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Die Limnologin Michaela Panzenböck entnimmt in einigen Flüssen rund um Zackenberg Wasserproben zur Kohlenstoffanalyse. Ein Fluss wurde von den PolarforscherInnen aber auch anders "getestet": mittels erfrischendem Bad im Anschluss an den Saunabesuch!

Am Mittwochabend war es erstmals so weit: Wir benutzten die luxuriöseste Einrichtung der Station Zackenberg - die Sauna. Mit anschließender Abkühlung im Zackenbergelven - das haben die dänischen Kollegen hier oben noch nicht gesehen! 
Der Zackenbergelven ist der nahe gelegene Fluss, der die Station mit Wasser versorgt. Da dieser Fluss von Gletschern gespeist wird, enthält er sehr viel Feinsediment, was ihm eine milchige Farbe verleiht. Trotz mehrfacher Filtrierung ist das Trinkwasser immer noch trüb und daher - rein optisch gesehen - etwas gewöhnungsbedürftig. Zurzeit erscheint der Zackenbergelven sehr harmlos, aber an der Form des Bachbettes kann man sich gut die riesigen Wassermassen vorstellen, die zur Zeit der Schneeschmelze transportiert werden.

Nach Berichten von Philip, dem Logistik-Manager der Station, kann es auch im August zu Hochwasser kommen, meist herbeigeführt durch eine Warmwetterperiode, die zu größerem Abschmelzen der umliegenden Gletscher führt. Auch weiter hinten im Tal stößt man immer wieder auf tief eingeschnittene, zurzeit aber ausgetrocknete Bachläufe, ein Zeichen für die hohe Dynamik im Abflussregime dieser von Gletschern geprägten Gewässer. Daneben findet man aber auch kleine, sehr klare Bäche und viele flache Seen, die von Nährstoffarmut und niedrigen Temperaturen geprägt sind.

Die Organismen in diesen Gewässern sind neben den erwähnten Faktoren auch extremen Strahlungsbedingungen ausgesetzt. Neben dem Wechsel zwischen absoluter Finsternis in der Polarnacht und dem sommerlichen 24-Stunden-Tag ist es die UV-Strahlung, mit der die Organismen fertig werden müssen. Gerade klare Gewässer sind meist auch sehr transparent für UV-Strahlung. Von Algen und Bakterien zum Beispiel weiß man, dass sie in ihrem Wachstum von zu starker UV-Strahlung gehemmt werden. Eine bestimmte Fraktion von gelöstem Kohlenstoff (CDOM, chromophoric dissolved organic carbon), der vor allem vom terrestrischen Umland stammt, gilt als wichtiger UV-Filter in diesen Systemen. Ein vermehrter Kohlenstoffeintrag in die Gewässer im Zuge prognostizierter Klimaerwärmung könnte daher zu günstigeren Bedingungen im Wasser führen.

Um eine Vorstellung vom Einfluss verschiedener Kohlenstoffquellen auf die Mikroorganismen-Aktivität zu bekommen, haben wir in den letzten Tagen mehrere Experimente zu Produktion, Wachstum und Respiration von Bakterien im Boden und Wasser durchgeführt. Von Vorteil ist hier in Grönland dabei auch die enge Verzahnung von Land mit Bächen, Seen und dem Meer, das als letztes Auffangbecken für terrestrischen Kohlenstoff dient.

Gestern Donnerstag bin ich, begleitet vom Innsbrucker Glaziologenteam, einem Bach von seinem Ursprung bis zur Mündung in den Tyroler Fjord gefolgt, um entlang seines Laufes Wasserproben zur Kohlenstoffanalyse zu entnehmen. Am Ende unserer Tour erwartete uns an der Meeresmündung eine so genannte "Fangsthytta", die als Versorgungsstation für die im Winter vom dänischen Militär durchgeführten Hundeschlittenpatrouillen dient.
Im Inneren der Hütte findet man alles griffbereit vor - von den bereits herausgezogenen Streichhölzern, um mit klammen Fingern doch noch Feuer machen zu können, bis zu Flüssigkeiten, die von innen wärmen sollen. Viel Zeit hatten wir nicht zur Besichtigung - auf der Station wartete schon das Abendessen und bei den vielen hungrigen Kollegen sollte man nicht zu spät kommen, wenn man nicht mit knurrendem Magen ins Bett gehen will.

Michaela Panzenböck

Der Vegetationsökologe Karl Reiter schildert seine ersten Eindrücke zur Vegetation in und um Zackenberg:

Kommt man als Vegetationsökologe in ein Gebiet, das einem selbst völlig unbekannt ist, so sind die ersten Tage von einer intensiven Explorationsphase geprägt. Das bedeutet, dass man sich das Untersuchungsgebiet erwandert. Auf diesen langen Wanderungen lernte ich viele der hier vorkommenden Pflanzenarten kennen.

Grundsätzlich ist der arktische Raum bezogen auf Pflanzen sehr artenarm. Nur ca. drei Prozent der weltweit vorkommenden Arten finden sich in der Arktis, wobei Bäume in diesen Breiten völlig fehlen. Für die gesamte Region um die Forschungsstation in Zackenberg sind ca. 140 Gefäßpflanzen beschrieben. Davon kommen aber nur 40 häufig bzw. sehr häufig vor. Nur ganz wenige machen jedoch den Großteil der Biomasse aus - es sind dies die arktische Weide (Salix artica), die Silberwurz (Dryas octopetala bzw. Dryas integrifolia), die für den arktischen Raum ganz typische Cassiope (Cassiope tetragona), die Moosbeere (Vaccinium uliginosum), verschiedene Süßgräser wie z.B. der Alpenfuchsschwanz (Alopecurus alpinus), Sauergräser (verschiedene Seggen,  zwei Vertreter der Gattung Eriophorum = Wollgras) und viele Moose.

Rund 30 Prozent der hier anzutreffenden Arten sind auch in unseren Breiten bekannt. Betrachtet man die Vegetation nur auf der Ebene der Pflanzengattungen, so ist festzustellen, dass es hier nur ganz wenige Pflanzengattungen gibt, die wir aus den Alpen nicht kennen. Nicht umsonst spricht man vom sogenannten arktisch-alpinen Florenelement. Während der letzten Eiszeit wurden Arten aus dem arktischen Raum und von den vergletscherten Alpen in die eisfreie Zone im Zentrum des Kontinents gedrängt, die damals vom floristischen Erscheinungsbild der Zwergstrauchtundra entsprach. So fand ein floristischer Austausch zwischen den Alpen und der Arktis statt.

Bis jetzt konnte ich folgende Vegetationstypen erkennen: Moore, Grasflächen, Salz-Marschen und Zwergstrauchheiden, die entweder von der Cassiope, der Moosbeere oder der Silberwurz dominiert werden. Flächen, die durch lange Schneebedeckung charakterisiert sind, werden von der arktischen Weide bestimmt. Sehr interessant sind auch extrem vegetationsarme Flächen, die während des Winters durch Verwehungen fast schneefrei sind. Schlussendlich trifft man in Lagen ab 400 Meter - manchmal auch darunter - auf die Geröllhalden, die nur auf den ersten Blick fast vegetationsfrei wirken.
Schaut man jedoch etwas genauer auf den Boden, dann finden sich auch hier noch reichlich Pflanzenarten.

Die Wissenschafterinnen und Wissenschafter, die hier seit Jahren im Bereich der Vegetation arbeiten, haben 1992 bzw. 1994 auf 106 Punkten die Vegetation entlang eines Transektes (gedachte Linie) erhoben bzw. diese Punkte auch für Wiedererhebungen markiert. Mein Plan für die restliche Zeit meines Aufenthaltes und vor allem für die nächsten Jahre ist das Anlegen eines zweiten Transektes. Der bestehende Transekt verläuft vom Meer bis in die höheren Lagen (1040 m) in Süd-Nord-Richtung. Der zweite geplante Transekt wird in einer Ost-West-Richtung verlaufen, eine Länge von fünf Kilometern aufweisen und sich über eine Höhendifferenz von 700 Meter erstrecken.

Ich bin gestern Mittwoch diesen von mir zuerst mit einem geographischen Informationssystem theoretischen angelegten Transekt erstmals abgegangen.
Soweit ich es bis jetzt beurteilen kann, wird dieser Transekt den bestehenden sehr gut ergänzen. So wird eine weitere Datengrundlage entstehen, um Vegetationsveränderungen im Lichte des globalen Klimawandels nach standardisierten Erhebungsverfahren, die von unserer Arbeitsgruppe im Rahmen des weltweit agierenden Beobachtungsnetzwerk "GLORIA" (www.gloria.ac.at) entwickelt wurden, zu beobachten.

Karl Reiter

Andreas Richter schreibt, dass das Team gerade die ersten Experimente zur Abbaubarkeit von DOC durch arktische Mikroorganismen durchführt:

Asi Aq, die Inuit-Göttin des Windes und des Wetters, hat den Nebel endlich wieder vertrieben, der die letzten beiden Tagen über Ostgrönland lag und uns die Kälte in die Glieder getrieben hat. Das jedenfalls meint Emíl, der einzige Inuit hier an der Forschungsstation Zackenberg. Jetzt hat der starke Ostwind wieder für einen strahlend blauen Himmel gesorgt und auch viele Eisschollen vom Eismeer in den Fjord hereingetrieben. Der Fjord ist zwar seit Mitte Juli eisfrei, wird aber in wenigen Wochen wieder zugefroren sein. Überall merkt man, dass der Herbst naht. Die Farben in der arktischen Tundra sind jetzt besonders schön: Neben den im Sommer vorherrschenden graugrünen und braunen Tönen kommen jetzt die tiefroten und gelben Farben der Laub werfenden Zwergsträucher dazu - ein kurzer Sommer nähert sich dem Ende.

Die dänischen Kollegen hier auf der Forschungsstation Zackenberg untersuchen nun schon seit rund einem Jahrzehnt, wie sich die rapide ändernden klimatischen Bedingungen in der Arktis auf verschiedene Organismen auswirken. Was sie gefunden haben, ist beeindruckend, wenngleich nicht unerwartet: Pflanzen beginnen heute früher zu blühen, Insekten und Spinnen werden früher aktiv und auch Vögel bauen früher ihre Nester, als dies noch vor einem Jahrzehnt der Fall war. Im Mittel über alle Beobachtungen immerhin 14,5 Tage früher pro Dekade (Hoye et al., "Current Biology", 2007, Vol. 17). Grund dafür waren weniger die erhöhten Temperaturen der letzten Jahre, sondern das deutlich frühere Abschmelzen der Schneedecke im Frühjahr.

Die jetzt veröffentlichten Ergebnisse sind ein Erfolg für das Konzept von Zackenberg. Wie ähnliche Forschungsstationen auch, setzt Zackenberg zu einem erheblichen Teil auf Monitoring-Programme. Solche Programme beschäftigen sich mit dem kontinuierlichen Erheben und Sammeln von verschiedensten Daten - vom Wetter bis eben zum Blühzeitpunkt von Gefäßpflanzen. Diese Datensätze können, wenn sie über lange Zeiträume erhoben werden, für die Wissenschaft von großer Bedeutung sein, wenngleich die Erhebung der Daten selbst nur in sehr geringem Ausmaß wissenschaftlich interessant ist. Das ist auch der Grund, weshalb diese Aufgabe meist von staatlichen Organisationen, in diesem Fall dem "Danish Polar Center", getragen werden.

Neben den Monitoring-Programmen leben Forschungsstationen wie Zackenberg aber natürlich von kürzer angelegten Forschungsprojekten. Diese Projekte beschäftigen sich im allgemeinen mit experimentellen Arbeiten und werden meist von WissenschaftlerInnen, die an Universitäten tätig sind, durchgeführt. Diese wissenschaftlichen Projekte nützen die Infrastruktur und Datensammlungen, die Stationen wie Zackenberg bieten - sie sind aber auch das Fleisch, ohne das die "(Forschungs-)Suppe" doch recht dünn wäre.

Auch wir aus Österreich versuchen hier zur Forschung beizutragen. Das Projekt, das Michaela Panzenböck vom Department für Limnologie und ich gerade vorbereiten, beschäftigt sich mit der Frage, welche Auswirkungen höhere Temperaturen und geänderte hydrologische Verhältnisse auf die Quantität und die Abbaubarkeit gelöster organischer Kohlenstoffverbindungen (DOC, dissolved organic carbon) haben. Diese Kohlenstoffverbindungen werden aus den terrestrischen Ökosystemen ausgewaschen und kommen dann über die Bäche und Flüsse in den arktischen Ozean. Da ein großer Teil des derzeit so exportierten Kohlenstoffs von den Mikroorganismen im Meer nicht abgebaut werden kann, ist dieser DOC eine zumindest mittelfristig wichtige Kohlenstoff-Senke im globalen Kohlenstoffkreislauf. Ob das so bleiben wird, ist allerdings nicht klar, weil man sehr wenig darüber weiß, ob und wie sich die Qualität der exportierten Verbindungen in Zukunft ändern wird. Wird ein durch höhere Temperaturen verstärktes Pflanzenwachstum und geänderte Nährstoffverfügbarkeit den DOC leichter abbaubar machen? Werden sich neue Mikroorganismen-Gemeinschaften in den Böden und in den Fließgewässern etablieren, die dann in der Lage sind, den Kohlenstoff leichter abzubauen? Das sind die derzeit wichtigsten Fragen. Sie werden die zukünftige Kohlenstoff-Bilanz des arktischen Systems mitbestimmen.

Hier auf Zackenberg führen wir gerade die ersten Experimente zur Abbaubarkeit von DOC durch arktische Mikroorganismen durch. Und versuchen abzuschätzen, welche Experimente hier vor Ort in den nächsten Jahren möglich sein werden, um "Global-Change-Effekte" zu simulieren.

Was wir aber sicher brauchen, ist eine gnädige Asi Aq. Damit wir morgen wieder im Feld arbeiten können.

Andreas Richter

Redaktion: Warum ist es so wichtig in den Polargebieten über den Klimawandel zu forschen?

Andreas Richter: Erstens reagieren die Polargebiete viel empfindlicher auf Klimaveränderungen als der Rest der Welt, und die Erwärmung in den letzten Jahrzehnten war hier auch viel stärker als im globalen Mittel. Es liegt also nahe, hier die ökologischen Folgen der Klimaveränderung genauer anzuschauen. Zweitens stellen die Polargebiete eine ganz wichtige Komponente im globalen Klimasystem dar und sind insbesondere für die Nordhemisphäre und für Europa von eminenter Bedeutung.

Karl Reiter: Die prognostizierten, möglicherweise drastischen Veränderungen infolge des Klimawandels führten auch in der Prognostik der Vegetationsveränderungen zu einem raschen Handlungsbedarf. Eines der Hauptprobleme für Modellierungsverfahren besteht heute im weitgehenden Fehlen historischer Erhebungen, um Vergleiche zuzulassen. Unsere Arbeitsgruppe versucht seit mehr als zehn Jahren, solche Ersterhebungen mit standardisierten Verfahren zur Wiederauffindung durchzuführen. Diese für die Berge entwickelten Methoden übertragen wir hier auf die Polargebiete.

Redaktion: Warum sind die Polargebiete für unser Klima so wichtig?

Andreas Richter: Die Polarregionen sind besonders wichtige Bestandteile des globalen Klimasystems, weil aus diesen Gebieten permanent große Massen an kalter Luft und kaltem Wasser in die globalen Zirkulationssysteme der Atmosphäre und Ozeane eingebracht werden. Änderungen im arktischen Klima sind damit nicht nur für die Arktis selbst, sondern auch für das Klima und Wetter der gesamten Nordhemisphäre und der gesamten Erde von großer Bedeutung. Dazu kommt noch, dass die polaren Eiskappen, die rund 80 Prozent der globalen Süßwasser-Reserven beinhalten, eine wichtige Pufferfunktion gegen eine globale Klimaerwärmung haben, weil die weißen Eisflächen die einfallende Sonnenstrahlung zu einem Großteil reflektieren. Das wirkt einer schnellen Klimaerwärmung entgegen. Die Eis- und Schneebedeckung nimmt in der Arktis stark ab, und das könnte in Zukunft zu einer Beschleunigung der Erderwärmung führen.

Redaktion: Kann Ihre Forschung dazu beitragen, den Klimawandel zu verzögern oder aufzuhalten?

Andreas Richter: Leider nein. Wir beschäftigen uns vor allem mit den Folgen der Klimaänderung. Was wir wollen, ist, die Wirkungen von Klimaänderungen auf Ökosysteme und Ökosystem-Prozesse besser zu verstehen, damit wir die Folgen von Klimaänderungen besser vorhersagen können.

Karl Reiter: Gerade in Zeiten, wo globale Umweltprobleme überall beobachtet werden, sind die Ökosysteme der Gipfelregion der hohen Berge und der Polargebiete wichtige Indikatoren, die es erlauben, Effekte des Klimawandels oder der atmosphärischen Immissionen zu beobachten und zu untersuchen. Diese Ökosysteme sind hervorragende "ökologische Messgeräte". Unsere Forschungsarbeiten führen drastisch vor Augen, was mit der Umwelt und letztendlich auch mit uns Menschen in absehbarer Zeit geschehen kann. So wird vielleicht ein Umdenken induziert.

Redaktion: Inwiefern unterscheidet sich Grönland von den anderen arktischen Gebieten, in denen Sie bisher geforscht haben?

Michaela Panzenböck: Franz-Josef-Land, das ich bisher zweimal im Rahmen von Forschungsexpeditionen besuchte, ist eine der nördlichsten Landmassen dieser Erde. Das Klima ist rauer als in Zackenberg, wenngleich die Niederschläge auch dort sehr gering sind. Außerdem besteht Franz-Josef-Land aus über 190 Inseln, die sehr stark von Gletschern geprägt sind. Durch die starke Anbindung ans Meer sind dort Eisbären viel präsenter als in Zackenberg. Hier wird wissenschaftliches Arbeiten "nur" von Moschusochsen eingeschränkt.

Karl Reiter: Der wesentliche Unterschied in unserem Lebensumfeld ist, dass wir auf Franz-Josef-Land in einem Camp waren und hier auf einer Station leben. Und dieser Unterschied ist gewaltig - das Gefühl, jeden Kontakt zu dem, was wir unter Zivilisation verstehen, verloren zu haben, kam in Franz-Josef-Land unvergleichlich stärker auf. Wissenschaftlich gesehen forschen wir hier in der arktischen Tundra und nicht wie in Franz-Josef-Land in der polaren Kältewüste. In den eisfreien Regionen der polaren Kältewüste ist nur ein gering entwickeltes Pflanzenkleid anzutreffen. Hier auf Grönland finden sich in den eisfreien Regionen auch weite geschlossene Pflanzendecken, die man als Grasländer, Moore oder auch Zwergstrauchheiden bezeichnen kann. Beiden Gebieten ist natürliche eines gemeinsam - das gänzliche Fehlen von Bäumen.

Andreas Richter: Meine bisherigen Erfahrungen in arktischen Gebieten stammen vor allem aus der Tundra in Nord-Sibirien, wo ich auf der Taimyr- und der Gdanski-Halbinsel geforscht habe. Der Hauptunterschied zu diesen Gebieten ist, dass Ostgrönland viel trockener ist. Obwohl in der westsibirischen Arktis wie hier nur etwa 300 bis 400 mm Jahresniederschlag fallen, ist es in Sibirien unvergleichbar feuchter. Das liegt vor allem daran, dass die sibirische Tundra sehr flach ist, während hier in Grönland hohe und steile Berge dominieren. Nach der Schneeschmelze kann das Wasser hier gut abfließen und die Böden sind daher viel trockener. Dazu kommt noch, dass die Böden hier in Ostgrönland sehr sandig und gut drainiert sind. In Sibirien waren meine Gummistiefel das wichtigste Schuhwerk, während ich sie hier noch nicht einmal ausgepackt habe. Sehr angenehm!

Redaktion: Zum Alltag: Wie sieht die Infrastruktur in der Station aus? Was gibt es zu essen und was passiert mit dem Müll?

Karl Reiter: Die Station, die in diesen Tagen ihr zehnjähriges Bestehen feiert, besteht aus neun festen Holzhäusern. Diese teilen sich auf die Bereiche Forschung, Essen und Freizeit, Schlafen und Logistik auf. Die Labors erlauben auch die Durchführung von einfachen Standardanalysen, wobei für spezielle Verfahren eigene Geräte mitgebracht werden müssen. Der Bereich Essen und Freizeit zeichnet sich durch eine hervorragende Küche, ein gemütliches Speise- und Wohnzimmer aus, in dem sich eine reichhaltige Bibliothek zu grönländischen und arktischen Themen findet. Geschlafen wird in einfachen Stockbetten, doch nicht in Schlafsäcken, wie von anderen Forschungsreisen gewohnt.

Michaela Panzenböck: Die anwesende Mannschaft wird von zwei Köchen versorgt, die meistens zweimal warmes Essen auf den Tisch bringen. Es gibt sogar frisches Obst und Torten, falls jemand Geburtstag hat. Das ist möglich, da einmal in der Woche ein Flugzeug frische Nahrungsmittel bringt. Der anfallende Müll wird getrennt gesammelt und der meiste wieder ausgeflogen. Essensreste werden an die Fische im Tyroler Fjord verfüttert, Papier wird verbrannt.

Redaktion: Wie ist die Zusammenarbeit mit den Dänen?

Andreas Richter: Es sind zwar derzeit einige der verantwortlichen Wissenschafter nicht in der Station, aber wir werden in allen Bereichen ganz ausgezeichnet unterstützt. Es ist sehr erfreulich, dass wir nicht als Konkurrenz gesehen werden, sondern als willkommene Ergänzung oder Bereicherung. Wir können alle Labors und Einrichtungen benutzen. Auch in der Freilandarbeit ist man bemüht, uns zu helfen, wo es nur geht. Wir fühlen uns hier jedenfalls alle sehr wohl, die Atmosphäre ist entspannt. Es gibt trotz langer Arbeitstage keine Sitzungen, keine E-Mails oder ständig läutende Telefone. So gesehen sind Expeditionen schon auch immer ein bisschen Urlaub. (Interview: Michaela Hafner)