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Beispiele für die Selbstregulation irdischer Stellgrößen

Das Leben mischt mit…

Wesentliche Beispiele für die Selbstregulationsmechanismen der Erde sind die globale Temperatur, die Zusammensetzung der Atmosphäre und die Salinität der Weltmeere. In allen diesen Prozessen spielt auch das Leben eine wichtige Rolle. Erst durch die Interaktion von belebten und unbelebten Komponenten scheinen sich die Rückkopplungsschleifen vieler Systeme zu schließen.

Fragment des grönlandischen Cape York Meteoriten, Bruchstück eines metallischen Asteroiden (ausgestellt vor dem Geologischen Museum Kopenhagen) © Wikimedia Commmons / FunkMonk (CC BY-SA 3.0)

Eine solche aktive Beteiligung des Lebens galt noch vor 30 Jahren als Widerspruch gegen alle gängigen Vorstellungen. Inzwischen jedoch hat die Biosphäre als zentraler Bestandteil des Systems Erde – neben Lithosphäre, Hydrosphäre und Atmosphäre – längst ihren festen Platz im neuen Weltbild der Geowissenschaften gefunden – nicht zuletzt dank der Debatten um Lovelock und seiner Gaia-Hypothese. Wie prägend allerdings biologische Einflüsse tatsächlich auf die Regulation des Gesamtsystems sind, ist in vielen Bereichen noch umstritten oder ungenügend erforscht.

Thermostat Erde

Seit der Entstehung der Erde hat die Sonneneinstrahlung um rund 25 Prozent zugenommen, dennoch sind die globalen Durchschnittstemperaturen nicht in gleichem Maße gestiegen, sondern schwankten im Laufe der Erdgeschichte mehr oder weniger stark um einen Mittelwert. Diese Regulation folgt im Grunde dem gleichen Prinzip wie das einfache Modell der Daisyworld. Auch für die Erde spielt beispielsweise die Albedo eine wichtige Rolle. Diese setzt sich jedoch aus mehreren Größen wie Eisbedeckung der Pole oder Wolkendichte und -art zusammen und wird ihrerseits von einer ganzen Reihe von Faktoren beeinflusst.

Wikinger-Schiff vor der grönländischen Küste - ab 985 siedelten die Nordmänner auf Grönland. © Historisch/ Jens Erik Carl Rasmussen

Untersuchungen zeigen jedoch auch hier – entgegen früheren Annahmen – eine wichtige Funktion von Organismen in diesem System. Vor allem das Phytoplankton der Meere wirkt nicht nur als Kohlendioxidsenke, die winzigen Algen produzieren auch Dimethylsulfid (DMS), eine Substanz, die an die Atmosphäre abgegeben wird und dort als Kondensationskeim zur Wolkenbildung beiträgt. Wird es wärmer, nimmt das Algenwachstum in bestimmten Regionen zu und mehr DMS wird frei. Dadurch können vermehrt Wolken entstehen, diese reflektieren einen größeren Anteil der Sonneneinstrahlung und die Temperatur sinkt wieder.

Diese – vereinfacht dargestellte – Rückkopplungsschleife ist jedoch nur eine von vielen, die das irdische Thermostat in seiner Gesamtheit ausmachen. Sie wird zur Zeit unter anderem von Forschern der Max-Planck Gesellschaft untersucht. Bis heute gelingt es Klimawissenschaftlern jedoch noch nicht, die volle Komplexität dieses Systems zu erfassen oder gar in Computermodellen nachzubilden.

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Stand: 21.01.2003

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Organismus Erde?
Von der Gaia-Hypothese zum System Erde

Überblick
Das Wichtigste in Kürze

Zum Weiterlesen
Links und Literatur

Vom passiven Spielball zum komplexen System
Paradigmenwandel in den Geowissenschaften

Die Erde als lebendiges System
Gaia - eine Idee wird geboren

Tabubruch oder Pioniertat?
Gaia im Kreuzfeuer der Kritik

Daisyworld
Gänseblümchen erklären die Welt - und das Gaia-Prinzip

Von Gaia zum "System Erde"
Die heutige Situation

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Das Rätsel des Meersalzes
Mikroorganismen als Regulatoren der marinen Salinität?

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