Mittwoch, 30. Januar 2013

Geo-Musik: Glaciers and Snowflakes - Richard Alley

Richard Alley hat wieder zugeschlagen. Eine gesungene Vorlesung in Glaziologie.

Donnerstag, 24. Januar 2013

Runrig - Move a Moutain

Ein Delfin bittet um Hilfe

Wie cool ist das denn? Da kommt ein Delfin zu einem Taucher  und scheint ihn um Hilfe zu bitten, weil er sich in einer Angelschnur oder dergleichen verheddert hat (diese Schnüre, ebenso wie Nylon oder sonstige Kunststoffe können für sehr viele Tiere zu einer tödlichen Falle werden!). Die Kamerafrau, Martina Wing, welche das Ereignis vor Hawaii gefilmt hat, wird dazu interviewt. Ich finde da ganze schon ziemlich bemerkenswert, auch wenn man die Tatsache bedenkt, dass diese Delfine hochintelligent sind, und dieser spezielle möglicherweise auch Erfahrung mit Menschen hat. Immerhin muss hier ein Lebewesen in einer Notlage ein anderes Lebewesen einer komplett fremden Spezies um Hilfe bitten und sich dabei auch sehr in dessen Hände begeben, auf Gedeih und Verderb.

Update: da das Video entfernt wurde, zeige ich hier ein anderes:

Geo-Video: Biosignatures of microbial life (early Earth) and the search for life on Mars

Mittwoch, 23. Januar 2013

Neue Eiskern-Studie: Grönlands Eisschild schrumpfte während der Eem-Warmzeit nur minimal

Einem internationalen Forscherteam ist es zum ersten Mal gelungen, die Schichtung des grönländischen Eisschildes aus der zurückliegenden Eem-Warmzeit (130 000 bis 115 000 Jahre vor heute) vollständig zu rekonstruieren.
Mithilfe dieser Eisdaten können die Wissenschaftler jetzt sagen, wie warm es damals in Grönland wurde und wie der Eispanzer auf die Klimaveränderungen reagierte. Das überraschende Fazit ihrer Studie, die heute im Fachmagazin Nature erscheint: Bei Lufttemperaturen, die bis zu acht Grad Celsius höher waren als im 21. Jahrhundert, schrumpften die Eismassen im Vergleich zu heute weitaus weniger als vermutet. Der grönländische Eisschild hatte demzufolge auch einen viel kleineren Anteil am damaligen Anstieg des Meeresspiegels als bisher angenommen. Sollte der aktuelle Temperaturanstieg in Grönland anhalten, gelten die Reaktionen des Eisschildes im Zuge der Eem-Warmzeit als ein mögliches Zukunftsszenario für die Eismassen der Insel.
In einer grönländischen Sage heißt es, Erik, der Wikinger sei bei seinem ersten Landgang auf der Insel so beeindruckt gewesen von der fruchtbaren Fjordlandschaft, dass er dem Eiland den Namen „Grönland“ (übersetzt „grünes Land“) gab. Je nachdem, wie weit der Wikinger im Jahr 982 jedoch in das Landesinnere vorgestoßen sein mag, dürfte er auch die Ausläufer des grönländisches Eispanzers entdeckt haben. Denn wie ein internationales Forscherteam nun herausgefunden hat, war Grönland weder zu Eriks Lebzeiten noch rund 125.000 Jahre früher, zum Höhepunkt der zurückliegenden Eem-Warmzeit, eisfrei. Im Gegenteil: Der Eispanzer hatte seit dem Hochstand der dem Eem vorangegangenen Kaltzeit etwa 400 Meter an Mächtigkeit verloren und war am Ende der Wärmeperiode vor 130.000 bis 115.000 Jahren etwa 130 Meter niedriger als heute. Sein Volumen war im gleichen Zeitraum um maximal ein Viertel geschrumpft.
Zu diesem Ergebnis kommen die Wissenschaftler aus 14 Nationen, nachdem sie den unteren Teil eines 2540 Meter langen Eisbohrkernes aus Nordgrönland untersucht haben und erstmals seine in der Tiefe durcheinandergebrachte Schichtung rekonstruieren konnten. „Wir wussten, dass das Eis aus einer Tiefe von 2200 bis 2450 Meter aus der Eem-Warmzeit stammte. Die Herausforderung war jedoch, in diesem Eis ‚zu lesen’. Denn im Gegensatz zu dem darüber liegenden jüngeren Eiszeit-Eis, dessen einzelne Jahresschichten wie Tortenböden übereinanderliegen, hatten sich die einzelnen Schichten des Eem-Eises und die Schichten aus dem Übergang in die letzte Eiszeit wie eine zusammengeschobene Tischdecke mit aufliegender Serviette ineinander gefaltet“, erzählt die am Projekt beteiligte Expertin für Eisdeformation und Mikrostrukturen Dr. Ilka Weikusat vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung.

Um Ordnung und somit eine zeitliche Abfolge in dieses Schichtchaos zu bringen, haben die Wissenschaftler den grönländischen Eispanzer mit Radiowellen vermessen, die physikalischen Eigenschaften des Eiskerns untersucht, die Wasser- und Sauerstoff-Isotopenzahl bestimmt, überprüft, wie viel Methan die im Eis eingeschlossene Luft enthielt und all diese Werte am Ende mit Eem-Daten aus der Antarktis und anderen Orten der Welt verglichen. Im Anschluss daran konnten sie dann ihre eigentlichen Fragen nach den Temperatur- und Eisbedingungen auf Grönland während der Eem-Warmzeit beantworten.

„Unsere Daten zeigen, dass es während der Eem-Warmzeit in Nordgrönland bis zu acht Grad Celsius wärmer war als heute“, sagt Projektleiterin Prof. Dorthe Dahl-Jensen von der Universität Kopenhagen. Dass der grönländische Eispanzer auf diesen Temperaturanstieg nicht so empfindlich reagiert habe, wie bisher gedacht, sei die gute Nachricht der Studie.
Eine schlechte Nachricht gibt es allerdings auch: „Wenn der grönländische Eisschild damals nicht vollständig verschwunden ist, bedeutet dies im Umkehrschluss, dass die Eismassen der Antarktis hauptverantwortlich dafür waren, dass der Meeresspiegel während des Eems vier bis acht Meter höher war als heute“, sagt Dorthe Dahl-Jensen.

Und noch etwas gibt der Projektleiterin zu denken: Während der Eem-Warmzeit ist der Schnee an der Gletscheroberfläche immer wieder erheblich geschmolzen und das Schmelzwasser in die darunterliegenden Schneeschichten gesickert. Dafür sprechen Schichten aus wiedergefrorenem Schmelzwasser, welche die Forscher im Eiskern gefunden haben.

Ein ähnlich großes Schmelzereignis hatten Dorthe Dahl-Jensen und ihr NEEM-Team (NEEM = North Greenland Eemian Ice Drilling Project) bei ihren letzten Bohrungen im Sommer des vergangenen Jahres beobachtet. „Die warmen Oberflächentemperaturen des Sommers 2012 haben uns wirklich überrascht. Es hat geregnet und wie damals im Eem ist das Schmelzwasser versickert und in der Tiefe wieder gefroren“, erzählt Dorthe Dahl-Jensen. Ihrer Meinung nach war der vergangene Sommer ein Extremereignis. Dennoch steige mit der vorhergesagten Erwärmung Grönlands die Wahrscheinlichkeit, dass sich ein solches Ereignis in den kommenden 50 bis 100 Jahren wiederhole und das Klima eem-ähnliche Züge annähme.
Die neu gewonnenen Eis- und Temperaturdaten für Grönland sollen jetzt in Klimamodelle einfließen und deren Vorhersagegenauigkeit weiter verbessern. „Diese neuen Erkenntnisse sind wirklich aufregend. Sie widerlegen nicht nur alle Schreckensszenarien, denen zufolge der grönländische Eispanzer im Zuge einer Warmzeit im Nu verschwindet. Sie bestätigen zudem Modellrechnungen, die schon vor über einem Jahrzehnt am Alfred-Wegener-Institut gemacht wurden“, sagt Prof. Heinrich Miller, Mitautor der Studie und Helmholtz-Professor für Glaziologie am Alfred-Wegener-Institut.

Das NEEM-Projekt
Das North Greenland Eemian Ice Drilling Project (NEEM) ist ein internationales Eiskern-Forschungsprojekt, an dem Wissenschaftler aus 14 Nationen mitarbeiten. Ziel dieses Projektes war es, in Nord-West-Grönland (Camp-Koordinaten: 77.45° N 51.06 °W) so tief in das grönländische Inlandeis zu bohren, dass Eisschichten aus der letzten Warmzeit, dem Eem, erreicht werden. In gerade einmal zwei Sommern gelang es dem Forscherteam, mit ihrem Eiskernbohrer bis in eine Tiefe von 2500 Meter – also bis zur Unterseite des Eispanzers – vorzustoßen. Dabei bargen sie die ersten vollständigen Proben von Eis, das sich in der letzten zurückliegenden Warmzeit, dem Eem, gebildet hatte. Es enthält Informationen über die damalige Durchschnittstemperatur, die Niederschlagsmenge und den Gehalt von Treibhausgasen in der Atmosphäre. Diese Daten sollen helfen, die gegenwärtigen und zukünftigen Klimaentwicklungen zu verstehen und bessere Vorhersagen treffen zu können.
Ralf Röchert
Kommunikation und Medien
Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung 

Via Informationsdienst Wissenschaft

Kohlenstoff aus dem Erdinneren: eine Quelle für den Kohlenstoffkreislauf der Erde

Bayreuther Geowissenschaftler veröffentlichen in "Nature" neue Erkenntnisse zu Oxidationsprozessen im Erdmantel.
Der Kohlenstoffkreislauf der Erde ist, vor allem wegen seiner Bedeutung für den Klimawandel, von zentralem Interesse für die umwelt- und geowissenschaftliche Forschung. Auf welchen Wegen und durch welche chemischen Prozesse gelangt Kohlenstoff aus dem Erdinneren an die Erdoberfläche und weiter bis in die Atmosphäre? Diese komplexe Frage ist sowohl unter erdgeschichtlichen Aspekten als auch im Hinblick auf globale Klimaprognosen von wachsendem Interesse. Bei der Aufklärung der Prozesse, die kohlenstoffhaltige Mineralien im Erdinneren entstehen lassen und zur Freisetzung von Kohlendioxid führen, ist ein Forschungsteam am Bayerischen Geoinstitut – einem Forschungszentrum der Universität Bayreuth – jetzt einen wesentlichen Schritt vorangekommen. In Hochdruck-Experimenten stellte sich heraus, dass derartige Prozesse im Erdmantel von der bisherigen Forschung deutlich unterschätzt worden sind. Im Forschungsmagazin „Nature“ präsentieren die Bayreuther Wissenschaftler um Prof. Dr. Daniel Frost und Dr. Catherine McCammon ihre Ergebnisse.
Redox-Reaktionen im Erdinneren:
Wechselwirkungen von Diamant und Eisen

Die Entstehung kohlenstoffhaltiger Mineralien im Erdinneren beruht auf chemischen Reaktionen, die in der Forschung als „Redox-Reaktionen“ bezeichnet werden. Für diese Reaktionen ist es charakteristisch, dass Elektronen von einem Material auf ein anderes Material übergehen. Chemisch gesprochen, wird das Material, das die Elektronen abgibt, oxidiert; das Material, das sie aufnimmt, wird hingegen reduziert. Redox-Reaktionen sind am Stoffwechsel und an der Photosynthese lebender Organismen ebenso beteiligt wie an oberirdischen Verbrennungs- und Korrosionsprozessen.

Aber auch im Erdinneren finden Redox-Reaktionen statt. Hier bewirken sie beispielsweise, dass durch die Oxidation von Diamantgestein kohlenstoffhaltige Mineralien entstehen. Diese Mineralien setzen ihrerseits Kohlendioxid frei, das im Magma gebunden und über vulkanische Prozesse bis zum Meeresboden hinauftransportiert wird. Weil Diamant- und Eisenanteile im Gestein des Erdinneren oftmals räumlich benachbart sind, ist die Oxidation von Diamant in vielen Fällen an die Reduktion von Eisen gekoppelt.
Von der Forschung bisher unterschätzt:
Oxidationsprozesse im Erdmantel
Die Voraussetzungen für Oxidationsprozesse sind im Erdinneren unterschiedlich gut ausgeprägt. Je höher die Sauerstoff-Fugazität – also der effektive Druck des Sauerstoffs – in einer Gesteinsschicht ist, desto intensiver sind die darin ablaufenden Oxidationsprozesse. Den Bayreuther Wissenschaftlern ist es nun gelungen, die Sauerstoff-Fugazität in unterschiedlichen Tiefen des Erdinneren mit einer bisher unerreichten Präzision zu bestimmen. Mithilfe der Hochdruckpressen im Bayerischen Geoinstitut wurden Gesteinsproben extrem hohen Drücken ausgesetzt, wie sie in verschiedenen Tiefen des Erdinneren herrschen. Das Ergebnis: Im oberen Erdmantel, insbesondere in einer Tiefe von rund 150 Kilometern, sind die Voraussetzungen für Oxidationsprozesse erheblich günstiger als bisher angenommen.
"Unsere Experimente führen deshalb zu der Schlussfolgerung: In einem viel größeren Umfang, als dies bisher für möglich gehalten wurde, haben sich karbonhaltige Mineralien im oberen Erdmantel dadurch herausgebildet, dass Gestein aus tieferen Erdschichten aufwärts gelangt und oxidiert ist", erklärt Dr. Catherine McCammon. Und ihr Kollege Prof. Dr. Daniel Frost ergänzt: "Oxidationsprozesse in einer Tiefe zwischen 120 und 150 km führen dazu, dass Diamanten und Graphit in Kohlendioxid umgewandelt werden. Dies verursacht Schmelzprozesse und in deren Folge eine Freisetzung von Kohlendioxid aus dem Erdinneren. Wir haben es hier mit einer Kohlendioxid-Quelle zu tun, die am Kohlenstoffkreislauf der Erde wesentlich beteiligt ist." Für Forschungsarbeiten zu extrem hohen Drücken im Erdinneren ist Daniel Frost im Jahre 2008 mit einem European Advanced Grant, dem höchsten Forschungspreis der Europäischen Union, ausgezeichnet worden.

The oxidation state of the mantle and the extraction of carbon from Earth’s interior,
in: Nature 493, 84–88 (03 January 2013)
DOI: 10.1038/nature11679
Christian Wißler
Mediendienst Forschung
Universität Bayreuth

Via Informationsdienst Wissenschaft 

Dienstag, 22. Januar 2013

Unprecedented glacier melting in the Andes blamed on climate change

Glaciers in the tropical Andes have been retreating at increasing rate since the 1970s, scientists write in the most comprehensive review to date of Andean glacier observations. The researchers blame the melting on rising temperatures as the region has warmed about 0.7°C over the past 50 years (1950-1994). This unprecedented retreat could affect water supply to Andean populations in the near future. These conclusions are published today in The Cryosphere, an Open Access journal of the European Geosciences Union (EGU).
The international team of scientists – uniting researchers from Europe, South America and the US – shows in the new paper that, since the 1970s, glaciers in tropical Andes have been melting at a rate unprecedented in the past 300 years. Globally, glaciers have been retreating at a moderate pace as the planet warmed after the peak of the Little Ice Age, a cold period lasting from the 16th to the mid-19th century. Over the past few decades, however, the rate of melting has increased steeply in the tropical Andes. Glaciers in the mountain range have shrunk by an average of 30-50% since the 1970s, according to Antoine Rabatel, researcher at the Laboratory for Glaciology and Environmental Geophysics in Grenoble, France, and lead author of the study.
Glaciers are retreating everywhere in the tropical Andes, but the melting is more pronounced for small glaciers at low altitudes, the authors report. Glaciers at altitudes below 5,400 metres have lost about 1.35 metres in ice thickness (an average of 1.2 metres of water equivalent [see note]) per year since the late 1970s, twice the rate of the larger, high-altitude glaciers.

“Because the maximum thickness of these small, low-altitude glaciers rarely exceeds 40 metres, with such an annual loss they will probably completely disappear within the coming decades,” says Rabatel.
The researchers further report that the amount of rainfall in the region did not change much over the past few decades and, therefore, cannot account for changes in glacier retreat. Instead, climate change is to blame for the melting: regional temperatures increased an average of 0.15°C per decade over the 1950-1994 period.
“Our study is important in the run-up to the next IPCC report, coming out in 2013,” says Rabatel. The Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) has pointed out that tropical glaciers are key indicators of recent climate change as they are particularly sensitive to temperature changes. The tropical Andes host 99% of all tropical glaciers in the world, most of them in Peru.
The research is also important to anticipate the future behaviour of Andean glaciers and the impact of their accelerated melting on the region. “The ongoing recession of Andean glaciers will become increasingly problematic for regions depending on water resources supplied by glacierised mountain catchments, particularly in Peru,” the scientists write. Without changes in precipitation, the region could face water shortages in the future.

The Santa River valley in Peru will be most affected, as its hundreds of thousands of inhabitants heavily rely on glacier water for agriculture, domestic consumption, and hydropower. Large cities, such as La Paz in Bolivia, could also face shortages. “Glaciers provide about 15% of the La Paz water supply throughout the year, increasing to about 27% during the dry season,” says Alvaro Soruco, a Bolivian researcher who took part in the study.
In their comprehensive review of Andean glaciers, the scientists synthesised data collected over several decades, some dating as far back as the 1940s. “The methods we used to monitor glacier changes in this region include field observations of glacier mass balance, and remote-sensing measurements based on aerial photographs and satellite images for glacier surface and volume changes,” explains Rabatel.

The study takes into account data collected for glaciers in Colombia, Ecuador, Peru and Bolivia, covering a total of almost a thousand square kilometres. This corresponds to about 50% of the total area covered by glaciers in the tropical Andes in the early 2000s.
The research was conducted to provide the scientific community with a comprehensive overview of the status of glaciers in the tropical Andes and determine the rate of retreat and identify potential causes for the melting. But the authors hope the results can have a wider impact.
“This study has been conducted with scientific motivations, but if the insight it provides can motivate political decisions to mitigate anthropogenic impact on climate and glacier retreat, it will be an important step forward,” Rabatel concludes.
The peer-reviewed scientific article is available online, from the publication date onwards, at http://www.the-cryosphere.net/recent_papers.html. Please contact the EGU Media and Communications Officer if you would like the final version of the paper before the publication date.

The discussion paper (before peer review) and reviewers comments is available at http://www.the-cryosphere-discuss.net/6/2477/2012/tcd-6-2477-2012-discussion.htm...
Dr. Bárbara Ferreira EGU Executive OfficeEuropean Geosciences Union

Via Informationsdienst Wissenschaft

Montag, 21. Januar 2013

Kosmische Kollision in unserer Galaxis


Astrophysiker der Universität Jena klären Ursache kosmischer Strahlung aus dem Jahr 774/5 auf
Es ist das Ergebnis einer gewaltigen kosmischen Explosion: wenn zwei extrem kompakte Himmelskörper miteinander verschmelzen, wird blitzartig eine riesige Menge Energie freigesetzt. Ein kurzer Gammastrahlenblitz (engl.: Gamma Ray Burst) entsteht, dessen Strahlung durch das All rast. Solche Blitze lassen sich auch noch in vielen tausend Lichtjahren Entfernung von der Erde aus beobachten.
Während die bisher registrierten Gammablitze jedoch stets auf sehr weit entfernte Ereignisse im Weltall zurückgehen, haben Wissenschaftler der Friedrich-Schiller-Universität Jena jetzt erstmals Hinweise auf einen kurzen Gammastrahlenblitz aus unserer Galaxis gefunden – in kosmischen Dimensionen also direkt vor unserer Haustür. Darüber berichten die Jenaer Astrophysiker in dieser Woche im angesehenen Fachmagazin „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society“. Prof. Dr. Ralph Neuhäuser und sein Mitarbeiter Dr. Valeri Hambaryan vom Astrophysikalischen Institut der Uni Jena liefern in ihrer heute (21. Januar) veröffentlichten Arbeit die erste plausible Erklärung für ein Ereignis, das vor mehr als 1.200 Jahren unseren Planeten erschütterte.
Dessen Spuren reichen zurück bis ins frühe Mittelalter der Jahre 774 und 775: Während Karl der Große das Langobardenreich in Nord- und Mittelitalien erobert und sich zum König der Langobarden krönen lässt; während er Krieg gegen die Sachsen führt und Leo IV. neuer Kaiser des Byzantinischen Reiches wird; genau in dieser Zeit erreichte die Erde die Strahlung einer gigantischen Sternenkollision. Die Folge: ein Schauer kosmischer Strahlung sorgte für einen bisher nie beobachteten Anstieg des radioaktiven Kohlenstoffs „14C“ und des Beryllium-Isotops „10Be“ in der Erdatmosphäre.
„Wir gehen davon aus, dass es damals in 3.000 bis 12.000 Lichtjahren Entfernung einen kurzen Gammablitz gegeben hat“, erläutert Prof. Neuhäuser, „wahrscheinlich durch die Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher, Neutronensterne oder Weißer Zwerge.“ Diese nur höchstens zwei Sekunden andauernde Explosion setzte so viel Energie frei, dass davon in der Erdatmosphäre noch etwa die Energiemenge von 14.000 Hiroshima-Atombomben ankam, verdeutlicht der Inhaber des Jenaer Lehrstuhls für Astrophysik. Ob die Menschen das damals überhaupt bemerkt haben, sei allerdings fraglich. Fest steht für die Forscher jedoch: „Würde sich ein solches Ereignis heute wiederholen, so wären die Folgen spürbar“, sagt Dr. Hambaryan. Zwar seien Mensch und Natur durch die Atmosphäre vom Großteil der kosmischen Strahlung geschützt, nicht aber die zahlreichen Satelliten, die die Erde umkreisen. Die würden möglicherweise ausfallen oder beschädigt werden. Allerdings, so beruhigen die Forscher, seien solche Ereignisse sehr selten – im Mittel komme es nur einmal in Tausenden bis Zehntausenden von Jahren vor.
Dem Gammablitz auf die Spur kamen die Forscher im Sommer 2012 als japanische Wissenschaftler in rund 3.000 Jahre alten Zedern einen sprunghaften Anstieg des radioaktiven Kohlenstoff-Isotops „14C“ ausgemacht hatten. „Die Jahresringe der Bäume erlauben eine sehr präzise Datierung dieses Anstiegs auf das Jahr 774 oder 775“, sagt Prof. Neuhäuser. Parallel ließ sich aus Bohrkernen aus dem antarktischen Eis ablesen, dass im selben Zeitraum ebenfalls sehr große Mengen „10Be“ in der Erdatmosphäre entstanden und eingelagert wurden.
Seither rätselten die Forscher weltweit über die Ursachen des Anstiegs der radioaktiven Isotope. „Sowohl die normale Sonnenaktivität als auch eine Supernova scheiden als mögliche Ursachen aus“, erklärt Neuhäuser. Die Astrophysiker der Uni Jena haben daher die Möglichkeit eines kurzen Gammablitzes als Quelle der kosmischen Strahlung geprüft und fanden ihre Vermutung bestätigt. „Sowohl die Energie als auch das Spektrum der Strahlung, die damals die Atmosphäre traf, lassen sich mit einem kurzen Gammablitz sehr genau erklären“, so Neuhäuser. Ein letzter Beweis stehe allerdings noch aus: die Entdeckung der „Überreste“ der kosmischen Kollision. Wenn es tatsächlich einen kurzen Gammablitz gegeben hat, so muss dabei entweder ein neuer massereicher Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch entstanden sein.
Original-Publikation:
V. V. Hambaryan, R. Neuhäuser: A galactic short gamma-ray burst as cause for the 14C peak in AD 774/5, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 2013, http://mnras.oxfordjournals.org/content/early/2013/01/08/mnras.sts378.full
Dr. Ute Schönfelder Stabsstelle Kommunikation/PressestelleFriedrich-Schiller-Universität Jena

via Informationsdienst Wissenschaft

Donnerstag, 17. Januar 2013

Ein Spielzimmer für die Wissenschaft


Kinder lernen Naturwissenschaften und Technik / Didaktiker der Universität Münster bieten neues Weiterbildungsprogramm im Bereich frühkindliche Erziehung an
 Das Seminar für Didaktik des Sachunterrichts der Universität Münster bietet ein neues Weiterbildungsprogramm im Bereich frühkindliche Erziehung an. Unter dem Titel "KiNT-Elementar" richtet es sich an diejenigen, denen die Anregung und Begleitung von spielerischen Lernprozessen in Naturwissenschaften und Technik bei Kindern im Kindergarten ein Anliegen ist: Eltern, Erzieherinnen und Erzieher sowie Vertreter von Bildungseinrichtungen. Nicht zuletzt soll das Programm auch Lehrer an Berufskollegs für Erzieher ansprechen. Um den Übergang vom Kindergarten zur Grundschule zu stärken, wird auch ein Weiterbildungsprogramm für Lehrpersonen in der Schuleingangsphase angeboten.
Das von der "Deutschen Telekom Stiftung" durch eine Stiftungsprofessur unterstützte Weiterbildungsangebot geht davon aus, dass sich Kinder in jedem Alter für naturwissenschaftliche und technische Inhalte interessieren und sich auf spielerische Art produktiv mit diesen auseinandersetzen können. "Gerade in einer zunehmend technologisierten Gesellschaft ist es sinnvoll, Kompetenzen im naturwissenschaftlich-technischen Bereich schon früh zu stärken", erklärt Prof. Dr. Miriam Leuchter. Die Professorin hat in der Schweiz und in Schweden mehr als zehn Jahre als Erzieherin im Kindergarten gearbeitet, bevor sie eine universitäre Laufbahn einschlug. Sie leitet das Programm, das von den Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern ihrer Arbeitsgruppe betreut wird.
KiNT-Elementar (abgekürzt "KiNT:E" für "Kinder lernen Naturwissenschaften und Technik im Elementarbereich") verfügt über ein Spiel- und Lernzimmer, in dem den Kindern Spiel-, Lern-, Experimentier- und Forschungsboxen als Anregung angeboten werden. Die Erwachsenen, die das Weiterbildungsangebot nutzen, können die Kinder beim selbstbestimmten Spielen und Lernen mittels einer "Mitschau-Anlage" aus einseitig durchsichtigem Spiegelglas beobachten. Die Beobachtungen werden gemeinsam mit dem Team vom Seminar für Didaktik des Sachunterrichts reflektiert. Die daraus gezogenen Schlüsse sollen die Anregung und Begleitung von produktiven Spiel- und Lernprozessen im Kindergarten unterstützen.
Forschung und Praxis sind bei KiNT-Elementar eng verzahnt: Das Team um Miriam Leuchter widmet sich aktuellen Forschungsfragen. Es will neue Erkenntnisse darüber gewinnen, wie Kinder die Möglichkeiten zur spielerischen Auseinandersetzung mit Naturwissenschaften und Technik nutzen. Die Wissenschaftler untersuchen zudem, wie Betreuungspersonen Spiel- und Lernprozesse in diesem Bereich wirksam anregen können. Diese Erkenntnisse fließen in die Entwicklung von Spielmaterialien und Unterrichtsmitteln ein. Dabei setzen die Forscher einen besonderen Fokus auf die Aus- und Weiterbildung von Erziehern und Lehrpersonen und die Weiterbildung von Lehrpersonen an Berufskollegs.
Die Weiterbildungen können von Gruppen oder von Einzelpersonen gebucht werden. Auf Anfrage werden auch Kurse eigens gestaltet und auf den persönlichen Bedarf zugeschnitten. Weitere Informationen gibt es per E-Mail unter KiNT.E@uni-muenster.de, telefonisch unter 0251 83-32021 oder im Internet unter http://www.uni-muenster.de/Sachunterrichtsdidaktik/weiterbildung/elementar/index....
Dr. Christina Heimken Presse- und InformationsstelleWestfaelische Wilhelms-Universität Münster

Seltene Erden im Rhein: Hochtechnologie-Metalle werden zum Umweltproblem


In Deutschland, China und anderen Industrienationen macht sich der stark angestiegene Verbrauch von Seltenen Erden nun auch verstärkt in der Umwelt bemerkbar. Hochtechnologie-Metalle, die zu den Seltenen Erden gehören, sind zum Beispiel ein wichtiger Bestandteil von Windturbinen und anderer moderner Elektronik; ihr Verbrauch steigt weltweit. Flüsse sind mittlerweile in vielen Ländern auch mit dem in der medizinischen Diagnostik verwendeten Kontrastmittel Gadolinium belastet. Eine neue Studie der Geochemiker Michael Bau und Serkan Kulaksiz zeigt, dass der Rhein darüber hinaus mit Lanthan und seit einigen Monaten auch mit Samarium verschmutzt ist.

In Deutschland, China und anderen Industrienationen macht sich der stark angestiegene Verbrauch von Seltenen Erden nun auch verstärkt in der Umwelt bemerkbar. Hochtechnologie-Metalle, die zu den Seltenen Erden gehören, sind zum Beispiel ein wichtiger Bestandteil von Windturbinen und anderer moderner Elektronik; ihr Verbrauch steigt weltweit. Flüsse sind mittlerweile in vielen Ländern auch mit dem in der medizinischen Diagnostik verwendeten Kontrastmittel Gadolinium belastet. Eine neue Studie der Geochemiker Michael Bau und Serkan Kulaksiz zeigt, dass der Rhein darüber hinaus mit Lanthan und seit einigen Monaten auch mit Samarium verschmutzt ist.

Der Rhein ist damit von den großen Flüssen der Erde derjenige, der am deutlichsten mit Seltenen Erden kontaminiert ist. Wie die Jacobs-Geochemiker nachweisen konnten, gelangen pro Jahr mehrere Tonnen dieser Hochtechnologie-Metalle mit Industrieabwässern nördlich von Worms ins Flusswasser und werden dann in die Nordsee, aber auch ins Trinkwasser von Rheinanliegern eingetragen.

Während die gemessenen Konzentrationen im Unterlauf des Rheins und im Trinkwasser als nicht besorgniserregend gelten, liegen sie im Bereich der Einleitungsstelle um ein Mehrfaches über den Gehalten, bei denen ökotoxikologische Effekte beobachtet wurden.

In Anbetracht des dramatisch und stetig zunehmenden Verbrauchs an Seltenen Erden und anderen Hochtechnologie-Metallen steht zu befürchten, dass dies erst der Anfang einer neuen Entwicklung ist und dass diese Metalle und ihre Verbindungen schon bald weltweit Flüsse und Seen und gegebenenfalls auch das Grundwasser verunreinigen werden. 

Judith Ahues
Corporate Communications & Media Relations
Jacobs University Bremen

Neue Übersichtstudie: Klimawandel verringert genetische Vielfalt

Frankfurt am Main, 17.1.2013. Der Klimawandel hat Auswirkungen auf alle Lebewesen und Ökosysteme, unter anderem bedroht er die genetische Vielfalt innerhalb von Arten. Das ist das Ergebnis einer im Fachjournal Molecular Ecology veröffentlichten Übersichtsstudie. Forscher des Biodiversität und Klima Forschungszentrums, der Frankfurter Goethe-Universität und der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung haben darin die möglichen Folgen der genetischen Verarmung zusammengefasst. Außerdem zeigen sie in einer Methodenstudie in der Fachzeitschrift BMC Evolutionary Biology auf, wie die genetische Vielfalt künftig besser in Untersuchungen der Auswirkungen des Klimawandels einbezogen werden kann.
 Genetische Variationen innerhalb von Arten sind das Rohmaterial der Evolution, ohne sie können sich Populationen nicht an ihre Umwelt anpassen und keine neuen Arten entwickeln. Die Vielfalt im Erbgut von Arten und Populationen ist daher die Grundlage für künftige evolutionäre Entwicklungen. Sie spielt zudem eine entscheidende Rolle für die Fitness von Individuen einer Art und für die Stressresistenz ganzer Populationen. Wenn alle Mitglieder einer Population die gleichen Gene haben, ist die Gefahr groß, dass alle gemeinsam einer Krankheit oder widrigen Umweltverhältnissen zum Opfer fallen, oder schnell an den Rand ihrer Überlebensfähigkeit kommen. Aus den Agrarwissenschaften etwa ist seit langem bekannt, dass die Fokussierung auf wenige Sorten mit untereinander nah verwandten Individuen deren Anpassungspotential an Umweltbedingungen und deren Resistenz gegenüber Parasiten und Krankheitserregern gefährlich verringert. „Ein zu kleiner Genpool kann für eine Art oder eine Population problematisch werden, wenn etwa neue Krankheitserreger erscheinen“, so Markus Pfenninger, Professor für Molekulare Ökologie an der Goethe-Universität und am Biodiversität und Klima Forschungszentrum.

Für die Übersichtsstudie hat das Frankfurter Team ca. 200 wissenschaftliche Artikel und Datensammlungen zu den Auswirkungen des globalen Klimawandels auf die genetische Vielfalt von Tier- und Pflanzenarten ausgewertet. Die Studie belegt, dass der Klimawandel die genetische Vielfalt beeinflusst und in vielen Fällen bedroht – etwa, wenn ganze Populationen in neue Lebensräume abwandern müssen. „Unser Review belegt, dass die Berücksichtigung genetischer Vielfalt ganz zentral ist, wenn wir die Folgen des Klimawandels für die Biodiversität verstehen und abschätzen wollen“, sagt Steffen Pauls (BiK-F), einer der Autoren der Studie.
Die Übersichtsstudie verdeutlicht auch, dass die Auswirkungen des globalen Klimawandels auf die genetische Diversität bislang noch viel zu wenig im Fokus der Wissenschaft stehen – und dies, obwohl die durch den Klimawandel ausgelösten Prozesse die genetische Ausstattung vieler Arten reduzieren oder zumindest in einzelnen Populationen stark verändern. „Dies wird durch weitere Eingriffe des Menschen in die Ökosysteme noch verstärkt“, betont Markus Pfenninger. „Deshalb muss der Schwund an innerartlicher Vielfalt künftig besser erforscht werden“.

Genetische Vielfalt ist nicht nur von akademischem Interesse, sie hat auch direkte Konsequenzen für das Wohlergehen von Menschen. Der globale ökonomische Wert aller jährlich durch die Ökosysteme erbrachten Dienstleistungen wie Nahrungsmittel, Medikamente, sauberes Wasser und Atemluft liegt bei etwa 25 Billionen Euro. Allerdings kann die Natur diese Leistungen nur zur Verfügung stellen, wenn sie Schädlingen, Krankheiten oder anderen Störungen weitgehend zu trotzen vermag – und dies ist nur durch eine vielfältige genetische Ausstattung gewährleistet.

Um den Verlust genetischer Diversität einzelner Arten künftig besser absehen zu können, stellt das BiK-F-Forscherteam in einem kürzlich in der Fachzeitschrift BMC Evolutionary Biology erschienenen Artikel eine neue Methode vor, die den möglichen Rückgang statistisch valide abschätzbar macht. Ihre Besonderheit liegt darin, dass sie nicht nur für künftige Studien anwendbar ist, sondern dass auch vorhandene Datensätze entsprechend ausgewertet werden können. Dadurch lässt sich besser beurteilen, welche Arten von einem Klimawandel-induzierten Verlust an genetischer Diversität besonders betroffen sein werden. Für diese Arten können dann gezielt Schutzmaßnahmen ergriffen werden.

Publikationen: Pauls SU, Nowak C, Bálint M, Pfenninger M: The impact of global climate change on genetic diversity within populations and species (2013). Molecular Ecology, doi: 10.1111/mec.12152

Pfenninger M, Bálint M, Pauls SU: Methodological framework for projecting the potential loss of intraspecific genetic diversity due to global climate change (2012). BMC Evolutionary Biology 12:224, doi:10.1186/1471-2148-12-224

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

via Informationsdienst Wissenschaft

Sean Keane - Tunnel Tigers (Geo-Musik)

Ein Lied über irische Tunnelarbeiter, die sich für den Bau der Londoner U-Bahn abrackerten.

mephuser "tabernakel" / Lower Lusatia (Niederlausitz)

Interessantes Zusammenspiel von Musik und Bergbaufolgelandschaften.

Mittwoch, 16. Januar 2013

Neue Erkundung von metallischen Rohstoffen im Erzgebirge geplant

Das Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie (HIF) plant mit Partnern aus Wissenschaft und öffentlicher Verwaltung, im sächsischen Erzgebirgskreis metallische Rohstoffvorkommen aus der Luft zu erkunden. Ein entsprechender Antrag geht am heutigen Mittwoch, dem 16. Januar 2013, beim Sächsischen Oberbergamt in Freiberg ein. Das HIF ist eine gemeinsame Einrichtung des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) und der TU Bergakademie Freiberg.

„Es besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass im Revier „Geyerscher Wald“ Erzvorkommen lagern, die eine Reihe wichtiger Industrie- und Technologiemetalle, darunter Indium und Zinn, enthalten“, sagt der Direktor des Helmholtz-Instituts Freiberg für Ressourcentechnologie, Prof. Jens Gutzmer, der für den Antrag an das Sächsische Oberbergamt verantwortlich ist. „Wir wollen den geologischen Untergrund darauf hin untersuchen und dabei gleichzeitig geophysikalische Erkundungs- und Auswertungsmethoden weiterentwickeln“. Konkret geht es um die Erkundung folgender Elemente: Zinn, Zink, Wolfram, Molybdän, Kupfer, Eisen, Arsen, Blei, Silber, Gold, Mangan, Titan, Fluorit, Baryt, Aluminium, Indium, Gallium, Germanium, Tantal, Scandium, Lanthan, Yttrium. Die Rohstoffe sind für viele Industriezweige und Anwendungen unverzichtbar, beispielsweise Zinn für die Mikroelektronik und Zink in der Metallindustrie.

Das Revier „Geyerscher Wald“ befindet sich im Mittelerzgebirge und gehört verwaltungspolitisch zum Landkreis Erzgebirgskreis. Es umfasst eine etwa 110 km2 große Fläche zwischen den Städten Grünhain-Beierfeld und Elterlein im Süden, Zwönitz im Westen, Gelenau im Norden und Ehrenfriedersdorf und Geyer im Osten. „Die Erkundung dieses Gebietes hat den Vorteil, dass es nur geringe Einflüsse durch Faktoren wie die Gestalt der Erdoberfläche, Besiedlung, Infrastruktur, Altbergbau sowie Überdeckung durch jüngere Gesteinsschichten gibt“, so Jens Gutzmer.
Die Vermutung, dass sich im Revier „Geyerscher Wald“ nutzbare Rohstoffvorkommen befinden könnten, stützt sich auf Daten und Dokumente aus dem geologischen Archiv des Sächsischen Landesamts für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG), das den Antrag gemeinsam mit dem HIF entwickelt hat. Das Lagerstättengebiet Geyer war in der Vergangenheit häufig Gegenstand von Bergbau- und Erkundungsarbeiten, insbesondere mit Bezug auf den Rohstoff Zinn.
Genauen Aufschluss über die Rohstoffvorkommen sollen nun Erkundungsflüge geben; sie haben das Ziel, geophysikalische Daten mithilfe der Hubschrauber-Elektromagnetik (HEM) zu sammeln. Damit kann der Boden bis in eine Tiefe von 300 Metern untersucht werden. Daneben sind weitere magnetfeldgestützte und reflexionsseismische Messungen an der Erdoberfläche geplant, die die Erkundung bis in eine Tiefe von 500 Metern erweitern. Die Wissenschaftler wollen die gesammelten Informationen anschließend in einem 3D-Modell zusammenführen.
Die Erkundung, einschließlich der Auswertung der gewonnenen Messdaten, soll gemeinsam erfolgen mit den Instituten „Numerische Mathematik und Optimierung“ und „Geophysik und Geoinformatik“ der TU Bergakademie Freiberg, dem Sächsischen Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie und der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR). Die Lufterkundung soll von der BGR durchgeführt werden.

Die Saxonia Standortentwicklungs- und -verwaltungsgesellschaft mbH reicht den Antrag auf Erkundung des Reviers „Geyerscher Wald“ am 16.1.2013 beim Sächsischen Oberbergamt in Freiberg ein.
Dr. Christine Bohnet ÖffentlichkeitsarbeitHelmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

via Informationsdienst Wissenschaft

Geo-Video - Volcano Web Shorts #5: Volcanic Ash Impacts

Wir erinnern uns noch dunkel an den isländischen Vulkan mit dem unaussprechlichen Namen? Eyjafjallajökull, und wie er die Luftfahrt über dem Atlantik und Teilen Europas zum erliegen brachte? Da draußen lauern noch eine Menge Feuerberge.

Dienstag, 15. Januar 2013

Schmelzwassertümpel lassen die arktische Meereisdecke schneller schmelzen


Die arktische Meereisdecke ist im zurückliegenden Jahrzehnt nicht nur geschrumpft, sondern auch deutlich jünger und dünner geworden. Wo früher meterdickes, mehrjähriges Eis trieb, finden Forscher heute vor allem dünne, einjährige Schollen, die in den Sommermonaten großflächig mit Schmelzwassertümpel bedeckt sind. Meereisphysiker des Alfred-Wegener-Institutes, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) haben nun erstmals die Lichtdurchlässigkeit des arktischen Meereises großflächig vermessen und dabei diese Veränderung in Zahlen fassen können.
Ihr Ergebnis: Überall dort, wo sich Schmelzwasser auf dem Eis ansammelt, dringt viel mehr Sonnenlicht und somit Energie in das Eis ein als an wasserfreien Stellen. Die Folge: Das Eis schmilzt schneller und der Lebensraum im und unter dem Eis erhält mehr Licht. Diese neuen Erkenntnisse haben die Forscher im Fachmagazin Geophysical Research Letters veröffentlicht.
Schmelzwassertümpel zählen zu den Lieblingsmotiven der Eis- und Landschaftsfotografen in der Arktis. Mal schimmern sie in einem verführerischen Karibik-Meerblau, mal liegen sie dunkel wie ein See bei Regenwetter auf der Scholle. „Ihre Farbe hängt ganz davon ab, wie dick das verbleibende Eis unter dem Tümpel ist und wie stark der darunterliegende Ozean durch dieses Eis hindurchscheinen kann. Tümpel auf dickerem Eis sind eher türkis, jene auf dünnem Eis dunkelblau bis schwarz“, sagt Dr. Marcel Nicolaus, Meereisphysiker und Schmelztümpel-Experte vom Alfred-Wegener-Institut.

Er und sein Team haben in den zurückliegenden Jahren bei Expeditionen in die zentrale Arktis auffallend viele Schmelzwassertümpel gesichtet. Nahezu die Hälfte des einjährigen Eises war mit Tümpeln überzogen. Eine Beobachtung, welche die Wissenschaftler auf den Klimawandel zurückführen. „Die Eisdecke des Arktischen Ozeans verändert sich seit einigen Jahren grundlegend. Dickes, mehrjähriges Eis sucht man mittlerweile fast vergebens. Stattdessen besteht die Eisdecke heutzutage zu mehr als 50 Prozent aus dünnem einjährigen Eis, auf dem sich Schmelzwasser besonders großflächig ausbreitet. Ausschlaggebend dafür ist die glattere Oberfläche dieses jungen Eises. Sie erlaubt es dem Schmelzwasser, sich weit zu verteilen und ein Netz aus vielen einzelnen Tümpeln zu bilden“, erklärt Marcel Nicolaus. Das ältere Eis dagegen besäße eine verformte Oberfläche, die im Laufe der Jahre durch die ständige Schollenbewegung und unzählige Zusammenstöße entstanden sei. Auf diesem unebenen Untergrund bildeten sich viel weniger und kleinere Tümpel, die dann jedoch deutlich tiefer seien als die flachen Teiche auf dem jüngeren Eis.

Die steigende Zahl der „Fenster zum Ozean“, wie Schmelztümpel auch genannt werden, warf für Marcel Nicolaus eine grundlegende Forschungsfrage auf: Inwieweit verändern die Tümpel und die abnehmende Eisdicke die Menge des Lichts unter dem Meereis? Immerhin stellt das Licht im Meer – wie auch an Land – die Hauptenergiequelle für die Photosynthese dar. Ohne Sonnenlicht wachsen weder Algen noch Pflanzen. Marcel Nicolaus: „Wir wussten, dass eine Eisscholle mit einer dicken, frischen Schneeschicht zwischen 85 und 90 Prozent des Sonnenlichtes in das Weltall zurückstrahlt und nur wenig in den Ozean durchlassen würde. Im Gegensatz dazu konnten wir davon ausgehen, dass im Sommer, wenn der Schnee auf dem Eis geschmolzen und das Meereis mit Tümpeln bedeckt ist, wesentlich mehr Licht durch das Eis hindurchdringt.“
Um herauszufinden, in welchem Maß arktisches Meereis Sonnenstrahlen passieren lässt und wie groß der Einfluss der Schmelzwassertümpel auf diese Durchlässigkeit ist, statteten die AWI-Meereisphysiker einen ferngesteuerten Tauchroboter (ROV „Alfred“) mit Lichtsensoren und einer Kamera aus. Diesen Roboter schickten sie im Sommer 2011 während einer Arktis-Expedition des Forschungseisbrechers POLARSTERN an mehreren Stationen direkt unter das Eis. Das Gerät erfasste auf seinen Tauchgängen, wie viel Sonnenenergie durch das Eis drang. Und das an insgesamt 6000 Einzelpunkten mit jeweils unterschiedlichen Eiseigenschaften!
Auf diese Weise entstand ein bisher einmaliger Datensatz, dessen Ergebnisse aufhorchen lassen. Marcel Nicolaus: „Das junge dünne Eis mit den vielen Schmelztümpeln lässt nicht nur dreimal mehr Licht passieren als das ältere. Es absorbiert auch doppelt so viel Sonnenstrahlung. Beides bedeutet im Umkehrschluss, dass dieses dünne, von Tümpeln überzogene Eis deutlich weniger Sonnenstrahlen reflektiert als das dicke Eis. Seine Rückstrahlquote liegt bei gerade mal 34 Prozent. Zudem nimmt das junge Eis mehr Sonnenenergie und somit Wärme auf, wodurch sein Schmelzen vorangetrieben wird. Das Eis schmilzt gewissermaßen von innen“ sagt Marcel Nicolaus.

Welches Zukunftsbild lässt sich anhand dieser neuen Erkenntnisse zeichnen? Marcel Nicolaus: „Wir gehen davon aus, dass im Zuge des Klimawandels künftig mehr Sonnenlicht in den Arktischen Ozean gelangen wird – und das insbesondere auch in jenem Teil, der nach wie vor im Sommer vom Meereis bedeckt ist. Der Grund: Je größer der Anteil des einjährigen Eises an der Meereisdecke wird, desto mehr und größere Schmelztümpel werden sich bilden. Diese wiederum führen dazu, dass die Reflexionsfähigkeit des Eises sinkt, die Transmission steigt, das Eis poröser wird, mehr Sonnenstrahlung durch die Schollen dringt und zeitgleich mehr Wärme vom Eis aufgenommen wird. Eine Entwicklung, die das Abschmelzen der gesamten Eisfläche weiter beschleunigen wird.“ Gleichzeitig aber werde den Lebewesen im und unter dem Eis künftig mehr Licht zur Verfügung stehen. Ob und wie diese allerdings mit der neuen Helligkeit zurechtkommen, wird gegenwärtig noch in Zusammenarbeit mit Biologen untersucht.

M. Nicolaus, C. Katlein, J. Maslanik, S. Hendricks: Changes in Arctic sea ice result in increasing light transmittance and absorption, Geophysical Research Letters, Volume 39, Issue 24, December 2012, Article first published online: 29 DEC 2012, DOI: 10.1029/2012GL053738
(Link: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2012GL053738/abstract)
Ralf Röchert Kommunikation und MedienAlfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung



Montag, 14. Januar 2013

Richard Alley über Klima und Klimawandel

Richard Alley ist ja nicht nur als singender Geologe unterwegs, sondern auch als Paläoklimaforscher. Und auf der letzten Tagung der AGU in San Francisco hat er diesen interessanten Vortrag über Klima, Klimawandel und Kohlendioxid gegeben.

Geo-Video: Widerlegung der Behauptung "Kein Klimawandel in den letzten 16 Jahren"

In vielen Pamphleten, mit denen vorgebliche "Klimaskeptiker" versuchen, den sich bereits deutlich abzeichnenden Klimawandel als "Mythos" hinzustellen, findet sich auch die Behauptung, der Klimawandel hätte die letzten 16 Jahre überhaupt nicht stattgefunden. Kevin C. von Skeptical Science hat ein kurzes Video zusammengestellt, welches die Argumente der vorgeblichen Klimeskeptiker rasch und gut verständlich widerlegt.


via bad astronomy

Sonntag, 13. Januar 2013

Logisches Denken nicht notwendig: Kausalitätsurteile werden „gefühlt“


Bei der Wahrnehmung von aufeinanderfolgenden visuellen Ereignissen fällen wir häufig Kausalitätsurteile, wie etwa „die Hand hat das Glas umgestoßen“. Ein Forscherteam um Martin Rolfs am Bernstein Zentrum der Humboldt-Universität Berlin fand nun heraus, dass diese Urteile bereits beim grundlegenden Sehprozess entstehen – ohne Beteiligung von höheren kognitiven Vorgängen. Sie zeigten, dass beim wiederholten Betrachten von kausalen Zusammenhängen ein ähnlicher Gewöhnungseffekt eintritt wie bei der Wahrnehmung der Größe, Farbe oder Distanz eines Objektes. Die Ergebnisse beenden eine langjährige Debatte über die Verarbeitung von komplexeren Eigenschaften visueller Ereignisse.
Die Hand stößt ans Glas, es fällt um und die Milch ergießt sich über den Küchentisch. Für den Beobachter ist sofort klar: Das ungeschickte Berühren des Milchglases mit der Hand hat das kleine Malheur bewirkt. Bislang waren sich Wissenschaftler uneins darüber, ob höhere Gehirnprozesse wie logisches Schlussfolgern dieses Kausalitätsurteil begründen – oder ob das Urteil bereits bei der Sinneswahrnehmung entsteht, ähnlich der Einschätzung von Größe, Distanz oder Bewegung eines Objektes. Eine internationale Forschergruppe um Martin Rolfs am Bernstein Zentrum Berlin, Michael Dambacher an der Universität Konstanz und Professor Patrick Cavanagh an der Universität Paris Descartes hat nun die Antwort auf diese Frage gefunden: Schnelle Kausalitätsurteile werden bereits auf der Stufe der einfachen visuellen Wahrnehmung gefällt.

Für die Untersuchung schauten Probanden wiederholt einen Animationsfilm an, in dem sich eine Scheibe auf eine andere zubewegt und letztere sich nach einer Berührung in Bewegung setzt. Anstatt die erste Scheibe anhalten und danach die nächste Scheibe anrollen zu sehen, werden beide Vorgänge als eine kontinuierliche Handlung wahrgenommen, bei der die erste Scheibe die zweite ins Rollen bringt – ähnlich zweier kollidierender Billardkugeln. Rolfs und seine Kollegen zeigten nun, dass beim mehrfachen Beobachten von Scheiben-Kollisions-Szenen eine Gewöhnung eintritt: Die Probanden schätzten spätere Berührungen der Scheiben weniger häufig als Grund für die Bewegung der zweiten Scheibe ein. Ähnliche Adaptationsnacheffekte sind bekannt bei andauernder Wahrnehmung einfacher visueller Eigenschaften von Objekten, wie etwa der Farbe: Nach längerem Betrachten eines orangen Lichts erscheint ein hellblauer Punkt, wenn man anschließend auf eine weiße Wand schaut. Diese visuellen Nacheffekte lassen auf eine Ermüdung der Nervenzellgruppen in den Hirnbereichen schließen, die die spezifischen Merkmale des Objektes analysieren.

Die Haupterkenntnis der Studie: Die Gewöhnung an Kollisionsereignisse trat nur an den Stellen auf, an denen die Kollisionen betrachtet wurden. Wenn die Augen sich bewegten, bewegten sich die adaptierten Stellen mit, ähnlich wie ein Farbnachbild sich verschiebt wenn die Augen sich bewegen. Den Wissenschaftlern zufolge zeigen diese Ergebnisse, dass die an der Kausalitätsbewertung beteiligten neuronalen Strukturen im frühen Sehprozess angesiedelt sein müssen, da höhere kognitive Prozesse nicht von der Augenposition beeinflusst werden. „Das Forschungsergebnis verlagert Funktionen die bisher für Leistungen kognitiven Denkens gehalten wurden in den Bereich der einfachen Wahrnehmung und hat daher Auswirkungen auf verschiedenste Gebiete wie Philosophie, Psychologie, und Robotertechnik“, so Studienleiter Rolfs.
Rolfs, M., Dambacher, M., Cavanagh, P. (2013): „Visual adaption of the perception of causality“. Current Biology: Jan 10, 2013.
http://www.cell.com/current-biology/abstract/S0960-9822%2812%2901490-X DOI: 10.1016/j.cub.2012.12.017
Mareike Kardinal Bernstein KoordinationsstelleNationales Bernstein Netzwerk Computational Neuroscience

Dienstag, 8. Januar 2013

Riesiger fossiler Meeresräuber dokumentiert die Evolution der modernen Nahrungsgpyramide im Meer


Ein internationales Team von Wissenschaftlern hat in einer von Dr. Nadia Fröbisch, Paläontologin am Museum für Naturkunde Berlin geleiteten Grabung einen 8,6m langen fossilen Meeresräuber in Nevada geborgen. Das 244 Millionen Jahre alte Fossil repräsentiert den ersten Spitzenräuber mariner Nahrungsketten und konnte Beutetiere jagen, die so groß waren wie es selbst, vergleichbar mit modernen Killerwalen. Das Auftauchen dieses Raubtieres im Fossilbericht nur 8 Millionen Jahre nach dem größten Aussterbeereignis der Erdgeschichte am Ende des Perm dokumentiert die schnelle Erholung des Ökosystems sowie die Evolution moderner Ökosystemstrukturen nach dem Auslöschen von 80-96% aller Arten im Meer.

Das Fossil wurde bereits 1997 bei einer wissenschaftlichen Grabung von Prof. Martin Sander (Universität Bonn) und Dr. Olivier Rieppel (Field Museum, Chicago) entdeckt, verblieb aber zunächst im Gelände. Nach seiner Bergung im Sommer 2008 wurde es nun in der wissenschaftlichen Zeitschrift PNAS publiziert und erhielt den Namen Thalattoarchon saurophagis, was „saurierfressender Herrscher der Meere“ bedeutet. Es handelt sich um einen frühen Vertreter der Ichthyosaurier, einer Gruppe mariner Reptilien, die zeitgleich mit den Dinosauriern lebte und 160 Millionen Jahre lang die Meere des Erdmittelalters dominierte. Thalattoarchon hatte einen mächtigen Schädel und die Kiefer waren mit großen Zähnen bewehrt, die scharfe Schneidekanten aufwiesen mit denen andere marine Reptilien gepackt und zerlegt werden konnten.

Der Ichthyosaurier wurde in einer abgelegenen Bergkette im zentralen Nevada, USA entdeckt. Ein Großteil des Fossils ist erhalten, darunter der Schädel (abgesehen vom vorderen Ende der Schnauze), Teile der Flossen sowie die gesamte Wirbelsäule bis hin zur Schwanzspitze. Mit Unterstützung des Komitees für „Research and Exploration“ der National Geographic Society brauchten die Paläontologen drei Wochen um das Fossil fachgerecht auszugraben und den Transport via Helikopter und Lastwagen aus dem Gelände vorzubereiten.

„Jeden Tag lernen wir Neues über die Biodiversität unseres Planeten, sowohl in Hinsicht auf die lebenden als auch die fossilen Arten“ sagt Dr. Fröbisch. “Dieser neue Fossilfund charakterisiert die Etablierung einer neuen, modernen Ökosystemstruktur. Funde wie Thalattoarchon helfen uns die Dynamik unseres evolvierenden Planten besser zu verstehen und letztendlich auch die Auswirkungen die wir Menschen auf die Umwelt haben zu erfassen“.

Die Forschung ist Teil eines kollaborativen Projektes der Erstautorin Dr. Nadia Fröbisch und Prof. Jörg Fröbisch (beide Museum für Naturkunde Leibniz-Institut für Evolutions- und Biodiversitätsforschung), Prof. P. Martin Sander (Steinmann Institut für Geologie, Mineralogie, and Paläontologie, Abteilung Paläontologie, Universität Bonn), Prof. Lars Schmitz (W. M. Keck Science Department, Claremont McKenna, Pitzer, and Scripps Colleges, Claremont, USA) und Dr. Olivier Rieppel (The Field Museum, Chicago, USA).

Publikation: A macropredatory ichthyosaur form the Middle Triassic and the origin of modern trophic networks, „Proceedings of the National Academy of Sciences“ (PNAS), DOI: 10.1073/pnas.1216750110


Via Informationsdienst Wissenschaft

Bonner Forscher bergen ältestes Meeresraubtier


Ein internationales Wissenschaftler-Team hat einen riesigen fossilen Meeresräuber in Nevada (USA) geborgen, der wie ein Monster über andere Fischechsen und sonstige Meeresreptilien herfiel. Der Ichthyosaurier Thalattoarchon saurophagis jagte mit seinen scharfen Reißzähnen vor rund 244 Millionen Jahren. Mit 8,6 Meter Länge ist er der wohl größte Meeresräuber seiner Zeit. Mit Unterstützung der National Geographic Society konnte die aufwändige Bergung durchgeführt werden. Der Ichthyosaurier wird nun in der Zeitschrift „Proceedings of the National Academy of Sciences“ (PNAS) diese Woche online publiziert.

Völlig unerwartet entdeckte im Juli 1998 ein Forscher-Team unter Führung von Prof. Dr. Martin Sander vom Steinmann-Institut für Geologie, Mineralogie und Paläontologie der Universität Bonn in den abgelegenen Augusta Mountains in Nevada (USA) direkt neben einem schmalen, von Wildpferden ausgetretenen Pfad ein ungewöhnliches Fossil. „Es war sofort klar, dass es sich um einen Ichthyosaurier – also einen Fischsaurier – handeln musste. Auffallend waren aber die für Ichthyosaurier ungewöhnlichen scharfen Reißzähne“, berichtet Prof. Dr. Martin Sander. Erhalten sind der Schädel bis auf die verwitterte Schnauze, Teile der Flossen und die Wirbelsäule bis zur Schwanzspitze. Die Bergung des rund 244 Millionen Jahre alten und 8,6 Meter langen Ichthyosauriers war jedoch so aufwendig, dass sie erst 2008 mit Unterstützung der National Geographic Society durch Bonner Forscher durchgeführt werden konnte. Der Transport erfolgte mit Helikopter und Lastwagen.

Größter Meeresräuber seiner Zeit

Nun ist der Ichthyosaurier mit dem Namen Thalattoarchon saurophagis – zu deutsch „saurierfressender Meeresherrscher“ – wissenschaftlich beschrieben. Prof. Sander koordinierte die Auswertung und Verwandtschaftsanalyse des Fundes. „Die Fischechse war wohl der größte Meeresräuber seiner Zeit, der vor allem andere Ichthyosaurier jagte“, sagt er. Dem Fossil vergleichbar ist nur der Himalayasaurus, der jedoch erst 20 Millionen Jahre später auftrat und der deutlich schlechter erhalten ist. Damit ist der Neufund der geologisch älteste Beleg für ein von Landtieren abstammendes Meeresraubtier und der früheste Vertreter dieser Lebensweise.

Bedeutendes Beispiel für das rasche Fortschreiten der Evolution

Bei den Ichthyosauriern handelt es sich um Reptilien aus dem Erdmittelalter, die von Landwirbeltieren abstammen und sich an das Leben im Meer angepasst haben. Mit zahlreichen Arten dominierten sie 160 Millionen Jahre die Meere und ernährten sich weitgehend von Fischen, Tintenfischen und Muscheln. Nur Thalattoarchon saurophagis hatte eine Vorliebe für andere Ichthyosaurier. Die Fischechsen starben vor 93 Millionen Jahren aus. Der nun beschriebene Ichthyosaurier ist ein bedeutendes Beispiel, wie schnell die Evolution fortschreitet. Vor rund 252 Millionen Jahren kam es zu einer globalen Katastrophe, bei der ein Großteil des Lebens an Land und in den Ozeanen ausgelöscht wurde. Nur rund acht Millionen Jahre nach diesem Artensterben tauchte Thalattoarchon saurophagis auf und zeigt damit an, dass zu dieser frühen Zeit schon ein im Prinzip modernes Nahrungsnetz entstanden war.

Rasche Erholung von der globalen Katastrophe

„Es ist überraschend, wie schnell sich die Lebewelt von der globalen Katastrophe erholt hat“, sagt der Paläontologe der Universität Bonn, der das erstaunliche Fossil nun zusammen mit seinen früheren Studenten Dr. Nadia B. Fröbisch, Prof. Dr. Jörg Fröbisch (beide vom Museum für Naturkunde Berlin) und Prof. Dr. Lars Schmitz (W.M. Keck Science Department, Claremont McKenna, Pitzer, and Scripps Colleges, Claremont, USA) sowie seinem Doktorvater Dr. Olivier Rieppel (The Field Museum, Chicago, USA) beschrieben hat. Das Fossil wurde am Field Museum in Chicago aus dem Gestein freigelegt und befindet sich nun in der dortigen Sammlung.

Rollenwechsel im Nahrungsnetz

Das damalige Meeresökosystem ist nach den Erkenntnissen der Wissenschaftler bereits überraschend modern gewesen: Die Nahrungsnetze ähneln ganz erstaunlich den heutigen. Ganz oben in der Nahrungspyramide stand Thalattoarchon saurophagis, der auf die Jagd von Fischfressern spezialisiert war. Prof. Sander: „Die Rollenbesetzungen haben sich geändert. Die Funktion dieses Ichthyosauriers wird heute von Killerwalen übernommen – wie etwa dem Orka, der die gleiche Größe erreicht. Zur Zeit der Dinosaurier wurde die Rolle dagegen durch Paddelechsen und Mosasaurier gespielt “

Publikation: A macropredatory ichthyosaur form the Middle Triassic and the origin of modern trophic networks, „Proceedings of the National Academy of Sciences“ (PNAS), DOI: 10.1073/pnas.1216750110

Johannes Seiler 
Abteilung Presse und Kommunikation
Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

Via Informationsdienst Wissenschaft

Montag, 7. Januar 2013

Erdbebenschutzgewebe kommt an den Markt


Bei Erdbeben bleiben meist nur Sekunden, um sicher ins Freie zu flüchten. Doch oft versperren herabfallende Trümmer die Rettungswege aus dem Gebäude. Eine Entwicklung aus dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) verlängert die rettende Zeitspanne, indem sie Mauern verstärkt und Trümmer zurückhält. Ein internationaler Baustoffproduzent hat die produktreife Innovation nun auf den Markt gebracht.


„Mit der Markteinführung ist unsere Idee aus dem Labor in eine handfeste Innovation geflossen“, freuen sich Lothar Stempniewski und Moritz Urban, die Entwickler der textilen Gebäudeverstärkung. Mehrere Jahre haben beide erforscht, wie erdbebenanfälliges Mauerwerk in bestehenden, älteren Gebäuden nachträglich kostengünstig gesichert werden kann. Herausgekommen ist ein Glasfaser-Kunststoff-Gewebe mit vier Faserrichtungen, das mit dem passenden Putz an der Hausfassade angebracht werden kann. Zusammen mit einem Hersteller für technische Gewebe, der Dr. Günther Kast GmbH & Co. KG, wurde das Hightech-Gewebe schließlich bis zur Serienreife entwickelt. Der italienische Baustoffproduzent Röfix, ein Tochterunternehmen der deutschen Fixit-Gruppe, hat Erdbebenschutzgewebe und passenden Putz nun unter dem Markennamen „Sisma Calce“ in sein Sortiment aufgenommen.
 Dank der Verstärkung kann das Einstürzen von Mauerwerk bei Erdbeben verzögert und im Idealfall ganz verhindert werden. „Gerade bei kurzen und mittelschweren Beben fehlt oft nicht viel zusätzliche Zugfestigkeit, um den Gebäudekollaps zu verhindern“, erklärt Urban. Durch die Einfachheit des Systems, das wie ein prophylaktischer Verband am Gebäude wirkt, kann man es mit vertretbarem Aufwand bei der nächsten Gebäudesanierung in Kombination mit einer Wärmedämmung anbringen. „Schon wenn man die kritischen Infrastrukturen wie Krankenhäuser, Kindergärten, Schulen oder Altenheime verstärkt, wäre im Katastrophenfall eine Menge erreicht“, ergänzt Stempniewski.
Durch die sehr zugfeste, steife Glasfaserkomponente des Gewebes, das quasi in den Putz eingelassen ist, kann das Mauerwerk die höheren Zugspannungen besser abtragen, die während eines Erdbebens auftreten. Es wird so verhindert, dass punktuelle Schäden entstehen, die zu Rissen auswachsen. Sollten bei starken Beben die Glasfasern dennoch reißen, halten die elastischen Fasern aus dem Kunststoff Polypropylen die zerbrochenen Wandsegmente zusammen und somit die Fluchtwege frei. „Mit der textilen Gebäudeverstärkung können wir den Menschen die notwendige Zeit geben, ins Freie zu flüchten“, sind sich die Entwickler sicher. „Unter günstigen Bedingungen bleiben die Wände sogar intakt und das Haus könnte wieder repariert werden.“ Durch das stabilisierende Verformungsverhalten wird die Energie besser abgebaut, die die horizontalen Beschleunigungskräfte eines Erdbebens ins Mauerwerk einbringen.

In Zusammenarbeit mit den Firmen Bayer MaterialScience AG, MAPEI S.p.A. und Dr. Günther Kast GmbH und Co. KG wird aktuell die Einführung eines klebbaren Erdbebenschutzgewebes für Innenräume vorbereitet. Langfristig forscht das Team um Stempniewski an Systemen, die nicht nur für gemauerte Wände, sondern auch für Betongebäude sinnvoll eingesetzt werden können. „Die Herausforderung bei Beton sind jedoch die größeren Kräfte, die es aufzufangen gilt. Dafür testen wir neue Materialien wie Carbonfasern und legen die Grundlagen für kommende Innovationen am KIT.“ Insgesamt hält das Karlsruher Institut für Technologie bereits etwa 2000 Patente in seinen zahlreichen Forschungsfeldern.
Monika Landgraf Presse, Kommunikation und MarketingKarlsruher Institut für Technologie

Geological aspects of renewable energy

Donnerstag, 3. Januar 2013

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