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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.

Die Ozeane bilden etwa drei Viertel der unteren Grenze der Erdatmosphäre. Deshalb hat der Austausch von Gasen in dieser Grenzschicht einen erheblichen Einfluss auf die globale Atmosphärenchemie. Im Rahmen des Projektes „OOMPH“ durchquerten Wissenschaftler des MPI für Chemie an Bord eines Forschungsschiffes die „Roaring Forties“ zwischen 40° und 50° südlicher Breite und trafen dabei auf eine Phytoplankton-Blüte von gigantischem Ausmaß. Untersuchungen solch unberührter Regionen geben Aufschluss über die Funktionsweise der Atmosphäre, in der es keine vom Menschen verursachte Verschmutzung gibt.

Die Vegetationsbedeckung der Kontinente hat entscheidenden Einfluss auf das Klima. Durch die Aufnahme von CO₂ spielen Pflanzen eine zentrale Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf. Zudem beeinflussen sie den Austausch von Energie, Wasser und Impuls zwischen Atmosphäre und Erdoberfläche. Durch Landnutzung greift der Mensch in diese Prozesse ein. Die hier vorgestellte Studie untersucht die Ausbreitung der Landwirtschaft im letzten Jahrtausend. Es zeigt sich, dass der Mensch schon vor Beginn der Industrialisierung insbesondere auf regionaler Ebene starken Einfluss auf das Klima genommen hat.

Pflanzen bilden zur Abwehr von herbivoren Insekten eine Fülle von Naturstoffen. Viele Käferarten haben jedoch faszinierende Strategien entwickelt, mit diesen Substanzen umzugehen, und sich so Lebensräume geschaffen, die für andere Organismen nicht attraktiv sind. Oftmals werden die pflanzlichen Substanzen für die eigene Interaktion mit der Umwelt genutzt. Eine interessante Aufgabe in der chemischen Ökologie stellt die Aufklärung dieser Strategien dar, die nicht nur die Evolution von Käfer und Pflanze, sondern auch anderer, in einem Ökosystem lebender Arten beeinflussen können.

Der Klimawandel bedroht die weltweite Agrarproduktion und stellt eine Herausforderung für die Züchtungsforschung dar. Gerste ist durch ihre genetische Vielfalt und Toleranz gegenüber abiotischem Stress ein Modell für die Erforschung der genetischen Strategien zur Anpassung an Trockenstress. Erforscht wird beispielsweise die genetische Regulation des Blühzeitpunkts in Abhängigkeit von verschiedenen Umweltbedingungen. In trockenen Umwelten spielt die genaue Anpassung des Entwicklungszyklus an die saisonalen Klimaveränderungen eine wesentliche Rolle für die Ertragsleistung.