Antarctic nunataks as model ecosystems for initial colonisation processes and species diversity in post-glacial periods
Final Report Abstract
Die vorliegenden Untersuchungsergebnisse weisen auf einen frühen Entwicklungsstand des Ökosystems auf Coal Nunatak hin. Die Pedogenese, als Teil der Ökosystementwicklung, liegt in einem Initialstadium vor, charakterisiert durch einen geringen Verwitterungsgrad der bodenbildenden Substanz und geringe biotische Aktivität, die sich im Anteil des organischen Materials und dem nahezu neutralen Boden-pH widerspiegelt. Die knappe Nährstoff- und Wasserverfügbarkeit des Bodens, die Instabilität des Substrats, aber auch die extremen klimatischen Bedingungen wie sie sich meso- und mikroklimatisch darstellen, lassen eine Besiedlung des Standortes Coal Nunatak nur innerhalb begrenzter Mikronischen zu, in denen günstigere Bedingungen für Besiedlungsprozesse vorliegen. Die makroskopisch sichtbare Besiedlung dieser Mikronischen erfolgt durch Flechten und Moose, die als typische Pionierpflanzen ideale Anpassungen, wie die Fähigkeit zur Poikilohydrie, an Standorten wie Coal Nunatak aufweisen. Neben den Anpassungen der einzelnen Organismen sind aber die Interaktionen, die zwischen den einzelnen Individuen einer Population auftreten, von besonderer Bedeutung für Besiedlungsprozesse. Durch diese Interaktionen können die begrenzt zur Verfügung stehenden Ressourcen, wie z.B. Stickstoff oder Wasser, besser genutzt werden. Diese Interaktionen können insbesondere an Extremstandorten beobachtet werden kann. Flechten, als symbiotische Organismen, bestehend aus einem Pilz, dem Mycobionten und einer Alge, dem Photobionten, scheinen durch diese symbiotische Beziehung ein besonders großes ökologisches Potential zu besitzen. Mit zunehmend extremeren Bedingungen wird eine höhere Anforderung an die Leistung dieser Symbiose gestellt. Untersuchungen der Flechten von Coal Nunatak ergaben, dass offenbar eine hohe Spezifität und Selektivität der Mycobionten gegenüber den entsprechenden Photobionten besieht, was auf eine feinere Abstimmung der symbiotischen Beziehung hinweist. Die mikrobiellen Gesellschaften sind zum ersten Mal detalliert in der Antarktis über kurze Distanzen untersucht worden. Es wurden sowohl intra - als auch interpolygonal signifikante Unterschiede in der Zusammensetzung dieser Gesellschaften beobachtet. Mit Hilfe von Kulturen und molekularen Methoden konnten die Mikroorganismen größtenteils bis auf Artebene identifiziert werden. In Korrelation mit den Bodenuntersuchungen bestätigen diese Ergebnisse die geringe biologische Aktivität in Böden von Coal Nuntak und das initiale Sukzessionsstadium dieses antarktischen Inlandstandortes. Durch die extremen Umweltbedingungen des Standortes Coal Nunatak, schreitet die Ökosystementwicklung nur sehr verlangsamt fort und liegt seit der letzten Vereisung des Standortes, die vermutlich ca. 7000 Jahre zurückliegt, in einem Stadium vor, das als Initialstadium bezeichnet werden kann. Eine fortschreitende Erwärmung der antarktischen Halbinsel könnte jedoch zu gesteigerten Sukzessionsgeschwindigkeilen fuhren und zur Etablierung neuer Spezies, aus nördlicheren Regionen, wie sie als Diasporen an dem untersuchten Standort beobachtet werden konnten. Dies könnte eine drastische Veränderung des Ökosystems zur Folge haben. Daher kann das rezente Ökosystem des Standortes Coal Nunatak als Modellsystem betrachtet werden, das die Umweltbedingungen und die Vegetationsentwicklung seit dem Ende der letzten Eiszeit widerspiegelt oder zumindest den Gegebenheiten dieser Zeit sehr nahe kommt.
Publications
- (2007). The cyanobacterial community of polygon soils at an inland Antarctic nunatak. Polar Biology 30: 1505-1511
Brinkmann, M., Pearce, D.A., Convey P., S. Ott
- (2008). Soil properties of an Antarctic inland nunatak: implications for ecosystem development. Polar Biology 31, 1453-1460
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