deutlich unter
zwei Grad Celsius im Vergleich zur vorindustriellen Zeit – auf diesen
Wert soll die Erderwärmung laut Pariser Klimaabkommen begrenzt werden.
Ein aktueller Sonderbericht des Weltklimarates zeigt jedoch, dass sich
die globale Temperatur bereits jetzt um ein Grad Celsius erhöht hat. In
einer Studie konnte ein Forschungsteam des Karlsruher Instituts für
Technologie (KIT) und der Universität Edinburgh zeigen, dass die
bisherigen Bemühungen, Treibhausgase durch die Landnutzung des Menschen
zu reduzieren, unzureichend sind. Ihre Ergebnisse stellen sie in der
Fachzeitschrift Nature Climate Change vor (DOI: 10.1038/s41558-019-0400-5).

„Ein Viertel der vom
Menschen verursachten Treibhausgase stammen aus der Landnutzung und dem
damit verbundenen massiven Abbau von natürlichen Kohlendioxidsenken“,
sagt Dr. Calum Brown vom Institut für Meteorologie und Klimaforschung –
Atmosphärische Umweltforschung (IMK-IFU), dem Campus Alpin des KIT.
Weniger Wälder aufgrund von Entwaldung und intensive Land- und
Weidewirtschaft haben ebenso einen Anteil am Klimawandel, wie fossile
Kraftwerke und Verbrennungsmotoren. „Ob wir die Klimaziele des Pariser
Abkommens erreichen, hängt daher auch erheblich davon ab, ob es uns
gelingt, grundlegende, nachhaltige Veränderungen im Landnutzungssystem
durchzusetzen.“ Gemeinsam mit der Universität Edinburgh hat das KIT
untersucht, wie die Länder, die das Pariser Klimaschutzabkommen
unterzeichnet haben, entsprechende Maßnahmen planen, einführen, umsetzen
und welche Wirkungen diese auf den Klimawandel haben könnten.

„Unsere Studie zeigt,
dass wir schnelle aber realistische Lösungen finden müssen, um die
Landnutzung durch den Menschen nachhaltig zu verändern, wenn wir die
Klimaziele noch erreichen wollen“, betont Brown. Bisher haben etwa 197
Länder national festgelegte Beiträge (engl. Nationally Determined
Contributions, NDC) ausgearbeitet. Die häufigsten Maßnahmen zielen
darauf ab, Abforstungen deutlich zu verringern, großräumige Flächen
wieder aufzuforsten und Treibhausgase aus der Landwirtschaft zu
reduzieren. So wollen beispielsweise Indien und China in den nächsten
Jahren eine Fläche bis zu 40 Millionen Hektar wieder aufforsten. „Wälder
speichern große Mengen Kohlendioxid aus der Luft und können so unter
anderem die Treibhausgase aus der Landwirtschaft reduzieren“, so Brown.

Politische und wirtschaftliche Interessen führen zu Verzögerungen

„Diese Pläne könnten
jedes Jahr bis zu 25 Prozent der Treibhausgase durch menschliches
Handeln entfernen“, erklärt Brown. „Jedoch braucht es häufig Jahrzehnte,
bis sich Veränderungen zeigen – viel zu lange, um den Klimawandel wie
gefordert zu entschleunigen.“ Hinzu komme, dass es keinen verbindlichen
Rahmen für NDC gäbe: Sie müssen nicht nachweislich erreichbar sein und
haben in den meisten Fällen keinen definierten Umsetzungsplan. „Hier
liegt auch die vielleicht größte Bedrohung für das Erreichen des 1,5
Grad-Ziels“, sagt der Klimaforscher. „Der Zeitrahmen des Klimaabkommens
überschreitet den kurzfristigen Charakter politischer Entscheidungen.“
Häufig können NDC ihre Wirkung nicht entfalten, weil Entscheidungsträger
konkrete Maßnahmen gegen die Erderwärmung bei einem Politikwechsel
wieder aufgeben oder zurückziehen. Ein aktuelles Beispiel hierfür ist
der angekündigte Rückzug der USA aus dem Pariser Abkommen.

Ebenso können
wirtschaftliche Interessen nationale politische Ziele verschieben. So
steigt die Abforstung tropischer Wälder in vielen Ländern wieder an: In
Brasilien um 29 Prozent, in Kolumbien sogar um 44 Prozent. Ein Grund ist
beispielsweise der Anbau von Ölpalmen. „Die Zahlen stehen im krassen
Gegensatz zu der Tatsache, dass viele Länder die Abforstung im Zuge des
Klimaabkommens verringern wollten“, so Brown. „Das legt den Schluss
nahe, dass viele Pläne zur Abschwächung der Folgen des
Landnutzungssystems von Anfang an unrealistisch waren.“ Daher gebe es
bisher auch keinen bis kaum Fortschritt, in manchen Fällen habe sich die
Situation in den letzten drei Jahren sogar verschlechtert: „Die
globalen Kohlendioxidemissionen sind in den Jahren 2017 und 2018 wieder
angestiegen, nachdem sie bereits gesunken waren.“

Aus Erfahrungen realistische Ziele formulieren

Unrealistische Ziele,
politische Entwicklungen und Fehler in der praktischen Umsetzung
beeinflussen den Erfolg der bisherigen NDC. Hier könnten vor allem
empirische Studien und konkrete Fallstudien helfen: „Diese
berücksichtigen Zeitverzögerungen bei der Findung und Umsetzung
politischer Entscheidungen und können helfen, realistische Maßnahmen zu
beschließen“, sagt Brown. Ein wichtiger Punkt dabei ist die Bereitschaft
der betroffenen Menschen vor Ort, Innovationen in Technologien,
Landwirtschaft oder Politik einzuführen. „Pläne, um den Effekt der
anthropogenen Landnutzung auf den Klimawandel zu senken, sollten daher
immer klare offensichtliche und unmittelbare Vorteile für Landwirte,
Kleinbauern und Förster schaffen, denn sie können die Landnutzung aktiv
nachhaltig verändern.“

Originalpublikation:

Calum Brown, Peter
Alexander, Almut Arneth, Ian Holman and Mark Rounsevell: “Achievement of
Paris climate goals unlikely due to time lags in the land system” in:
Nature Climate Change

Bakterien leuchten, wenn sie in Kontakt mit Giften kommen (Symbolbild: dtu.dk)

Lyngby (pte003/14.06.2018/06:10) –

Genmanipulierte Bakterien fungieren in einem Sensor, den ein Team um
Anders Kristensen von der Technischen Universität von Dänemark (DTU) http://dtu.dk gemeinsam mit israelischen Forschern entwickelt hat, als
Schadstoffdetektoren. Wenn sie etwas Gefährliches entdecken, leuchten
die Mikroorganismen auf. Je nachdem, wie sie manipuliert worden sind,
reagieren sie auf unterschiedliche Gifte.

Escherichia coli in Aktion

Angesiedelt sind die Bakterien in dreieckigen Rillen,
die in einen Träger aus Silizium eingeätzt worden sind. Damit das
relativ schwache Licht, das sie bei Kontakt mit Giften aussenden, besser
zu sehen ist, erhält der Chip eine Abdeckung aus hauchdünnem Aluminium,
das als Fokus fungiert. Kristensen vergleicht die Unterschiede des
emittierten Lichts mit dem Nachthimmel. In einer klaren Dezembernacht
seien die Sterne bestens zu sehen, wenn man sich auf dem Lande aufhalte.
Stünde man aber im Zentrum von Kopenhagen, könne man nur die hellsten
sehen.

Shimson Belkin von der Hebrew University of Jerusalem http://new.huji.ac.il und sein Team waren für die Manipulation der Bakterien zuständig. Sie
entschieden sich für einen der beliebtesten Mikroorganismen in der Bio-
und Gentechnik – Escherichia coli. Ein Typ reagiert auf Explosivstoffe,
andere detektieren umweltgefährdende Moleküle in Trinkwasser oder der
Luft. Die DTU-Forscher waren für den Zusammenbau des Chips zuständig.

Serienreife als nächstes Ziel

Wenn die Bakterien mit Schadstoffen in Berührung
kommen, leuchten sie binnen Sekunden auf. Das ist eine entscheidende
Verbesserung zu heutigen Analysemethoden, die oft Stunden dauern, ehe
ein Ergebnis vorliegt. Werden unterschiedlich manipulierte
Mikroorganismen auf einem Chip platziert, ist er für mehrere Schadstoffe
empfindlich. Jetzt gehen die Forscher daran, den Chip zur Serienreife
zu bringen.

Kristensen ist zunächst glücklich darüber, dass es
gelungen ist, die Machbarkeit zu beweisen. Der Biosensor ist nicht nur
schnell, sondern auch billig im Vergleich zu herkömmlichen
Analysegeräten. Kristensen findet, dass ein Sensor zu einem wesentlichen
Element im Internet der Dinge werden kann. Hier werde alles gemessen,
um höchste Qualität zu erzielen und sehr schnell reagieren zu können,
wenn irgendetwas aus dem Ruder läuft oder Ressourcen sinnlos vergeudet
werden. "Unsere Technik eröffnet viele Möglichkeiten", ergänzt der
DTU-Forscher.

Mikroorganismen filtern Uran aus Grundwasser

In einem geplanten Endlager für hochradioaktiven Abfall aus Kernkraftwerken, das derzeit in Finnland errichtet wird, konnten Forscher des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) Bakterien entdecken, die in der Lage sind, gelöstes Uran in ihrer Zelle in Kristalle umzuwandeln. Auf diese Weise verhindern sie die mögliche Ausbreitung des radioaktiven Stoffes in der Umwelt.

„Der Einfluss von Mikroorganismen auf die Sicherheit von Endlagern für radioaktive Stoffe ist bislang noch nicht ausreichend erforscht“, beschreibt Dr. Evelyn Krawczyk-Bärsch vom Institut für Ressourcenökologie am HZDR den Stand der Wissenschaft. „Es ist jedoch bekannt, dass gewisse Bakterien die Korrosion von Kanistern mit den abgebrannten Brennelementen beschleunigen können. Durch solche Lecks gelangen möglicherweise Radionuklide in das Grundwasser.“ Eine spezielle Rolle spielen dort Biofilme – Schleimschichten, in denen Mikroorganismen, wie Bakterien, Algen oder Pilze, miteinander verbunden sind –, da sie wie ein natürlicher Schwamm in der Lage sind, gelöste Schwermetalle, zu denen auch das Element Uran zählt, „aufzufangen“.

„Diese mikrobiellen Lebensgemeinschaften bilden sich entlang von Klüften im Gestein“, erläutert Krawczyk-Bärsch. Die Geochemikerin überraschte es deswegen kaum, solche Biofilme auch im finnischen Onkalo-Tunnel, der voraussichtlich ab dem Jahr 2022 als Endlager für hochradioaktiven Abfall dienen soll, zu entdecken. Denn durch den dortigen Gneis ziehen sich zahlreiche Spalten, durch die Grundwasser sickert, das Mikroorganismen enthält. Diese setzen sich zum Teil an den Gesteinswänden fest und bilden dort die Biofilme. „Uns ging es nun darum, ob sie unter den gegebenen Umständen das gelöste Uran an sich binden können“, erklärt Krawczyk-Bärsch die Motivation für die Untersuchung der Schleimschichten.

Die Rossendorfer Forscherin simulierte deswegen gemeinsam mit Kollegen in einem Experiment den Fall eines leckenden Kanisters, aus dem Uran austritt. Dafür setzten sie eine Biofilm-Probe aus dem Tunnel in eine Flusszelle ein. Über diese ließen die Wissenschaftler anschließend in einem geschlossenen Kreislauf Wasser, das sie ebenfalls aus der finnischen Tiefe mitgebracht und im Labor mit dem radioaktiven Stoff versetzt hatten, laufen. „So konnten wir die Bedingungen vor Ort nachahmen“, beschreibt Krawczyk-Bärsch den Aufbau des Experiments. „Bereits nach 42 Stunden haben wir festgestellt, dass sich die Menge des radioaktiven Stoffes im Grundwasser verringert hat. Das lässt darauf schließen, dass das gelöste Uran immobilisiert wurde.“

Wie die Untersuchung gezeigt hat, formten sich im Zellplasma einiger Bakterien nadelähnliche Kristalle, die aus Uran bestanden. „Spektroskopische Verfahren bestätigten, dass es sich um ein Uranyl-Phosphat-Mineral handelt“, erklärt die Geochemikerin. „Die Mikroorganismen haben auf diese Weise die Bioverfügbarkeit – also die Wahrscheinlichkeit, dass der radioaktive Stoff in die Nahrungskette des Menschen gelangt – verringert.“ Denn die Bakterien haben das Uran aus dem Wasser gefiltert und im Biofilm gespeichert – ein möglicher Weitertransport in die Biosphäre wurde somit gestoppt.

Ob sich auf dieser Grundlage vielleicht eine Sanierungstechnologie aufbauen lässt, kann Krawczyk-Bärsch allerdings noch nicht sagen: „Theoretisch könnte es ein Ansatz sein, um urankontaminierte Gebiete zu säubern. Das ist dann aber eher eine technische Fragestellung. Uns geht es jedoch erst einmal darum herauszufinden, wie Mikroorganismen die Sicherheit von potentiellen Endlagern beeinflussen.“ Wie die Studie der Rossendorfer Forscher zeigt, können die kleinen Lebewesen eine entscheidende Rolle spielen. Die Kriterien zur Suche nach einem sicheren Endlager für hochradioaktive Stoffe muss somit um einen weiteren Punkt ergänzt werden.

_Bildunterschrift: Biofilme könnten eine wichtige Rolle bei der Sicherheit von Endlagern für hochradioaktive Stoffe spielen. Quelle: HZDR

_Ansprechpartner für weitere Informationen:

Dr. Evelyn Krawczyk-Bärsch

Institut für Ressourcenökologie am HZDR

Hinweise vom anderen Ende der Welt: Wissenschaftler rekonstruieren Grönlands Klimageschichte mithilfe antarktischer Eisbohrkerne

Bremerhaven, 26. Oktober 2011. Eine Strecke von rund 14.000 Kilometer trennt Grönland von der Antarktis. Trotzdem ist es einem internationalen Forscherteam gelungen, mithilfe von Klimadaten aus antarktischen Eisbohrkernen eine Kurve für Temperaturänderungen in Grönland zu rekonstruieren, die 800.000 Jahre weit in die Vergangenheit zurückreicht und damit völlig neue Einblicke in die Klimageschichte Grönlands und des Nordatlantiks ermöglicht. Die Ergebnisse sind unter dem Titel „800,000 Years of Abrupt Climate Variability“ im Wissenschaf tsmagazin Science erschienen.

Bei ihren Untersuchungen und Berechnungen bauten die Experten auf das so genannte „Seesaw“ oder „Klimawippen“-Modell der Ozeanzirkulation. Es besagt, dass Warmphasen im Norden des Atlantischen Ozeans mit Kaltphasen im Süden einhergehen – und umgekehrt.

„Auf Grönland gab es während der letzten Eiszeit abrupte Klima-Umschwünge. Diese f ührten innerhalb weniger Jahrzehnte zu Temperaturschwankungen von bis zu zehn Grad Celsius. Hervorgerufen wurden diese Sprünge durch Änderungen in der Stärke der atlantischen Umwälzbewegung, die Wärme in hohe nördliche Breiten transportiert. Verstärkte sich diese Wärmepumpe plötzlich, kam es zu einer stärkeren Umverteilung von Wärme aus dem Südozean in den Nordatlantik“, sagt Mitautor Dr. Gregor Knorr vom Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in der Helmholtz-Gemeinschaft. Die Forscher gingen deshalb bei ihren theoretischen Vorüberlegungen davon aus, dass sich Anzeichen für diese schnellen Klimaveränderungen sowohl in Grönland als auch in der Antarktis finden lassen müssten.

Informationen darüber, welche Temperaturen damals in beiden Regionen vorherrschten, gewinnen Wissenschaftler heute aus Eisbohrkernen. Diese Bohrkerne werden aus Eisschilden entnommen und zählen aufgrund ihrer zeitlich feinen Auflösung und relativ langen Messreihen zu den aussagekräftigsten Klimaarchiven. Die Eisschilde entstehen, indem Schnee auf ihre oberste Schicht fällt, dort verdichtet wird und im Laufe der Zeit eine neue Eisschicht bildet. Diese Schicht enthält dann nicht nur Luftbläschen und Spurengase aus jener Zeit, sondern archiviert auch die Wasser-Isotopen-Zusammensetzung des Niederschlags, mithilfe derer die Wissenschaftler weit in die Klimageschichte zurückblicken können. „Die längsten Bohrkerne aus dem grönländischen Eisschild reichen bis in die letzte Warmphase, also etwa 120.000 Jahre zurück. Das Eisarchiv der Antarktis dagegen umfasst die vergangenen 800.000 Jahre“, so Knorr.

Die Forscher verglichen in einem ersten Schritt Temperaturdaten aus grönländischen und antarktischen Eisbohrkernen der letzten 100.000 Jahre miteinander. Der grönländische Bohrkern stammte vom Eisschild im Zentrum der Insel. Die antarktischen Bohrkerne hatten Wissenschaftler im Jahr 2004 am so genannten Dome C auf dem ost-antarktischen Plateau geborgen.

Beide Eisbohrkerne bestätigten für diesen Zeitraum die theoretischen Annahmen der Wissenschaftler. „Die Daten aus den ersten 100.000 Jahren haben so überzeugend zusammengepasst, dass wir beschlossen, noch weiter in die Vergangenheit zu schauen“, berichtet Knorr. Anhand der real existierenden Daten aus der Antarktis berechneten die Forscher nun eine „künstliche“ Temperatur-Zeitreihe für Grönland, die bis zu 800.000 Jahre zurückgeht.

Deren Verlauf verglichen sie im Anschluss mit Klimadaten aus Höhlen in der zentral-chinesischen Provinz Hubei. „Heute weiß man, dass sich während besonders kalter Phasen im Nordatlantik die atmosphärische Zirkulation so stark veränderte, dass der Sommermonsun in China schwächer ausfiel. Diese Niederschlagsmuster finden sich noch heute in den Stalagmiten, die in diesen Höhlen wachsen und deren Klimaarchiv bis zu 400.000 Jahre zurückreicht“, sagt Knorr.

Die künstliche Temperaturkurve für Grönland bestand nicht nur den Höhlenvergleichstest. Sie lässt zudem den Rückschluss zu, dass die schnellen Klima-Umschwünge auf Grönland während der letzten Eiszeit keine Ausnahmeerscheinung waren. Sie sind in der Klimageschichte der letzten 800.000 Jahre offenbar in j eder Eiszeit aufgetreten. „Wir können mit unserer künstlichen Zeitreihe zeigen, dass im Laufe der letzten 800.000 Jahre plötzliche Klimaveränderungen anscheinend ein fester Bestandteil von Eiszeiten und beim Vergehen dieser waren. Das ist ein Resultat, dass definitiv Anlass zu weiterer Forschung gibt, da schnelle Klimaänderungen somit möglicherweise nicht nur eine passive Begleiterscheinung sind, sondern auch eine aktive Rolle beim Vergehen der Kaltzeiten gespielt haben könnten“, sagt Knorr. Diese neuen Erkenntnisse könnten helfen, besser zu verstehen, wie es zum Wechsel von einer Eiszeit zur anschließenden Warmzeit kommt. Bisher stellt diese Übergangsphase die Wissenschaftler noch immer vor Rätsel.

Zunächst einmal aber wollen die Forscher jetzt herausfinden, welche speziellen Prozesse diese Klima-Umschwünge initiieren und steuern. Zudem stehen sie vor der Aufgabe, diese Phänomene mit Klimamodellen zu simulieren und die bestimmenden Mechanismen zu identifizieren. „Die künstliche Temperaturkurve für Grönland könnte in Zukunft außerdem als gute Vergleichsgröße dienen“, sagt Knorr. Wissenschaftlern dürfte es mit ihrer Hilfe leichter fallen, das genaue Alter anderer Eis- und Sedimentproben besser einzugrenzen.

Hinweise für Redaktionen:
Der vollständige Literaturverweis für den Science-Beitrag lautet:
Barker, S. and Knorr, Gregor and Edwards, R. L. and Parrenin, F. and Putnam, A. E. and Skinner, L. C. and Wolff, E. and Ziegler, Martin (2011): 800,000 Years of Abrupt Climate Variability. Science 21 October 2011: Vol. 334 no. 6054 pp. 347-351 DOI: 10.1126/science.1203580

Druckbare Bilder f inden Sie in der Online-Version dieser Pressemitteilung unter www.awi.de. Dr. Gregor Knorr steht für Interviews zur Verfügung (Tel. 0471 4831-1769).
Ihre Ansprechpartnerin in der Abteilung Kommunikation und Medien des Alfred-Wegener-Instituts ist Sina Löschke (Tel. 0471 4831-2008; E-Mail: Sina.Loeschke@awi.de).

Das Alfred-Wegener-Institut forscht in der Ark tis, Antarktis und den Ozeanen der mittleren sowie hohen Breiten. Es koordiniert die Polarforschung in Deutschland und stellt wichtige Infrastruktur wie den Forschungseisbrecher Polarstern und Stationen in der Arktis und Antarktis für die internationale Wissenschaft zur Verfügung. Das Alfred-Wegener-Institut ist eines der 17 Forschungszentren der Helmholtz-Gemeinschaft, der größten Wissenschaftsorganisation Deutschlands.

Gemauerte Abwasserkanäle: Gefahr durch Metalle (Foto: K.-U. Gerhardt/pixelio.de)

Lausanne (pte003/16.03.2018/06:10) –

Forscher der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL) http://epfl.ch haben eine neue Technik entwickelt, mit der sich Wasser sekundenschnell
von Schwermetallen befreien lässt. Das könnte die Rettung für rund eine
Mrd. Menschen sein, die keinen Zugang zu sauberem Trinkwasser haben.
Diese alarmierende Zahl nennt die Weltgesundheits-organisation WHO http://who.int .

Quecksilber und Blei filtern

Das Kunststück gelingt den Schweizern mit sogenannten
Metall-organischen Gerüsten (MOF). Das sind äußerst poröse Kristalle,
deren Knotenpunkte aus Metall bestehen. Verbunden sind diese mit
organischen Molekülen. Diese haben die Fähigkeit, bestimmte
Verunreinigungen in Wasser und in der Luft anzusaugen und in ihren Poren
sicher einzuschließen. Als bestens geeignet erwies sich Fe(BTC), ein
eisenbasiertes MOF, kombiniert mit Polydopamin, einem Kunststoff auf der
Grundlage des Glückshormons Dopamin.

In dieser Kombination ist das Material in der Lage,
große Mengen an Blei und Quecksilber aus dem Wasser zu entfernen. Das
Lausanner MOF ist in der Lage, das 1,6-Fache seines Eigengewichts an
Quecksilber beziehungsweise das 0,4-Fache an Blei aufzunehmen. Beide
Elemente werden via Abwasser in die Kläranlagen transportiert. Dort
können sie nicht entfernt werden, sodass sie letztlich in den Weltmeeren
landen, wo sie zur Gefahr für Fische und andere Meeresbewohner werden
können.

Erfreuliche Testergebnisse

Die Forscher haben ihren Wasserreiniger in Flint im
US-Bundesstaat Michigan ausprobiert. Dort gibt es Wasser, das extrem
verunreinigt ist. Innerhalb von Sekunden entfernte das MOF-Material so
viel Schwermetall, dass das Wasser nach den Richtlinien der WHO als
trinkbar galt. Die Forscher testeten das Material auch an Proben aus der
Rhône, dem Mittelmeer und einer Kläranlage in der Schweiz. Alle
Versuche brachten das gleiche erfreuliche Ergebnis.

Problematisch ist vor allem die Verunreinigung mit
Blei. Dieses Schwermetall ist in alten Farben, Glasuren, Spielzeugen
(Zinnsoldaten) und Abwasserleitungen enthalten. Quecksilber kommt
dagegen nicht mehr so häufig vor, nachdem es aus Thermometern verbannt
worden ist. In bestimmten Leuchtmitteln, vor allem bei der Goldwäsche,
wird es jedoch noch genutzt.

Berlin, 30. August 2005. Ein Umdenken in der Klimapolitik ist
unerlässlich, das zeigt nicht zuletzt die derzeitige Naturkatastrophe
in den USA, Hurrikan "Katrina". Verantwortlich für immer häufigere und
stärkere Naturkatastrophen sind die klimaschädigenden Treibhausgase in
der Erdatmosphäre, allen voran Kohlendioxid (CO2). Nach Aussagen von
Klimaforschern werden extreme Wetterereignisse, wie die Flut in Bayern
vergangene Woche, die Hitzewelle auf der Iberischen Halbinsel oder der
Hurrikan "Katrina" aufgrund der globalen Erwärmung weiter zunehmen.

Der Chefvolkswirt der Deutschen Bank, Prof. Dr. Norbert Walter, ist
sich sicher, dass weitere Klimakatastrophen zum Umdenken in der
Energiepolitik führen werden, gerade auch in den USA. "Spätestens wenn
ein Hurrikan im Golf von Mexiko eine Bohrinsel trifft, werden auch die
Amerikaner das Thema Erneuerbare Energien in proaktiver Weise angehen.
Europa sollte auf diesen Zeitpunkt vorbereitet sein und den
technologischen Vorsprung nicht aufs Spiel setzen."

Dr. Simone Peter, Kampagnenleiterin von "Deutschland hat unendlich viel
Energie" bestätigt: "Ohne eine konsequente Klimavorsorgepolitik wird es
auf der Erde noch wärmer und das kommt uns teuer zu stehen. Der Ausbau
Erneuerbarer Energien ist wesentlich kostengünstiger als die Schäden,
die wir durch den Klimawandel zu erwarten haben. Bereits heute
vermeidet die Nutzung von Sonnen-, Wind- und Bioenergie, Wasserkraft
und Erdwärme in Deutschland den Ausstoß von mehr als 70 Mio. Tonnen CO2
– mit steigender Tendenz und bei sinkenden Kosten. Damit ist der
konsequente Ausbau Erneuerbarer Energien aus ökologischer und
ökonomischer Sicht zentraler Bestandteil einer wirksamen
Klimaschutzpolitik."

Kontakt:

Herausgeber: Informationskampagne für Erneuerbare Energien

Kampagnenleitung: Dr. Simone Peter

Redaktion: Doreen Rietentiet, Tel.: 030/200-535-53

E-Mail: d.rietentiet@unendlich-viel-energie.de

Insektenkundler entlarven Flirt-Strategie tricksender Männchen

Dresden (pte/17.03.2005/15:50) – Um ihre Paarungschancen zu erhöhen nutzen viele Insektenmännchen einen raffinierten Trick: Denn die Männchen tun einfach so, als wären sie Weibchen. Diese überraschende Erkenntnis gab die Biologische Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft http://www.bba.de bei der derzeitig stattfindenden Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für allgemeine und angewandte Entomologie (DGaaE) http://dgaae.de bekannt. „So etwas war bei Insekten bisher nicht bekannt“, erklärte Joachim Ruther vom Institut für Biologie der Freien Universität Berlin http://www.biologie.fu-berlin.de .

Den neuen Erkenntnissen zufolge senden die Männchen den Duft paarungswilliger Weibchen aus und führen so ihre Konkurrenten an der Nase herum. Die Forscher konnten dieses Verhalten bei den Lagererzwespen nachweisen, die ihre Nebenbuhler bereits im Puppenstadium täuschen und somit noch bevor sie als fertige Männchen schlüpfen.

Die schwarzen Lagererzwespen (Lariophagus distinguendus) sind ein bis zwei Millimeter groß und eigenen sich zur biologischen Schädlingsbekämpfung. Die Weibchen legen ihre Eier in Getreidekörner, die von Käferlarven befallen sind. Die schlüpfenden Erzwespenlarven fressen dann die Schädlingslarve. Wenn nach der Verpuppung die Weibchen schlüpfen, senden sie ein Sexualpheromon aus, das bei den Männchen das Balzverhalten auslöst.

Die Forscher konnten nun zeigen, dass auch die sich in den Körnern entwickelnden Männchen diesen sexuellen Lockstoff produzieren. Ihre bereits geschlüpften Konkurrenten hocken dann erwartungsvoll auf diesen Getreidekörnern und warten auf das vermeintliche Weibchen, das sich dann als Männchen entpuppt. Ein genialer Schachzug, denn die Wissenschaftler nehmen an, dass sie so ihre Nebenbuhler von der Suche nach den richtigen Weibchen abhalten und ihre eigenen Paarungschancen erhöhen.

Im Inneren kosmischer Giganten, wie Jupiter
oder der Sonne, herrscht ein merkwürdiger Zustand. Der extrem große
Druck und die hohe Temperatur verwandeln die Materie in Plasma – ein
brodelndes Gemisch wild umherfliegender Atome, Ionen und Elektronen. Die
Materie ist dadurch gleichzeitig dichter als alle bekannten Festkörper,
aber auch derart heiß, dass sie den Schmelzpunkt jeglichen Materials
übersteigt. Mit ihrer neuen Nachwuchsgruppe geht Dr. Katerina Falk
dieser sogenannten „Warmen Dichten Materie“ am Helmholtz-Zentrum
Dresden-Rossendorf (HZDR) seit Anfang März 2018 auf den Grund. In den
nächsten sechs Jahren unterstützt die Helmholtz-Gemeinschaft die
Physikerin dafür mit insgesamt 1,8 Millionen Euro.

„Obwohl es sich die meisten Menschen in ihrem
täglichen Leben wahrscheinlich nicht vorstellen können, ist die warme
dichte Materie der häufigste Zustand im Universum“, erzählt Katerina
Falk. „Wir finden sie in Sternen, Galaxien und kosmischen Nebeln.
Trotzdem gibt es hier immer noch viel zu entdecken.“ Das liegt nach
Einschätzung der Forscherin vor allem an den Schwierigkeiten, die
Materieform experimentell zu untersuchen. So lässt sich die warme dichte
Materie mit den bisher verfügbaren Sonden und Methoden nicht genau
genug erforschen. Katerina Falk, die von der tschechischen Extreme Light
Infrastructure ELI nach Dresden wechselt, will deshalb mit einem
Postdoc und zwei Doktoranden hierfür geeignetere Verfahren entwickeln.
Mit den beiden Hochleistungslasern DRACO und zukünftig PENELOPE findet
sie am HZDR dafür die perfekte Umgebung.

„Indem wir einen hochintensiven Laserpuls auf eine
gasförmige Probe schießen, erzeugen wir im Labor ein Plasma“, erläutert
Falk. „Der Puls reißt Elektronen aus den Atomen heraus und kreiert so
eine Art Blase im Plasma, die ein starkes elektrisches Feld enthält.
Dieses Feld wiederum, das der Laserpuls mit sich zieht, schließt die
Elektronen ein und beschleunigt sie auf diese Weise bis fast auf
Lichtgeschwindigkeit. Die dabei entstehende Strahlung können wir nutzen,
um Materie zu durchleuchten.“ Aufbauend auf dem Prinzip will die
Forscherin eine neuartige Plattform entwickeln, die Lang- und
Kurzpuls-Laser mit räumlich aufgelösten Röntgenstrahlen sowie
innovativen Techniken der Elektronenstreuung kombiniert. Falk erhofft
sich dadurch neue Erkenntnisse über fundamentale Vorgänge in der warmen
dichten Materie, wie dem Strahlungstransport, der Wärmeübertragung oder
der elektrischen Leitfähigkeit.

„Diese Prozesse spielen bei vielen
astrophysikalischen Phänomenen eine entscheidende Rolle, zum Beispiel
bei der Entstehung der Planeten oder der Magnetfelder in ihrem Kern“,
erklärt die Physikerin. Im Anschluss an die Experimente in Dresden will
sie die neuen Methoden auch in Prag bei ELI sowie an der Helmholtz
International Beamline for Extreme Fields HIBEF, die das HZDR am
Europäischen Röntgenlaser XFEL in Hamburg aufbaut, testen. Exzellente
Rahmenbedingungen liefert ihr die Helmholtz-Gemeinschaft mit dem
Förderinstrument der Nachwuchsgruppen, schätzt die Forscherin ein: „Die
garantierte Unterstützung über sechs Jahre gibt ausreichend Zeit, um ein
Projekt ordentlich durchzuführen.“ Außerdem lobt Katerina Falk die
Möglichkeiten zur Lehre, die bei dem Programm miteingeschlossen sind. So
wird sie neben ihrer Forschung am HZDR auch einen Kurs im
Masterstudiengang Physik an der TU Dresden geben.

Nach dem Studium am Imperial College London sowie
ihrer Promotion in Atom- und Laserphysik an der Universität Oxford hat
Katerina Falk zunächst von März 2012 bis Dezember 2014 am Los Alamos
National Laboratory in New Mexico geforscht. Vor drei Jahren zog es sie
nach Prag, um dort die Beamline ELI mitaufzubauen. Im vergangenen
September erhielt Katerina Falk die Zusage für eine Nachwuchsgruppe von
der Helmholtz-Gemeinschaft. Mit diesem Programm will die größte deutsche
Forschungsorganisation exzellente Wissenschaftlerinnen und
Wissenschaftler beim Start in eine eigenständige Karriere unterstützen.
Pro Jahr werden 20 Gruppen ausgeschrieben – 2017 konnten sich 16
Forscher die Förderung sichern. Neben Falks Team gibt es am HZDR derzeit
drei weitere Helmholtz- sowie eine Emmy Noether-Nachwuchsgruppe der
Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG).

Forscher entschlüsseln die Antriebskräfte der Wanderung großer Eisberge

Tafeleisberge treiben acht Jahre und länger durch das Südpolarmeer und schmelzen vor allem an der Unterseite

Bremerhaven, 7. April 2017. Wenn in absehbarer Zukunft am
Larsen-C-Schelfeis in der Antarktis ein Tafeleisberg von der fast
siebenfachen Größe Berlins abbricht, beginnt für ihn eine Wanderung,
deren Route Klimawissenschaftler des Alfred-Wegener-Institutes,
Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung schon jetzt ziemlich
genau vorzeichnen können. Den Forschern ist es nämlich gelungen, die
Drift antarktischer Eisberge durch das Südpolarmeer treffend zu
modellieren und dabei die physikalischen Antriebe ihrer Wanderung und
ihres Schmelzens zu identifizieren. Welche Kräfte dabei maßgeblich
wirken, hängt nämlich von der Größe des Eisberges ab. Die neuen
Ergebnisse sind im Online-Portal des Fachmagazins Journal of Geophysical
Research: Oceans erschienen.

Zurzeit schauen Polarforscher aus aller Welt gespannt auf die
Antarktische Halbinsel. Am Larsen C-Schelfeis beginnt sich ein riesiger
Eisberg vom Schelfeis abzulösen. Der zukünftige Eisberg wird etwa 175
Kilometer lang und an seiner breitesten Stelle 50 Kilometer breit sein.
Das heißt, seine Gesamtfläche wird fast 6.000 Quadratkilometer betragen
und damit etwa 7-mal so groß sein wie das Stadtgebiet Berlins. Mit einem
Gesamtgewicht von etwa 1300 Gigatonnen Eis wird der Koloss außerdem
fast so viel auf die Waage bringen wie üblicherweise alle im Zeitraum
eines Jahres neu entstandenen Eisberge in der Antarktis
zusammengenommen.

Wann genau Eiskolosse dieser Größe kalben, lässt sich nicht vorhersagen.
Klimawissenschaftler des Alfred-Wegener-Institutes können jetzt aber
ziemlich genau prognostizieren, auf welchem Kurs große, mittlere und
kleine Eisberge durch das Südpolarmeer wandern – nachdem sie von der
Schelfeiskante abgebrochen sind – und welche physikalischen Kräfte die
Eismassen antreiben. Je nach Größe der Eisberge gibt es da nämlich
entscheidende Unterschiede.

Winzlinge treibt der Wind auf das offene Meer hinaus, die Riesen bleiben in Küstennähe

„Eisberge, die nicht länger und breiter als zwei Kilometer sind, treiben
innerhalb weniger Monate von der Schelfeiskante weg und aus dem
Küstenbereich heraus. Der Wind drückt sie auf das offene Meer hinaus, wo
sie dann im Laufe von zwei bis drei Jahren in kleinere Stücke
zerbrechen und schmelzen“, erläutert Thomas Rackow, Klimamodellierer am
Alfred-Wegener-Institut in Bremerhaven und Erstautor der neuen Studie.

Bei Kolossen von der Größe des Larsen-C-Kandidaten spiele der Wind
dagegen zunächst kaum eine Rolle. Angetrieben wird die Bewegung hier vor
allem durch das Eigengewicht des Eisberges und die Tatsache, dass die
Oberfläche des Südpolarmeeres keine ebene Fläche ist, sondern sich
Richtung Norden neigt. Das heißt, an der Südküste des Weddellmeeres kann
der Meeresspiegel bis zu 0,5 Meter höher liegen als im Zentrum des
Weddellmeeres. „Wenn große Eisberge treiben, dann rutschen sie zunächst
die schräge Meeresoberfläche hinunter. Ihre Rutschbahn verläuft dabei
jedoch nicht als gerade Linie, sondern schlägt einen Bogen nach links.
Der Grund dafür ist die Corioliskraft, welche auf die Erdrotation
zurückzuführen ist und die Eisberge letztlich auf eine Bahn parallel zur
Küste ablenkt, ähnlich dem Verlauf des Küstenstroms“, erklärt Thomas
Rackow.

Auf einer von vier Hauptstraßen Richtung Norden

Die Ablenkung durch die Corioliskraft erklärt auch, warum große
Tafeleisberge die ersten drei, vier Jahre in Küstennähe verbleiben. Den
Sprung hinaus auf das offene Meer schaffen viele von ihnen erst, sobald
der Küstenstrom die Küste verlässt oder wenn sie im Packeis gefangen
sind und der Wind das Meereis samt Eisberg von der Küste wegschiebt.
„Auf diese Weise gelangen dann auch die großen Tafeleisberge in
nördlichere Meeresregionen mit wärmerem Wasser“, so Thomas Rackow.

Einmal in wärmeren Gefilden, beginnen die Tafeleisberge vor allem an der
Unterseite zu schmelzen und folgen je nach Ursprungsort einem der vier
„Highways“, die alles schwimmende Eis der Antarktis Richtung Norden
führen. Eine dieser Eisberg-Autobahnen führt an der Ostküste der
Antarktischen Halbinsel entlang aus dem Weddellmeer Richtung Atlantik.
Eine zweite Ausfahrt zweigt auf Höhe des nullten Längengrads am Ostrand
des Weddellmeeres ab – etwa dort, wo die deutsche Antarktisstation
Neumayer III auf dem Ekström-Schelfeis steht. Die dritte Ausfahrt
beginnt auf Höhe des Kerguelen-Plateaus in der Ostantarktis und die
vierte führt das Eis aus dem Rossmeer Richtung Norden (siehe Grafik).

Große Eisberge, die einmal den Weg nach Norden eingeschlagen haben,
schaffen es häufig sogar, den 60. südlichen Breitengrad zu überqueren.
Das heißt, sie legen bis zu ihrem Schmelztod oft Tausende Kilometer
zurück. Einzelne wurden auch schon vor der Küste Südamerikas oder
Neuseelands gesichtet.

Wie weit der künftige Larsen-C-Eisberg treiben wird, hängt davon ab, ob
er nach dem Abbruch als ganzer Eisberg erhalten bleibt oder schnell in
viele kleinere Stücke zerfällt. Zudem könnte der Eisberg auch für einen
gewissen Zeitraum auf Grund laufen. „Im ersten Fall stehen die Chancen
gut, dass er zunächst für etwa ein Jahr entlang der Antarktischen
Halbinsel durch das Weddellmeer treibt. Dann dürfte er Kurs Richtung
Nordosten nehmen. Das heißt, er würde in etwa Südgeorgien und die
Südlichen Sandwich-Inseln ansteuern“, sagt Thomas Rackow.

Angesichts seiner Gesamtmasse dürfte der Larsen-C-Koloss eine Lebenszeit
von acht bis zehn Jahren haben. Älter wird laut Computermodell kaum
einer der weißen Wanderer.

Für die neue Studie haben Thomas Rackow und Kollegen die realen
Positions- und Größendaten von 6912 antarktischen Eisbergen in das
Bremerhavener Meereis-Ozean-Modell FESOM eingespeist und es mit dem
dynamisch-thermodynamischen Eisberg-Modell des AWI gekoppelt. Im
Anschluss simulierten die Forscher die Drift und das Schmelzen der
Eisberge über einen Zeitraum von zwölf Jahren. Die vom Modell
berechneten Routen überprüften sie dann sowohl mit Echtdaten großer
Eisberge aus der „Antarctic Iceberg Tracking Database“ als auch mit
Positionsdaten von GPS-Sendern, die das AWI bereits in den Jahren 2000
und 2002 auf verschiedenen Eisbergen im Weddellmeer installiert hatte.

„Bei dieser Studie ging es uns in erster Linie darum, zu verstehen, in
welcher Region des Südpolarmeeres die großen Eisberge schmelzen und
somit große Mengen Süßwasser in das Meer eintragen. Dass es uns nun auch
gelungen ist, die grundlegenden Mechanismen so umfassend zu
entschlüsseln, freut uns aber umso mehr“, sagt Thomas Rackow.

Biodiesel kam in den letzten Jahren in Kritik, da sich die zur Gewinnung benötigten Anbauflächen als Konkurrenz zur Lebensmittelproduktion herausstellten. Der Einsatz von Algen als pflanzliche Biodiesel-Rohstoffe könnte hier eine Lösung bieten. Meeresbiologen der Universität Wien http://www.univie.ac.at/marine-biology prüfen derzeit in Kooperation mit der BioDiesel International http://www.biodiesel-intl.com/ Verarbeitungsformen und Erträge einer ölhältigen Mikroalge, die sich für die Erzeugung von Biodiesel eignet.

Dass aus Algen Öl gewonnen werden kann, ist bereits seit den 70er-Jahren bekannt. Sie sind in ihrer fossilen Form immerhin an der Entstehung von Rohöl beteiligt. "Bisher wurde aber die Untersuchung aus Kostengründen nicht weitergeführt", so Forschungsleiter Friedrich Schagerl gegenüber pressetext. Der finanzielle Aufwand für erforderliche Photobioreaktoren und die Entnahme der Algen aus dem Flüssigmedium sei groß, jedoch steige mit den Treibstoffpreisen das Interesse der Wirtschaft an dieser alternativen Gewinnung. Doch auch lebende Schwebealgen enthalten für die Biomasse nutzbares Öl, das sie zum Überleben brauchen. Die Ölpartikel machen sie leichter und verhindern ihr Absinken in Tiefe, wo es kein für die Photosynthese notwendiges Sonnenlicht gibt. Besonders hohe Fettgehalte haben die verschiedenen Arten der Grünalge Botryococcus.

Um die Verarbeitungsmöglichkeiten zu erforschen, isoliert das Wiener Forscherteam zunächst Algen aus verschiedensten Biotopen, züchtet sie und sucht nach ihrem maximalen Ölgehalt. "Die wichtigste Voraussetzung für das Wachstum von Algen ist das Sonnenlicht, das bei der Züchtung in nördlichen Regionen durch künstliche Beleuchtung ersetzt werden muss", erklärt Schagerl. Das Flüssigmedium, in dem die Algen wachsen, enthalte eine Nährlösung aus Phosphor, Stickstoff, Kohlenstoff und anderen mineralischen Stoffen, außerdem brauche die Pflanze zum Aufbau der Biomasse große Mengen an Kohlendioxid. "Das für den Photobioreaktor notwendige CO2 erhalten wir von einem Biomasse-Kraftwerk. So werden dessen Abgase selbst wieder als Biomasse gebunden", so der Wiener Meeresbiologe.

Der benötigte Rohstoff für Algensprit wächst schnell und die verlorene Agrarfläche ist im Vergleich zu Biodiesel aus Feldfrüchten klein. Doch auch von der Qualität des Algen-Biodiesels verspricht sich Schagerl einiges. "Durch eine nachträgliche Veresterung kann hochwertiger Kraftstoff hergestellt werden, die Anwendung ist sogar für das Flugzeugbenzin Kerosin denkbar." Die Qualität des Diesels hänge vor allem von der Art der Alge ab, so Schagerl abschließend.