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Agroökosysteme, mikrobielle Ressourcen und Klimaresilienz

Globale biogeochemische Kreisläufe wie der Kohlenstoff- und der Stickstoffkreislauf sind essenziell für das Leben auf der Erde. Menschliche Aktivitäten stören diese Kreisläufe zunehmend und haben gravierende Auswirkungen auf Klima und Ökosysteme. Der Forschungsschwerpunkt untersucht, wie Mikroorganismen und Ökosysteme mit dem Klimawandel interagieren – wie sie ihn beeinflussen, auf ihn reagieren und potenzielle Lösungen für Minderung und Anpassung bieten.

Die Bewältigung dieser komplexen Herausforderungen erfordert einen interdisziplinären und skalenübergreifenden Forschungsansatz. Forschende untersuchen grundlegende Mechanismen auf molekularer, zellulärer und organismischer Ebene, um deren Bedeutung für Ökosysteme, globale Phänomene und die Evolution des Lebens zu verstehen. Ergänzende ökosystembasierte Studien identifizieren die Prozesse, die den Systemeigenschaften und der Resilienz zugrunde liegen. Ziel ist es, molekulare Erkenntnisse mit einem Verständnis auf Ökosystemebene zu verknüpfen, um innovative und übertragbare Lösungen für globale Klimaherausforderungen zu entwickeln und dabei deren Machbarkeit, Potenzial und Risiken zu bewerten.

Mikroorganismen stehen im Zentrum dieser Forschung. Sie spielen eine Schlüsselrolle in den biogeochemischen Kreisläufen der wichtigsten lebensnotwendigen Elemente und beeinflussen maßgeblich die Gesundheit, Produktivität und Widerstandsfähigkeit von Pflanzen und Tieren in Agrarökosystemen. Darüber hinaus liefern sie entscheidende Ressourcen für eine nachhaltige Bioökonomie und verbinden mikrobiologische mit agrarwissenschaftlicher Forschung.

Ein zentrales Thema ist die Rolle von Mikroorganismen im biologischen Kohlenstoffkreislauf. Weltweit wandeln Mikroorganismen ungefähr ebenso viel CO₂ um wie Pflanzen und haben vielfältige Mechanismen zur CO₂-Fixierung und -Umwandlung entwickelt. Diese Prozesse bieten ein enormes Potenzial für biotechnologische Innovationen im Bereich des Kohlenstoffmanagements. Der Microbes-for-Climate-Cluster zielt darauf ab, die mikrobiologische Wissensbasis für einen ausgewogenen globalen Kohlenstoffkreislauf zu schaffen, indem (1) mikrobielle Beiträge zu Klimaprozessen aufgeklärt, (2) ihre evolutionäre Geschichte rekonstruiert und (3) mithilfe der synthetischen Biologie effiziente und nachhaltige CO₂-Umwandlungspfade entwickelt werden. Diese Arbeiten fördern nicht nur die Grundlagenforschung, sondern schaffen auch neue mikrobenbasierte Strategien zur Abschwächung des Klimawandels.

Die Forschung zu Agrarökosystemen ergänzt diesen Ansatz durch die Entwicklung widerstandsfähiger, effizienter und umweltfreundlicher landwirtschaftlicher Systeme, die die Produktivität steigern, die Biodiversität erhalten und Umweltbelastungen reduzieren. Zentrale Forschungsthemen sind resiliente Waldökosysteme, nachhaltige landwirtschaftliche Intensivierung, klimaangepasste und qualitativ hochwertige Nutzpflanzen sowie der Einsatz von Insekten als nachhaltige Ressourcen für Nahrung, Futtermittel und biologische Schädlingsbekämpfung.

Ausgewählte Forschungserfolge

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