Donnerstag, 29. November 2012

Transmutation von radioaktivem Abfall

Auch nach dem Ausstieg Deutschlands aus der Kernenergie bleibt das Problem bestehen, ausreichend viele sichere Endlager für den existierenden abgebrannten Brennstoff zu finden. Das Bundesamt für Strahlenschutz prognostiziert, dass durch die Nutzung von Kernenergie insgesamt 29.030 m³ Wärme entwickelnde radioaktive Abfälle endgelagert werden müssen. Durch Transmutation könnten die Menge sowie die Lagerdauer des radiotoxischen Materials erheblich reduziert werden. Hierbei wird langlebiger radioaktiver Abfall in kurzlebige Produkte umgewandelt – „transmutiert“. Darüber informiert die neue Ausgabe des Faktenblatts "Physik konkret" der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG).
„Transmutation hat großes Potential, die Probleme bei der Endlagerung von radioaktivem Abfall zu vermindern, denen sich die Gesellschaft auch nach dem Atomausstieg stellen muss“, so die DPG-Präsidentin, Johanna Stachel.
Derzeit planen weltweit mehrere Länder, den Anteil der Kernenergie in ihrem Energiemix sogar erheblich zu steigern, um die Klimaziele zu erreichen. Die Abtrennung und Transmutation verspricht hier eine nachhaltige Lösung, bei der Reaktor und Transmutation sogar kombiniert werden könnten.
Mit dem kostenlosen Faktenblatt Physik konkret möchte sich die DPG mit ihrer Expertise in die dringend gebotene öffentliche Diskussion einbringen. Das aktuelle Faktenblatt wie auch alle vorherigen gibt es zum kostenfreien Download unter http://www.physikkonkret.de.
Peter Genath PressekontaktDeutsche Physikalische Gesellschaft (DPG)

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Messel, Ida und die Welt des Eozäns - Sonderheft erschienen

Wie sah die Welt vor 47 Millionen Jahren aus? Und woran ist „Ida“, der Star aus Messel wirklich gestorben? Gestern erschien das Sonderheft „Messel and the terrestrial Eocene - Proceedings of the 22nd Senckenberg Conference” der Senckenberg-Zeitschrift „Palaeobiodiversity and Palaeoenvironments“. In 16 Fachartikeln über Pflanzen, niedere Wirbeltiere und Säugetiere zeichnen internationale Paläontologen ein Bild des kontinentalen Lebens während des Eozäns von Amerika über Europa bis nach China.
Zeitreisen in das Eozän sind nicht möglich – um die Tierwelt der Epoche zwischen etwa 56 und 34 Millionen Jahre vor heute zu erforschen, sind Wissenschaftler deshalb auf Vergleiche mit der heutigen Fauna angewiesen.
So geht es auch den über 100 Paläontologen aus 14 Ländern, die im vergangenen Jahr die internationale Senckenberg-Tagung „The world at the Time of Messel“ besuchten. Aus ihren Diskussionen und Vorträgen ist nun das Sonderheft „Messel and the terrestrial Eocene“ der Senckenberg-Publikation „Palaeobiodiversity and Palaeoenvironments“ entstanden.
„Mit spannenden Forschungsergebnissen“, findet Dr. Stephan Schaal, Gast-Herausgeber und Leiter der Abteilung Paläoanthropologie und Messelforschung am Senckenberg Forschungsinstitut in Frankfurt. „So werden beispielsweise zwei verschiedene Sichtweisen zur möglichen Todesursache von Ida vorgestellt.“
„Ida“ wird das fast vollständig erhaltene Skelett der ausgestorbenen Halbaffenart Darwinius masillae genannt, das zu den populärsten und einzigartigsten Messel-Funden zählt.

Dr. Jens Lorenz Franzen, ehemaliger Leiter der Abteilung Paläoanthropologie und Quartärpaläontologie bei Senckenberg, vermutet in seinem Artikel, dass ein Knochenbruch in Idas Hand und die daraus folgende Behinderung tödliche Folgen für den Halbaffen hatten.

„Die Paläontologen Michelle Sauther und Frank Cuozzo führen dagegen aus, dass eine solche Verletzung nicht notwendigerweise zum Tod von Ida geführt haben muss, da es zahlreiche Beispiele von rezenten Lemuren gibt, die schwere Knochenbrüche überlebt haben und auch nach den Unfällen klettern und in Bäumen leben konnten“, erläutert der Frankfurter Paläontologe Dr. Thomas Lehmann, ebenfalls Gast-Herausgeber der Publikation.
In dem zugrundeliegenden Artikel haben Lehmanns US-amerikanische Kollegen heutige Lemuren in Madagaskar mit fossilen Halbaffen verglichen. Während 25 Jahren Feldarbeit ist so eine einzigartige Datenbank zu Fressgewohnheiten, Krankheiten und Morphologie der Baumbewohner entstanden.
So konnten sie auch eine andere These widerlegen: „Die Analyse des Gebisses von über 300 heutigen Lemuren hat ergeben, dass Halbaffen des Eozäns – trotz starker Abnutzung ihrer Zähne durch den Verzehr harter Pflanzenreste – ein langes Leben führen konnten“, erklärt Lehmann. Bisher war man davon ausgegangen, dass eine starke Abnutzung des Gebisses einen frühen Tod bewirkt.
Mit sechs Artikeln liegt der Schwerpunkt des Heftes auf der Primaten-Forschung. Neben Ida und einem Überblick über neue Entdeckungen früher Primaten in Amerika, Asien und Afrika, beinhaltet die Publikation aber auch Beiträge zu eozänen Pflanzen, einer fossilen Fisch-Fauna in China oder den Beziehungen zwischen Doppelschleichen und echten Eidechsen. Außerdem wird das Verbreitungsmuster von Schuppenkriechtieren während des Eozäns und die Ökologie und Verwandtschaft von Säugetieren aus Amerika, Messel und Asienpräsentiert sowie eine neue Kleinsäugetier-Fundstelle aus Frankreich vorgestellt.

„Die Artikel zahlreicher führender Eozän-Forscher in diesem Sonderheft spiegelt das weltweite Interesse an dem UNESCO Welterbe Grube Messel wieder“, sagt Schaal. „Es zeigt auch, dass Messel nach wie vor einen Schwerpunkt in der Paläontologie bildet.“
Publikation
Sonderheft: Lehmann T, Schaal SFK (eds) Messel and the terrestrial Eocene - Proceedings of the 22nd Senckenberg Conference. Palaeobio Palaeoenv 92(4). Freier Zugang bis Ende des Jahres auf alle Artikel unter
http://www.springer.com/palaeo
Judith Jördens Senckenberg PressestelleSenckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen

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Mittwoch, 28. November 2012

Dienstag, 27. November 2012

Noch einmal: Curiosity

Gestern vor einem Jahr ist Curiosity gestartet...
Mars Rover Curiosity from Mutant Jukebox - Music & Sound on Vimeo.

Charlie Chaplin - Let Us All Unite!

Dem ist eigentlich nichts mehr hinzuzufügen!

Wissenschaftler des GEOMAR untersuchen Schlammvulkane in Aserbaidschan

Sie sind eine Quelle von Treibhausgasen, sie können eine Naturgefahr darstellen oder auch Anzeiger für potenzielle Rohstoffvorkommen sein – Schlammvulkane sind aus vielerlei Gründen wissenschaftlich interessant. Sie kommen in den Ozeanen, aber auch rund ums Kaspische Meer vor. Eine Gruppe von Wissenschaftlern des GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel war deshalb Mitte November in Aserbaidschan.                                                                     
Zugegeben – ein Ozean ist das Kaspische Meer nicht. Aber immerhin ist es der größte See der Erde. Und er weist viele Gemeinsamkeiten mit den Weltmeeren auf. Dazu gehören unter anderem spezielle geologische Formationen, an denen mit Gas und Wasser gesättigte Schlämme aus dem Untergrund austreten. Dabei bilden sich Schlammkegel, die stark an Vulkane erinnern. Deshalb heißen diese Formationen Schlammvulkane. Sie kommen am Grund des Atlantiks, des Indischen Ozeans und auch des Mittelmeers vor – oder aber in den Küstenbereichen des Kaspischen Meeres. „Zahlreiche Schlammvulkane liegen dort sogar an Land und sind deshalb viel leichter zu untersuchen als diejenigen unter Wasser”, erklärt der Geochemiker Dr. Mark Schmidt vom GEOMAR Helmholtz Zentrum für Ozeanforschung Kiel. Zusammen mit zwei Kollegen war er deshalb vor einer Woche in Aserbaidschan, um Proben von einem Schlammvulkan in der Nähe der Hauptstadt Baku zu nehmen.

„Schlammvulkane sind für uns deshalb so interessant, weil sie in Zentralasien als eine der Hauptquellen für das in der Atmosphäre vorkommende Methan gelten”, erklärt Schmidt. Die Ausgasungen von Schlammvulkanen können zu über 90 Prozent aus Methan bestehen. Damit spielen sie eine relevante Rolle für das Klima. Methan ist ein etwa 20-mal stärkeres Treibhausgas als Kohlendioxid. Da Methan leicht entzündlich ist, stellen die Schlammvulkane auch eine mögliche Naturgefahr dar. Der Schlammvulkan, den die Kieler Wissenschaftler jetzt beprobten, war erst im September während einer besonders aktiven Phase explodiert und brannte daraufhin lichterloh.

Gleichzeitig können Schlammvulkane aber auch Anzeiger für Rohstoffquellen sein. Neben dem Methan, das chemisch nichts anderes ist als Erdgas, können aus Schlammvulkanen auch Bitumen (Erdpech) und Öl austreten. „Aserbaidschan hat als einer der ersten Länder weltweit seine Ölförderung rund um aktive Schlammvulkane herum aufgebaut“, sagt Dr. Schmidt. Doch für einen sicheren Abbau ist ein gutes Verständnis der geologischen, chemischen und physikalischen Prozesse in einem Schlammvulkan wichtig.
Die GEOMAR-Wissenschaftler interessieren sich schon seit Längerem für die Prozesse in Schlammvulkanen. In einem groß angelegten Projekt von 2007-2011 haben sie Schlammvulkane im westlichen Nildelta untersucht. In Aserbaidschan bietet sich Ihnen nun die gute Gelegenheit, die Kohlenwasserstoff-Austritte an Schlammvulkanen sowohl an Land als auch in den flachen Bereichen des Kaspischen Meeres vergleichend zu erforschen. Dazu unterzeichnete Prof. Ibrahim Guliyev, Direktor des Geologischen Instituts von Aserbaidschan (GIA), vergangene Woche ein Kooperationsvereinbarung mit dem GEOMAR. Für 2013 sind erste gemeinsame Kampagnen für Probennahmen im Kaspischen Meer geplant. „Wir freuen uns, auf diese Weise Zugang zu diesem wissenschaftlich hoch interessanten Binnen-Meer zu erhalten, das uns auch viele Vergleichsmöglichkeiten zu Prozessen in den Ozeanen bietet“, sagt der Ozeanforscher Dr. Schmidt.

Andreas Villwock
Kommunikation und Medien
GEOMAR | Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

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Bewegung oder Stillstand? - Was „Hotspots“ über die Bewegung von Erdplatten verraten

Vulkaninseln wie Hawaii oder die Kanaren haben gemeinsam, dass sie durch einen sogenannten Hotspotvulkanismus entstanden sind. Die Erdplatte wandert über eine besonders heiße Zone des Erdmantels, Vulkane entstehen. Doch sind diese Zonen stationär oder bewegen sie sich selbst? Eine Studie, die in der jüngsten Ausgabe der internationalen Fachzeitschrift Nature Geoscience erscheint, kommt zu dem Ergebnis, dass der weniger bekannte Louisville Hotspot im Südpazifik sich im Gegensatz zu Hawaii über viele Millionen Jahre kaum bewegt hat. Das Ergebnis, an dem auch deutsche Wissenschaftler mitwirkten, hat wichtige Konsequenzen für das Verständnis der Plattentektonik.

Der Pazifische Ozean, der ein Drittel der gesamten Erdoberfläche überdeckt, ist gespickt von einer Vielzahl von Inseln und Unterwasserbergen. Viele, wie auch die Inselgruppe von Hawaii, sind vulkanischen Ursprungs. Ihre Entstehung geht teilweise auf sogenannten Hotspot-Vulkanismus zurück, bei dem eine verhältnismäßig dünne Erdplatte über eine besonders heiße Region des Erdmantels wandert. So entstehen in den „durchgebrannten“ Löchern immer wieder Vulkane, die zum Teil wie an einer Perlenschnur aus dem Ozeanboden aufragen. Für die Abschätzung der Plattenbewegung ist von zentraler Bedeutung, ob sich der Hotspot im Erdmantel ebenfalls bewegt oder nur die darüber liegende Platte. Bei den Hawaiiinseln weiss man heute, dass sich dieser heiße Fleck in einem Zeitraum zwischen 80 und 50 Millionen Jahren vor heute um etwa 15 Grad nach Süden verlagert hat. Eine neue Studie, die im Rahmen des internationalen Ozeanbohrprogramms IODP durchgeführt wurde, zeigt nun, dass sich der im Südpazifik liegende Louisville Hotspot in diesem Zeitfenster hingegen kaum bewegt hat. An der Studie, die jetzt in der internationalen Fachzeitschrift Nature Geoscience erschienen ist, sind auch drei deutsche Wissenschaftler aus Kiel, Bremen und Erlangen beteiligt.

Von Mitte Dezember 2010 bis Mitte Februar 2011 arbeitete ein internationales Team von Wissenschaftlern auf dem amerikanischen Bohrschiff JOIDES RESOLUTION nordöstlich von Neuseeland im Südpazifik. Unter ihnen Dr. Jörg Geldmacher vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel. „Das Ziel der Expedition war es, an verschiedenen Lokationen, die zum Louisville Hotspot gehören, Gesteinsproben zu gewinnen“, erläutert der Geologe, der als Expeditionsmanager an der Ausfahrt im Rahmen des Intregrated Ocean Drilling Programmes (IODP) teilnahm. „Während der Expedition wurden Proben an fünf Unterwasserbergen im geologisch ältesten Teil der insgesamt 4.300 Kilometer langen Louisville Hotspotspur gewonnen“, so Geldmacher weiter. Die sich an die Ausfahrt anschliessenden Untersuchungen der Proben brachten sehr interessante Ergebnisse zu Tage, die Rückschlüsse auf Plattenbewegungen, aber auch die Bewegungen des Hotspots selbst zulassen.
„Die Rekonstruktion von Plattenbewegungen wird einfacher und zuverlässiger, wenn man weiss, inwieweit sich auch die darunter liegende Konvektion im Erdmantel ändert. Die Ergebnisse unserer Expedition bestätigen auch die Vermutung das beides, Plattenbewegung und Ortsveränderung der Hotspots, miteinander zusammenhängen“, erklärt Dr. Geldmacher. Aus Studien des bekannteren Hawaii Hotspots haben wir gelernt, dass Hotspots sich von der Mantelkonvektion, ähnlich einer Flagge im Wind, langfristig ablenken lassen. Am Beispiel von Louisville sehen wir nun, dass dies hier nicht der Fall ist, was die Interpretation der darüber liegenden Plattenbewegung vereinfacht“, so Geldmacher.
Allerdings bleiben auch noch viele Fragen offen. Welche Zusammenhänge gibt es zwischen dem Hawaii und dem Louisville Hotspots? Wie sieht die zeitliche und räumliche Struktur der Mantelkonvektion aus? Welche anderen Hotspots verändern ihren Ort sich und muss das bisherige Modell der Plattenbewegungen teilweise neu interpretiert werden?
„Auch mit den besten Erkundungsmöglichkeiten, die uns Bohrschiffe wie die JOIDES RESOLUTION oder die CHIKYU heute bieten, können wir immer nur ein wenig an der Oberfläche kratzen“, meint Dr. Geldmacher. „Bis wir dem Planeten diese Geheimnisse entreissen, wird noch einige Zeit vergehen. Ein besseres Verständnis wäre auch für die Abschätzung zukünftiger Naturgefahren wie Vulkanausbrüche oder Erdbeben nützlich“, resümiert Geldmacher.
Originalarbeit:
Koppers, A.A.P., T. Yamazaki, J. Geldmacher, J. S. Gee, N. Pressling, H. Hoshi and the IODP Expedition 330 Scientific Party, 2012: Limited Latitudinal Mantle Plume Motion for the Louisville Hotspot. Nature Geoscience, 5.
Dr. Andreas Villwock
Kommunikation und Medien
GEOMAR | Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

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Einfluss der Ozeanversauerung auf Steinkorallen simuliert

Die Versauerung unserer Ozeane und ihre Folgen für die Unterwasserwelt ist ein drängendes Problem. Am AMT haben Wissenschaftler ein mathematisches Modell entwickelt, mit dem sie unterschiedliche Szenarien der Ozeanversauerung vorgeben und deren Auswirkungen auf Steinkorallen prüfen können.
Die Versauerung unserer Ozeane und ihre Folgen für die Unterwasserwelt ist ein drängendes Problem, das die Wissenschaftler weltweit beschäftigt. Ein erschreckendes Szenario sind beispielsweise Steinkorallen, die ihre Fähigkeit zur Kalkskelettbildung verlieren und nicht mehr in der Lage sind, Riffe mit all ihren Schutz- und Lebensräumen für die außergewöhnliche Artenvielfalt zu bilden. Doch wie wahrscheinlich ist eine solche Entwicklung?
Um fundierte Voraussagen machen zu können, müssen zunächst die Prozesse der Skelettbildung und ihre Reaktion auf Störfaktoren bei Korallen verstanden werden. Am Leibniz-Zentrum für Marine Tropenökologie in Bremen haben Wissenschaftler ein mathematisches Modell entwickelt, das die Kalkbildung der Korallenpolypen auf der Zellebene detailliert nachbildet. “Mit so einem Modell kann man unterschiedliche Szenarien der Ozeanversauerung vorgeben und deren Auswirkungen auf Steinkorallen prüfen", sagt der Ökologe Sönke Hohn.
CO2 aus der Atmosphäre löst sich im Meer und bildet Kohlensäure. Die steigenden Kohlendioxidwerte führen dazu, dass das Wasser langsam versauert. Während das Oberflächenwasser der Ozeane heute einen pH-Wert von ca. 8,2 aufweist, wird es im Jahr 2100 voraussichtlich nur noch 7,8 betragen. Ein saures Milieu greift aber Kalkstrukturen an, der Kalk löst sich auf. Dass die Kalkskelettbildung vieler Tiere unter den erhöhten CO2 Werten im Meer leidet, ist mittlerweile bekannt. Bilder von "nackten" Korallenpolypen, die pH-Werten von 7,4 ausgesetzt worden waren, gingen in einer Studie des Magazins “Science" um die Welt. Wie ein gestörter Kalkbildungsprozess genau abläuft, war jedoch unklar. Der Antwort sind die Wissenschaftler aus Bremen nun näher gekommen.
Polypen scheiden an ihrem Fuß Kalziumionen aus, die gemeinsam mit Karbonationen zu festem Kalk auskristallisieren und dadurch Skelettstrukturen bilden. Alle Polypen einer Koralle sind über eine Gewebeschicht miteinander verbunden. Diese trennt das umgebende Meerwasser von der Flüssigkeit, in der das Kalkskelett gebildet wird. Die Wissenschaftler konnten mit ihrem mathematischen Ansatz nachweisen, dass CO2 durch die Gewebsschichten in die kalzifizierende Flüssigkeit eindringt. Trotz aktiver Regulierung ihres Stofftransportes sind Polypen nicht in der Lage, bei erhöhten Kohlendioxidwerten gegen die Diffusion anzugehen.
Das Modell bildet die sehr komplexen biochemischen Prozesse des Stoffaustausches und der Kalkbildung in vier Räumen ab: dem umgebenden Meerwasser, dem Polypengewebe, dem Magen und der kalzifizierenden Flüssigkeit unter den Polypen. Es basiert auf Daten aus verschiedenen Studien, vor allem aber von Versuchsreihen, die am ZMT stattfanden. Mit Mikrosonden waren pH-Wert und Kalziumkonzentrationen unterhalb des Polypengewebes gemessen worden.
“Doch auch sehr aufwendige Laboruntersuchungen reichen nicht aus, um den Prozess der Kalzifizierung vollständig zu verstehen" meint Agostino Merico, der den Modellierungsansatz mitentwickelte. “Indem wir alle relevanten physiologischen Prozesse simulieren, entwirrt unser Modell die komplexen Vorgänge und quantifiziert die Effekte der Ozeanversauerung auf die Organismen." So ergaben Berechnungen mit erhöhten CO2 Werten in der Atmosphäre, wie sie in 2100 im schlimmsten Falle zu erwarten sind, eine um 10% reduzierte Kalkbildung bei Steinkorallen. In einem nächsten Schritt soll auch der Einfluss der Ozeanerwärmung auf die Kalkbildung mit dem Modell untersucht werden.
Publiziert in:
Hohn, S., Merico, A. (2012) Modelling coral polyp calcification in relation to ocean acidification, Biogeosciences, 9, 4441-4454. doi: 10.5194/bg-9-4441-2012.
Dr. Susanne Eickhoff ÖffentlichkeitsarbeitLeibniz-Zentrum für Marine Tropenökologie (ZMT)

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Montag, 26. November 2012

Simon's Cat in 'Nut Again'

Diamanten speichern den tiefen Atem der Erde

Ihre sprichwörtliche Unvergänglichkeit macht Diamanten zu einem begehrten Forschungsobjekt für Geowissenschaftler. Sie geben nicht nur Auskunft über den globalen Kohlenstoff- und Methan-Kreislauf, sondern enthalten auch mikroskopisch kleine Einschlüsse, die einen indirekten Blick in die Tiefen der Erde erlauben. Die Alfred P. Sloan Foundation startet ein internationales Konsortium zur Erforschung von Diamanten. An diesem einzigartigen Forschungsverbund unter dem Vorsitz von Steven Shirey (Carnegie Institution of Washington) beteiligen sich 20 Wissenschaftler aus 11 Nationen. Geowissenschaftler unter der Leitung von Prof. Frank Brenker gehören zu den Gründungsmitgliedern. 
Haben sich Diamanten erst einmal gebildet, so können sie über Milliarden von Jahren unversehrt erhalten bleiben und Gebirgsbildungsprozessen und Vulkanausbrüchen gleichermaßen trotzen. Jedes Jahr wird durch natürliche Prozesse entlang der Tiefseegräben die auch für Geowissenschaftler erstaunlich große Menge von mehr als 65 Milliarden Tonnen Kohlenstoff in den Erdmantel versenkt. Nur etwa die Hälfte hiervon wird entlang der Vulkangürtel wieder recycled. In welchem Maße der spätere globale Rückfluss entlang Mittelozeanischer Rücken hierbei ein Gleichgewicht wiederherstellt, ist unsicher.
Neben den Informationen, die die Diamanten selber tragen, sind vor allem mikroskopisch kleine Einschlüsse für die Wissenschaftler von großem Interesse. Wenn Diamanten in der Tiefe der Erde wachsen, schließen sie häufig umliegendes Material ein. Damit werden Diamanten zu einem nahezu unzerstörbaren Probencontainer für Minerale, Schmelzen und Fluide aus großen Tiefen, die in spektakulären Vulkanausbrüchen, den Kimberlit-Vulkanen, an die Erdoberfläche gelangen. Hierdurch erhalten die Wissenschaftler Einblicke in den chemischen und strukturellen Aufbau der sonst unzugänglichen tieferen Erde, bis hinein in den unteren Erdmantel, der erst in einer Tiefe von über 670 Kilometern beginnt.
„Das nun gegründete Konsortium bedeutet für die Frankfurter Geowissenschaftler den Zugang zu einzigartigem Probenmaterial, erstklassigen Messinstrumenten, und den Austausch von Wissen und Wissenschaftlern“, erläutert Prof. Frank Brenker.
Informationen: Prof. Frank Brenker, Geowissenschaften, Facheinheit Mineralogie, Campus Riedberg, Tel.: (069) 798-40134, f.brenker@em.uni-frankfurt.de.
https://dco.gl.ciw.edu/dco-initiates-international-research-consortium-diamonds
Die Goethe-Universität ist eine forschungsstarke Hochschule in der europäischen Finanzmetropole Frankfurt. 1914 von Frankfurter Bürgern gegründet, ist sie heute eine der zehn drittmittelstärksten und größten Universitäten Deutschlands. Am 1. Januar 2008 gewann sie mit der Rückkehr zu ihren historischen Wurzeln als Stiftungsuniversität ein einzigartiges Maß an Eigenständigkeit. Parallel dazu erhält die Universität auch baulich ein neues Gesicht. Rund um das historische Poelzig-Ensemble im Frankfurter Westend entsteht ein neuer Campus, der ästhetische und funktionale Maßstäbe setzt. Die „Science City“ auf dem Riedberg vereint die naturwissenschaftlichen Fachbereiche in unmittelbarer Nachbarschaft zu zwei Max-Planck-Instituten. Mit über 55 Stiftungs- und Stiftungsgastprofessuren nimmt die Goethe-Universität laut Stifterverband eine Führungsrolle ein. 


Dr. Anne Hardy 
Marketing und Kommunikation
Goethe-Universität Frankfurt am Main

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EU-Studie: Klimawandel hat Europa bereits spürbar verändert. Lebensräume und Arten bedroht.

Kopenhagen/ Leipzig. Der Klimawandel hat umfangreiche Auswirkungen auf Gesellschaft und Umwelt in ganz Europa. Zu diesem Ergebnis kommt eine jetzt veröffentlichte Studie der Europäischen Umweltagentur (EEA), die mit potenziellen Schäden in beträchtlicher Höhe rechnet und daher Mitgliedstaaten aufruft, mehr für die Anpassung zu tun. Mit drastischen Auswirkungen rechnen die Forscher auch für die Artenvielfalt. Ein Fünftel der Lebensräume und jede zehnte europäische Art sind durch den Klimawandel bedroht.
Der Klimawandel schreitet so schnell voran, dass viele Arten nicht mithalten können. Das ist vor allem dort der Fall, wo die Landschaft fragmentiert wurde und Lebensräume nicht mehr miteinander verbunden sind, so Kernaussagen des Kapitels „Terrestrische Ökosysteme und Biodiversität“, für das die Leitautorenschaft am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) lag.
Im Rahmen eines Topic Center für die Europäische Umweltagentur (EEA) hat das UFZ zum Bericht „Klimawandel, Auswirkungen und Gefährdung in Europa 2012“ beigetragen. „Die sorgfältige Auswahl und Bewertung der zugrundeliegenden Indikatoren von arktischem Meereis über Dürren bis hin zur Verbreitung von Tier- und Pflanzenarten war eine große Herausforderung“, sagt Dr. Andreas Marx vom Mitteldeutschen Klimabüro am UFZ.

Feuchtgebiete wie Moore und Sümpfe sind inzwischen nicht nur durch die Landnutzung, sondern auch durch den Klimawandel die gefährdetsten Lebensraumtypen. Während es viele kälteliebende Arten zunehmend schwerer haben und versuchen, nach Norden oder in höher gelegene Gebiete auszuweichen, werden vor allem wärmeliebende Insekten zu den Gewinnern zählen – mit Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit. Neben den Gefahren durch Hitzewellen wird vor allem die Übertragung von bestimmten Krankheiten an Bedeutung gewinnen. Beispielsweise ermöglicht der Klimawandel Zecken wie dem Gemeinen Holzbock (Ixodes ricinus), der Zeckenborreliose und Frühsommer-Meningoenzephalitis (FSME) überträgt, weiter im Norden zu leben. Eine weitere Erwärmung begünstigt auch die Ausbreitung von krankheitsübertragenden Mücken und Sandmücken. Die Pollensaison wird länger und stellt sich 10 Tage früher ein als vor 50 Jahren, was ebenfalls Folgen für die menschliche Gesundheit haben wird. Die Land- und Forstwirtschaft wird die verlängerte Brutzeit von wärmeliebenden Insekten zu spüren bekommen. So werden beispielsweise Insekten wie der Borkenkäfer zusätzliche Generationen innerhalb eines Jahres bilden können.
In dem Report sind zahlreiche Studien ausgewertet, die eine Vielzahl von Veränderungen bei den Eigenschaften von Pflanzen und Tieren ermittelt haben. Beispielsweise blühen Pflanzen im Schnitt zwischen zwei und vier Tagen pro Jahrzehnt früher, und auch die Blüte von Phytoplankton und Zooplankton im Süßwasser beginnt eher im Jahr.

Jüngsten Szenarien zufolge werden sich Ende des 21. Jahrhunderts die Lebensräume vieler Pflanzenarten einige hundert Kilometer nordwärts verschoben haben. Dies bedeutet auch, dass die Wälder im Süden zurückgehen und sich im Norden ausdehnen, sowie, dass über die Hälfte der Gebirgspflanzenarten vom Aussterben bedroht sind. „Die meisten gebietsfremden Pflanzenarten stammen aus wärmeren Regionen der Erde und werden daher vom Klimawandel profitieren. Damit werden die Risiken durch invasive Arten verschärft“, erklärt Dr. Ingolf Kühn vom UFZ.

Die Tierarten wandern mit der Temperatur ebenfalls mit: im Schnitt pro Jahrzehnt elf Meter in den Gebirgen nach oben sowie 17 Kilometer nach Norden. Eine drei Grad Celsius wärmere Welt würde im Jahr 2100 bedeuteten, dass sich das Verbreitungsgebiet der Brutvogelarten um 550 Kilometer nach Nordosten verschoben, aber auch um ein Fünftel verkleinert haben wird. Die Besiedlung neuer Lebensräume setzt aber nicht nur voraus, dass die Arten dorthin kommen, sondern dort zum Beispiel auch Nahrung vorfinden. „Gerade für Spezialisten wie bestimmte Schmetterlingsarten, deren Raupen sich an einzelne Futterpflanzen angepasst oder auf die Hilfe bestimmter Ameisenarten angewiesen sind, stehen die Chancen schlecht, diese Wanderung zu schaffen“, befürchtet Dr. Oliver Schweiger vom UFZ. Bei starken CO2-Emissionen und Temperaturanstieg könnte 2080 bereits ein Viertel der Schmetterlingsarten über 95 Prozent ihrer Lebensräume verloren haben und drei Viertel der Schmetterlingsarten über die Hälfte der Lebensräume.
Die direkten Auswirkungen des Klimawandels auf einzelne Arten werden zudem durch die Unterbrechung von zwischenartlichen Beziehungen, zum Beispiel in den Nahrungsketten, verstärkt werden. Neben dem ethischen Verlust, dass die kommenden Generationen Tier- und Pflanzenarten nicht mehr erleben werden, die für ihre Eltern und Großeltern noch selbstverständlich waren, drohen auch Verluste für die Volkswirtschaften, deren Dimension noch nicht abzuschätzen sind. Schließlich ist die Vielfalt an unterschiedlichen Arten auch eine Art „kollektive Lebensversicherung“. So hat es die EU in ihrer „Biodiversitätsstrategie 2020“ genannt.

Der Bericht „Klimawandel, Auswirkungen und Gefährdung in Europa 2012“ zeigt zudem, dass in Europa die Durchschnittstemperaturen angestiegen sind und die Niederschläge in den südlichen Regionen zurückgehen, während sie im nördlichen Europa zunehmen. Die Eisdecke auf Grönland, das Meereis in der Arktis und zahlreiche Gletscher in Europa schmelzen, Schneedecken schwinden und viele ehemalige Dauerfrostböden tauen zeitweise auf.
Extreme Wetterereignisse wie Hitzewellen, Fluten und Dürre führten in Europa während der vergangenen Jahre zu Schäden in steigender Höhe. Obwohl zusätzliche Nachweise erforderlich sind, um den Beitrag des Klimawandels im Rahmen dieses Trends zu verstehen, ist die zunehmende menschliche Aktivität in den gefährdeten Gebieten ein Schlüsselfaktor. Es wird erwartet, dass der künftige Klimawandel diese Gefährdung verstärkt, da davon ausgegangen wird, dass extreme Wetterereignisse intensiver und häufiger auftreten. Wenn sich die europäischen Nationen nicht anpassen, werden die durch die Schäden verursachten Kosten laut dem Bericht weiter steigen.
Bestimmte Regionen sind weniger in der Lage, sich an den Klimawandel anzupassen, als andere, was dem Bericht zufolge teilweise auf die wirtschaftlichen Unterschiede in Europa zurückzuführen ist. Die Auswirkungen des Klimawandels könnten diese Ungleichheiten verschärfen.
Jacqueline McGlade, die Direktorin der Europäische Umweltagentur (EEA), sagte in diesem Zusammenhang: „Der Klimawandel ist weltweit eine Realität, und das Ausmaß und die Geschwindigkeit dieses Wandels zeichnen sich immer deutlicher ab. Dies bedeutet, dass alle Bereiche der Wirtschaft und auch die Haushalte sich anpassen und die Emissionen reduziert werden müssen.“
Der Bericht soll das volle Ausmaß der Auswirkungen des Klimawandels in Europa aufzeigen. Er bildet zudem eine Grundlage für die Anpassungsstrategie der Europäischen Kommission, die im März 2013 zur Veröffentlichung vorgesehen ist. Darüber hinaus wird die EEA die Strategie mit einer Bewertung einer Auswahl von Anpassungsmaßnahmen in Europa unterstützen, die Anfang 2013 veröffentlicht werden soll.
http://www.ufz.de/index.php?de=31034
Publikation:
European Environment Agency: Climate change, impacts and vulnerability in Europe 2012. ISBN 978-92-9213-346-7
doi:10.2800/66071
Der Gesamtbericht ist nur in englischer Sprache verfügbar und findet sich online unter
http://www.eea.europa.eu/publications/climate-impacts-and-vulnerability-2012
Links:
Diese Pressemitteilung enthält eine modifizierte Version der Mitteilung der Europäischen Umweltagentur, die hier abrufbar ist und weitere zentrale Aussagen enthält:
http://www.eea.europa.eu/de/pressroom/newsreleases/der-klimawandel-in-europa-ist
Tilo Arnhold Presse- und ÖffentlichkeitsarbeitHelmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ

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Samstag, 17. November 2012

Kleiner Pilz mit großen Chancen

Mikrobiologen der Universität Jena: Kooperation zur Verbesserung eines Pilzes, der bei der Erdölförderung eingesetzt wird.
Der Gemeine Spaltblättling (Schizophyllum commune) ist ein Pilz, der meist auf Totholz siedelt. Er kommt weltweit vor, steht jedoch bei Pilzsammlern nicht auf der Wunschliste. Zudem wird er aufgrund massenhaften Auftretens für Waldschäden verantwortlich gemacht. Der Pilz frisst nämlich Lignin, den für die Verholzung von Zellen maßgeblichen Stoff. Dennoch könnte der Spaltblättling nun eine große Karriere vor sich haben. Der Pilz lagert nämlich in und an seine Zellwände große Mengen eines Schleims ab, der ganz besondere Eigenschaften hat.
„Der Schleim dieses Pilzes kann so eingestellt werden, dass er Wasser die gleiche Viskosität wie Erdöl verleiht“, sagt Prof. Dr. Erika Kothe von der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Wird er in ausreichender Menge ins Gestein gepresst, kann er noch vorhandenes Erdöl aus den Poren des Muttergesteines verdrängen. So ließe sich der Ausbeutungsgrad von Lagerstätten von derzeit 30 auf 45 Prozent erhöhen, schätzt die Jenaer Professorin für Mikrobielle Kommunikation. Das versuchten die Ölfirmen bislang mit Wasserdampf und Tensiden, die das Öl jedoch schlechter verdrängen, die Erfolge blieben bescheiden. Der Pilzschleim – ein Exopolysaccharid oder Glucan namens Schizophyllan – bietet nun in mehrfacher Hinsicht eine Alternative.
Die Idee, den Pilzschleim für die Erdölförderung einzusetzen, stammt von dem deutschen Unternehmen Wintershall. Prof. Kothe hat gemeinsam mit ihren Kolleginnen Daniela Freihorst und Nicole Knabe im Rahmen eines Kooperationsprojektes mit der biotechnologischen Forschungseinheit der BASF zum Gelingen des Vorhabens beigetragen. Die Wissenschaftlerinnen vom Institut für Mikrobiologie haben dabei mitgewirkt, die Pilzstämme zu verbessern, um deren Schleimproduktion anzuregen.

„Das Glucan kann in großem Maßstab im Fermenter effizient hergestellt werden“, sagt Prof. Kothe. Ein weiterer Vorteil: Die Substanz ist biologisch abbaubar. Ergo könnte sie auch in ökologisch sensiblen Gebieten eingesetzt werden. Damit das Glucan nicht zu früh abgebaut wird, müssen ihm allerdings geeignete biozide Substanzen hinzugefügt werden.

Wintershall möchte noch in diesem Jahr einen ersten großen Test beginnen. Das Schizophyllan soll in eine erschöpfte Lagerstätte in Niedersachsen gepumpt werden. Etwa zwei Jahre lang durchströmt die wässrige Lösung die unterirdischen Hohlräume der Lagerstätte. Gelingt das Experiment, dann kommt der Gemeine Spaltblättling wohl ganz groß heraus.
Stephan Laudien
Stabsstelle Kommunikation/Pressestelle
Friedrich-Schiller-Universität Jena

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Freitag, 9. November 2012

EMU Research Excellence Medal – Call for Nominations

The EMU Research Excellence Medal is awarded annually to a young scientist for a significant contributions to research in mineralogy and for strengthening European scientific links. The awardee should not be older than 40 years. The nominations can be made on a personal as well as group or society base. Previous recipients include Simon Redfern, Ross Angel, Eugen Libowitzky, or Max Wilke. For a complete list of the previous recipients, visit the EMU web page at http://www.univie.ac.at/Mineralogie/EMU/.

Nominations for the 2013 EMU Research Excellence Medal should be submitted to Liane G. Benning, School of Earth and Environment, University of Leeds, United Kingdom, email: l.g.benning(at)leeds.ac.uk, not later than January 31, 2013. Each nomination should consist of a letter describing the contribution of the candidate to the field of mineralogy as well as his/her contribution to strengthening the links in the European scientific activities. The nomination should also include the nominee's curriculum vitae and the list of publications; additional letters of support are welcome. The medal will be awarded at the 2013 Goldschmidt conference in Florence, Italy.

Bremer Wissenschaftler lüften Rätsel um den Methanabbau im Meeresboden

Mikrobiologen und Geochemiker des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie haben zusammen mit ihren Kollegen aus Wien und Mainz gezeigt, dass die anaerobe Methanoxidation im Meeresboden von einem einzigen Mikroorganismus ausgeführt werden kann, der zur Domäne der Archaeen gehört. Die anaerobe Methanoxidation ist an Sulfatveratmung gekoppelt, die entgegen früherer Annahmen nicht von einem vergesellschafteten Bakterium durchgeführt werden muss. Ihre Entdeckung veröffentlichten die Wissenschaftler als Artikel in der renommierten Fachzeitschrift Nature.

Große Mengen Methan lagern unter dem Meeresboden. Die an Sulfatveratmung gekoppelte anaerobe Oxidation von Methan (AOM) verhindert ein Austreten des Treibhausgases in die Atmosphäre. Obwohl der Stoffwechselprozess bereits vor 35 Jahren entdeckt wurde, gab die Frage, wie genau die beteiligten Mikroben diese Reaktion durchführen, lange Rätsel auf. Vor einem Jahrzehnt machten WissenschaftlerInnen die wichtige Entdeckung, dass bei der AOM häufig zwei verschiedene Gruppen von Mikroorganismen ein Konsortium bilden. Dies führte zu der Annahme, dass diese zwei Organismengruppen verschiedene Teilreaktionen der AOM-Reaktion ausführen. Dem einen, einem Archaeon, wurde die Rolle des Methanoxidierers zugeschrieben, dem anderen, einem Bakterium, die der Sulfatveratmung. Dabei ging man davon aus, dass ein Zwischenprodukt von den methanabbauenden Archaeen zu den sulfatveratmenden Bakterien übertragen wird.

Nun hat das Team um Professor Marcel Kuypers dieses Modell auf den Kopf gestellt. Die WissenschaftlerInnen konnten zeigen, dass das Archaeon nicht nur Methan oxidiert, sondern auch das Sulfat verbraucht und dabei ohne den bakteriellen Partner auskommt. Allerdings nutzen sie dazu nicht die Enzymausstattung, wie sie andere bekannte sulfatreduzierende Mikroorganismen haben, sondern vermutlich einen anderen, bisher unbekannten Stoffwechselweg.

Die Grundlage für diese gedankliche Kehrtwende ist die Beobachtung, dass elementarer Schwefel gebildet wird, den die methanabbauenden Archaeen speichern. „Mit chromatographischen und modernsten spektroskopischen Methoden haben wir erstaunlich hohe Konzentrationen an elementarem Schwefel in unseren Kulturen gefunden“, sagt Professor Marcel Kuypers und fügt hinzu: „Die Untersuchungen, die wir mit unseren Technologien an einzelnen Zellen durchführen können, haben gezeigt, dass der Schwefelgehalt in den Zellen der methanabbauenden Archaeen viel höher ist als in denen der Bakterienzellen. Unsere Experimente zeigen auch, dass die Archaeen diesen Schwefel durch Sulfatveratmung bilden.“

Welche Rolle spielen dann die Bakterien, wenn die Archaeen sowohl die Sulfatveratmung als auch den Methanabbau übernehmen? „Die Bakterien leben vom elementaren Schwefel, den die Archaeen bilden“, erklärt Jana Milucka, die Erstautorin der Studie. „Sie gewinnen nämlich ihre Energie dadurch, dass sie einen Teil des Schwefels zu Sulfat und den anderen zu Sulfid umsetzen. Das ist eine Form mikrobieller Gärung, ähnlich der alkoholischen Gärung.“

„Bisher hatten wir keine wirklich gute Erklärung für das Vorkommen von elementarem Schwefel in sauerstofffreien Sedimenten“, stellt Timothy Ferdelman, Wissenschaftler am Max-Planck-Institut in Bremen und Koautor der Veröffentlichung, fest. „Unsere Entdeckung liefert also nicht nur einen neuen Mechanismus für die Methanoxidation, sondern lässt auch den Kohlenstoff- und den Schwefelkreislauf im methanreichen Meeressediment in einem neuen Licht erscheinen.“

Dr. Manfred Schloesser 
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie
 
Via Informationsdienst Wissenschaft

Methanaustritte in der Tiefsee

Neue Fallstudie bilanziert Gasemissionen im Indischen Ozean

Methan im Meeresboden – Energiequelle der Zukunft oder Bedrohung für das Weltklima? Wissenschaft und Gesellschaft diskutieren kontrovers über diese Frage. In einer Fallstudie, die jetzt im Journal of Geophysical Research erschien, schätzt ein MARUM-Team unter Federführung von Dr. Miriam Römer erstmals ab, wie viel Methan in den Tiefen des nordöstlichen Indischen Ozeans austritt. Die Wissenschaftlerinnen untersuchten zudem, ob das austretende Treibhausgas Methan durch die Wassersäule aufsteigt und in die Atmosphäre gelangt.


Methan blubbert in vielen Regionen aus dem Meeresboden: Im Schwarzen Meer, im Golf von Mexiko, im Nordatlantik, aber auch im östlichen Pazifik. Während einer Expedition mit dem deutschen Forschungsschiff METEOR untersuchte ein MARUM-Team Methanaustritte am Makran-Kontinentalrand vor Pakistan. Der 400 bis 500 Kilometer breite untermeerische Hang zieht sich über 1.000 Kilometer entlang der iranisch-pakistanischen Küste und besteht zum großen Teil aus parallelen Bergrücken, die bis zu 1.000 Meter hoch aufragen. Er entstand im Lauf von Jahrmillionen, weil dort die Arabische Erdplatte mit einer Geschwindigkeit von bis zu vier Zentimetern pro Jahr unter der Eurasischen Platte abtaucht. Dabei hobelt die Eurasische Platte große Mengen Gesteinsmaterial von der abtauchenden Arabischen Platte. Diese „Späne“ wurden im Lauf der Zeit durch die Plattenbewegung gestaucht und bilden heute den Makran-Kontinentalrand.

„Das untermeerische Rückensystem erstreckt sich über eine Fläche so groß wie Schweden“, sagt die Geowissenschaftlerin Dr. Miriam Römer. „Im seinem Zentrum haben wir mit schiffseigenen Echoloten und unserem Tauchroboter MARUM-QUEST den Meeresboden systematisch in einem langen, 50 Kilometer breiten Streifen erfasst. Dabei fanden wir in Wassertiefen zwischen 575 und 2 870 Metern insgesamt 18 Methanquellen; zwölf davon waren aktiv.“

In den Echolotdaten erscheinen die Austritte als bis zu 2.000 Meter hohe Gasfahnen im Meer (Abbildungen dazu: www.marum.de/Makran.html). Tauchgänge mit MARUM-QUEST brachten mehr Licht ins Dunkel der Methanquellen: Mit Hilfe der auf dem Tauchroboter installierten HD-Kameras fand das Forscherteam heraus, dass die Gasbläschen durchschnittlich etwa einen halben Zentimeter Durchmesser hatten. Besonders bemerkenswert: Die einzelnen Quellen sprudeln unterschiedlich stark; manche geben nur 90 Milliliter, andere bis zu 1,6 Liter Methan pro Minute ins Meerwasser ab. Da der Quelldruck im Lauf der Zeit schwankt, manche Quellen versiegen, andernorts neue entstehen, ist eine Abschätzung der Gesamtmenge des am Makran-Kontinentalrand sprudelnden Methans mit erheblichen Unsicherheiten verbunden. „Unseren konservativen Berechnungen zufolge treten am Makran-Rücken jährlich umgerechnet etwa 640.000 Kilogramm Methan aus“, sagt Dr. Miriam Römer.

Zwar steigen die Methanbläschen mit zehn bis 30 Zentimeter pro Sekunde Richtung Meeresoberfläche auf. Die Echolot-Messungen belegen aber, dass sich die Gasfahnen oberhalb von 700 Meter Meerestiefe, also weit unter der Meeresoberfläche verflüchtigen: „Das Methan löst sich im Meerwasser auf. Es entweicht also nicht in die Atmosphäre und hat keine Auswirkungen auf das globale Klima,“ bilanziert Dr. Miriam Römer, die sich im übrigen beeindruckt zeigt von den Fotos und Videos, die MARUM-QUEST von den Methanquellen in den Tiefen des Indischen Ozeans lieferte: „An manchen Stellen war der Tiefseeboden von Unmengen an Muscheln, Krebsen und Röhrenwürmern bedeckt. Diese Tiefseebewohner können nur überleben, weil dort Methan austritt, das von Mikroorganismen genutzt wird, die wiederum die Grundlage dieses faszinierenden Ökosystems bilden, das ohne Licht als auskommt.“

„Unsere Ergebnisse aus der Makran-Region sind auf viele, aber eben nicht alle ozeanischen Methanaustritte übertragbar“, betont Dr. Miriam Römer. So gibt es Hinweise, dass Gasblasen, die mit einem Ölfilm ummantelt sind, Methan aus großen Wassertiefen bis in die Atmosphäre transportieren können. Kürzlich bewilligte die Deutsche Forschungsgemeinschaft eine Expedition der Bremer Wissenschaftlerinnen in den südlichen Golf von Mexiko. Dort sind natürliche Öl- und Methanaustritte am Meeresboden bekannt. Diese Forschungsfahrt ist für 2014 geplant.

Das wissenschaftliche Paper erschien in JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH, VOL. 117, C10015, doi:10.1029/2011JC007424, 2012:
Miriam Römer, Heiko Sahling, Thomas Pape, Gerhard Bohrmann, and Volkhard Spieß:
Quantification of gas bubble emissions from submarine
hydrocarbon seeps at the Makran continental margin
(offshore Pakistan)

Kurzfilme zum Thema:
1) u.a. Unterwasser-Aufnahmen vom Makran-Kontinentalrand: www.marum.de/DFG_Science_TV_6_Muscheln_im_Dienste_der_Wissenschaft.html
2) Video einer früheren MARUM-Expedition in den Golf von Mexiko: http://www.marum.de/DFG_Science_TV_5_Leben_im_Asphalt.html

Albert Gerdes 
via Informationsdienst Wissenschaft
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