Forschung

am Lehrstuhl für Physische Geographie

Laborkurs

Foto: Maximilian Prochnow

Unsere Forschungsschwerpunkte

Momentan liegt unser Fokus auf der Rekonstruktion von Klima- und Landschaftsveränderungen in verschiedenen Klimazonen und für unterschiedliche Zeitscheiben. Dazu verwenden wir insbesondere Seesedimente und Lösspaläoböden. Zur Beantwortung unserer Fragestellungen nutzen wir neben klassischen geochemischen Methoden wie Sedimentologie, Elementaranalyse, Pollenanalyse und Bulk-Isotopie (¹³C, ¹⁵N) auch neuere und aufwendige Lipid-Biomarkermethoden (Blattwachse, Zucker, Sterole, PAKs) und ihre komponentenspezifische Isotopie (²H, ¹³C, ¹⁸O). Außerdem experimentieren wir im Rahmen von studentischen Abschlussarbeiten zum Thema Kohlenstoffsequestrierung, z. B. durch "enhanced weathering".

Unsere bisherigen und aktuellen Forschungsprojekte sind:

Klima-Mensch-Umwelt-Interaktionen in den Alpen seit dem Spätglazial
Holozäner Klima- und Landschaftswandel in Marokko und in Südafrika
Rezente Landdegradation in Südafrika
Rekonstruktion der Landschaftsgeschichte in der Mongolei
Klimawandel und Landschaftsentwicklung auf dem Tibet-Plateau
Quartäre Klima-, Landschafts- und Vegetationsgeschichte Thüringens

In der folgenden Übersicht finden Sie Kurzbeschreibungen unserer Projekte und Verlinkungen zu entsprechenden Projektseiten.

Unsere Forschungsprojekte im Kurzüberblick

Anwendung von Lipidbiomarkern an Seesedimenten aus dem Alpenraum
Projektverantwortlich: Prof. Dr. Roland Zech & Maximilian Prochnow

gefördert durch: Land Thüringen (Landesgraduiertenstipendium) und Deutsche Forschungsgemeinschaft

DFG-GEPRISExterner Link

Projekthomepage

Ziel dieses Drittmittelprojekts ist es einen Beitrag zum besseren Verständnis der Klima- und Menschheitsgeschichte im Alpenraum zu leisten, indem verschiedene innovative Biomarkermethoden an Seesedimenten vom Moossee im Schweizer Mittelland angewendet werden. Moossee ist dafür ein Schlüsselarchiv, weil archäologische Funde wie Pfahlbauten die Anwesenheit des Menschen seit dem Neolithikum dokumentieren. Die Seesedimente sind gewarvt und bestens datiert, und es kann auf umfangreiche Vorarbeiten zu Pollen, Geochemie und Holzkohle zurückgegriffen werden. Mit dem aktuell bewilligten Drittmittelprojekt werden wir das gesamte Potential unseres modernen Biomarker- und Sedimentlabors hier in Jena ausschöpfen können. Zusammen mit Kollegen Dr. Fabian Rey (Basel) und Prof. Willy Tinner (Bern) werden wir in einer 30-Jahres-Auflösung komponentenspezifisches Deuterium an Blattwachsen zur Rekonstruktion paläohydrologischer Bedingungen analysieren. Des Weiteren planen wir die Anwendung von polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) und Fäkalmarkern (sog. Sterolen) zur Evaluierung der Brandgeschichte, Viehwirtschaft und Landnutzung durch den Menschen.

Der Moossee - ein hervorragendes Geoarchiv.
Foto: Fabian Rey, Thomas Stadler
Rekonstruktion des Landschaftswandels in der Mongolei
Projektverantwortlich: Dr. Marcel Bliedtner

gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft

DFG-GEPRISExterner Link

Projektwebseite Mongolei (englisch)

Semi-aride Regionen wie die Mongolei reagieren sehr empfindlich auf die Folgen der globalen Erwärmung und stark zunehmender menschlicher Aktivitäten, und ein besseres Verständnis des vergangenen Klimas und der anthropogenen Einflüsse in solchen Regionen ist unerlässlich. Um diese Fragen anzugehen, zielte ein DFG-Projekt darauf ab, Klima- und Landschaftsveränderungen in der semi-ariden Mongolei zu rekonstruieren. Dazu verwendeten wir einen Multi-Proxy-Biomarker-Ansatz anhand von Seesedimenten von Shireet Naiman Nuur (Nuur = See), einem abflusslosen Hochgebirgssee (2.400 m NN) mit kleinem Einzugsgebiet im zentralen mongolischen Khangai-Gebirge. Neben modernsten sedimentologischen und geochemischen Analysen wurde ein Multi-Biomarker-Ansatz angewendet, der folgende Ziele verfolgte: 1. Etablierung einer robusten Chronologie mittels Radiokohlenstoffdatierung an terrestrischen Makrofossilien und komponentenspezifischer Datierung von Blattwachsen, die anschließend durch paläomagnetische säkulare Variationen ausgewertet und bestätigt wurden. 2. Paläoklimatische Veränderungen wurden schließlich durch komponentenspezifische Isotopenanalysen (δ²H) an terrestrischen und aquatischen Biomarkern rekonstruiert.
Paläoklimaforschung in Südafrika
Projektverantwortlich: Prof. Dr. Roland Zech, Prof. Dr. Torsten Haberzettl, Dr. Paul Strobel

gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft und bis 2022 durch ein Landesgraduiertenstipendium

DFG-GeprisExterner Link

Südafrika hat eine Schlüsselrolle für ein besseres Verständnis vergangener und zukünftiger Klimaänderungen in der Südhemisphäre inne, da es über seltene Geoarchive für die Paläoklimaforschung verfügt. Robuste Paläoklimarekonstruktionen und ein Verständnis der treibenden Kräfte hinter vergangenen Klimaänderungen sind essentiell für präzise Klimaprognosen. Pflanzenbürtige Biomarker haben sich als wertvolle Werkzeuge für die quantitative Paläoklimaforschung etabliert. In dem von der DFG geförderten Projekt wurde das Potenzial pflanzenbürtiger Biomarker anhand von rezenten Oberbodenproben regional evaluiert. Anschließend wurden diese Biomarker an Bohrkernen aus zwei (verlandeten) Seen analysiert, die 100 km entfernt voneinander an der Südküste liegen. Das rekonstruierte klimatische Muster in beiden Archiven zeigt deutliche klimatische Schwankungen zwischen Feucht- und Trockenphasen während der letzten 8000 Jahre. Im Rahmen dieses Forschungsprojekts gelang es erst- mals ein regional kohärentes paläoklimatisches Muster entlang der Südküste Südafrikas während des Holozäns aufzuzeigen. Die weitere räumliche Ausdehnung des rekonstruierten Musters ist aktuell Gegenstand laufender Untersuchungen.

Fotos der Untersuchungsgebiete: A) das Moor Vankervelsvlei und B) der See Voёlvlei. C) Das klimatische Feuchtigkeitsmuster, das mittels Untersuchungen von pflanzenbürtigen Biomarkern an Moor- und Seesedimenten rekonstruiert wurde.
Foto: Paul Strobel
SALDI Landdegradationsmonitor Südafrika
Projektkoordinator: PD Dr. Jussi Baade

gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung

SALDI-Homepage
Internationale Graduiertenschule TRANSTIP (Geoecosystems in transition on the Tibetan Plateau)

Internationales Graduiertenkolleg "Geoökosysteme im Wandel auf dem Tibetischen Plateau (TransTiP)": Ein bis 2023 von der DFG gefördertes Trainingsprogramm für deutsche und internationale Studierende mit Forschung zu Sediment-, Kohlenstoff- und Wasserflüssen auf dem Tibetischen Plateau; in Kooperation mit der Technischen Universität Braunschweig, der Leibniz Universität Hannover und chinesischen Partnern (www.tu-braunschweig.de/irtg-transtip)Externer Link.

Unsere Beiträge konzentrierten sich auf Biomarker und verbindungsspezifische Isotope zur Rekonstruktion von Klima und Menschheitsgeschichte sowie auf kosmogene Nuklide zur Quantifizierung von einzugsgebietsweiten Denudationsraten.
Blattwachse in fluvialen Sedimenten und Paläobodensequenzen
Projektverantwortlich: Dr. Marcel Bliedtner, Prof. Dr. Roland Zech, Dr. Hans von Suchodoletz

Projekthomepage (englisch)