Max-Planck-Institut für Biogeochemie

Ein Interview mit Susan Trumbore über die Kipppunkte des fragilen Amazonas Ökosystems und warum es hilft, weniger Fleisch zu essen

Klimakrise, Artensterben, Ozonabbau – ökologische Fehlentwicklungen bedrohen das Leben auf der Erde. Der Gefahr lässt sich, wie im Fall des Ozonlochs, nur begegnen, wenn die Zusammenhänge durch und durch verstanden sind. Das ist das Ziel des Erdsystemclusters in der Max-Planck-Gesellschaft

Von Buschfeuern in Afrika gelangen in manchen Zeiten mehr Rußpartikel in den zentralen Amazonasregenwald als von regionalen Bränden.

Frank-Walter Steinmeier reiste mit Bundesumweltministerin Steffi Lemke zu ATTO im brasilianischen Amazonas-Regenwald

Der Mensch hat die Menge an Stickstoff in der Umwelt in den letzten hundert Jahren verdoppelt – mit dramatischen Folgen für die Artenvielfalt

In politischen Diskussionen über die Energiewende kursieren Halb- und Unwahrheiten – das ärgert Axel Kleidon. Der Physiker, der das Erdsystem am Max-Planck-Institut für Biogeochemie aus thermodynamischer Sicht analysiert, liefert wissenschaftliche Fakten für die Debatte und will auf diese Weise zum Gelingen der Energiewende beitragen.

Klimakrise, Artensterben, Ozonabbau – ökologische Fehlentwicklungen bedrohen das Leben auf der Erde, wie wir es kennen, und damit auch die gesellschaftliche Stabilität. Der Gefahr lässt sich, wie im Fall des Ozonlochs, nur begegnen, wenn die Zusammenhänge durch und durch verstanden sind. Das ist das Ziel des Erdsystemclusters in der Max-Planck-Gesellschaft. An seiner Entstehung haben die beiden späteren Nobelpreisträger Paul J. Crutzen und Klaus Hasselmann maßgeblich mitgewirkt.

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.

Die klimaschädlichen Treibhausgase Kohlendioxid (CO₂) und Methan (CH₄) gelangen sowohl aus natürlichen und als auch aus menschengemachten Quellen in die Atmosphäre. Herauszufinden, wieviel Treibhausgase die verschiedenen Quellen tatsächlich emittieren, war das Ziel der CoMet-2.0-Arktis-Mission mit dem HALO-Forschungsflugzeug im Sommer 2022. Hierfür haben wir HALO mit einem System zur hochgenauen und kontinuierlichen in-situ-Messung von Kohlendioxid und Methan ausgestattet. Unsere direkten Messungen der Treibhausgase in der Atmosphäre versprechen genauere in-situ-Daten als bisherige Modelle.

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. 

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  

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.

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.