Institute und Experten

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.

Das langfristige Ziel unserer Arbeiten ist es, die Mechanismen zu verstehen, mit denen sich Organismen an eine variable Umgebung anpassen. Voraussetzung dafür ist, dass man die Gene identifiziert, die für die Diversität im Erscheinungsbild von Pflanzen und Tieren verantwortlich sind. Auf dem Verständnis der Funktionsweise genetischer Netzwerke aufbauend möchten wir verstehen, welche Bedeutung die Variation im Erscheinungsbild von Lebewesen für die Anpassung an ihren Lebensraum hat. Diese Erkenntnisse sind nicht nur von rein akademischem Interesse, sondern werden uns auch helfen, die zukünftige Entwicklung von tierischen und pflanzlichen Populationen in einer Ära, in der sich die Umwelt besonders durch menschlichen Einfluss rapide verändert, voraussagen zu können.

Warum Eiszeiten und Warmzeiten aufeinander folgen, ist eines der großen ungelösten Rätsel der Erdsystemforschung. Vermutlich tragen Wechselwirkungen zwischen Atmosphäre, Ozean, Eis, sowie ozeanischer und terrestrischer Biosphäre entscheidend bei. Wir beschreiben hier die Grundlagen und erste Ergebnisse des derzeit komplexesten Erdsystemmodells für die Simulation langer Zeitskalen. Interaktive Landvegetation verstärkt die durch Variationen der Erdbahnparameter hervorgerufenen Klimaänderungen und bewirkt somit auch in einem komplexen Erdsystemmodell eine positive Rückkopplung.

Genetische Variabilität und Umweltfaktoren bestimmen die Erscheinungsform von Individuen einer Art. Die Möglichkeiten, genetische Variabilität auf der Ebene der DNA zu identifizieren, die Verfügbarkeit von teilweiser oder sogar vollständiger DNA-Sequenzinformation verschiedenster Organismen und das Wissen um die Funktionsweise vieler Gene ermöglichen es, die molekularen Grundlagen komplexer Eigenschaften von Mensch, Tier oder Pflanze zu erforschen. Das Wissen um die molekularen Grundlagen komplexer Eigenschaften von Nutzpflanzen kann zur effizienten Auslese neuer, an die menschlichen Bedürfnisse besser angepasster Sorten beitragen. In einem Pilotexperiment wurde eine Beziehung zwischen der Widerstandsfähigkeit von Kartoffelsorten im Feld gegen die Kraut- und Knollenfäule und DNA-Varianten in einem bestimmten Abschnitt des Erbguts der Kartoffel (Solanum tuberosum) gefunden.