Auf den Großen Seen machen Wissenschaftler einen „Winterfang“ seltener Daten | Wissenschaft

Home Wissen Auf den Großen Seen machen Wissenschaftler einen „Winterfang“ seltener Daten | Wissenschaft

GREEN BAY, WISCONSIN—An einem bitterkalten Tag hier Anfang dieser Woche stand Kirill Shchapov 200 Meter vom Michigansee entfernt und benutzte einen grünen Bohrer, um in eine schimmernde Eiskappe zu bohren, die sich bis zum Horizont erstreckte. Eine Wasserfontäne brach aus, als er den Bohrer aus dem Loch zog. Aber bald waren Shchapov, ein Limnologe an der University of Minnesota (UM), Duluth, und andere Forscher damit beschäftigt, Netze und Instrumente durch die Öffnung zu senken, Wasserproben und lebende Muscheln am Grund des Sees in etwa 5 Metern Tiefe zu sammeln.

Die eisige Feldarbeit ist nur ein Teil einer ehrgeizigen US-amerikanischen und kanadischen Forschungsanstrengung – Winter Grab genannt –, die darauf abzielt, besser zu verstehen, wie die fünf Großen Seen im tiefsten Winter funktionieren und wie der Klimawandel ihre Ökosysteme umgestaltet. Am 14. Februar setzten Dutzende von Forschern aus 19 Forschungsinstituten und Regierungsbehörden im Rahmen einer einwöchigen Kampagne, die zeitlich auf die schwerste Eisbedeckung der Saison abgestimmt war, Schlitten, Schneemobile und sogar Luftboote und Eisbrecher ein, um an etwa 30 Standorten zu stationieren studieren Sie das Leben und die Chemie der Seen.

Wissenschaftler haben solche Studien lange in den wärmeren Monaten durchgeführt, aber „die Großen Seen und große Seen im Allgemeinen haben eine besonders akute Winterwissenslücke“, sagt der UM-Limnologe Ted Ozersky, der die Wintergrab leitete. Der Versuch, die Seen nur anhand von Warmwetterstudien zu verstehen, fügt Shchapov hinzu, sei, als würde man nur ein halbes Buch lesen: „Wie entwickelt sich die Geschichte?“

Ozersky hatte die Idee für den Winter Grab nach einem Lakes Science Workshop im Jahr 2019, der den Mangel an Kaltwetterdaten hervorhob: Weniger als 5 % der Studien zu den Großen Seen wurden beispielsweise im Winter durchgeführt. Einer der Gründe für die saisonale Verzerrung ist laut den Forschern, dass die Seen im Winter oft als relativ ruhend und uninteressant galten. Darüber hinaus nehmen Universitätsforscher normalerweise im Frühling und Sommer Proben, wenn das Wasser sicherer und zugänglicher ist und keine Vorlesungen stattfinden. Infolgedessen wissen Wissenschaftler relativ wenig darüber, wie Seeorganismen im Winter grasen, konkurrieren und jagen oder wie Nährstoffkreisläufe saisonal variieren.

Heute bedroht der Klimawandel diese Ökosysteme der kalten Jahreszeit. Eine im vergangenen Jahr veröffentlichte Studie in Natur Geowissenschaften, fanden beispielsweise heraus, dass Seen mit jedem Anstieg der globalen Lufttemperatur um 1 °C fast 10 Tage Eisbedeckung verlieren. Und eine Analyse veröffentlicht in Geophysikalische Forschungsbriefe im Jahr 2015 zeigte, dass die Großen Seen von 235 Seen weltweit zu den sich am schnellsten erwärmenden gehören. Der Obere See ist jetzt jeden Winter etwa 2 Monate länger eisfrei als Ende der 1850er Jahre und einige Wissenschaftler sagen voraus, dass die Großen Seen bis zum Ende des Jahrhunderts eisfrei sein werden.

„Wir verlieren Eis, ohne wirklich klar zu verstehen, was wir in Bezug auf die Ökologie unter diesem Eis verlieren“, sagt Stephanie Hampton, Süßwasserwissenschaftlerin an der Washington State University, Pullman, die nicht am Winter beteiligt ist Greifen. Die Unterseite von Eiskappen kann zum Beispiel Lebensraum für Plankton und Mikroben bieten, und die Ausdehnung und Dicke der Eisdecke kann die Lichtmenge verändern, die ins Wasser gelangt, was chemische und biologische Prozesse beeinflusst.

Vor Green Bay sammelten Wissenschaftler diese Woche Krüge mit Wasser, um aktive Mikroorganismen unter dem Eis zu katalogisieren und zu untersuchen, wie sie die Nährstoffkreisläufe beeinflussen könnten. Die Proben gehen an das Labor der Biogeochemikerin Maureen Coleman an der University of Chicago, die DNA-Sequenzierung und andere Methoden verwenden wird, um Mikroben und andere Organismen zu identifizieren. Die Daten ergänzen einen ähnlichen 5-Jahres-Datensatz, den Colemans Labor bereits aus Proben zusammengestellt hat, die in den wärmeren Monaten entnommen wurden.

„Vielleicht gibt es neue Arten, die Spezialisten sind und im Winter auftauchen – wir haben wirklich keine Ahnung“, sagt Coleman. Sie nennt den Winter Grab – der Anfang nächster Woche endet – „beispiellos“ und „aufregend, da wir in derselben Woche eine Momentaufnahme dieses riesigen geografischen Gebiets erhalten“.

Andere Forscher untersuchen Winteralgenpopulationen, die helfen könnten, die Wahrscheinlichkeit von Algenblüten im Sommer vorherzusagen. Eines sei klar, sagte Shchapov, als er sich darauf vorbereitete, ein Gerät zur Messung des Sauerstoffgehalts in das Loch zu tauchen: Ein See im Winter „ist überhaupt nicht tot“.

Letztendlich hoffen die Forscher von Winter Grab, dass ihre Ergebnisse die Bemühungen anregen werden, Winterseen in noch größerem Maßstab zu untersuchen, indem Eisbrecher, schwimmende Bojen und unter dem Eis verankerte Instrumente verwendet werden. „Im Winter gab es diese Forschungswelle“, sagt Hampton, „weil wir immer aufgeregter werden, wenn wir miteinander reden und das erkennen [lakes are] ökologisch viel aktiver als wir dachten.