Süßwasserökosysteme in der Arktis
Die Arktis beherbergt - und das mag überraschen - ein reichhaltiges und vielfältiges Angebot an Süßwasserökosystemen, darunter Seen, Teiche, Flüsse und Bäche sowie Deltas und Feuchtgebiete. Einige der Flüsse und die dazugehörigen Deltas in der Arktis sind die größten der Welt, darunter die Lena, der Ob und der Jenissei.
In der Region befinden sich auch einige der größten und tiefsten Seen der Welt, darunter der Große Bärensee, der Große Sklavensee und der Taymyrsee. Diese Süßwasserkörper werden von permanenten und intermittierenden Flüssen und Bächen gespeist, die Berge, Hochland und vergletscherte Gebiete entwässern.
Besonders bemerkenswert ist die Tatsache, dass diese Süßwassersysteme in einigen Teilen der Arktis bis zu 80 Prozent oder mehr der gesamten Landfläche bedecken können. Trotz der Fülle an Süßwassersystemen in der Arktis weisen sie im Vergleich zu südlichen Süßwassersystemen im Allgemeinen keine große Artenvielfalt auf. So ist beispielsweise die Artenvielfalt bei Fischen im Vergleich zu niedrigeren Breitengraden sehr gering.
Abnehmende Süßwasser-Eisbedeckung in der Arktis
Diese Süßwassersysteme in der Arktis enthalten zahlreiche Arten von Lebensräumen, die eine Vielzahl von dauerhaften und vorübergehenden Organismen beherbergen, die sich im Laufe der Zeit entwickelt haben, um in der extremen und meist wechselhaften Umwelt der Arktis zu überleben: Zusätzlich zu den kalten Temperaturen weisen die arktischen Süßwassersysteme einen niedrigen Nährstoffgehalt und geringe Lichtverhältnisse auf, die die Artenvielfalt hemmen.
Diese Süßwasserumgebungen sind ein wichtiger Prüfstein für Wissenschaftler, die das globale Klimasystem untersuchen, da sich Veränderungen in der Erdatmosphäre in der Regel zuerst auf diese Lebensräume auswirken. Wissenschaftler haben bereits herausgefunden, dass die Süßwassereisbedeckung in den letzten 150 Jahren aufgrund der steigenden globalen Temperaturen im Durchschnitt um zwei Wochen abgenommen hat.
Bei einer geringeren Eisbedeckung ist im Laufe der Zeit mit einer Zunahme des Wasserpflanzen- und Algenwachstums zu rechnen, wodurch der Sauerstoffgehalt aufgrund höherer Zersetzungsraten sinken kann. Mit den wärmeren Süßwassertemperaturen werden sich die Lebensräume der Fische verändern, wobei die Populationszahlen der Kaltwasserarten abnehmen und die Wahrscheinlichkeit steigt, dass Fische aus wärmeren Gewässern nach Norden wandern.
Die Entstehung der arktischen Seen
Die meisten Seen und Thermokarstseen der Arktis bilden sich in den Vertiefungen, die der aufgetaute Permafrost hinterlassen hat. Diese Seen gehören zu den artenreichsten und produktivsten aquatischen Ökosystemen in der Polarregion. Sie gelten als biologische "Hotspots" und bieten Lebensraum für Mikroben, benthische Gemeinschaften, Wasserpflanzen, Plankton, Fische und Vögel. Sie sind auch für die menschliche Bevölkerung lebenswichtig, da sie das Überleben traditioneller Lebensweisen ermöglichen und eine Süßwasserquelle für Gemeinden darstellen, insbesondere in Gebieten, in denen es keine Grundwasserversorgung gibt.
Allerdings sind diese Seen kein fester Bestandteil des arktischen Horizonts, da sie bekanntermaßen auftauchen und wieder verschwinden. Allein in der westlichen kanadischen Arktis sind Tausende von Seen seit ihrer Entstehung während einer nacheiszeitlichen Warmzeit zwischen 13.000 Jahren vor heute und 8.0000 Jahren vor heute verschwunden. Während diese Seen auf natürliche Weise entstehen und verschwinden, besteht die Besorgnis, dass durch die mit dem Klimawandel einhergehenden steigenden Temperaturen selbst die seit Tausenden von Jahren existierenden Dauergewässer in der Arktis vollständig austrocknen und nie wieder auftauchen werden.
Flussdeltas in der arktischen Region
Flussdeltas in der Arktis gelten als seenreiche und wenig erforschte Ökosysteme. Das MacKenzie-Delta, das zweitgrößte Delta in der zirkumpolaren Region, ist ein großes Delta, das sich an der Mündung des MacKenzie-Flusses in die Beaufortsee in der westkanadischen Arktis bildet und die subarktische bis tiefarktische Region durchquert. Etwa 90 Prozent der Wasserversorgung des Deltas wird durch den MacKenzie River sichergestellt, während der Peel River und andere Quellen einen geringen Beitrag leisten.
In der Deltaregion gibt es zahlreiche Kanäle, Thermoklastseen und Feuchtgebiete. Das Überschwemmungsgebiet des Deltas besteht ebenfalls aus Schlick und Sand, der durch Permafrost beeinflusst wird. Die Oberfläche ist mit Fichten, Erlen, Weiden, Birken, Pappeln und Tundra bewachsen.
Die meisten der Thermoklastseen des Deltas entstehen durch die Hitze des stehenden Hochwassers, das den Permafrost auftaut und eine Senkung verursacht. Bei den Seen handelt es sich jedoch um fluide Systeme, die von den Forschern anhand ihrer Überschwemmungshäufigkeit in drei Typen eingeteilt werden: Seen ohne Schließung, die ständig mit dem Fluss verbunden sind; Seen mit geringer Schließung, die bei Überschwemmungen jährlich verbunden sind, bevor die Verbindung unterbrochen wird, und Seen mit hoher Schließung, die seltener als jährlich verbunden sind.
Unterschiedliche Verbindungszeiten zwischen Fluss und See
Auf der Grundlage von über 40 Jahren gesammelter Daten stellten die Wissenschaftler fest, dass die durchschnittlichen Verbindungszeiten zwischen Fluss und See von mehr als 150 Tagen pro Jahr in den am niedrigsten gelegenen Seen bis zu weniger als 5 Tagen pro Jahr in den am höchsten gelegenen Seen variieren. Der Klimawandel wirkt sich jedoch aufgrund der Erwärmung der Lufttemperatur, der veränderten Überschwemmungsmuster der Flüsse und des steigenden Meeresspiegels auf die Seen des Einzugsgebiets aus.
Eine wissenschaftliche Studie hat ergeben, dass sich in den letzten drei Jahrzehnten die Verbindungszeiten zwischen den Flüssen und Seen im MacKenzie-Delta in den am niedrigsten gelegenen Seen um mehr als 30 Tage verlängert haben, während sich in den höher gelegenen Seen die Anzahl der Tage mit Fluss-See-Verbindungen verkürzt haben könnte.
Die Wissenschaftler vermuten, dass längere Verbindungszeiten darauf hindeuten, dass die sommerlichen Niedrigwasserstände im Delta um etwa 0,3 Meter gestiegen sind, was mehr als dem Dreifachen des lokalen Meeresspiegelanstiegs in der Region entspricht. Gleichzeitig wird spekuliert, dass kürzere Verbindungszeiten auf einen Rückgang des Eisabbruchs in den Flüssen zurückzuführen sind.
Nährstoffgehalt in arktischen Süßwassersystemen verändert sich
Der Klimawandel wird sich wahrscheinlich auf die Süßwassersysteme der Arktis auswirken, da die Nährstoffkonzentration entweder steigt oder sinkt. Der Phosphorgehalt im Seewasser wird aufgrund der erhöhten Primärproduktion infolge der wärmeren Wassertemperaturen wahrscheinlich abnehmen, was sich auf die Artenvielfalt auswirkt.
Ein größerer Abfluss aufgrund vermehrter Niederschläge wird jedoch wahrscheinlich zu einem Anstieg der Nährstoffkonzentrationen führen, was sich jedoch nachteilig auf die einheimischen Arten auswirken kann, da die erhöhten Nährstoffkonzentrationen und die wärmeren Gewässer einen größeren Artenreichtum begünstigen werden - viele Arten werden nach Norden abwandern, was sich auf die Überlebensfähigkeit der einheimischen Arten auswirkt, da sie bisher nicht um Nahrung oder Licht konkurrieren mussten.
In Seen ohne Fische wird der erhöhte Nährstoffgehalt wahrscheinlich zu großen Massen von weidendem Zooplankton führen. Wenn Nährstoffe in großen Mengen in Süßwassersysteme gelangen, können Moose sogar zu dominanten Primärproduzenten in Bächen werden und den größten Teil der verfügbaren Ressourcen nutzen.
Ein weiteres Problem der steigenden Temperaturen und der erhöhten Produktivität von Seen ist das Potenzial für die Bildung von Algenblüten, die wiederum den Sauerstoffgehalt der Seen aufgrund des sich zersetzenden Algenwachstums verringern könnten.
Veränderte Landbedeckung mit Auswirkungen auf arktische Süßwassersysteme
Der Temperaturanstieg wird sich wahrscheinlich auch auf die Süßwasserökosysteme auswirken, da sich die Bodenbedeckung von Einzugsgebieten und Uferzonen verändert. Es ist wahrscheinlich, dass es zu Verschiebungen in den Vegetationszonen kommen wird, wobei Waldvegetation, Birkenwälder und arktische Tundra wahrscheinlich nach Norden wandern werden. Die Süßwassersysteme in der Arktis werden sich wahrscheinlich verändern, da sich die Energie in diesen Systemen von der Algenproduktion auf groben Detritus von neu entstandenen Uferbäumen und -sträuchern verlagert.
Diese Veränderung wird sich auf die biologische Vielfalt auswirken. Darüber hinaus werden der Klimawandel und die damit einhergehende veränderte Bodenbedeckung wahrscheinlich zu Veränderungen bei der Migration von Arten führen: Wissenschaftler in Svalbard haben festgestellt, dass die gestiegenen Temperaturen dazu geführt haben, dass Gänsepopulationen in Gebiete vordringen, die zuvor zu kalt waren. Dies wiederum hat zu einer verstärkten Eutrophierung durch Vogelkot in Seen und Teichen geführt.
Es wird weiter geforscht, um ein besseres Verständnis dafür zu erlangen, wie sich Klimaveränderungen auf arktische Süßwasserökosysteme auswirken können, um Veränderungen in den Ökosystemen zu verstehen und möglicherweise sogar abzumildern.