KLIMA-MEDIA.de Pressespiegel & Infoblog

Fossilien erlauben Einblick in Entstehung einzigartiger antarktischer Ökosysteme

Mittwoch 24. April 2013 von birdfish

Der Südozean rund um die Antarktis ist ein „Global Player“: Sein eng an die Bildung von Meereis gekoppeltes Plankton-Ökosystem steht an der Basis der marinen Nahrungsnetze und beeinflusst den globalen Kohlenstoff-Kreislauf.

DinoflagellatFossile Reste eines Dinoflagellaten (Alge) Foto: Alexander Houben

Seine Entstehung fällt mit der Vereisung der Antarktis vor 33,6 Millionen Jahren zusammen. Dies hat jetzt ein internationales Team mit Wissenschaftlern der Goethe-Universität Frankfurt und des Biodiversität und Klima Forschungszentrums (BiK-F) ermittelt. Eine in der Fachzeitschrift „Science“ veröffentlichte Studie zeigt, dass wohl erst die Entstehung dieses Meereis-Ökosystems die Evolution der heutigen Bartenwale und Pinguine ermöglichte.

Die Wissenschaftler analysierten Sedimentproben aus Bohrkernen vom Meeresgrund, die 2010 im Rahmen des Integrated Ocean Drilling Program (IODP) vor der Küste der Antarktis gewonnen wurden. Diese reichen bis zu einen Kilometer unter den Meeresboden und erlauben völlig neue Einblicke in längst vergangene Zeiten. Eine im Sommer 2012 veröffentlichte, auf Ergebnissen dieser Bohrungen basierende Studie zeigte, dass vor 53 Millionen Jahren subtropische Verhältnisse in der Antarktis geherrscht haben, die das Wachstum von Palmen ermöglichten. In den folgenden 20 Millionen Jahren kühlte das Klima kontinuierlich ab. Die jetzt erschienene Studie fokussiert auf den Zeitpunkt vor ca. 33,6 Millionen Jahren, als sich infolge der globalen Abkühlung innerhalb kurzer Zeit ein gewaltiger Eisschild über die Antarktis ausbreitete. Durch ihn änderten sich die Lebensbedingungen und damit die Ökosysteme auf dem antarktischen Kontinent und im angrenzenden Südozean radikal.

Winzige Zeitzeugen: Dinoflagellaten

Während die meisten Algen, aus denen das Plankton der Ozeane hauptsächlich besteht, keinerlei Rückstände in den Sedimenten der Bohrkerne hinterlassen, überdauern die Überreste von Dinoflagellaten, einer Algengruppe aus fossil erhaltungsfähiger organischer Substanz, Jahrmillionen. Die Wissenschaftler konnten so anhand fossiler Spuren dieser einzelligen Organismen in den antarktischen Sedimentkernen die Umwälzung der Plankton-Ökosysteme vor ca. 33,6 Millionen Jahren eindeutig rekonstruieren. Für die Zeit, als die Antarktis komplett eisfrei war, fanden die Forscher eine Vielzahl von Dinoflagellatenarten, die für warme Klimate typisch sind. Zeitgleich mit dem Entstehen des antarktischen Eisschilds brach diese Vielfalt plötzlich zusammen; von nun an kamen nur noch Arten vor, die an die zeitweilige Eisbedeckung des Ozeans angepasst und auch heute für antarktische Gewässer typisch sind. Sie stehen nur saisonal, nämlich kurz nach der Eisschmelze im Frühjahr und Sommer, als Nahrungsquelle für die Lebewesen zur Verfügung, die weiter oben in der Nahrungskette stehen.

Neue Arten dank Nahrungsknappheit

Die Gewässer rund um die Antarktis spielen eine Schlüsselrolle im globalen Nahrungsnetz der Ozeane. Wenn im antarktischen Sommer das Meereis schmilzt, treten starke Algenblüten auf. Diese sind die Nahrungsgrundlage für kleine Einzeller, aber auch für größere Organismen. „Der plötzliche, klimabedingte Umbruch der Dinoflagellaten-Vergesellschaftungen steht eindeutig für eine Umbildung des gesamten Plankton-Ökosystems rund um die Antarktis“, so Prof. Jörg Pross, Paläoklimatologe an der Goethe-Universität Frankfurt und Mitglied des Biodiversität und Klima-Forschungszentrums (BiK-F). Er erläutert weiter: „Die Häufigkeits-Explosion derjenigen Dinoflagellaten, die an eine zumindest zeitweise Eisbedeckung adaptiert sind, hatte zur Folge, dass sich das gesamte Nahrungsnetz im Südozean neu organisieren musste.“ Organismen, die in der Nahrungspyramide des Ozeans weiter oben angesiedelt sind, mussten sich dahingehend umstellen, dass sie nur noch für wenige Monate im Jahr ein üppiges Nahrungsangebot vorfanden. Jörg Pross resümiert: „Unsere Daten deuten darauf hin, dass diese Umstellung einen Entwicklungsschub für die Bartenwale und Pinguine bewirkte, wie wir sie heute kennen“. Damit unterstreichen die Ergebnisse der neuen Studie, dass Zeiten starken Klimawandels oft mit besonders rascher biologischer Evolution einhergehen.

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Ruß kann wärmend oder kühlend wirken: Unsicherheitsfaktor in Klimavorhersagen

Montag 22. April 2013 von birdfish

Die Verbrennung von fossilen und nachwachsenden Rohstoffen beeinflusst unser Klima durch die Entstehung von Ruß.

Schwarzer RauchRauch eines Feuers in extrem trockener Vegetation in australischer Wüste. Foto: C. Hadfield / NASA

Dieser kann – je nach Situation wärmend oder kühlend wirken. Viele Gründe machen es schwer, eine Bilanz der schwarzen Kohlenstoffpartikel zu ziehen, wie ein Artikel im Forschungsmagazin Science zeigt.

Vor einigen Monaten überraschte eine wissenschaftliche Publikation die Klimaforscher weltweit. Ein amerikanisches Forscherteam kam zu dem Schluss, dass der Beitrag, den Ruß an der weltweiten Klimaerwärmung liefert, etwa doppelt so groß ist, wie bisher angenommen. Rußpartikel entstehen bei der Verbrennung fossiler Energiequellen wie Kohle und Öl und auch bei der Nutzung von Biomasse wie Holz. Die Forscher um die Chemikerin Tami Bond stufen den schwarzen Kohlenstoff (Black Carbon), so der wissenschaftliche Sammelbegriff für Rußpartikel, in seiner Klimaschädlichkeit sogar höher ein als die des Treibhausgases Methan.

Wie es zu solch großen Differenzen in der Bewertung der Klimawirkung von Ruß kommen kann, beschreibt eine aktuelle Publikation im Wissenschaftsmagazin Science. Gemeinsam mit seinem kalifornischen Kollegen Veerabhadran Ramanathan erklärt Meinrat O. Andreae, Direktor am Mainzer Max-Planck-Institut für Chemie, welche globalen und regionalen Klimaauswirkungen die schwarzen Partikel haben können. Ruß ist in der Erdatmosphäre die größte Absorptionsquelle von Sonnenstrahlung.

„Anders als die chemisch präzise definierten Treibhausgase sind Rußpartikel verschiedenartig aufgebaut und haben sehr unterschiedliche chemische und physikalische Eigenschaften. Allein das macht es schwierig, den Einfluss von Ruß auf das Klima genau zu bestimmen“, sagt der Mainzer Klimaforscher Prof. Andreae. „Eine konkrete Ursache, warum die Vorhersagen so weit auseinander liegen, sehen wir im sogenannten braunen Kohlenstoff.“ Diese Kohlenstoffpartikel entstehen auch bei der Verbrennung von Biomasse und durch chemische Reaktionen in der Atmosphäre. Genau wie schwarzer absorbiert brauner Kohlenstoff Licht und Wärme – eine Tatsache, die bisher in den meisten Klimamodellen ignoriert wurde. Man nahm im Gegenteil an, dass brauner Kohlenstoff unser Klima sogar kühlt, da die Partikel mehr Sonnenlicht zurück in den Weltraum reflektieren als sie an die Erde abgeben.

Für eine Klimabilanz muss man alle Wirkmechanismen von Ruß kennen

Ein weiterer Unsicherheitsfaktor liegt im Zusammenspiel der kühlenden und erwärmenden Eigenschaften von Ruß. Rußpartikel nehmen nicht nur besonders gut Wärme auf und geben sie an die Erdatmosphäre ab. Sie dienen auch als Keime für die Kondensation von Feuchtigkeit, was schließlich zur Wolkenbildung führt. Und Wolken wiederum reflektieren die Sonnenstrahlung. Um eine korrekte Bilanz für Ruß zu erstellen, muss man also alle klimarelevanten Mechanismen genau kennen – kühlende wie erwärmende.

Eine solche Bilanz erstellten die amerikanischen Wissenschaftler um Bond in ihrer Studie. Sie fassten dazu alle verfügbaren Simulationen und Beobachtungen zusammen und berechneten die Energiemenge, die die schwarzen Partikel aus der Sonnenstrahlung absorbieren und somit an das Klimasystem abgeben können. Der sogenannte Strahlungsantrieb (radiative forcing) liegt mit 1,1 Watt pro Quadratmeter doppelt so hoch wie der Wert, der 2011 in einer Studie des UN Umweltprogramms (UNEP) und der weltweiten Meteorologischen Organisation (WMO) zur Vorhersage der Erderwärmung genutzt wurde. Für Bond und ihre Kollegen ist Ruß also viel klimarelevanter als bisher angenommen.

Wie ist dieser große Unterschied zu früheren Berechnungen zu erklären? Andreae und sein Kollege Ramanathan vergleichen unterschiedliche Ansätze zur Herleitung des Strahlungsantriebs durch die Absorption von Licht durch Ruß. Der Klimaforscher Ramanathan hat ihn aus Absorptionsdaten von Satelliten und 140 Bodenmessstationen ermittelt. Die Bond-Studie leitet zunächst einen wesentlich kleineren Wert aus Emissionsinventaren und Atmosphärenmodellen her, und muss ihn dann hochskalieren um den abgeleiteten Wert in die Nähe des Werts aus den Messdaten zu bringen. Daraus folgern Andreae und Ramanathan, dass in den meisten Klimavorhersagen entweder eine wichtige Quelle für Ruß nicht berücksichtigt wurde oder dass Daten aus sogenannten Abschätzungen der weltweiten Emissionen nicht zuverlässig genug sind.

Ruß macht regionale Klimavorhersagen noch unsicherer

Noch größer werden die Unsicherheiten durch den Faktor Ruß auf regionaler Ebene – beispielsweise bei Niederschlagsvorhersagen. Dies rührt unter anderem daher, dass Ruß gegenläufige Effekte bei der Entstehung von Wolken hat. Bei kleinen Wolken verringern die Partikel die Niederschlagseffizienz, bei großen Wolken steigt sie an. Der Ruß in der Luft über dem indischen Ozean wirkt wie ein Sonnenschirm, so dass sich das Meerwasser weniger erwärmt und deshalb weniger Wasser verdunstet. Als Folge befürchten Forscher, dass sich beispielsweise die Monsun-Regenfälle in Südasien abschwächen – einer Region, in der zunehmend Biomasse verbrannt wird.

Außerdem erzeugt die Absorption von Sonnenstrahlung durch Ruß in der Atmosphäre Wärmegradienten, wodurch sich die Luftströmungen verändern. Das wird unter anderem für die bereits beobachtete Verschiebung des Tropengürtels nach Norden verantwortlich gemacht.

Wurde die Strahlungsabsorption von Ruß in bisherigen Vorhersagen tatsächlich so deutlich unterschätzt, wie die amerikanischen Forscher um Bond behaupten, muss man regionale Klimaeffekte neu bewerten, so Andreae und Ramanathan. Das wiederum erfordert genau definierte Beobachtungen im Klimasystem, von Satellitendaten bis zu mikrochemischen Messungen von Aerosolen.

Und schließlich bleibt die Frage offen, ob sich all die Anstrengungen, die Entstehung von Ruß zu vermindern, wirklich lohnen. Denn mit der Verbrennung von fossilen Brennstoffen entstehen auch Stoffe wie Schwefeldioxid, die unser Klima kühlen. Eine Gesamtbilanz für unser Klima wird dadurch umso schwieriger.

Warum wir dennoch alles daran setzen sollten, die Entstehung von Ruß so weit wie möglich zu verringern, liegt in seiner Schädlichkeit für die menschliche Gesundheit. Geschätzte 3,5 Millionen Menschen sterben jährlich durch die Luftverschmutzung mit Ruß und verwandten Feinstaubpartikeln in Haushalten, besonders in den Entwicklungs- und Schwellenländern, wo oft noch am offenen Feuer gekocht wird.

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Heidelberger Wissenschaftler untersuchen Freisetzung von Brom in polaren Gebieten

Freitag 19. April 2013 von birdfish

Die Freisetzung des chemischen Elements Brom, dessen Verbindungen wesentlich zum Abbau von Ozon in der unteren Atmosphäre beitragen, erfolgt in polaren Gebieten in einem erheblichen Umfang auch aus dem Schnee auf dem Festland.

Messflug über dem Meereis Messflug über dem Meereis – Foto: Denis Pöhler

Zu diesem Ergebnis kommt ein internationales Forscherteam mit Wissenschaftlern des Instituts für Umweltphysik der Universität Heidelberg, die zusammen mit Fachkollegen aus den USA Messungen sowie Probenentnahmen in Alaska durchgeführt haben. Bisher war die Wissenschaft davon ausgegangen, dass nur Meereis die Quelle ist, aus der Brom emittiert wird. Bei den Untersuchungen kam ein in Heidelberg entwickeltes, neuartiges spektroskopisches Messgerät auf einem amerikanischen Forschungsflugzeug zum Einsatz. Die Ergebnisse der Forschungen wurden jetzt in „Nature Geoscience“ veröffentlicht.

Ozon spielt nicht nur in der Stratosphäre, sondern ebenfalls am Boden eine bedeutende Rolle. Hier ist es nicht so sehr für den Schutz vor UV-Strahlung relevant, sondern wichtig für chemische Prozesse, die die Selbstreinigung der Atmosphäre von Schadstoffen bewirken. Bereits in den 1990er-Jahren fanden Heidelberger Forscher um Prof. Dr. Ulrich Platt heraus, dass ein ausgedehnter Ozonabbau in der bodennahen Atmosphäre der Arktis und Antarktis durch Brom verursacht wird, das mit Ozon zu Bromoxid reagiert. Dieses Brom wird in autokatalytischen Prozessen freigesetzt. Die entstehenden Bromoxidwolken können sich im polaren Frühling zu Ausdehnungen von mehreren Tausend Quadratkilometern Größe entwickeln. „Es handelt sich dabei um die mit Abstand größte Bromfreisetzung auf unserem Globus“, sagt Prof. Platt vom Institut für Umweltphysik der Universität Heidelberg. Die genauen Prozesse bei der Freisetzung sind sehr komplex und bis heute Gegenstand der Forschung.

Nun hat das internationale Wissenschaftlerteam mit den Forschungen in Alaska neue Erkenntnisse zu der Freisetzung von Brom aus Eis und Schnee gewonnen. Die Forscher haben dazu verschiedene Proben vor Ort untersucht. Dabei hat sich gezeigt, dass die Vorgänge zur Freisetzung von Brom an das Tageslicht gebunden und daher photochemische Prozesse involviert sind. Vor allem aber konnte nachgewiesen werden, dass die Bromemission stark von dem pH-Wert der Schnee- oder Eisprobe abhängig war. „Je ,saurer‘ die jeweilige Probe ausfiel, desto größer war die Freisetzung von Brom. Daraus ergab sich das überraschende Ergebnis, dass Schnee auf dem Festland, der typischerweise ,sauer‘ ist, mehr Brom freisetzt als alkalisches Meereis, obwohl Meereis deutlich mehr Brom enthält“, erläutert Dr. Denis Pöhler, der dem Team von Prof. Platt angehört.

Die Wissenschaftler der Universität Heidelberg haben diese Forschungserkenntnisse vor allem durch gleichzeitige Flugzeugmessungen bestätigt. Das dabei eingesetzte Messgerät, das im Rahmen eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Projektes am Institut für Umweltphysik entwickelt wurde, misst das Sonnenlicht, das an der Schneeoberfläche und in der Atmosphäre gestreut wird. Bromoxid absorbiert einen Teil des Sonnenlichtes. Anhand dieser Absorption konnten die Heidelberger Forscher die Bromkonzentration und deren Vertikalverteilung bis zu mehreren Kilometern Höhe bestimmen. Außerdem erhielten sie Informationen über die räumliche Verteilung. „Derartig umfangreiche Daten erlauben es, die Quellen der Bromfreisetzung in der Arktis genau zu erkunden“, betont Dr. Pöhler.

Die Forschungsarbeiten wurden im Rahmen des Projektes „Bromine, Ozone and Mercury Experiment“ (BROMEX) durchgeführt. Kooperationspartner waren Wissenschaftler der Purdue University in West Lafayette/Indiana, dem Cold Regions Research and Engineering Laboratory in Fort Wainwright/Alaska, der University of Alaska Fairbanks und dem Georgia Institute of Technology in Atlanta. Das Heidelberger Messgerät soll in Zukunft mit dem neuen deutschen Forschungsflugzeug HALO zum Einsatz kommen und dort neben Bromoxid auch andere für die Wissenschaft wichtige Stoffe der Atmosphäre wie Stickstoffdioxid oder Schwefeldioxid bestimmen.

Originalpublikation:

K.A. Pratt, K.D. Custard, P.B. Shepson, T.A. Douglas, D. Pöhler, S. General, J. Zielcke, W.R. Simpson, U. Platt, D.J. Tanner, L.G. Huey, M. Carlsen and B.H. Stirm: Photochemical production of molecular bromine in Arctic surface snowpacks, Nature Geoscience (14 April 2013), doi: 10.1038/ngeo1779

Informationen zum Projekt BROMEX (engl.)

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Artensterben stört auch die unterirdischen Ökosysteme – Dichte und Diversität schwinden

Sonntag 14. April 2013 von birdfish

Bisher war der Einfluss einer artenreichen Pflanzenwelt auf das Leben im Boden umstritten.

Prof. Nico EisenhauerProf. Nico Eisenhauer, Uni Jena – Foto: Anne Günther/ FSU

Doch ein internationales Forscherteam um Prof. Nico Eisenhauer von der Universität Jena hat nun beobachtet, dass eine wenig artenreiche Pflanzenwelt die Vitalität und Produktivität des Bodens beeinträchtigt – auf steigende Kohlendioxid- oder Stickstoffkonzentrationen reagieren die Bodenorganismen hingegen kaum, schreiben die Forscher im Fachmagazin „PNAS“.

Wenn vom Klimawandel die Rede ist, dann geht es meistens um erhöhte Kohlendioxid- und Stickstoffgehalte. Denn beide verursachen weitreichende Umweltveränderungen: Die steigende Konzentration des Treibhausgases in der Atmosphäre verstärkt die Erwärmung der Erde; die zunehmende Freisetzung von Stickstoff durch Überdüngung hat vor allem Auswirkungen auf die Biodiversität, also die Vielfalt an Pflanzen- und Tierarten.

Bisher waren sich Wissenschaftler einig, dass das Artensterben die oberirdischen Ökosysteme empfindlich stört. Forscher um Prof. Dr. Nico Eisenhauer von der Friedrich-Schiller-Universität Jena haben nun herausgefunden, dass bei einem Rückgang an Pflanzenarten auch die Dichte und die Diversität des unterirdischen Lebens schwindet. Das Erstaunliche ist: Die Bodenorganismen reagieren auf Veränderungen der Pflanzenvielfalt, jedoch kaum auf steigende Kohlendioxid- und Stickstoffkonzentrationen.

Für ihre Studie haben die Wissenschaftler Bodenproben von über 200 Versuchsflächen des BioCON-Experiments im US-Bundesstaat Minnesota untersucht. Bereits in den 1990er Jahren haben dort Forscher mehrere zwei mal zwei Meter große Parzellen angelegt und darauf Pflanzengemeinschaften mit einer, vier oder neun Gras- und Kräuterarten angesät. Einige der Versuchsflächen haben die Forscher zudem mit Kohlendioxid und Stickstoff „gedüngt“.

Nico Eisenhauer und seine Kollegen haben für die jetzt veröffentlichte Studie vor allem das Leben im Boden näher unter die Lupe genommen. „Viele der Lebewesen im Boden sind winzig und mit bloßem Auge nicht zu erkennen, doch sie steuern wichtige Ökosystemprozesse, etwa den Abbau von Schadstoffen oder die Zersetzung des organischen Materials“, erklärt Prof. Eisenhauer. Er und sein Team haben nun entdeckt, dass Umweltveränderungen über der Erde die Vitalität und Produktivität des Bodens beeinflussen: „Bei geringer Pflanzendiversität stehen die Organismen unter stärkerem Stress und auch die Dichte und die Diversität der Bodenorganismen nehmen deutlich ab“, erläutert Eisenhauer. Hingegen reagieren die Bodenorganismen nur geringfügig auf erhöhte Kohlendioxid- oder Stickstoffkonzentrationen.

Bisher war der Einfluss der Pflanzendiversität auf das Leben im Boden umstritten; frühere Studien berichten nur von einem schwachen Effekt. „Der entscheidende Unterschied ist, dass die meisten Experimente nicht länger als drei Jahre liefen, das BioCON-Experiment hingegen schon seit etwa fünfzehn Jahren“, betont Prof. Eisenhauer, der Erstautor der neuen Publikation ist. Bis sich im Boden repräsentative Lebensgemeinschaften bilden, dauere es einige Jahre. „Der Effekt einer artenreichen Pflanzenwelt auf die Bodenorganismen tritt daher erst nach längerer Versuchszeit auf“, so der Jenaer Ökologe.

Die dahintersteckenden Mechanismen und Prozesse können die Forscher noch nicht vollständig entschlüsseln. Deswegen wollen Nico Eisenhauer und seine Kollegen nun ihre Ergebnisse mit anderen Langzeitexperimenten – wie etwa dem Jena-Experiment – vergleichen. Zudem wollen die Wissenschaftler auf diese Weise prüfen, ob die Beobachtungen in Minnesota nur für die dortigen Gegebenheiten gelten oder ob sich ein generelles Muster offenbart.

Die Studie macht jedoch bereits jetzt deutlich: Nicht nur Kohlendioxid und Stickstoff sind wichtige Umweltfaktoren und verdienen die öffentliche Aufmerksamkeit. Nico Eisenhauer ist überzeugt: „Die Bedeutung einer artenreichen Pflanzenwelt ist nicht zu unterschätzen und muss noch stärker in den politischen Fokus rücken“, so der Wissenschaftler von der Universität Jena.

Originalpublikation:
Eisenhauer N et al.: Plant diversity effects on soil food webs are stronger than those of elevated CO2 and N deposition in a long-term grassland experiment. PNAS 2013, DOI: 10.1073/pnas.1217382110

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Großes Forschungsprojekt will Westafrikas Ernährungssicherheit langfristig sichern

Donnerstag 11. April 2013 von birdfish

Der Klimawandel stellt in Westafrika eine der größten Herausforderungen des 21. Jahrhunderts dar.

WASCAL-MessstationAufbau einer WASCAL-Messstation zur Erhebung von Klimadaten in Ghana. Foto: WASCAL

Daher stellt das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) 16 Millionen Euro für die weitere Förderung der internationalen Klimaforschungsinitiative am West African Science Service Center on Climate Change and Adapted Land Use WASCAL zur Verfügung. WASCAL erforscht die Folgen des Klimawandels für die Land- und Wassernutzung, um Strategien gegen klimabedingte Risiken zu entwickeln.

Koordiniert wird das WASCAL-Programm am Zentrum für Entwicklungsforschung (ZEF) der Universität Bonn. „Wir wollen WASCAL helfen, staatenübergreifende Expertise zu bündeln und eine Forschungsinfrastruktur aufzubauen, die den westafrikanischen Staaten ermöglicht, langfristig Ernährungssicherheit für die Bevölkerung zu schaffen und ökologische Ressourcen zu schonen“, erklärt Dr. Manfred Denich, WASCAL-Koordinator am ZEF. Um wirksame Schutzmaßnahmen gegen klimabedingte Risiken in Westafrika zu entwickeln, geht WASCAL mehrere Wege: Seit 2012 wird ein Kompetenzzentrum in Ouagadougou (Burkina Faso) aufgebaut.

Ausbildung regionaler Klimaexperten
Von hier aus werden regionale Forschungsaktivitäten koordiniert und Daten gesammelt. Es dient regionalen Politikern, Praktikern und Experten als Ansprechpartner für Klimafragen. Eine weitere Maßnahme ist die Ausbildung regionaler Klimaexperten. Dazu wurde ein umfassendes Graduiertenprogramm ins Leben gerufen und innerhalb von zwei Jahren konnten bereits sechs Doktorandenprogramme und zwei Masterprogramme an regionalen Universitäten etabliert werden. Die Zahl der WASCAL-Studenten liegt derzeit bei über 110. Zwei weitere Masterprogramme starten im Oktober 2013.

Doktorand möchte Folgen des Klimawandels mildern
Stephen A. Adaawen, WASCAL-Doktorand aus Ghana und derzeit am ZEF, beobachtet die Folgen des Klimawandels in seiner Heimat. Seit seiner Kindheit in Nordghana verschieben sich die Regenzeiten und es wird heißer. Die Bevölkerung lebt größtenteils von der Landwirtschaft und ist vom Klima abhängig. „Mit meiner Forschung möchte ich einen Beitrag zur Lösung der Folgen des Klimawandels leisten, von denen mein Land und meine Familie direkt betroffen sind“, betont Adaawen.

Zehn westafrikanische Staaten sind an WASCAL beteiligt
WASCAL wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) in Partnerschaft mit den Regierungen und Ministerien der beteiligten Mitgliedsländer initiiert und wird vom BMBF insgesamt mit 50 Millionen Euro gefördert. An WASCAL sind zehn westafrikanische Staaten beteiligt: Benin, Burkina Faso, Gambia, Ghana, Elfenbeinküste, Mali, Niger, Nigeria, Senegal und Togo. Die Koordination des Projektes liegt beim Zentrum für Entwicklungsforschung (ZEF) der Universität Bonn. 2010 startete die Planungs- und 2012 die Umsetzungsphase. Neben den westafrikanischen Partnern sind Forschungseinrichtungen aus ganz Deutschland beteiligt.

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Ökosysteme sind Partner der Landwirtschaft – wie man die Kräfte der Natur nutzt

Dienstag 2. April 2013 von birdfish

Die Kräfte der Natur nutzen, um die Erträge in der Landwirtschaft zu steigern: Wie das gehen kann, soll ein neuer internationaler Forschungsverbund zeigen. Ökologen vom Biozentrum der Uni Würzburg sind mit dabei.

Effektive Landwirtschaft geht anders
Landwirte müssen umdenken – Foto: André Künzelmann / UFZ

Weltweit wird in den kommenden Jahrzehnten der Bedarf an landwirtschaftlichen Erzeugnissen steigen. Ein Grund dafür: Pflanzen wie Getreide oder Raps werden zunehmend angebaut, um Biogas oder Biodiesel zu produzieren – das soll den wachsenden „Energiehunger“ der Menschheit stillen.

Aber: „Eine weitere konventionelle Intensivierung der Landwirtschaft ist ohne gravierende Nachteile für die Umwelt nicht machbar“, sagt Professor Ingolf Steffan-Dewenter vom Biozentrum der Universität Würzburg. Auch eine Ausdehnung der Anbauflächen sei kaum möglich. Voraussichtlich werde der Klimawandel mit zunehmenden Hitze- und Dürreperioden sogar dafür sorgen, dass die landwirtschaftlich nutzbaren Areale der Erde eher schrumpfen.

Positiven Einfluss der Ökosysteme nutzen
Für dieses Dilemma hat die Wissenschaft verschiedene Lösungsansätze. Einer davon sieht vor, den positiven Einfluss ökologischer Leistungen, wie Bestäubung und Schädlingskontrolle, für die Steigerung der landwirtschaftlichen Produktion zu nutzen. Dass dieser Ansatz funktionieren kann, will nun der neue europäische Forschungsverbund „LIBERATION“ demonstrieren: bei Feldversuchen mit Getreide, Sonnenblumen und Raps in sieben ausgewählten Gegenden Europas.

Die grundlegende Idee hinter dem Projekt: „Eine hohe Biodiversität, also eine möglichst große Vielfalt von Organismen, bringt der Landwirtschaft höhere Erträge“, so Steffan-Dewenter: Die Bestäubung der Nutzpflanzen durch Insekten und andere Tiere wird optimiert, Pflanzenschädlinge werden von ihren natürlichen Feinden in Schach gehalten, das Bodenleben wird gefördert und damit auch die Fruchtbarkeit der Äcker.

Vorteile von Fruchtfolgen und Mischkulturen erforschen
Die Projektpartner wollen auch die Vorteile von Fruchtfolgen und Mischkulturen untersuchen. Denn es sei wissenschaftlich erwiesen, dass beim Anbau verschiedener Pflanzen in enger Nachbarschaft die Bodennährstoffe effizienter genutzt werden, so der Würzburger Professor. Außerdem wachse in Mischkulturen das Unkraut schlechter und das Risiko für Pflanzenkrankheiten sinke.

Trotzdem werden Mischkulturen bislang kaum angepflanzt, weil die modernen Erntetechniken nicht auf diese Anbauform ausgelegt sind. Auch ist kaum erforscht, welche Pflanzenmischungen sich gut dafür eignen. Ebenfalls Mangelware sind bislang Feldversuche, die den Einfluss von Mischkulturen und unterschiedlichen Fruchtfolgen auf Biodiversität und Ertrag untersucht haben.

Empfehlungen für Politik und Landwirtschaft
Die Projektpartner wollen auch die Vorteile von Fruchtfolgen und Mischkulturen untersuchen. Denn es sei wissenschaftlich erwiesen, dass beim Anbau verschiedener Pflanzen in enger Nachbarschaft die Bodennährstoffe effizienter genutzt werden, so der Würzburger Professor. Außerdem wachse in Mischkulturen das Unkraut schlechter und das Risiko für Pflanzenkrankheiten sinke. Trotzdem werden Mischkulturen bislang kaum angepflanzt, weil die modernen Erntetechniken nicht auf diese Anbauform ausgelegt sind. Auch ist kaum erforscht, welche Pflanzenmischungen sich gut dafür eignen. Ebenfalls Mangelware sind bislang Feldversuche, die den Einfluss von Mischkulturen und unterschiedlich diversen Fruchtfolgen auf Biodiversität und Ertrag untersucht haben.

Empfehlungen für Politik und Landwirtschaft

Am Ende des Projekts sollen Empfehlungen für Politik und Landwirtschaft stehen – etwa Aussagen darüber, mit welchen Produktionsmethoden und mit welcher Gestaltung der Agrarlandschaft sich der positive Einfluss der Biodiversität am besten zur Steigerung der Erträge ausnutzen lässt.

Die Europäische Union fördert das Projekt „LIBERATION“ mit drei Millionen Euro. Es ist auf vier Jahre angelegt; die Versuchsflächen liegen in der Region Würzburg, außerdem in Schweden, Großbritannien, Ungarn, den Niederlanden, Polen und Italien. Koordiniert wird das Projekt von David Kleijn vom Alterra-Forschungsinstitut des Wageningen University and Research Center (Niederlande). Zwei der elf europäischen Projektpartner kommen aus Deutschland, und zwar von der Universität Würzburg (Ingolf Steffan-Dewenter) und von der Universität Bayreuth. Nach Würzburg fließen Projektmittel in Höhe von 350.000 Euro.

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NABU zum Reformbeschluss der Agrarminister: Umweltauflagen sind bürokratische Papiertiger

Donnerstag 21. März 2013 von birdfish

Der NABU hat den aktuellen Beschluss der EU-Agrarminister zur Reform der Gemeinsamen Agrarpolitik (GAP) als Armutszeugnis kritisiert.

Landwirtschaft
Landwirtschaft – Foto: Dagmar Struß

„Die EU-Agrarminister haben das ‚Greening‘ der Agrarpolitik durch die Schaffung zahlloser Ausnahmen so stark verwässert, dass es aus Umweltsicht nahezu wirkungslos wird“, sagte NABU-Präsident Olaf Tschimpke.

Durch die Anrechnung sämtlicher Agrarumweltmaßnahmen und anspruchsloser Produktionsmethoden auf die Quote der ökologischen Vorrangflächen verkämen die Umweltauflagen zu einem bürokratischen Papiertiger. Zudem hätten die Minister zahlreiche geltende Umweltstandards gestrichen sowie die Vorgabe eines Mindestbudgets für Agrarumweltmaßnahmen in Höhe von 25 Prozent der ländlichen Entwicklung aufgehoben. Angesichts dessen sei die Erhöhung der Mindestquote für ökologische Vorrangflächen, die für den Schutz von Wasser, Boden und biologischer Vielfalt unerlässlich sind, von drei auf fünf Prozent allenfalls ein symbolischer Erfolg.

Nach Auffassung des NABU macht das Ergebnis deutlich, dass die Agrarminister sich immer noch vorrangig der Agrarlobby verpflichtet fühlen und nicht der gesamten Gesellschaft. Dies sei ein Armutszeugnis für die Agrarpolitik und stelle deren Zukunftsfähigkeit grundlegend in Frage. Der NABU appellierte an Bundesagrarministerin Ilse Aigner, ihre Blockadehaltung aufzugeben und sämtliche Möglichkeiten für eine Nachbesserung auf nationaler Ebene zu nutzen. „Sofern es in den kommenden Monaten nicht gelingt, die Agrarpolitik auf eine nachhaltigere Basis zu stellen, ist eine Debatte über die vollständige Streichung sämtlicher Direktzahlungen überfällig“, so Tschimpke.

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Wird der große Wettlauf um Erze aus dem Lebensraum Tiefsee schon bald beginnen?

Montag 18. März 2013 von birdfish

Egal ob Smartphones, Solarzellen oder Stromkabel – für beinahe jede Technik werden Metalle benötigt. Bisher werden sie nur auf den Kontinenten gefördert. Doch die Weltbevölkerung wächst, die Nachfrage nach mineralischen Rohstoffen steigt.

Schwarzer Raucher in 3000m Wassertiefe weist auf wertvolle Mineralien hin‘Schwarzer Raucher’ in 3000m Wassertiefe weist auf wertvolle Mineralien hin. Foto: ROV KIEL 6000 / GEOMAR

Deshalb werden auch Lagerstätten in den Ozeanen wieder interessanter. Die weltweit führenden Experten für Tiefseegeologie, Tiefseebiologie, Seerecht und Tiefseebergbau tagen derzeit in Kiel, um wissenschaftliche, technische, ökologische und rechtliche Fragen rund um einen möglichen Erzbergbau in den Ozeanen zu diskutieren.

Es begann vor mindestens 7.000 Jahren. Damals setzten Menschen neben Steinwerkzeugen erstmals auch solche aus Kupfer ein. Seitdem ist menschliche Kultur ohne die Verwendung von Metall kaum noch vorstellbar. Das gilt auch für das digitale Zeitalter. Egal ob Smartphone, Tablet-Computer oder Server – ohne Metalle läuft nichts. Hinzu kommt eine schnell wachsende Weltbevölkerung, die neben Handys auch Häuser, Autos oder Kühlschränke benötigt. Die mineralischen Rohstoffe zur Herstellung werden bisher fast ausschließlich auf den Kontinenten gefördert. Die nehmen aber weniger als ein Drittel der Erdoberfläche ein. „Bei wachsender Nachfrage und steigenden Preisen rücken jetzt wieder Rohstofflager in den übrigen zwei Dritteln, den Ozeanen, in den Blick der Industrie“, erklärt der Meeresgeologe Prof. Dr. Colin Devey vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel. Ob, wann und unter welchen Bedingungen Tiefseebergbau tatsächlich möglich sein wird, darüber diskutieren vom 18. bis 20. März 16 der weltweit bekanntesten Experten für dieses Thema mit rund 150 nationalen und internationalen Studierenden beim Workshop „Seafloor Mineral Resources: scientific, environmental, and societal issues“ in Kiel. Ausrichter ist der Kieler Exzellenzcluster „Ozean der Zukunft“ zusammen mit dem GEOMAR.

Im Fokus der aktuellen Diskussion stehen vor allem drei Arten mineralischer Rohstoffe: Manganknollen, die meist in großen Wassertiefen um die 5.000 Meter auf dem Meeresboden liegen, Kobaltkrusten, die sich an den Flanken unterseeischer Gebirgszüge zwischen 1.000 und 2.500 Metern Wassertiefe bilden, sowie Massivsulfide, die sich in Zonen vulkanischer Aktivität entlang der Plattengrenzen in den Ozeanen in Wassertiefen zwischen 500 und 5.000 Meter ablagern. Sie alle enthalten Bestandteile, die gerade für die High-Tech-Industrie von Bedeutung sind, darunter Kobalt, Nickel und Kupfer. „Da der größte Teil dieser Lagerstätten in der kaum erforschten Tiefsee und darüber hinaus in internationalen Gewässern liegt, müssen neben wirtschaftlichen und technischen auch ökologische und völkerrechtliche Fragen vor einem möglichen Abbau geklärt werden“, betont Professor Devey.

Deshalb informiert der Kieler Workshop nicht nur über wissenschaftliche Grundlagen und technische Entwicklungen im marinen Bergbau, sondern auch über juristische Rahmenbedingungen für Abbaulizenzen und die Auswirkungen auf die Artenvielfalt und den Lebensraum in der Tiefsee. Dazu reisen neben einigen der anerkanntesten Tiefseegeologen weltweit und Vertretern der Wirtschaft auch Spezialisten für Tiefseebiologie, Völker- und Seerechtler, Vertreter verschiedener UN-Organisationen und Abgesandte von Nicht-Regierungsorganisationen wie dem World Wide Fund for Nature (WWF) nach Kiel.

„Das Informationsbedürfnis der Industrie, aber auch der Politik und Wissenschaft zu diesem Thema ist sehr hoch. Unser Ziel ist es, gemeinsam mit allen Akteuren über nachhaltige Lösungswege für einen umweltschonenden Abbau von Ressourcen zu diskutieren“, sagt Professor Devey. „Wichtig ist uns der wissenschaftlich fundierte Dialog, bevor die Technik Schäden für Natur und Mensch anrichtet.“

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