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 bzw. Direktorinnen und in den Forschungsgruppen.

Illustration der Ertragsreduktion durch die Schwächung der Windgeschwindigkeit:
Eine Windturbine erzeugt einen Windschatten (links). Die entnommene Windenergie wird von oben aufgefüllt (weiße Pfeile von oben). Daneben sind zwei verestzt stehende Turbinen, und daneben vier versetzt stehende Turbinen abgebildet, wobei der Intergrund von grünlich zu rötlich wechselt, um den Energieverlust darzustellen. Text darunter: In Windparks wird die Abschattung zwar berücksichtigt, regional wird der Energieverlust aber nicht komplett ausgeglichen.

Windturbinen brauchen beim massiven Ausbau Platz, um möglichst effizient zu sein. Generell kann Fotovoltaik deutlich mehr Strom erzeugen als Windkraft

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Blick nach oben in die Kronen eines Buchenwalds.

Wälder können große Mengen Kohlendioxid aus der Atmosphäre entfernen – so weit herrscht Konsens in der Wissenschaft. Streit gibt es jedoch darüber, wie der Wald dem Klimaschutz mehr dient: wenn er nachhaltig bewirtschaftet wird oder wenn er sich selbst überlassen bleibt

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Die dauerhaft gefrorenen Böden vor allem am nördlichen Polarkreis speichern mehr als eine Billion Tonnen Kohlenstoff. Doch mit dem Klimawandel tauen sie mehr und mehr auf. Ob dadurch große Mengen Treibhausgase freigesetzt werden, ist eine der wichtigen ungelösten Fragen der Klimaforschung

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Der Regenwald im Amazonasbecken reagiert auf Abholzung und den Klimawandel stärker als der Wald im Kongobecken

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Wenn die Fotosynthese lange lahmgelegt ist, gewinnen junge Fichten notfalls sogar durch Selbstverdauung Energie

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Kein Tier, keine Pflanze und kein Einzeller kommt ohne Stickstoff aus, doch der Mensch bringt immer mehr davon in Umlauf – mit diversen Folgen für Gesundheit und Umwelt. Sönke Zaehle, Direktor am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena, untersucht den Stickstoffkreislauf und seine Rückkopplung mit dem Klima. Die Ergebnisse sind auch umweltpolitisch relevant.

Damit Deutschland bis zur Mitte des Jahrhunderts klimaneutral ist, sollen regenerative Quellen viel mehr Strom liefern als die heute insgesamt produzierten rund 500 Terawattstunden. Denn dann müssen auch die fossilen Energieträger, die heute noch für die Wärmegewinnung, im Verkehr und in der Industrieproduktion eingesetzt werden, mithilfe von Strom ersetzt werden. Neben der Frage, wo Fotovoltaik- und Windkraftanlagen gebaut werden dürfen, sollte der Ausbau auch berücksichtigen, welche Leistung die verschiedenen regenerativen Energieformen erbringen können – speziell die Windkraft.

Die dauerhaft gefrorenen Böden vor allem am nördlichen Polarkreis speichern mehr als eine Billion Tonnen Kohlenstoff. Doch mit dem Klimawandel tauen sie mehr und mehr auf. Ob dadurch große Mengen Treibhausgase freigesetzt werden, ist eine der wichtigen ungelösten Fragen der Klimaforschung. Auch Mathias Göckede, Leiter einer Forschungsgruppe am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena, geht ihr nach und ist bereits auf teils überraschende Antworten gestoßen.

Den Wäldern in Deutschland und anderen Teilen Europas setzt der Klimawandel sehr heftig zu. Bislang nicht hinter- fragte Überzeugungen, welche Bäume Hitze und Trockenheit widerstehen, gelten nicht mehr. Daher plädiert der Ökophysiologe Henrik Hartmann dafür, ein interdisziplinäres Institut für Waldumbau zu schaffen. Es soll wissenschaftliche Erkenntnisse liefern, wie der Wald gestaltet werden kann, um die fortschreitende Erderwärmung auszuhalten.

Dürren, Hitzewellen und Überschwemmungen – solche extremen Wetter- und Klimaereignisse dürften mit dem Klimawandel zunehmen und heftiger werden. Markus Reichstein, Direktor am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena, arbeitet mit seinem Team daran, ihre Folgen vorherzusagen. Er setzt dabei auf große Datenmengen und künstliche Intelligenz. Auf diese Weise möchte er Gesellschaften gegenüber Klimaextremen robuster machen.

Wissenschaftliche/r PostDoc (m/w/d)

Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Jena 27. September 2022

Datenwissenschaftler/in (m/w/d)

Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Jena 7. September 2022

Gefährdung von Ökosystemen durch häufige Extremereignisse 

2021 Ana Bastos und Markus Reichstein

Geoforschung Klimaforschung Ökologie

Die Häufigkeit von extremen Wetter- und Klimaereignissen nimmt mit jedem zusätzlichen Grad der globalen Erwärmung zu. Solche Ereignisse wirken sich auf die Ökosysteme aus und hinterlassen über mehrere Jahre hinweg Spuren. Da sich die Intervalle zwischen den Stressbedingungen verkürzen, ist die Erholungsphase zwischen zwei Ereignissen kürzer. Das gefährdet die Stabilität der Ökosysteme. Mithilfe der Fernerkundung können wir den Zustand der Vegetation und die Folgen von Extremereignissen überwachen. Daraus lassen sich wichtige Erkenntnisse über Managementstrategien ableiten. 

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Die bedrohte Haut auf der wir leben

2020 apl. Prof. Dr. Gerd Gleixner

Geoforschung Klimaforschung Mikrobiologie Ökologie

Das Überleben der Menschen auf der Erde hängt von der Funktionsfähigkeit der äußersten Schicht unseres Planeten, der „kritischen Zone“, ab. Im Anthropozän hat der Mensch durch sein Handeln in den Stoffaustausch zwischen Organismen und den Ökosystemsphären eingegriffen und bedroht dadurch die Funktionsweise der kritischen Zone. Wie verringern Biodiversitätsverluste die kontinentale Kohlenstoffspeicherung und beschleunigen so den Klimawandel? Die Welt der Bodenmikroorganismen liegt im Fokus unseres Interesses, da hier der molekulare Antrieb der globalen Stoffkreisläufe verborgen ist  

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Klimaextreme und deren vielfältige Auswirkungen

2019 Mahecha, Miguel;  Reichstein, Markus

Geoforschung Klimaforschung Mikrobiologie Ökologie

Klimaextreme, insbesondere Hitzewellen, Dürren, und deren Kombination nehmen im Zuge des Klimawandels zwangsläufig zu. Doch wie sich diese Ereignisse auf die terrestrische Biosphäre auswirken, welche Ökosystemfunktionen stark beeinträchtigt werden, und welche Rückkopplungen es dadurch im Klimasystem geben kann, ist nur wenig bekannt. Am Max-Planck-Institut für Biogeochemie entwickeln wir neue Methoden zur Detektion von Extremereignissen in heterogenen Datenströmen. Unsere Ergebnisse zeigen unter anderem wie unterschiedlich verschiedene Ökosysteme auf Extremereignisse reagieren können.

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Wasser, Eis und Schnee: Treibende Kräfte beim Klimawandel in der Arktis

2018 Dr. Mathias Göckede

Geoforschung Klimaforschung Mikrobiologie Ökologie

Wie stabil Kohlenstoff zukünftig im arktischen Permafrost gebunden bleibt anstatt als Treibhausgas in die Atmosphäre zu entweichen, ist von höchster Bedeutung für das globale Klima. Hierbei spielen Wasser, Eis und Schnee eine wichtige Rolle. Unsere Feldforschung in Sibirien erklärt anhand neuer Daten und Modelle, wie die Umverteilung der Wassermassen und eine erhöhte Schneebedeckung, zwei bekannte Folgen des momentanen Klimawandels, den Kohlenstoffhaushalt in der Arktis weiter destabilisieren können. Die Ergebnisse helfen, die Rolle der Arktis im globalen Klimawandel verlässlicher zu bewerten.

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Die Kohlenstoffspeicherung in Landökosystemen wird erheblich durch den Wettbewerb von Pflanzen und Bodenorganismen um wichtige Nährstoffe, zum Bespiel Stickstoff und Phosphor, beeinflusst. Durch die Kombination neuer Laborexperimente mit verbesserten Ansätzen zur numerischen Simulation der Landökosysteme lassen sich detaillierte Kenntnisse der Bedeutung dieser Nährstofflimitierung für die zukünftige Entwicklung dieses Kohlenstoffspeichers gewinnen. Damit leistet diese Forschung einen Beitrag zum besseren Verständnis der Auswirkung des menschengemachten Kohlenstoffdioxidausstoßes auf das Klima.

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