Um ihre Vorhaben zu erreichen, wird das Team aus sechs Ländern eine einzigartige Kombination aus Feldarbeit, physikalisch basierter Modellierung und KI nutzen – und zudem mit den betroffenen Regionen und Gemeinschaften zusammenarbeiten. Darüber hinaus werden ihre Ergebnisse eine entscheidende Ressource für die Bewältigung künftiger Herausforderungen im Bereich der Wasserversorgungssicherheit darstellen.

Rund ein Drittel der Weltbevölkerung ist abhängig von Wasser aus den Bergen. Ein Wasserlauf im Einzugsgebiet von Kyzylsu mit den ihn speisenden Gebirgsgletschern und Schnee im Hintergrund. © Jason Klimatsas | ISTA

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Vom Menschen hergestellte Chemikalien durchdringen die Küstenmeere in bislang unbekanntem Ausmaß. Das zeigt eine internationale Studie, geleitet von den Biochemikern Jarmo-Charles Kalinski und Daniel Petras an der University of California, Riverside. Das Forschungsteam analysierte dazu mehr als 2.300 Meerwasserproben aus mehr als 20 Feldstudien, die mehr als ein Jahrzehnt lang im Pazifik, Atlantik und im Indischen Ozean gesammelt wurden. Die Ergebnisse wurden in Nature Geoscience veröffentlicht.

„Selbst an Orten, die wir für unberührt halten, fanden wir eindeutige chemische Fingerabdrücke menschlicher Aktivität. Obwohl die chemische Verschmutzung der Meere lange bekannt ist, hat uns das Ausmaß doch überrascht“, sagt Daniel Petras, Assistenzprofessor an der University of California und Nachwuchsgruppenleiter im Exzellenzcluster „Kontrolle von Mikroorganismen zur Bekämpfung von Infektionen“ (CMFI) an der Universität Tübingen. „Es gab praktisch keinen Ort, an dem wir Proben nahmen, der keinerlei chemischen Einfluss des Menschen zeigte“, sagt Jarmo-Charles Kalinski, ehemaliger Postdoktorand in Petras‘ Gruppe an der UC Riverside und Erstautor der Studie.

Im globalen Maßstab eine enorme Menge

Tilman Schramm, Doktorand in der Gruppe von Daniel Petras, extrahiert gelöste organische Moleküle aus Meerwasserproben für die Massenspektrometrieanalyse. Quelle: Daniel Petras

Die Forschenden stellten fest, dass anthropogene Chemikalien weit über die Küstenlinie hinaus nachweisbar sind. Selbst mehr als 20 Kilometer vor der Küste machten vom Menschen stammende Verbindungen etwa 1 Prozent der nachgewiesenen organischen Substanz aus.

„In globalem Maßstab ist das eine enorme Menge an Material“, sagt Petras.

In Küstengewässern erreichten die Signalwerte menschengemachter organischer Moleküle einen Median von bis zu 20 Prozent. Im offenen Ozean lagen die niedrigsten Werte dagegen bei etwa 0,5 Prozent. Extremwerte an Flussmündungen mit unbehandeltem oder schlecht behandeltem Abwasser überstiegen zum Teil sogar Werte von 50 Prozent. Insgesamt identifizierte das Team 248 vom Menschen stammende Verbindungen. Über alle Proben hinweg machen sie im Median rund 2 Prozent des gesamten Signals aus. Das Team erwartete Pestizide und pharmazeutische Verbindungen vor allem in Küstennähe, doch Industriechemikalien wie Weichmacher aus Kunststoffen, Schmiermittel und andere Chemikalien aus Pflege- und Konsumprodukte dominieren den menschlichen chemischen Fußabdruck in den Ozeanen. Einige dieser Verbindungen liegen an der Grenze zwischen organischen Molekülen und Nanokunststoffen. Dadurch verschwimmt die Trennlinie zwischen chemischer und Kunststoffverschmutzung, erklärt Daniel Petras.

„Diese Chemikalien sind ein wesentlicher Bestandteil der organischen Stoffgesamtheit der Ozeane. Das bedeutet, dass sie möglicherweise eine bisher unbekannte Rolle im Kohlenstoffkreislauf und in der Funktion des marinen Ökosystems spielen.“

Große Datenmenge: Proben aus vielen Studien analysiert

Die Studie stellt eine der bisher umfassendsten chemischen Metaanalysen der maritimen Küstenzonen dar. Sie stützt sich auf Proben, die für viele verschiedene Untersuchungszwecke gesammelt wurden, darunter für die Untersuchung der Gesundheit von Korallenriffen, von Algenblüten oder des Kohlenstoffkreislaufs. Eine wesentliche Innovation des Forschungsteams war die Kombination einheitlicher, hochauflösender Methoden der Massenspektrometrie über mehrere Labore hinweg sowie der Einsatz skalierbarer Computerverfahren, die in der Gruppe von Mingxun Wang, Assistenzprofessor für Informatik an der UC Riverside, entwickelt wurden. Dank dieser technologischen Fortschritte konnte die Gruppe Tausende von Proben aus nicht zusammenhängenden Studien als einheitlichen, konsolidierten Datensatz kombinieren und analysieren.

„Diese Arbeit war nur durch den Einsatz unserer Kooperationspartner rund um den Globus und deren öffentlich zugängliche Datensätze möglich“, sagt Petras. „Indem wir unsere Daten öffentlich zugänglich machen, hoffen wir, die Forschung zu beschleunigen und ein umfassenderes Verständnis der menschlichen chemischen Auswirkungen auf die Weltmeere zu ermöglichen.“

Trotz des Umfangs des Datensatzes weisen die Forscher darauf hin, dass große Teile der Welt noch wenig erforscht sind. Die Daten konzentrierten sich stark auf Nordamerika und Europa, mit begrenzter Abdeckung der Südhalbkugel und wenig Daten aus Regionen wie Südostasien, Indien und Australien.

„Das Fehlen von Daten bedeutet nicht, dass das Problem nicht vorhanden ist“, sagt Kalinski. „Es bedeutet, dass wir noch nicht genau genug hingeschaut haben.“

Ökologische Konsequenzen noch unklar

Die Autorinnen und Autoren der Studie unterstreichen, dass diese Analysen nur einen ersten Überblick verschaffen und weitere detaillierte Analysen erforderlich sind, um die Konzentrationen genau bestimmen zu können. Zudem sind die Auswirkungen der kumulativen chemischen Konzentrationen und ihre langfristigen ökologischen Folgen weitgehend unbekannt. Die Studie belegt deutlich, dass der Mensch die Meereschemie verändert. Was das für die Meereslebewesen, Nahrungsketten oder die Ökosystemresilienz bedeutet, müssten Folgeuntersuchungen zeigen.

Die Ergebnisse verdeutlichen eine umfassendere, oft übersehene Tatsache: Alltägliche Aktivitäten wie Autofahren, Putzen und Körperpflege tragen zur Verbreitung von Chemikalien bei. Gleiches gilt für Lebensmittelverpackungen. Diese Chemikalien werden in den Abfluss gespült oder vom Regenwasser mitgeführt und gelangen über Flüsse und Abwassersysteme schließlich ins Meer.

„Was wir an Land verwenden, verschwindet nicht einfach“, sagt Kalinski. „Es landet oft im Meer, der letzten Senke.“ Die Ergebnisse haben auch Petras‘ eigene Gewohnheiten beeinflusst. „Ich reduziere meinen Kunststoffverbrauch, vermeide unnötige Verpackungen und konsumiere weniger hochprozessierte Lebensmittel“, sagt er. „Nicht nur um die Umwelt zu schützen, sondern auch, weil ich unnötige direkte chemische Belastungen für mich und meine Familie vermeiden möchte.“

„Die Ergebnisse dieser Studie zeigen eindrucksvoll, welche neuen Erkenntnisse die moderne Forschung hervorbringt, wenn auf internationaler Ebene kooperiert und zusammengearbeitet wird. Sie führen uns einmal mehr vor Augen, wie sehr wir als Menschheit in der Verantwortung stehen, verantwortungsvoll und insbesondere nachhaltig zu handeln“, sagt Professorin Dr. Karla Pollmann, Rektorin der Universität Tübingen.

Originalpublikation:
Kalinski J-C, Pakkir Mohamed Shah A, Ruiz Brandão da Costa B, Farrell SP, Schellenberg L, Graves LG, Schramm T, Stincone P, Koester I, Stephens B, Torres R, Cancelada L, Utermann-Thüsing C, Quinlan Z, Wegley Kelly L, Carlson C, Castillo-Ilabaca C, Pantoja-Gutiérrez S, Beman J, Hartmann A, Aron A, Siwe Noundou X, Dorrington R, Tasdemir D, Haas A, Dorrestein P, Nelson C, Aluwihare L, Wang M & Petras D. (2025) Widespread presence of anthropogenic compounds in marine dissolved organic matter. Nature Geosciences. https://doi.org/10.1038/s41561-026-01928-z

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Dr. Daniel Petras
Universität Tübingen
Exzellenzcluster „Kontrolle von Mikroorganismen zur Bekämpfung von Infektionen“ (CMFI)
dpetras[at]ucr.edu

Quelle: Eberhard Karls Universität Tübingen

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Offshore-Windparks sind ein zentraler Bestandteil der EU-Strategie für erneuerbare Energien: Bis 2050 soll die installierte Leistung in der Nordsee auf mehr als das Zehnfache steigen. Eine aktuelle Studie des Helmholtz-Zentrums Hereon zeigt jedoch, dass dieser Ausbau weitreichende Folgen hat. Demnach kann die zunehmende Nutzung der Offshore-Windenergie den natürlichen Transport sowie die Ablagerung von Sedimenten großräumig und dauerhaft verändern. Besonders stark betroffen ist die Deutsche Bucht. Die Ergebnisse wurden im Fachjournal Nature Communications Earth & Environment veröffentlicht.

Schwebstoffe sind ein wesentlicher Bestandteil der Dynamik in der Nordsee. Sie stammen vom Meeresboden, werden durch Wellen und Strömungen aufgewirbelt, gelangen über den Ärmelkanal aus dem Atlantik in die Nordsee oder werden durch Flüsse eingetragen. Diese Partikel durchlaufen kontinuierlich Zyklen aus Ablagerung und erneuter Aufwirbelung, bis sie sich in strömungsarmen Bereichen als Schlamm absetzen.

Offshore-Windkraftanlagen greifen in diese Prozesse ein, da sie sowohl in der Luft als auch im Wasser als Hindernisse wirken. Sie beeinflussen unter anderem die Schichtung des Meeres in unterschiedlich warme Wasserschichten und verlangsamen die Strömungen über große Distanzen hinweg. Genau diese Faktoren bestimmen, wie sich Schwebstoffe und organische Partikel im Meer bewegen und wo sie letztlich abgelagert werden. Die Forschenden konnten zeigen, dass bestehende Windparks bereits heute eine deutliche räumliche Umverteilung der Sedimente verursachen – betroffen sind jährlich bis zu 1,5 Millionen Tonnen Schlamm inklusive des darin gebundenen Kohlenstoffs.

Sedimentverlagerung beeinflusst auch die Kohlenstoffspeicherung

Ein Teil der Sedimente besteht aus organischem Material, etwa aus abgestorbenen Meerestieren und Pflanzen. Dieses enthält sogenannten partikulären organischen Kohlenstoff (POC), der gemeinsam mit den Partikeln auf den Meeresboden absinkt und dort über sehr lange Zeiträume gespeichert werden kann. Der Meeresboden fungiert somit als Kohlenstoffsenke. Insgesamt leisten die Ozeane einen wichtigen Beitrag zur Bindung von Kohlenstoff und wirken damit dem Klimawandel entgegen.

Deutsche Bucht im Fokus der Veränderungen

Für ihre Untersuchungen nutzten die Forschenden ein neu entwickeltes Computermodell, das erstmals verschiedene Einflussfaktoren wie Atmosphäre, Wellen, Strömungen und Sedimenttransport gemeinsam abbildet. Grundlage dafür waren frühere Studien des Hereon zum Einfluss von Offshore-Windkraftanlagen auf Luft- und Meeresströmungen.

„Unsere Simulationen legen nahe, dass sich der Effekt durch den Ausbau der Offshore-Windparks über die kommenden Jahrzehnte hinweg deutlich verstärken wird. Das kann die langfristige Funktionsweise des Ökosystems und der Kohlenstoffspeicherung in der Nordsee beeinflussen“, sagt Jiayue Chen, Erstautorin der Studie und Wissenschaftlerin am Hereon-Institut für Küstensysteme – Analyse und Modellierung.

Auch Infrastrukturen wie Häfen und Fahrrinnen könnten sich dadurch verändern. Bemerkenswert sei zudem, dass etwa 52 Prozent der gesamten Sedimentumverteilung in der Nordsee im Gebiet der Deutschen Bucht stattfindet. „Das hebt diese Region als besonders betroffen hervor.“ Die Forschenden wollen nun untersuchen, welche Auswirkungen dies auf besonders empfindliche Küstenregionen wie das Wattenmeer hat, für das eine kontinuierliche Sedimentzufuhr essenziell ist, um den ansteigenden Meeresspiegel auszugleichen. Außerdem wird untersucht, inwiefern diese Effekte die Rolle des Meeres als Kohlenstoffsenke beeinflussen.

„Mit einem verbesserten Verständnis der Sedimentverteilung und Kohlenstoffspeicherung in der Nordsee können wir langfristige Risiken für die Küstenstabilität, Navigationssicherheit in der Schifffahrt und die Funktionsweise von Ökosystemen in der Deutschen Bucht abschätzen“, sagt Jiayue Chen. „Unsere Ergebnisse liefern wertvolle Grundlagen für den nachhaltigen Ausbau der Offshore-Windenergie und helfen Entscheidungsträgern aus Politik, Wirtschaft und Industrie, neue Windparks umweltfreundlich zu planen.“

Forschung für Klima, Küste und Gesellschaft

Das Helmholtz-Zentrum Hereon verfolgt das Ziel, wissenschaftliche Grundlagen für eine lebenswerte Zukunft zu schaffen. Rund 1000 Mitarbeitende erforschen Technologien und Zusammenhänge, die Resilienz und Nachhaltigkeit stärken – insbesondere in den Bereichen Klima, Küste und Mensch. Dabei werden experimentelle Studien, Modellierungen, künstliche Intelligenz und Digitale Zwillinge kombiniert, um komplexe Systeme besser zu verstehen und praxisnahe Lösungen zu entwickeln. Als Teil nationaler und internationaler Forschungsnetzwerke sowie der Helmholtz-Gemeinschaft unterstützt das Hereon den Transfer von Wissen in Politik, Wirtschaft und Gesellschaft, um nachhaltige Entwicklungen voranzutreiben.

Originalpublikation: Sediment transport pathways and organic carbon burial impacted by offshore wind farms in shelf seas | Communications Earth & Environment

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Grundwasser ist eine verborgene Ressource, begleitet aber dennoch unseren Alltag, denn über 70 % des Trinkwassers in Deutschland stammen aus dem Grundwasser und werden aus Brunnen oder gefassten Quellen gewonnen. Grundwasser ist auch für die Landwirtschaft und die natürlichen Ökosysteme unverzichtbar.

In Städten ist das Grundwasser oft eine technische Herausforderung bei Bauvorhaben, gewinnt zunehmend aber an Bedeutung bei der umweltfreundlichen Klimatisierung (Heizung, Kühlung) von Gebäuden. Um Hochwasserspitzen abzudämpfen und Trockenzeiten zu überbrücken, wird die Speicherung von Wasser immer wichtiger – Stichwort Schwammstadt. Die wichtigsten natürlichen Wasserspeicher sind die Grundwasserleiter im Untergrund.

Grundwasser ganzheitlich studieren

Global gesehen ist die Bewässerungslandwirtschaft der größte Wasserverbraucher. In Deutschland überwiegt noch der Regenfeldbau, aber der Bewässerungsbedarf nimmt zu. Gleichzeitig ist die Landwirtschaft eine bedeutende Quelle von Nitrat und anderen potenziell schädlichen Stoffen. Hier geht es darum, angepasste Lösungen für die Landwirtschaft zu entwickeln, die Nutzungskonflikte vermeiden und gleichzeitig dem Schutz des Grundwassers dienen.

Wälder spielen eine herausragende Bedeutung für die Wasserressourcen. Dort finden nur wenig Oberflächenabfluss und Erosion statt. Stattdessen überwiegt die Infiltration und Speicherung im Grundwasserleiter. Gleichzeitig fungieren Waldböden als natürliche Filter für Schadstoffe. Deshalb gehen Waldschutz und Grundwasserschutz Hand in Hand. Leider stehen aber gerade die Wälder aktuell besonders unter Druck, durch den Klimawandel, aber immer häufiger auch durch Bauvorhaben wie Erdkabel oder Windkraftanlagen.

Nachwuchs fördern für den Klimaschutz

Diese zunehmenden Herausforderungen rund um die Themen Grundwasser, Ökologie und Klimawandel erfordern eine hochwertige Ausbildung von qualifiziertem Nachwuchs. Das Studium der Hydrogeologie adressiert diese Herausforderungen und wird meist als Spezialisierung innerhalb der Geowissenschaften angeboten. Der Erhalt und Ausbau dieser Studiengänge ist von zentraler gesellschaftlicher Bedeutung und ein wesentlicher Schritt, um die sich stellenden Aufgaben lösungsorientiert angehen zu können.

Die Fachsektion Hydrogeologie ist eine interdisziplinäre Interessengemeinschaft aus Wissenschaft, Behörden und Unternehmen, die sich mit allen Aspekten des Grundwassers befasst und stellt die größte Vereinigung von Fachleuten der Hydrogeologie und angrenzender Fachbereiche im deutschsprachigen Raum dar. Sie ist assoziiertes Mitglied im DVGeo.

Der Vorstand der Fachsektion Hydrogeologie e. V. in der DGGV, 16.03.2026

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Maike Rüsgen maike.ruesgen@fh-dggv.de

Quelle: Dachverband der Geowissenschaften (DVGeo) e.V.

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Die Satellitenmissionen GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment, 2002–2017) und GRACE-FO (GRACE-Follow-On, seit 2018) vermessen das Schwerefeld der Erde. Hieraus wird mit monatlicher Auflösung die globale Wasserspeicherung ermittelt. Mit nunmehr 24 Jahren an Daten können langfristige Veränderungen analysiert werden. Forschende des GFZ Helmholtz-Zentrums für Geoforschung um Dr. Eva Boergens und Dr. Julian Haas haben die aktuellen Daten ausgewertet und ordnen sie in die langfristige Entwicklung ein – weltweit, für Europa und für Deutschland.

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„Normale“ Wasserspeicherung global immer seltener

Global betrachtet nehmen die Extreme der Wasserspeicherung zu. Während 2009 noch 75 % der Landfläche einen normalen Wasserspeicher aufwiesen, waren es 2025 nur noch knapp ein Drittel. Diese Entwicklung ist zu großen Teilen auf die Zunahme trockener Gebiete zurückzuführen, deren Anteil sich von 12 % im Jahr 2009 auf nahezu 43 % im Jahr 2025 mehr als verdreifacht hat. Die Landfläche, die als feucht eingestuft ist, blieb hingegen über die letzten 24 ähnlich groß und hat sich im letzten Jahr wieder dem Zustand von vor über 20 Jahren angenähert.

Auffallende regionale Unterschiede

Der globale Überblick erlaubt jedoch nur eine Gesamtbilanz und berücksichtigt keine regionalen Unterschiede im Detail. Ein differenzierteres Bild ergibt sich aus der Betrachtung der 61 kontinentalen Flussregionen und deren Entwicklungen in den vergangenen 24 Jahren. Für jedes dieser großen Flusseinzugsgebiete und jedes Jahr wird dabei der Mittelwert aller Beobachtungen farbcodiert dargestellt.

Von allen Weltregionen verzeichnete lediglich Afrika eine deutliche Zunahme der Wasserspeicherung, in geringerem Maße auch Australien und Ozeanien. In den übrigen Regionen ist hingegen eine Abnahme zu beobachten, wobei insbesondere die Gletscherschmelze in der Arktis hervorsticht. In Europa und im Nahen Osten zeigen alle Einzugsgebiete eine Abnahme der Wasserspeicherung.

Besonders ausgeprägt ist auch in Europa dabei die Abnahme des Gletschereises auf Island. Zwar geht die Wasserspeicherung in allen Regionen zurück, jedoch unterscheiden sich die Zeitpunkte, ab denen ein negativer Trend erkennbar ist. Im Nahen Osten sinkt die Wasserspeicherung bereits seit 2009, während in Westeuropa – das den Großteil Deutschlands umfasst – erst seit etwa 2014 eine kontinuierliche Abnahme feststellbar ist.

Deutschland: durchgängige Trockenheit seit 2018

Ein abschließender Blick auf Deutschland zeigt, dass die anhaltende großräumige Trockenheit seit 2018 – möglicherweise bereits seit 2015 – deutlich erkennbar ist. Das Jahr 2024 war hingegen überdurchschnittlich feucht, mit rund 15 % mehr Niederschlag im Vergleich zum langjährigen Mittel, wodurch sich die Wasserspeicher vorübergehend erholen konnten. Dadurch erreichten sie erstmals seit 2018 wieder annähernd ein normales Niveau.
Im Jahr 2025 lagen die Niederschläge jedoch erneut mit -18 % deutlich unter dem Durchschnitt. Gleichzeitig führte eine erhöhte Verdunstung infolge hoher Temperaturen dazu, dass sich die Wasserspeicherung wieder verringerte. Über den Zeitraum seit 2002 betrachtet hatte Deutschland zum Jahresende 2025 ein Defizit von rund 25 Milliarden Tonnen Wasser im Vergleich zum Mittelwert der Zeitreihe seit 2002. Ende 2023 waren das noch „nur“ rund 10 Milliarden Tonnen.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Dr. Eva Börgens
Sektion 1.3 Erdsystemmodellierung
GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung
E-Mail: eva.boergens@gfz.de

Quelle: GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung

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Die Analyse eines Bohrkerns aus einem Oasensee im Tschad liefert neue Erkenntnisse über die Niederschlagsgeschichte in der Sahara. Die Untersuchung unter Leitung der Universität zu Köln zeigt, dass eine langanhaltende Feuchtphase, die von 14.800 bis 5.500 Jahren vor heute andauerte, durch kurzfristige Trockenheiten unterbrochen wurde. Derartige Ereignisse könnten in ähnlicher Weise auch in Zukunft auftreten. Die erzielten Ergebnisse sind unter dem Titel „Decadal-scale droughts disrupted the African Humid Period in the Sahara“ in der Fachzeitschrift Nature erschienen. Neben der Universität zu Köln waren Forschungseinrichtungen in Deutschland, Frankreich, Belgien, Tschad und China durch weitergehende Laboruntersuchungen und Klimamodellierungen an der Studie beteiligt.

In der Sahara und der südlich daran angrenzenden Sahel-Zone gab es in den 1970er und 1980er Jahren eine große Dürre, die zu verheerenden Hungersnöten geführt hat. In den folgenden Jahrzehnten haben die Niederschläge dann deutlich zugenommen. Dies wird auf die aktuelle Klimaerwärmung zurückgeführt, die eine stärkere Verdunstung und eine Verschiebung des Westafrikanischen Monsuns bewirkt hat. Das Resultat ist eine Ausbreitung von Pflanzen, was mit dem Begriff ‚Greening Sahara‘ beschrieben wird.

Palmen im Sand

Eine grüne Sahara hat es in der jüngeren Erdgeschichte schon häufiger gegeben, immer dann, wenn Verschiebungen der Erdbahnparameter zu einer stärkeren Sonneneinstrahlung auf der Nordhalbkugel und dadurch höhere Niederschläge im nördlichen Afrika geführt haben. Die letzte dieser sogenannten afrikanischen Feuchtperioden trat zwischen 14.800 und 5.500 Jahren vor heute auf. Aus geologischen und archäologischen Daten ist bekannt, dass zu dieser Zeit in der Sahara eine Savanne existierte, mit Seen und Flüssen, einer diversen Tierwelt und florierenden menschlichen Kulturen. Noch unzureichend verstanden war jedoch, wie stabil oder labil die Feuchtperiode war.

Diese Frage konnte nun mit einem 16 Meter langen Sedimentkern beantwortet werden, der von Kölner Geolog*innen mit Partnern aus dem Tschad im Yoa-See, einem vor 10.800 Jahren entstandenen Oasensee im Zentrum der Sahara, erbohrt wurde. Trotz der großen Trockenheit in der Wüste existiert der Yoa-See bis heute, weil ein permanenter Zustrom von Grundwasser sein Austrocknen verhindert. So konnte sich am Grund des Sees eine lückenlose Sedimentabfolge ablagern, in deren Zusammensetzung die Klima- und Umweltgeschichte der Region in einzigartiger Genauigkeit archiviert ist.

„Die geowissenschaftliche Analyse des Sedimentkerns hat erstmals gezeigt, dass die letzte afrikanische Feuchtperiode mindestens drei Mal von Trockenereignissen unterbrochen wurde, vor etwa 9.300, 8.200 und 6.300 Jahren“, so die leitende Autorin Dr. Florence Sylvestre vom Institute de Recherche pour le Développement (Frankreich). Professor Dr. Martin Melles von der Universität zu Köln, ebenfalls leitender Autor, ergänzt: „Die rekonstruierten Trockenereignisse decken sich zumindest teilweise mit Zeiten, für die archäologische Befunde verschlechterte Lebensbedingungen für die damalige Bevölkerung anzeigen.“

Bohrkern lässt Rückschlüsse zu

Eine genauere Analyse des Trockenereignisses vor etwa 8.200 Jahren durch Zählungen der Jahreslagen des Bohrkerns ergab, dass dieses Ereignis am Yoa-See 77 Jahre, von 8.229 bis 8.152 Jahre vor heute, andauerte. Klimamodellierungen konnten zeigen, dass es ursächlich im Zusammenhang mit einer zeitgleich aufgetretenen Abkühlung im Bereich des Nordatlantiks steht. Diese Abkühlung ist seit längerem bekannt. Sie wird auf einen starken Süßwassereintrag in den Atlantik durch das Auslaufen eines riesigen Eisstausees in Nordamerika zurückgeführt. Dies hat die ozeanische Umwälzzirkulation im Atlantik, einschließlich des Golfstroms, abgeschwächt.

Ozeanographische Daten deuten an, dass sich die Umwälzzirkulation im Atlantik auch aktuell abschwächt, wobei dieses Mal das stark zunehmende Abschmelzen der Eismassen auf Grönland als Folge des menschengemachten Klimawandels als ursächlich angenommen wird. Ob sich die Geschichte nun wiederholt, ist allerdings unklar.

„Das ist nicht eins zu eins übertragbar, weil die Rahmenbedingungen heute nicht mit denen vor 8.200 Jahren vergleichbar sind, beispielsweise bezüglich der Treibhausgaskonzentrationen, der Ausdehnung der kontinentalen Vergletscherung oder des globalen Meeresspiegels“, sagt Professor Melles. „Aber unsere Ergebnisse zeigen, welche Auswirkungen Veränderungen im Atlantik auf die Niederschläge im nördlichen Afrika haben können, mit der Geschwindigkeit, der Größenordnung und der räumlichen Ausdehnung von Trockenereignissen“.

Deshalb schlussfolgern die Forschenden, dass weitere Anstrengungen nötig sind, um die zukünftige Niederschlagsentwicklung in der Sahara präziser und belastbarer vorhersagen zu können.
Die Feldarbeiten und zahlreiche Analysen des Bohrkerns wurden im Rahmen des Sonderforschungsbereiches „Our Way to Europe“ der Deutschen Forschungsgemeinschaft an der Universität zu Köln durchgeführt. Der Sonderforschungsbereich wurde von 2009 bis 2021 gefördert.

Originalpublikation:
https://www.nature.com/articles/s41586-026-10336-7

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Professor Dr. Martin Melles
Institut für Geologie und Mineralogie
+49 221 470 2541
mmelles@uni-koeln.de

Quelle: Universität zu Köln

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In Zusammenarbeit mit der Universität Duisburg-Essen informieren die beiden regionalen Wasserwirtschaftsverbände Emschergenossenschaft und Lippeverband (EGLV) ab sofort auf der Internetseite über das Exkursionsprogramm zu insgesamt 13 Blauen Klassenzimmern in zahlreichen Städten in der Emscher-Lippe-Region.

Unter dem Motto „Mach mit. Entdecke dein Blaues Klassenzimmer“ verbinden zehn pädagogische Lernmodule mit verschiedenen thematischen Schwerpunkten das Thema Umweltbildung mit einer praxisnahen Naturerfahrung direkt vor Ort in den Blauen Klassenzimmern an den renaturierten Emscher- und Lippe-Gewässern. Das Exkursionsprogramm richtet sich insbesondere an die Sekundarstufe I und II, Berufsschulen, Orientierungsstufen, Grundschulklassen und Kitagruppen.

Unmittelbar dort, wo EGLV unter anderem einst offene Schmutzwasserläufe zu idyllischen Gewässerlandschaften umgestaltet haben, können interessierte Naturbegeisterte die ökologische Entwicklung von Flora und Fauna in den neuen blaugrünen Lebensräumen hautnah erleben und nachvollziehen. Durchgeführt werden die Veranstaltungen in Zusammenarbeit mit dem Team der Aquatischen Ökologie unter der Leitung von Prof. Dr. Daniel Hering (Fakultät Biologie an der Universität Duisburg-Essen).

Die 13 Blauen Klassenzimmer

Emschergenossenschaft und Lippeverband haben in den vergangenen Jahren im Zuge von Gewässerrenaturierungen insgesamt 13 Blaue Klassenzimmer an Flüssen und Bächen in der Region gebaut:

• an der Alten Emscher in Duisburg-Beek
• am Kirchschemmsbach in Bottrop
• am Hahnenbach in Gladbeck-Brauck
• am Katernberger Bach in Essen-Katernberg
• am Sellmannsbach in Gelsenkirchen-Bismarck
• am Hellbach in Recklinghausen-Süd
• am Ostbach in Herne
• am Suderwicher Bach in Recklinghausen/Castrop-Rauxel
• am Deininghauser Bach in Castrop-Rauxel
• an der Emscher im Bereich der Emscher-Auen im Castrop-Rauxeler Ortsteil Ickern
• an der Emscher in Dortmund-Hörde
• an der Stever in Haltern am See
• am Heerener Mühlbach in Kamen

Weitere Standorte, z.B. am Dattelner Mühlenbach in Datteln (Einweihung in 2026), am Hasseler Mühlenbach in Herten und am Herringer Bach in Hamm, sind in enger Abstimmung mit den Kommunen in Planung.

Quelle: Emschergenossenschaft / Lippeverband 

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Spurenstoffe stellen kommunale Kläranlagen zunehmend vor große Herausforderungen. Die gesetzlichen Anforderungen steigen, nicht zuletzt durch die novellierte Kommunalabwasserrichtlinie (KARL), die den Ausbau bestimmter kommunaler Kläranlagen mit einer zusätzlichen vierten Reinigungsstufe vorgibt.

Um eben diesen Herausforderungen gerecht werden zu können, soll das neue Spurenstoffzentrum nach Lösungen suchen – möglichst individuell und auf die Anforderungen der unterschiedlichen Anlagen im Land Schleswig-Holstein angepasst. Seit zwei Jahrzehnten befassen sich die Mitarbeiter*innen des Labors für Siedlungswasserwirtschaft und Abfalltechnik der TH Lübeck bereits mit Maßnahmen zum Schutz der Gewässer.

Erweiterung der Kläranlage um Pilotanlage zur 4. Reinigungsstufe

Die in Reinfeld auf dem Gelände der kommunalen Kläranlage stehende Versuchs- und Ausbildungskläranlage (VAK) der Hochschule wurde bis Ende 2025 nun erweitert. Um die eigentliche Versuchshalle herum stehen aktuell eine Handvoll blauer und roter Container – dabei handelt es sich um Pilotanlagen der sogenannten vierten Reinigungsstufe.

Die vierte Reinigungsstufe ist eine relativ neue Erweiterung von Kläranlagen. Grundlage ist eine EU-Richtlinie, die festlegt, dass klassische Kläranlagen mit ihrem meist dreistufigen Verfahren viele Mikroschadstoffe nicht ausreichend entfernen können. Die Liste an potenziell schädlichen Stoffen ist lang. Ein Beispiel ist dabei der in Schmerzmitteln vorhandene Wirkstoff Diclofenac. Er gelangt hauptsächlich über das Abwasser – zum Beispiel durch das Abwaschen von Schmerzsalben – in Seen und Flüsse. Selbst in geringen Dosen kann er dort toxisch auf Fische und andere Wasserlebewesen wirken.

Und genau an diesem Punkt setzt das Forschungs- und Entwicklungsprojekt der TH Lübeck in Kooperation mit dem Land Schleswig-Holstein jetzt an. Die Versuche zur vierten Reinigungsstufe sollen dafür sorgen, dass beispielsweise im Fall von Diclofenac 80 Prozent der Spurenstoffe zurückgehalten werden können – aktuell seien es 20 bis 30 Prozent, wie der örtliche Leiter der VAK, Prof. Dr.-Ing. Kai Wellbrock, erklärt.

Reinfeld: Neues Forschungsprojekt in der Versuchs- und Ausbildungskläranlage (VAK), Minister Tobias Goldschmidt. Quelle: Lutz Roeßler

Umweltminister Tobias Goldschmidt zu Gast bei Projektstart

Zum Startschuss der Inbetriebnahme der Pilotanlagen ist auch Umweltminister Tobias Goldschmidt vor Ort und erklärt:

„Das neue Spurenstoffzentrum wird Kommunen bei diesem Vorhaben unterstützen und Wissenschaft mit Praktikern zusammenbringen. Ich bin überzeugt, dass das Spurenstoffzentrum zu einem Projekt mit Strahlkraft wird, das für die Menschen in unserem Land viel Gutes bewegen wird: für innovatives Wassermanagement, für angewandte Forschung und für gesundes Wasser in Schleswig-Holstein.“

Die Pilotanlage zur vierten Reinigungsstufe besteht aus mehreren modular und transportabel konzipierten Verfahrensstufen. Zur Verfügung stehen dem Team der VAK unter anderem die Ozonung oder Filtration über Aktivkohle. Die Verfahren können einzeln, aber auch in Kombination eingesetzt werden. Da sie direkt an das System der Kläranlage angeschlossen sind, kann unter realen Bedingungen getestet und geforscht werden. Der Vorteil: Die Container mit den verschiedenen Verfahrensstufen können auch bei anderen Anlagen zum Einsatz kommen und damit die Entscheidungsfindung beeinflussen, auf welche Weise die jeweiligen Anlagen in Bezug auf die vierte Reinigungsstufe umgebaut werden könnten.

Neues Zentrum als Schnittstelle zwischen Wissenschaft und Praxis

Am Standort in Reinfeld herrscht seit mehr als 20 Jahren also eine symbiotische Zusammenarbeit zwischen der TH Lübeck und der kommunalen Kläranlage. Das hebt auch Reinfelds Bürgermeister Roald Wramp noch einmal deutlich hervor: „Wir sind stolz darauf, Gastgeber einer solchen Versuchs- und Ausbildungskläranlage zu sein“, und ergänzt: „Denn diese spielt auch eine zentrale Rolle in der Ausbildung von Fachkräften.“

Muriel Helbig, Präsidentin der TH Lübeck, betont:

„Dies ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu einer nachhaltigen Wasserwirtschaft und ein bedeutendes Vorhaben für uns als Technische Hochschule an der Schnittstelle zwischen Wissenschaft und Praxis.“

Das Spurenstoffzentrum wird genau das vereinen, wofür die Technische Hochschule steht: praxisnahe, angewandte Lehre und Forschung mit Lösungen für die Gemeinschaft.

Quelle: Technische Hochschule Lübeck

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Gefördert werden anwendungsorientierte und mutige Vorhaben, die wissenschaftliche Erkenntnisse in gesellschaftlich und ökonomisch nutzbare Anwendungen überführen. Ziel ist es, die lebenswichtige Ressource besser zu schützen und zugleich ihr Potenzial als Inspirationsquelle für neue Materialien, Technologien und Modelle zu erschließen. Die Hamburger Stiftung möchte so Lösungen für Ressourceneffizienz und Klimaschutz ermöglichen.

52,7 Prozent der deutschen Seen, Flüsse und Bäche befanden sich 2024 in einem schlechten ökologischen Zustand. Auch in unseren Breitengraden wird Wasser knapp – ist aber eine unersetzliche Ressource für Menschen, Natur und Wirtschaft. Ein nachhaltiger Umgang mit Wasser ist eine gesellschaftliche Herausforderung, für die Lösungen aus der Forschung dringend benötigt werden. Gleichzeitig kann Wasser aufgrund seiner physikalischen Eigenschaften inspirierend für neue Technologien sein, zum Beispiel bei der Oberflächen- und Materialentwicklung. Innovative Wasserforschung kann einen wichtigen Beitrag zu mehr Ressourceneffizienz und Klimaschutz leisten.

Den Stein ins Rollen bringen

Deswegen fördert die Joachim Herz Stiftung mit 12 Millionen Euro die Entwicklung von Neuen Materialien, Technologien und Modellen, die die Ressource Wasser schützen oder ihre Eigenschaften für nachhaltige Lösungen nutzen. Dafür vergibt die Hamburger Stiftung einen Forschungspreis sowie Individual-, Gruppen- und Strukturförderungen. Die Förderlinien unterstützen Forschungsvorhaben auf unterschiedlichen Entwicklungsstufen – nach der Grundlagenforschung und vor der Marktreife.

„Der nachhaltige Umgang mit der lebenswichtigen Ressource Wasser zählt zu den größten Herausforderungen des 21. Jahrhunderts – zugleich ist Wasser ein genialer „Werkstoff“ und inspirierende Quelle für Innovationen. Mit unseren Förderprogrammen setzen wir bewusst dort an, wo mutige Forschende den Übergang von der Idee zur Anwendung wagen. Denn nachhaltige Lösungen entstehen nur, wenn jemand den ersten Schritt geht und wissenschaftliche Erkenntnisse auch konkret nutzbar in

Weitere Informationen und Online-Bewerbung

Detaillierte Informationen zu allen Förderlinien, zu entsprechenden Infoveranstaltungen sowie zu den Online-Bewerbungen sind auf der Webseite der Stiftung zu finden. Bewerbungen für das innovate! center sind bis zum 20.04.2026 möglich, für alle anderen Förderungen endet die Frist am 31.03.2026.

Detaillierte Informationen:

Quelle: Joachim Herz Stiftung

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Der Nilbarsch im Viktoriasee ist ein prominentes Beispiel für die komplexen ökologischen und sozioökonomischen Auswirkungen, die durch gebietsfremde Süßwasser-Megafauna verursacht werden. Die gezielte Ansiedlung dieser großen Fischart im Viktoriasee sollte die Fischerei eigentlich verbessern – doch sie hatte gravierende, unterschätzte Folgen: Die Bestände einheimischer Fische gingen zurück, lokale Fischer verloren ihre Lebensgrundlage, und in den umliegenden Gemeinden nahm die chronische Unterernährung bei Kindern und Müttern zu.

„Solche schädlichen Auswirkungen eingeführter großer Süßwassertiere – insbesondere auf gefährdete oder marginalisierte lokale Gemeinschaften – sind oft komplex und erfordern eine langfristige Beobachtung, um ihr Ausmaß zu verstehen. Im Vergleich zu den Vorteilen könnten die negativen Effekte auf die lokale Bevölkerung in vielen Regionen unterschätzt sein“, sagt Fengzhi He, Professor am Institut für Geographie und Agrarökologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften sowie Gastwissenschaftler am IGB.

Er beschäftigt sich seit mehr als zehn Jahren mit Süßwasser-Megafauna und ist Letztautor dieser Studie, in der das Team die erste globale Bewertung der sozioökonomischen Auswirkungen gebietsfremder Süßwasser-Megafauna durchgeführt hat.

Basierend auf dem Rahmenwerk „Nature’s Contributions to People“ (NCP) und dem Rahmenwerk „Socio-Economic Impact Classification for Alien Taxa“ (SEICAT) kategorisierten die Forschenden sowohl positive als auch negative Auswirkungen und quantifizierten das Ausmaß der Auswirkungen.

40 Prozent der Megafauna-Arten in 142 Länder und Regionen bewusst eingeschleppt

Kleine Arten gelangen oft unbemerkt in neue Gewässer – sie haften an Schiffsrümpfen oder Fischereiausrüstung oder werden von Vögeln transportiert. Süßwasser-Megafauna-Arten sind Tiere mit einem Gewicht von mindestens 30 Kilogramm. Sie werden oft absichtlich außerhalb ihres natürlichen Verbreitungsgebiets eingeführt, weil sie mit einem hohen wirtschaftlichen oder ästhetischen Wert in Verbindung gebracht werden. Das Team identifizierte 93 gebietsfremde Süßwasser-Megafauna-Arten (43 Prozent der 216 existierenden Arten), die außerhalb ihres natürlichen Verbreitungsgebiets eingeführt wurden. Diese Einführungen erstrecken sich über 142 Länder und Regionen auf allen Kontinenten mit Ausnahme der Antarktis. Die USA haben die höchste Anzahl an eingeführten Süßwasser-Megafauna-Arten (52), gefolgt von China (28), Kanada (23), Russland (19), Belgien (18) und Deutschland (17).

Fast jede zweite untersuchte eingeschleppte Megafauna-Art birgt auch Probleme

Die Studie zeigt, dass von 59 gebietsfremden großen Süßwassertieren, für die ein Nutzen dokumentiert ist, 26 auch negative Auswirkungen haben. Dies gilt insbesondere für große Fischarten wie Karpfen, Lachsartige und Welse. Fast jede zweite dieser Arten bringt demnach nicht nur Vorteile, sondern verursacht Probleme für die heimische Artenvielfalt oder die lokale Bevölkerung. Hierzu zählen neben einer verminderten Ernährungssicherheit auch erhöhte Risiken für die menschliche Gesundheit, Sicherheitsrisiken durch aggressive oder giftige Arten oder Schäden an Eigentum und Infrastruktur.

Eingeschleppte Arten bergen Gefahren für einheimische Arten. Hier zu sehen ein Wels. (Quelle: Michel Roggo)

Wirtschaftliche Vorteile für einzelne Gruppen treiben die Einführung voran

Die Studie ergab zudem, dass die sozioökonomischen Vorteile der eingeführten Süßwasser-Megafauna häufig nur für bestimmte Personengruppen in den betreffenden Regionen entstehen. Die Vorteile wurden vor allem in der Aquakultur und in der Fischerei dokumentiert (57 Prozent), gefolgt von Freizeitaktivitäten wie Angeln und Ökotourismus (20 Prozent) sowie der Bereitstellung von Materialien und der Nutzung als exotische Heimtiere (12 Prozent). Große Süßwassertiere wurden auch in der Hoffnung eingeführt, die natürliche Umwelt zu verbessern. Beispielsweise wurden Silberkarpfen und Marmorkarpfen eingesetzt, um übermäßiges Phytoplanktonwachstum zu kontrollieren, während Graskarpfen zur Reduktion von Wasserpflanzen eingeführt wurden.

Einige Süßwasser-Megafauna-Arten wurden absichtlich für den Handel mit Heimtieren oder für Lederprodukte importiert.

„Wir waren sehr überrascht, dass einige Krokodile für den Handel mit Heimtieren eingeführt wurden. Zum Beispiel werden Brillenkaimane in den USA als Heimtiere gehalten“, sagte Dr. Xing Chen, ehemaliger Doktorand am IGB und Hauptautor der Studie. „In China werden sie oft wegen ihrer Haut eingebracht, um Lederprodukte herzustellen.“

Eine strengere Risikobewertung ist wünschenswert

Da die Einführung von Süßwasser-Megafauna aufgrund der erwarteten wirtschaftlichen Vorteile voraussichtlich weiter zunimmt, empfehlen die Autor*innen eine fundierte Risikobewertung, eine verbesserte Überwachung sowie eine transparenten Kommunikation der positiven wie negativen Folgen.

„Um wirtschaftliche Entwicklung, Biodiversitätsschutz und menschliches Wohlergehen in Einklang zu bringen, braucht es ein umfassendes Verständnis der Chancen und Risiken von Arteinführungen“, sagt Prof. Sonja Jähnig, ebenfalls Letztautorin der Studie und Direktorin des IGB.

Wissenschaftliche Ansprechpartnerin:
Prof. Dr. Sonja Jähnig, IGB

Originalpublikation:
Xing Chen, Thomas G. Evans, Jonathan M. Jeschke, Phoebe Griffith, Sonja C. Jähnig, Fengzhi He, Global assessment of alien freshwater megafauna reveals complex socio-economic impacts, One Earth, 2026, 101623, ISSN 2590-3322,
https://doi.org/10.1016/j.oneear.2026.101623

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Ein interdisziplinäres Forschungsteam unter der Leitung der ETH Zürich hat in den letzten zehn Jahren untersucht, welche Rolle große Schwarzwasserseen im zentralen Kongobecken für den globalen Kohlenstoffkreislauf spielen. Im Fokus standen der Lac Mai Ndombe und der Lac Tumba in der Demokratischen Republik Kongo.

Die Forschenden analysierten das im Seewasser gelöste CO₂ mithilfe von Radiokarbondatierungen, um dessen Herkunft und Alter zu bestimmen. Dabei zeigte sich, dass ein erheblicher Teil des freigesetzten Kohlenstoffs nicht aus jüngst abgestorbener Biomasse stammt.

Bis zu 40 Prozent aus Jahrtausende altem Torf

Den Ergebnissen zufolge stammen bis zu 40 Prozent des emittierten Kohlenstoffs aus Torf, der sich in den umliegenden Sumpf- und Waldgebieten über Tausende von Jahren angesammelt hat. Damit widerlegen die Daten die bisherige Annahme, dass dieser Kohlenstoff langfristig stabil gebunden bleibt.

Die Torfgebiete des Kongobeckens nehmen lediglich rund 0,3 Prozent der globalen Landfläche ein, speichern jedoch etwa ein Drittel des Kohlenstoffs tropischer Torfgebiete. Ihre Bedeutung für das globale Klimasystem gilt daher als hoch.

Bedeutung tropischer Torfökosysteme

Tropische Sumpf- und Torfgebiete spielen demnach eine zentrale Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf. Im Amazonasbecken, im Kongobecken und in den Feuchtgebieten Südostasiens lagern große Mengen an Kohlenstoff in Form von abgestorbenem, nur langsam zersetztem Pflanzenmaterial. Schätzungen zufolge speichern diese Ökosysteme rund 100 Gigatonnen Kohlenstoff und übernehmen damit eine wichtige Funktion für die langfristige Bindung von Treibhausgasen.

Mechanismen noch ungeklärt

Unklar bleibt, wie der alte Kohlenstoff mobilisiert wird und auf welchem Weg er in die Seen gelangt. Die Forschenden wollen klären, ob es sich um ein langfristig stabiles Gleichgewicht handelt oder um einen Prozess, der auf eine Destabilisierung des Ökosystems hinweist.

Klimatische Veränderungen könnten diesen Prozess verstärken. Längere Trocknungsperioden würden das Austrocknen von Torfschichten begünstigen, wodurch Sauerstoff in tiefere Schichten eindringt und mikrobieller Abbau gefördert wird.

Einfluss von Wasserstand und Landnutzung

In einer ergänzenden Untersuchung analysierte das Team auch Methan- und Lachgasemissionen aus dem Lac Mai Ndombe. Dabei zeigte sich, dass der Wasserstand einen deutlichen Einfluss auf die Methanfreisetzung hat: Niedrige Pegel begünstigen höhere Emissionen.

„Wir befürchten, dass der Klimawandel auch dieses Gleichgewicht aus dem Lot bringt. Werden Trockenheiten länger und intensiver, könnten die Schwarzwasserseen dieser Region zu bedeutenden Quellen von Methan werden, die das globale Klima beeinflussen. Wann der Kipppunkt erreicht ist, wissen wir derzeit nicht“, so ETH-Professor Jordon Hemingway.

Neben klimatischen Faktoren könnten auch Landnutzungsänderungen, etwa Entwaldung und die Ausweitung landwirtschaftlicher Flächen, den Wasserhaushalt und damit die Emissionen beeinflussen.

„Wir alle kennen die Analogie: Wälder sind die grüne Lunge der Erde. Sie sind jedoch nicht nur für den Gasaustausch verantwortlich wie die Lunge, sondern sie verdunsten über ihre Blätter Wasser und reichern damit die Atmosphäre mit Wasserdampf an. Das fördert die Wolkenbildung und den Niederschlag, der wiederum Flüsse und Seen speist“, so Matti Barthel von der ETH Zürich.

Die Arbeiten entstanden im Rahmen des von der ETH Zürich geleiteten Projekts TropSED in Zusammenarbeit mit der Universität Louvain in Belgien sowie der Demokratischen Republik Kongo. Der Schweizerische Nationalfonds förderte das Projekt.

(Quelle: ETH Zürich)

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Im BIM Basiskurs Siedlungswasserwirtschaft erhalten die Teilnehmer einen Überblick über den Stand der nationalen Standardisierung und lernen Modelle, Prozesse und Rollen in BIM-Projekten kennen. Behandelt werden unter anderem BIM gemäß ISO 19650, BIM-Werkzeuge und openBIM, BIM im Unternehmen, die Normenlandschaft sowie die Digitalisierung in der Siedlungswasserwirtschaft.

Der Kurs findet vom 27. bis zum 29. April 2026 täglich von 10:00 bis etwa 17:30 Uhr statt. Er richtet sich an Fachleute aus der Siedlungswasserwirtschaft, die in die BIM-Thematik einsteigen möchten.

Der Kurs findet in Kooperation mit der BIM Baumeister Akademie und dem Institut für Rohrleitungsbau an der Fachhochschule Oldenburg e. V. statt. Optional können Teilnehmende den Kurs mit einer Zertifikatsprüfung nach VDI 2552 Blatt 8.1 abschließen. Bei Bestehen der Prüfung erhalten Teilnehmende das international anerkannte BIM-Zertifikat von BuildingSMART (Stufe 1). >> Weitere Informationen zum Zertifikat

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Ein Kipppunkt beschreibt einen kritischen Schwellenwert, bei dessen Überschreiten ein bis dahin relativ stabiles Teilsystem der Erde kippen kann. Bereits eine vergleichsweise kleine Veränderung der Umweltfaktoren kann dann eine tiefgreifende, sich selbst verstärkende Änderung in diesem Systems auslösen, die zudem irreversibel sein kann. Zu diesen Teilsystemen der Erde gehören unter anderem die tropischen Korallenriffe, der Amazonas-Regenwald sowie der Permafrostboden und die großen Eisschilde auf Grönland und der Antarktis.

Bis zu acht Kipppunkte könnten bereits bei einer Erwärmung von weniger als 2°C erreicht werden, so die Autorinnen und Autoren. Die Studie baut auf einem Kapitel des auf der Weltklimakonferenz COP30 in Belém, Brasilien, vorgestellten „Global Tipping Points Report“ auf.

„Es ist besorgniserregend, dass selbst eine geringe Überschreitung des 1,5°C-Limits bis zu fünf Kipppunkte des Erdsystems auslösen könnte zumal es inzwischen nahezu unvermeidlich ist, dass die globale Erwärmung Ende der 2020er oder in den 2030er Jahren die 1,5°C überschreiten wird“, sagt Co-Leitautor der Studie, Nico Wunderling vom PIK und von der Goethe-Universität Frankfurt.

Manche Teilsysteme reagieren besonders sensibel auf Überschreiten der 1,5°C-Grenze

„Die Kipppunkte für mehrere Teilsysteme der Erde könnten somit zumindest vorübergehend überschritten werden“, so Co-Leitautor Dr. Paul Ritchie vom Global Systems Institute an der Universität Exeter. „Allerdings tritt der Kippeffekt nicht zwangsläufig sofort nach Überschreiten der 1,5°C ein. Wenn es gelingt, das maximale Ausmaß der Erwärmung begrenzen und die Dauer des Überschreitens kurz zu halten, könnte ein Kippen noch vermieden werden.“

Ritchie erklärt, dass einige Systeme – etwa tropische Korallenriffe – sehr schnell auf höhere Temperaturen reagieren und daher besonders anfällig sind, selbst wenn die 1,5°C nur kurzzeitig überschritten werden. Im Gegensatz dazu können potenzielle Kipppunkte mit langsameren Reaktionszeiten weniger empfindlich auf vorübergehende Überschreitungen reagieren.

„Es ist entscheidend, den Höchstwert dieses Überschreitens der 1,5°C-Marke zu begrenzen. Aber die Dauer dieses ‚Overshoots‘ möglichst kurz zu halten, ist sogar noch wichtiger“, fasst Norman Steinert, Co-Autor von CICERO zusammen. „Denn je höher dieser Höchstwert der globalen Erwärmung, desto schwerer lassen sich die Temperaturen wieder unter die kritischen Werte absenken und desto länger ist der ‚Overshoot‘.“

Originalpublikation
Ritchie, Paul D. L., Steinert, Norman J., Abrams, Jesse F., Alkhayuon, Hassan, Arnscheidt, Constantin W., Bochow, Nils, Chapman, Ruth R., Clarke, Joseph, Dennis, Donovan P., Donges, Jonathan F., Flores, Bernardo M., Garbe, Julius, Högner, Annika, Huntingford, Chris, Lenton, Timothy M., Lohmann, Johannes, Lux-Gottschalk, Kerstin, Milkoreit, Manjana, Möller, Tessa, Pearce-Kelly, Paul, Pereira, Laura, Quinn, Courtney, Schleussner, Carl-Friedrich, Stuenzi, Simone M., Swingedouw, Didier, Van der Laan, Larissa N., Zickfeld, Kirsten, Wunderling, Nico (2026): The implications of overshooting 1.5°C on Earth system tipping elements—a review. Environmental Research Letters. [DOI: 10.1088/1748-9326/ae3cad]

Quelle: Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung

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Bisherige Einblicke in mikrobielle Gemeinschaften im Grundwasser basieren vor allem auf Proben von frei im Wasser schwebenden Mikroorganismen. Vorangegangene Studien deuteten jedoch bereits darauf hin, dass dies nur einen kleinen Teil des Bildes erfasst. Tatsächlich leben die allermeisten Mikroorganismen im Untergrund als Biofilme fest an Gesteinsoberflächen – sie sind dort bis zu tausendmal häufiger als freischwimmende Organismen.

Um die bislang kaum untersuchte Lebensweise dieser „angehefteten“ Mikroorganismen besser zu verstehen, analysierte das Team mikrobielle Gemeinschaften, die sich auf Karbonatgestein in einem natürlichen Grundwasserleiter im Thüringer Hainich angesiedelt hatten. Mithilfe moderner Genom-Analysen verglichen die Forschenden die angehefteten Gemeinschaften mit freilebenden Mikroorganismen aus dem gleichen System.

Zwei kontrastierende mikrobielle Ökosysteme

Das Ergebnis ist eindeutig: Trotz ihres engen räumlichen Kontakts und möglicher Wechselwirkungen bilden die Mikroorganismen im Wasser und am Gestein zwei stark kontrastierende ökologische Gemeinschaften. Nicht nur unterscheiden sich die Arten stark, auch ihre Fähigkeiten sind grundlegend verschieden.

„Wir haben herausgefunden, dass die Lebensweise der Mikroorganismen – angeheftet am Gestein oder frei im Wasser schweben – einen stärkeren Einfluss auf die Struktur der Lebensgemeinschaft haben als Umweltfaktoren, wie beispielsweise die Verfügbarkeit von Sauerstoff“, erläutert Alisha Sharma, die die Studie im Rahmen ihrer Promotion durchgeführt hat.

Die an Gestein gebundenen Mikroben sind hoch spezialisiert. Sie können Energie aus anorganischen Stoffen wie Eisen oder Schwefel gewinnen und dabei Kohlendioxid binden. Damit tragen sie aktiv zur Kohlenstoffspeicherung im Untergrund bei. Die frei im Wasser lebenden Mikroorganismen sind dagegen funktionell deutlich eingeschränkter.

„Wenn wir die an Gestein angeheftete Gemeinschaft ignorieren, übersehen wir einen wichtigen funktionellen Akteur im Grundwassersystem“, erklärt Dr. Martin Taubert, Arbeitsgruppenleiter im Exzellenzcluster. „Diese Mikroorganismen leisten einen wichtigen Beitrag zu zentralen chemischen Prozessen wie dem Kohlenstoffkreislauf.“

Bedeutung für Umwelt, Wasserwirtschaft und Klimamodelle

Die Erkenntnisse haben konkrete praktische Relevanz. Grundwasser ist eine der wichtigsten Trinkwasserressourcen weltweit. Ein besseres Verständnis der mikrobiellen Prozesse im Untergrund hilft, Stoffumsetzungen im Untergrund realistischer zu bewerten, etwa bei der natürlichen Selbstreinigung von Grundwasser oder bei der langfristigen Speicherung von Kohlenstoff.

Zudem legen die Ergebnisse nahe, dass Grundwasserökosysteme in Karbonatgestein deutlich mehr Kohlendioxid im Untergrund binden können als bisher angenommen – ein Aspekt, der für Klimamodelle und Bewertungen natürlicher Kohlenstoffsenken relevant ist.

Beitrag zum Exzellenzcluster „Balance of the Microverse“

Die Studie steht exemplarisch für den Forschungsansatz des Exzellenzclusters „Balance of the Microverse“. Ziel des Clusters ist es, zu verstehen, wie mikrobielle Gemeinschaften ihre Umwelt formen – und wie umgekehrt Umweltbedingungen das mikrobielle Gleichgewicht beeinflussen.

„Mikroorganismen halten viele natürliche Systeme im Gleichgewicht, ohne dass wir es bemerken“, sagt Prof. Kirsten Küsel, Professorin für Aquatische Geomikrobiologie und Sprecherin des Exzellenzclusters „Balance of the Microverse“. „Indem wir ihre verborgenen Lebensräume erschließen, verstehen wir besser, wie stabil – oder verletzlich – diese Systeme wirklich sind.“

Die Arbeit zeigt eindrücklich, dass das mikrobielle Leben im Untergrund kein passiver Hintergrund ist, sondern ein aktiver Gestalter der Umwelt – mit Bedeutung weit über den Boden unter unseren Füßen hinaus.

Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Dr. Martin Taubert
Institut für Biodiversität, Ökologie und Evolution der Universität Jena
Exzellenzcluster „Balance of the Microverse“
martin.taubert@uni-jena.de

Originalpublikation:
Sharma, A., Küsel, K., Wegner, CE. et al. Two worlds beneath: Distinct microbial strategies of the rock-attached and planktonic subsurface biosphere. Microbiome (2026). https://doi.org/10.1186/s40168-025-02325-1

Quelle: Friedrich-Schiller-Universität Jena

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Das IGB-Forschungsteam untersuchte Langzeitdaten zum Wasserdurchfluss, Wasserstand und zur Biomasse der Wasserpflanzen in einem über 32 Kilometer langen Abschnitt der Spree südöstlich von Berlin zwischen dem Wehr Große Tränke bei Fürstenwalde und dem Müggelsee. Die Wissenschaftler berechneten den Staueffekt der Wasserpflanzen und zeigten, dass dichte Bestände den Durchflussquerschnitt verengen und die hydraulische Reibung erhöhen. Dadurch steigt der Wasserstand bei gleicher Abflussmenge an. Als Abflussmenge wird in der Wasserforschung das Wasservolumen bezeichnet, das einen Gewässerabschnitt innerhalb einer bestimmten Zeit durchfließt.

Reduzierte Abflussmenge bei konstantem Wasserstand

Die Wasserpflanzen sorgten in den letzten Sommern für einen Wasseranstieg von rund 50 bis 60 Zentimetern im Vergleich zur Situation ohne Wasserpflanzen. So blieb der Wasserstand im Durchschnitt konstant, obwohl die abfließende Wassermenge laut der Studie seit den 1980-er Jahren im Durchschnitt um fast 50 Prozent gesunken ist. Ursachen hierfür sind die Stilllegung des großflächigen Braunkohletagebaus und die anschließende Flutung der Tagebaurinnen. Hinzu kommt die hohe Verdunstung aus den großen neuen Bergbauseen sowie den Fließen und der Vegetation im Spreewald.

„Wasserpflanzen bieten eine naturbasierte Lösung zur Stabilisierung des Wasserstands. Insbesondere für die Spree, die nach dem Ende des Tagebaus in der Lausitz vom Wassermangel betroffen ist und laut Berechnungen des Umweltbundesamts bis 2038 örtlich bis zu 75 Prozent weniger Wasser führen wird“, erläutert Dr. Jörg Lewandowski, Autor der Studie. „Das stärkste Pflanzenwachstum erfolgt von Juni bis August, also genau in der Zeit, in der Trockenheit, weniger Abfluss und erhöhte Verdunstung die Spree besonders belasten.“

Künstliche Barrieren oder Totholz im Flussbett haben zwar einen ähnlichen Staueffekt wie Wasserpflanzen, heben jedoch den Wasserstand auch bei hohem Abfluss und möglichem Hochwasser im Winter und Frühjahr an. Das kann ein Risiko darstellen. Zudem bieten ausgedehnte Wasserpflanzenbestände viel Lebensraum und Futter für Kleintiere und Fische und kommen somit dem gesamten Nahrungsnetz im Ökosystem zugute.

Auch höherer Grundwasserspiegel in der Flussaue

Aufgrund der hydrogeologischen Gegebenheiten – der Durchlässigkeit des Untergrunds in dieser Region – sind Fluss und Grundwasser gut miteinander verbunden. So zeigt sich der positive Staueffekt der Wasserpflanzen auch im angrenzenden Grundwasser. Veränderungen des Flusswasserstands beeinflussen den Grundwasserspiegel über mehrere hundert Meter in Querrichtung zum Flussverlauf. Der Staueffekt der Wasserpflanzen erhöhte das im Flusswasserkörper gespeicherte Wasservolumen um fast 20 Prozent und zusätzlich um das Anderthalbfache (bis zu 143 Prozent) im Grundwasserleiter der Aue (Sommerdurchschnitt, in den Jahren 2011–2021).

„Das zusätzliche Wasser im Grundwasserleiter hilft, plötzliche Schwankungen oder Rückgänge der Abflussmenge auszugleichen und die negativen Auswirkungen von Dürreperioden zu verringern“, so Jörg Lewandowski. „Ein erhöhter, konstanterer Grundwasserspiegel kann die Feuchtgebiete und Moore in der Aue feucht halten, ihre Remineralisierung – den Abbau torfbildender Substanz –verringern und die Nährstoffspeicherung in den Auenböden erhöhen. Das ist auch für die landwirtschaftliche Nutzung relevant, denn es profitieren dadurch auch Flächen, die extensiv beweidet werden.“

Mähen der Wasserpflanzenr reduziert den positiven Staueffekt

Wasserpflanzen werden auch in der Spree immer wieder gemäht. Die Forscher zeigten, dass das Mähen im Juli den positiven Staueffekt in der Spree für den Rest der Saison reduzierte, für den Wasserrückhalt also kontraproduktiv war. Das Mähen im September hatte hingegen keinen Einfluss auf den Staueffekt, da zu dieser Zeit ohnehin viele Wasserpflanzen natürlicherweise absterben.

Der wichtigste – und oft einzige – Grund für das Mähen von Flüssen, Bächen oder Gräben in Tieflandgebieten ist das vermutete höhere Hochwasserrisiko. Doch ob Wasserpflanzen wirklich gemäht werden müssen, sollte auch im Hinblick auf immer längere Dürrephasen sorgfältig abgewogen werden.

„Hohe Abflüsse sind im Sommer für die Flüsse in gemäßigten Tieflandgebieten sehr selten. Die meisten Hochwasserereignisse treten im Winter und Frühjahr auf, wenn keine Pflanzen wachsen. Dies gilt auch für andere Flüsse, Fließe und Grabensysteme und sollte von den zuständigen Bewirtschaftern – zum Beispiel den Wasser- und Bodenverbänden – stärker berücksichtigt werden. Wenn das Hochwasserrisiko gering oder der potenzielle Schaden tragbar ist, können die vielfältigen positiven Auswirkungen der aquatischen Vegetation dieses Risiko deutlich überwiegen“, sagt Dr. Jan Köhler, Autor der Studie.

Die Autoren weisen auch darauf hin, dass das Mähen außerdem schwere ökologische Auswirkungen haben kann. Dazu zählen die Zerstörung von Lebensräumen aquatischer Organismen, erhöhte Treibhausgasemissionen, die Remobilisierung von abgelagerten Partikeln und ein verringerter Rückhalt von Stickstoff.

Zur Datenerhebung

Das Team untersuchte einen 32,4 km langen Abschnitt der Spree südöstlich von Berlin zwischen Große Tränke und Müggelsee (Flusskilometer 302–334). Der Abfluss dieses Flusses in einer Tiefebene wird durch stromaufwärts gelegene Stauseen und durchflossene Seen sowie durch Entnahmen für andere Flusssysteme reguliert und ausgeglichen. In ihrem mittleren Abschnitt fließt die Spree durch eine Landschaft, die durch den Braunkohletagebau stark verändert wurde. Der Grundwasserspiegel wurde in einem Gebiet von etwa 2000 km² um bis zu 100 m abgesenkt, um die Tagebaue trocken zu halten.

Nach der deutschen Wiedervereinigung 1990 wurden die meisten Tagebaue stillgelegt und der Grundwasserspiegel wieder angehoben. Die Wiederauffüllung der ehemaligen Gruben und des angrenzenden Grundwasserleiters verbrauchen rechnerisch große Teile des natürlichen Abflusses und durch eine erhöhte Verdunstung der entstehenden großen Wasserflächen geht der natürliche Abfluss dauerhaft zurück. Bis heute machen Sümpfungswässer aus der Lausitz bis zu 40 Prozent des sommerlichen Abflusses der Spree aus.

Der Wasserstand wurde an 14 Standorten kontinuierlich aufgezeichnet, der Abfluss an zwei Standorten in wöchentlichen bis zwei-wöchentlichen Abständen gemessen und die Wasserpflanzen fast jeden Sommer kartiert. Forschende des IGB untersuchten auch die Grundwasserstandsdaten entlang eines Transekts von Grundwassermessstellen, um die Geschwindigkeit und das Ausmaß der Veränderungen des Grundwasserstands im Verhältnis zum Wasserstand im Fluss zu quantifizieren.

Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Dr. Jörg Lewandowski: https://www.igb-berlin.de/profile/joerg-lewandowski

Originalpublikation:
Jan Köhler, Jörg Lewandowski, Dense stands of aquatic plants retain water in lowland rivers and in adjacent floodplain aquifers, Journal of Hydrology, Volume 667, 2026, 134882, ISSN 0022-1694, https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2025.134882.

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Einige Bakterienarten besitzen eine erstaunliche Fähigkeit: Sie nutzen das Erdmagnetfeld um sich daran zu orientieren. Um diesen Mechanismus besser zu verstehen hat das Team um Argovia-Professor Dr. Martino Poggio vom Swiss Nanoscience Institute und Departement Physik der Universität Basel das „magnetotaktische“ Bakterium Magnetospirillum gryphiswaldense genauer untersucht.

In seinem Inneren bildet dieses Bakterium eine Kette aus magnetischen Nanopartikeln – den sogenannten Magnetosomen. Diese wirken wie ein biologischer Kompass und ermöglichen dem Bakterium, sich am Erdmagnetfeld auszurichten.

In ihrem natürlichen Lebensraum, in Gewässern oder feuchten Sedimenten, hilft dieser Kompass den Bakterien, bei der Suche nach den besten Lebensbedingungen strukturiert vorzugehen. Ohne diese Orientierungshilfe würden sie sich zufälliger fortbewegen und mehr Zeit und Energie benötigen, um etwa optimale Sauerstoffbedingungen aufzuspüren.

Einsatz in der Medizin und zur Abwasserreinigung

Das Potenzial dieser Bakterien für Anwendungen ist groß: Sie könnten als magnetisch steuerbare „Mikroroboter“ in der Medizin eingesetzt werden – beispielsweise für den gezielten Transport von Wirkstoffen. Auch der Einsatz zur Reinigung von Abwasser ist denkbar, indem die Bakterien Schwermetalle aufnehmen und anschliessend über einen Magneten einfach aus dem Wasser entfernt werden.

Um solche Anwendungen zu ermöglichen, ist ein genaues Verständnis der magnetischen Eigenschaften der Bakterien entscheidend.

Ein Bakterium unter der Lupe

Die Basler Forschenden haben daher in Zusammenarbeit mit dem Mikrobiologen Prof. Dr. Dirk Schüler von der Universität Bayreuth die Magnetpartikel eines einzelnen Bakteriums untersucht. Auf Grund des extrem schwachen Magnetismus einer einzelnen Magnetosomkette ist dies eine große technische Herausforderung. Die meisten bisherigen Studien waren darauf beschränkt Ensembles von Bakterien zu untersuchen. Das interdisziplinäre Forschungsteam konnte nun aber messen, wie bei einem einzelnen Bakterium die Magneten unter Einfluss eines externen Magnetfeldes zusammenwirken.

„Wir haben zunächst ein einzelnes Bakterium an einen extrem dünnen Federbalken befestigt und dessen Schwingungen unter Magnetfeldern gemessen“, erklärt Mathias Claus, Erstautor der Studie und Doktorand in der SNI-Doktorandenschule. „Aus winzigen Änderungen der Schwingungsfrequenz konnten wir ableiten, wie stark das Bakterium magnetisch ist und wie stabil seine Magnetrichtung bleibt.“

Diese hochsensitiven Magnetometrie-Messungen hat das Team durch elektronenmikroskopische Analysen und Computersimulationen ergänzt. Die Forschenden konnten die Magnetstärke der Kette präzise bestimmen und so bestätigen, dass sie für das Bakterium ausreicht, um sich unter natürlichen Bedingungen parallel zum Erdmagnetfeld auszurichten und damit zielgerichtet zu bewegen.

„Sehr starke Magnetfelder können die Ausrichtung allerdings beeinflussen und damit die Orientierung der Bakterien stören. Das ist ein wichtiger Aspekt für mögliche technische Anwendungen, etwa als steuerbare Mikroroboter“, ergänzt Dr. Boris Gross aus dem Poggio-Team, der das Projekt initiiert und geleitet hat.

Interessanterweise wechselten bei einer Umpolung des Magnetfelds einzelne Magnete oder kleine Gruppen plötzlich ihre Richtung, wie auch die durchgeführten Simulationen bestätigen. Dies müssen die Bakterien im See aber nicht befürchten: weder ist das Erdmagnetfeld dafür stark genug, noch sind sie wie das untersuchte Bakterium an einem Kraftsensor fixiert. Sie drehen sich einfach, bis sie wieder mit dem Magnetfeld ausgerichtet sind, bevor es zu solch einer Umpolung kommen könnte.

Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Prof. Dr. Martino Poggio, Universität Basel, Swiss Nanoscience Institute
martino.poggio@unibas.ch

Originalpublikation: 
Mathias M. Claus, Marcus Wyss, Dirk Schüler, Martino Poggio, and Boris Gross: Magnetic properties of an individual Magnetospirillum gryphiswaldense cell, Phys. Rev. E 113, 014408
DOI: https://doi.org/10.1103/lffn-l7m6

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