Die McMurdo Dry Valleys der Antarktis
Die McMurdo Dry Valleys liegen an der Westküste des McMurdo Sound und bilden das größte (relativ) eisfreie Gebiet der Antarktis.
Mit einer Fläche von etwa 4.800 Quadratkilometern sind die Trockentäler einzigartig, da ihre gefrorenen Seen und ausgedehnten Gebiete mit freiliegendem Boden eine Region der Erde darstellen, die die minimalen Anforderungen für die Erhaltung von Leben erfüllt.
Tatsächlich ähneln die McMurdo Dry Valleys aufgrund der niedrigen Temperaturen, der geringen Niederschläge und der Salzablagerungen eher dem Mars als der Erde - oder der Antarktis.
Die McMurdo Dry Valleys bleiben trocken, weil der Niederschlag, der als Schnee auf den antarktischen Kontinent fällt, durch starke, trockene, katabatische Winde durch den Prozess der Sublimation aus diesem Gebiet weggeblasen wird.
Das Ergebnis ist, dass das einzige Eis, das in den Dry Valleys zu finden ist, die Form von alpinen Gletschern und Seeeis hat, was dieses Gebiet zu einer Besonderheit auf einem ohnehin schon besonderen Kontinent macht.
Antarktisches Leben in den McMurdo Dry Valleys
Als Kapitän Scott 1903 die Dry Valleys entdeckte, glaubten er und seine Expeditionsmannschaft, dass es dort kein Leben gäbe.
Es stellte sich jedoch heraus, dass im rauen Klima der McMurdo Dry Valleys dank der Gletscherschmelzströme, die in die eisbedeckten Seen fließen, eine große Vielfalt an aquatischen Ökosystemen gedeiht.
Diese Strömung ist nicht konstant, sondern hängt von einer Kombination von Faktoren wie Temperatur, Wind und Sonnenlicht ab.
Die Durchflussmengen schwanken im Laufe des Tages, des Monats und des Jahres zwischen einem Rinnsal und einem Sturzbach, was bedeutet, dass nur bestimmte Organismen in der ungewöhnlichen Umgebung der Dry Valleys überleben können.
Bei diesen Organismen handelt es sich in der Regel um Cyanobakterien, die als "stresstolerante" Arten bekannt sind und außerdem dunkle Pigmente zum Schutz vor starker UV-Strahlung besitzen.
Trotz der rauen Bedingungen gibt es in den McMurdo Dry Valleys eine große Artenvielfalt, da es nur wenige andere Pflanzen oder Tiere gibt, die mit ihnen konkurrieren (oder sie fressen).
Einer der erstaunlichsten Aspekte des Überlebens von Cyanobakterien ist ihre Fähigkeit, innerhalb von 48 Stunden nach dem Erhalt von flüssigem Wasser die Photosynthese in Gang zu setzen, obwohl sie sich in einem praktisch gefriergetrockneten Zustand befinden.
Die eisbedeckten Seen in den McMurdo Dry Valleys
Die eisbedeckten Seen in den Dry Valleys, die das ganze Jahr über eine Eisdicke von etwa 3 bis 5 Metern aufweisen, bieten einen einzigartigen Lebensraum für das Leben. Einige der wichtigsten Merkmale dieser Seen sind:
- Die Eisdecke sorgt für eine stabile Wassersäule, so dass Salzwasserschichten über viele Jahre hinweg bestehen bleiben
- Sie begrenzt die Geschwindigkeit, mit der Nährstoffe, die sich im tiefen Wasser ansammeln, in die obere Schicht des Sees zurückkehren können
- Das dicke Eis blockiert 80-99 % der Sonnenenergie
Diese Merkmale führen dazu, dass die Seen in den Trockentälern dunkel und kalt sind, nur langsam mit Nährstoffen versorgt werden und ein langsames Wachstum der verschiedenen Arten ermöglichen. Die häufigste Produktion in den Seen sind mikrobielle Matten auf dem Seegrund, wobei die wichtigsten Organismen Cyanobakterien sind.
Trotz der kalten Temperaturen, die ihr Wachstum hemmen, wachsen die Matten in großen Ansammlungen, da sie nur wenig gestört werden und es keinen Weidegang gibt. Ein interessanter Aspekt dieser Matten ist, dass sie in jährlichen Schichten wachsen, wobei jede Schicht abwechselnd schwarz (Winter) und weiß (Sommer) ist, was es den Forschern ermöglicht, vergangene Temperaturänderungen in den Trockentälern zu bestimmen.
Der Pegel des Sees wird durch die Menge des verfügbaren Schmelzwassers bestimmt, die im Laufe der Zeit schwankt. So schwankte beispielsweise die Tiefe des Vanda-Sees von 130 m vor etwa 5.000 Jahren bis zu einem knochentrockenen Niveau vor etwa 1.200 Jahren, so dass ein Solebecken zurückblieb. In den 1970er Jahren lag die Tiefe des Sees bei 65 m. Da der Wind das Wasser nicht durchmischte, befindet sich das Solebecken von vor 1.000 Jahren immer noch auf dem Grund des Sees.
Entdeckung des antarktischen Grundwassers in den McMurdo Dry Valleys
Kürzlich entdeckten Forscher unter den Dry Valleys einen salzhaltigen Grundwasserleiter, der möglicherweise bisher unbekannte mikrobielle Ökosysteme beherbergen könnte. Der Glaziologe Slawek Tulaczyk von der UC Santa Cruz - Professor für Erd- und Planetenwissenschaften - und andere Forscher sammelten Beweise für Grundwasser, indem sie mit einem Hubschraubersensor unter die Oberfläche vordrangen.
Die Studie ergab, dass Sole oder salzhaltiges Wasser unter den Gletschern und Seen der Trockentäler und im gefrorenen Boden Grundwasserleiter bilden. Die Studie fand auch Hinweise darauf, dass die Solen von etwa 18 Kilometern landeinwärts in Richtung der antarktischen Küste fließen und schließlich in den Südlichen Ozean münden. In der Studie wird vermutet, dass die in der Sole enthaltenen Nährstoffe in den Ozean gelangen und die biologische Produktivität in und um die Küstengebiete beeinflussen.
Eine weitere Entdeckung war der Nachweis mikrobieller Lebensräume an der Oberfläche und nahe der Oberfläche der Dry Valleys: eine erstaunliche Leistung des Lebens, wenn man bedenkt, dass die winzigen Porenräume mit hyper-salzhaltiger Sole gefüllt sind, die bis zu -15 °C flüssig bleibt. Diese Studie ist Teil eines internationalen, interdisziplinären Teams, das einen elektromagnetischen Sensor namens SkyTEM verwendet, der an einem Hubschrauber angebracht ist, um Bilder vom Untergrund der Dry Valleys zu erstellen. Die Technologie wurde an der Universität Aarhus in Dänemark entwickelt.
Der Leiter des SkyTEM-Projekts, Esben Auken, hat den Sensor bereits an vielen Orten auf der ganzen Welt eingesetzt; dies war das erste Mal, dass die Technologie in der Antarktis zum Einsatz kam. Insgesamt werden die Daten aus dem Projekt den Wissenschaftlern ein besseres Verständnis dafür vermitteln, wie sich die Dry Valleys im Laufe der Zeit verändert haben und wie diese Geschichte das beeinflusst, was die Wissenschaftler heute sehen.
Die Wissenschaft der McMurdo Dry Valleys
Das McMurdo Dry Valleys Long Term Ecological Research (LTER) Projekt ist eine interdisziplinäre Studie der aquatischen und terrestrischen Ökosysteme der Trockentäler. Der Standort wurde 1992 für das langfristige ökologische Forschungsprogramm der National Science Foundation ausgewählt.
Mit der 2010 für weitere sechs Jahre verlängerten Projektfinanzierung führt das McMurdo LTER-Projekt ökologische Langzeitforschung mit dem Ziel durch, ein Vermächtnis gut konzipierter und gut dokumentierter Langzeit-Feldexperimente und Beobachtungen für künftige Generationen zu hinterlassen, um deren Verständnis der grundlegenden Komponenten des Ökosystems sowie der Faktoren, die weitreichende Veränderungen verursachen, zu verbessern. Das McMurdo LTER zielt insbesondere darauf ab, den Einfluss physikalischer und biologischer Bedingungen auf die Struktur und Funktion der Ökosysteme des Trockentals zu verstehen.
Ein Barometer für den globalen Wandel: das McMurdo LTER
Das McMurdo LTER Projekt erklärt, dass die in den Dry Valleys durchgeführten Forschungen für die Wissenschaft wichtig sind, da alle Ökosysteme zum Überleben auf flüssiges Wasser angewiesen sind und es nur selten Orte auf der Erde gibt, an denen eine geringfügige Veränderung des Klimas die Wachstums- und Reproduktionsfähigkeit von Organismen beeinflussen kann.
Die vom LTER gesammelten Daten weisen darauf hin, dass die Dry Valleys sehr empfindlich auf kleine Schwankungen der Sonneneinstrahlung und der Temperatur reagieren, so dass den Forschern ein natürliches Labor auf regionaler Ebene zur Verfügung steht, in dem sie die Reaktionen auf menschliche Aktivitäten, die das Klima verändern, untersuchen können.
Wichtig ist, dass die antarktischen Eisschilde auf Klimaveränderungen über Zeiträume von Tausenden von Jahren reagieren, während die Flüsse und eisbedeckten Seen in den McMurdo Dry Valleys fast sofort auf Veränderungen reagieren: Die McMurdo Dry Valleys werden der erste Ort auf der Erde sein, an dem die Auswirkungen des Klimawandels unmittelbar beobachtet werden können.
