Abteilung Systemanalyse, Integrated Assessment und Modellierung

Als Phytoplankton bezeichnet man Algen und Bakterien in Ozeanen und Seen, welche mit Hilfe des Sonnenlichts Photosynthese betreiben. Sie bilden die Grundlage der aquatischen Nahrungskette und stellen etwa die Hälfte der gesamten Primärproduktion der Erde. Selbst in unseren heimischen Gewässern gibt es Hunderte Arten von Phytoplankton, von denen viele noch unerforscht sind und über deren kompliziertes Wechselspiel noch relativ wenig bekannt ist. Unter bestimmten Bedingungen können sich einzelnen Arten plötzlich massenhaft vermehren. Solche Algenblüten, für die es bis heute noch kein Frühwarnsystem gibt, können eine Gefahr für Mensch und Tier darstellen. Ein besseres Verständnis der Biodiversität und Dynamik von Phytoplankton ist nötig um dessen Reaktion auf die vom Menschen veränderten Umweltbedingungen (globale Erwärmung, Nährstoffe, Umweltgifte) besser abschätzen zu können.

Inhalt und Ziel des Forschungsprojekts
Das übergeordnete Ziel dieses Forschungsprojekts ist ein besseres Verständnis der Biodiversität und Dynamik von Phytoplankton in unseren Seen. Dank modernster Lasertechnik verfügen wir heute über eine nie dagewesene Fülle an Informationen über Phytoplankton. Automatisierte Durchflusszytometer auf unseren Seen erfassen Länge, Form, Pigmentierung, etc. von Millionen von Plankton-Teilchen mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung. Diese Datensätze erlauben es uns nun zum ersten Mal Theorien zur Zusammensetzung und Dynamik von Phytoplankton im Detail zu testen und damit sowohl unser Verständnis als auch unsere Fähigkeit zur Vorhersage zu verbessern. Insbesondere werden wir Modelle für Systeme von interagierenden Teilchen verwenden, welche in der Physik entwickelt wurden. Mit solchen Modellen untersuchen Physiker seit Jahrzehnten kollektive Phänomene in komplizierten interagierenden Teilchensystemen. Es stellt sich dabei immer wieder heraus, dass viele dieser Phänomene bemerkenswert universell sind und nicht von Details der Interaktionen abhängen.