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Bei Überlebenskünstlern am Ende der Welt // Among survival artists at the end of the earth

Das Projekt // The Project

11.01.2016, 14:26

Wir fliegen gut 13.000 km bis ans Ende der Welt, investieren zwei Wochen, um überhaupt ans Ziel zu kommen und setzen uns dann freiwillig dieser Abgeschiedenheit in Schnee und Eis aus. Warum das Ganze? Weil die Antarktis einmalig ist, und diese Einmaligkeit zu schwinden droht.

Die Antarktis ist hip geworden. Spätestens seit dem Phänomen des Ozonlochs ist sie ins Bewusstsein einer breiteren Öffentlichkeit gerückt. Der Klimawandel - mit dem Abbrechen riesiger Eisschelfe in der West-Antarktis in seiner Folge - ist in den Fokus alltäglicher Berichterstattung geraten. Verständlich ist daher das wachsende Interesse der Wissenschaft an der Erkundigung des eisigen Kontinents. Wir wissen mittlerweile, dass die Ereignisse dort direkte Auswirkungen auf die klimatischen Verhältnisse bei uns zu Hause haben. Wir wissen aber auch, dass wir viele Vorgänge und Zusammenhänge noch nicht verstehen.

Blick über Potter Cove © Birgit Kanz
Blick über Potter Cove © Birgit Kanz

Die Antarktis und ihre Lebensformen sind einmalig

Die Antarktis ist der abgelegenste Kontinent der Erde. Er ist nicht nur 900 km vom nächstgelegenen südlichsten Zipfel Südamerikas entfernt, sondern er wird zusätzlich von starken, um ihn herum zirkulierenden Meeres- und Luftströmungen von allen anderen Kontinenten und Ozeanen isoliert. Entsprechend isoliert ist auch das Leben auf dem Eiskontinent. Dieses ist überhaupt nur auf 0,3 % seiner Gesamtfläche möglich! So groß ist nur der Anteil der eisfreien Flächen. Diese hängen dabei nicht zusammen, sondern sind fleckweise oder inselartig auf dem Kontinent verteilt. Diese Kombination aus Isolation (verschärft durch die extremen klimatischen Verhältnisse) und  inselartiger Verteilung der Lebensräume hat dazu geführt, dass sich einmalige Arten und Artengemeinschaften herausgebildet haben. Zoomt man näher heran, lassen sich regionale Unterschiede erkennen. Geht man noch näher heran, so werden in den jeweiligen Regionen genetische Unterschiede innerhalb der Arten erkennbar. All dies hat sich über einen Zeitraum von Millionen Jahren hinweg ungestört vom Menschen, jeweils in Anpassung an die lokalen Bedingungen, entwickeln können. Ein genetischer Austausch fand praktisch nicht statt.

Zunge des Fourcade-Gletschers nahe der Carlini-Station © Birgit Kanz
Zunge des Fourcade-Gletschers nahe der Carlini-Station © Birgit Kanz

Die Biodiversität der Antarktis ist ernsthaft gefährdet

Diese speziellen Verbreitungsmuster sind nun durch menschlichen Einfluss ernsthaft gefährdet. Die steigende Anzahl von Forschern und Touristen in der Antarktis fördert einen genetischen Austausch und damit die Aufhebung von Unterschieden, nivelliert also langfristig die Biodiversität. Arten und genetisch isolierte Populationen verbreiten sich nun auch dorthin, wo sie vorher durch natürliche Barrieren nicht hinkamen. Das gilt sowohl für den Transport von außerhalb in die Antarktis hinein, als auch für den Transport zwischen den antarktischen Regionen und Lebensräumen. Flug- und Bootsverbindungen zwischen den Forschungsstationen fördern diesen Prozess ebenso wie die Mehrfach-Anlandungen von Kreuzfahrtpassagieren. Ein Zusammenhang zwischen der Anzahl neu angesiedelter Arten und der Besucheranzahl wurde bereits offen gelegt. Steigende Temperaturen durch Klimaerwärmung erhöhen zudem die Wahrscheinlichkeit, dass sich Neuankömmlinge erfolgreich etablieren. Gleichzeitig nimmt die Wettbewerbsfähigkeit der einheimischen Arten ab. Besonders aggressiven, invasiven Arten werden dadurch Tür und Tor geöffnet.

Plateau oberhalb der Carlini-Station mit angetautem Schotterboden und Flechtenvegetation © Birgit Kanz
Plateau oberhalb der Carlini-Station mit angetautem Schotterboden und Flechtenvegetation © Birgit Kanz

Flechten dominieren die antarktische Vegetation

All dies ist für viele Organismengruppen bereits nachgewiesen worden. Wie sieht es aber bei Flechten aus? Bei uns spielen Flechten im Landschaftsbild kaum eine Rolle. In der Antarktis bilden sie den Hauptbestandteil der Vegetation. Unsere botanischen Ausflüge führen uns nicht durch Feld, Wald und Wiese sondern über dichte Flechtenmatten. Mehr als 400 Arten dieser Extremsportler unter den Organismen sind von hier bekannt. Ein Drittel davon kommt außerhalb der Antarktis nicht vor, eine Ergebnis der langwährenden Abgeschiedenheit des Kontinents.

Nasser und grusreicherer Schotterboden mit Moosvegetation © Birgit Kanz
Nasser und grusreicherer Schotterboden mit Moosvegetation © Birgit Kanz

Aus Sicht des Naturschutzes wüsste man gerne über die räumlich-genetischen Verhältnisse bei Flechten Bescheid. Beeinflusst der verstärkte Verkehr zwischen den Kontinenten und zwischen den antarktischen Regionen bereits die Artenzusammensetzung? Gefährdet er die Eigenständigkeit lokaler, genetisch isolierter Gruppen? Verschwinden lokal angepasste Genotypen? Eine solche genetische Verarmung würde das Potenzial für zukünftige Anpassungen an sich ändernde Umweltverhältnisse einschränken. Man weiß hierzu im Moment buchstäblich nichts, weshalb man bisher auch keine Naturschutzstrategien entwickeln kann. Ausgerechnet bei Flechten kennt man weder die Populationsstruktur, noch kann man zur Zeit überhaupt sagen, ob eine Art in die Antarktis eingeschleppt wurde oder schon lange dort vorkam und bisher nur übersehen wurde.

Vollmond über Potter Cove © Birgit Kanz
Vollmond über Potter Cove © Birgit Kanz

Das soll unser Projekt ändern. Im Rahmen eines Transektes, das von Patagonien, über die Süd-Shetland Inseln, die antarktische Halbinsel bis zum westlichen Teil der kontinentalen Antarktis bis ca 74° reicht, sammeln Elisa und ich in diesem Jahr Untersuchungsmaterial von acht Flechtenarten auf King George Island, einer der Süd-Shetland Inseln. Mit Hilfe dieser Sammlungen sollen nicht nur genetische Muster offen gelegt, sondern auch schon Hinweise auf den menschlich induzierten genetischen Austausch gewonnen werden. Deshalb sammeln wir sowohl in der Nähe der Forschungsstation als auch in zwei weiteren Abständen von ihr. Für die nächsten Saiso stehen die abgeschiedenere Insel Livingston Island und Patagonien auf dem Plan.

Elisa flechtensammelnd auf dem Weg zu den Pinguinen. © Birgit Kanz
Elisa flechtensammelnd auf dem Weg zu den Pinguinen. © Birgit Kanz

Im nächsten Blog kehre ich zu unserem Alltag hier zurück und berichte von unserem Besuch der Pinguinkolonien.

Hier bloggt:
Dr. Birgit Kanz
Senckenberg Forschungsinstitut Frankfurt am Main



The Project

We fly about 13,000 kilometers to the ends of the earth, invest two weeks just to arrive at our destination and then voluntarily expose ourselves to this isolation in snow and ice. Why do we put up with this? Because the Antarctic is unique, and this very uniqueness is in danger of disappearing.

The Antarctic has become hip. Not least due to the the ozone hole phenomenon, it has entered the consciousness of a wider public. The climate change – with the break-off of giant ice shelves in the Western Antarctic in its wake – has moved to the focus of daily reporting. This explains the growing interest of scientists in exploring the icy continent. In the meantime, we have learned that events over there have a direct impact on the climate conditions back home. But we also know that we still do not understand many of the processes and connections.

View across Potter Cove © Birgit Kanz
View across Potter Cove © Birgit Kanz

The Antarctic and its life forms are unique

Antarctica is the world’s most remote continent. Not only is it located at a distance of 900 km from South America’s southernmost tip; in addition, it is isolated from all other continents and oceans by strong ocean and air currents that circulate around it. This leads to a corresponding isolation of life on the icy continent, which is only possible on 0.3 % of the continent’s total area – for that is the proportion of ice-free land! And these areas are not contiguous, but scattered sporadically, like island, across the entire continent. This combination of isolation (exacerbated by the harsh climate conditions) and the island-like distribution of habitats has led to the development of unique species and species communities.  If you zoom in a little closer, regional differences become apparent, and an even closer approach reveals genetic differences within the species in the respective regions. All of this was able to develop over a period of millions of years without human disturbance, in adaptation to the respective local conditions, with practically no genetic exchange.

Tongue of the Fourcade glacier near the Carlini station © Birgit Kanz
Tongue of the Fourcade glacier near the Carlini station © Birgit Kanz

Antarctica’s biodiversity is in serious danger

These special distribution patterns now face a serious threat by human impact. The increasing number of researchers and tourists in the Antarctic furthers a genetic exchange, thus eliminating the differences and thereby leading to the long-term levelling of the biodiversity. Species and genetically isolated populations now spread to areas they could not previously reach due to natural barriers. This applies to the transport into Antarctica from outside as well as the transport between Antarctic regions and habitats. Connections by airplane and boat between the research stations further this process as well as the repeated landing of cruise passengers. A connection has already been demonstrated between the number of newly established species and the number of visitors. Moreover, rising temperatures due to global warming increase the likelihood that the new arrivals will become successfully established. At the same time, native species become less competitive. This opens the door for aggressive, invasive species, in particular.

Plateau above the Carlini station with partially thawed gravel soil and lichen vegetation © Birgit Kanz
Plateau above the Carlini station with partially thawed gravel soil and lichen vegetation © Birgit Kanz

Lichens dominate the Antarctic vegetation

All of this has already been demonstrated for many groups of organisms. But what about the lichens? In Germany, lichens play a very minor role in the appearance of our landscape. In the Antarctic, however, they form the main component of the vegetation. Our botanical excursions do not lead us through forests, fields and meadows, but across dense lichen mats. More than 400 species of these extreme athletes among the world’s organisms are known from here. One third of these does not occur outside of Antarctica – the result of the continent’s long-term isolation.

Wet gravel soil with a high grus component, covered with mossy vegetation © Birgit Kanz
Wet gravel soil with a high grus component, covered with mossy vegetation © Birgit Kanz

Under nature conservation aspects, it would be interesting to know more about the spatial-genetic relations among lichens. Does the increased traffic between the continents and between the Antarctic regions already impact the species composition? Does it endanger the autonomy of local, genetically isolated groups? Are locally adapted genotypes disappearing? Such a genetic impoverishment would restrict the potential for future adaptations to changing environmental conditions. Currently, we have literally no information about this, which is the reason that no conservation strategies could be developed to date. Especially for the lichens, we know neither their population structure nor can we say with certainty whether a species was introduced to Antarctica or whether it already occurrred there for a long time and had only been overlooked so far.

Full moon over Potter Cove © Birgit Kanz
Full moon over Potter Cove © Birgit Kanz

Our project is meant to change this. Within the framework of a transect that extends from Patagonia across the South Shetland Islands and the Antarctic peninsula to the western part of continental Antarctica, to approx. 74°, this year Elisa and I will collect study specimen of eight lichen species on King George Island, one of the South Shetland Islands. These collections shall not only help to reveal genetic patterns, but also offer information on the human-induced genetic exchange. Therefore, we collect both in the vicinity of the research station as well as in two separate locations farther away from the station. For the next season, visits to the even more remote Livingston Island and Patagonia are scheduled.

Elisa, collecting lichens on her way to the penguins. © Birgit Kanz
Elisa, collecting lichens on her way to the penguins. © Birgit Kanz

In my next blog, I will return once again to our daily life here and report on our visit to the penguin colonies.

The blogger:
Dr. Birgit Kanz
Senckenberg Research Institute



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