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Warum Forscher nach Kohlenstoff fahnden
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Montagearbeiten an einem Messturm in Thüringen. Bild vergrößern
Montagearbeiten an einem Messturm in Thüringen.

Es war eines der spektakulärsten Experimente aller Zeiten: Im September 1991 zogen sich vier Frauen und vier Männer in der Wüste Arizonas in ein gigantisches, von Menschenhand erbautes Ökosystem zurück. Auf einer Fläche von knapp zwei Fußballfeldern enthielt dieses einen Regenwald, eine Wüste, eine Savanne, eine Marschlandschaft, einen Ozean, landwirtschaftliche Felder und einen Wohnbereich für die Forscher. Bis zu 23 Meter hohe, futuristische Glaskuppeln und Zentimeter dicker Stahl im Boden schirmten die sogenannte BIOPSPHERE II hermetisch vom Rest der Welt ab. Das Ziel der Forscher: Sie wollten zwei Jahre lang in dem künstlichen Ökosystem leben – ohne Zufuhr von Luft oder Nahrung von außen.

Doch die Natur machte den Forschern einen Strich durch die Rechnung. Anders als es Berechnungen voraus gesagt hatten, gab es in der BIOSPHERE II schon nach wenigen Wochen nicht mehr genügend Sauerstoff. Damit die acht eingeschlossenen Wissenschaftler überleben konnten, musste das lebenswichtige Gas von außen zugepumpt werden. Trotzdem starben nach und nach Insekten, Vögel, Frösche und viele andere Tiere und Pflanzen. Ameisen und Schlingpflanzen wurden dagegen zur Plage. Nach zwei Jahren verließ die Mannschaft erschöpft und zerstritten den Glaskuppelbau. Das 200-Millionen-Dollar-Experiment war gescheitert; den Wissenschaftlern war es nicht gelungen, eine Miniaturausgabe der Erde nachzubauen. Der Grund: viele natürliche Wechselwirkungen und lebenswichtige Zyklen wie der Sauerstoff- oder Kohlenstoffkreislauf sind bisher nicht ausreichend erforscht.

Am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena befassen sich die Wissenschaftler mit den komplexen Stoffkreisläufen zwischen der Landoberfläche, der Atmosphäre und den Meeren und verknüpfen dabei biologische, geowissenschaftliche, physikalisch-chemische und sozioökonomische Ansätze miteinander. Die Forscher untersuchen, wo und in welchem Umfang die verschiedenen Stoffe gespeichert und wie die Stoffflüsse zwischen den einzelnen Bereichen gesteuert werden. Die zahlreichen Ergebnisse aus der Freilandforschung werden schließlich dazu verwendet, hochkomplexe Rechenmodelle aufzustellen, die die Vorgänge auf der Erde simulieren und Antworten auf eine der dringendsten Fragen liefern sollen: Wie groß ist der Einfluss des Menschen auf die natürlichen Stoffkreisläufe und welche Konsequenzen ergeben sich daraus?

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