Interaktionen zwischen der Geosphäre (Gesteine, Böden, Wasser, Atmosphäre, Erdoberfläche) und der Biosphäre (Mikroorganismen, Pilze, Pflanzen, Tiere) bestimmen, wie das Erdsystem auf Veränderungen reagiert. Bisherige Untersuchungen zu geologischen und biologischen Reaktionen auf Änderungen im Erdsystem wurden meist unabhängig voneinander durchgeführt. TERRA wird dagegen ein integriertes Verständnis entwickeln, wie Geo-Biosphären-Wechselwirkungen in terrestrischen Systemen auf Umweltveränderungen reagieren und sie beeinflussen. Hinweise aus der geologischen Vergangenheit und Gegenwart werden verwendet, um Auswirkungen des globalen Wandels vorherzusagen sowie Anpassungs- und Gegenmaßnahmen zu bewerten. Wechselwirkungen zwischen Stabilität und Diversität der Geo- und Biosphäre sind zentral in TERRA. Unsere Hypothese ist, dass die Diversität der Geosphäre die Biosphäre und umgekehrt eine hohe Biodiversität die Geosphäre stabilisiert.

TERRA steht in der Tübinger Tradition, Geo- und Biowissenschaften zu verbinden, und verfolgt den interdisziplinären Ansatz der Erdsystemwissenschaften in vier zusammenhängenden Themen, in denen wir Beobachtungen, Experimente und Computerstudien über unterschiedliche Zeiten der Erdgeschichte und die ganze Breite der Geo- und Biowissenschaften integrieren. (1) Wir analysieren geologische Archive, um vergangene Geo-Biosphären-Interaktionen abzuleiten und die Dynamik des Erdsystems unter Bedingungen zu verstehen, die in historischen Zeiträumen nicht auftraten, aber in Zukunft möglich sind. (2) Für ein mechanistisches Prozessverständnis untersuchen wir gegenwärtige Geo-Biosphären-Wechselwirkungen auf unterschiedlichen Skalen. (3) Die skalenübergreifende Synthese erfolgt durch die Entwicklung integrativer Modelle, die maschinelles Lernen und prozessbasierte Ansätze verbinden. (4) Hiermit bewerten wir die Wirksamkeit künftiger Maßnahmen zur Bewältigung des globalen Wandels.

Im Rahmen dieser vier Themen wird TERRA das Zentrum für Integrative Modellierung, eine Einrichtung für die Datierung und Analyse von Gesteinen, das Labor für molekulare Biodiversität und das Diversitorium zur Durchführung von Labor- und Feldexperimenten etablieren. Im Diversitorium wird die Diversität der einen Sphäre gezielt manipuliert und die Wirkung auf die andere untersucht. Schließlich ermöglicht das TERRA FutureLab experimentelle, wissenschaftsbasierte Lehransätze unter Einbindung der Öffentlichkeit, um die Vernetzung zwischen Forschung und Gesellschaft für eine nachhaltige Entwicklung zu verbessern.

Beteiligte Institutionen:

• Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung (SGN)
• Universität Hohenheim