Jetzt Bewerben: Robert Bosch Stiftung schreibt „Schule trifft Wissenschaft“ aus

Mit dem Preis „Schule trifft Wissenschaft“ zeichnet die Robert Bosch Stiftung Teams aus Wissenschaftlern und Lehrern aus, die Schüler mit neuen Ansätzen für Naturwissenschaft und Technik begeistern.
Eine gemeinsame Bewerbung von einer Universität oder einem Forschungsinstitut und Schulen lohnt sich: Neben dem mit 50.000 € dotierten Hauptpreis werden zwei weitere Preise mit je 20.000 € vergeben. Alle nominierten Projekte erhalten ein Preisgeld in Höhe von 1.000 €. Die feierliche Preisverleihung in Berlin lenkt darüber hinaus Aufmerksamkeit auf die nominierten und prämierten Projekte.

Bewerbungsschluss ist der 19.04.2013, die Auswahl der Preisträger trifft eine unabhängige Jury unter Vorsitz von Frau Professor Dr. Christine Silberhorn, Leibniz-Preisträgerin 2011. Die Bewerbungsunterlagen und weitere Informationen finden Sie unter http://www.bosch-stiftung.de/schuletrifftwissenschaft.

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Leben in der geologischen Knautschzone: Gebirge fördern die biologische Vielfalt

Frankfurt a.M. Lange wurde angenommen, dass stabile Umweltbedingungen die Biodiversität begünstigen, da sie der Artbildung Zeit lassen. Neue Forschungsergebnisse legen aber nahe, dass sich in geologisch dynamischen Regionen deutlich mehr Arten bilden. Junge Gebirge bieten neue Lebensbedingungen und noch unbesetzte Nischen, in denen neue Arten entstehen. Wissenschaftler der Universitäten Amsterdam und Frankfurt, der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung (SGN) und des Biodiversität und Klima Forschungszentrums (BiK-F) plädieren in der März-Ausgabe der Zeitschrift Nature Geoscience für eine engere Kooperation zwischen Bio- und Geowissenschaften, um diese Prozesse besser zu verstehen.
Die lange geltende Annahme, dass langfristig stabile Lebensbedingungen mit einer großen Artenvielfalt einhergehen, trifft nicht überall zu. Vielmehr deuten neue Studien darauf hin, dass es gerade instabile, sich wandelnde Lebensräume sind, die der biologischen Vielfalt stets neuen Raum zur weiteren Entfaltung bieten. Die Entstehung von Bergketten und Gebirgen spielt hier eine große Rolle: Hier bilden sich unbesetzte Lebensräume mit neuen klimatischen und landschaftlichen Bedingungen und ganz speziellen ökologischen Gegebenheiten, die gerade dazu einladen, von neu entstehenden Arten besiedelt zu werden.
Barriere und Brücke zugleich
Bergketten und Gebirge haben vielfältige Auswirkungen auf die biologische Vielfalt: Während sie die Verbreitung mancher Organismen unterbinden, stellen sie für andere Arten Brücken zwischen Lebensräumen dar. Neu entstehende Gebirge zerschneiden vorher homogene Lebensräume, oder aber verbinden Landmassen und schaffen so neue Wege für sich ausbreitende Arten. Gebirgsregionen beherbergen außerdem eine Vielzahl sehr speziell angepasster Arten in räumlich kleinen Nischen – und erstaunlicherweise sind diese Arten von sich ändernden Klimabedingungen oft geringer betroffen als Flachlandarten: Sie müssen nicht weit wandern, um wieder optimale Temperaturen vorzufinden. Ihr großer Artenreichtum lässt Bergregionen auch zur „Biodiversitätspumpe“ für die angrenzenden Flachlandregionen werden, in die laufend Arten aus den Gebirgen zuwandern und bei der notwendigen Anpassung zu neuen Spezies werden.
Im Fluss: Entstehung von Lebensräumen
Aber nicht nur das unmittelbare Umfeld wird durch die Arten aus den Gebirgen bereichert, die majestätischen Dächer der Welt prägen vielmehr ganze Kontinente: Das an biologischer Vielfalt unermesslich reiche Amazonasbecken in Südamerika beispielsweise wäre ohne die Anden nicht denkbar. Die aus der Verwitterung der andinen Gesteine stammenden nährstoffreichen Sedimente bilden die Grundlage für den einzigarten Artenreichtum der Amazonasregion. Und der Einfluss des Gebirges reicht sogar bis in den Atlantischen Ozean: Durch den Amazonas weit ins Meer hinaus transportierte Sedimente schaffen hier völlig andere geochemische Bedingungen als in den angrenzenden Gewässern. Und dies nicht nur in Südamerika: Prof. Dr. Andreas Mulch (BiK-F, SGN und Goethe-Universität), einer der Frankfurter Autoren, betont: „Die Rolle von Gebirgsregionen als einer der Motoren der Evolution ist keine Besonderheit der Anden. Sie gilt ebenso für die Himalayaregion oder auch die Alpen.“

Pionier Alfred Wegener: Forderung nach Kooperation zwischen Geo- und Biowissenschaften

„Schon Alfred Wegener forderte bei der Vorstellung seiner damals noch umstrittenen Theorie der Kontinentaldrift im Senckenbergmuseum eine Annäherung zwischen den Wissenschaftsdisziplinen“, so Prof. Dr. Dr. h. c. Volker Mosbrugger, Generaldirektor der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung und Mitautor des Beitrags. „Aber erst heute, hundert Jahre später, findet diese langsam statt.“ Zum Verständnis des Werdens und Vergehens der globalen Biodiversität müssen Geo- und Biowissenschaften aber intensiv zusammenarbeiten, um die auf ganz unterschiedlichen räumlichen, zeitlichen und taxonomischen Skalen ablaufenden Evolutionsprozesse zu erfassen. Neue molekularbiologische Methoden und moderne geochemische Ansätze zur Rekonstruktion von Erdoberflächenprozessen ermöglichen es, immer umfassender zu erklären, wie Geologie und Klima interagieren und gemeinsam Evolution beeinflussen. Außerdem begünstigt ein wachsendes wissenschaftliches Interesse an interdisziplinären Projekten die Zusammenarbeit. In ihrer Stellungnahme an die Zeitschrift Nature Geoscience plädieren die Wissenschaftler dafür, diese neuen gemeinsamen Forschungswege zu beschreiten, da ein umfassendes Verständnis der globalen Biodiversität nur erreicht werden kann, wenn fächerübergreifende Forschung sich der Interaktion Geosphäre und Biosphäre widmet.

Veröffentlichung:
Carina Hoorn, Volker Mosbrugger, Andreas Mulch & Alexandre Antonelli (2013): Biodiversity from mountain building. – Nature Geoscience. doi:10.1038/ngeo1742

Sabine Wendler LOEWE Biodiversität und Klima Forschungszentrum (BiK-F)Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen

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Life in the collision zone: Mountains trigger biodiversity

Frankfurt/Main. For a long time it was assumed that stable environments lead to higher species richness, as they allow speciation. New research suggests, however, that geologically dynamic regions sustain higher biodiversity. Young mountainous areas offer new habitats, ecological gradients and unoccupied niches in which new species evolve. Scientists from the Universities of Amsterdam, Gothenburg and Frankfurt, the Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung and the Biodiversity and Climate Research Centre (BiK-F) advocate in today's issue of the journal Nature Geoscience for a closer cooperation between life and earth sciences.
Long-term environmental stability does not correlate with species richness and biodiversity. Rather, recent studies indicate that unstable, changing habitats open new avenues for biodiversity. Especially the uplift of mountain ranges plays a major role: It creates a multitude of dynamic habitats with new climatic and physical conditions and ecological gradients that are available to be colonized by emerging species.
Mountain ranges: Barriers and bridges at the same time
Mountain ranges have various direct impacts on biodiversity: While they prevent the spread of some organisms, they represent bridges between separate habitats for others. Uplifting mountains divide previously continuous habitats, or connect land masses and create new paths for spreading species. Mountainous regions are also home to a variety of species adapted to environmental niches – and these species seem to be less affected by changing climatic conditions than lowland species that occupy a large range: The former only need to move short distances to meet suitable temperature conditions. Thus, due to their high biodiversity, a result of high speciation and low extinction, mountains act as “biodiversity pumps”, feeding the rest of the continents.
In constant flux: formation of new habitats
Mountains also exert indirect influence on biodiversity. South America’s Amazon basin, for example, immensely rich in biodiversity, would not exist without the Andes. Following the uplift of the mountain range, the Amazon basin formed. The runoff from the Andes and the nutrient-rich sediments provided by constant Andean weathering of rocks form the basis for the unique species richness of the Amazon region. The impact of the mountains even extends far into the Atlantic Ocean: the Amazon Plume, sediments transported by the river which are clearly visible on satellite images, creates geochemical conditions entirely different from neighboring ocean zones. And this is not a unique case: Prof. Dr. Andreas Mulch (BiK-F, SGN and Goethe University), one of the authors points out: "This continental impact of a mountain region as a driver of evolution is not specific to the Andes. It also applies to the Himalayas or the Alps.

Pioneer Alfred Wegener: call for cooperation between earth and life sciences
"Already Alfred Wegener, when he presented his theory of continental drift at the Senckenberg Museum, advocated an interdisciplinary approach," says Prof. Dr. Volker Mosbrugger, Director General of the Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung and co-author of the paper. "But only today, a hundred years later, this cooperation is finally being realized." To understand formation and vanishing of global biodiversity, earth and life sciences but must join forces. A growing scientific interest in interdisciplinary projects, new molecular techniques and advanced reconstructions of Earth surface processes enable scientists to explain more comprehensively, how geology and climate interact to influence evolutionary processes. In their comment to the journal Nature Geoscience, the scientists argue that research should embrace these joint approaches, since comprehensive understanding of global biodiversity is only to be achieved if the interactions of geo- and biosphere are addressed by interdisciplinary efforts.
Publication:
Hoorn, C., Mosbrugger, V., Mulch, A. & A. Antonelli: Biodiversity from mountain building. Nature Geoscience, doi:10.1038/ngeo1742
Sabine Wendler LOEWE Biodiversität und Klima Forschungszentrum (BiK-F)Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen

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Chelyabinsk Meteor Shockwave Compilation

Der Meteor vom 15. Februar war ein schöner Weckruf, um die Gefährlichkeit kosmischer Geschosse zu demonstrieren (der nächste kommt im Oktober 2014, wenn ein großer Komet (Komet C/2013 A1 (Siding Spring))extrem nah am Mars vorbeisaust  Möglicherweise sogar trifft Wie Jan Hattenbach und Michael Khan berichten). Aber zurück zum Ereignis von Tscheljabinsk. Dieses Video zeigt die Druckwelle aus dem Blickwinkel einiger Sicherheitskameras. Man kann die enorme Kraft der Explosion gut erahnen. Und was hätte passieren können, wenn das hereinkommende Geschoss nur ein kleines wenig größer gewesen wäre...

Weather extremes provoked by trapping of giant waves in the atmosphere

The world has suffered from severe regional weather extremes in recent years, such as the heat wave in the United States in 2011 or the one in Russia 2010 coinciding with the unprecedented Pakistan flood. Behind these devastating individual events there is a common physical cause, propose scientists of the Potsdam Institute for Climate Impact Research (PIK). The study will be published this week in the US Proceedings of the National Academy of Sciences and suggests that man-made climate change repeatedly disturbs the patterns of atmospheric flow around the globe's Northern hemisphere through a subtle resonance mechanism.
“An important part of the global air motion in the mid-latitudes of the Earth normally takes the form of waves wandering around the planet, oscillating between the tropical and the Arctic regions. So when they swing up, these waves suck warm air from the tropics to Europe, Russia, or the US, and when they swing down, they do the same thing with cold air from the Arctic,” explains lead author Vladimir Petoukhov.
“What we found is that during several recent extreme weather events these planetary waves almost freeze in their tracks for weeks. So instead of bringing in cool air after having brought warm air in before, the heat just stays. In fact, we observe a strong amplification of the usually weak, slowly moving component of these waves,” says Petoukhov. Time is critical here: two or three days of 30 degrees Celsius are no problem, but twenty or more days lead to extreme heat stress. Since many ecosystems and cities are not adapted to this, prolonged hot periods can result in a high death toll, forest fires, and dramatic harvest losses.
Climate change caused by greenhouse-gas emissions from fossil-fuel burning does not mean uniform global warming – in the Arctic, the relative increase of temperatures, amplified by the loss of snow and ice, is higher than on average. This in turn reduces the temperature difference between the Arctic and, for example, Europe, yet temperature differences are a main driver of air flow. Additionally, continents generally warm and cool more readily than the oceans. “These two factors are crucial for the mechanism we detected,” says Petoukhov. “They result in an unnatural pattern of the mid-latitude air flow, so that for extended periods the slow synoptic waves get trapped.”
The authors of the study developed equations that describe the wave motions in the extra-tropical atmosphere and show under what conditions those waves can grind to a halt and get amplified. They tested their assumptions using standard daily weather data from the US National Centers for Environmental Prediction (NCEP). During recent periods in which several major weather extremes occurred, the trapping and strong amplification of particular waves – like “wave seven” (which has seven troughs and crests spanning the globe) – was indeed observed. The data show an increase in the occurrence of these specific atmospheric patterns, which is statistically significant at the 90 percent confidence level.
“Our dynamical analysis helps to explain the increasing number of novel weather extremes. It complements previous research that already linked such phenomena to climate change, but did not yet identify a mechanism behind it,” says Hans Joachim Schellnhuber, director of PIK and co-author of the study. “This is quite a breakthrough, even though things are not at all simple – the suggested physical process increases the probability of weather extremes, but additional factors certainly play a role as well, including natural variability.” Also, the 32-year period studied in the project provides a good indication of the mechanism involved, yet is too short for definite conclusions.
Nevertheless, the study significantly advances the understanding of the relation between weather extremes and man-made climate change. Scientists were surprised by how far outside past experience some of the recent extremes have been. The new data show that the emergence of extraordinary weather is not just a linear response to the mean warming trend, and the proposed mechanism could explain that.
Article: Petoukhov, V., Rahmstorf, S., Petri, S., Schellnhuber, H. J. (2013): Quasi-resonant amplification of planetary waves and recent Northern Hemisphere weather extremes. Proceedings of the National Academy of Sciences (Early Edition) [doi:10.1073/pnas.1222000110]
Weblink to the article (once it is published): www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1222000110

Mareike Schodder Presse- und ÖffentlichkeitsarbeitPotsdam-Institut für Klimafolgenforschung

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Wetter-Extreme: Neuer Mechanismus entdeckt – die Störung riesiger Wellen in der Atmosphäre

Eine ganze Reihe regionaler Wetter-Extreme hat in jüngster Zeit die Welt erschüttert – etwa die Hitzewelle in den USA 2011 oder jene in Russland 2010, als auch Pakistan überschwemmt wurde. Hinter diesen verheerenden Einzelereignissen gibt es eine gemeinsame physikalische Ursache, wie jetzt erstmals Wissenschaftler des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK) aufzeigen. Ihre Studie wird diese Woche in der US-Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht.
Das Ergebnis: Der vom Menschen verursachte Klimawandel stört wiederholt die Muster der Luftbewegungen rund um die nördliche Erdhalbkugel, und zwar wahrscheinlich durch einen raffinierten Resonanz-Mechanismus.
„Ein wichtiger Teil der globalen Luftströme in den mittleren Breiten der Erde hat normalerweise die Form von großen Wellen, die um den Planeten wandern und dabei zwischen den Tropen und der Arktis oszillieren“, erklärt der Leit-Autor Vladimir Petoukhov. „Wenn sie hinauf schwingen, so saugen diese Wellen warme Luft aus den Tropen nach Europa, Russland oder die USA; und wenn sie hinab schwingen, tun sie das Gleiche mit kalter Luft aus der Arktis.“
„Wir haben nun entdeckt, dass während mehrerer Wetter-Extreme in den letzten Jahren diese planetarischen Wellen gleichsam wie eingefroren waren, sie blieben wochenlang fast unverändert“, so Petoukhov. „Statt dass sie kühle Luft bringen, nachdem sie zuvor warme Luft gebracht haben, bleibt einfach die Wärme. Wir beobachten eine zunehmende Verlangsamung - eben durch die heftige Verstärkung der normalerweise schwachen sich langsam bewegenden Anteile dieser Wellen.“ Hierbei kommt es auf die Dauer an: Zwei oder drei Tage mit 30 Grad Celsius sind kein Problem, zwanzig Tage oder mehr aber führen zu extremem Hitzestress. Weil viele Ökosysteme und Städte hieran nicht angepasst sind, können ausgedehnte Hitzeperioden zu vermehrten Todesfällen, Waldbränden und Missernten führen.
Klimawandel, verursacht durch die Nutzung fossiler Brennstoffe und die dabei entstehenden Treibhausgase, bedeutet keine gleichmäßige globale Erwärmung. In der Arktis ist die relative Erhöhung der Temperaturen, verstärkt durch die Verringerung von Eis und Schnee, größer als im weltweiten Durchschnitt. Dies reduziert den Temperatur-Unterschied zwischen der Arktis und zum Beispiel Europa – Temperatur-Unterschiede aber sind ein wesentlicher Treiber für Luftströme. Außerdem ist die Erwärmung und Abkühlung der Kontinente stärker als jene der Ozeane. „Diese zwei Faktoren sind entscheidend für den von uns entdeckten Mechanismus“, sagt Petoukhov. „Sie führen zu einem unnatürlichen Muster in den Luftbewegungen der mittleren Breiten der Erde, so dass die langsamen synoptischen Wellen wie gefangen sind.“
Die Autoren haben Gleichungen entwickelt, welche diese Wellenbewegungen in der Atmosphäre beschreiben – und zeigen, unter welchen Bedingungen diese Wellen sich sehr stark verlangsamen und aufschaukeln. Die Wissenschaftler haben ihre Annahmen getestet an Standard-Sets von täglichen Wetterdaten der US National Centers for Environmental Prediction (NCEP). Tatsächlich konnte beobachtet werden, dass während der Wetter-Extreme der vergangenen Jahre besondere planetarische Wellen – etwa „Welle Sieben“, die rund um die Erde sieben Täler und Gipfel hat – zum Stillstand kamen und sich verstärkten. Die Daten zeigen eine Zunahme solcher spezieller atmosphärischer Muster, und zwar mit einer statistischen Verlässlichkeit von 90 Prozent.
„Unsere dynamische Analyse hilft, die wachsende Zahl von neuartigen Wetter-Extremen zu erklären“, sagt Hans Joachim Schellnhuber, Direktor des PIK und Ko-Autor der Studie. „Das ist ein ziemlicher Durchbruch, auch wenn die Dinge keineswegs einfach sind – die von uns dargelegten physikalischen Prozesse erhöhen die Wahrscheinlichkeit von Wetter-Extremen, aber selbstverständlich spielen mehrere weitere Faktoren eine Rolle, einschließlich natürlicher Schwankungen.“ Außerdem bietet der Zeitraum von 32 Jahren, der in dem Projekt untersucht wurde, zwar gute Hinweise auf den Mechanismus hinter den Extremen, ist aber zu kurz für abschließende Folgerungen.
Dennoch bringt die Studie einen deutlichen Fortschritt im Verständnis der Beziehungen zwischen Wetter-Extremen und dem vom Menschen verursachten Klimawandel. Die Wissenschaftler waren überrascht, wie weit jenseits des bislang Gekannten einige der jüngsten heftigen Wetter-Extreme lagen. Die neuen Daten zeigen, dass das Entstehen außerordentlicher Wetter-Ereignisse nicht einfach eine lineare Antwort auf den allgemeinen Trend der Erwärmung ist – und der jetzt aufgezeigte Mechanismus könnte das erklären.
Artikel: Petoukhov, V., Rahmstorf, S., Petri, S., Schellnhuber, H. J. (2013): Quasi-resonant amplification of planetary waves and recent Northern Hemisphere weather extremes. Proceedings of the National Academy of Sciences (Early Edition) [doi:10.1073/pnas.1222000110]
Weblink zum Artikel (sobald er veröffentlicht ist): www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1222000110

Mareike Schodder
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung

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Symphony of Science - Secret of the Stars

Invitation to the Joint annual conference of the German Mineralogical Society (DMG) and the German Geological Union (GV) together with the GV section SEDIMENT

Invitation to the Joint annual conference of the German Mineralogical Society (DMG) and the German Geological Union (GV) together with the GV section SEDIMENT

Conference dates: 15th - 19th September, 2013

Location: Eberhard Karls University of Tübingen

The broad spectrum of mineralogy and geology will be presented in nine main themes with numerous plenary and keynote lectures from invited internationally leading scientists. The conference theme is "Geofluids: Lubricants of the Dynamic Earth." This theme links different dynamic disciplines of Earth sciences. The scientific program also welcomes contributions from all fields of mineralogical, geological and sedimentological research.

List of Themes (each theme will have several sessions):

1. Tectonics, Structures & Metamorphism

2. Oceanography, Marine Geology & Terrestrial Surface Processes

3. Magmatic Processes

4. Ore and Mineral Resources

5. Energy and Environment, Public Lecture

6. Sediment Systems, Reservoirs, Basins

7. Applied Mineralogy / Material Sciences

8. New Advancements in Mineralogical, Geochemical & Geophysical Techniques

9. Archeometry, Museums & History of Science

10. Open Sessions

11. Young Sedimentologist Session 15^th of September 2013

List of Short Courses offered prior to the conference on 14th and 15th September:

1. Basin Modeling

2. Geostatistics

3. Introduction to Seismic Stratigraphy

4. Borehole Image Logs

5. Calcareous Algae in Sedimentary Systems

6. Low-Temperature Thermochronology and Cosmogenic Isotopes

Awards and financial support for young scientists:

The DMG is awarding the Paul Ramdohr award to a young scientist for an outstanding poster or oral presentation. All first-author students presenting a poster are eligible to compete for the GV Student Poster Award. Awards will also be given to an outstanding talk and poster given within the Young Sedimentologist Session. DMG and/or GV student members presenting posters or oral talks can apply for financial support.

Conference Calendar DMG-GV 2013:

March 1: Opening of Registration and abstract submission:

May 15: Deadline for early registration

May 15: Deadline for abstract submission

September 15: Board meetings and Icebreaker

September 15 – 19: Scientific program

September 16: Public lecture “Nuclear Waste Disposal”

September 17: Banquette

September 18: Film Highlight: Switch, to change the way we understand and use energy

Organization, contact and informations:

DMG: Marcus Nowak, GV: Todd Ehlers, SEDIMENT: Tom Aigner, James Nebelsick.

Detailed information about the conference can be found at www.dmg-gv2013.de. The organization team can be contacted at dmg-gv-2013@geo.uni-tuebingen.de .

Wir stammen von Steinen ab – oder: Woher nahm das erste Leben die Energie?

Forscher von der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf und vom University College London stellen in der renommierten Zeitschrift Cell ein Modell vor, wie sich die frühesten Formen des Lebens in der unmittelbaren Umgebung von unterseeischen Hydrothermalquellen entwickelt haben können. Kompartimente im Gestein der Quellen können die Prototypen für Zellen gewesen sein.
Der Schlüssel zum Leben ist Energie: Lebende Organismen benötigen hiervon große Mengen, um ihren Stoffwechsel anzutreiben und organische Moleküle zu produzieren. Bei den Frühformen des Lebens war der Energiebedarf nochmals deutlich höher als bei modernen Zellen, weil jenen ersten Lebensformen Enzyme fehlten, die auf katalytischem Weg eine deutlich effizientere Stoffumwandlungen ermöglichen. Der Schlüssel zur Energiebereitstellung ist, auch heute noch, ein Konzentrationsgefälle von Ionen über eine begrenzende Membran hinweg.
Prof. Dr. William Martin (Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, Institut für Molekulare Evolution) und Dr. Nick Lane (University College London, Department of Genetics, Evolution and Environment) erläutern in ihrem Artikel „The origin of membrane bioenergetics“ in der Zeitschrift Cell, wie in frühester Zeit die ersten Zellen geochemische Energie in biologische Ernergie überführen konnten. Die anorganischen Wände von natürlich entstehenden mineralischen Kompartimenten (winzigen Poren) in Hydrothermalquellen am Boden der Ur-Ozeane sind der Schlüssel.
Heutige Hydrothermalquellen weisen eben solche kleinen Kammern, etwa in der Größe einer biologischen Zelle, auf. Wo Wasserstoff-angereichertes alkalisches Wasser aus dem Erdinnern auf neutrales, ozeanisches Wasser trifft, resultiert ein Wasserstoff-Konzentrationsgefälle, ein Ionen-Gradienten, über diese Wände. Just solche Gradienten werden heute von allen Lebewesen für die Energiegewinnung genutzt. Aber heutige Lebewesen müssen diese Gradienten im Zuge der Atmung aufbauen, alkalische Hydrothermalquellen liefern die Gradienten umsonst. Diese Energiequelle konnten die Vorfahren der ersten Lebewesen anzapfen, um organische Moleküle, Grundbausteine des Lebens wie Aminosäuren und Nukleinsäuren, zu bilden. Kurzum: Diese mineralische Protozellen können die ersten Lebensformen gewesen sein.
Es fehlt der Schritt in die Freiheit: Hierzu war die „Erfinding“ einer organischen Zellmembran und einer Zellwand, die dem Innendruck der Zelle standhält, erforderlich. Nur so konnten diese Zellen aus ihrem anorganischen Gehäuse entkommen, und als freilebende Zellen im Ozean leben.
Die Autoren erkennen ein sehr ähnliches chemisches Verhalten auch bei bestimmten, heute noch vorkommenden Bakterien und Archaeen, die in ähnlich extremen Umgebungen leben, wie sie in den Urmeeren vor Jahrmilliarden geherrscht haben. Solche Acetat- und Methan-bildende Prokaryoten (Zellen ohne Zellkern) sind demnach direkte Nachfahren der allerersten Lebensformen.
Vor 150 Jahren tat sich die Menschheit schwer mit der Vorstellung Darwins, dass wir alle mit Affen verwandt sind. „Schauen wir weiter zurück in die Vergangenheit,“ so Dr. Lane und Prof. Martin, „so gehören letztendlich auch Gesteine zu unserem Stammbaum“. „Auf der frühen Erde gab es nur Gestein und Wasser“, so William Martin weiter, und: „Warum sollte also die Feststellung überraschen, dass wir von Steinen abstammen? Wir konnten Verbindungen zwischen einerseits den geologischen Gegebenheiten auf der frühen Erde, und andererseits bestimmten Gruppen der heute noch lebenden Zellen knüpfen. Eine solche Verbindung war bisher noch nicht bekannt.“

Nick Lane, William F. Martin, „The origin of membrane bioenergetics”, Cell – Vol. 151, Issue 7, 21. Dezember 2012

Dr. Victoria Meinschäfer 

Stabsstelle Kommunikation

Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf

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Angeblich ältestes geflügeltes Insekt der Welt ist kein Insekt

Das angeblich älteste komplett erhaltene geflügelte Insekt der Welt ist gar kein Insekt. Das hat ein internationales Forscherteam unter der Führung der Universität Göttingen herausgefunden. Das rund 360 Millionen Jahre alte Fossil war in Belgien gefunden und eine erste Analyse im vergangenen August veröffentlicht worden. Das Ergebnis der ausführlichen Nachuntersuchungen ist nun in der renommierten Fachzeitschrift Nature erschienen. Demnach wurden in der Erstbeschreibung offenbar wesentliche Teile des Fossils falsch gedeutet.
Das angeblich älteste komplett erhaltene geflügelte Insekt der Welt ist gar kein Insekt. Das hat ein internationales Forscherteam unter der Führung der Universität Göttingen herausgefunden. Das rund 360 Millionen Jahre alte Fossil war in Belgien gefunden und eine erste Analyse im vergangenen August veröffentlicht worden. Das Ergebnis der ausführlichen Nachuntersuchungen ist nun in der renommierten Fachzeitschrift Nature erschienen. Demnach wurden in der Erstbeschreibung offenbar wesentliche Teile des Fossils falsch gedeutet.
So weist das Fossil beispielsweise mehr als die nur sechs für Insekten typischen Beine auf. Organische Reste wurden als Mundwerke und Augen interpretiert, für die es nach Ansicht der Göttinger Wissenschaftler keine überzeugenden Hinweise gibt. Darüber hinaus sind keine Flügelreste erhalten – die ursprünglichen Beschreiber des Fossils hatten es als noch ungeflügelte Larve eines im Erwachsenenstadium geflügelten Tieres beschrieben. Aus Sicht der Göttinger Wissenschaftler könnte es sich dabei jedoch eher um einen während seines Zerfallsprozesses fossilisierten Kleinkrebs handeln.
Die Nachuntersuchungen von Prof. Dr. Rainer Willmann, Leiter der Abteilung Morphologie, Systematik und Evolutionsbiologie der Universität Göttingen, und seinen Kollegen Dr. Thomas Hörnschemeyer und Dr. Sven Bradler waren aufwändig: Mit hoch auflösender Kameratechnik machten die Forscher hunderte Aufnahmen von dem nur acht Millimeter großen Fossil. Diese wurden rechnerisch zusammengesetzt und analysiert, ergänzt durch exakte Zeichnungen auf der Grundlage von Stereomikroskop-Untersuchungen. „Die Erkenntnis, dass es sich bei dem Fossil nicht um ein Insekt handeln könnte, ist von besonderem Interesse“, so Prof. Willmann. „Die frühe Evolution dieser Tiergruppe ist so gut wie unbekannt. Außerdem sind Insekten von herausragender Bedeutung, weil sie von allen Tiergruppen die meisten Arten umfassen und seit ihrem ersten Auftreten im Zeitalter des Devon eine wichtige ökologische Rolle einnehmen.“
Originalveröffentlichung: T. Hörnschemeyer et al. Is Strudiella a Devonian Insect? Nature 494 E3. Doi: 10.1038/nature11887.
Thomas Richter Presse, Kommunikation und MarketingGeorg-August-Universität Göttingen

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Mike Stephenson: Fact, Fiction and Fracking

Radioaktive Abfälle: Das Projekt zur Atommülldeponie steht zur Debatte

Die nationale Kommission für öffentliche Debatten (CNDP) hat am 6. Februar 2013 den Zeitplan der auf vier Monate angelegten Debatte zur Errichtung der unterirdischen Atommülldeponie Cigéo festgelegt. Diese Demonstrationsanlage für die geologische Lagerung mittel- und hochradioaktiver Abfälle ist im Departement Meuse / Haute-Marne geplant. 
Es stehen zwei Optionen für diesen Zeitplan zur Debatte: entweder zwischen dem 15. Mai und dem 15. Oktober, um der Kampagne für die Kommunalwahlen im Frühjahr 2014 auszuweichen oder zwischen September und Dezember, um die Debatte über die französische Energiewende auszunutzen.

Nach der Verabschiedung des Gesetzes im Jahr 2006, das die Tiefenlagerung von hochradioaktiven Abfällen gestattet, wird diese Debatte den Start eines Prozesses einleiten, der bis 2019 andauern wird und durch zwei entscheidende Etappen gekennzeichnet ist: der Genehmigungsantrag für die Einrichtung des Standortes durch die französische Organisation für die Entsorgung radioaktiver Abfälle (ANDRA) im Jahr 2015 einerseits und die Verabschiedung eines neuen Gesetzes im Jahr 2016 über die Reversibilität des Standorts, d.h. die Möglichkeit der Entfernung radioaktiver Lagerbehälter über hundert Jahre andererseits. Am 4. Februar 2013 betonte die Ministerin für Ökologie, nachhaltige Entwicklung und Energie, Delphine Batho, bei einem Besuch des Standortes die Unterstützung des Projektes durch die Regierung.
Das "Untertagelabor ′Zentrum Meuse - Haute Marne′" – d.h. der experimentelle Standort für die Lagerung radioaktiver Abfälle - ist ein Tunnellabyrinth mit einer Länge von 1300 Metern und in einer Tiefe von 490 Metern. Das Ziel des ersten Experiments war die Bestimmung der Gesteinsart: das Labor befindet sich inmitten einer 130 Meter dicken Schicht aus Ton, wodurch die Geologen sicherstellen, dass sie mindestens 1 Million Jahre stabil bleibt. Teil der Experimente ist es, die Bewegungen des Gesteins zu messen: in Tunneln mit mehreren Metern Durchmesser, bewegt sich der Ton zwischen 10 und 20 Zentimetern in sechs Monaten und stabilisiert sich dann. In diesem Zusammenhang werden noch andere Arten der Fixierung, aus Metall oder Beton, untersucht. In die Stollen werden horizontale Kammern von 70 cm Durchmesser für Behälter mit hochradioaktiven Abfällen gegraben. Die Bohrlöcher, mit einer Anfangslänge von 10 Metern, wurden bis zu 100 Meter geprüft. In einigen Kammern simulieren Heizsonden die Hitzeeinwirkung auf das Felsgestein: es darf sich nicht über 90°C erhitzen, damit das Wasser nicht verdampft. Die Einführung der Behälter in die Tunnelkammern wird an der Oberfläche getestet. Bislang gibt es praktisch keine Tests mit nuklearen Materialien: nur wenige Radionuklide werden zur Untersuchung ihres Verhaltens in den Felsen eingebracht.
In diesem Jahr wird ein Stollenabschnitt mit Bentonit (Ton mit hohen Quell- und Absorptionsfähigkeiten) verschlossen, um die endgültige Schließung nach hundert Jahren Betrieb zu testen. Sollte das Projekt genehmigt werden, wird es in einer geologisch identischen Zone ein paar Kilometer entfernt, bei gleicher Tiefe, aber in größerem Maßstab umgesetzt: 3 x 5 Kilometer Fläche und 100 Kilometer Tunnel. Zwei 5 km lange abschüssige "Rampen" sorgen für den Umlauf der Behälter und Werkzeuge.
Nach einer Reihe gesetzlich festgelegter Überprüfungen könnten die ersten Abfälle 2025 in Cigéo gelagert werden.
Quellen: Artikel der Tageszeitung Les Echos – 06.02.2013 -
http://www.lesechos.fr/entreprises-secteurs/energie-environnement/actu/020254467...,
http://www.lesechos.fr/entreprises-secteurs/energie-environnement/actu/020254467... Pressemitteilung von enerzine – 06.02.2013 - http://www.enerzine.com/2/15252+cigeo---projet-de-texte-legislatif-sur-la-fiscal...
Redakteurin: Hélène Benveniste, helene.benveniste@diplomatie.gouv.frMarie de Chalup Wissenschaftliche AbteilungWissenschaftliche Abteilung, Französische Botschaft in der Bundesrepublik Deutschland

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Schiefergas: Genehmigung einer Machbarkeitsstudie über Alternativen zum Fracking

Das Parlamentarische Amt für die Bewertung der wissenschaftlichen und technologischen Entscheidungen (OPECST) gab am 31. Januar seine Zustimmung für eine Machbarkeitsstudie über die technischen Alternativen zum Fracking bei der Erforschung und Förderung von unkonventionellen Kohlenwasserstoffen (Schiefergas).
"Fracking, das per Gesetz vom 13. Juli 2011 für die Erforschung und Förderung von Kohlenwasserstoffen verboten wurde, ist eine alte Technik, die sich heute aufgrund der zunehmend geteilten umweltrechtlichen Erwägungen rasch entwickelt", sagte ein Mitglied des OPECST in einer Erklärung. Er fügte hinzu: "Es gibt bereits Wege zur Verbesserung dieser Technik, wie z.B. ein geringerer Wasserverbrauch und die reduzierte Verwendung von Chemikalien. (...) Zu den weiteren Möglichkeiten gehört der Einsatz von Propan, der in Nordamerika bereits praktiziert wird. Andere alternative Technologien werden ebenfalls erforscht und könnten in etwa zehn Jahren zur Anwendung kommen."
Die Sachverständigen, die all diese Wege sowie ihre wirtschaftlichen Auswirkungen untersuchen möchten, schlagen vor, dass ihre Studie in einen Zeitplan eingefügt wird, der es ihnen erlauben würde, zur nationalen Debatte über die Energiewende beizutragen. Ein Zwischenbericht wird im kommenden Frühjahr erwartet; der Abschlussbericht ist für Herbst vorgesehen.
Mehrere Umweltschutzverbände haben bereits ihr Missfallen zum Ausdruck gebracht.
Quellen:
- Pressemitteilung des französischen Senats – 31.01.2013 - http://www.senat.fr/presse/cp20130131a.html - Pressemitteilung von enerzine – 04.02.2013 - http://www.enerzine.com/12/15234+gaz-de-schiste---lopecst-rallume-la-flamme+.htm...
Redakteurin:
Hélène Benveniste, helene.benveniste@diplomatie.gouv.frMarie de Chalup Wissenschaftliche AbteilungWissenschaftliche Abteilung, Französische Botschaft in der Bundesrepublik Deutschland

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New satellite shows precise extent of the Arctic sea ice loss

Current measurements of the ESA ice thickness satellite CryoSat-2 have shown that the total mass of the Arctic sea ice was 36 per cent smaller last autumn than during the same period in the years 2003 to 2008. Five years ago the autumn ice volumes averaged 11900 km3. But in the second quarter of 2012 they had declined to 7600 km3. This conclusion is reached by an international research team after comparing the CryoSat data of the past two years with measurements of a former NASA satellite and with the results of sea ice investigations of the Alfred Wegener Institute, Helmholtz Centre for Polar and Marine Research.

When the Arctic sea ice melted so far in the late summer of last year that a new negative record was set up, sea ice physicist Stefan Hendricks could not have been closer to the course of events – in the Central Arctic. He and colleagues set out with helicopters from the research vessel POLARSTERN to survey the thickness of the remaining ice with a sea ice sensor; and this over an area of more than 3500 kilometres. Stefan Hendricks and colleagues use such datasets to check the measurement method and the measurement results of the CryoSat-2 ice satellite which the ESA (European Space Agency) launched into space on 8 April 2010.
The satellite has a radar altimeter which measures the height of the ice surface above the sea beneath. CryoSat-2 circles the Earth on an orbit which brings it closer to the North Pole than any of its predecessors. Its 1000 metre wide radar beam travels almost once over the entire Arctic within one month, collects high resolution data and, unlike its predecessor ICESat, also penetrates cloud cover. This is exciting technology which is helping scientists to learn more: “We now know that the CryoSat measurement method functions well. With the assistance of the satellite we have been able for the first time to prepare a virtually complete ice thickness map of the Arctic”, says sea ice physicist and co-author Stefan Hendricks from the Alfred Wegener Institute, Helmholtz Association for Polar and Marine Research (AWI). AWI sea ice experts have been measuring the thickness of the sea ice since 2003 in an ESA project.
The CryoSat data from the past two years prove that the ice cover in the Arctic was some 36 per cent smaller in the autumn of 2012 and around 9 per cent smaller in the winter than in the same two periods in the years from 2003 to 2008. Whilst the autumn volume of the ice averaged 11900 km3 up to five years ago, it shrank in the fourth quarter of 2012 to 7600 km3 – representing a decrease of 4300 km3. By contrast, the winter volume dropped from 16300 km3 (2003-2008) to 14800 km3 (2010-2012), a loss totalling 1500 km3.

The scientists primarily attribute these losses to the decline in the three to four metre thick, multiyear ice. “CryoSat data prove that this thick sea ice in a region to the north of Greenland, for example, at the Canadian Arctic Archipelago and also to the north east of Spitsbergen has disappeared”, says co-author Dr. Katharine Giles from University College London.
However, these new findings and the reliability of the CryoSat data are just the first step for the sea ice physicist Stefan Hendricks. “Measuring the sea ice via satellite has the great advantage that we are no longer dependent on the seasons and can also capture data in the winter. It was impossible to do this from an aircraft due to the darkness of Arctic winter”, explains Stefan Hendricks.
A constant measurement of the sea ice is urgently necessary, however. “We have been working towards this goal for years because only once we know how thick the winter ice in the entire Arctic is, can more accurate short term predictions about the development of the ice cover in the subsequent summer be made”, says Stefan Hendricks.

His personal goal is to soon be in a position to publish an AWI Arctic map with the current sea ice thickness every month. Stefan Hendricks: “Every scientist working on this subject will then be able to use this data simply and easily.”

The study appeared in the online issue of Geophysical Research Letters under the following title:
Seymour W. Laxon, Katharine A. Giles, Andy L. Ridout, Duncan J. Wingham, Rosemary Willatt, Robert Cullen, Ron Kwok, Axel Schweiger, Jinlun Zhang, Christian Haas, Stefan Hendricks, Richard Krishfield, Nathan Kurtz, Sinead Farrell, Malcolm Davidson (2013): CryoSat-2 estimates of Arctic sea ice thickness and volume, Geophysical Research Letters, online publication on 28 January 2013.

Ralf Röchert
Kommunikation und Medien
Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung 

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And Still They Move: Ann Druyan on Carl, Love, and Voyager [Carl Sagan Tribute Series]

LiDAR scanning landslides

Die Profiteure des Klimawandels

Das Klima wird wärmer und der Meeresspiegel steigt – eine Bedrohung für Inselstaaten. Wie Forscher unter Federführung der Universität Bonn herausgefunden haben, breiten sich gleichzeitig winzige einzellige Organismen in den Weltmeeren rasant aus, die die Folgen des Klimawandels mildern können: Mit ihren Kalkschalen stabilisieren die zu den Foraminiferen gehörenden Amphisteginen Küsten und Riffe. Die Ergebnisse sind nun in der internationalen Online-Fachzeitschrift „PLOS ONE“ erschienen.
Manche sehen aus wie kleine Sternchen, andere ähneln löchrigem Käse, wieder andere erinnern an winzige Muscheln: Die zu den Foraminiferen zählenden Amphisteginen sind extrem häufig und außerordentlich formenreich. Die meisten der rund 10.000 Foraminiferenarten leben auf dem Meeresboden in den Tropen und Subtropen, sind von einer Kalkschale umgeben und werden nicht einmal so groß wie ein Sandkorn. Trotzdem sind die Winzlinge zu enormen Leistungen fähig: „Foraminiferen sind Ökosystem-Ingenieure“, sagt Prof. Dr. Martin Langer vom Steinmann-Institut für Geologie, Mineralogie und Paläontologie der Universität Bonn. „Die Einzeller produzieren pro Jahr mit ihren Schalen bis zu zwei Kilogramm Kalk pro Quadratmeter Meeresboden und sind, nach den Korallen, die wichtigsten Sedimentproduzenten in tropischen Riffregionen.“
Rund 9.000 Kilometer entlang der Küste
Die Wissenschaftler der Universität Bonn untersuchten mit ihren Kollegen des Zoologischen Forschungsmuseums Alexander Koenig, der Universität Trier und der Woods Hole Oceanographic Institution (USA) die Verbreitung der winzigen Einzeller. Prof. Langer erfasste in den letzten Jahren die Verbreitung der Amphisteginen entlang der rund 9.000 Kilometer langen Küstenlinie vor Somalia, Kenia, Tansania, Mosambik, Südafrika, Namibia und Angola. „Das Vorkommen der Amphisteginen hängt entscheidend von der Temperatur sowie dem Salz- und Nährstoffgehalt der Ozeane ab“, sagt der Mikropaläontologe. So brauchen die Einzeller Wassertemperaturen von mindestens 14 Grad Celsius.
Bis 2100 breiten sich die Einzeller fast 300 Kilometer polwärts aus
Mit den Daten aus den Geländeuntersuchungen entwickelten die Forscher ein Artverbreitungsmodell, das berechnet, wo die Amphisteginen unter bestimmten Umweltbedingungen vorkommen. Mithilfe von Klimamodellen prognostizierten die Wissenschaftler anschließend die künftige Verbreitung der kalkschaligen Einzeller. „Die Amphisteginen zählen zu den Profiteuren der steigenden Temperaturen durch den Klimawandel“, fasst Prof. Langer zusammen. Bis zum Jahr 2050 breiten sich die Kalk-Einzeller durch die erwärmten Ozeane nach den Modellen um 180 Kilometer polwärts aus – das entspricht etwa 1,6 Breitengrade. Bis zum Jahr 2100 erhöht sich die durchschnittliche Temperatur in den Ozeanen vorsichtig geschätzt um rund 2,5 Grad Celsius. Dementsprechend dringen die Amphisteginen fast 300 Kilometer – rund 2,5 Breitengrade – weiter in Richtung der Pole vor.
Versauerung der Meere: „Survival of the Fittest“
„Unsere Modelle prognostizieren Ausbreitungsgeschwindigkeiten von bis zu acht Kilometer pro Jahr“, sagt die Doktorandin Anna Weinmann vom Steinmann-Institut der Universität Bonn. Korallen können ähnlich rasant in neue Bereiche vordringen. Allerdings macht ihnen die mit dem höheren Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre einhergehende Ozeanversauerung zu schaffen. Das Skelett der Korallen besteht aus Aragonit und ist damit viel säureempfindlicher als die Kalzitschale der Foraminiferen. „Amphisteginen und andere Foraminiferen übernehmen zunehmend die Kalkproduktion der Korallen und besetzen deren ökologische Nische. Ein Rollentausch vollzieht sich“, berichtet Prof. Langer.
Kalkproduzenten stabilisieren die Küsten und Riffe
Auf diese Weise werden in Zukunft Massenvorkommen von Foraminiferen den tropischen Meeresgrund prägen. Dafür gibt es auch zahlreiche Belege aus der Vergangenheit, zumal die Kalk-Einzeller die Ozeane bereits seit rund 600 Millionen Jahren besiedeln. „Der Fossilbericht zeigt: Immer wenn in der Erdgeschichte der Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre erheblich höher und die Ozeane deutlich wärmer waren, sind Foraminiferen die häufigsten Kalkproduzenten in den Riffen gewesen“, sagt der Mikropaläontologe. Die winzigen Kalk-Einzeller können damit absehbar auch einen Teil der Schäden durch den Klimawandel wieder wettmachen. Bereits heute klagen Inselstaaten über den ansteigenden Meeresspiegel und zunehmende Schäden an ihren Küsten. Prof. Langer: „Amphisteginen und andere Foraminiferen werden sich in den nächsten Jahrzehnten rasch ausbreiten und die Küsten und Riffe durch ihre hohe Kalkproduktion stabilisieren.“
Publikation: Climate-Driven Range Extension of Amphistegina (Protista, Foraminiferida): Models of Current and Predicted Future Ranges, PLOS ONE, DOI: 10.1371/journal.pone.0054443
Johannes Seiler Abteilung Presse und KommunikationRheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

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Profiting from Climate Change

The climate is getting warmer, and sea levels are rising – a threat to island nations. As a group of researchers lead by colleagues from the University of Bonn found out, at the same time, tiny single-cell organisms are spreading rapidly through the world's oceans, where they might be able to mitigate the consequences of climate change. Foraminifera of the variety Amphistegina are stabilizing coastlines and reefs with their calcareous shells. The study's results have now appeared in the international online journal "PLOS ONE." 

Countless billions of tiny, microscopic shelled creatures known as foraminifera inhabit the oceans of our planet: some of which look like little stars, others like Swiss cheese, and yet others like tiny mussels. They are extremely plentiful and exceptionally diverse in shape. Most of the approximately 10,000 foraminifera species live on the bottom of tropical and sub-tropical oceans, are surrounded by a calcareous shell, and do not even reach the size of a grain of sand. And yet, these tiny organisms are capable of enormous tasks. "Foraminifera are ecosystem engineers," says Prof. Dr. Martin Langer from the Steinmann-Institut für Geologie, Mineralogie und Paläontologie at the University of Bonn. "With their shells, these protozoa produce up to two kilograms of calcium carbonate per square meter of ocean floor. This often makes them, after corals, the most important producers of sediment in tropical reef areas."

About 9,000 kilometers along the coast
Together with their colleagues from the Zoologisches Forschungsmuseum Alexander Koenig, the University of Trier and the Woods Hole Oceanographic Institution (USA), the scientists from the University of Bonn studied the range of amphisteginid foraminifera. Amphisteginids are among the most conspicuous and ubiquitous foraminifera on coral reefs and tropical carbonate environments and often have been referred to as living sands. Over the past years, Prof. Langer has been capturing the range in which Amphisteginids occur along the about 9,000 kilometer-long coastline off Somalia, Kenya, Tanzania, Mozambique, South Africa, Namibia, and Angola. "The range of Amphistegina is essentially governed by ocean temperature and nutrient content of the waters," the micro-paleontologist explains. So, for example, these protozoa need a water temperature of at least 14 degrees Celsius.
By 2100, the protozoa will have spread almost 300 kilometers closer to the poles
Using the data from biogeographic terrain analyses, the researchers developed a species distribution model for calculating where Amphisteginid foraminifera occur under certain environmental conditions. Based on climate models, the researchers then forecast the future range of these calcareous shell protozoa. "Amphistegina are among those profiting from the rising temperatures as a result of climate change," summarizes Prof. Langer. According to the models, the calcareous protozoa will spread 180 km (or 1.6 degrees of latitude) closer to the poles through the warming oceans by 2050. By 2100, average ocean temperatures will increase by about 2.5 degrees Celsius according to conservative estimates. Accordingly, amphisteginid foraminifera will progress another almost 300 kilometers – about 2.5 degrees of latitude – closer to the poles.

Ocean acidification - survival of the fittest
"Our models are forecasting rates of spread of up to eight kilometers per year," says doctoral student Anna Weinmann from the Steinmann-Institut at the University of Bonn. Corals can spread into new territories at similarly high rates. They do, however, have problems with the acidification of the oceans that accompanies the increasing carbon dioxide rate in the atmosphere. The skeletons of corals consist of aragonite and are thus much more sensitive to acids than the fora-minifera's calcite shell. "Amphisteginids and other foraminifera are increasingly taking over calcium carbonate production from corals, thus occupying their ecological niche. This is a role reversal in process," reports Prof. Langer.
Calcium carbonate producers are stabilizing the coastlines and reefs
The rapid range extension and proliferation of amphisteginid and other tropical foraminifera will characterize tropical ocean floors of the future. There also is abundant evidence from the past to support this hypothesis; especially since these calcite protozoa have been inhabiting the oceans for about 600 million years already. "The fossil record shows that whenever during the history of Earth the carbon dioxide content of the atmosphere was considerably higher and the oceans were clearly warmer, foraminifera were among the most frequently occurring carbonate producers in tropical oceans," says the micropaleontologist. The capability to rapidly expand their biogeographic territory under changing climate conditions, and their prolific production of calcium carbonate, will make them key ecosystem engineers for the stabilization of reefs, beaches and islands. Island nations are already pointing to the rising ocean levels and increasing damage to their coasts today. Prof. Langer, "Amphisteginids and other foraminifera will rapidly spread in the decades to come and will contribute substantially to future tropical reef island resilience."
Publication: Climate-Driven Range Extension of Amphistegina (Protista, Foraminiferida): Models of Current and Predicted Future Ranges, PLOS ONE, DOI: 10.1371/journal.pone.0054443
Johannes Seiler
Abteilung Presse und Kommunikation
Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

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Mehr als soziale Gerechtigkeit: Umverteilung kann wirtschaftliches Wachstum fördern

Die staatliche Umverteilung von Reich zu Arm kann das wirtschaftliche Wachstum einer Gesellschaft nachhaltig fördern. Das hat eine theoretische Modellberechnung der Jacobs University in Zusammenarbeit mit der Universität Bremen und der ETH Zürich ergeben. Die Wissenschaftler konnten zeigen, dass eine Vermögensumverteilung nicht allein aus sozialen oder sicherheitspolitischen Erwägungen sinnvoll ist, sondern auch klare ökonomische Vorteile mit sich bringen kann. Die Ergebnisse wurden jetzt von „PLOS ONE“ veröffentlicht (DOI: 10.1371/journal.pone.0054904).
Grundlage der Ergebnisse sind eine mathematische Analyse und Computersimulationen, die den sogenannten Portfolio-Effekt auf den Bereich gesellschaftlicher Entwicklungen anwenden. Der Begriff Portfolio-Effekt stammt aus der Finanzwelt und beschreibt das Phänomen, dass ein breit gestreutes Aktien-Portfolio langfristig stabilere und höhere Renditen bringt als die Investition in einige wenige Wertpapiere, selbst wenn diese am erfolgversprechendsten erscheinen. „Denselben Effekt kann man auch bei sozialen Entwicklungen beobachten“, erklärt Jan Lorenz, Wissenschaftler an der Jacobs University und Erstautor der Studie. Der Mathematiker beschäftigt sich seit Langem mit sozialwissenschaftlichen Themen und hat für die aktuelle Untersuchung mit dem Wirtschaftswissenschaftler Fabian Paetzel und dem Systemdynamiker Frank Schweitzer zusammengearbeitet.

Da in modernen Gesellschaften das Humankapital, also die Kompetenzen und Fähigkeiten der Bürger, eine besondere Rolle für die Innovationskraft und damit das wirtschaftliche Wachstum spielt, haben sich die Wissenschaftler in ihren Berechnungen auf diesen Faktoren konzentriert. Stellt man sich das Individuum und seine Fähigkeiten als einzelne Aktie vor, dann ist die Gesellschaft das gesamte Portfolio. Durch Umverteilung sinke das Risiko, dass sich die Gesellschaft zunehmend auf immer weniger Leistungsträger für Innovationen verlässt, so Lorenz. „Wir haben das mit drei verschiedenen Besteuerungsmodellen durchgerechnet, bei denen die Steuereinnahmen in Humankapital reinvestiert werden. Das Erstaunliche ist: Das radikalste Modell, bei dem die Bürger alles oberhalb eines bestimmten steuerfreien Einkommen abgeben müssen, hat zu den höchsten Wachstumsraten geführt.“

Dem Jacobs-Wissenschaftler ist bewusst, dass die meisten Menschen intuitiv zu einer genau entgegengesetzten Strategie greifen würden. Die Gesellschaft neige dazu, ihr Kapital in einige wenige, besonders leistungsstarke Individuen, Unternehmen oder eben Wertpapiere zu investieren, so Lorenz. Wirtschaftlich sinnvoll sei aber das Gegenteil: „Die meisten ökonomischen Analysen betrachten den Prozess der Umverteilung als unvermeidbares Übel, das zwar das Wachstum hemme, aber nun einmal notwendig sei, um Gerechtigkeit herzustellen und soziale Unruhen zu vermeiden. Wir haben keine Studie gefunden, die sich mit diesen positiven ökonomischen Konsequenzen von Umverteilung beschäftigt hat“, betont Lorenz. „Unsere Berechnungen zeigen nun: Umverteilung könnte Wachstum fördern. Es gäbe für Regierungen also nicht nur altruistische, sondern ganz pragmatische volkswirtschaftliche Gründe, die Vermögenswerte einer Gesellschaft immer wieder umzuverteilen.“

Die theoretischen Erkenntnisse will Lorenz nun in Verhaltensexperimenten weiterverfolgen. Gemeinsam mit den Universitäten Bremen und Oldenburg ist eine Reihe von Versuchen geplant, in denen mit Probanden spielerisch gesellschaftliche Verhaltensweisen simuliert werden: „Unser jetziges mathematisches Modell kann die individuellen Entscheidungen der Bürger natürlich nicht berücksichtigen. Daher müssen wir uns nun anschauen, wie die Menschen im Einzelfall tatsächlich reagieren.“  
Originalpublikation unter:
http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0054904

Dr. Kristin Beck
Corporate Communications & Media Relations
Jacobs University Bremen

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Kontroverse um Struktur von flüssigem Wasser kann beigelegt werden – Mainzer Wissenschaftler bestätigen Tetraeder-Modell

Wissenschaftler der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) haben das ursprüngliche Modell über die Molekülbindung bei Wasser bestätigt und so den Weg gebahnt, damit die jahrelange wissenschaftliche Kontroverse über die Struktur von flüssigem Wasser beigelegt werden kann. Das fast 100 Jahre alte Tetraeder-Modell, wie es auch in den Chemielehrbüchern steht, besagt, dass jedes Wassermolekül mit vier naheliegenden Molekülen eine sogenannte Wasserstoffbrückenbindung eingeht. Dieses Bild war 2004 komplett ins Wanken geraten, als eine internationale Forschergruppe experimentell festgestellt hatte, dass ein Wassermolekül jeweils nur mit zwei anderen Molekülen verbunden ist. „Diese Messungen waren exzellent, aber sie zeigen nur eine Momentaufnahme“, teilt Prof. Dr. Thomas Kühne dazu mit. Er widerlegt die These der „Zweifachkoordinierung“ anhand von Computersimulationen, die auf einer neuartigen Kombination von zwei in seiner Gruppe kürzlich entwickelten Rechenmethoden beruhen.
Einige ganz besondere und einzigartige Eigenschaften von Wasser, wie der flüssige Aggregatzustand oder der hohe Siedepunkt, gehen auf die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Wassermolekülen zurück. Die H-Brücken entstehen infolge der unterschiedlichen Ladung von Sauerstoff- und Wasserstoff-Atomen, aus denen ein Wassermolekül besteht, und der resultierenden Dipolstruktur. Die traditionelle Sicht, die weithin akzeptiert war, ging von einer tetraedrischen Struktur von Wasser bei Raumtemperatur aus: Im Durchschnitt ist ein Wassermolekül mit den vier nächstliegenden Molekülen über zwei Donor- und zwei Akzeptorverbindungen gekoppelt. „Wir als Theoretiker haben in unseren Berechnungen im zeitlichen Mittel immer nur eine Vierfachkoordinierung beobachten können“, sagt Kühne. Dank der neuen Simulationen können er und sein Kollege Dr. Rustam Khaliullin nun das alte Modell bestätigen und darüber hinaus eine Erklärung für die 2004 gemessenen Zweifachbindungen liefern – die nämlich laut Kühne keine Zweifachkoordinierung sind, „sondern eine extreme augenblickliche Asymmetrie“.

Die vier Wasserstoffbrücken im Tetraedermodell sind demnach hinsichtlich der Stärke der H-Brücken stark asymmetrisch. Dies geht auf kleine momentane Störungen in dem Wasserstoffbrücken-Netzwerk zurück, die sich in Form von extrem schnellen Fluktuationen – sie ereignen sich auf einer Zeitskala von 100 bis 200 Femtosekunden – zeigen. Dadurch wird eine der beiden Donor- bzw. Akzeptorverbindungen kurzfristig wesentlich stärker als die andere. Diese Fluktuationen heben sich jedoch exakt auf, sodass im zeitlichen Mittel eine tetraedrische Struktur wiedererlangt wird.

Was 2004 in den Röntgenabsorptionsspektroskopie-Experimenten gemessen wurde, stammte von Wassermolekülen mit hoher momentaner Asymmetrie – weshalb praktisch nur zwei starke H-Brückenbindungen in einer ansonsten tetraedrischen Struktur zu sehen waren. „Unsere Befunde haben wichtige Folgen, weil sie dazu beitragen, die symmetrische und die asymmetrische Theorie über die Struktur von Wasser in Übereinstimmung zu bringen“, schreiben die Wissenschaftler in einer Veröffentlichung von Nature Communications. Die Ergebnisse dürften auch für die Untersuchung von molekularen oder biologischen Systemen in wässriger Lösung wie beispielsweise die Proteinfaltung von Bedeutung sein.

Die Arbeiten der Gruppe um Thomas Kühne gehen auf eine interdisziplinäre Zusammenarbeit zurück und wurden vom Schwerpunkt für Rechnergestützte Wissenschaften der JGU gefördert.
Veröffentlichung:
Thomas D. Kühne, Rustam Z. Khaliullin
Electronic signature of the instantaneous asymmetry in the first coordination shell of liquid water
Nature Communications, Februar 2013
DOI: 10.1038/ncomms2459

Petra Giegerich
Kommunikation und Presse
Johannes Gutenberg-Universität Mainz

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Exoplanets: detection, atmospheres and habitability

In diesem achten Teil der internet-basierten Live-Vorträge gibt Dr. Heike Rauer einen Überblick über den aktuellen Stand der Such nach Exoplaneten, mit besonderer Berücksichtigung der terrestrischen Planeten.

Happy Birthday, Mary Leaky

Heute hätte Mary Leaky ihren 100. Geburtstag. Google war so freundlich, ihr dafür einen eigenen Doodle zu spendieren.

Bodensteckbriefe norddeutscher Böden

Das Ministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz des Landes Brandenburg hat Steckbriefe Brandenburger (und damit norddeutscher) Bodentypen ins Netz gestellt. Ganz praktisch, wenn man sich für Bodenkunde interessiert, zur Vorbereitung von Exkursionen und für die Schule. Die vorgestellten Böden sind:  Lockersyrosem, Kippen-Regosol, Pararendzina, Parabraunerde-Tschernosem, Braunerde, Podsol-Braunerde, Gley-Braunerde, Parabraunerde, Lessivé aus Sandlöss, Braunerde-Fahlerde, Bänderfahlerde, Podsol, Pseudogley, Kolluvisol, Wölbäcker, Rieselfeldboden, Stadtboden, Gley, Auengley, Vega-Gley, Moorgley, Gley mit Raseneisenerde, Kalkmudde, Übergangsmoor, Erd-Niedermoor, Mulm-Niedermoor, Moorkultosol, „Tertiär”-Podsol, Fuchserde, Salzboden, Soll.

Steckbriefe Brandenburger Böden - Übersicht

via digital-geography.com

Coral Reefs & Climate Change

Asteroid 2012 DA14 to Safely Pass Earth

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