Gerd Gleixner MPI Biogeochemie

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1 Gerd Gleixner MPI Biogeochemie
Stoffkreisläufe Gerd Gleixner MPI Biogeochemie

2 Stoffkreisläufe Grundlagen des Klimawandels und der Erdsystem-Forschung Terrestrischer Kohlenstoffkreislauf Grundlegende Kenntnisse Neue Puzzelstücke

3 Energiebilanz der Erde
IPPC, 07

4 Strahlungsschema der Erde
WBGU Bericht, 1988

5 Strahlungsantrieb IPPC, 07

6 Greenhouse gases Gleixner and Mügler, 07

7 Natürliche Klimavariabilität
IPPC, 07

8 Variation des Strahlung
IPPC, 07

9 Treibhausgasanstieg IPPC, 07

10 Klimamodelle IPPC, 07

11 Erdsystem-Forschung ESRP, 06

12 Temperatur IPPC, 07

13 Niederschlag IPPC, 07

14 Globale Zirkulation IPPC, 07

15 Faktor Mensch Nach Vitousek et al. (1997) Science 277:494

16 Veränderung der Erdoberfläche
IPPC, 07

17 Kohlenstoffkreislauf
IPPC, 07

18 Temperaturänderungen
IPPC, 07

19 Unsicherheiten IPCC, 2007

20 Terrestrischer Kohlenstoffkreislauf
Gleixner et al., 2001

21 Critical Zone Prozesse

22 Stofftransport im Boden

23 Wurzel- und C-Verteilungen im Boden
Data from Jobbagy and Jackson, 2001

24 Mikroorganismen im Boden
Photoauto-, Hetero-, Chemolithoauto-trophes

25 Bodenkohlenstoffmodelle
STRUCTURAL (3y) METABOLIC (0.5y) ACTIVE SOIL (1.5y) SLOW SOIL (25y) PASSIVE SOIL (1000y) PLANT RESIDUE CO2

26 Puzzelstücke Soil Organic Matter

27 Natürliche Markierungsexperimente

28 Chemische Zusammensetzung SOM
Bol et al., 2009

29 Umsatzgeschwindigkeit

30 Speicherung Annual increase ≈ 160 g C/m2 - 500 g m-2 + 1150 g m-2
OC stock changes between 2000 and 2004 [g m-2] Depth [cm] - 500 g m-2 g m-2 Gleixner et al., 09

31 Altersänderungen

32 Altersänderungen

33 Kohlenstoffquellen von Mikroorganismen
100 % 80 % soil carbon [%] 60 % plant + soil plant carbon [%] Kramer & Gleixner, 2006

34 Hydrothermale Synthese von Kohle aus Biomasse
Alternative Wege der C-Speicherung Hydrothermale Synthese von Kohle aus Biomasse Antonietti, 06

35 Gelöster Kohlenstoff

36 The Jena Experiment

37 Gelöster Kohlenstoff

38 Transport

39 Kohlenstoffquellen von DOC
Carbon loss (36 g C m-2 yr-1) Carbon storage (191 g C m-2 yr-1) Litter input (≈ 0 g C m-2 yr-1) (132 g C m-2 yr-1) ( g C m-2 yr-1) Root standing biomass (130 – 158 g C m-2 yr-1) (197 g C m-2 yr-1) New C4 carbon (101 g C m-2 yr-1) (145 g C m-2 yr-1) 0 – 20 cm 20 – 30 cm DOC 30 cm (4 g C m-2 yr-1) C4: 0% DOC 20 cm C4: max. 18% DOC 10 cm (8 g C m-2 yr-1) C4: max. 44% (3 g C m-2 yr-1) (5 g C m-2 yr-1) C4: max. 10% C4: max. 22% (187 – 214 g C m-2 yr-1) Steinbeiß et al., SBB 08

40 Danke für Ihre Aufmerksamkeit

41 Biogeochemical Carbon Cycle
Autotrophic Organisms Heterotrophic Organisms Gleixner et al., 2001

42 Biogeochemical Signaling
Substrate Measure Question SOM Amount, Structure, Isotopic Content Sources, Turnover DOM Sources, Transport, Turnover CO2 Amount, Isotopic content Sources Microorganism Amount, Composition, Isotopic content Community, carbon sources, links

43 Sources of Soil CO2

44 Radiocarbon Content of Soil Gas

45 Soil Microorganisms

46 PLFA - Phospholipid fatty acids

47 Adaptation of Microbial Communities

48 Conclusion Sorption and Size Separation (Bio)-Catalytic removal
Event Driven Input System Feedbacks

49 Acknowledgement Workgroup: M. Habekost, C. Kramer, S. Rühlow, S. Steinbeiß, C. Tefs, A. Telz Guest: R. Bol, Great Britain, N. Porier, France and J. Balesdent, France Zentrale Analytik, Isolab and 14C Lab MPI Biogeochemistry, Jena “The Jena Experiment” , DFG Research Group DFG – German Science Foundation

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51 Turnover of Soil Carbon
< 20 20 30 40 50 60 70 270

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53 C Speicher - Biodiversität
Steinbeiß, subm.

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55 Title Text

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