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Hawaiis Lavaflüsse, die man gesehen haben muss, sind die Heimat neuer, überraschender Ökosysteme

Vulkanologen haben ein Gespür für Understatement. Hier ist der Begriff für das brodelnde, spritzende flüssige Gestein von 2.000 Grad Fahrenheit, das heute Nachmittag in der Caldera des Vulkans Kilauea zu sehen ist: Lavasee. Als hätte ich ein stärkeres Fernglas, könnte ich Ruderboote und kleine Leute am Ufer ausmachen, die picknicken. Ich vergebe den Vulkanologen, denn keine Worte, die ich kenne, erfassen die schöne, gewalttätige Seltsamkeit geschmolzener Lava angemessen. Von den Aussichtspunkten im Hawaii Volcanoes National Park aus können Sie Kilaueas aufgewühlten „See“ sehen, und Sie können beobachten, wie seine Lavaröhren mehrere Meilen südöstlich in den Ozean bluten.

Aus all diesen Gründen ist Kilauea die Hauptattraktion des Parks. Aber übersehen Sie nicht Mauna Loa (ebenfalls aktiv, aber momentan "in Ruhe"). Mauna Loa hat die Kipuka-Trails. Kipukas wurden als lebende Laboratorien für die Evolution beschrieben. Es sind Taschenwälder, die von Lavaströmen isoliert sind, die um sie herum flossen, anstatt vorbei zu sein. Manchmal wurde das Grün verschont, weil es höher lag als das umliegende Gelände, und manchmal hatte es nur Glück. Mitglieder von Arten, die früher Rasen- und Tauschgene teilten, wurden von den magmatischen Pflasterteams der Natur getrennt. Wenn sich die Umgebungen in ihren jeweiligen Kipukas unterschieden, passten sie sich den örtlichen Gegebenheiten an und begannen sich separat zu entwickeln. Driftet genetisch weit genug und ihr werdet eine neue Spezies. Kipukas helfen, Hawaiis außergewöhnliche Speziationsrate zu erklären. Von nur 350 Insekten- und Spinnenkolonisierern hat Hawaii inzwischen 10.000 Arten. Aus sechs ursprünglichen Ansiedlungen von Vogelvorfahren sind 110 Arten geworden. Und weil Lavaströme leicht zu datieren sind, können Wissenschaftler zwei eng verwandte Arten betrachten und wissen, welche aus welchen hervorgegangen sind. Hawaii, schrieb ein Wissenschaftler, "ist Gottes Geschenk an den Evolutionisten."

Ein massiver Lavastrom vom Kilauea-Vulkan fließt bei Sonnenaufgang aus einer Lavaröhre am Kamokuna-Ozeaneintritt auf der Südostseite der Big Island in den Ozean. Gutschrift Elyse Butler

Steve Hess, ein Wildbiologe, der in der Kilauea Field Station des Pacific Island Ecosystems Research Center des US Geological Survey arbeitet, bot an, mir ein paar Kipukas entlang des Kaumana Trail an der Ostflanke von Mauna Loa zu zeigen. (Der nahe gelegene Puu Oo Trail durchquert auch Kipukas.) Ein Großteil der hier durchgeführten Evolutionsforschung hat sich auf Drosophila-Fruchtfliegen konzentriert. Dies liegt zum Teil daran, dass sie nur von kurzer Dauer sind. Eine Generation kommt und geht in ein paar Wochen, so dass sich entwickelte Merkmale viel schneller zeigen als bei Säugetieren. Und Drosophila sind arme Flieger, die selten zwischen Kipukas pendeln. Von einem (oder einigen) Einwanderern aus Asien hat Hawaii inzwischen 800 Drosophila-Arten. (Und anscheinend ebenso viele Drosophila-Forscher. Das in den 1960er-Jahren begonnene hawaiianische Drosophila-Projekt ist noch in vollem Gange.)

Der Kaumana Trail ist eine leichte Wanderung, die sich über breite, abgerundete Mondkuchen aus Pahoehoe-Lava windet. (Pahoehoes Scrabble-freundlicher Cousin aa - eine Art kniehohes Steinpopcorn - ist in der Gegend ebenfalls reichlich vorhanden, aber schwierig zu wandern.) Obwohl die Vegetation entlang des Pfades spärlich ist, ist der Kontrast von schwarzer Lava und Lava reichlich schön das helle Grün der Sträucher und Gräser, die es schaffen, Wurzeln in den organischen Trümmern zu schlagen, die sich zwischen Hügeln von Pahoehoe ansiedeln. Abgesehen von ein paar dreißig Zentimetern großen Ohia-Bäumen sind wir die größten Organismen auf dem Weg. Hess weist auf hawaiianische Blaubeeren hin, die weniger blau (sie sind rot) sind als die Blaubeeren anderer Staaten.

Nach einer Wanderung von 15 Minuten erscheint rechts von uns ein Bestand älterer Ohia-Bäume: Kipuka! Obwohl es klein ist (ungefähr 9 Morgen) und kein Schild die Grenze markiert, ist es nicht schwer zu lokalisieren. Es ist wie wenn mein Mann die Haarschneidemaschine an die Haare nimmt. Hey, Lava, du hast eine Stelle verpasst. Während wir ins Landesinnere vordringen, kommen Baumfarne in Sicht und dichtes Unterholz verlangsamt unsere Reise. Wir sehen keine Lava mehr unter den Füßen, weil sie unter 3.000 bis 5.000 Jahren verrotteter Stämme und Blätter begraben ist. Hier ist es nur viel unordentlicher. Ich schaue auf und sehe einen blauen Küchenschwamm am Stamm eines Ohia-Baumes, als hätte jemand anderes den gleichen Gedanken gehabt. Hess erklärt, dass die Forscher die Schwämme in hefigem Wasser einweichen, um Fruchtfliegen anzulocken, und ein paar Stunden später mit einem Aspirator zurückkehren, um sie für das Studium aufzusaugen. Die Schwämme sollen runterkommen, wenn das Projekt endet, nicht nur, weil sie Schandflecken haben, sondern weil es respektlos ist, Abfall im Wald zu lassen. Gottheiten der hawaiianischen Mythologie können die Form natürlicher Elemente annehmen, darunter der Wald selbst (der Gott Kamapuaa) und die Lava (die Göttin Pelé). Dies erklärt die Beschilderung des Hawaii Volcanoes National Park, die die Besucher ermahnt: „Braten Sie keine Marshmallows über Lava (Pele).“

Schatten im Kipuka macht es merklich kühler als draußen auf den Lavafeldern. Hier ist es auch lauter. Kipukas bieten Nahrung und Unterkunft für mehr als ein halbes Dutzend stimmgewaltiger endemischer Vogelarten. Schwärme von scharlachrotem Apapane - Honigkuchen - sorgen für pfeifendes Geplauder. Die Songs unterscheiden sich subtil von einem Kipuka zum anderen. Ich hatte gehofft, diese Honigkräuter-Dialekte in den Kipukas, die wir heute besuchen, hören zu können, weil die Unterschiede vor der Speziation liegen. Aus den Vorfahren der Honigkräuter, die vor fünf bis sechs Millionen Jahren auf Hawaii ankamen, haben sich mindestens 54 verschiedene Arten entwickelt. Hess erklärt, um die Unterschiede zu erkennen, müsste man sich Spektrogramme ansehen: visuelle Darstellungen von Frequenz, Tonhöhe und Lautstärke - eine Art EKG für Vogelstimmen.

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Dieser Artikel ist eine Auswahl aus der April-Ausgabe des Smithsonian-Magazins

Kaufen Kilauea ist Hawaiis aktivster Vulkan. Sein Name bedeutet in der Landessprache "spucken". (Elyse Butler) Kilauea beleuchtet den Morgenhimmel mit Dampf und Feuer im Hawaii Volcanoes National Park. (Elyse Butler) Lavafelder auf der Puu Huluhulu Kipuka (Elyse Butler)

Das mache ich an einem anderen Tag, an der Universität von Hawaii in Hilo, im Bioakustiklabor des Biologen Patrick Hart. Da das zu untersuchende Material solide ist, fehlen dem Labor die stereotypen Merkmale der Biologie. Keine Mikroskope oder Autoklaven, nur Computer, die in zwei langen Reihen angeordnet sind. Hart bleibt stehen, während ich dort bin, und ich bitte ihn, etwas für mich zu klären. Angesichts der Tatsache, dass Vögel von Kipuka zu Kipuka fliegen können - das heißt, sie sind nicht isoliert wie Pflanzen oder Schnecken oder schwache Flieger wie Drosophila - warum haben sie so dramatisch spezifiziert?

Angenommen, eine Population von Papane wird durch Lavaströme gespalten, beginnt Hart. Obwohl die Vögel in der Lage sind, zu ihren Kipukas zu fliegen, verbringen sie viel mehr Zeit in ihren eigenen. Wie New Yorker in verschiedenen Bezirken entwickeln sie unterschiedliche Akzente oder „Slang“, wenn Sie so wollen. Wenn eine Apapane zu einem fernen Kipuka reist, erkennt sie möglicherweise das Lied der Einheimischen nicht. Dies ist der Schlüssel, weil Vogelgesang der erste Weg ist, wie eine weibliche Papanin die Angemessenheit eines Mannes als Partner beurteilt. Er mag ein gutes Gespräch führen, aber sie weiß nicht, was er sagt. Genetisch sind die beiden noch lebensfähig - sie wären in der Lage, Nachkommen zu zeugen - aber verhaltensmäßig sind sie es nicht. Sie werden sich nie anschließen. Bald (evolutionär gesehen) werden die Vögel dieser beiden Kipukas so weit auseinander gehen, dass sie als separate Arten eingestuft werden können. Auf diese Weise können Kipukas die schnelle Artbildung von hawaiianischen Vögeln vorantreiben und erklären.

Harts Kollegin Esther Sebastian Gonzalez zeigte mir ihr Glossar mit handgezeichneten Notationen für 348 verschiedene Silben, die von einer Papanerart gesungen wurden. Sie sind wie Hieroglyphen unbekannter Bedeutung. Obwohl sie sie nicht übersetzen kann, weiß sie, dass sie nicht zufällig sind. Eine Silbengruppierung kann es Mitgliedern einer Herde ermöglichen, im belaubten Kipuka-Baldachin den Überblick zu behalten. Andere können Warnungen, Flirts, ein Tipp sein. Geh nicht ohne mich. Wilde Katze! Genialer Nektar hier. Ein Trottel hat einen Schwamm in meinem Garten zurückgelassen.

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Der Kaumana Trail macht es leicht, einer dieser nervigen Wanderer zu sein, die die Namen aller Pflanzenarten, an denen sie vorbeikommen, ausrufen können. Auf diesen Lavafelder gibt es ein Dutzend oder so einheimische. Dies ist alles, was Kamapuaa in den über 150 Jahren seit Peles Durchbruch geschafft hat.

(Guilbert Gates / Alamy) Ohelo-Beeren wachsen entlang des Kaumana Kipuka-Pfades (Elyse Butler) Aus Lava-Rissen sprießen Farne (Elyse Butler) Die Lehua-Blume gedeiht in einem Kipuka. (Elyse Butler) Ein Lavastrom aus Kilauea explodiert in den Ozean. Besucher müssen vier Meilen wandern oder Fahrrad fahren, um diesen Anblick zu erblicken. (Elyse Butler)

Hawaiis Ökosysteme sind so isoliert - und damit so einfach -, dass Ökologen die typische Reihenfolge der Ankunft auf neuer Lava nachsagen können. Flechten erscheinen zuerst und benötigen nur Luft, Feuchtigkeit und Gestein. Tote, zerfallende Flechten bilden das dürftige Substrat, auf dem sich alles andere festsetzen kann. Moos und Farne sind frühe Siedler sowie der äußerst anspruchslose Ohia-Baum, der den größten Teil der Biomasse in einem einheimischen hawaiianischen Wald ausmacht.

Die Blätter und die roten, stacheligen Staubblätter und andere Rückstände der Ohia-Tropfen und der Schatten, den sie spenden, bilden die Grundlage für die nächste Welle des Pflanzenlebens: Keulenmoos, Gräser, Sträucher. Aus diesem Grund ist eine neue Pilzkrankheit mit dem Namen Rapid Ohia Death so besorgniserregend - warum, wie Hess es ausdrückt: „Alle schreien mit den Händen in der Luft. Die Landschaft, wie wir sie kennen, wird von dieser Art angetrieben. “

Die Einfachheit von Hawaiis Ökosystemen ist ein weiterer Grund, warum es Forscher anzieht. Es ist einfach, die Auswirkung eines Anstiegs der Population einer Art auf eine andere zu isolieren. "An einem Ort wie Costa Rica", sagt Hess, "ist es nur eine riesige Masse von Hunderten von Arten." Es ist zu kompliziert, mit Sicherheit zu wissen, was was verursacht.

In Hawaiis Einfachheit liegt Schönheit, nicht nur für den Ökologen, sondern auch für den Reisenden. Am Tag meiner Ankunft mietete ich ein Fahrrad und fuhr bis zu dem Punkt an der Küste, an dem einige der neuesten Lavaröhren von Kilauea ihren Inhalt in den Ozean sickerten. (Wenn sich ein Lavastrom abkühlt, bildet er eine röhrenförmige Kruste, die die Lava im Inneren isoliert und heiß genug hält, um weiter zu fließen.) Die Schotterstraße durchquert das einfachste Ökosystem von allen: die welligen Brownie-Teig-Ebenen der jüngsten Flüsse von Kilauea. Hier draußen gibt es keine Kipukas: Nur eine Meile um Meile der schwarzen Wellen, die früher als Magma bekannt waren. Eine Postkarte aus den unergründlichen Innereien der Erde. Mit dem weiß gekappten Kobaltwasser dahinter war die Szene sowohl atemberaubend als auch apokalyptisch.

Eine halbe Stunde lang saß ich auf einer Klippe und beobachtete, wie geschmolzene Lava Meerwasser in einen schnell aufsteigenden Dampfkumulus verwandelte. Während die Lava abkühlt und hart wird, dehnt sich die Insel von Minute zu Minute aus. Dies ist der Prozess, durch den ganz Hawaii entstanden ist. Wenn Sie auf dem Kaumana Trail in ein Kipuka steigen, können Sie in wenigen Schritten von einem 162 Jahre alten zu einem 5.000 Jahre alten Ökosystem wechseln. Eine fantastischere Reise ist kaum vorstellbar.

Der Boden in der Nähe von Kilauea ist schwarz und steinig, aber das hat die Einheimischen nicht davon abgehalten, dort billige Grundstücke zu kaufen und Häuser zu bauen. Die Lava des Vulkans fließt in der Regel eher als dass sie ausbricht, was es weniger wahrscheinlich macht, dass die Bewohner auf einen Tod wie in Pompeji stoßen. (Elyse Butler) Ein Papane sitzt auf einem Ohia-Baum. Diese Vögel, auch als Honigkuchen bekannt, leben auf sechs der acht Hauptinseln Hawaiis. Hawaiianische Adlige schmückten ihre Umhänge und Helme mit den charakteristischen roten Federn des Vogels. Heute ist Malaria die größte Bedrohung für den Papst. (Elyse Butler) Das Puu Huluhulu Kipuka ist ein Schutzgebiet für einheimische Bäume. (Elyse Butler)
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