Max-Planck-Institut für Biogeochemie

Max-Planck-Institut für Biogeochemie

Das Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena erforscht globale Stoffkreisläufe und die daran beteiligten biologischen, chemischen und physikalischen Prozesse. Kohlenstoff, Sauerstoff, Wasserstoff und Stickstoff – diese vier für das Leben bedeutsamen Elemente und ihre Verbindungen werden durch Pflanzen, Tiere und Mikroorganismen umgesetzt und über Luft und Wasser verteilt. Die Wissenschaftler in Jena wollen dabei das komplexe Zusammenspiel der Organismen im Boden, der Treibhausgase in der Atmosphäre und den Einfluss des Menschen auf diese natürlichen Prozesse besser verstehen. Wie reagieren Ökosysteme auf unterschiedliche Klimabedingungen, Landnutzung und Artenvielfalt? Dabei vergleichen die Forscher historische Daten mit heutigen Beobachtungen aus Freilandexperimenten und Messkampagnen, um aus der Vergangenheit auf die Anpassungsfähigkeit der Organismen in der Zukunft zu schließen. Das Institut arbeitet dabei eng mit den Max-Planck-Instituten für Meteorologie in Hamburg und für Chemie in Mainz zusammen.

Kontakt

Hans-Knöll-Str. 10
07745 Jena
Telefon: +49 3641 57-60
Fax: +49 3641 57-70

Promotionsmöglichkeiten

Dieses Institut hat eine International Max Planck Research School (IMPRS):
IMPRS for Global Biogeochemical Cycles

Darüber hinaus gibt es die Möglichkeit zur individuellen Promotion bei den Direktoren und Forschungsgruppenleitern.

Überleben auf der Schneeball-Erde
Globale Vereisung verschaffte Grünalgen vor über 600 Millionen Jahren einen entscheidenden Wettbewerbsvorteil mehr
Neue Wege in der Talentförderung
Max-Planck-Präsident Stratmann unterstreicht, wie wichtig eine effektive Nachwuchsförderung für die eigene Forschungsorganisation und das deutsche Wissenschaftssystem ist mehr
Im Regenwald sorgt Regen für neuen Regen
Im Amazonasgebiet bringt Abwind bei Niederschlag Aerosolpartikel aus großen Höhen herunter in die Luftschicht, aus der Wolken entstehen mehr
Klimawandel: Die dunkle Taiga lichtet sich
Infolge der Erderwärmung könnten in den borealen Nadelwäldern vermehrt Brände auftreten und die dortigen Koniferen von Laubbäumen verdrängt werden mehr
Ökosystem Wald: Weltweite Wettbewerbsvorteile
Charakteristische Pflanzenmerkmale bestimmen, welche Bäume sich im Konkurrenzkampf um Ressourcen an einem Standort durchsetzen mehr
Florierende Vegetation verstärkt Kohlendioxid-Schwankungen
Das jährliche Auf und Ab der Kohlendioxid-Konzentration nimmt zu, weil Pflanzen vor allem im Norden durch die Erderwärmung besser wachsen mehr
Algen formten den Schneeball Erde

Algen formten den Schneeball Erde

Meldung 31. August 2015
Die Entstehung eukaryotischer Zellen und die Diversifizierung des Lebens könnten zu extremen Eiszeiten geführt haben mehr
Turbinen schwächen die Windenergie

Turbinen schwächen die Windenergie

Meldung 28. August 2015
Große Windparks mit einer hohen Dichte installierter Leistung bremsen den Wind und erzeugen weniger Strom als bisher angenommen mehr
Eukaryoten: Eine neue Zeittafel der Evolution
Die ersten Einzeller mit Zellkern entstanden mehr als eine Milliarde Jahre später, als biochemische Indizien bisher vermuten ließen mehr
Savannen bringen die Kohlenstoffbilanz ins Schwanken
Veränderungen in der Kohlendioxid-Menge, die halbtrockene Ökosysteme aufnehmen, verursachen das Auf und Ab im globalen Kohlenstoff-Haushalt mehr
Artenvielfalt schützt das Klima

Artenvielfalt schützt das Klima

Meldung 7. April 2015
In Ökosystemen mit einer großen pflanzlichen Biodiversität wird mehr Kohlenstoff gespeichert, weil die Bodenmikroben darin aktiver sind mehr
Kein Blankoscheck

Kein Blankoscheck

Meldung 13. Februar 2015
Vor zehn Jahren, am 16. Februar 2005, trat das Kyoto-Protokoll in Kraft. Durch das internationale Abkommen sollte der jährliche Ausstoß an Treibhausgasen reduziert werden. Die Vorgaben und Erwartungen waren hoch. Konnten die Ziele eingehalten werden, wie soll es in Zukunft weitergehen? mehr
Das Wild siegt über den Artenschutz

Das Wild siegt über den Artenschutz

Meldung 3. Dezember 2014
Schutzgebiete im Wald können kaum zum Artenschutz beitragen, solange das Wild die artenreiche Baumverjüngung der geschützten Waldfluren auffrisst mehr
Zu wenig Land in Sicht!

Zu wenig Land in Sicht!

Meldung 19. November 2014
Um den zukünftigen Bedarf an Anbauflächen zu decken und gleichzeitig das Klima zu schützen, wird Landmanagement immer wichtiger mehr
Kohlenstoff, verweile doch!

Kohlenstoff, verweile doch!

Meldung 24. September 2014
Ein neues Bild vom Kohlenstoffkreislauf in Landökosystemen zeigt, dass Niederschlag dafür ein wichtiger Klimafaktor ist mehr
Das Leben auf der Erde dümpelte Jahrmilliarden im Stadium primitiver Einzeller vor sich hin. Erst als die Zellen einen Zellkern bildeten, nahm es Fahrt auf und diversifizierte sich zu großer Vielfalt. Wie, wann und wo es dazu kam, erforschen Christian Hallmann und seine Mitarbeiter am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena.

Artenvielfalt bringt zahlreiche ökologische Vorteile. In groß angelegten Feldversuchen erforschen Gerd Gleixner und Ernst-Detlef Schulze, Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena, die Biodiversität in Wiesen und Wäldern sowie deren Auswirkungen auf die Ökosysteme und den Kohlenstoffhaushalt der Erde. In ihren Studien kommen die Forscher auch zu überraschenden Erkenntnissen darüber, was dem Artenschutz wirklich dient.

Pflanzen und Böden spielen im globalen Kohlenstoffkreislauf und im Klima eine wichtige Rolle, nicht zuletzt weil sie große Mengen Kohlendioxid aufnehmen. Unklar ist jedoch, wie sich die Erderwärmung auf diese Speicher auswirkt. Susan Trumbore, Direktorin am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena, geht dieser Frage nach und macht sich dabei gern auch selbst die Hände schmutzig.
Das Klima hängt auf vielfältige Weise mit den Mengen an Kohlendioxid und anderen Spurengasen zusammen, die Vegetation und Boden mit der Atmosphäre austauschen. Dieses komplexe Gefüge analysieren Markus Reichstein und seine Kollegen am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena – mit einem weltumspannenden Netz aus Messstationen und neuen Methoden der Datenanalyse.
Unser Planet arbeitet: Die Sonne treibt Wind, Wellen und den Wasserkreislauf an. Pflanzen speichern die Energie des Lichts in Zucker und liefern so den Brennstoff des Lebens. Die Geothermie knetet die Erde durch, während Mond und Sonne vor allem die Meere bewegen. Axel Kleidon und sein Team am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena untersuchen, wie viel Energie bei diesen Prozessen fließt und wie viel davon sich nachhaltig nutzen lässt, um den Energiehunger der Menschheit zu stillen.
Unser Planet arbeitet: Die Sonne treibt Wind, Wellen und den Wasserkreislauf an. Pflanzen speichern die Energie des Lichts in Zucker und liefern so den Brennstoff des Lebens. Die Geothermie knetet die Erde durch, während Mond und Sonne vor allem die Meere bewegen. Axel Kleidon und sein Team am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena untersuchen, wie viel Energie bei diesen Prozessen fließt und wie viel davon sich nachhaltig nutzen lässt, um den Energiehunger der Menschheit zu stillen.
Mit dem Begriff Klima bringt man meist die Atmosphäre in Verbindung. Doch auch im Boden laufen bedeutende Prozesse ab, die in den Modellen bisher vernachlässigt wurden.
Mehr als 480 unterschiedliche Wiesenparzellen im Saaletal bei Jena bilden das Versuchsfeld für ein bisher einmaliges Experiment zur Biodiversität.
Webmaster/-in bzw. Mitarbeiter/-in Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Jena 1. Dezember 2017
System- und Netzwerkadministrator/-in
Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Jena 8. September 2017
Personalsachbearbeiter/-in
Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Jena 31. August 2017

Die Qual der Wahl: Was machen Pflanzen, wenn Rohstoffe knapp werden?

2017 Hartmann, Henrik
Klimaforschung Ökologie

Die Fähigkeit der Pflanzen, Sonnenenergie in chemischen Verbindungen zu speichern und für andere Lebensformen zur Verfügung zu stellen, macht sie zur Grundlage allen Lebens auf unserer Erde. Pflanzen spielen eine entscheidende Rolle in regionalen und globalen Stoff- und Energiekreisläufen und puffern anthropogen bedingte Kohlendioxid-Emissionen ab. Ähnlich wie Kleinunternehmen müssen sie dabei Ressourcen effizient verwalten und gewinnbringend investieren. Wie sie ihre Entscheidungen treffen, untersucht die Forschungsgruppe Plant Allocation mit neu entwickelten Methoden.

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Der Kohlenstoff-Kreislauf aus einem anderen Blickwinkel

2016 Marshall, Julia
Geoforschung Klimaforschung Ökologie
Satellitenmessungen von atmosphärischem Kohlendioxid (CO2) versprechen dank ihrer besseren räumlichen Abdeckung ein besseres Verständnis des Kohlenstoff-Kreislaufs. Mithilfe inverser Modellierung werden die gemessenen Konzentrationen ausgewertet, um die CO2-Flüsse an der Erdoberfläche abzuschätzen. Allerdings deuten erste Vergleiche zwischen satelliten- und bodenbasierten Abschätzungen von CO2-Flüssen darauf hin, dass es dabei systematische Unterschiede gibt. Diese müssen aufgeklärt werden, damit dieser vielversprechende globale Datenstrom angemessen ausgeschöpft werden kann. mehr

Von Bakterien zum Menschen: Die Rekonstruktion der frühen Evolution mit fossilen Biomarkern

2015 Hallmann, Christian Olivier Eduard
Evolutionsbiologie Geoforschung
Das Leben auf der Erde ist erstaunlich alt. Nach ihrer Entstehung vor ca. 4,5 Milliarden Jahren war die Erde ein äußerst lebensfeindlicher Ort – ohne verfestigte Kruste, ohne Wasser und mit häufigen Meteoriteneinschlägen. Sobald die Umweltbedingungen sich erstmalig stabilisierten und flüssiges Wasser vorkam, sollte es nicht lange dauern, bis erstes Leben in Form primitiver einzelliger Bakterien erschien. Die Max-Planck-Forschungsgruppe Organische Paläobiogeochemie erforscht, wie sich das Leben auf der Erde zwischen seinem ersten Aufkommen und den heutigen komplexen Ökosystemen entwickelt hat. mehr

Globale Pflanzenmerkmale – eine Biodiversitätsdatenbank für die Erdsystemforschung

2014 Kattge, Jens; Wirth, Christian (Max-Planck Fellow, Universität Leipzig)
Geoforschung Klimaforschung Pflanzenforschung Ökologie

Die Eigenschaften der Lebewesen definieren, wie sie mit ihrer Umwelt interagieren und bilden somit eine wesentliche Grundlage für die ökologische Forschung. Am Max-Planck-Institut für Biogeochemie werden in der TRY-Initiative weltweit erhobene Daten zu Pflanzeneigenschaften in einer globalen Datenbank zusammengefasst, konsolidiert und für die Wissenschaft zur Verfügung gestellt. Die verbesserte Verfügbarkeit dieser Daten unterstützt einen Paradigmenwechsel von art- zu merkmalsbasierter Ökologie und erweitert die Erdsystemforschung um Aspekte der Biodiversität.

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Beeinflussen klimatische Extremereignisse den globalen Kohlenstoffkreislauf?

2014 Mahecha, Miguel D.1; Zscheischler, Jakob1,2; Frank, Dorothea1; Reichstein, Markus1
Geoforschung Klimaforschung Ökologie

Die Auswirkungen von Klimaextremen auf den Kohlenstoffkreislauf von Landökosystemen sind noch nicht vollständig aufgeklärt. Es zeichnet sich jedoch ab, dass klimatische Extremereignisse oft eine überproportionale Freisetzung von Kohlendioxid (CO2) zur Folge haben. Am Max-Planck-Institut für Biogeochemie wird in aktuellen Forschungsprojekten der Abteilung „Biogeochemische Integration“ abgeschätzt, wie relevant dieses Phänomen auf globaler Skala ist.

 

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Die Erde arbeitet wie ein Kraftwerk, das aus Solarstrahlung andere Formen von Energie erzeugt. Diese Energie erhält die Winde in der Atmosphäre, die Strömungen im Ozean, und die globalen biogeochemischen Kreisläufe wie z. B. den Wasserkreislauf. Die Thermodynamik beschreibt dabei die Grenzen der Energieerzeugungsraten und setzt die natürlichen Grenzen für die mögliche Nutzung als erneuerbare Energie. Globale Abschätzungen zeigen, dass mit Ausnahme von Sonnen- und Windenergie die natürlichen Erzeugungsraten gering sind und sich in der Größenordnung des Energieverbrauchs der Menschheit bewegen. mehr
Böden sind der größte terrestrische Speicher („Senke“) für Kohlenstoff und gleichzeitig eine der wichtigsten natürlichen Quellen für CO2 in der Atmosphäre. Dadurch ist organische Bodensubstanz nicht nur für die Bodenfruchtbarkeit, sondern auch als Umschlagort von Treibhausgasen für den Klimawandel von Bedeutung. Am Max-Planck-Institut für Biogeochemie wird untersucht, wie sensibel die Kohlenstoffflüsse im Boden auf Umweltänderungen reagieren und wie sich die Wechselbeziehungen zwischen Vegetation, Klima, Bodenorganismen und Bodeneigenschaften auf die Kohlenstoffspeicherung auswirken. mehr

Quantifizierung des globalen Kohlenstoff-Kreislaufs

2011 Rödenbeck, Christian; Badawy, Bakr; Heimann, Martin
Klimaforschung
Der Anstieg der CO2-Konzentration in der Atmosphäre – primäre Ursache des globalen Klimawandels – wird nicht nur von anthropogenen Emissionen, sondern auch von einer Reihe natürlicher Prozesse im Ozean und in der terrestrischen Vegetation bestimmt. Am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena wird versucht, die Rolle dieser Prozesse auf der Grundlage verschiedenster Datenströme zu quantifizieren, und zu verstehen, wie sie von klimatischen Faktoren beeinflusst werden. mehr

Experimentelle Biodiversitätsforschung – das „Jena Experiment“

2010 Christiane Roscher, Gerd Gleixner, Ernst-Detlef Schulze
Pflanzenforschung Ökologie
Welche Konsequenzen der weltweit zunehmende Verlust biologischer Vielfalt für die Funktionsfähigkeit von Ökosystemen hat, ist derzeit noch nicht abschätzbar. Im „Jena Experiment“ werden die Zusammenhänge zwischen pflanzlicher Artenvielfalt und Ökosystemprozessen in einem der weltweit größten Biodiversitätsexperimente mit Graslandarten untersucht. Ein zentrales Ziel der Untersuchungen ist es, zu einem mechanistischen Verständnis der Beziehung zwischen Biodiversität und Ökosystemprozessen beizutragen, wofür die Analyse der funktionellen Merkmale der Arten eine wesentliche Voraussetzung ist. mehr

Funktionelle Biodiversitätsforschung im globalen Maßstab

2009 Wirth, Christian; Kattge, Jens
Pflanzenforschung Ökologie
Welchen Einfluss hat der Verlust von Artenvielfalt auf wichtige Ökosystemfunktionen? Wie beeinflusst die An- oder Abwesenheit bestimmter Arten die Stoffkreisläufe? Diese Fragen stehen im Mittelpunkt der Forschung der Arbeitsgruppe „Organismische Biogeochemie“. Eine zentrale Rolle spielt hierbei die Analyse von globalen Datenbanken funktioneller Pflanzenmerkmale und ökosystemarer Prozesse. Drei Beispiele zeigen, dass Artidentitätseffekte für den Kohlenstoffkreislauf und somit für das Klimageschehen von Bedeutung sind. mehr
Wie reagieren Biosphäre und biogeochemische Kreisläufe auf Klimaschwankungen? Welches sind die Hauptprozesse in der Vegetation und im Boden, die dabei eine Rolle spielen? Wie können durch globale Beobachtungssysteme bessere diagnostische Fähigkeiten bezüglich des Erdsystems erlangt werden? Mit diesen und verwandten Fragen beschäftigt sich die Arbeitgruppe Biogeochemische Modell-Daten-Integration am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena mit einem integrativen Forschungsansatz. mehr
Die Landbiosphäre ist ein integraler Bestandteil des Erdsystems. Gibt es allgemeine Prinzipien, mit denen die Funktion der Biosphäre und deren Wechselwirkung mit dem Erdsystem beschrieben und vorhergesagt werden kann? Mit dieser Fragestellung beschäftigt sich die Arbeitsgruppe Biosphärentheorie und Modellierung am Max-Planck-Institut für Biogeochemie unter Nutzung von Ansätzen aus Thermodynamik, statistischer Mechanik und Optimalität. Nach einer kurzen Beschreibung der Biosphäre als einem dissipativen System werden drei Beispiele aufgezeigt, die die Stärke dieser Ansätze demonstrieren. mehr
Die Quantifizierung der Austauschflüsse von Treibhausgasen zwischen der Landoberfläche und der Atmosphäre auf regionaler Skala (10-100 km) ist sowohl für ein verbessertes Prozessverständnis als auch für die Verifikation von Treibhausgasbudgets im Zusammenhang mit dem Emissionshandel unabdingbar. Regionale Modellierung und flugzeuggestützte Messungen dienen dazu die verwendeten Methoden zur Abschätzung der Treibhausgasflüsse zu überprüfen. Dies geschieht sowohl im Hinblick auf die Messstrategien (z.B. Anordnung des Messnetzes) als auch auf die benutzten Modelle (Atmosphärische Transportmodelle, biosphärische Modelle). Fernziel ist die optimale Einbindung der Messungen in Modellsysteme unter quantitativer Berücksichtigung von unvermeidbaren Repräsentationsfehlern – eine notwendige Voraussetzung für die quantitative Bestimmung der mit den Abschätzungen der Austauschflüsse verbundenen Unsicherheiten. mehr

Neue Wege zum Paläoklima

2005 Gleixner, Gerd; Sachse, Dirk; Radke, Jens; Werner, Martin
Geoforschung Klimaforschung
Im Blickpunkt der Erforschung des „Raumschiffs Erde“ steht derzeit das globale Klimasystem und insbesondere dessen anthropogene Beeinflussung. Hierzu werden globale Erdsystemmodelle mit einer wachsenden Anzahl von Komponenten, wie z.B. der Vegetation oder der marinen Biosphäre, entwickelt, um Vorhersagen über die Klimaentwicklung des Systems zu machen. Die Beschreibung der Variabilitäten des Paläoklimas stellt dabei einen wesentlichen Beitrag zur Evaluierung dieser Modelle dar. Besonders interessant ist hierbei die Untersuchung der Klimaveränderungen auf den Kontinenten, da diese weitaus stärker ausfallen, als in marinen Systemen. Allerdings fehlen bisher in den zu untersuchenden Regionen oftmals geeignete terrestrische Marker, die als Proxy für das Paläoklima verwendet werden können. Deshalb wurde untersucht, ob chemische Fossilien von Pflanzen und Algen, die selbst noch in Sedimenten aus dem Paläozoikum vorkommen, genutzt werden können, um direkte Aussagen zum Klimageschehen zu machen. Es konnte gezeigt werden, dass der Gehalt an schwerem Wasserstoff, Deuterium, in diesen Markern sehr gut geeignet ist, um als neuer Proxy zur Beschreibung des Paläoklimas zu dienen. mehr

Dynamische Modellierung der marinen Biogeochemie

2004 Le Quéré, Corinne
Chemie Geoforschung Ökologie
Neuere Modelle des globalen marinen Kohlenstoffkreislaufs beinhalten Darstellungen von Ökosystem-Prozessen, die als grundlegend für ein besseres Verständnis von Kohlenstoffquellen und -senken gelten. Jedoch sind diese Modelle noch unvollständig in Bezug auf viele biogeochemische und biogeophysikalische Prozesse. Das Projekt "Dynamic Green Ocean" vereint Physiker, Chemiker, Biologen und Paläo-Ozeanographen in dem Bemühen, neue umfassendere Modelle des ozeanischen Ökosystems zu entwickeln und die Erkenntnisse über die Regulationsmechanismen dieses komplexen Lebensraumes über weite Zeiträume der Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft zu erweitern. Fortschritte in der observierenden und der experimentellen Biogeochemie sowie eine verbesserte Charakterisierung marinen Phytoplanktons nach funktionellen Typen (PFTs) werden mit Meeresströmungen und externer Nährstoffzufuhr in Zusammenhang gebracht. mehr
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