Wir alle haben inzwischen das Bild des Eisbären gesehen, dessen gebieterische Präsenz durch die Isolation auf einem bitter kleinen Eisstück, das von einem Kobaltmeer umgeben ist, das es nicht geben sollte, verringert wird. Als symbolischer Ausdruck des raschen Klimawandels ist es unbestreitbar zwingend.
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Aber wenn Sie wirklich besser verstehen wollen, was in der Arktis und Subarktis vor sich geht, müssen Sie stattdessen einen Organismus bewundern, der weitaus bescheidener und unbekannter ist als der Eisbär: die Korallenalgen der Gattung Clathromorphum .
Es sind keine Algen, wie man sie sich normalerweise vorstellt, sondern etwas Schleimiges und Grünes, das am Strand oder auf einem Teich schwimmt. Corallines sind rote Algen, die harte Kalziumkarbonatschalen um jede Zelle haben und weltweit wachsen. Korallenalgen der Gattung Clathromorphum sind spezifisch für die hohen Breiten und das kalte Wasser der Arktis und Subarktis. Sie erzählen wichtige Geschichten über ihren Ozean und wie er sich im Laufe der Jahrhunderte verändert hat.
Wissenschaftler sagen, dass sie auch ein wichtiges Informationsarchiv sind. Das liegt daran, dass Algen Jahr für Jahr in unterschiedlichen Schichten wachsen und dabei fleißig ihre Umgebung aufzeichnen.
„Es gibt andere Meeresarchive in der Arktis, wie Tiefseesedimentkerne und kurzlebige Muscheln, aber Korallenalgen sind die einzigen Archive, die jahrhundertelang Oberflächenbedingungen mit saisonalen Auflösungen aufzeichnen“, sagt Jochen Halfar, Associate Professor der Geologie an der Universität von Toronto und leitender Wissenschaftler in der Paleoclimate and Paleoecology Research Group. „Wir haben einige landgestützte Archive, zum Beispiel Eisbohrkerne von Gletschern und Eisschildern. Aber das ist nicht das Meeresklima, und die Rotalgen ermöglichen es uns jetzt erstmals, das Meeresklima der hohen Breiten von Jahr zu Jahr in die Vergangenheit zu rekonstruieren. “
Korallenalgen wachsen auf hartem Untergrund, bedecken Felsbrocken und andere Strukturen wie Hartschalenteppiche und haben die Farbe eines Dolores-Umbridge-Tweedanzugs. (Maggie D. Johnson, NMNH) 
Clathromorphum ist von besonderem Interesse für Wissenschaftler geworden, da es dort lebt und in der Lage ist, sehr, sehr lange zu gedeihen - möglicherweise Tausende von Jahren. (Nick Caloyianis) 
Da es sich um Pflanzen handelt, photosynthetisieren sie das Sonnenlicht, um zu wachsen, und während sie wachsen, entwickeln Korallenalgen eine starre Skelettstruktur aus Calciumcarbonat, die sich im Laufe der Zeit aufbaut. (Walter Adey) Wie weit in der Vergangenheit lag der Schwerpunkt der Karriere von Walter Adey, emeritierter Wissenschaftler und Kurator beim National Museum of Natural History in Smithsonian. Eine 1.200 Jahre alte Probe von Korallenalgen, die Adey und sein Team 2013 vor der Küste von Labrador gesammelt haben, ist eines von Hunderten selten gezeigten Museumsexemplaren, die in der Ausstellung „Objects of Wonder“, die am 10. März 2017 eröffnet wurde, zu sehen sind show untersucht die kritische Rolle, die Museumssammlungen bei der wissenschaftlichen Suche nach Wissen spielen.
In jedem Fall ist Adey der Gründungsvater von Coralline Study, der seit seinem Eintreffen in der Smithsonian Institution im Jahr 1964 Proben sammelt und nach ihren Geheimnissen sucht (er ist erst im letzten Jahr in den Ruhestand getreten, obwohl dies nicht bedeutet, dass sich sein Studium der Coralline verlangsamt hat) ). Vor allem durch seine Bemühungen, die er in der Arktis durch die Tropen sammelte, oft auf Schiffen, die er selbst gebaut oder umgerüstet hatte, sind rund 100.000 Proben von Korallinen verschiedener Arten in der Sammlung des Museums untergebracht.
Clathromorphum ist jedoch von besonderem Interesse für Wissenschaftler geworden, da es dort lebt und in der Lage ist, eine sehr lange Zeit - möglicherweise Tausende von Jahren - zu gedeihen und gleichzeitig Klimainformationen zu archivieren, während sie wachsen.
"Korallenriffe in den Tropen wurden verwendet, um vergangene Umgebungen zu bestimmen", sagt Adey. „Aber in der Arktis gibt es keine Flachwasserkorallenriffe. Es gibt extrem tiefe Korallen, aber diese unterscheiden sich stark von den Gattungen und Arten tropischer Korallenriffe und sie haben die vergangene Geschichte der Arktis kaum beeinflusst. Die einzigen wirklichen Ursachen des Alterns und des Klimas in der Vergangenheit, insbesondere der Temperatur, sind Korallen, und dies ist relativ neu. “
Korallenalgen wachsen auf hartem Untergrund, bedecken Felsbrocken und andere Strukturen wie Hartschalenteppiche und haben die Farbe eines Dolores-Umbridge-Tweedanzugs.
Da es sich um Pflanzen handelt, photosynthetisieren sie das Sonnenlicht, um zu wachsen, und während sie wachsen, entwickeln sie eine starre Skelettstruktur aus Calciumcarbonat, die sich im Laufe der Zeit aufbaut. Wie Bäume auf fester Erde dokumentieren sie ihr Wachstum in Ringen oder Schichten - "Bäume des Meeres", nennt Halfar sie. Da sie bei mehr Licht stärker wachsen, können Wissenschaftler die jährliche Meereisbedeckung anhand der Dicke des Rings oder der Schicht jedes Jahres abschätzen.
Walter Adey (Mitte) mit den Tauchern Thew Suskiewicz (links) und Mike Fox zeigt ein 17-Pfund-Exemplar von Korallenalgen, die vor der Insel Kingitok in Labrador gefunden wurden. (David Belanger) „Wenn man ein Jahr vergleicht, in dem das Meereis sehr früh in der Saison zerfällt, in dem die Algen mehr Licht erhalten und mehr wachsen konnten als in anderen Jahren, in denen das Meereis immer länger bedeckt war, können wir kalibrieren, wie lange es dauert Es gab Meereis während eines bestimmten Jahres, basierend auf der Breite dieser Schichten “, sagt Halfar.
Wissenschaftler bestätigen diese Daten mit Satellitenbildern, die seit den 1970er Jahren aufgenommen wurden und die Meereisbedeckung zeigen. Da diese Werte kalibriert sind, können Forscher die Algen nutzen, um die Meereisbedeckung zu analysieren, lange bevor Satellitenbilder verfügbar waren. Die Bereitstellung dieser Langzeitdaten ist eine wichtige Rolle, die die Algen spielen, um die Auswirkungen des vom Menschen verursachten Klimawandels in der Arktis und der Subarktis besser zu verstehen.
"Wir haben keine andere Möglichkeit, die Oberflächenbedingungen der Ozeane in der Arktis mit einer jährlichen Auflösung in den letzten paar hundert Jahren zu rekonstruieren", sagt Halfar. „Wir haben nur sehr wenige Beobachtungsdaten aus der Arktis, weil dort nicht viele Menschen lebten und an sehr vielen Orten Messungen durchführten. Ein Großteil davon stammt aus Satellitendaten, und das erst seit den 1970er Jahren. “
Diese großen Datenlücken, bevor Satellitenbilder verfügbar waren, sind aufgrund der zyklischen Natur der Klimamuster von Bedeutung. Die atlantische Multidecadal-Oszillation, die sich auf die Meeresoberflächentemperatur auswirkt und die atlantische Hurrikansaison, die Dürre in Nordamerika, den Schneefall in den Alpen und den Niederschlag in der afrikanischen Sahelzone beeinflussen kann, unter anderem weitreichende Auswirkungen, wirkt sich auf einen Zeitraum von 50 bis 40 Jahren aus 70-jährige Zeitskala im hohen Nordatlantik.
„Wenn Sie also über 45 Jahre gute Beobachtungsdaten [von Satelliten] verfügen, können Sie sich vorstellen, dass Sie nur einen halben Zyklus erfassen“, sagt Halfar. "Wir müssen das Klima der Arktis in eine längerfristige Perspektive rücken, um das Klimasystem vollständig zu verstehen und den Klimawandel in die Zukunft zu projizieren."
Oberflächenbedingungen sind jedoch nur ein Teil der Geschichte, die Corallines erzählen, und da Wissenschaftler neue Technologien einsetzen, können sie noch mehr Fragen stellen.
"Nur die Oberseite ist lebendes Gewebe, aber es bildet diese Masse, die während ihres gesamten Lebens Veränderungen in der Umwelt aufzeichnet", sagt Branwen Williams, Assistenzprofessor für Umweltwissenschaften am WM Keck Science Department von Claremont McKenna, Pitzer, und Scripps Colleges. „Die Chemikalien, die sie in ihren Skeletten bilden, ändern sich je nachdem, was in der Umgebung um sie herum passiert. Sie konzentrieren mehr Magnesium in ihren Skeletten, wenn die Temperatur wärmer ist, und weniger, wenn es kälter ist. “
Durch die Analyse des Magnesiumgehalts in den Schichten können Wissenschaftler Daten zur Wassertemperatur bis zu einem Zeitraum von sechs Monaten abrufen, beispielsweise vom Frühjahr, wenn sich das Wasser erwärmt, bis zum Winter. Die Analyse von Barium kann dabei helfen, den Salzgehalt zu bestimmen. Und auf dem neuesten Stand der Coralline-Forschung verwenden Williams und ein Kollege Borisotope, um den pH-Wert zu bestimmen, eine weitere wichtige Komponente in der Wasserchemie.
Währenddessen zeigen Adey und seine Postdoc-Stipendiatin Merinda Nash aus Australien anhand der High-Tech-Instrumente der Mineralogie-Abteilung des Museums, dass die verkalkten Zellwände der Korallinen außerordentlich komplex sind und viele Arten von Carbonatmineralien und Mikrostrukturen im Nanometerbereich aufweisen . Diese neuen Informationen helfen bei der Feinabstimmung der Archive der Klimatologen.
Während diese Laborarbeit unser Verständnis darüber erweitert, wie viel Korallinen uns sagen können, bleibt das Auffinden und Sammeln von Clathromorphum eine arbeitsintensive und schwierige Aufgabe, bei der Taucher bei eisigen Wassertemperaturen arbeiten müssen.
Die anfängliche Arbeit von Adey mit Korallinen begründete die weltweite Vielfalt. Und vor Jahrzehnten konnte er massive karibische Korallenriffe zeigen, die bis zu 3.000 Jahre alt waren und nur durch den Meeresspiegel begrenzt wurden. Als die Fragen im Zusammenhang mit dem Klimawandel, insbesondere in der Arktis, immer dringlicher wurden, konzentrierte er sich darauf, Proben von Clathromorphum zu finden, die Hunderte, wenn nicht Tausende von Jahren alt sind.
Auf drei Expeditionen zwischen 2011 und 2013 deckten Adey und sein Graduiertenteam einen Großteil der Küste Labradors ab, um nicht nur die ältesten Exemplare von Clathromorphum zu finden, sondern auch zu analysieren, unter welchen Umweltbedingungen die Algen am besten wachsen konnten ohne von Eis zerdrückt, von Muscheln durchbohrt oder auf andere Weise durch natürliche Faktoren beeinträchtigt zu werden.
Sie fanden Proben, die bis zu 1.800 Jahre alt waren, in speziellen Umgebungen, in denen die Korallinen viel älter werden könnten, weil lochbohrende Organismen nicht überleben konnten. Sie waren auch in der Lage, eine Art Substrat zu kartieren, auf dem Wissenschaftler bei zukünftigen Expeditionen viel mehr Algen in der gesamten Arktis erwarten konnten.
So reiste Halfar im vergangenen Sommer von Grönland in die Nordwestpassage, um nach Clathromorphum zu suchen. Sein Fokus liegt darauf, Proben, die bis zu 200 Jahre alt waren, an möglichst vielen Orten in der Arktis zu finden, um einen breit angelegten Datensatz zu erstellen, der vor dem Ausbruch der industriellen Revolution erstellt wurde, als der CO2-Fußabdruck des Menschen dramatisch anstieg.
"Was jetzt als möglich erscheint, ist die Schaffung eines Netzwerks von Klimarekonstruktionen seit etwa 150 Jahren, und selbst das ist ein großer Schritt weiter, als nur mit Satellitenbeobachtungen aus den 1970er Jahren zu arbeiten", sagt er. „Jede Region ist anders in Bezug auf den Meereisverlust. Mit diesem breiten Netzwerk in der Arktis können wir den Meereisverlust in jedem Gebiet detailliert untersuchen. “
" Objekte des Wunders: Aus den Sammlungen des Nationalen Museums für Naturkunde" ist vom 10. März 2017 bis 2019 zu sehen.
