Wie haben sich die Seen im Norden im Laufe von 25 Jahren Klimawandel verändert? Diese Frage veranlasste eine Gruppe der Fakultät für Forstwirtschaft, Geographie und Geomatik, die dem Zentrum für Nordstudien angegliedert ist, im Jahr 2021 zu einer Reise in die James Bay und die Hudson Bay, nach einer ersten Expedition im Jahr 1995.
Seen und Süßwassergewässer an der Oberfläche sind im Norden sehr zahlreich. — Mit freundlicher Genehmigung
Damals hatte Professor Reinhard Pienitz nahezu 70 Seen beprobt, die sich im borealen Wald im Süden und in der Tundra im Norden befinden. Der Forscher hatte dort Diatomeen untersucht, einzellige Algen, die sich sehr schnell vermehren und die Grundlage der Nahrungskette bilden. "Wasserlebende Mikroorganismen sind gute Indikatoren für die Bedingungen in den Seen", erklärt Professor Pienitz. Diese wissenschaftliche Mission ermöglichte es, ein Bild der physikalischen, chemischen und biologischen Bedingungen der Seen vor der Erwärmung zu zeichnen.
Im Jahr 1995 stimmte der Zustand der Seen mit dem Übergang der Landvegetation überein. "Die Seen im borealen Wald werden mit vielen organischen Stoffen gespeist, was ihnen eine bräunliche Farbe verleiht, wie bei Tee", erzählt der Forscher. "Im Norden sind die Seen fast durchsichtig, weil sie wenige Nährstoffe enthalten", berichtet Professor Pienitz.
Seen in den borealen Wäldern sind nährstoffreicher und haben eine bräunliche Farbe. — Mit freundlicher Genehmigung Ein Vierteljahrhundert des Wandels
Professor Dermot Antoniades und die Doktorandin Marie Alibert kehrten 25 Jahre später zurück, um die Beprobungskampagne zu wiederholen. Die blanken Felsen und Sträucher der Tundra hatten einer dichten Vegetation Platz gemacht. Einige einst leicht zugängliche Seen waren nun versteckt. "Wir mussten Macheten benutzen, um uns einen Weg durch das Gebüsch zu bahnen", erzählt die Doktorandin, Erstautorin der Studie.
Diese Verschiebung des borealen Waldes nach Norden hatte zur Folge, dass sich die Bedingungen in den Seen und damit auch die dort lebenden Mikroorganismen-Populationen veränderten. "Wenn die Bedingungen für bestimmte Arten, die beispielsweise besser an Wärme oder Nährstoffe angepasst sind, günstiger werden, werden sie dies nutzen, um sich schneller zu vermehren. Die dominante Art wird sich ändern", erklärt Professor Antoniades.
Beim Vergleich der Daten von 1995 und 2021 stellten die Wissenschaftler fest, dass die typischen Bedingungen der südlichen Seen – bräunlicher und nährstoffreicher – nun viel weiter nördlich anzutreffen waren. In nur 25 Jahren hatte sich diese ökologische Übergangszone um mindestens 68 km und stellenweise bis zu 148 km verschoben, eine beträchtliche Distanz laut Marie Alibert.
Ein weiterer auffälliger Unterschied: Die Übergangszonen zwischen borealem Wald und Tundra stimmten nicht mehr, anders als 1995 beobachtet, immer mit der Vegetation überein. "Die Seen reagieren schneller auf den Klimawandel", erklärt Professor Antoniades. Auch wenn die Vegetation eine große Rolle spielt, können andere Faktoren wie das Tauen des Permafrosts oder die Erwärmung der Seen die Eigenschaften des Wassers verändern.
Um besser zu sehen, ob diese Umwälzungen völlig neu sind oder sich bereits in der Vergangenheit ereignet haben, entnahm das Team auch Sedimentkerne vom Grund der Seen. Diese Säulen ermöglichen es, die Geschichte der Seen zu rekonstruieren und zu prüfen, ob die Ökosysteme bereits solch schnelle Übergänge durchlaufen haben.
Das Forschungsteam nutzte einen Helikopter, um zu den entlegeneren Seen zu gelangen. — Mit freundlicher Genehmigung Noch unbekannte Auswirkungen
Diese Verlagerung der Bedingungen von Süden nach Norden könnte Auswirkungen auf die Biodiversität haben. "Es besteht das Risiko einer Homogenisierung der Arten, wenn alle Wasserlebensräume einander ähneln. Arten, die besser an Kälte und wenig organisches Material angepasst waren, werden tendenziell verschwinden", fügt Marie Alibert hinzu.
Laut Reinhard Pienitz ermöglicht die Studie, nahezu unsichtbare Auswirkungen des Klimawandels zu beleuchten. "Auch wenn wir sie nicht bemerken, sie haben bereits begonnen und wir kennen die langfristigen Folgen nicht, insbesondere für die nordischen Gemeinschaften, die von diesen Seen für Trinkwasser und Fischerei abhängen."
Das Forschungsteam würde gerne häufiger in diese nördliche Region zurückkehren, um die Veränderungen zu dokumentieren. Für Professor Pienitz ist diese Kontinuität wertvoll. "Es ist ziemlich selten, über eine lange Datenreihe von einem Vierteljahrhundert zu verfügen. Wir haben eine goldene Gelegenheit, die Folgen der Erwärmung zu bewerten."
Die Studie wurde in der Zeitschrift
Scientific Reports veröffentlicht.
Quelle: Universität Laval