Anthropozän
Der Mensch verändert seine Umwelt. Er ist heute ein bestimmender Faktor für das gesamte Erdsystem – vom Klimawandel bis zur Artenvielfalt. Aber reicht das aus, um von einem „Erdzeitalter des Menschen“, dem Anthropozän (altgriechisch ánthropos, der Mensch), zu sprechen?
„Hören Sie auf, vom Holozän zu sprechen, wir leben doch schon längst im Anthropozän.“ So unterbricht der Atmosphärenchemiker Paul Crutzen im Jahr 2000 eine Konferenz. Doch worüber regt sich der Nobelpreisträger und Entdecker des Ozonlochs eigentlich auf?
Holozän heißt die Epoche der Erdgeschichte, die vor 11.700 Jahren mit dem Ende der letzten Kaltzeit beginnt. Das Klima in dieser Zeit ist ungewöhnlich stabil. Viele Wissenschaftler*innen halten das für eine wesentliche Voraussetzung für die Entwicklung der menschlichen Hochkulturen. Doch damit scheint es vorbei zu sein: Seit Beginn der Industrialisierung steigt die globale Durchschnittstemperatur deutlich. Die meisten Wissenschaftler*innen sind überzeugt, dass die Gründe dafür im Handeln des Menschen liegen, unter anderem in der intensiven Landwirtschaft, der weltweit wachsenden Wirtschaft und dem zunehmenden Verkehr.
Die große Beschleunigung
Bereits seit Tausenden von Jahren greifen Menschen in ihre lokale Umwelt ein. Mit der industriellen Revolution um 1800 beginnt die massive Nutzung fossiler Brennstoffe. Aber erst seit den 1950er-Jahren entwickelt sich auf der ganzen Welt der Einfluss des Menschen viel schneller als jemals zuvor. Deshalb sehen viele Vertreter*innen der Anthropozänforschung den Beginn des „Menschenzeitalters“ in der Mitte des 20. Jahrhunderts: Die Weltbevölkerung wächst ebenso rasant wie die Nutzung fossiler Energie. Und damit auch die Menge des Treibhausgases Kohlenstoffdioxid (CO2) in der Atmosphäre. Diese Entwicklung wird als „Great Acceleration“, auf Deutsch „Die große Beschleunigung“, bezeichnet.
Weitere Informationen zur „Großen Beschleunigung“ bietet das interaktive Dossier „Anthropozän“ der Bundeszentrale für politische Bildung (bpb).
Hättest Du's gewusst?
Es gibt viele verschiedene Bananenarten, aber nicht alle sind essbar. Insgesamt bringen es die Zuchtbananen auf mehr als 1000 Kreuzungen und Varianten. In Europa und den USA findet man in den Läden aber oft nur eine einzige, ganz bestimmte Sorte: "Cavendish". Diese Banane schmeckt sehr mild. Sie wird grün geerntet und ist daher gut zu transportieren – für den Handel also praktisch.
- 57 Prozent | Singvögel
In Deutschland und Europa gibt es immer weniger Vögel. Vogelarten, die in Agrarlandschaften leben, sind besonders in Gefahr. Die Zahl der Brutpaare in landwirtschaftlichen Gebieten ist in der Europäischen Union zwischen 1980 und 2010 um 300 Millionen zurückgegangen.
40 Millionen | Krill
Unter der Versauerung der Meere leiden vor allem Lebewesen mit einem Kalkskelett. Dann können zum Beispiel die Larven des Krills keinen Chitinpanzer mehr bilden und deshalb entwickeln sich deutlich weniger Eier zu Krebsen. Krill steht aber auf der Speisekarte sehr vieler Meeresbewohner. Ein großer Blauwal frisst am Tag bis zu 40 Millionen dieser Kleinkrebse.
4300 Fußballfelder | Landschaftszerstörung
Braunkohle wird im Tagebau gefördert. Die Flächen, die dabei zerstört werden, sind riesig. Der Braunkohletagebau Garzweiler in Deutschland ist fast 40 Quadratkilometer groß, das entspricht 4300 Fußballfeldern. Bis zu 40 Millionen Tonnen Kohle im Jahr werden dort gefördert. Dafür müssen allein hier bisher mehr als 7000 Menschen ihren Wohnort verlassen.
98 Prozent | Plastiknest
Vögel bauen ihre Nester aus Zweigen, Pflanzenfasern oder Algen. Immer häufiger aber auch aus Müll. Auf der Insel Helgoland enthalten 98 Prozent der Nester der Basstölpel Plastik. Das kann lebensgefährlich werden. Die Vögel können sich verfangen und verhungern dann, da sie das Plastik nicht durchbeißen können.
29 Grad | Korallen
Korallen sind einfache, vielzellige Nesseltiere. Sie leben in enger Gemeinschaft mit Einzellern, die die Korallen mit Nährstoffen versorgen. Auch für die bunten Farben der Korallen sind diese Einzeller verantwortlich. Doch wenn das Meerwasser zu warm wird, stoßen die Korallen ihre „Untermieter“ ab – und werden ganz weiß, sie „bleichen aus“. Auf Dauer können die Korallen ohne die Einzeller aber nicht überleben, sie sterben ab und übrig bleibt nur das Kalkskelett. Bei manchen Arten kommt es schon bei einer Wassertemperatur von 29 Grad Celsius zur „Bleiche“.
532 Milliarden | Eis
Durch die globale Erwärmung verliert Grönland im Sommer 2019 besonders viel Eis: 532 Milliarden Tonnen. Weltweit steigt dadurch der Meeresspiegel um 1,5 Millimeter. Ein Ende dieser Entwicklung ist nicht in Sicht.
80 Prozent | Handyschrott
Etwa 200 Millionen alte Mobiltelefone liegen ungenutzt in deutschen Haushalten. In jedem stecken rund 60 verschiedene Stoffe, die zum Rumliegen eigentlich zu schade sind: Kupfer, Aluminium und Gold, knappe Metalle wie Kobalt und Wolfram und etwa 17 der technisch wichtigen „Seltenen Erden“. Ungefähr 80 Prozent der Bestandteile alter Telefone könnten wiederverwendet werden.
40 Prozent | Insektenhotel
Mehr als 40 Prozent aller Insektenarten auf der Erde sind vom Aussterben bedroht. Sie verlieren ihre Lebensräume, weil immer mehr Flächen für die Landwirtschaft und auch für neue Siedlungen und Straßen genutzt werden. Die Zahl der Insekten sinkt auch in Deutschland extrem. Um etwas dagegen zu tun, stellen viele Menschen „Insektenhotels“ auf, damit Insekten ihre Eier dort ablegen können.
35 Prozent | Mikroplastik
Mikroplastik ist überall. Plastikpartikel lösen sich zum Beispiel beim Waschen von Kleidung. 35 Prozent des Mikroplastiks im Meer stammen daher. Weggeworfene Verpackungen aus Kunststoff zerfallen in immer kleinere Teile, doch erst nach Jahrhunderten verschwinden sie vollständig. Selbst in der Luft gibt es Mikroplastik: Der Wind verteilt es über die ganze Welt.
300 Jahre | Phosphatdünger
Ohne Phosphor kann nichts leben – keine Menschen, keine Tiere und keine Pflanzen. In der Landwirtschaft ist Phosphatdünger daher sehr wichtig. Die weltweiten Reserven reichen nach heutigen Schätzungen noch für mindestens 300 Jahre. Wir sollten bereits heute überlegen, wie wir mit dieser endlichen Ressource umgehen.
2007 | Tigermücke
Die Asiatische Tigermücke fühlt sich in einem warmen und feuchten Klima wohl. Durch die globale Erwärmung kann sie sich in neue Lebensräume ausbreiten. In Europa findet sie zunächst in Italien ein neues Zuhause. Seit 2007 gibt es sie auch in Deutschland. Die tropische Mücke kann mehr als 20 Virusarten übertragen, darunter den Erreger des Denguefiebers.
0,04 Prozent | CO2
Kohlenstoffdioxid hat in der Luft nur einen Volumenanteil von 0,04 Prozent. Aber es hat eine besondere Eigenschaft: Es lässt die kurzwellige Strahlung der Sonne auf die Erde durch und verhindert gleichzeitig, dass die langwellige Wärmestrahlung in den Weltraum entweicht. So wird es auf der Erde immer wärmer. Man spricht deshalb von einem „Treibhausgas“. CO2 ist nicht das einzige Treibhausgas, aber ein wichtiges.
Zusammensetzung der Luft: Stickstoff rund 78 %, Sauerstoff rund 21 %, Argon 0,93 %, Kohlenstoffdioxid 0,04 %, weitere Gase in Spuren
1,5 Grad | Fleisch
Was können wir tun, um die globale Erwärmung zu bremsen? Deutlich weniger Fleisch zu essen, wäre ein Anfang. Das größte Problem für das Klima ist in diesem Zusammenhang die Rinderhaltung. Die Tiere benötigen
viel Futter, das auf großen Flächen mit Dünger und Wasser angebaut werden muss. Und: Kühe rülpsen beim Wiederkäuen das Treibhausgas Methan aus.
„Hören Sie auf, vom Holozän zu sprechen, wir leben doch schon längst im Anthropozän.“ So unterbricht der Atmosphärenchemiker Paul Crutzen im Jahr 2000 eine Konferenz. Doch worüber regt sich der Nobelpreisträger und Entdecker des Ozonlochs eigentlich auf?
Holozän heißt die Epoche der Erdgeschichte, die vor 11.700 Jahren mit dem Ende der letzten Kaltzeit beginnt. Das Klima in dieser Zeit ist ungewöhnlich stabil. Viele Wissenschaftler*innen halten das für eine wesentliche Voraussetzung für die Entwicklung der menschlichen Hochkulturen. Doch damit scheint es vorbei zu sein: Seit Beginn der Industrialisierung steigt die globale Durchschnittstemperatur deutlich. Die meisten Wissenschaftler*innen sind überzeugt, dass die Gründe dafür im Handeln des Menschen liegen, unter anderem in der intensiven Landwirtschaft, der weltweit wachsenden Wirtschaft und dem zunehmenden Verkehr.
Die große Beschleunigung
Bereits seit Tausenden von Jahren greifen Menschen in ihre lokale Umwelt ein. Mit der industriellen Revolution um 1800 beginnt die massive Nutzung fossiler Brennstoffe. Aber erst seit den 1950er-Jahren entwickelt sich auf der ganzen Welt der Einfluss des Menschen viel schneller als jemals zuvor. Deshalb sehen viele Vertreter*innen der Anthropozänforschung den Beginn des „Menschenzeitalters“ in der Mitte des 20. Jahrhunderts: Die Weltbevölkerung wächst ebenso rasant wie die Nutzung fossiler Energie. Und damit auch die Menge des Treibhausgases Kohlenstoffdioxid (CO2) in der Atmosphäre. Diese Entwicklung wird als „Great Acceleration“, auf Deutsch „Die große Beschleunigung“, bezeichnet.
Weitere Informationen zur „Großen Beschleunigung“ bietet das interaktive Dossier „Anthropozän“ der Bundeszentrale für politische Bildung (bpb).
Hättest Du's gewusst?
Es gibt viele verschiedene Bananenarten, aber nicht alle sind essbar. Insgesamt bringen es die Zuchtbananen auf mehr als 1000 Kreuzungen und Varianten. In Europa und den USA findet man in den Läden aber oft nur eine einzige, ganz bestimmte Sorte: "Cavendish". Diese Banane schmeckt sehr mild. Sie wird grün geerntet und ist daher gut zu transportieren – für den Handel also praktisch.
- 57 Prozent | Singvögel
In Deutschland und Europa gibt es immer weniger Vögel. Vogelarten, die in Agrarlandschaften leben, sind besonders in Gefahr. Die Zahl der Brutpaare in landwirtschaftlichen Gebieten ist in der Europäischen Union zwischen 1980 und 2010 um 300 Millionen zurückgegangen.
40 Millionen | Krill
Unter der Versauerung der Meere leiden vor allem Lebewesen mit einem Kalkskelett. Dann können zum Beispiel die Larven des Krills keinen Chitinpanzer mehr bilden und deshalb entwickeln sich deutlich weniger Eier zu Krebsen. Krill steht aber auf der Speisekarte sehr vieler Meeresbewohner. Ein großer Blauwal frisst am Tag bis zu 40 Millionen dieser Kleinkrebse.
4300 Fußballfelder | Landschaftszerstörung
Braunkohle wird im Tagebau gefördert. Die Flächen, die dabei zerstört werden, sind riesig. Der Braunkohletagebau Garzweiler in Deutschland ist fast 40 Quadratkilometer groß, das entspricht 4300 Fußballfeldern. Bis zu 40 Millionen Tonnen Kohle im Jahr werden dort gefördert. Dafür müssen allein hier bisher mehr als 7000 Menschen ihren Wohnort verlassen.
98 Prozent | Plastiknest
Vögel bauen ihre Nester aus Zweigen, Pflanzenfasern oder Algen. Immer häufiger aber auch aus Müll. Auf der Insel Helgoland enthalten 98 Prozent der Nester der Basstölpel Plastik. Das kann lebensgefährlich werden. Die Vögel können sich verfangen und verhungern dann, da sie das Plastik nicht durchbeißen können.
29 Grad | Korallen
Korallen sind einfache, vielzellige Nesseltiere. Sie leben in enger Gemeinschaft mit Einzellern, die die Korallen mit Nährstoffen versorgen. Auch für die bunten Farben der Korallen sind diese Einzeller verantwortlich. Doch wenn das Meerwasser zu warm wird, stoßen die Korallen ihre „Untermieter“ ab – und werden ganz weiß, sie „bleichen aus“. Auf Dauer können die Korallen ohne die Einzeller aber nicht überleben, sie sterben ab und übrig bleibt nur das Kalkskelett. Bei manchen Arten kommt es schon bei einer Wassertemperatur von 29 Grad Celsius zur „Bleiche“.
532 Milliarden | Eis
Durch die globale Erwärmung verliert Grönland im Sommer 2019 besonders viel Eis: 532 Milliarden Tonnen. Weltweit steigt dadurch der Meeresspiegel um 1,5 Millimeter. Ein Ende dieser Entwicklung ist nicht in Sicht.
80 Prozent | Handyschrott
Etwa 200 Millionen alte Mobiltelefone liegen ungenutzt in deutschen Haushalten. In jedem stecken rund 60 verschiedene Stoffe, die zum Rumliegen eigentlich zu schade sind: Kupfer, Aluminium und Gold, knappe Metalle wie Kobalt und Wolfram und etwa 17 der technisch wichtigen „Seltenen Erden“. Ungefähr 80 Prozent der Bestandteile alter Telefone könnten wiederverwendet werden.
40 Prozent | Insektenhotel
Mehr als 40 Prozent aller Insektenarten auf der Erde sind vom Aussterben bedroht. Sie verlieren ihre Lebensräume, weil immer mehr Flächen für die Landwirtschaft und auch für neue Siedlungen und Straßen genutzt werden. Die Zahl der Insekten sinkt auch in Deutschland extrem. Um etwas dagegen zu tun, stellen viele Menschen „Insektenhotels“ auf, damit Insekten ihre Eier dort ablegen können.
35 Prozent | Mikroplastik
Mikroplastik ist überall. Plastikpartikel lösen sich zum Beispiel beim Waschen von Kleidung. 35 Prozent des Mikroplastiks im Meer stammen daher. Weggeworfene Verpackungen aus Kunststoff zerfallen in immer kleinere Teile, doch erst nach Jahrhunderten verschwinden sie vollständig. Selbst in der Luft gibt es Mikroplastik: Der Wind verteilt es über die ganze Welt.
300 Jahre | Phosphatdünger
Ohne Phosphor kann nichts leben – keine Menschen, keine Tiere und keine Pflanzen. In der Landwirtschaft ist Phosphatdünger daher sehr wichtig. Die weltweiten Reserven reichen nach heutigen Schätzungen noch für mindestens 300 Jahre. Wir sollten bereits heute überlegen, wie wir mit dieser endlichen Ressource umgehen.
2007 | Tigermücke
Die Asiatische Tigermücke fühlt sich in einem warmen und feuchten Klima wohl. Durch die globale Erwärmung kann sie sich in neue Lebensräume ausbreiten. In Europa findet sie zunächst in Italien ein neues Zuhause. Seit 2007 gibt es sie auch in Deutschland. Die tropische Mücke kann mehr als 20 Virusarten übertragen, darunter den Erreger des Denguefiebers.
0,04 Prozent | CO2
Kohlenstoffdioxid hat in der Luft nur einen Volumenanteil von 0,04 Prozent. Aber es hat eine besondere Eigenschaft: Es lässt die kurzwellige Strahlung der Sonne auf die Erde durch und verhindert gleichzeitig, dass die langwellige Wärmestrahlung in den Weltraum entweicht. So wird es auf der Erde immer wärmer. Man spricht deshalb von einem „Treibhausgas“. CO2 ist nicht das einzige Treibhausgas, aber ein wichtiges.
Zusammensetzung der Luft: Stickstoff rund 78 %, Sauerstoff rund 21 %, Argon 0,93 %, Kohlenstoffdioxid 0,04 %, weitere Gase in Spuren
1,5 Grad | Fleisch
Was können wir tun, um die globale Erwärmung zu bremsen? Deutlich weniger Fleisch zu essen, wäre ein Anfang. Das größte Problem für das Klima ist in diesem Zusammenhang die Rinderhaltung. Die Tiere benötigen
viel Futter, das auf großen Flächen mit Dünger und Wasser angebaut werden muss. Und: Kühe rülpsen beim Wiederkäuen das Treibhausgas Methan aus.
Die globale Durchschnittstemperatur ist in den letzten 200 Jahren um etwa ein Grad Celsius gestiegen. Das hört sich nicht nach viel an – ist aber verglichen mit den Werten in den letzten 12.000 Jahren ein sehr starker Anstieg.
Der Klimawandel ist real und er ist durch den Menschen verursacht. Das sagen 99 Prozent der Fachleute. Der Weltklimarat geht davon aus, dass der Klimawandel hauptsächlich durch Treibhausgas-Emissionen verursacht wird – vor allem durch den Ausstoß von Kohlenstoffdioxid (CO2) beim Verbrennen von Kohle, Öl und Erdgas. Aber auch die Produktion tierischer Lebensmittel spielt eine große Rolle.
Viele Menschen fordern mittlerweile schnelles Handeln, zum Beispiel die junge Schwedin Greta Thunberg. 2018 beginnt die damals 15-Jährige ihren Schulstreik für das Klima, der sich zu einer internationalen Bewegung entwickelt. Für „Fridays for Future“ ist die Klimakrise eine der Hauptaufgaben des 21. Jahrhunderts.
Eingefroren im Polarmeer
Nirgendwo ist der Klimawandel so deutlich sichtbar wie in der Arktis. Deshalb startet das Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung im Oktober 2019 die größte Arktis-Expedition aller Zeiten. Ein Jahr lang treibt das Forschungsschiff „Polarstern“ eingefroren in einer großen Eisscholle über den Nordpol. Wissenschaftler*innen aus 20 Nationen erforschen dabei rund um das Schiff die Arktis im Jahresverlauf.
Die Auswertung der gesammelten Daten wird noch Jahre dauern. Aber manches ist schon jetzt offensichtlich. So liegen die Temperaturen im Winter 2019/20 um rund zehn Grad Celsius über dem, was der Polarforscher Fridtjof Nansen vor gut 125 Jahren gemessen hat – Klimawandel im Schnelldurchlauf.
Arktis ohne Eis?
Für jede Tonne Kohlenstoffdioxid, die irgendwo auf unserer Erde freigesetzt wird, wird das sommerliche Meereis in der Arktis um drei Quadratmeter kleiner. Das ist das Ergebnis einer internationalen Studie unter der Leitung von Dirk Notz, Klimaforscher am Max-Planck-Institut für Meteorologie und an der Universität Hamburg. Noch ist der Nordpol das ganze Jahr über von Meereis bedeckt. Jeden Sommer schrumpft die Eisfläche, im Winter wächst sie wieder an. Doch in den letzten 40 Jahren hat sich die Fläche des sommerlichen Meereises in der Arktis etwa halbiert. Und die Berechnungen der Forscher*innen zeigen: Selbst wenn wir den CO2-Ausstoß schnell reduzieren, wird die Arktis schon Mitte dieses Jahrhunderts in manchen Sommern eisfrei sein. Je kleiner die Eisflächen werden, desto weniger Sonneneinstrahlung wird reflektiert und stattdessen vom Ozean absorbiert. Das Wasser wird wärmer. Im Winter trennt das Eis das verhältnismäßig warme Wasser von der sehr viel kälteren Luft, sonst würde der Ozean riesige Mengen an Wärme abgeben.
Forschung zwischen Himmel und Erde
Die Amazonaswälder in Brasilien haben eine große Bedeutung für das Klima der Erde. Sie machen nur vier Prozent der Landfläche aus, bewegen aber enorme Mengen an Wasser und Energie. In welcher Weise die Wälder die Atmosphäre und das globale Klima beeinflussen, untersucht ein deutsch-brasilianisches Kooperationsprojekt. Wichtigstes Instrument ist das „Atmospheric Tall Tower Observatory“, kurz ATTO. Dieser 325 Meter hohe Turm steht mitten im Regenwald – weit weg von jeder Zivilisation. Modernste Messgeräte sammeln ständig Daten zur Konzentration von Treibhausgasen und Aerosolpartikeln, über Wolkeneigenschaften und Luftbewegungen. So können Forscher*innen die Wechselwirkungen zwischen dem Urwald und den Luftmassen, die über ihn hinwegziehen, analysieren. Koordiniert wird das ATTO-Projekt von Susan Trumbore, Direktorin am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena, und von Beto Quesada am INPA in Manaus.
CO2 sinnvoll nutzen
Alle kohlenstoffhaltigen Rohstoffe enden irgendwann als Treibhausgas CO2 in der Atmosphäre. Deshalb muss unter anderem die Nutzung fossiler Brennstoffe reduziert werden. Gleichzeitig benötigt die chemische Industrie sehr viel Kohlenstoff als Ausgangsstoff für ihre Produkte. Heute wird dafür meist Erdöl verwendet. Walter Leitner vom Max-Planck-Institut für chemische Energiekonversion in Mülheim und sein Team wollen es durch CO2 ersetzen und so ohnehin vorhandenes Kohlenstoffdioxid sinnvoll nutzen. Es ist allerdings nicht ganz einfach, das klimaschädliche CO2 zum Rohstoff zu machen. Denn die Bindung zwischen Kohlenstoff und Sauerstoff ist sehr stabil. Um sie aufzubrechen, braucht es sehr viel Energie. Katalysatoren helfen dabei. Sie senken den Energiebedarf für eine chemische Reaktion und steuern diese in eine gewünschte Richtung. Die Mülheimer Wissenschaftler*innen entwickeln spezifische Katalysatoren, um CO2 mit Wasserstoff und anderen chemischen Bausteinen zusammenzubringen.
Der Klimawandel ist real und er ist durch den Menschen verursacht. Das sagen 99 Prozent der Fachleute. Der Weltklimarat geht davon aus, dass der Klimawandel hauptsächlich durch Treibhausgas-Emissionen verursacht wird – vor allem durch den Ausstoß von Kohlenstoffdioxid (CO2) beim Verbrennen von Kohle, Öl und Erdgas. Aber auch die Produktion tierischer Lebensmittel spielt eine große Rolle.
Viele Menschen fordern mittlerweile schnelles Handeln, zum Beispiel die junge Schwedin Greta Thunberg. 2018 beginnt die damals 15-Jährige ihren Schulstreik für das Klima, der sich zu einer internationalen Bewegung entwickelt. Für „Fridays for Future“ ist die Klimakrise eine der Hauptaufgaben des 21. Jahrhunderts.
Eingefroren im Polarmeer
Nirgendwo ist der Klimawandel so deutlich sichtbar wie in der Arktis. Deshalb startet das Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung im Oktober 2019 die größte Arktis-Expedition aller Zeiten. Ein Jahr lang treibt das Forschungsschiff „Polarstern“ eingefroren in einer großen Eisscholle über den Nordpol. Wissenschaftler*innen aus 20 Nationen erforschen dabei rund um das Schiff die Arktis im Jahresverlauf.
Die Auswertung der gesammelten Daten wird noch Jahre dauern. Aber manches ist schon jetzt offensichtlich. So liegen die Temperaturen im Winter 2019/20 um rund zehn Grad Celsius über dem, was der Polarforscher Fridtjof Nansen vor gut 125 Jahren gemessen hat – Klimawandel im Schnelldurchlauf.
Arktis ohne Eis?
Für jede Tonne Kohlenstoffdioxid, die irgendwo auf unserer Erde freigesetzt wird, wird das sommerliche Meereis in der Arktis um drei Quadratmeter kleiner. Das ist das Ergebnis einer internationalen Studie unter der Leitung von Dirk Notz, Klimaforscher am Max-Planck-Institut für Meteorologie und an der Universität Hamburg. Noch ist der Nordpol das ganze Jahr über von Meereis bedeckt. Jeden Sommer schrumpft die Eisfläche, im Winter wächst sie wieder an. Doch in den letzten 40 Jahren hat sich die Fläche des sommerlichen Meereises in der Arktis etwa halbiert. Und die Berechnungen der Forscher*innen zeigen: Selbst wenn wir den CO2-Ausstoß schnell reduzieren, wird die Arktis schon Mitte dieses Jahrhunderts in manchen Sommern eisfrei sein. Je kleiner die Eisflächen werden, desto weniger Sonneneinstrahlung wird reflektiert und stattdessen vom Ozean absorbiert. Das Wasser wird wärmer. Im Winter trennt das Eis das verhältnismäßig warme Wasser von der sehr viel kälteren Luft, sonst würde der Ozean riesige Mengen an Wärme abgeben.
Forschung zwischen Himmel und Erde
Die Amazonaswälder in Brasilien haben eine große Bedeutung für das Klima der Erde. Sie machen nur vier Prozent der Landfläche aus, bewegen aber enorme Mengen an Wasser und Energie. In welcher Weise die Wälder die Atmosphäre und das globale Klima beeinflussen, untersucht ein deutsch-brasilianisches Kooperationsprojekt. Wichtigstes Instrument ist das „Atmospheric Tall Tower Observatory“, kurz ATTO. Dieser 325 Meter hohe Turm steht mitten im Regenwald – weit weg von jeder Zivilisation. Modernste Messgeräte sammeln ständig Daten zur Konzentration von Treibhausgasen und Aerosolpartikeln, über Wolkeneigenschaften und Luftbewegungen. So können Forscher*innen die Wechselwirkungen zwischen dem Urwald und den Luftmassen, die über ihn hinwegziehen, analysieren. Koordiniert wird das ATTO-Projekt von Susan Trumbore, Direktorin am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena, und von Beto Quesada am INPA in Manaus.
CO2 sinnvoll nutzen
Alle kohlenstoffhaltigen Rohstoffe enden irgendwann als Treibhausgas CO2 in der Atmosphäre. Deshalb muss unter anderem die Nutzung fossiler Brennstoffe reduziert werden. Gleichzeitig benötigt die chemische Industrie sehr viel Kohlenstoff als Ausgangsstoff für ihre Produkte. Heute wird dafür meist Erdöl verwendet. Walter Leitner vom Max-Planck-Institut für chemische Energiekonversion in Mülheim und sein Team wollen es durch CO2 ersetzen und so ohnehin vorhandenes Kohlenstoffdioxid sinnvoll nutzen. Es ist allerdings nicht ganz einfach, das klimaschädliche CO2 zum Rohstoff zu machen. Denn die Bindung zwischen Kohlenstoff und Sauerstoff ist sehr stabil. Um sie aufzubrechen, braucht es sehr viel Energie. Katalysatoren helfen dabei. Sie senken den Energiebedarf für eine chemische Reaktion und steuern diese in eine gewünschte Richtung. Die Mülheimer Wissenschaftler*innen entwickeln spezifische Katalysatoren, um CO2 mit Wasserstoff und anderen chemischen Bausteinen zusammenzubringen.
Biodiversität ist die Vielfalt aller lebenden Organismen, Lebensräume und Ökosysteme – auf dem Land, im Wasser und in der Luft.
Fast überall auf der Erde geht die Biodiversität zurück. Seit dem Jahr 1500 sterben etwa 600 Wirbeltierarten aus, davon rund 500 seit 1900. In den letzten 100 Jahren verschwinden mehr Vogelarten als in den 3000 Jahren zuvor. Aber es sterben nicht nur Arten aus, auch die Häufigkeit der einzelnen Organismen nimmt ab. Heute leben 60 Prozent weniger Wirbeltiere auf der Erde als noch im Jahr 1970.
Doch was schadet es, wenn es weniger Tiere und Pflanzen auf der Erde gibt? Biodiversität ist schützenswert, weil artenreiche Ökosysteme stabiler sind als artenarme und Störungen besser ausgleichen können. Eine hohe Biodiversität wirkt sich auch positiv auf das Weltklima aus. So können artenreiche subtropische Wälder doppelt so viel Kohlenstoff aufnehmen wie Monokulturen.
Die Meerwalnuss – neu in Europa
Immer wieder kommt es durch den Einfluss von Menschen zur Ausbreitung von Arten in neue Lebensräume. Wenn diese Lebewesen im neuen Ökosystem keine Fressfeinde haben, können sie sich stark vermehren und einheimische Arten verdrängen. Man spricht deshalb auch von „invasiven Arten“.
Die Rippenqualle Mnemiopsis leidyi, auch Meerwalnuss genannt, stammt von der Ostküste der USA. Vermutlich kommt sie mit dem Ballastwasser von Frachtschiffen nach Europa und verbreitet sich dann mit den Meeresströmungen. Schon einige wenige eingeschleppte Exemplare reichen dafür aus. Seit 2005 breitet sie sich auch in Nord- und Ostsee sehr stark aus. Das Problem: Die Meer-Walnuss frisst Fischeier, Fischlarven und sogar Jungfische.
Tierbeobachtung aus dem All
Rund 16-mal am Tag umkreist die International Space Station (ISS) in knapp 400 Kilometer Höhe die Erde. Auch für Icarus, ein internationales Kooperationsprojekt des Max-Planck-Instituts für Verhaltensbiologie, spielt sie eine große Rolle.
Das Ziel von Icarus ist es, Tierwanderungen auf der ganzen Welt besser zu verstehen. Die Wissenschaftler*innen rüsten dazu weltweit Tiere wie Vögel, Fledermäuse, Schildkröten oder wilde Ziegen mit Minisendern aus. Diese „Tags“ zeichnen zahlreiche Daten zum Verhalten der Tiere auf und senden sie an die ISS, sobald sie über den Aufenthaltsort der Tiere fliegt. Dabei kann die Antenne im Weltall viele Hunderte Signale, auch von ganzen Schwärmen oder Herden, gleichzeitig erfassen. Die Erkenntnisse über die Wanderungsbewegungen dienen der Verhaltensforschung und dem Artenschutz, aber auch der Erforschung der Ausbreitungswege von Infektionskrankheiten. Selbst die Vorhersage von ökologischen Veränderungen und Naturkatastrophen könnte damit möglich werden. Alle Daten werden in der frei zugänglichen Datenbank Movebank veröffentlicht.
Das „Jena-Experiment“
Wie wirkt sich der Verlust von Biodiversität aus? Das „Jena-Experiment“ untersucht diese Frage am Beispiel eines Grasland-Ökosystems. Es ist eines der größten Biodiversitätsexperimente weltweit. Unter der Leitung der Friedrich-von-Schiller-Universität erforschen Wissenschaftler*innen über einen langen Zeitraum die Veränderungen in der Artenzusammensetzung und deren Folgen für ein Ökosystem. Dazu werden über 500 Flächen angelegt, auf denen jeweils bis zu 60 verschiedene Pflanzenarten ausgesät werden. Die Ergebnisse zeigen, dass eine hohe Anzahl verschiedener Pflanzenarten sich positiv auf ein Ökosystem auswirkt. Artenreiche Wiesen können zum Beispiel Oberflächenwasser besser aufnehmen und sind widerstandsfähiger gegenüber Dürren und Überschwemmungen. Außerdem haben sie einen positiven Effekt auf das Vorkommen und die Verbreitung weiterer Arten, zum Beispiel der Tiere, die sich dort ansiedeln. Aber manche Teile eines Ökosystems reagieren nur langsam Veränderungen. So kann erst nach etwa vier Jahren eine Steigerung der Vielfalt an Bodenorganismen nachgewiesen werden.
Künstliche Intelligenz auf Tauchgang
Der Klimawandel bedroht Korallenriffe. Doch die genauen Auswirkungen vor Ort zu untersuchen, ist bisher extrem aufwendig. Ein Team von Meeresforscher*innen vom Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie entwickelt deshalb den Tauchroboter HyperDiver. Das System hat einen optischen Sensor, ähnlich wie bei Satellitensystemen zur Umweltüberwachung. Der Zustand der Korallen kann so durch ihre Farbspektren bestimmt werden. Das grundlegende Prinzip von HyperDiver ist ein selbstlernender Algorithmus, eine Form der künstlichen Intelligenz. Er erkennt Korallen, Algen und Schwämme selbstständig. Der Vorteil: Die Datenerfassung kann nun jede Person durchführen, die tauchen kann – und nicht nur hoch spezialisierte Meeresbiolog*innen. Der Tauchroboter liefert zunächst Rohdaten. Diese Daten werden später an Land analysiert und das System erstellt automatisch Karten und Berichte.
Fast überall auf der Erde geht die Biodiversität zurück. Seit dem Jahr 1500 sterben etwa 600 Wirbeltierarten aus, davon rund 500 seit 1900. In den letzten 100 Jahren verschwinden mehr Vogelarten als in den 3000 Jahren zuvor. Aber es sterben nicht nur Arten aus, auch die Häufigkeit der einzelnen Organismen nimmt ab. Heute leben 60 Prozent weniger Wirbeltiere auf der Erde als noch im Jahr 1970.
Doch was schadet es, wenn es weniger Tiere und Pflanzen auf der Erde gibt? Biodiversität ist schützenswert, weil artenreiche Ökosysteme stabiler sind als artenarme und Störungen besser ausgleichen können. Eine hohe Biodiversität wirkt sich auch positiv auf das Weltklima aus. So können artenreiche subtropische Wälder doppelt so viel Kohlenstoff aufnehmen wie Monokulturen.
Die Meerwalnuss – neu in Europa
Immer wieder kommt es durch den Einfluss von Menschen zur Ausbreitung von Arten in neue Lebensräume. Wenn diese Lebewesen im neuen Ökosystem keine Fressfeinde haben, können sie sich stark vermehren und einheimische Arten verdrängen. Man spricht deshalb auch von „invasiven Arten“.
Die Rippenqualle Mnemiopsis leidyi, auch Meerwalnuss genannt, stammt von der Ostküste der USA. Vermutlich kommt sie mit dem Ballastwasser von Frachtschiffen nach Europa und verbreitet sich dann mit den Meeresströmungen. Schon einige wenige eingeschleppte Exemplare reichen dafür aus. Seit 2005 breitet sie sich auch in Nord- und Ostsee sehr stark aus. Das Problem: Die Meer-Walnuss frisst Fischeier, Fischlarven und sogar Jungfische.
Tierbeobachtung aus dem All
Rund 16-mal am Tag umkreist die International Space Station (ISS) in knapp 400 Kilometer Höhe die Erde. Auch für Icarus, ein internationales Kooperationsprojekt des Max-Planck-Instituts für Verhaltensbiologie, spielt sie eine große Rolle.
Das Ziel von Icarus ist es, Tierwanderungen auf der ganzen Welt besser zu verstehen. Die Wissenschaftler*innen rüsten dazu weltweit Tiere wie Vögel, Fledermäuse, Schildkröten oder wilde Ziegen mit Minisendern aus. Diese „Tags“ zeichnen zahlreiche Daten zum Verhalten der Tiere auf und senden sie an die ISS, sobald sie über den Aufenthaltsort der Tiere fliegt. Dabei kann die Antenne im Weltall viele Hunderte Signale, auch von ganzen Schwärmen oder Herden, gleichzeitig erfassen. Die Erkenntnisse über die Wanderungsbewegungen dienen der Verhaltensforschung und dem Artenschutz, aber auch der Erforschung der Ausbreitungswege von Infektionskrankheiten. Selbst die Vorhersage von ökologischen Veränderungen und Naturkatastrophen könnte damit möglich werden. Alle Daten werden in der frei zugänglichen Datenbank Movebank veröffentlicht.
Das „Jena-Experiment“
Wie wirkt sich der Verlust von Biodiversität aus? Das „Jena-Experiment“ untersucht diese Frage am Beispiel eines Grasland-Ökosystems. Es ist eines der größten Biodiversitätsexperimente weltweit. Unter der Leitung der Friedrich-von-Schiller-Universität erforschen Wissenschaftler*innen über einen langen Zeitraum die Veränderungen in der Artenzusammensetzung und deren Folgen für ein Ökosystem. Dazu werden über 500 Flächen angelegt, auf denen jeweils bis zu 60 verschiedene Pflanzenarten ausgesät werden. Die Ergebnisse zeigen, dass eine hohe Anzahl verschiedener Pflanzenarten sich positiv auf ein Ökosystem auswirkt. Artenreiche Wiesen können zum Beispiel Oberflächenwasser besser aufnehmen und sind widerstandsfähiger gegenüber Dürren und Überschwemmungen. Außerdem haben sie einen positiven Effekt auf das Vorkommen und die Verbreitung weiterer Arten, zum Beispiel der Tiere, die sich dort ansiedeln. Aber manche Teile eines Ökosystems reagieren nur langsam Veränderungen. So kann erst nach etwa vier Jahren eine Steigerung der Vielfalt an Bodenorganismen nachgewiesen werden.
Künstliche Intelligenz auf Tauchgang
Der Klimawandel bedroht Korallenriffe. Doch die genauen Auswirkungen vor Ort zu untersuchen, ist bisher extrem aufwendig. Ein Team von Meeresforscher*innen vom Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie entwickelt deshalb den Tauchroboter HyperDiver. Das System hat einen optischen Sensor, ähnlich wie bei Satellitensystemen zur Umweltüberwachung. Der Zustand der Korallen kann so durch ihre Farbspektren bestimmt werden. Das grundlegende Prinzip von HyperDiver ist ein selbstlernender Algorithmus, eine Form der künstlichen Intelligenz. Er erkennt Korallen, Algen und Schwämme selbstständig. Der Vorteil: Die Datenerfassung kann nun jede Person durchführen, die tauchen kann – und nicht nur hoch spezialisierte Meeresbiolog*innen. Der Tauchroboter liefert zunächst Rohdaten. Diese Daten werden später an Land analysiert und das System erstellt automatisch Karten und Berichte.
Schon seit vielen Tausend Jahren verändert der Mensch die Erde. Bereits die frühen Bauern fällen Bäume, um Platz für Felder und Weiden zu schaffen. Mittlerweile nutzt der Mensch etwa 50 Prozent der gesamten Landoberfläche auf der Erde. Den größten Anteil hat mit 37 Prozent die Landwirtschaft.
Insbesondere die intensive, industrielle Landwirtschaft hat negative Folgen für die Landschaft, die Biodiversität und den Wasserhaushalt. Aber auch andere Faktoren verändern das Angesicht der Erde nachhaltig. In Städten wie Tokio, São Paulo, New York, Kairo oder Shanghai leben Millionen Menschen auf engstem Raum. Straßen und Bahnlinien durchziehen die Welt. Und unsere Hinterlassenschaften – vom Mikroplastik bis zum Atommüll – wird es noch geben, wenn längst andere Generationen die Erde bewohnen.
Meer aus Plastik
In der Region Almeria im Süden Spaniens werden Millionen Tonnen von Gurken, Tomaten, Paprika, Avocados und Erdbeeren angebaut und exportiert – ein Drittel davon nach Deutschland. Die Nutzpflanzen werden dabei fast immer in Gewächshäusern angebaut und künstlich bewässert. In diesem rund 350 Quadratkilometer großen „Meer aus Plastik“ ist fast die gesamte Landschaft von den Kunststoffplanen überdeckt. Für Tiere oder Wildpflanzen ist hier kein Platz. Zusätzlich führt die intensive Bewässerung dazu, dass der Grundwasserspiegel sinkt – das Gebiet trocknet immer weiter aus. Pestizide und Düngemittel tragen ebenfalls dazu bei, dass hier außerhalb der Gewächshäuser kaum noch etwas lebt.
Ein Fluss unter menschlichem Einfluss
Anthropozän bedeutet mehr als nur Klimawandel. Der Mensch verändert durch sein Handeln komplette, großräumige Landschaften. Ein Beispiel ist der Mississippi, einer der mächtigsten Flüsse der Welt. Sein Einzugsgebiet umfasst nahezu 40 Prozent der Landmasse Nordamerikas. Auf seinem 3778 Kilometer langen Weg fließt er durch das gesamte amerikanische Kernland und spiegelt dessen ökologische, soziale, industrielle und historische Veränderungen wider. Heute ist der Mississippi ein riesiger Landwirtschafts- und Industriekorridor. An seinem Ufer finden sich radioaktive Reste der Uranproduktion, Ölraffinerien und riesige Stahlwerke – aber auch Städte wie St. Louis, die heute durch Deindustrialisierung geprägt sind. Verschiedenste Kulturen haben ihre Spuren hinterlassen und sich vermischt, historisch gewachsene Ungleichheiten sind bis heute sichtbar. Im interdisziplinären Projekt „Mississippi. An Anthropocene River“ untersuchen deutsche und amerikanische Forscher*innen gemeinsam den Fluss als ideales Beispiel für die Veränderungen der Erde durch den Menschen.
Kieselalgen verdauen Plastik
Weltweit werden viele Plastikflaschen aus PET nicht recycelt, sondern landen auf dem Müll. Ein großer Teil davon gelangt in die Ozeane. Schätzungen gehen davon aus, dass es im Jahr 2050 in den Meeren mehr Plastik als Fische geben wird. Zellbiolog*innen in Marburg arbeiten daran, wie Mikroplastik im Salzwasser abgebaut werden kann. Man weiß schon seit einigen Jahren, dass manche Bakterien das Plastikmaterial PET mithilfe des Enzyms PETase auflösen können. Allerdings nicht im Salzwasser. Die Marburger Forscher*innen nutzen deshalb für ihre Experimente eine Kieselalge, die aus dem Meer stammt. In diesen Einzeller bauen sie gentechnisch eine maßgeschneiderte Version des Bakteriengens ein, das die Anleitung für das Enzym PETase enthält. Nun kann die Kieselalge das Enzym produzieren und PET abbauen. Die Wissenschaftler*innen haben im Labor gezeigt, dass PET-Mikroplastik aus Meerwasser entfernt werden kann – doch bis zu einem effizienten technischen Einsatz ist es noch ein weiter Weg.
Strukturwandel – ein Generationenprojekt
Die Emscher gilt in den 1980er-Jahren als der dreckigste Fluss Deutschlands. Sie fließt durch das Ruhrgebiet – eine Region, die im 19. und 20. Jahrhundert stark von Bergbau und Industrie geprägt ist. Unterirdische Abwasserkanäle können hier lange nicht gebaut werden, weil es durch den Kohleabbau immer wieder zu „Bergsenkungen“ kommt. Also wird das dreckige Wasser in den Fluss geleitet. Der ist damals nicht mehr als ein stinkender Abwasserkanal in einem Bett aus Beton.
Die Renaturierung der Emscher und ihrer zahlreichen Nebenflüsse im Ruhrgebiet beginnt vor 30 Jahren. Etwa die Hälfte der 326 Flusskilometer ist mittlerweile wieder in ihrem natürlichen Zustand. Heute leben am Ufer wieder die seltenen Eisvögel. Dieser ökologische Umbau ist weltweit das größte Projekt seiner Art und kostet mehr als fünf Milliarden Euro. Viele Delegationen aus Ländern mit ähnlichen Problemen kommen heute ins Ruhrgebiet, um von diesem erfolgreichen Projekt zu lernen.
Insbesondere die intensive, industrielle Landwirtschaft hat negative Folgen für die Landschaft, die Biodiversität und den Wasserhaushalt. Aber auch andere Faktoren verändern das Angesicht der Erde nachhaltig. In Städten wie Tokio, São Paulo, New York, Kairo oder Shanghai leben Millionen Menschen auf engstem Raum. Straßen und Bahnlinien durchziehen die Welt. Und unsere Hinterlassenschaften – vom Mikroplastik bis zum Atommüll – wird es noch geben, wenn längst andere Generationen die Erde bewohnen.
Meer aus Plastik
In der Region Almeria im Süden Spaniens werden Millionen Tonnen von Gurken, Tomaten, Paprika, Avocados und Erdbeeren angebaut und exportiert – ein Drittel davon nach Deutschland. Die Nutzpflanzen werden dabei fast immer in Gewächshäusern angebaut und künstlich bewässert. In diesem rund 350 Quadratkilometer großen „Meer aus Plastik“ ist fast die gesamte Landschaft von den Kunststoffplanen überdeckt. Für Tiere oder Wildpflanzen ist hier kein Platz. Zusätzlich führt die intensive Bewässerung dazu, dass der Grundwasserspiegel sinkt – das Gebiet trocknet immer weiter aus. Pestizide und Düngemittel tragen ebenfalls dazu bei, dass hier außerhalb der Gewächshäuser kaum noch etwas lebt.
Ein Fluss unter menschlichem Einfluss
Anthropozän bedeutet mehr als nur Klimawandel. Der Mensch verändert durch sein Handeln komplette, großräumige Landschaften. Ein Beispiel ist der Mississippi, einer der mächtigsten Flüsse der Welt. Sein Einzugsgebiet umfasst nahezu 40 Prozent der Landmasse Nordamerikas. Auf seinem 3778 Kilometer langen Weg fließt er durch das gesamte amerikanische Kernland und spiegelt dessen ökologische, soziale, industrielle und historische Veränderungen wider. Heute ist der Mississippi ein riesiger Landwirtschafts- und Industriekorridor. An seinem Ufer finden sich radioaktive Reste der Uranproduktion, Ölraffinerien und riesige Stahlwerke – aber auch Städte wie St. Louis, die heute durch Deindustrialisierung geprägt sind. Verschiedenste Kulturen haben ihre Spuren hinterlassen und sich vermischt, historisch gewachsene Ungleichheiten sind bis heute sichtbar. Im interdisziplinären Projekt „Mississippi. An Anthropocene River“ untersuchen deutsche und amerikanische Forscher*innen gemeinsam den Fluss als ideales Beispiel für die Veränderungen der Erde durch den Menschen.
Kieselalgen verdauen Plastik
Weltweit werden viele Plastikflaschen aus PET nicht recycelt, sondern landen auf dem Müll. Ein großer Teil davon gelangt in die Ozeane. Schätzungen gehen davon aus, dass es im Jahr 2050 in den Meeren mehr Plastik als Fische geben wird. Zellbiolog*innen in Marburg arbeiten daran, wie Mikroplastik im Salzwasser abgebaut werden kann. Man weiß schon seit einigen Jahren, dass manche Bakterien das Plastikmaterial PET mithilfe des Enzyms PETase auflösen können. Allerdings nicht im Salzwasser. Die Marburger Forscher*innen nutzen deshalb für ihre Experimente eine Kieselalge, die aus dem Meer stammt. In diesen Einzeller bauen sie gentechnisch eine maßgeschneiderte Version des Bakteriengens ein, das die Anleitung für das Enzym PETase enthält. Nun kann die Kieselalge das Enzym produzieren und PET abbauen. Die Wissenschaftler*innen haben im Labor gezeigt, dass PET-Mikroplastik aus Meerwasser entfernt werden kann – doch bis zu einem effizienten technischen Einsatz ist es noch ein weiter Weg.
Strukturwandel – ein Generationenprojekt
Die Emscher gilt in den 1980er-Jahren als der dreckigste Fluss Deutschlands. Sie fließt durch das Ruhrgebiet – eine Region, die im 19. und 20. Jahrhundert stark von Bergbau und Industrie geprägt ist. Unterirdische Abwasserkanäle können hier lange nicht gebaut werden, weil es durch den Kohleabbau immer wieder zu „Bergsenkungen“ kommt. Also wird das dreckige Wasser in den Fluss geleitet. Der ist damals nicht mehr als ein stinkender Abwasserkanal in einem Bett aus Beton.
Die Renaturierung der Emscher und ihrer zahlreichen Nebenflüsse im Ruhrgebiet beginnt vor 30 Jahren. Etwa die Hälfte der 326 Flusskilometer ist mittlerweile wieder in ihrem natürlichen Zustand. Heute leben am Ufer wieder die seltenen Eisvögel. Dieser ökologische Umbau ist weltweit das größte Projekt seiner Art und kostet mehr als fünf Milliarden Euro. Viele Delegationen aus Ländern mit ähnlichen Problemen kommen heute ins Ruhrgebiet, um von diesem erfolgreichen Projekt zu lernen.