Geobiologie

Gegenstand und Ziel

Geobiologie ist eine interdisziplinäre Forschungsrichtung. Sie verbindet Methoden der Geowissenschaften im weiteren Sinne mit denen der Biologie. Untersucht werden die Wechselwirkungen zwischen der Biosphäre, also allen Lebewesen und Lebensräumen, und der Lithosphäre, der festen Gesteinshülle der Erde, sowie Erdatmosphäre und Hydrosphäre, dem Wasser der Erde.

Ihr Ziel ist ein ganzheitliches Bild des Systems Erde und seiner Entwicklung in Raum und Zeit. Der holistische Ansatz bedeutet, dass Geobiologie komplexe Fragen bearbeiten will, die über Inhalte, Methoden und Ziele einzelner biologischer oder geowissenschaftlicher Teildisziplinen hinausgehen.

Die Geowissenschaften liefern dafür unter anderem Kenntnisse über Erdgeschichte, fossile Lebewelten, endogene und exogene Dynamik, Plattentektonik sowie Bildungsbedingungen und physikalische und chemische Eigenschaften von Mineralen und Gesteinen. Die Biologie untersucht dagegen die Biosphäre und ihre Untereinheiten, etwa Ökosysteme, Populationen, Individuen und Gene. Sie beschreibt damit Dynamik und Funktionsweise rezenter, also gegenwärtig lebender, Systeme.

Zentrale Forschungsfelder

Ein Schwerpunkt ist die Geomikrobiologie. Sie erforscht die Interaktion von Bakterien mit Mineralen und Gesteinen, die dabei als Substrat dienen.

Weitere Themen sind die Entstehung des Lebens, Voraussetzungen für Leben auf planetaren Welten und Leben unter extremen Umweltbedingungen, beispielsweise an hydrothermalen Schloten. Außerdem untersucht die Geobiologie die „Koevolution“ von Lebewesen und abiotischer Erde. Damit ist die gemeinsame Entwicklung von Lebewesen und unbelebter Erde gemeint, die zu einer zunehmenden Komplexität und Diversität lebender Systeme bis zur Entwicklung des Menschen und seiner Kultur führte.

Diese Fragen zeigen die Nähe zur Astrobiologie. Astrobiologie stützt sich jedoch zusätzlich auf andere Naturwissenschaften, insbesondere Astronomie und Planetologie.

An geobiologischer Forschung sind zahlreiche Disziplinen beteiligt: Paläontologie und Palökologie, Biogeographie und Paläobiogeographie, Klimatologie und Paläoklimatologie, Biogeomorphologie, Pedologie, Landschaftsökologie und Geoökologie, Biogeochemie, Geomikrobiologie, Physiologie und Genetik.

Geobiologie im engeren Sinn

„Geobiologie“ kann auch eine biologische Forschungsrichtung bezeichnen. In diesem engeren Sinn befasst sie sich mit der Verbreitung und räumlichen Anordnung von Lebewesen und Lebensgemeinschaften in Abhängigkeit von deren Konstitution und Umwelt.

Sie gliedert sich in Geobotanik und Geozoologie und steht in enger Verbindung zur Biogeographie, einer Teildisziplin der Geographie. Die Kompetenzgebiete von Geobiologie im engeren Sinn und Biogeographie ähneln sich stark.

Wichtige Arbeitsrichtungen sind:

• Arealkunde: Sie untersucht die Verbreitung von Tier- und Pflanzengemeinschaften. Verwendet werden Arealdiagnose und Florenanalyse.

• Tier- und Pflanzenökologie: Sie erforscht Beziehungen von Tieren und Pflanzen untereinander sowie Wechselwirkungen zwischen Lebewesen und ihrem Lebensraum. Methoden sind Standortanalyse, Ökosystemmodellierung, Stoffbilanzierung und Biomonitoring.

• Paläobiogeographie: Sie untersucht erdgeschichtliche Ursachen für Entstehung und Verbreitung von Tieren und Pflanzen. Zu ihren Methoden gehören die Radiokohlenstoffdatierung, auch C14-Methode, die Pollenanalyse und die Dendrochronologie.

• Biozönologie: Sie befasst sich mit Bildung und Verbreitung von Tier- und Pflanzengemeinschaften. Dafür dienen pflanzensoziologische Aufnahmen, Sukzessionsanalysen und Vegetationskartierungen.