Die Bio-geo-chemie versucht, die Zusammensetzung und Veränderung von Ökosystemen zu verstehen. Sie widmet sich dabei insbesondere den Kreisläufen wichtiger Elemente wie Kohlenstoff (C) und Stickstoff ( N), sowie deren Wechselwirkungen mit anderen Substanzen und Organismen – sowohl in Atmo-, Hydro-, Bio- als auch Lithosphäre.
Diese chemischen Kreisläufe (neben C und N auch Sauerstoff, Schwefel, Phosphor oder Quecksilber) sind entweder selbst von mikrobiologischer Aktivität angetrieben oder beeinflussen dieselbe. Biogeochemische Untersuchungen umfassen daher klassischerweise analytisch-chemische, (mikro-)biologische und statistische Methoden
Ökosystem-„funktionen“ einer Landschaft, etwa deren Rolle als Quelle oder Senke im Kohlenstoffkreislauf, lassen sich nur durch Integration von hydrologischen, geologischen und bodenökologischen Prozessen verstehen. Unsere Forschungsprojekte zielen nicht nur darauf ab die gegenwärtigen Ökosystemfunktionen zu untersuchen, sondern auch Vorhersagen darüber zu treffen, wie sie auf zukünftige Störungen reagieren werden. Zu diesem Zweck forschen wir in kollaborativer, interdisziplinärer und skalenübergreifender Weise. Darüber hinaus greifen wir bei unseren biogeochemischen Analysen und Modellierungen so oft wie möglich auf frei verfügbare, globale Datensätze zurück.
Die Ökosysteme der Erde befinden sich im stetigen Wandel und zu den wichtigsten aktuellen Trends zählen Erwärmung, erhöhte Nährstoffverfügbarkeit (Eutrophierung), Dammbau und die Abnahme regionaler Niederschlagsmengen. Ihnen gemeinsam ist, dass sie die chemischen und physikalischen Parameter der Systeme verändern. Wärmere Seen und Talsperren sind zum Beispiel stabiler geschichtet, was Auswirkungen auf die Menge emittierter Treibhausgase haben kann, aber auch beeinflusst, wie sich der Schlüssel-Nährstoff Phosphor durchs System bewegt. Weniger Wasser in der Landschaft (etwa durch weniger Niederschlag oder längere Wärmeperioden) kann auch die Abnahme von Sauerstoff in Wasser und Boden begünstigen wo sich mithin sauerstoff-freie („anoxische“) Zonen bilden können. Unsere Forschung richtet ihren Blick daher auf Umsatzprozesse (von C, N, O, S und Fe) in anthropogen beeinflussten Ökosystemen, mit dem Ziel, deren langfristige Auswirkungen auf z.B., Trinkwasserversorgung, Treibhausgasemissionen und den Zustand terrestrischer und aquatischer Lebensräume zu prognostizieren.
