En su larguísima vida desarrolló una intensa actividad con amplios intereses y grandes conocimientos. Tuvo una esmerada educación dirigida por profesores privados, en el castillo de Tegel.
Durante su adolescencia recibió clases de Filosofía, Física, Idiomas, Grabado y Dibujo y, para complacer los deseos de su madre, estudió también Administración. Poco más adelante estudiaría Botánica.
En 1790 hizo el primero de sus numerosos viajes que lo llevó por el Rin hasta Holanda y de allí a Inglaterra, y empezó a soñar con navegar a otros continentes.
Estudió en las universidades de Frankfort del Oder, Berlín y Gotinga y en la escuela de minas de Friburgo. En 1792 fue nombrado director de Minas del Principado de Bayreuth.
Durante los cinco años que ocupó el cargo, hizo mucho por perfeccionar las técnicas mineras y las penosas condiciones de trabajo a causa de la escasa ventilación de los pozos.
Ideó una máscara conectada a un dispositivo de suministro de aire fresco o a un saco impregnado, que se transportaba en un carrito y que contenía aire limpio para la respiración.
Desarrolló un proceso destinado a enriquecer con oxígeno el aire de las galerías mal ventiladas. Y tuvo tiempo para llevar a cabo investigaciones en otros campos como la botánica, la geología o los estudios de Galvani sobre la electricidad muscular y nerviosa.
Tras la muerte de su madre en 1796, la herencia le permitió vivir cómodamente sin necesidad de trabajar y pudo satisfacer su pasión por viajar.
En 1799 el gobierno español le concedió permiso para visitar las colonias hispanoamericanas. Ese mismo año partió de Marsella en una expedición financiada por él mismo, en la que le acompañó el botánico francés Aimé Bonpland.
Hizo escala en Canarias, donde conoció a José Celestino Mutis. Durante cinco años recorrió Sudamérica. Un largo viaje en el que recogió una gran variedad de especies vegetales y tomó nota de la fauna de la zona, del clima y de interesantes curiosidades geológicas.
Estudió las corrientes del Océano de la costa occidental de Sudamérica y descubrió la corriente que lleva su nombre o corriente del Perú.
Observó como los volcanes americanos parecían estar en líneas rectas como si siguieran la dirección de una profunda grieta en la corteza terrestre y su estudio le permitió aportar pruebas en favor de la teoría plutónica del origen de las rocas.
También midió la declinación de la aguja magnética según se iba desde los Polos al Ecuador, la relación entre el descenso de temperatura y el aumento de altitud, e introdujo el uso de las líneas isotermas en los mapas.
Fue uno de los primeros en darse cuenta de las propiedades del guano como fertilizante, exploró el curso del Orinoco hasta demostrar su conexión con el Amazonas, cuyas fuentes recorrió.
Cruzó los Andes y subió al volcán Chimborazo, de 6.300 metros de altura, estableciendo un récord imbatido durante muchos años.
Pero el viaje no estuvo exento de penalidades ya que tuvieron que sufrir la falta de comida, enfermedades, el ascenso a las montañas sin equipo adecuado, y el mal de altura que experimentaron en sus propios cuerpos y que achacaron correctamente a la falta de oxígeno.
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