Die Entdeckung der antarktischen Urwälder
Vor über hundert Jahren entdeckte die Antarktis-Expedition von Robert Falcon Scott auf dem Beardmore-Gletscher, weniger als 500 km vom Südpol entfernt, Fossilien von Pflanzen. Edward Wilson, der leitende Wissenschaftler der Expedition, hielt die Funde in seinem Tagebuch fest und stellte fest, dass die meisten größeren Blätter in Form und Nervatur wie Buchenblätter aussahen.
Damals wurden diese Erkenntnisse von den Wissenschaftlern als Fehleinschätzungen abgetan und ihre Bedeutung mehr als 100 Jahre lang übersehen. Doch wenn Sie heute einen Fuß auf die Antarktische Halbinsel oder in die Region des Ross-Schelfeises setzen, haben viele wissenschaftliche Fortschritte bewiesen, dass Sie in der Tat in uralten, einst blühenden Wäldern wandeln.
Antarktische Nadelbäume
In einem kleinen Teil der Alexander-Insel an der Westküste der Antarktischen Halbinsel finden sich uralte, fossile Bäume, die 100 Millionen Jahre alt sind und deren Stämme bis zu sieben Meter hoch sind. Die Wurzeln dieser Nadelbäume sind noch heute mit den kohlenstoffhaltigen Bodenablagerungen verbunden. Ihre Wurzelsysteme deuten darauf hin, dass diese Bäume auf den fruchtbaren Ebenen entlang der großen mäandrierenden Flüsse gediehen.
Der grobe Sand, unter dem die Stämme begraben sind, zeigt jedoch die Kraft der Überschwemmungen in diesem Gebiet, die schließlich die gesamte Ebene mit dicken Sedimenten bedeckten. Versteinerte Blätter, die in dem Gebiet gefunden wurden, zeigen, dass dort einst eine große Vielfalt an Pflanzen gelebt hat. Tatsächlich dominierten in dem Gebiet immergrüne Arten und es gab einen gemäßigten Regenwald auf etwa 75°S, während dieser Breitengrad heute kalt und gefroren ist.
vor 100 Millionen Jahren gediehen die Wälder trotz eines Winters, in dem es etwa 70 Tage lang dunkel war, unter viel wärmeren Bedingungen. Die Wärme kam durch die Größe der Landmasse zustande, denn Gondwanaland hielt die kalten Strömungen fern, die heute die Antarktis umgeben. Forscher haben herausgefunden, dass die Überschwemmungsebenen in diesem Gebiet mit Farnen, kleinen Podocarps und Koniferen bewachsen waren. In den Küstenebenen waren die offenen Wälder dicht mit Nadelbäumen und Farnen bewachsen.
Das ehemals milde Klima der Antarktis
Im Gegensatz zu den heutigen Temperaturen auf der Antarktischen Halbinsel deuten versteinerte Blätter, die in Sand- und Schluffsteinen im James-Ross-Becken der Antarktischen Halbinsel gefunden wurden, darauf hin, dass die durchschnittlichen Jahrestemperaturen in diesem Gebiet zwischen 13 und 21 °C lagen. Die fossilen Pflanzen deuten darauf hin, dass in diesem Gebiet ein warmes Klima herrschte, in dem es im Winter keine längeren Perioden mit Temperaturen unter dem Gefrierpunkt gab und die Luft für das Wachstum ausreichend feucht war.
Versteinerter antarktischer Pollen enthüllt Tundra
Wissenschaftler der Rice University in den Vereinigten Staaten, die versteinerte Pollen von der antarktischen Halbinsel untersuchten, stellten mit Erstaunen fest, dass die Region vor bis zu 12 Millionen Jahren mit Tundra bedeckt war. Die Wissenschaftler wussten bereits, dass die Antarktis vor 55 Millionen Jahren eisfrei und bewaldet war.
Die riesigen Eisschilde des Kontinents begannen sich vor etwa 38 Millionen Jahren zu bilden, wobei die Antarktische Halbinsel der letzte Ort war, der mit Eis bedeckt war. Unter Wissenschaftlern gab es jedoch eine anhaltende Debatte darüber, wie schnell diese Vergletscherung stattfand.
Über einen Zeitraum von drei Jahren bestimmten die Wissenschaftler die genauen Pflanzenarten, die vor 12 Millionen Jahren auf der Halbinsel existierten, und stellten fest, dass die Fossilienaufzeichnungen auf einen langen, allmählichen Prozess der Vergletscherung der Halbinsel hinweisen.
Die Pflanzen auf der antarktischen Halbinsel im Detail
Die Wissenschaftler der Rice University haben auch die genauen Pflanzenarten bestimmt, die in den letzten 36 Millionen Jahren auf der Halbinsel existierten. Anhand der Pollenaufzeichnungen in den Sedimentschichten konnte ein detailliertes Bild des rapiden Rückgangs der Wälder im späten Eozän, vor etwa 35 Millionen Jahren, und der weit verbreiteten Vergletscherung im mittleren Miozän, vor etwa 13 Millionen Jahren, erstellt werden.
Das ist leichter gesagt als getan, denn die versteinerten Pollen befanden sich unter 30 Metern dichtem Sedimentgestein in Gebieten vor der Küste der Halbinsel, in flachen Gewässern, die die meiste Zeit des Jahres von Eis bedeckt sind. Wer schon einmal eine Kreuzfahrt auf der Antarktischen Halbinsel unternommen hat, weiß, unter welch rauen Bedingungen die Forscher gearbeitet haben.
Datierung der antarktischen Sedimente
Die Wissenschaftler der Rice University mussten nicht nur die Pollen datieren, sondern auch das Alter der verschiedenen Sedimente in jeder entnommenen Kernprobe. Sie stellten fest, ob sich die Gesteine unter einem Eisschild unter offenen marinen Bedingungen oder in einer Kombination aus Gletscher und Meer gebildet hatten.
Dazu zählten sie akribisch Tausende von Sandkörnern, die in den Sedimenten erhalten geblieben waren, zählten sie, kategorisierten sie und untersuchten ihre Beschaffenheit. Ihr Ziel war es, herauszufinden, wie viel von dem Gebiet in den letzten 36 Millionen Jahren von Gletschern bedeckt war.
Ein Wald hoch oben in den Bergen der Antarktis
In der Zwischenzeit erklommen Forscher der UW-Milwaukee die gefrorenen Hänge des Transantarktischen Gebirges und fanden graue Felsen mit Fossilien aus der bewaldeten Vergangenheit der Antarktis. Sie fanden fossile Fragmente von 13 Bäumen und entdeckten Fossilien von Bäumen, die über 260 Millionen Jahre alt sind, was bedeutet, dass dieser besondere Wald am Ende der Permzeit wuchs, also vor den ersten Dinosauriern.
Zu dieser Zeit befand sich die Antarktis noch am Südpol. Die Wissenschaftler hofften, Fossilien aus der Permzeit zu finden, die vor 251 Millionen Jahren mit einem Massenaussterben endete, das durch einen plötzlichen Wechsel von Eishaus- zu Treibhausbedingungen verursacht wurde. In dieser Zeit verschwanden mehr als 90 Prozent der Arten, darunter auch die Polarwälder.
Geringe Vielfalt der Pflanzen
Die Wissenschaftler versuchen herauszufinden, warum diese widerstandsfähigen Arten ausgestorben sind. Man schätzt, dass dieses Aussterbeereignis in geologischer Hinsicht relativ schnell erfolgte, nämlich innerhalb von 200.000 Jahren. Während dieser Zeit setzten Vulkane in Sibirien eine enorme Menge an Treibhausgasen in die Atmosphäre frei.
Die Wissenschaftler stellten fest, dass die Wälder jeweils eine geringe Pflanzenvielfalt aufwiesen und dass bestimmte Funktionen die Reaktion des gesamten Waldes auf Umweltveränderungen beeinflussten. Dies steht im Gegensatz zu den modernen Wäldern von heute, die eine größere Pflanzenvielfalt aufweisen und sich daher besser an Veränderungen anpassen können.
Dennoch war der antarktische Wald recht widerstandsfähig, da die Pflanzen in der Lage waren, die polaren Extreme mit 24 Stunden Licht im Sommer und völliger Dunkelheit im Winter zu überleben.
Antarktische Pflanzen schalten ihre Wachstumszyklen ein und aus
Bei der Untersuchung der erhaltenen antarktischen Baumringe stellten die Forscher fest, dass diese Bäume innerhalb eines Monats von der Sommeraktivität in die Winterruhe übergingen. Moderne Pflanzen hingegen vollziehen diesen Übergang über mehrere Monate.
Die nächste Frage, mit der sich die Forscher befassen, ist, wie sich die Monate mit Dauerlicht auf den Tag- und Nachtzyklus der Pflanzen auswirken. Da es derzeit keine anderen Pflanzen gibt, die ihre Wachstumszyklen ein- und ausschalten können, werden die Wissenschaftler als Nächstes untersuchen, wie diese Pflanzen es geschafft haben, sich aus der Ruhephase zu befreien, als es noch dunkel war.
Die fossile Nahrung der Antarktis
Die Überreste alter Wälder bilden heute eine Lebensquelle im Whillans-See, der unter einer fast 1 km dicken Eisschicht in der Westantarktis liegt. Trotz der dicken Eisschicht auf der Oberfläche befindet sich in dem See flüssiges Wasser.
Als die Wissenschaftler durch das Eis bohrten und Proben des Seewassers und des darunter liegenden Sediments entnahmen, stellten sie fest, dass das Wasser eine blühende mikrobielle Gemeinschaft enthielt. Das Sediment enthielt Mikrofossilien von Meeresorganismen, versteinerte Pollen von Buchen und Nadelbäumen und Pollen, die etwa 34 Millionen Jahre alt waren.
Tatsächlich liefern beide Arten von Fossilien Nährstoffe für die mikrobielle Gemeinschaft, die in völliger Dunkelheit, bei hohem Druck und niedrigen Temperaturen lebt. Eine Reise in die Antarktis macht deutlich, wie beeindruckend die Region aus sensorischer Sicht ist, aber auch die Ergebnisse der Forscher in der Antarktis zeigen, wie erstaunlich das Innenleben des Geländes weiterhin ist.