterweise erholt sich die Vegetation meist unmittelbar nach Ende der Dürre, während Flusspegel trotz wieder einsetzendem Regen noch Wochen oder Monate unter ihren Normalwerten verharren. Der Wasserkreislaufs ist also teilweise blockiert: Das Regenwasser wird zunächst in den Böden und im Grundwasser aufgenommen, bevor es die Flüsse erreicht und deren Pegel wieder ansteigen lässt.

Dürreperioden entwickeln sich also etappenweise und mit jeweils verschiedenen, charakteristischen Auswirkungen auf die Wirtschaft und den globalen Wasserkreislauf. Das ganze Ausmaß der negativen Folgen ist daher meist nicht so unmittelbar ersichtlich wie bei schneller verlaufenden Klimaextremen, wie Überschwemmungen oder Hitzewellen. „Doch dieser Sommer ist außergewöhnlich: Die lange Trockenheit, gepaart mit den hohen Temperaturen, hat in weiten Teilen Westeuropas die Dürre deutlich spürbar gemacht. Sie hat bereits zu starken Beeinträchtigungen der Ökosysteme und auch der Bevölkerung geführt“, bestätigt René Orth, Gruppenleiter am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena.

Mit den neuen Erkenntnissen können die Strategien zur Vermeidung von Dürreschäden verbessert werden, sagen die Forscher. Dazu sollten Maßnahmen stufenweise ergriffen werden und sich an dem beschriebenen Verlaufsmuster orientieren: In frühen Stadien einer Dürre sollten Anpassungen an gesunkene Flusspegel im Vordergrund stehen, und erst später wird z.B. die Bewässerung landwirtschaftlicher Anbauflächen immer wichtiger. „Da wir wissen, dass der Klimawandel stärkere oder vermehrt auftretende Dürren hervorrufen könnte, ist ein verbessertes Trockenheitsmanagement besonders wichtig“, bemerkt Georgia Destouni, Koautorin von der Universität Stockholm. Die derzeitige Dürreperiode hat die vielfältige Abhängigkeit der Wirtschaft vom Wasserkreislauf aufgezeigt und die Problematik stärker in das gesellschaftliche Bewusstsein gerückt. Damit, und mit den neuen wissenschaftlichen Erkenntnissen ist der Grundstein gelegt für ein besseres Dürremanagement in der Zukunft.

Ansprechpartner:
Dr. René Orth, Gruppenleiter Wechselwirkungen zwischen Hydrologie-Biosphäre-Klima
E-Mail: rene.orth@bgc-jena.mpg.de
Tel.: +49 3641 576250

Originalpublikation:
Orth R. and G. Destouni, 2018. Drought reduces blue-water fluxes more strongly than green-water fluxes in Europe.
Nature Communications 9, 3602 (2018)

Link zur Veröffentlichung










Mehr Wissen über den Austausch von Treibhausgasen kann helfen, Heißzeit zu verhindern
7. September 2018



ICOS Flask und Kalibrierlabor in Jena: FTIR Spektrometer
Die europäische Forschungsinfrastruktur ICOS schafft standardisierte Langzeit-Beobachtungen des Treibhausgasaustauschs zwischen der Atmosphäre und terrestrischen sowie marinen Ökosystemen – Wissenschaftler diskutieren Ergebnisse vom 11. bis 14. September in Prag.

Führende Wissenschaftler warnen, dass die Erde auf eine Heißzeit zusteuert. Das Zusammenwirken von zehn bereits bestehenden Klimawandelprozessen könnte einen Domino-Effekt auslösen und die Erde in einen extrem heißen Zustand (hothouse) versetzen. Das erklären sie in einem Artikel, der im August in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift PNAS erschienen ist. Beispiele solcher Prozesse sind das Schwinden des Meereises, das Sterben borealer Wälder und das Auftauen der Permafrostböden.

Die meisten dieser zehn Klimawandelprozesse sind eng mit dem Kohlenstoffaustausch zwischen Land, Luft und Meer verknüpft. Alle Prozesse können Kipppunkte erreichen, die bei einer Überschreitung die Erde in ein neues, unumkehrbares Stadium bringen können. Um diese komplexen Prozesse zu verstehen, ist ein umfassendes Erdbeobachtungssystem notwendig. Dieses Ziel verfolgt die europäische Forschungsinfrastruktur „Integrated Carbon Observation System“ (ICOS), die Daten zu Treibhausgaskonzentrationen in der Atmosphäre und zum Kohlenstoffaustausch zwischen der Atmosphäre, den Landökosystemen und den Ozeanen liefert.

„Da Treibhausgase die Klimaveränderung vorantreiben, müssen wir wissen, wie diese Gase zirkulieren, wodurch sie entstehen und wie ihre Menge in der Atmosphäre verringert werden kann. Ein Schlüssel zum besseren Verständnis dieser Vorgänge sind Beobachtungen, die höchsten Standards entsprechen, über mehrere Jahrzehnte durchgeführt werden und über Länder- und sogar Kontinentgrenzen hinausgehen“, sagt Dr. Werner Kutsch, ICOS-Generaldirektor. „Gut organisierte Forschungsrahmenbedingungen gewährleisten, dass diese Daten Wissenschaft und Gesellschaft zur Verfügung stehen.”

ICOS ermöglicht Treibhausgasmessungen in Europa, an denen 12 Länder teilnehmen, auch Deutschland. Gemeinsam bilden sie ein Netzwerk von mehr als 130 Beobachtungsstationen auf dem gesamten Kontinent. Die ICOS-Daten ermöglichen einen umfassenden Blick auf diejenigen Treibhausgase, die durch den Menschen produziert werden, aber ebenso auf deren natürliche Quellen und Senken in den Ökosystemen.

„Es ist wichtig, Treibhausgasmessungen über einen langen Zeitraum sowohl in der Atmosphäre als auch in den terrestrischen und marinen Ökosystemen durchzuführen. Nur wenn man das Zusammenspiel versteht, kann man belastbare Aussagen über die Quellen- und Senkenfunktion von Feldern, Wäldern und Meeren treffen“, sagt Dr. Christian Brümmer vom Thünen-Institut für Agrarklimaschutz, der den deutschen ICOS-Beitrag koordiniert. Entscheidend ist der Anteil von Treibhausgasen, der in die Atmosphäre gelangt und dort über einen längeren Zeitraum verweilt. Denn dieser Anteil ist für den Treibhauseffekt verantwortlich. „Standardisierte Langzeitbeobachtungen machen genauere Trendabschätzungen möglich, die bislang aufgrund limitierter Projektlaufzeiten kaum zu realisieren waren“, betont Brümmer die Führungsrolle von ICOS auf dem Gebiet integrierter Treibhausgasbeobachtung.

Bereits sehr kleine Konzentrationsunterschiede zwischen den Messstationen können wichtige Informationen über die räumliche Verteilung der Emissionen von Treibhausgasen enthalten. Daher ist die höchst mögliche Genauigkeit und Standardisierung der Messdaten eine wesentliche Voraussetzung für die Aussagekraft der ICOS-Messungen. Um dieses Ziel zu verwirklichen, sind 2 zentrale Kalibrier- und Messlabors in Deutschland eingerichtet, eines in Heidelberg und eines in Jena. Als Teil des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie in Jena arbeitet das „ICOS Flask und Kalibrierlabor” mit derzeit 12 MitarbeiterInnen in hochspezialisierten Analyselabors im Technologiecenter Felsenkeller. „Wir stellen für das gesamte, europaweite ICOS-Messnetz die benötigten Referenzgase her" so der Laborleiter für Spurengasmessungen, Dr. Daniel Rzesanke. "Zur Probennahme von Luftproben für aufwändigere Messungen in unseren Laboren, die an den Beobachtungsstationen nicht direkt durchgeführt werden können, werden bei uns die entsprechenden automatisierten Apparaturen entwickelt und gebaut“, ergänzt der Leiter des Isotopenlabors, Dr. Markus Eritt. Der Standort in Jena wurde aufgrund der international anerkannten Expertise des Max-Planck-Instituts im Bereich hochpräziser Treibhausgasmessungen gewählt. Mit seinen Leistungen trägt das Labor somit entscheidend zum Gelingen des Netzwerkes bei.

Kutsch und Brümmer freuen sich auf die dritte wissenschaftliche ICOS-Tagung vom 11. bis 14. September 2018 in Prag, auf der führende Wissenschaftler auf dem Gebiet der Treibhausgasforschung aus der ganzen Welt zusammentreffen werden. Neben rein wissenschaftlichen und technischen Themen werden die Teilnehmer auch darüber sprechen, wie die gewonnenen Erkenntnisse Eingang in politische Entscheidungen finden können, um sicherzustellen, dass dem Überschreiten potenzieller Grenzwerte auf der Erde entgegengesteuert wird, bevor es zu spät ist.

Kontakt ICOS Flask und Kalibrierlabor, Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Jena
Dr. Armin Jordan
Tel.: +49 (0)3641 576403
ajordan@bgc-jena.mpg.de

Dr. Daniel Rzesanke
Tel.:+49 3641 3107531
drzesan@bgc-jena.mpg.de

Dr. Markus Eritt
+49 3641 3107579
meritt@bgc-jena.mpg.de

Presse-Akkreditierungsstelle der ICOS-Science-Conference vom 11. bis 14.09.2018
Tel.: +358 40 3502557
E-Mail: katri.ahlgren@icos-ri.eu

Webseite ICOS
Webseite Flask und Kalibrierlabor
Link zur Konferenz










Erfassen von Merkmalsausprägungen unterstützt Strategien zum Schutz der Biodiversität
18. September 2018



Ausgewachsene Kabeljaue unterschiedlicher Größe; die Messung der intra-spezifischen Variation der Körpergröße bei Fischen kann wichtige Erkenntnisse über die Veränderungen der Population liefern. Bild: Jan Dierking.
Die globale Biodiversität kann nur sinnvoll gesteuert werden, wenn aktuelle, verlässliche und kontinuierliche Daten über die Vielfalt der Organismen vorliegen. Essentielle Biodiversitäts-Variablen (EBV) helfen bei deren Erfassung. In einer Perspektiven-Veröffentlichung in Nature Ecology & Evolution zeigen Biodiversitätsforscher auf, wie die variable Ausprägung von Merkmalen innerhalb einer Art als neue, messbare Größe in EBVs eingehen kann. Werden solche variablen Merkmalsausprägungen einbezogen, hilft dies zum einen, die Reaktion der Organismen auf globale Veränderungen zu beurteilen. Zum anderen sind diese Informationen wertvoll um Biodiversitäts-Ziele festzulegen, sagt Dr. Jens Kattge vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie.

Um die weltweiten Veränderungen der Biodiversität zu verstehen, braucht es die Erfassung festgelegter Kriterien mit einheitlichen Messgrößen. Diese zu definieren, ist das Ziel des Netzwerks zur Biodiversitäts-Beobachtung „Group On Earth Observations Biodiversity Observation Network“ (GEO BON). Vor etwa 5 Jahren hat GEO BON das Konzept der Essentiellen Biodiversitäts-Variablen (EBV) entwickelt, um auf globaler Ebene koordinierte Messungen zu ermöglichen, die für das Erkennen und die Dokumentation von Veränderungen der Biodiversität entscheidend sind. Ähnlich wie Essentielle Klima-Variablen, werden auch EBVs aus verschiedenen Datensätzen entwickelt. Sie enthalten die Mindestinformationen zur Erkennung von Veränderungen der Biodiversität im Laufe der Zeit. EBVs sind somit eine objektive Grundlage für Indikatoren, mit denen Ziele und Erfolge zum Schutz der Biodiversität gemessen werden können.

Merkmalsausprägungen innerhalb einer Art

Die klassische Messgröße zur Erfassung der Biodiversität ist die Anzahl unterschiedlicher Arten an einem Standort. Für ein besseres Bild der Artenvielfalt sollten allerdings auch weitere messbare Kriterien berücksichtigt werden, so auch die unterschiedliche Ausprägung von Merkmalen innerhalb einer Art. Die Größe eines Organismus ist ein einfaches Beispiel für solch ein variables Merkmal. Sie kann zwischen verschiedenen Individuen einer Population, aber auch zwischen verschiedenen Populationen unterschiedlich ausfallen und sich im Laufe der Zeit aufgrund von Umwelteinflüssen verändern.

In der aktuellen Publikation im Fachjournal Nature Ecology and Evolution beschreibt eine Gruppe von über 20 Biodiversitäts-Experten, welche Voraussetzungen notwendig sind, um die neue EBV-Kategorie der Merkmalsvariabilität zu etablieren. Die Merkmalsvariabilität kann verschiedene messbare Variationen der Individuen einer Art beinhalten, zum Beispiel zur Morphologie, der Reproduktion, der Physiologie, dem Wanderungsverhalten und den jahreszeitlich sich verändernden Entwicklungserscheinungen von Organismen.

„Bisher werden die Merkmalsausprägungen sehr erfolgreich beim Erfassen der lokalen Biodiversität genutzt“, sagt der Ko-Autor Dr. Jens Kattge, Gruppenleiter am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena und Mitglied des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv), der auch die kürzlich gegründete GEO BON Arbeitsgruppe zu Merkmalsausprägungen leitet. „Kleinere Individuen beim Fischfang und geringere Baumgrößen in der Forstwirtschaft zeigen eine Überbeanspruchung dieser Ökosysteme. Weniger Blätter und veränderte Konzentrationen an Blattinhaltsstoffen deuten auf Stress für den Wald, etwa durch sauren Regen. Wenn Vögel ihr Zugverhalten ändern und sich die jahreszeitlich veränderten Entwicklungsstadien der Pflanzen verschieben, deutet dies auf Auswirkungen des Klimawandels hin“, erläutert Dr. Kattge einige Beispiele.

Hohe Bedeutung für die Gesellschaft

Das internationale Forscherteam untersuchte auch die gesellschaftliche Bedeutung der Merkmalsausprägung und unterstreicht, dass diese auf globaler Ebene in bisherigen Indikatoren für Biodiversitätsveränderungen kaum repräsentiert sind. Solche Indikatoren werden aber zur Beurteilung von Zielvorgaben internationaler politischer Biodiversitätsstrategien benötigt. Unterschiedlich ausgeprägte Merkmale der Organismen können dabei auch direkten Einfluss auf die Bevölkerung haben, da sie oft mit gesellschaftlich relevanten Funktionen und Leistungen der Ökosysteme verknüpft sind.

Kontakt
Dr. Jens Kattge
Forschungsgruppe Funktionelle Biogeographie
MPI für Biogeochemie
Tel.: 03641 57 6226
E-Mail: jkattge@bgc-jena.mpg.de

Laetitia Navarro
Executive Secretary GEO BON
German center for Integrative Biodiversity Research (iDiv) Halle-Jena-Leipzig
laetitia.navarro@idiv.de

W. Daniel Kissling
Head of Biogeography & Macroecology (BIOMAC) lab & Associate Professor of Quantitative Biodiversity
University of Amsterdam (UvA)
w.d.kissling@uva.nl

Webseite Funktionelle Biogeographie










Neues Zuhause in der Arktis: Mit dem Klimawandel halten höherwüchsige Pflanzen in der Tundra Einzug
26. September 2018



Die Pflanzengemeinschaft in der arktischen Tundra ist in den letzten dreißig Jahren höher geworden. © Anne Bjorkman
Gemeinsame Medienmitteilung des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv), des Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrums und des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie

Die Arktis ist bislang eine Domäne niedrigwüchsiger Gräser und Zwergsträucher. Um den harten Umweltbedingungen zu widerstehen, kauern sie sich dicht an den Boden und werden oft nur wenige Zentimeter hoch. Zunehmend breiten sich hier jedoch neue, größere Pflanzenarten aus. So sind in der arktischen Tundra in den letzten 30 Jahren deutlich höherwüchsige Pflanzengemeinschaften entstanden. Das berichtet eine Gruppe von fast 130 internationalen Biologen unter der Leitung des Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrums und des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) heute im Fachmagazin Nature.

Die Studie, die durch das Deutsche Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) gefördert wurde, basiert auf der Auswertung des bislang umfangreichsten Datensatzes zu Pflanzen in der arktischen Tundra. „Der Datensatz beinhaltet Daten von fast 120 Tundra-Gebieten in den arktischen Regionen von Alaska, Kanada, Island, Skandinavien und Sibirien, in denen die Wuchshöhe und andere Merkmale der Pflanzen gemessen wurden“ sagt Jens Kattge, der Koordinator der TRY Datenbank am Max-Planck-Institut für Biogeochemie, die maßgeblich zu dem Datensatz beigetragen hat.

Die Daten zeigen: „Der Höhenzuwachs hat nicht nur in bestimmten Gebieten stattgefunden, sondern beinah flächendeckend“, so Dr. Anne Bjorkman, Erstautorin der Studie, die am Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrum arbeitet. Laut den Forschenden ist die globale Klimaerwärmung für diese Entwicklung verantwortlich. In den letzten 30 Jahren sind die Temperaturen in der Arktis um rund 1°C im Sommer und 1,5 °C im Winter angestiegen. Die Arktis ist damit eine der sich am schnellsten erwärmenden Regionen der Erde.

Eine Detailanalyse ergab, dass nicht nur die individuellen Pflanzen im Zuge wärmerer Temperaturen größer werden, sondern sich auch die Zusammensetzung der Pflanzengemeinschaft geändert hat. „Höher wachsende Pflanzenarten, die entweder aus wärmeren Gebieten innerhalb der Tundra oder aus südlicheren Regionen außerhalb kommen, haben sich in den letzten 30 Jahren in der Tundra ausgebreitet“, sagt Dr. Nadja Rüger, Wissenschaftlerin am Forschungszentrum iDiv und der Universität Leipzig und eine der Co-Autorinnen der Studie.

Diese Entwicklung ist noch längst nicht abgeschlossen: „Wenn sich die höherwüchsigen Pflanzen weiter wie bisher ausbereiten, könnte die Wuchshöhe von Pflanzengemeinschaften in der Tundra bis zum Ende des Jahrhunderts durchschnittlich nochmals um 20 bis 60 % zunehmen“, so Bjorkman. Überraschenderweise führt der Zuwachs an höherwüchsigen Pflanzen jedoch nicht unmittelbar dazu, dass die niedrigeren Arten verschwinden.

Der arktischen Tundra wird in der Klimaforschung große Aufmerksamkeit zuteil, denn im Perma-frostboden lagert circa ein Drittel bis die Hälfte des weltweit im Boden gebundenen Kohlenstoffs. Wenn der Boden taut, werden Treibhausgase freigesetzt. Eine Zunahme an höherwüchsigen Pflanzen könnte diesen Prozess beschleunigen, denn um sie herum sammelt sich im Winter mehr Schnee an. Der darunterliegende Boden wird dadurch isoliert und gefriert weniger schnell und nicht so tief. „Obwohl es noch viele Unsicherheiten gibt, könnten die höherwüchsigen Pflanzen in der Tundra den Klimawandel sowohl in der Arktis als auch weltweit weiter anheizen“, folgert Bjorkman.

Im Gegensatz zum Höhenwachstum konnten die Forscher bei sechs anderen Eigenschaften von Pflanzen, wie Blattfläche oder Stickstoffgehalt der Blätter, über die letzten 30 Jahre hinweg keine klaren Trends erkennen. Der Grund dafür ist, dass diese Merkmale neben der Temperatur maßgeblich von der Feuchtigkeit des jeweiligen Standorts beeinflusst werden. Dieser zweite Befund deutet darauf hin, dass die Reaktion der Pflanzengemeinschaften auf den Klimawandel insgesamt davon abhängt, ob die Tundra trockener oder feuchter wird. Rüger sagt dazu: „Wenn sich die Niederschlagsmenge oder der Wasserkreislauf ändern oder sich der Zeitpunkt der Schneeschmelze verschiebt, kann dies erhebliche Auswirkungen auf die Pflanzenwelt haben.“

Originalpublikation:
Anne D. Bjorkman, Isla H. Myers-Smith, Sarah C. Elmendorf, Signe Normand, Nadja Rüger, Pieter S. A. Beck, Anne Blach-Overgaard, Daan Blok, J. Hans C. Cornelissen, Bruce C. Forbes, Damien Georges, Scott J. Goetz, Kevin Guay, Gregory H. R. Henry, Janneke Hille Ris Lambers, Robert D. Hollister, Dirk N. Karger, Jens Kattge, Peter Manning, Janet S. Prevéy, Christian Rixen, Gabriela Schaepman-Strub, Haydn J. D. Thomas, Mark Vel-lend, Martin Wilmking, Sonja Wipf, Michele Carbognani, Luise Hermanutz, Esther Lévesque, Ulf Molau, A-lessandro Petraglia, Nadejda A. Soudzilovskaia, Marko J. Spasojevic, Marcello Tomaselli, Tage Vowles, Juha M. Alatalo, Heather D. Alexander, Alba Anadon-Rosell, Sandra Angers-Blondin, Mariska te Beest, Logan Berner, Robert G. Björk, Agata Buchwal, Allan Buras, Katherine Christie, Elisabeth J. Cooper, Stefan Dullinger, Bo Elberling, Anu Eskelinen, Esther R. Frei, Oriol Grau, Paul Grogan, Martin Hallinger, Karen A. Harper, Monique M. P. D. Heijmans, James Hudson, Karl Hülber, Maitane Iturrate-Garcia, Colleen M. Iversen, Francesca Jaroszynska, Jill F. Johnstone, Rasmus Halfdan Jørgensen, Elina Kaarlejärvi, Rebecca Klady, Sara Kuleza, Aino Kulonen, Laurent J. Lamarque, Trevor Lantz, Chelsea J. Little, James D. M. Speed, Anders Mi-chelsen, Ann Milbau, Jacob Nabe-Nielsen, Sigrid Schøler Nielsen, Josep M. Ninot, Steven F. Oberbauer, Johan Olofsson, Vladimir G. Onipchenko, Sabine B. Rumpf, Philipp Semenchuk, Rohan Shetti, Laura Siegwart Collier, Lorna E. Street, Katharine Suding, Ken D. Tape, Andrew Trant, Urs A. Treier, Jean-Pierre Tremblay, Maxime Tremblay, Susanna Venn, Stef Weijers, Tara Zamin, Noemie Boulanger-Lapointe, William A. Gould, David S. Hik, Annika Hofgaard, Ingibjörg S. Jónsdóttir, Janet Jorgenson, Julia Klein, Borgthor Magnusson, Craig Tweedie, Philip A. Wookey, Michael Bahn, Benjamin Blonder, Peter M. van Bodegom, Benjamin Bond-Lamberty, Giandiego Campetella, Bruno E. L. Cerabolini, F. Stuart Chapin III, William K. Cornwell, Joseph Craine, Matteo Dainese, Franciska T. de Vries, Sandra Díaz, Brian J. Enquist, Walton Green, Ruben Milla, Ülo Niinemets, Yusuke Onoda, Jenny C. Ordoñez, Wim A. Ozinga, Josep Penuelas, Hendrik Poorter, Peter Poschlod, Peter B. Reich, Brody Sandel, Brandon Schamp, Serge Sheremetev & Evan Weiher (publiziert am 26. September 2018): Plant functional trait change across a warming tundra biome. Nature.
Doi: 10.1038/s41586-018-0563-7.

Kontakt am Max-Planck-Institut für Biogeochemie:
Dr. Jens Kattge
Tel: +49 (0)3641 57 6226
jkattge@bgc-jena.mpg.de

Webseite iDiv
Forschungsgruppe Funktionelle Biogeographie










Ähnliche Eigenschaften in wilden und domestizierten Arten
22. Oktober 2018



Weizen ist schon seit vielen Jahrtausenden eine der wichtigsten Kulturgetreidearten. (Foto: István Héjja, MPI-BGC)
Forscher aus 19 Institutionen, darunter das Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena, haben die biologischen Eigenschaften und die evolutionäre Einordnung von mehr als 1000 domestizierten Arten auf der ganzen Welt analysiert und aktuell veröffentlicht. Diese Arbeit liefert der wissenschaftlichen Gemeinschaft eine detaillierte und umfangreiche Datenbank, mit deren Hilfe viele Fragen beantwortet werden können.

Die heutigen Kulturpflanzen und Tierarten, die zu unserer Nahrungsversorgung beitragen, wie Weizen oder Schafe, waren früher Wildarten, die der Mensch seit dem Spätpaläolithikum domestiziert hat. Um mehr über diesen Prozess herauszufinden, haben sich eine Reihe von Forschern zusammengetan und eine globale Datenbank über die Evolution und die biologischen Merkmale von mehr als 1000 domestizierten Arten aufgebaut. "Wir haben uns auf zwei Ziele ausgerichtet", erklärt Ruben Milla, Erstautor des Artikels "erstens haben wir gefragt, ob pflanzliche und tierische domestizierte Arten zu wenigen oder zu vielen evolutionären Linien gehören und zweitens wollten wir wissen, ob diese Arten biologische Merkmale mit ihren wilden Verwandten teilen."

Das Hauptergebnis der Studie ist, dass die Merkmale domestizierter Arten eine Untergruppe derjenigen Eigenschaften sind, die wir auch in Wildarten finden. Selbst wenn landwirtschaftliche Nutzpflanzen darauf selektiert wurden, große Samen zu liefern oder domestizierte Tierarten dazu tendieren, größer als ihre wilden Vetter zu sein, können genau diese Merkmale auch bei den Wildarten gefunden werden br>
Diese Arbeit ermutigt, die Suche nach neuen Arten zu verstärken, die in Zukunft als Nahrungsquelle erschlossen werden können. Die Ergebnisse in der Datenbank könnten dazu genutzt werden, die relevanten Merkmale von Lebensmittel liefernden Arten zu identifizieren und so die Suche nach Wildarten zu erleichtern, die solche Merkmale verkörpern.

Ein weiterer Beitrag der Studie ist die Feststellung, dass Nahrungspflanzen aus sehr vielen unterschiedlichen evolutionären Ursprüngen stammen, während Nutztiere zu einigen wenigen Linien gehören. "Auch wenn manche der wichtigsten landwirtschaftlichen Kulturpflanzen zu einigen wenigen botanischen Familien gehören, wie die Hülsenfrüchte oder die Gräser, finden wir Nahrungspflanzen in vielen anderen evolutionären Pflanzenlinien", sagt Jens Kattge, Koordinator der beitragenden TRY Datenbank am Max-Planck-Institut für Biogeochemie. So wird diese Studie der wissenschaftlichen Gemeinschaft eine wertvolle Datenquelle über Nahrungsmittelarten und ihre wilden Verwandten zur Verfügung stellen und weitere vielversprechende Forschungen in diesem Bereich ermöglichen.

Originalveröffentlichung
Rubén Milla, Jesús M. Bastida, Martin M. Turcotte, Glynis Jones, Cyrille Violle, Colin P. Osborne, Julia Chacón-Labella, Ênio E. Sosinski Jr, Jens Kattge, Daniel C. Laughlin, Estelle Forey, Vanessa Minden, Johannes H. C. Cornelissen, Bernard Amiaud, Koen Kramer, Gerhard Boenisch, Tianhua He, Valério D. Pillar and Chaeho Byun (2018)
Phylogenetic patterns and phenotypic profiles of the species of plants and mammals farmed for food.
Nature Ecology & Evolution. doi 10.1038/s41559-018-0690-4

Kontakt am MPI für Biogeochemie
Dr. Jens Kattge
Tel: +49 (0)3641 57 6226
E-Mail: jkattge@bgc-jena.mpg.de

Link zur Publikation










Rundgespräch DKN Arbeitsgruppe zur gesellschaftlichen Resilienz und Klimamextremen
15. November - 16. November 2018



Klimaextreme sind eine der größten zukünftigen Bedrohungen für die internationale Gemeinschaft. Diese wird von mehreren internationalen Gremien anerkannt, dennoch ist die Beantwortung dieser Frage schwierig:
Welche Instabilitäten, Kipppunkte und Risikokaskaden entstehen am ehesten aus der Interaktion zukünftiger Klimaextreme mit ökologischen und gesellschaftlichen Systemen?

Eingeladene Teilnehmer aus Forschung, Industrie, Institutionen und Behörden werden unter anderem folgende Themen diskutieren:

Was sind die größten Herausforderungen, die Extremereignisse für verschiedene Branchen darstellen?

Was sind die Haupthindernisse für die soziale Widerstandsfähigkeit bei Extremereignissen?

Den Runden Tisch organisieren Prof.Dr. Markus Reichstein und Dr. Dorothea Frank vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie. Er findet im Rahmen der Arbeitsgruppe "Gesellschaftliche Belastbarkeit und Klimaextreme" des Deutschen Komitees für Nachhaltigkeitsforschung (DKN) in Future Earth statt.

Webseite Deutsches Komitee für Nachhaltigkeit
Webseite Arbeitsggruppe










PhD-Konferenz ESPC 2019
13. März - 15. März 2019



Die PhD-Konferenz ESPC 2019 wird von Doktorand*innen veranstaltet, die der Partnerschaft Erdsystemforschung innerhalb der Max-Planck-Gesellschaft angehören.

Die Veranstaltung findet vom 13. bis 15. März 2019 am MPI für Biogeochemie in Jena statt.

Die jungen Erdsystemwissenschaftler*innen werden darüber diskutieren, wie sich natürliche Prozesse und anthropogene Aktivitäten auf das Erdsystem auswirken. Ein Workshop zu Methoden in der Erdsystemforschung und eine Exkursion runden das Programm ab.

Konferenz Webseite

Flyer









Der globale Kohlenstoffhaushalt 2018 ist veröffentlicht
6. Dezember 2018



Quelle: Global Carbon Budget 2018
Die jährliche Bewertung des globalen Kohlenstoffhaushalts ist nicht nur für das Enträtseln des globalen Kohlenstoffkreislaufs von Bedeutung, sondern auch für die Unterstützung der Klimapolitik und die Vorhersage der zukünftigen Klimaentwicklung. Die einzelnen Teilbereiche des Kohlenstoffhaushalts wie fossile CO2-Emissionen, atmosphärische CO2-Konzentrationen, die Senken des Ozeans und der Landoberflächen sowie Unsicherheiten wurden soeben in der Open-Access-Zeitschrift Earth System Science Data veröffentlicht.

Sönke Zaehle und Christian Rödenbeck, beide Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena, haben dazu beigetragen, indem sie globale dynamische Vegetationsmodelle verbesserten bzw. den CO2-Austausch der Ozeane auf der Grundlage von Messdaten abschätzten.

Das Globale Kohlenstoffprojekt (Global Carbon Project) ist ein großes internationales Forschungsprojekt und Teil der Future Earth Initiative zur globalen Nachhaltigkeit. Es zielt darauf aus, ein umfassendes Bild des globalen Kohlenstoffkreislaufs zu entwickeln. Dazu werden aktuelle Schätzungen der globalen CO2-Emissionen und Kohlenstoff-Senken sowie Informationen über den Zustand des Klimasystems unter Berücksichtigung seiner biophysikalischen Beschaffenheit und anthropogenen Einflüsse bereitstellt.

Originalveröffentlichung:

Global Carbon Budget 2018, by Corinne Le Quéré, Robbie M. Andrew, Pierre Friedlingstein, Stephen Sitch, Judith Hauck, Julia Pongratz, Penelope A. Pickers, Jan Ivar Korsbakken, Glen P. Peters, Josep G. Canadell, Almut Arneth, Vivek K. Arora, Leticia Barbero, Ana Bastos, Laurent Bopp, Frédéric Chevallier, Louise P. Chini, Philippe Ciais, Scott C. Doney, Thanos Gkritzalis, Daniel S. Goll, Ian Harris, Vanessa Haverd, Forrest M. Hoffman, Mario Hoppema, Richard A. Houghton, George Hurtt, Tatiana Ilyina, Atul K. Jain, Truls Johannessen, Chris D. Jones, Etsushi Kato, Ralph F. Keeling, Kees Klein Goldewijk, Peter Landschützer, Nathalie Lefèvre, Sebastian Lienert, Zhu Liu, Danica Lombardozzi, Nicolas Metzl, David R. Munro, Julia E. M. S. Nabel, Shin-ichiro Nakaoka, Craig Neill, Are Olsen, Tsueno Ono, Prabir Patra, Anna Peregon, Wouter Peters, Philippe Peylin, Benjamin Pfeil, Denis Pierrot, Benjamin Poulter, Gregor Rehder, Laure Resplandy, Eddy Robertson, Matthias Rocher, Christian Rödenbeck, Ute Schuster, Jörg Schwinger, Roland Séférian, Ingunn Skjelvan, Tobias Steinhoff, Adrienne Sutton, Pieter P. Tans, Hanqin Tian, Bronte Tilbrook, Francesco N. Tubiello, Ingrid T. van der Laan-Luijkx, Guido R. van der Werf, Nicolas Viovy, Anthony P. Walker, Andrew J. Wiltshire, Rebecca Wright, Sönke Zaehle, and Bo Zheng (2018)
Earth System Science Data, 10, 1-54, 2018, DOI: 10.5194/essd-10-2141-2018.

Kontact am MPI für Biogeochemie
Dr. Sönke Zaehle
MPI für Biogeochemie
07745 Jena
Tel: +49 (0)3641-57 6230
E-Mail: szaehle@bgc-jena.mpg.de

Link zur globalen Kohlenstoffbilanz 2018
Link zur Veröffentlichung










Forsche Schüler am MPI für Biogeochemie
28. März 2019



Drohnen für die Forschung (Foto: S. Héjja)
Forsche Schüler am MPI für Biogeochemie

Liebe Schülerinnen und Schüler,
Ihr seid herzlich eingeladen, am Donnerstag, den 28. März 2019 einen Blick hinter unsere Kulissen zu werfen und die Forschung an unserem Institut kennen zu lernen. Bringt Forschergeist mit und wir freuen uns darauf, gemeinsam mit Euch zu experimentieren.

09:00 Begrüßung, kurze Institutsvorstellung und Hinweise zum Programm
09:15 2 Promovierende stellen sich und ihr Forschungsthema vor
09:45 kurze Pause, Aufteilung der Gruppen
10:00 bis 13:00 Projekte

13:30 Abschlussveranstaltung im Abbe-Zentrum

Die Veranstaltung endet gegen 14 Uhr.

Projekte am Max-Planck-Institut für Biogeochemie

Um an unseren Projekten teilnehmen zu können, solltest Du mindestens die 8. Klasse besuchen!

Projekt 1 ALLE Plätze sind belegt
Drohnen für atmosphärische Messungen
Multikopter, besser bekannt als "Drohnen", sind faszinierende Fluggeräte. Viele Menschen nutzen sie in ihrer Freizeit, um Fotos und Videos aus der Vogelperspektive aufzunehmen oder um Rennen damit zu fliegen. Aber Multikopter können noch viel mehr: sie liefern wissenschaftliche Daten, wenn sie mit den richtigen Geräten ausgerüstet werden. Gemeinsam bauen wir einen kleinen Multikopter so um, dass er die Temperatur, den Druck und die relative Feuchte der Umgebungsluft messen kann und führen damit Messungen in verschiedenen Höhen durch. Außerdem lernst du, wie diese Fluggeräte funktionieren und was du bei ihrem Einsatz beachten solltest.

Projekt 2 Noch Plätze frei!
Flora Incognita – die App zur Pflanzenbestimmung
Mit unserer Flora Incognita App könnt Ihr unsere heimischen Blütenpflanzen ganz allein bestimmen. Wir zeigen Euch, wie Ihr die Pflanzen am besten fotografiert und so zu Hobbybotaniker*Innen werdet. Gleichzeitig könnt dabei mithelfen, unsere Bilddatenbank zum Training unserer Bilderkennungstechniken zu bestücken. Bitte bringt Euer Smartphone mit!


Anmeldeformular


Antrag auf Freistellung vom Unterricht


Fotofreigabe-Erklärung





Noble Gespräche am Beutenberg Campus "Klima im Wandel -Pflanzen im Wandel"
16. Mai 2019

In der öffentlichen Vortragsreihe "Noble Gespräche" referiert am Donnerstag, den 16. Mai 2019 um 17 Uhr im Hörsaal des Abbe-Zentrums Beutenberg:

Prof. Dr. Detlef Weigel, Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie, Tübingen über

"Klima im Wandel - Pflanzen im Wandel"

Prof. Weigel untersucht die genetische Variation bei Pflanzen und erforscht, wie sich Pflanzen kurz- und langfristig an eine sich ständig ändernde Umgebung anpassen. Seine Arbeiten zur Regulation des Blühzeitpunktes und der Rolle von MicroRNAs bei der Entwicklung sowie seine Studien zur Anpassungsfähigkeit von Pflanzenarten sind sowohl für die Grundlagenforschung als auch für die Pflanzenzüchtung von großer Bedeutung.

Im Rahmen dieser Veranstaltung werden die Wissenschaftspreise "Lebenswissenschaften und Physik" des Vereins feierlich verliehen.

Beutenberg Campus e.V., Noble Gespräche
Flyer










Wie sich Leben beim Auftauen der Schneeball-Erde weiter entwickelte
29. Januar 2019



Lennart van Maldegem auf der Nankoweap Spitzkuppe, Grand Canyon National Park, USA. © Pierre Sansjofre
Nach einer globalen Vereisung ermöglichte räuberisches Plankton offenbar die Entwicklung heutiger Ökosysteme.

Wer heute einmal durch die flimmernde Hitze des Grand Canyon gewandert ist, kann es sich kaum vorstellen: Vor rund 635 bis 720 Millionen Jahren waren die Gesteinsformationen noch tief unter Gletschereis verborgen. In der heftigsten Vergletscherungsperiode der Erdgeschichte – man spricht vom Schneeball Erde – war vermutlich fast der gesamte Planet wiederholt vereist. Ein von niederländischen und deutschen Forschern der Max-Planck-Gesellschaft geführtes internationales Team hat nun erste nähere Einblicke gewonnen, welche Organismen diese bis zu 50 Millionen Jahre langen, ununterbrochenen Frostphasen überdauerten und wie sich das Leben danach weiterentwickelt hat.

Hierzu untersuchten sie organische Spuren von urzeitlichen Organismen, die in fossilen Gesteinsproben zu finden sind. Organische Substanzen werden gewöhnlich in kürzester Zeit zersetzt. Manche Fette bleiben aber selbst aus dem Präkambrium, das vor 541 Millionen Jahren endete, unversehrt erhalten, als ältestes Überbleibsel des Organismus. Ein Forscherteam des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie konnte nun 635 Millionen Jahre alte Moleküle, die aus der Auftauphase der globalen Vereisung stammen, aus fossilen Proben isolieren und als neue Molekülstruktur charakterisieren.

„So wie alle höheren Lebewesen, die Menschen eingeschlossen, Cholesterin produzieren, erzeugen auch Plankton und Bakterien ähnlich charakteristische Fettmoleküle“, erläutert Erstautor Lennart van Maldegem vom Max-Planck-Institut (MPI) für Biogeochemie in Jena, der seit kurzem an der Australian National University in Canberra (Australien) forscht. „Diese Fettmoleküle können im Gestein Millionen Jahre überdauern und uns Aufschluss darüber geben, welche Lebensformen vor langer Zeit im Ozean gediehen.“

Doch waren die jetzt entdeckten fossilen Fette nicht das, womit die Forscher gerechnet hatten. „Ganz und gar nicht“, so Teamleiter Christian Hallmann, „wir waren völlig verblüfft, denn diese Moleküle sahen anders aus als alles, was wir je zuvor gesehen hatten!“ Nach eingehenden, komplizierten Trennverfahren konnte das Team winzige Mengen der geheimnisvollen Moleküle isolieren und ihre unbekannte Struktur in der Kernspinresonanzspektroskopie (NMR)-Abteilung von Christian Griesinger am MPI für biophysikalische Chemie in Göttingen aufklären. „Das ist wirklich höchst außergewöhnlich“, erklärt Klaus Wolkenstein vom MPI für biophysikalische Chemie und dem geowissenschaftlichen Zentrum der Uni Göttingen, „noch nie wurde eine neue Struktur anhand einer derart geringen Menge eines so alten Moleküls entschlüsselt.“ Die Verbindung identifizierten die Forscher als 25,28-Bisnorgammaceran, oder abgekürzt BNG, wie van Maldegem vorschlägt.

Gleichwohl blieb der Ursprung der chemischen Verbindung rätselhaft. „Wir forschten natürlich nach, ob diese neue Substanz noch irgendwo anders vorkommt“, so van Maldegem, der dafür Hunderte alter Gesteinsproben unterschiedlichster Herkunft untersuchte, mit überraschendem Erfolg. Außer in den Gesteinen, die das Ende der weltweiten Vergletscherung miterlebten, kommt BNG besonders häufig in noch älteren Gesteinen des Grand Canyon vor. „Die Proben des Grand Canyon haben uns wirklich die Augen geöffnet“, so Hallmann. Detaillierte weiterführende Analysen über wahrscheinliche BNG-Vorläufer-Moleküle sowie über die Anteile verschiedener Kohlenstoff-Isotope in den Molekülen aus den Gesteinen des Grand Canyon ließen als Interpretation nur wenig Spielraum zu: BNG stammt höchstwahrscheinlich von heterotrophem Plankton ab, also von Organismen die ihre Energie nicht durch Photosynthese gewinnen.

„Die BNG-haltigen Organismen waren demnach echte Räuber, die ihren Energiebedarf deckten, indem sie andere Algen und Bakterien jagten und verschlangen“, sagt van Maldegem. Solch räuberisches Plankton ist in den heutigen Weltmeeren keine Seltenheit. Doch die Entdeckung, dass es auch vor 635 Millionen Jahren, also unmittelbar nach der weltweiten Vergletscherung schon so häufig vorkam, ist für die Wissenschaft ein bedeutender Fortschritt.

„Parallel zum Auftreten des rätselhaften BNG-Moleküls beobachten wir weitreichende Veränderungen der Ökosysteme: Den Übergang von einer Welt, deren Meere praktisch ausschließlich von Bakterien bevölkert waren, zu einem stärker der heutigen Erde ähnelnden Ökosystem mit deutlich mehr Algen im Ozean“, sagt van Maldegem. „Wir gehen davon aus, dass das massive Auftreten von räuberischem Verhalten dazu beigetragen hat, die Ozeane von Bakterien zu ‚säubern‘ und so Raum für Algen und anderes Plankton zu schaffen.“ In der Folge schufen komplexere Nahrungsketten die Ernährungsgrundlage für größere, höher entwickelte Lebensformen. Daraus entstanden letztlich auch die Evolutionslinien, die Menschen und Tiere hervorbrachten. Das massenhafte Aufkommen von räuberischem Verhalten spielte also wahrscheinlich eine wesentliche Rolle im Wandel unseres Planeten und seiner Ökosysteme, bis zu dem Zustand, den wir heute kennen.

Originalveröffentlichung:
Lennart M. van Maldegem, Pierre Sansjofre, Johan W. H. Weijers, Klaus Wolkenstein, Paul K. Strother, Lars Wörmer, Jens Hefter, Benjamin J. Nettersheim, Yosuke Hoshino, Stefan Schouten, Jaap S. Sinninghe Damsté, Nilamoni Nath, Christian Griesinger, Nikolay B. Kuznetsov, Marcel Elie, Marcus Elvert, Erik Tegelaar, Gerd Gleixner, Christian Hallmann (2019).
Bisnorgammacerane traces predatory pressure and the persistent rise of algal ecosystems after Snowball Earth
Nature Communications 10:476, DOI 10.1038/s41467-019-08306-x

Kontakt
Dr. Christian Hallmann
Max-Planck-Forschungsgruppenleiter
Universität Bremen, Gebäude IW-3
Am Biologischen Garten 2
28359 Bremen
Tel: +49 (0)421 218 65 820
challmann@bgc-jena.mpg.de

Dr. Lennart van Maldegem
Present address: Research School of Earth Sciences, The Australian National University,
39 Building 142 Mills Road Acton, Canberra, ACT 2601, Australia
Lennart.VanMaldegem@anu.edu.au

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Windenergie liefert fast drei Viertel des erwarteten Stroms
6. Februar 2019



Windturbinen werden mehr und größer. Auch deshalb ist ihr Anteil an der Stromerzeugung in Deutschland bis 2014 auf 9,1 Prozent gestiegen – das entsprach 58,9 Terawattstunden. Windturbinen bei Coppanz, Thüringen (© Axel Kleidon)
Alterung und Windschatten-Effekte schmälern den tatsächlichen Ertrag – 20 Prozent der Differenz bleiben ungeklärt

Die Energiewende in Deutschland hat gerade einen neuen Rekord erreicht. Fast 40 Prozent des erzeugten Stroms kamen im Jahr 2018 aus erneuerbaren Quellen, allein 17 Prozent aus Windkraft. Damit trägt die Windenergie etwa in dem Maße zum Strommix bei, wie unter den Windbedingungen in Deutschland zu erwarten ist. Das haben Forscher des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie festgestellt, indem sie die mögliche mit der tatsächlich gewonnenen Energie der Windturbinen verglichen.


Der Blick auf manchen Windpark macht skeptisch: Oft stehen einzelne Turbinen still. Dieser Eindruck passt nicht zu der Maßgabe, dass die Windenergie intensiv genutzt werden soll, um den Anforderungen der Energiewende zu genügen. Vor dem Hintergrund fragen auch Wissenschaftler in den vergangenen Jahren zunehmend, ob der zu erwartende Beitrag der Windenergie zum Strommix nicht überschätzt wird. Sonja Germer und Axel Kleidon, die am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena forschen, haben jedoch festgestellt, dass Windturbinen in Deutschland gut 73 Prozent der theoretisch möglichen Energie liefern. „Unserer Untersuchung zufolge nutzen die Turbinen den Wind bislang größtenteils effektiv und tragen so zum Erfolg der Energiewende bei“, sagt Axel Kleidon.

In ihrer Studie, die den Zeitraum 2000 bis 2014 umfasst, kombinierten die Forscher Daten des Deutschen Wetterdiensts (DWD) zu Windfeldern mit Angaben zu den Standorten und technischen Eigenschaften der Windräder. So bestimmten sie, wieviel Strom die Turbinen bei den gegebenen Windverhältnissen idealerweise erzeugen sollten. Demnach beträgt die im besten Fall zu erwartende Effizienz der Windturbinen, also das Verhältnis von tatsächlicher Strommenge zur Fähigkeit der Generatoren, Strom zu erzeugen, etwa 25 Prozent oder rund 2300 Vollaststunden pro Jahr. „Diese erwartete Effizienz scheint vergleichsweise niedrig“, sagt Axel Kleidon. „Sie ergibt sich aber aus der ungleichen Verteilung von Windgeschwindigkeiten.“ Während der Hälfte der Zeit wehen Winde in Deutschland mit weniger als 20 Kilometern pro Stunde, sodass Turbinen während dieser Zeit höchstens 10 Prozent ihrer Kapazität nutzen können.

2014 lag der Anteil der Windkraft an der Stromerzeugung bei 9,1 Prozent.

Den unter diesen Bedingungen zu erwartenden Stromertrag verglichen die Forscher für etwa ein Viertel der Anlagen, für die Daten zur erzeugten Leistung zugänglich waren, mit der tatsächlichen Strommenge. Die Forscher untersuchten zudem, welche Faktoren die real aus Windenergie erzeugte Strommenge reduzieren. Demnach schmälerte das Altern der Windkraftanlagen den Ertrag in 2014 immerhin um knapp sieben Prozent. Das liegt auch daran, dass im Zeitraum von 2000 bis 2014 das mittlere Alter der Windkraftanlagen in Deutschland von 3,8 Jahren auf 10,8 Jahre stieg. Da Turbinen in Windparks oft im Windschatten anderer Anlagen stehen, verringert sich die Ausbeute um etwa zwei Prozent. Die Wissenschaftler beobachten allerdings auch eine konstante Differenz zwischen tatsächlichem und prognostiziertem Ertrag von bis zu 20 Prozent, die sie nicht erklären können. Die einzelnen Beiträge, mit denen die Forscher die Differenz zwischen erwartetem und tatsächlichem Stromertrag begründen, lassen sich nicht einfach aufsummieren, da der Zusammenhang zwischen den Faktoren nicht linear ist.

Den Unterschied zwischen erwartetem und tatsächlichem Stromertrag berücksichtigten die Forscher, um auf der Basis der erzeugten Strommenge, den tatsächlichen Ertrag aller Windkraftanlagen in Deutschland zu ermitteln. Die erzeugte Strommenge ist demnach zwischen 2000 und 2014 von 9,1 auf 58,9 Terawattstunden pro Jahr gestiegen. Das entspricht einem Anteil von 1,6 Prozent der bundesdeutschen Stromerzeugung im Jahr 2000 und 9,1 Prozent in 2014. Diese Zahlen decken sich sehr gut mit den Daten des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie zur Leistung der Windkraftanlagen in Deutschland.

Reduzierte Windgeschwindigkeiten machen sich noch nicht bemerkbar.

In früheren Studien hatten die Wissenschaftler berechnet, dass die Effizienz von Windrädern sinken sollte, je mehr Turbinen in einem Gebiet errichtet werden. Denn bei einer so intensiven Nutzung sollten die Windgeschwindigkeiten abnehmen, weil jede Turbine dem Wind einen Teil seiner Energie entzieht. „Wir haben erwartet, dass wir einen solchen Trend in einigen Regionen Deutschlands finden würden“, meint Axel Kleidon, Arbeitsgruppenleiter am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena.

Die Forscher wählten daher für die neue Studie den Zeitraum zwischen 2000 und 2014, in dem die Zahl der Windräder in Deutschland von knapp 9000 auf mehr als 25.000 zunahm. Da die Turbinen im selben Zeitraum deutlich leistungsfähiger wurden – so vergrößerte sich der Rotordurchmesser im Schnitt von 42 auf 66 Meter –, wuchs die durchschnittliche Kapazität von 611 auf 1453 Kilowatt. Die installierte Kapazität nahm damit von 5,7 Gigawatt auf 37,6 Gigawatt zu. „Die Differenz zwischen dem zu erwartenden und dem tatsächlichen Stromertrag ist über die Jahre relativ konstant geblieben“, sagt Sonja Germer, wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Arbeitsgruppe. Die Forscher stellten also keinen Rückgang der Effizienz im Zusammenhang mit der gestiegenen Anzahl der Turbinen fest. „Wahrscheinlich nutzen wir einfach noch nicht genug Windenergie, um den Einfluss reduzierter Windgeschwindigkeiten deutlich genug sehen zu können“, so Sonja Germer.

Originalveröffentlichung
Sonja Germer and Axel Kleidon (2019) Have wind turbines in Germany generated electricity as would be expected from the prevailing wind conditions in 2000-2014? PLOS ONE.
doi:10.1371/journal.pone.0211028

Kontakt
Axel Kleidon
Max Planck Institut für Biogeochemie Jena, Deutschland
Telefon: +49 3641 57 6217
Mobil: 0170-9260144
E-mail: akleidon@bgc-jena.mpg.de

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Mit künstlicher Intelligenz das Erdsystem verstehen
14. Februar 2019



Klimagetriebener CO2-Austausch: Die spektralen Farbmischungen zeigen die Anomalien im CO2-Austausch an Land in El Nino -Jahren. Sie basieren auf FLUXNET-Daten, die mit Hilfe von maschinellem Lernen hochskaliert wurden. Strahlungsbedingte Anomalien sind rot, temperaturbedingte grün und wasserbedingte in blau dargestellt. (© Martin Jung)
Unsere Erde wird zunehmend bedroht durch eine wachsende Bevölkerung, das sich ändernde Klima und sich häufende Extremereignisse. Eine heute im Fachjournal Nature veröffentlichte Studie von Jenaer und Hamburger Wissenschaftlern zeigt nun, dass Künstliche Intelligenz (KI) maßgeblich dabei helfen kann, das Klima und das Erdsystem besser zu verstehen. Die Wissenschaftler zeigen, dass insbesondere digitale Verfahren tiefen Lernens (deep learning) ihr Potenzial zum Verständnis der Erde bislang nur zu einem Bruchteil ausgeschöpft haben. So lassen sich vor allem komplexe dynamische Prozesse wie z.B. Hurrikane, die Ausbreitung von Feuer und die Veränderung der Vegetation mit Hilfe von KI besser beschreiben. Im Ergebnis sollten Klima- und Erdsystemmodelle optimiert werden, wobei insbesondere neuartige Modelle, die KI mit physikalischer Modellierung verbinden, eine wichtige Rolle spielen werden.

Künstliche Intelligenz (KI) wird als Schlüsseltechnologie der Zukunft angesehen. Die Bundesregierung will in Ihrer Digitalisierungsstrategie drei Milliarden Euro in Künstliche Intelligenz investieren und zielt insbesondere auf Roboter und Sprachübersetzung. Doch auch die Geowissenschaften machen sich KI zu Nutze, um die Flut wissenschaftlicher Daten in neue Erkenntnisse über Klimaentwicklungen und das Erdsystem umsetzen zu können. In den letzten Jahrzehnten wurden in den Geowissenschaften vor allem Eigenschaften modelliert, die über längere Zeiträume relativ beständig waren, wie z.B. die Eigenschaften von Böden auf lokaler bis hin zur globalen Ebene. Seit einiger Zeit ist es nun möglich, dynamische Prozesse durch digitale Verfahren tiefen Lernens (Deep Learning) anzugehen. Dies erlaubte zum Beispiel die detaillierte Berechnung der globalen Photosynthese an Land unter besonderer Berücksichtigung jahreszeitlicher und kurzfristiger Schwankungen.

Beobachtungsdaten liefern grundlegende Gesetzmäßigkeiten

„Wir werden überflutet von klima-relevanten Daten, die von einer Unzahl an Messgeräten weltweit erhoben werden, aber wir hinken mit den Analysen und Schlussfolgerungen hinterher“, erklärt Prof. Markus Reichstein, geschäftsführender Direktor am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena, Direktoriumsmitglied am Michael-Stifel Zentrum Jena (MSCJ) und Erstautor der Publikation. „Hier werden Deep-Learning-Techniken zu einem vielversprechenden Werkzeug, jenseits der üblichen Anwendungen des Maschinellen Lernens wie Bild- und Spracherkennung oder AlphaGo,“ fügt Prof. Joachim Denzler, Inhaber des Lehrstuhls für Digitale Bildverarbeitung der Friedrich-Schiller-Universität Jena und Mitglied des MSCJ, hinzu. Wichtige Anwendungsbeispiele sind Extremereignisse, wie die kalifornischen Feuerwalzen im letzten Herbst oder zerstörerische Hurrikans, die in ihrer Häufigkeit und Stärke stark zunehmen. Sie basieren auf vielschichtigen Prozessen, die nicht nur durch lokale Gegebenheiten beeinflusst werden, sondern in einem weltumspannenden zeitlichen und räumlichen Zusammenhang miteinander stehen. Dies gilt ebenso für atmosphärische und ozeanische Transportprozesse sowie Boden- und Vegetationsdynamiken, also einige der klassischen Themengebiete der Erdsystemwissenschaften.

Künstliche Intelligenz als Werkzeug für bessere Klima- und Erdsystemmodelle

Deep-Learning-Ansätze sind allerding kompliziert. Datengetriebene und statistische Herangehensweisen sind nicht zwangsweise physikalisch stimmig, hängen stark von der Datenqualität ab und können Probleme bei der Extrapolation bereiten. Zusätzlich sind die Anforderungen an die Rechenleistung und Speicherkapazitäten enorm hoch. Die Wissenschaftler diskutieren all diese Anforderungen und Schwierigkeiten in ihrem Artikel und entwickeln eine Strategie, um maschinelles Lernen mit physikalischer Modellierung effizient zu verknüpfen. Mit diesen Hybrid-Modellen können beispielsweise Temperaturen der Meeresoberfläche simuliert werden. Dabei übernehmen physikalische Modelle die Darstellung der Temperaturen, während die Ozeanströme mit Hilfe von maschinellem Lernen untersucht werden. „Die Idee dabei ist, das Beste aus beiden zu vereinen: die Übereinstimmung der physikalischen Modelle mit den naturwissenschaftlichen Grundlagen und die Vielseitigkeit des maschinellen Lernens“, erläutert Reichstein. „So bekommen wir stark verbesserte Modelle.“

Die Wissenschaftler sind überzeugt, dass die saisonale und langfristige Vorhersage von Wetter und Klima sowie die Frühwarnung vor Extremereignissen stark von Deep-Learning und Hybrid-Modellen profitieren werden.

Originalveröffentlichung
Deep learning and process understanding for data-driven Earth system science
Reichstein M., Camps-Valls G., Stevens B., Jung M., Denzler J. Cavalhais N., Prabhat (2019)
Nature 566, 195-204, doi: 10.1038/s41586-019-0912-1

Kontakt am MPI für Biogeochemie:
Prof. Dr. Markus Reichstein
Tel: +49 (0)3641 57 6200
E-Mail: mreichstein@bgc-jena.mpg.de

Webseite Abteilung Biogeochemische Integration
Webseite Michael-Stifel Center Jena
Link zur Publikation










Extreme Events - Building Climate Resilient Societies
9. Oktober - 11. Oktober 2019



The overall objective of the conference is to elucidate the relations between climate extremes, societal resilience, and sustainable development goals. Development and transformation for achieving the SDGs can be severely threatened by catastrophic events triggered by climate extremes. Yet, at the same time development towards reaching the SDGs may enhance societal resilience against such extremes. We will identify the major obstacles for building climate resilience across regions and sectors, as well as priorities and means to address these obstacles. We aim to develop both strategic agendas for research and for best-practice design and implementation.

The conference is organized around 5 parallel workshop sessions:
(I) Challenges of extreme events for resilient infrastructures,
(II) Climate Extremes and Food Security,
(III) Climate Extremes and Security,
(IV) Data science for human wellbeing,
(V) Response to compound events.

The parallel sessions are guided by the following research questions:

1) Which impacts are expected to be caused by extreme climate events (incl. compound events, impacts cascades and feedbacks) across ecosystems, infrastructures and society?

2) What are key obstacles (e.g. financing, governance, data & system knowledge) towards societal resilience across sectors and SDGs?

3) What knowledge is needed to remove these obstacles and how can research, teaching and learning support the transformation towards SDGs while facing climate extremes? The sessions are considered to emerge bottom-up - hence you may think about contributing themes there. Each session will be formed by approximatively 30 participants.

Researchers from all disciplines and professionals from business and administration working in the field of extreme events and resilient societies are welcome to attend the conference.

The Volkswagen Foundation offers travel grants for early career researchers (PhD students and early Post Docs up to 5 years since PhD) or young professionals with a link to climate extremes and resilient societies from all fields (e.g. history, climate science, data science, economics, ecology, geography, health, mathematics, psychology, sociology, risk assessment, political sciences). Applicants can win one of 25 travel grants to take part in the Herrenhausen Conference "Extreme Events: Building Climate Resilient Societies" in Hanover, Germany, on October 9 -11 2019. Successful applicants will get the chance to present their research/project in a 2-minute lightning talk and during the poster sessions. The travel grants include travel expenses to Hanover, visa fees (if applicable), as well as accommodation in Hanover. The deadline for submitting applications is March 28, 2019.

Please do not hesitate to contact us in case of further questions:
Mrs. Maack (lmaack@bgc-jena.mpg.de) regarding logistic and travel aspects
Prof. Dr. Reichstein (mreichstein@bgc-jena.mpg.de) and Dr. Frank (dfrank@bgc-jena.mpg.de) if you have any further questions relating to the conference.

Konferenzwebseite
Anmeldung










Zehn Jahre HALO: Interview mit Forschungspilot Stefan Grillenbeck
22. Februar 2019



HALO: Hight Altitude and Long Range Research Aircraft (© DLR)
Mitteilung unseres Kooperationspartners DLR

Zwischen 87 Grad Nord über dem Nordpolarmeer und 65 Grad Süd über der Antarktis war das deutsche Atmosphären-Forschungsflugzeug HALO über die vergangene Dekade im Einsatz. 23 Missionen über alle Ozeane und Kontinente hinweg zählt HALOs Logbuch inzwischen: mehr als 2000 Flugstunden in der Luft für die Forschung in bis zu 15 Kilometern Höhe.

HALO steht für „High Altitude and Long Range“ und wurde als Gemeinschaftsprojekt deutscher Umwelt- und Klimaforschungseinrichtungen, der Helmholtz-Gemeinschaft und der Max-Planck-Gesellschaft mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung initiiert. Getragen wird das Forschungsflugzeug von der Deutschen Forschungs-Gemeinschaft, der Max-Planck-Gesellschaft, dem DLR, dem Forschungszentrum Jülich, dem Karlsruher Institut für Technologie und dem Leibniz-Institut für Troposphärenforschung. Die Einrichtung Flugexperimente des DLR in Oberpfaffenhofen ist für den Betrieb verantwortlich.

Einer, der von der ersten Stunde an in HALOs Cockpit mit dabei war ist DLR-Forschungspilot Stefan Grillenbeck. Am 24. Januar 2009 saß er am Steuer, als die aufwendig modifizierte G550 von Gulfstream in Savannah/USA in ihre neue Heimat überführt wurde. Im Interview erzählt Grillenbeck von seinen ersten Begegnungen mit HALO, seiner Begeisterung für den Testpilotenberuf und warum er über der Arktis unvergessliche Momente im Cockpit erlebte.

Lieber Herr Grillenbeck, als Forschungspilot sind Sie weltweit über alle Kontinente geflogen und das höher und weiter, als es die meisten Flugpassagiere je erleben werden. Fühlen Sie sich dem Himmel manchmal näher als der Erde?

In der Luft sind wir dem Himmel beim Fliegen natürlich immer etwas näher. Und es ist ein Privileg, unsere Erde von oben sehen zu dürfen. Leider ist die Freiheit dort oben nicht immer ganz so grenzenlos, wie in Reinhard Meys Lied beschrieben…

Wie sind Sie zur Fliegerei gekommen?

Am Gymnasium in Oberfranken habe ich bereits in jungen Jahren mit der Segelfliegerei begonnen. An der Hochschule München studierte ich dann Luftfahrzeugtechnik und über Kommilitonen kam ich in Kontakt mit dem DLR-Flugbetrieb. Ich trat der Flugsportgruppe in Oberpfaffenhofen bei und habe dort zügig meine Motorfluglizenz erworben. Ich absolvierte erste Nachtflüge, schleppte Segelflugzeuge in die Thermik und trainierte darüber hinaus Kunstflug.

Das vollständige Interview finden Sie auf der Webseite des DLR (siehe Link).

Das Max-Planck-Institut (MPI-BGC) ist wissenschaftlicher Projektpartner und an HALO-Missionsflügen beteiligt. Wissenschaftler und Techniker vom MPI-BGC haben unter anderem ein Cavity-Ringdown-Spektrometer für die Nutzung an Bord des Forschungsfliegers weiterentwickelt, um Treibhausgase direkt an den jeweiligen Flugorten zu messen.

Ansprechpartner am MPI für Biogeochemie
Dr. habil Christoph Gerbig
Tel. + 49 3641 576373
E-Mail: cgerbig@bgc-jena.mpg.de

Dr. Julia Marshall
Tel.: + 49 3641 576383
E-Mail: marshall@bgc-jena.mpg.de

Link zum vollständigen Interview










Gemeinsam effektiver: Informatiker und Ökologen untersuchen Veränderungen in Ökosystemen
19. März 2019



Die Graphik zeigt für den Zeitraum einer halben Stunde die CO2-Aufnahme der Vegetation durch Photosynthese auf der Erde. Im rechten Teil der Graphik symbolisiert der Schatten die Nacht, in der die lichtabhängige Photosynthese zum Erliegen kommt. (Graphik von Sujan Koirola, basierend auf Daten von Paul Bodesheim, Bildlizenz: CC BY 4.0)
Klimawandel und veränderte Landnutzung haben unumkehrbare Auswirkungen auf die Biodiversität von Landökosystemen. Die Folgen dieser Bedrohungen für unsere Ökosysteme sind jedoch nur teilweise verstanden. Heute verfügen Forscher über eine Fülle neuer Datenquellen, mit der sie die grundlegenden Veränderungen unseres Planeten und deren Ursachen untersuchen. In den vergangenen vier Jahren haben Wissenschaftler unterschiedlicher Disziplinen aus sieben europäischen Ländern zu diesem Themengebiet in dem von der Europäischen Union geförderten Projekt "BACI" intensiv zusammengearbeitet. Nun treffen sie sich vom 27. bis 28. März 2019 zu einem abschließenden Gedankenaustausch am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena. Ihre Erfahrungen und die Ergebnisse aus der gemeinsamen Entwicklungsarbeit sollen in zukünftige Strategien des Umweltmonitorings auf Europäischer Ebene einfließen.

Der Klimawandel und die damit verbundene Häufung von meteorologischen Extremereignissen auf der einen Seite sowie die rasante Veränderung der Landnutzung auf der anderen Seite, stellen uns heute weltweit vor neue Herausforderungen. Doch jede Strategie für einen nachhaltigen Natur- und Landschaftsschutz benötigt solide Datengrundlagen. Eine neue Generation europäischer Satellitenbeobachtungen - die so genannten Sentinels - ermöglicht es, Ökosysteme auf unserem Globus mit einer beispiellosen Auflösung in Raum und Zeit zu überwachen. Die dabei gewonnenen enormen Mengen an Satellitendaten müssen jedoch effizient ausgewertet werden, um Veränderungen in Ökosystemen frühzeitig zu erkennen. Eine Aufgabe, die einzelne Forscher nicht alleine bewältigen können. Fortschritte in diesem Fall sind nur möglich, wenn Umweltwissenschaftler mit Informatikern und Experten für Fernerkundung eng zusammenarbeiten.

"Die rasante Entwicklung in der Informatik hin zu vollautomatischen Verfahren, die Anomalien in komplexen Daten erkennen, ist auch ein entscheidender Schritt in der Umweltforschung", erklärt Dr. Miguel Mahecha, Koordinator des BACI-Projekts (Detecting changes in essential ecosystem and biodiversity properties – towards a Biosphere Atmosphere Change Index). Aber ebenfalls für die am Projekt beteiligten Informatiker eröffnete die gewählte Herangehensweise neue Perspektiven. "Wir freuen uns, dass unsere Forschung einen Beitrag zu den Umweltwissenschaften leistet", sagt Prof. Joachim Denzler. "Wir stehen hier neuen Herausforderungen gegenüber, denen unseren bisherigen Methoden nicht gewachsen waren. Mit der Entwicklung neuer Algorithmen, haben auch wir in unserem Bereich einen bedeutenden Schritt nach vorn gemacht”, ergänzt der Leiter des Lehrstuhls für Digitale Bildverarbeitung an der Friedrich-Schiller-Universität Jena und Mitglied des Michael-Stifel Zentrums Jena (MSCJ).

Das Gemeinschaftsprojekt BACI, welches aus dem Forschungs- und Innovationsprogramm der Europäischen Kommission Horizon 2020 finanziert wurde, kann mehrere große Erfolge aufweisen: So ist es gelungen, Radar- und optische Daten derart zu kombinieren, dass damit beispielsweise Biodiversitätsgrößen in europäischen Waldökosystemen bestimmt werden können. Durch das Zusammenführen von Satellitendaten und Messungen des Kohlenstoffdioxidaustauschs zwischen Ökosystemen und der Atmosphäre mit Hilfe von maschinellen Lernmethoden, wurde erstmals der Tagesverlauf der CO2-Aufnahme für die gesamte Erde dargestellt. Auch ist es neuerdings geglückt, Werte von Baumringen mit Methoden der künstlichen Intelligenz vorherzusagen. Die meisten dieser Durchbrüche verdanken die Wissenschaftler unkonventionellen Wegen, bei denen Methoden der künstlichen Intelligenz für ökologische Fragestellungen eingesetzt wurden.

“Die Zukunft der Umweltforschung ist datengetrieben und ohne die Fortschritte in der Informatik nicht mehr denkbar.” resümiert Dr. Mahecha.

Kontakt am Max-Planck-Institut für Biogeochemie:
Dr. Miguel Mahecha, Gruppenleiter Empirische Interferenz des Erdsystems
Tel.: 03641 576265
E-Mail: mmahecha@bgc-jena.mpg.de

Für weitere Informationen besuchen Sie bitte die Projekt-Webseite und den Twitter von BACI (siehe nachstehende Links).

Projekt-Webseite zu BACI
Twitter BACI
Webseite Dr. Miguel Mahecha

Pressemitteilung (pdf)









Die AGU begrüßt Susan Trumbore als Chefredakteurin von AGU Advances
24. April 2019



Prof. Susan Trumbore ((c) Sven Doering)
WASHINGTON – Prof. Susan Trumbore wurde als Chefredakteurin der neuen Zeitschrift AGU Advances der American Geophysical Union (AGU) benannt. In ihrer neuen Rolle wird Trumbore die Veröffentlichung ausgewählter und aktueller Forschungsartikel aus den Geowissenschaften in dem Open Access Journal leiten. Das Fachjournal AGU Advances konzentriert sich auf die Veröffentlichung von Artikeln, die unmittelbare Bedeutung für Erdsystemwissenschaftler haben, die aber auch für die breitere wissenschaftliche Gemeinschaft, für politische Entscheidungsträger sowie für die Öffentlichkeit von Interesse sind. In Zusammenarbeit mit Wiley Publishing wird diese äußerst selektive Zeitschrift online frei verfügbar sein und jährlich etwa 150 bis 200 Artikel publizieren.

Prof. Susan Trumbore ist Direktorin der Abteilung Biogeochemische Prozesse am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena. Sie ist zudem Professorin für Erdsystemwissenschaften an der University of California, Irvine, und Honorarprofessorin an der Fakultät für Geowissenschaften und Chemie der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Trumbore ist AGU-Fellow, Mitglied der US-amerikanischen National Academy of Sciences und wurde 2018 mit der Benjamin-Franklin-Medaille für Erdsystem- und Umweltwissenschaften des Franklin-Instituts (Philadelphia, USA) ausgezeichnet.

Vor ihrer führenden Funktion bei AGU Advances war Prof. Trumbore von 2014 bis 2017 Chefredakteurin der AGU-Zeitschrift Global Biogeochemical Cycles (GBC). Während dieser Tätigkeit war sie bestrebt, vermehrt Studien über den Einfluss des Menschen auf die biogeochemischen Kreisläufe zu veröffentlichen. Sie unterstützte Sonderausgaben zu speziellen Themen wie die sich ändernde Rolle des Amazonas im globalen Kohlenstoffkreislauf und die regionalen bis globalen Auswirkungen von Landnutzungsänderungen. In ihrer eigenen Forschung verfolgt sie den bei Atomtests in den 1950er und 60er Jahren produzierten Radiokohlenstoff (C14, Radiokarbon) in der Vegetation und in Böden, um die Rolle der Landmassen im globalen Kohlenstoffkreislauf besser zu verstehen. Ihre Forschung beleuchtet auch grundlegende ökologische Themen, darunter die Frage, wie lange der Kohlenstoff in den Böden stabilisiert werden kann, sowie das Alter und die Wachstumsraten tropischer Bäume.

"Susan Trumbore kennt aus erster Hand die weltweite Resonanz auf die wichtige Arbeit der Geowissenschaftler, was sie zu einer ausgezeichneten Redakteurin für die Betreuung der jüngsten Zeitschrift der AGU macht", sagte Chris McEntee, Hauptgeschäftsführer der AGU. "Ihre Leitung wird dazu beitragen, dass die AGU ihre führende Rolle beim Veröffentlichen prestigeträchtiger und wirkungsvoller wissenschaftlicher Forschung weiter ausbauen kann. Die Gründung dieser Gold Open-Access-Zeitschrift im Jubiläumsjahr zeigt das Engagement der AGU für die Förderung der wissenschaftlichen Forschung und Innovation zum Nutzen der globalen Gemeinschaft in den nächsten 100 Jahren."

"Ich fühle mich sehr geehrt, als erste Chefredakteurin von AGU Advances zu fungieren. Und ich freue mich auf die Zusammenarbeit mit einem starken Redaktionsausschuss, um bahnbrechende Forschungsergebnisse zu veröffentlichen, die uns helfen werden, Herausforderungen für die Menschheit besser zu bewältigen", sagte Trumbore. "Durch die Zusammenarbeit mit anderen Redakteuren der AGU hoffe ich, das Zeitschriftenportfolio der Organisation zu stärken und wichtige Ergebnisse aus den Geowissenschaften zu präsentieren. Ich freue mich besonders, dass AGU Advances der wissenschaftlichen Gemeinschaft eine Gold Open-Access-Zeitschrift zur Verfügung stellt, die nicht nur außergewöhnliche Forschungsergebnisse veröffentlicht, sondern deren Bedeutung durch Kommentar-Beiträge auch einem breiteren Publikum vermittelt".

Zusätzlich zu den umfangreichen Forschungsartikeln wird AGU Advances Zusammenfassungen und Kommentare im Klartext veröffentlichen, um ein breiteres Publikum und fachübergreifend tätige Wissenschaftler zu erreichen. Wichtige Einsendungen für AGU Advances werden an Experten verteilt, um ein schnelleres Peer-Review durchzuführen, um kürzere Veröffentlichungszeiten und einen besseren Zugang zu qualitativ hochwertiger Forschung zu gewährleisten.

"Ich bin stolz auf die 100-jährige Geschichte der AGU. Während wir die Entdeckungen der Vergangenheit feiern und uns auf die Jahrhunderte der Wissenschaft zur Unterstützung der Menschheit freuen, wird AGU Advances sicherstellen, dass AGU weiterhin an der Spitze der Geophysik steht", sagte AGU-Präsident Robin Bell. "Sue teilt diese Vision. Ihre globale Führungsrolle in der Wissenschaft, zusammen mit ihrer Erfahrung als Redakteurin, versetzt sie in die Lage, eine erfolgreiche wissenschaftliche Zeitschrift mit breiten internationalen Beiträgen zu entwickeln. Ich bin gespannt, wie AGU Advances dazu beitragen wird, bahnbrechende Entdeckungen in unsere globale Gemeinschaft von Wissenschaftlern und in die Welt zu bringen."

Die erste Ausgabe von AGU Advances soll im Herbst 2019 erscheinen. Anfragen zum Einreichen von Beiträgen können an advances@agu.org. gesendet werden.


Über die American Geophysical Union (AGU)
Die 1919 gegründete AGU ist eine gemeinnützige wissenschaftliche Gesellschaft, die sich der Förderung der Geowissenschaften zum Wohle der Menschheit verschrieben hat. Sie unterstützt 60.000 Mitglieder in 135 Ländern sowie eine breitere Gemeinschaft durch hochwertige wissenschaftliche Publikationen, dynamische Treffen, Engagement für Wissenschaftspolitik und Wissenschaftskommunikation, für den Aufbau einer vielfältigen und integrativen Belegschaft sowie viele andere innovative Programme. Die AGU beherbergt die preisgekrönte Nachrichtenpublikation Eos, das weltweit größte jährliche Treffen der Geophysiker und Erdsystemwissenschaftler, den Thriving Earth Exchange, an dem Wissenschaftler und führende Persönlichkeiten zusammenarbeiten, um lokale Probleme anzugehen, und ein Hauptgebäude in Washington DC, mit einer ersten kommerziellen Renovierung ohne Energiekosten. Die AGU feiert ihr hundertjähriges Bestehen im Jahr 2019. #AGU100

Pressemeldung der AGU










Flora Incognita auf der Langen Nacht der Technik 2019
11. Mai 2019



Flora Incognita – Interaktive halbautomatische Pflanzenbestimmung mit dem Smartphone

Unter dem Motto „Computerwissenschaften treffen auf Natur“ arbeitet das Team aus den Fachbereichen Botanik, Informatik, Physik und Medienwissenschaften an einer Lösung, um Pflanzenbestimmung für alle Menschen einfacher und schneller verfügbar zu machen.

Mit der dafür entwickelten App lassen sich wildblühende Pflanzen in Deutschland bestimmen. Das Forscherteam vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie und der TU Ilmenau stellt die App und die Wissenschaft dahinter vor.

Wann?
Samstag, den 11. Mai 2019 ab 17:00 Uhr
Wo?
TU Ilmenau, Zusebau, 1. Obergeschoss

Webseite Lange Nacht der Technik 2019
Programmheft
Flora Incognita










Julia Marshall im SciencePub: Auf der Jagd nach Klimakillern
8. Mai 2019



© SciencePub Jena
Julia Marshall, Wissenschaftlerin am Max-Planck-Institut für Biogeochemie, gibt am Montag, den 13. Mai 2019, im Jenaer SciencePub Einblicke darüber, wie sie und ihr Team Treibhausgasemissionen und -verteilungen kartieren.

Der SciencePub Jena bietet die Möglichkeit, aktuelle Forschung in einer angenehmen Atmosphäre zu erfahren, wo Wissenschaft unterhaltsam und verständlich wird. Die Veranstaltung ist kostenlos und wird im Café Wagner in der Wagnergasse veranstaltet. Die Türen öffnen sich um 19 Uhr, der englisch-sprachige Vortrag beginnt um 20 Uhr.

Durch menschliche Aktivitäten werden große Mengen an Treibhausgasen wie Kohlendioxid und Methan in die Atmosphäre abgegeben. Diese Gase beeinflussen das Erdklima, ein Prozess, der allgemein als eine der größten Herausforderungen der Gesellschaft im nächsten Jahrhundert gilt. Dr. Julia Marshall vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie wird veranschaulichen, wie atmosphärische Messungen verwendet werden, um sowohl die Emissionsrate als auch das Schicksal dieser Gase beim Eintritt in die Atmosphäre zu bestimmen. Die Forscherin wird auch beschreiben, wie neue Satelliten-Messsysteme, die in der Lage sind, Kohlendioxidkonzentrationen mit einer räumlichen Auflösung von ~2 km zu messen, eingesetzt werden, um diese Emissionen im kleinen Maßstab zu verfolgen.
Diese Messungen in Verbindung mit Modellierungssystemen sollen innerhalb des nächsten Jahrzehnts Informationen liefern, die in die im Rahmen des Pariser Klimaabkommens vorgeschriebene nationale Berichterstattung eingehen werden.

Kontakt:
Julia Marshall
Leiterin der Satellite-based Remote Sensing of Greenhouse Gases Group
Tel: + 49 3641 576383
E-Mail: marshall@bgc-jena.mpg.de

Facebook Ankündigung des SciencePub Jena
Satellite-based Remote Sensing of Greenhouse Gases










Künstliche Intelligenz für ein besseres Klimaverständnis
9. Mai 2019



Das Deutsche Klima-Konsortium (DKK) repräsentiert die wesentlichen Akteure der deutschen Klimaforschung. Unter dem Leitmotiv „Forschung für Gesellschaft, Wirtschaft und Umwelt“ führt das DKK renommierte Klimaforschungseinrichtungen zusammen, bietet eine gemeinsame Kommunikationsplattform und interagiert mit der Politik und Gesellschaft.

Künstliche Intelligenz (KI) wird von politischer Seite als Schlüsseltechnologie der Zukunft angesehen. In seinem jüngsten Editorial für das DKK erläutert Prof. Dr. Markus Reichstein die Chancen von KI für die Klimaforschung. KI wird zum Beispiel durch verbesserte Interpretation der stetig wachsenden Datenmengen, durch tiefe Lernverfahren (deep learning) bei Erdsystem-Modellierungen und durch verbesserte Früherkennung klimatischer Extremereignisse die Klimaforschung nachhaltig vorantreiben.

Die DKK-Jahrestagung vom 4. April 2019 widmete sich der Frage, wie die im Sonderbericht des Weltklimarats zum 1,5-Grad-Ziel beschriebenen „schnellen und tiefgreifenden Veränderungen“ in den Verästelungen des gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Lebens umgesetzt werden könnten. Das Programm sowie die meisten Präsentationen der eingeladenen Sprecher sind in Deutsch und/oder Englisch verfügbar unter nachstehendem Link.

Link zu den Berichten der DKK-Jahrestagung
Link zum Editorial von Prof. Reichstein










7. Deutscher Tag der Vielfalt
28. Mai 2019



Der 7. Deutsche Tag der Vielfalt findet am Dienstag, den 28. Mai 2019 statt.

Unser Institut als Mitglied des Beutenberg Campus e.V. und Kooperationspartner der Friedrich-Schiller-Universität beteiligt sich an einem Stand im Foyer des Uni-Hörsaal-Gebäudes am Ernst-Abbe-Platz von 12:00 bis 17:00 Uhr.

Alle Interessierten sind eingeladen, an den Veranstaltungen teilzunehmen und/oder uns am Stand zu besuchen!

Charta der Vielfalt
Programm der FSU










Vortrag im Klimapavillon: Hochpräzise Messungen von Treibhausgasen
27. Juni 2019



Am Donnerstag, den 27. Juni 2019 um 19:00 Uhr referiert Dr. Armin Jordan im Klimapavillon über:

Hochpräzise Messungen von Treibhausgasen für eine Gesamtbilanz von Europa

CO2 und andere Treibhausgase nehmen in der Atmosphäre beständig zu. Gleichzeitig beeinflussen Klimaänderungen die Ökosysteme in ihrer Eigenschaft, Treibhause aufzunehmen oder abzugeben.

Diese Zusammenhänge und deren Auswirkungen auf das Klima sind noch immer unzureichend erforscht. Dr. Armin Jordan wird erläutern, wie ICOS mit Messungen zu Lande, zu Wasser und in der Luft zur Aufklärung beiträgt.

Der Klima-Pavillon befindet sich vom Mai bis September 2019 im Paradiespark auf der Rasenmühleninsel in Jena.

Programm Klimapavillon Mai / Juni 2019










Fotoausstellung „ICOS“
26. Juni - 30. Juni 2019



ICOS Finland - Pallas Sammaltunturi (Foto: Konsta Punkka)
Treibhausmessung in ganz Europa – das Integrated Carbon Observation System (ICOS) – ICOS ist ein europaweites Netzwerk zur standardisierten Messung von Treibhausgasen und Veränderungen in Ökosystemen.

Die Fotoausstellung vermittelt Impressionen von außergewöhnlichen Mess-Stationen, vom Mittelmeer bis nach Grönland. In kurzen Filmen erklären Forscher die Ziele von ICOS. Mitarbeiter des Flask- und Kalibrierlabor (FCL) in Jena zeigen, wie sie die Grundlagen zum Erkennen langfristiger Trends legen.

Der Klima-Pavillon befindet sich vom Mai bis September 2019 im Paradiespark auf der Rasenmühleninsel in Jena.

Programm Klimapavillon Mai / Juni 2019
Webseite Flask- und Kalibierlabor Jena










Vortrag im Klimapavillon: Hoch hinaus für die Klimaforschung
22. August 2019



Blick vom ATTO-Turm (Foto: Karl Kübler)
Dr. Jost Lavric wird am Donnerstag, den 22. August 2019 einen Bildervortrag mit dem Titel
„Hoch hinaus für die Klimaforschung im Amazonas“ halten.

Der Amazonas ist von wesentlicher Bedeutung für das globale Klima und den Wasserkreislauf Südamerikas. Am „Amazon Tall Tower Observatory“ (ATTO; www.attoproject.org), mitten im Amazonas Regenwald, erhebt sich unser Messturm mit 325 Metern Höhe weit über die Gipfel der Bäume. Wir untersuchen die Funktionsweise und Veränderungen dieses Ökosystems, geprägt vom komplexen Zusammenspiel zwischen Organismen, Vegetation, Boden und Luft, in einem großen Deutsch-Brasilianischen Kooperationsprojekt.

Der öffentliche Vortrag beginnt um 17.30 Uhr.

Webseite Klimapavillon







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