Gerd Gleixner MPI Biogeochemie Stoffkreisläufe Gerd Gleixner MPI Biogeochemie

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

Energiebilanz der Erde IPPC, 07

Strahlungsschema der Erde WBGU Bericht, 1988

Strahlungsantrieb IPPC, 07

Greenhouse gases Gleixner and Mügler, 07

Natürliche Klimavariabilität IPPC, 07

Variation des Strahlung IPPC, 07

Treibhausgasanstieg IPPC, 07

Klimamodelle IPPC, 07

Erdsystem-Forschung ESRP, 06

Temperatur IPPC, 07

Niederschlag IPPC, 07

Globale Zirkulation IPPC, 07

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

Veränderung der Erdoberfläche IPPC, 07

Kohlenstoffkreislauf IPPC, 07

Temperaturänderungen IPPC, 07

Unsicherheiten IPCC, 2007

Terrestrischer Kohlenstoffkreislauf Gleixner et al., 2001

Critical Zone Prozesse

Stofftransport im Boden

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

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

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

Puzzelstücke Soil Organic Matter

Natürliche Markierungsexperimente

Chemische Zusammensetzung SOM Bol et al., 2009

Umsatzgeschwindigkeit

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 + 1150 g m-2 Gleixner et al., 09

Altersänderungen

Altersänderungen

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

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

Gelöster Kohlenstoff

The Jena Experiment

Gelöster Kohlenstoff

Transport

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) (430 - 650 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

Danke für Ihre Aufmerksamkeit

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

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

Sources of Soil CO2

Radiocarbon Content of Soil Gas

Soil Microorganisms

PLFA - Phospholipid fatty acids

Adaptation of Microbial Communities

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

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

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

C Speicher - Biodiversität Steinbeiß, subm.

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