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Mikrobielle Interaktionen stabilisieren Kohlenstoff im Boden

Böden spielen in der langfristigen Speicherung von CO2 und somit in dessen Reduktion in der Atmosphäre eine wichtige Rolle und tragen so zur Verlangsamung des Klimawandels bei. Um diese Mechanismen besser zu verstehen, hilft ein Blick in die kleinste Welt der Bodenmikroorganismen: Eine internationale und interdisziplinäre Gruppe von Wissenschafter*innen unter Beteiligung von Christina Kaiser der Universität Wien und Ingrid Kögel-Knabner von der Technischen Universität München hat nun erforscht, wie Mikroorganismen miteinander interagieren und so zu Kohlenstoffabbau und -speicherung in terrestrischen Ökosystemen beitragen. Die Ergebnisse wurden in „Nature Geoscience“ veröffentlicht.

Quelle: IDW Informatinsdienst Wissenschaft

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Rätselhafte Klimaabweichung

Neue Forschungsergebnisse unterstreichen die entscheidende Rolle, die das Meereis im gesamten Südpolarmeer für das atmosphärische CO2 in Zeiten des raschen Klimawandels in der Vergangenheit spielte. Ein internationales Wissenschaftlerteam unter Beteiligung der Universität Bonn hat gezeigt, dass das saisonale Wachstum und die Zerstörung des Meereises in einer sich erwärmenden Welt die biologische Produktivität der Meere rund um die Antarktis erhöht, indem es Kohlenstoff aus der Atmosphäre abzieht und im tiefen Ozean speichert. Die Forschungsergebnisse wurden nun in „Nature Geoscience“ veröffentlicht.

Quelle: IDW Informatinsdienst Wissenschaft

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Zweidimensionale Kohlenstoff-Netzwerke – Graphdiin als funktionelles Speichermaterial für Lithium-Ionen

Lithiumionen-Akkus enthalten in der Regel eine Anode aus graphitischem Kohlenstoff. Wissenschaftler haben jetzt das Nano-Kohlenstoffgewebe Graphdiin, ein neuartiges zweidimensionales Kohlenstoffnetzwerk, auf seine Eignung für Batterien untersucht. Graphdiin ist genauso flach und dünn wie die atomlagendünne Graphitvariante Graphen, ist aber poröser und lässt sich elektronisch anpassen. In der Zeitschrift Angewandte Chemie beschreiben die Forscher eine einfache Synthese von modifiziertem Graphdiin aus maßgeschneiderten molekularen Vorstufen.

Quelle: IDW Informatinsdienst Wissenschaft

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Verspätete Ankunft: Wasser, Kohlenstoff und Stickstoff kamen nicht sofort auf die Erde

Älteste erhaltene Erdmantelgesteine aus Grönland liefern Hinweise auf Ursprung von Ozeanen und dem Leben / Nature-Veröffentlichung

Quelle: IDW Informatinsdienst Wissenschaft

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Grazer Forscher identifizieren Verwandtschaftsbeziehungen kalkiger Rotalgen erstmals anhand von Nano-Kristallstrukturen

Kalkige Rotalgen kommen in fast allen Ozeanen vor. In flachmarinen Ökosystemen spielen sie eine wichtige Rolle als Nahrungsquelle, produzieren Kohlenstoff und stabilisieren Riffe, indem sie als Substrat für das Korallenwachstum dienen. Erdwissenschaftern der Universität Graz ist es erstmals gelungen, die genetischen Verwandtschaftsbeziehungen von kalkigen Rotalgen über Nanokristalle in deren Skeletten zu bestimmen. Die im Journal Science Advances publizierte Studie von Werner Piller und Gerald Auer eröffnet neue Möglichkeiten zur Erforschung der Zusammenhänge zwischen Evolution und genetischer sowie morphologischer Anpassung an sich ändernde Umweltbedingungen, etwa durch den Klimawandel.

Quelle: IDW Informatinsdienst Wissenschaft

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Moleküle aus mehreren Blickwinkeln

Lasergetriebene Röntgen-Laborquellen liefern neue Einsichten

Forscher am MBI haben erfolgreich Absorptionsspektroskopie im sog. Wasserfenster demonstriert, indem sie eine laserbasierte Strahlungsquelle von ultrakurzen Röntgenimpulsen mit einer neuartigen Technologie zur Erzeugung eines Dünnschicht-Flüssigkeitsstrahls kombinierten. Damit wird erstmals die gleichzeitige Untersuchung von Kohlenstoff (C) und Stickstoff (N) in organischen Molekülen in wässriger Lösung ermöglicht.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Physiker entdecken neuen Transportmechanismus von Nanopartikeln durch Zellmembranen

Nanopartikel können Zellmembranen durchdringen, wenn deren Spannung geändert wird. Das haben Saarbrücker Experimentalphysiker in Zusammenarbeit mit Kollegen aus dem spanischen Tarragona gezeigt. Die Forscher untersuchten den Transport von Kohlenstoff-Nanoröhrchen durch eine Modellzellmembran. Dabei konnten sie nachweisen, dass es sich beim Durchdringen der Zellmembran um einen physikalischen Prozess handelt, der durch die Membranspannung kontrolliert werden kann. Die Arbeit wurde jetzt in der Fachzeitschrift „ACS Nano“ veröffentlicht.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Spuren von Leben? Forscher lösen Rätsel um organisches Mars-Material

Gibt oder gab es Leben auf dem Mars? In Gestein entdeckte organische Kohlenstoffverbindungen galten bisher als Beleg dafür. Doch offenbar sind sie gar nicht durch Mikroben entstanden. (Mehr in: SPIEGEL ONLINE – Wissenschaft)

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Moore: manchmal unheimlich, aber vor allem unheimlich wichtig

Seit dem 20. Jahrhundert sind mehr als 90 Prozent aller Feuchtgebiete, darunter auch viele Moore, im mittel- und westeuropäischen Binnenland verschwunden. Moore wurden trocken gelegt, um sie landwirtschaftlich zu nutzen oder um Torf zu gewinnen. Heute weiß man, dass Moore die effektivsten Kohlenstoffspeicher innerhalb der Landökosysteme sind. Außerdem sind sie Hotspots der Biodiversität. Vom 21.bis 29.10.2018 fand in Dubai die „Conference of the Contracting Parties to the Ramsar Convention on Wetlands (COP13)” statt. Forscher vom Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) begleiten die Renaturierung ehemaliger Moorflächen mit ihrer Expertise.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Erste elektronische Autobahnen auf der Nanoskala

Internationale Forschungskooperation: Die gezielte Funktionalisierung von kohlenstoff-basierten Nanostrukturen erlaubt es erstmals, Strompfade direkt abzubilden und eröffnet dabei Wege für neuartige Quantenbauelemente
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Mit Waschmittelchemie zur Hybrid-Solarzelle

Einem Forscher-Team aus Jena und Ilmenau ist es gelungen, kugelförmige Moleküle aus Kohlenstoff (Fullerene) in zweidimensionalen Filmen anzuordnen und so Fulleren-Materialen mit neuen elektronischen Eigenschaften zu schaffen. Die organischen Strukturen integrierten die Wissenschaftler in hybride Solarzellen. Die Forschungsergebnisse, an denen das Leibniz-Institut für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT), die Friedrich-Schiller-Universität und die Technische Universität Ilmenau beteiligt sind, erschienen in der neuesten Ausgabe des vielzitierten Fachmagazins Advanced Energy Materials.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Artenreiche Wälder speichern doppelt so viel Kohlenstoff wie Monokulturen

Artenreiche subtropische Wälder können doppelt so viel Kohlenstoff aufnehmen wie Monokulturen. Dies berichtet ein internationales Forscherteam in SCIENCE. Die Studie wurde im Rahmen eines einmaligen Feldexperiments durchgeführt, das unter Federführung der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU), des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) und der Chinese Academy of Sciences betrieben wird. Es besteht aus eigens angelegten Wäldern in China mit insgesamt über 150.000 Bäumen. Die Ergebnisse sprechen aus Sicht der Forscher dafür, bei Wiederaufforstungen viele verschiedene Baumarten zu verwenden. Damit könne sowohl Arten- als auch Klimaschutz betrieben werden.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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"Unangepasste" Mikroorganismen sind gut für das Klima

Wie Böden auf Erwärmung reagieren

Bodenmikroorganismen sind für den Abbau von organischem Material zu Kohlendioxid verantwortlich und kontrollieren damit die CO2-Emissionen in die Atmosphäre. Denn selbst eine geringe Umverteilung von Kohlenstoff aus Böden in die Atmosphäre könnte die Klimaerwärmung beschleunigen. Wie Böden im Klimawandel reagieren, untersucht ein Team um den Ökologen Andreas Richter von der Universität Wien. Die ForscherInnen fanden nun heraus, dass mit der Verringerung des Kohlenstoffgehalts im Boden auch die Menge an Mikroorganismen abnimmt – ein Mechanismus, der den Verlust von Kohlenstoff aus den Böden begrenzen könnte.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Tauender Permafrostboden führt zu steigenden Treibhausgasemissionen der sibirischen Flüsse

Permafrostböden speichern große Mengen an gefrorenem Kohlenstoff und spielen eine wichtige Rolle bei der Regulierung des Erdklimas. In einer in „Nature Geoscience“ veröffentlichten Studie zeigen Forscher der Humboldt-Universität zu Berlin (HU) in Zusammenarbeit mit einem internationalen Team, dass die Treibhausgasemissionen von Flüssen in Gebieten Sibiriens, in denen der Permafrost auftaut, am höchsten sind.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Liaison zwischen Schwefel und Kohlenstoff

Chemiker der Universität Jena entdecken unerwarteten Transportprozess bei Metall-Schwefel-Batterien
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Artenreiche Wälder kompensieren die Klimabelastungen besser

Um den CO2-Ausstoss zu kompensieren, forstet China auf. Würden statt Monokulturen artenreiche Wälder gepflanzt, könnte zusätzlich viel mehr Kohlenstoff gespeichert werden. Ein Team um UZH-Forschende zeigt auf, dass artenreiche Baumbestände mehr CO2 aus der Atmosphäre aufnehmen und effektiver gegen die Klimaerwärmung sind.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Mittelamerika: Maya trugen durch Rodungen zum eigenen Untergang bei

Auch 1.000 Jahre nach dem Untergang der Maya lässt sich messen, wo das Volk Regenwälder abgeholzt hat. Das Geheimnis liegt in der Kohlenstoffsättigung der Böden. (Mehr in: ZEIT ONLINE: Mehr aus Forschung und Wissenschaft)

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Schwarzer Kohlenstoff altert in Böden und Flüssen vor dem Transport ins Meer

Bei Waldbränden und der Verbrennung fossiler Brennstoffe gelangt der Grossteil des Kohlenstoffs als Kohlendioxid in die Atmosphäre. Ein knapper Drittel bleibt als schwarzer Kohlenstoff zurück. UZH-Forschende zeigen nun, dass dieser über Jahrtausende an Land und in Flüssen altern kann, bevor er ins Meer fliesst und sich in den Sedimenten ablagert.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Verwitterung und Bodenentwicklung als Bühne des biologischen Kohlenstoffkreislaufs?

Studie eines internationalen Forscherteams unter Leitung von Wissenschaftlern der Universität Augsburg und der University of California zeigt: Für die Kohlenstoffspeicherung in Böden ist deren langfristige Beeinflussung durch Verwitterung entscheidend.
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Neue Membranreaktoren liefern »grüne« Grundstoffe für die chemische Industrie

Geschlossene Kohlenstoffkreisläufe müssen in Zukunft einen wichtigen Beitrag leisten, Kohlendioxid-Emissionen drastisch zu reduzieren und einen sicheren und kostengünstigen Zugang zu Kohlenstoffquellen als Basis für Produkte der chemischen Industrie zu gewährleisten. Um die Effizienz und damit Wirtschaftlichkeit der dafür erforderlichen Syntheseprozesse zu steigern, hat das Fraunhofer IKTS in Zusammenarbeit mit dem Thüringer Unternehmen MUW-SCREENTEC GmbH einen neuartigen Membranreaktor entwickelt.
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Stickstoff-Einträge schaden dem Zusammenspiel von Waldbäumen und Pilzen

Das Gedeihen von Waldbäumen hängt entscheidend von Bodenpilzen ab, die im Wurzelbereich mit ihnen in Gemeinschaft leben. Bei dieser als Mycorrhiza bezeichneten Partnerschaft erleichtern die Pilze den Bäumen die Aufnahme von Mineralien und Wasser, während sie von den Bäumen Kohlenstoffverbindungen erhalten, die sie als Nahrung nutzen. Wie sehr dieses Zusammenleben von äußeren Faktoren abhängt, konnte eine internationale Studie zeigen, die jetzt im Fachblatt „Nature“ veröffentlicht wurde.
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Tropische Torfsümpfe: Renaturierung gefährdeter Kohlenstoffspeicher

Wissenschaftler der Universität Göttingen und des Leibniz-Zentrums für Marine Tropenforschung (ZMT) haben anhand von paläoökologischen Untersuchungen erstmalig herausgefunden, in welchem Zeitraum sich tropische Torfwälder nach einer Störung erholen können. Sie gehört zu den bedeutendsten terrestrischen Kohlenstoffspeichern.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Was der Stoffwechsel über den Ursprung des Lebens verrät

Kieler Botanikerin schlägt neue Theorie zur gleichzeitigen Evolution gegenläufiger Stoffwechselvorgänge vor

Was war zuerst da, die Henne oder das Ei? Das klassische Ursprungsdilemma gilt insbesondere für die Entwicklungsprozesse des Lebens auf der Erde. Grundlage der Evolution war ein gradueller Übergang vom Ablauf rein chemischer Reaktionen hin zur Fähigkeit erster Lebensformen, mit Hilfe von Enzymen über Stoffwechselvorgänge Kohlenstoff umzuwandeln. Dabei haben frühe Lebewesen schon bald verschiedene Strategien der Energiegewinnung und des Stoffumsatzes entwickelt.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Wertvolle Böden erhalten

Jährlich gehen weiterhin knapp tausend Hektaren Kulturland verloren. Dadurch werden auch zahlreiche Leistungen des Bodens wie die Wasserfiltration oder die Kohlenstoffspeicherung vernichtet, die für das Wohlergehen unserer Gesellschaft zentral sind. Das Nationale Forschungsprogramm „Nachhaltige Nutzung der Ressource Boden“ (NFP 68) macht Vorschläge, wie sich die Raumplanung so gestalten lässt, dass dieser Verlust möglichst klein bleibt. Vor allem soll die Qualität des Bodens bei raumplanerischen Entscheiden eine grössere Rolle spielen.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Plastik stimuliert Bakterien im Meer

Welche Auswirkungen Plastik und die darin enthaltenden Inhaltsstoffe wie Weichmacher auf die Basis der Nahrungsnetze, im Wesentlichen die Bakteriengemeinschaften des Meeres, haben, steht im Fokus der ForscherInnen um Gerhard J. Herndl von der Universität Wien. Sie untersuchen insbesondere, wie diese Inhaltsstoffe von den Bakterien, die als Biofilm auf dem Plastik „wachsen“, aufgenommen werden. Dabei fanden sie heraus, dass die Freisetzung von organischem Material aus Kunststoffen den Kohlenstoffkreislauf in den Ozeanen drastisch verändert. Die Ergebnisse der Studie erscheinen aktuell im renommierten Fachjournal „Nature Communications“.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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ILA 2018: CFK-Recycling: In die Batterie statt auf den Müll

Carbonfaserverstärkte Kunststoffe gewinnen als Bauteile von Flugzeugen an Bedeutung. Der Trend erhöht den Bedarf an nachhaltigen Recyclingkonzepten. Fraunhofer zeigt auf der ILA vom 25. bis 29. April 2018 in Berlin (Halle 2, Stand 304) eine Technologie, die recycelte Kohlenstofffasern in Werkstoffe für Batterien und Brennstoffzellen überführt. Das spart Kosten, verbessert die CO2-Bilanz und eröffnet neue Verwertungswege in der Flugzeugproduktion.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Rasante Paarbildung – Nachweis eines neuen Reaktionsweges in der Atmosphäre

Leipzig. Eine besonders rasante Art der Paarbildung konnten Wissenschaftler jetzt im Labor beobachten: Bei der Reaktion von zwei Peroxyl-Radikalen untereinander verdoppeln sich diese Kohlenwasserstoff-Verbindungen. Das heißt es werden stabile Produkte mit dem Kohlenstoffgerüst beider Peroxyl-Radikale gebildet, welche sehr wahrscheinlich eine Peroxid-Struktur aufweisen. Der Nachweis dieses Reaktionsweges wurde jetzt mit Hilfe modernster Messtechnik möglich. Darüber berichten Forschende des Leibniz-Institutes für Troposphärenforschung (TROPOS), sowie der Universitäten Innsbruck und Helsinki in der aktuellen Ausgabe des Fachblatts „Angewandte Chemie“.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Solarer Wasserstoff: Nanostrukturierung erhöht Effizienz von Metall-freien Photokatalysatoren um

Polymere Kohlenstoffnitride entfalten unter Sonnenlicht eine katalytische Wirkung, die sich für die Produktion von solarem Wasserstoff nutzen lässt. Allerdings ist die Effizienz dieser günstigen, metallfreien Materialien sehr gering. Durch einen einfachen Prozess ist es nun gelungen, ihre katalytische Wirkung um den Faktor elf zu erhöhen. Dies zeigte nun ein Team an der Tianjin-University in China mit einer Gruppe am Helmholtz-Zentrum Berlin. Die Arbeit wurde im Journal Energy & Environmental Science veröffentlicht.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Die Klimaerwärmung "wegatmen"?

Neuentdeckte Schwefelmikroben sind wichtig für den Kohlenstoffkreislauf der Erde

Ein internationales Team aus WissenschafterInnen um den Mikrobiologen Alexander Loy von der Universität Wien hat neue Schwefelbakterien identifiziert, die eine wichtige Rolle für die globalen Schwefel- und Kohlenstoffkreisläufe spielen und daher Auswirkungen auf das Klima haben könnten. Die Bakterien können mittels Sulfatatmung die Bildung von Methan reduzieren. Die Ergebnisse der Studie erscheinen aktuell im Fachmagazin „The ISME Journal“.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Entwaldung in den Tropen

Die Tropenwälder rund um den Globus beherbergen eine große Artenvielfalt und sind ein wichtiger Kohlenstoffspeicher. Doch nach wie vor werden sie durch Abholzungen weiter zerschnitten und damit gefährdet. Wissenschaftler des UFZ haben nun aus der Physik eine Methode abgeleitet, mit der sich die Fragmentierung erstmals auf globaler Ebene erklären und mathematisch beschreiben lässt. Dabei zeigte sich u.a., dass sich die Tropenwälder aller drei Kontinente nahe an einem kritischen Punkt befinden, ab dem die Anzahl der Fragmente stark ansteigen wird. Dies wird schwerwiegende Folgen für die Biodiversität und die Kohlenstoffspeicherung haben, schreiben die Forscher im Wissenschaftsjournal Nature.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Neue Formeln zur Erforschung der Altersstruktur nicht-linearer dynamischer Systeme

Mathematische Modelle, mit denen die Bewegungen von Partikeln innerhalb natürlicher Systeme untersucht werden können, sind in der Medizin, der Biologie und den Geowissenschaften weit verbreitet. Diese Kompartiment-Modelle werden genutzt, um etwa die globalen Kohlenstoff- und Wasserkreisläufe zu untersuchen oder die Ausbreitung von Schadstoffen oder Spurenelementen in Gewässern, Böden oder Organismen vorherzusagen. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie in Jena haben die mathematische Modellierung von Kompartiment-Systemen einen großen Schritt voran gebracht:
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Tintenfische: Unterschätzte Akteure im Ozean

Kalmare sind Meeresbewohner mit faszinierenden biologischen Eigenschaften. Einige Arten produzieren Licht, andere sind sehr schnelle Schwimmer, sie haben ein außergewöhnliches Sehvermögen und leben überall – von flachen Riffen bis in die Tiefsee. Doch das Wissen über die Lebensweise vieler Arten und ihre Rolle im System Ozean ist noch äußerst lückenhaft. Zwei neue Studien von Forschenden des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel und des Kieler Exzellenzclusters „Ozean der Zukunft“ zeigen die Bedeutung von Tintenfischen als Räuber und Kohlenstofftransporteure.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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"Tischlein deck dich" in der Tiefsee

In den Oberflächenschichten des Meeres wird organisches Material produziert, das als Basis des Nahrungsnetzes dient. Nur rund 10 bis 20 Prozent des organischen Materials sinkt in die Tiefen des Ozeans und dient den Lebensgemeinschaften der Tiefsee als Nahrungsquelle. Der Abbau von organischem Material wird dort vorwiegend von einer komplexen mikrobiellen Gemeinschaft bewerkstelligt, deren Zusammensetzung und Stoffwechsel sich mit zunehmender Tiefe ändert. Ein internationales ForscherInnen-Konsortium konnte durch die Analyse faszinierende Einblicke in Ökologie und die biogeochemischen Prozesse hinter dem Kreislauf von Kohlenstoff und anderen Elementen gewinnen.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Von Alaska bis zum Amazonas: Pflanzenmerkmale erstmals kartiert

Detaillierte globale Karten von Schlüsselmerkmalen des Pflanzenwachstums zeigen eine große lokale Diversität. Deren Berücksichtigung in Erdsystemmodellen sollte zu verbesserten Vegetations- und Klimadarstellungen führen sowie künftige Berechnungen des Kohlenstoffkreislaufs verbessern. Insgesamt wirft die große lokale Vielfalt ein neues Licht auf die Bedeutung der Biodiversität als Voraussetzung für die Stabilität von Ökosystemen, besonders vor dem Hintergrund von Umwelt- und Klimaänderungen.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Indirekte Emissionen von Wind und Sonnenenergie kein Hindernis für Energie-Dekarbonisierung

Auch kohlenstoffarme Technologien wie Wind- und Solarenergie oder Kohlendioxidabscheidung und -speicherung (CCS) bei fossilen Kraftwerken unterscheiden sich noch stark in den Treibhausgas-Emissionen, die im gesamten Lebenszyklus entstehen. Das ist das Ergebnis einer umfassenden neuen Studie eines internationalen Wissenschaftlerteams, die jetzt in der Fachzeitschrift Nature Energy veröffentlicht wurde. Anders als manche Kritiker argumentieren, fanden die Forscher heraus, dass Wind- und Solarenergie zu den Technologien mit der günstigsten indirekten Emissionsbilanz gehören.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft