• Thursday May 23,2019

Die seltsamen Wälder, die Nebel trinken und essen

Anonim

Chiles Fray-Jorge-Nationalpark

Mit freundlicher Genehmigung von Juan J. Armesto / Stiftung Senda Darwin Archive

Auf der robusten Straße, die sich dem Nationalpark Fray Jorge im Norden Chiles nähert, sind Sie von Wüste umgeben. In diesem Gebiet fällt weniger als zwei Zentimeter Regen pro Jahr, und das trockene Gelände deutet eher auf das Ödland des amerikanischen Südwestens als auf die üppigen Landschaften des Amazonas hin. Doch während die Straße ansteigt, gibt es eine unwahrscheinliche Verschiebung. Auf den Küstengebirgen hier, etwa 1.500 bis 2.000 Fuß über dem Niveau des nahe gelegenen Pazifiks gelegen, befinden sich Flecken lebendiger Regenwälder, die bis zu 30 Hektar pro Tag umfassen. Bäume erstrecken sich bis zu 100 Meter in den Himmel, Farne, Moose und Bromelien schmücken ihre Blätter. Dann folgt eine zweite Wendung: Wenn Sie Ihr Auto verlassen und einem aufsteigenden Pfad vom Strauch in den Wald folgen, beginnt es plötzlich zu regnen. Dies ist kein Regen von Wolken am Himmel oben, sondern Nebel, der vom Baumkabinendach tropft. Diese Bäume sind so effizient, Feuchtigkeit aus der Luft zu ziehen, dass der Nebel ihnen drei Viertel des benötigten Wassers zuführt.

Das Verständnis dieser Taschenregenwälder und wie sie sich inmitten einer rauen Wüste behaupten, ist zum Lebenswerk eines kleinen Kaders von Wissenschaftlern geworden, die erst jetzt Fray Jorges dritte und tiefste Überraschung voll und ganz zu schätzen wissen Bäume, die hier wachsen, trinken mehr als nur Nebel. Sie essen es auch.

Fray Jorge liegt am nördlichen Ende eines riesigen Regenwaldgürtels, der sich etwa 600 Meilen südlich bis zur Spitze Chiles erstreckt. In den südlicheren Regionen dieser Zone ist der Wald feuchter, dichter und aneinanderliegender, aber es ist immer noch Nebel, um trockene Sommerbedingungen zu überstehen. Kathleen C. Weathers, Ökosystemwissenschaftlerin am Cary-Institut für Ökosystemstudien in Millbrook, New York, untersucht seit 25 Jahren die Auswirkungen von Nebel auf Waldökosysteme, und sie kann immer noch nicht ganz glauben, wie es funktioniert. "Ein Schritt in einen Nebelwald und es ist klar, dass Sie ein bemerkenswertes Ökosystem betreten haben", sagt sie. "Die Art und Weise, wie Bäume, Blätter, Moose und Bromelien sich angepasst haben, um winzige Wassertröpfchen zu ernten, die in der Atmosphäre hängen, ist einzigartig."

Jedes Lebewesen trägt seinen Teil dazu bei. Moose und Flechten nehmen wie Schwämme Feuchtigkeit aus der Luft auf. Baumblätter sind so ausgerichtet, dass sie dem einfallenden Nebel die breiteste Oberfläche verleihen und nicht der Sonne. Tote Blätter sammeln sich in den Krümmungen der Zweige und bilden kleine Bodentaschen, in denen Farne, Moos und Bromelien wachsen. Bäume sprießen Wurzeln, die sich in diese Massen von Untermieter erstrecken, um ihren Anteil an Feuchtigkeit zu gewinnen. Vögel, Käfer und andere Kreaturen, die auf der Suche nach Wasser sind, ziehen in den trockenen Sommern in die Wälder. Vögel und Fledermäuse verbreiten dann die Samen und Pollen dieser bemerkenswerten Pflanzen.

Noch wunderbarer ist die Art und Weise, wie die Bäume in Fray Jorge sowohl Nährstoffe als auch Wasser aus dem Nebel erhalten. Weathers und ihre Kollegen haben entdeckt, dass der Nebel, der aus den reichsten Meeresgewässern der Erde stammt, mit essenziellem Stickstoff und anderen Nährstoffen wie Phosphor, Calcium und Schwefel versorgt wird. Ajit Subramaniam, ein Meeresforscher am Lamont-Doherty Earth Observatory der Columbia University, sagt, die Tröpfchen im Nebel enthalten eine hohe Konzentration dieser Nährstoffe und transportieren dieses lebenserhaltende Material hoch in die Berge. „Die meisten Nährstoffe fließen von Land zu Meer, nicht von Land zu Land, besonders in diesen Mengen. Es ist fast nicht intuitiv “, sagt Subramaniam.

Weathers und ihre Kollegen vermuten, dass der Regenwald von Fray Jorge ohne den Nebel vom Meer verhungern könnte.

Trotz des oft üppigen Aussehens des Bodens ist der Boden in einem Regenwald typischerweise nährstoffarm im Vergleich zum Boden des amerikanischen Mittleren Westens, der reich genug ist, um den Großteil unserer Landwirtschaft zu unterstützen. Die enorme Anzahl von Pflanzen, die in einem Regenwald zusammengepfercht sind, konkurriert aggressiv um Bodennährstoffe, und die reichlich vorhandene Feuchtigkeit wäscht den Rest aus. Dies ist ein Grund, warum die nebelgetragenen Nährstoffe, insbesondere Stickstoff, für Chiles Taschenregenwälder so wichtig sind.

Weathers kam Ende der achtziger Jahre zum ersten Mal nach Chile und arbeitete mehr als zehn Jahre im Süden des gemäßigten Regenwaldes, in Punta Arenas, im Nationalpark Torres del Paine und auf der Insel Chiloé. Vor kurzem schloss sie sich einer Gruppe chilenischer Mitarbeiter am nördlichen Fray Jorge an, weil sie in einem Wald arbeiten wollte, in dem das Klima viel trockener ist und der Einfluss des Nebels daher stärker vom Regen getrennt ist. „Um zu verstehen, wie sich Nebel auf die Waldbewirtschaftung auswirkt, gibt es nicht nur sechs Meter Regen pro Jahr zusätzlich zum Nebel“, sagt sie.

Diese Nebel sind ein lokales Ergebnis enormer globaler Prozesse, von denen nicht alle vollständig verstanden werden. Weathers hat Wissenschaftler verschiedener Disziplinen zusammengebracht, um dieses natürliche System zu entschlüsseln. Tiefgelegene Küstenregionen wie die von Chile unterliegen einem Advektionsnebel, in dem warme Meeresluft ein kaltes Wasser durchquert, bevor sie das Land erreicht. Das kalte Wasser vor der chilenischen Küste wird vom Humboldt-Strom erzeugt, einem langsamen nördlichen Meeresstrom, der entlang der Pazifikküste Südamerikas, von Süd-Chile bis zum Äquator, über 3.000 Meilen zieht. Die warme Luft zieht die Feuchtigkeit vom kühlen Ozean ab, und Onshore-Winde in der Nacht tragen dazu bei, den entstehenden Nebel ins Landesinnere zu treiben.

Der Humboldtstrom verläuft nördlich mit einer Kurve nach Westen. Dadurch wird Wasser von der Küste wegbewegt, wodurch kühles, nährstoffreiches Wasser vom Meeresboden an die Oberfläche gebracht wird, wo es unzählige Mikroorganismen und Algen ernährt. In diesen Gewässern befindet sich eines der produktivsten Meeresökosysteme der Erde. Die jüngste Entdeckung, dass sie ihre Nährstoffe mit dem Land teilen, war unerwartet. Weathers glaubt, dass „Wind und Wellen den Oberflächenschaum hoch in die Luft schießen, wo er in den Nebel integriert werden kann, der sich landeinwärts bewegt.“ Nebelwasser kann Konzentrationen von Nährstoffen oder Verschmutzungen enthalten, die fünf bis 300 Mal höher sind als Regen .

Menschliche Schadstoffe - keine natürlichen Nährstoffe - haben Wissenschaftler erstmals auf die Chemie des Nebels aufmerksam gemacht, nachdem sie die tödlichen Smogwolken 1948 über Donora, Pennsylvania, und 1952 über London niedergelassen hatten. In den 1980er Jahren erlangte Nebel in den Vereinigten Staaten wieder Aufmerksamkeit Die Forscher stellten fest, dass es zu den durch sauren Regen verursachten Schäden beitrug. Wetter und andere Wissenschaftler stellten fest, dass Wolken und Nebel die Hauptträger von Säure und anderen Schadstoffen waren, und transportierten sie sogar in abgelegene Orte wie die White Mountains von New Hampshire und den Great Smoky Mountains National Park. Forscher stellten fest, dass Säuren in allen Feuchtigkeitsformen das Wachstum behinderten und den Wald schädigten. "Obwohl die Wolken im Vergleich zum Regen nicht immer eine große Menge Wasser lieferten, hatten sie eine enorme Menge an Umweltverschmutzung", sagt Weathers. Nebel ist im Wesentlichen eine Bodenwolke, so dass Schadstoffe ohne Regen in die Vegetation gelangen können.

Wissenschaftler und politische Entscheidungsträger mussten dann wissen, wie der Säuregehalt der verschmutzten Wolken und des Regens mit dem in einer unberührten Umgebung gefundenen Zustand verglichen wird. Da es an detaillierten historischen Aufzeichnungen fehlte, welche Substanzen in der Regel vor der Industrialisierung im amerikanischen Regenwasser gefunden wurden, entschieden sich die Forscher für die Messung des nächstbesten: unreine Niederschläge aus den entlegensten Regionen der Welt. Dies veranlasste Weathers dazu, ein komplettes Set an Nebelprüfgeräten zusammenzustellen und in Richtung Süd-Chile zu fahren, einem Ort, an dem der sauberste Regen gemessen wurde. Sie und ihre Kollegen erfuhren, dass der Nebel selbst dort sauer war, wenn auch nicht annähernd so sauer wie damals im Osten der USA. Der Nebel enthielt auch viel mehr Stickstoff als erwartet. Weathers fragte sich, woher er kam und löste eine Suche aus, die schließlich die kritischen Feuchtigkeits- und Nährstoffrollen des Nebels aufzeigte, der über dem Humboldtstrom entstand.

Der Waldökologe Juan Armesto von der Universidad Católica de Chile, der mit Weathers zusammenarbeitet, sagt, dass der moderne Küstenregenwald des Landes kleine Bruchstücke eines ehemaligen zusammenhängenden Waldes darstellt, der mit dem Amazonasbecken verbunden war und sich allmählich veränderte die letzten 5 bis 25 Millionen Jahre waren die kolossalen Umwälzungen der Anden. Als die Anden noch nicht vollständig erhoben waren, erstreckte sich dieser Wald ungebrochen von Ost nach West, wie viele Pflanzen- und Tierarten beweisen, die auf beiden Seiten des Gebirges nahe Verwandte haben. Im Laufe der Zeit entwickelten sich Bäume in Chile mit speziellen Verzweigungssystemen, um Nebel einzufangen, da die Nahrung aus der Luft entnommen werden musste. "Wenn Sie Nebel einfangen, ist die Höhe nicht so wichtig wie das Verzweigen", sagt Armesto.

In den Vereinigten Staaten gibt es ein Analogon zu den chilenischen Regenwäldern. Die Küste in der Nähe von Fray Jorge genießt ein mildes, mediterranes Klima, das dem der berühmten Küstenmammutwälder Kaliforniens ähnelt, einem Gebiet mit langen Dürreperioden im Sommer. Obwohl sie sich auf verschiedenen Halbkugeln befinden und sehr unterschiedliche Arten aufweisen, weisen diese beiden Waldsysteme eine wichtige Gemeinsamkeit auf: Beide befinden sich entlang der Küstenberge vor hochproduktiven Meeressystemen - den Strömungen von Humboldt und Kalifornien.

Wenn große Nebelbänke in diese Wälder eindringen, fangen Baumkronen die windgetriebenen Wassertröpfchen über Äste und Blätter oder Nadelstapel ab, die sich in die Luft erstrecken. Bei den meisten Bäumen fließt der Saft von den Wurzeln durch den Stamm zu den Ästen und Blättern. Studien in den kalifornischen Küstenwaldungen zeigen jedoch, dass der Saftfluss bei Nebelereignissen manchmal in umgekehrter Richtung verläuft, wobei sich gefangenes Wasser aus der Atmosphäre in die Blätter und dann durch die Äste bewegt. Dies kann auch in Chile der Fall sein. Nebel kann auch helfen, Bäume durch einfaches Benetzen der Blätter zu erhalten, wodurch die Abgabe von Feuchtigkeit in die Luft verhindert wird.

Das Nachverfolgen der Stickstoffbewegung ist viel schwieriger, aber Armesto und Weathers glauben, dass der durch Nebel transportierte Stickstoff auch für das Überleben der chilenischen Küstenregenwälder entscheidend ist. „Diese Wälder recyceln viele ihrer Nährstoffe aus der Laubstreu und halten ihre Blätter auch mehrere Jahre lang, anstatt sie jedes Mal zu verlieren“, sagt Armesto. "Solche Prozesse helfen, eine große Menge der Nährstoffe zu erhalten, die der Wald aufnimmt, aber die Hauptquelle für frische Nährstoffe ist der Nebel."

Die Forscher versuchen immer noch, den Prozentsatz des durch Nebel erzeugten Stickstoffs gegenüber anderen Quellen wie Regen zu quantifizieren. Weathers geht jedoch davon aus, dass Nebel erhebliche Mengen an Stickstoff in die Küstenwälder Chiles liefert, wo das Wachstum durch den Mangel an diesem kritischen Nährstoff begrenzt ist.

Die Nebelwälder sind empfindliche Messgrößen für jeden Aspekt der Umwelt, einschließlich atmosphärischer Bewegungen, Meeresströmungen, Schadstoffe und Nährstoffe. Der Klimawandel stellt daher besondere Gefahren für Fray Jorge und andere Nebelwälder auf der ganzen Welt dar. Änderungen der Luft- und Meerestemperaturen können zum Beispiel die Nebelfrequenz senken. Es könnte auch die Nebelbasis erhöhen und den lebensspendenden Nebel höher als die Berge bewegen, an denen die durstigen Wälder hängen.

In Kalifornien "sind die Rekorde begrenzt, aber seit den letzten 50 Jahren ist der Niederschlag variabler", sagt Todd Dawson, Professor für integrative Biologie an der University of California in Berkeley. "Die Länge des" Nebeltags "hat sich von mehr als 14 Stunden auf etwa 11 Stunden verringert." Laut Dawson: "Änderungen in der Häufigkeit und Menge des Nebels könnten wichtige Auswirkungen haben, nicht so sehr auf die alten Bäume zu jungen Bäumen und Sämlingen. Und das könnte tiefgreifende Folgen für neue Waldgenerationen haben. “

Im gemäßigten Regenwald von Chile sieht Armesto ähnliche Schwachstellen. Steigende Temperaturen könnten die Inversionsschicht von Chile beeinflussen, eine warme Luftmasse, die über den Nebel strömt und ihn einschließt. Es könnte auch Upwellings an der Küste und die von ihnen gelieferten Nährstoffe verändern. Infolgedessen könnte der Klimawandel die Häufigkeit von Nebeltagen beeinflussen oder die Höhe der Nebelzone verändern. "Erwärmung sollte mehr Nebel bedeuten, aber das bedeutet nicht, dass mehr Nebel in den Wald gebracht wird", sagt Armesto.

Aus all diesen Gründen sind Nebelwälder gute Orte, um auf Warnschilder zu achten. „Die Nebelwälder leben am Rande und sind somit Vorboten großer Umweltveränderungen“, sagt Weathers. Sie sind aber auch einzigartig anpassungsfähige Umgebungen. 250 Jahre alte Untersuchungen der Baumringe in den chilenischen Nebelwäldern zeigen, dass die Regenwälder trotz extremer Trockenperioden, die durch El Niño-Zyklen erzeugt wurden, weiterhin neue Pflanzen produzierten. Redwood-Wälder haben diese Zyklen ebenfalls überstanden. Könnte die Robustheit angesichts der Dürre in Fray Jorge und anderswo diesen Wäldern helfen, die nächsten klimatischen Verschiebungen zu überstehen?

So wie Nebelwälder Orte sind, an denen die Empfindlichkeit natürlicher Systeme verstanden wird, können sie sich auch wundern, wie solche Systeme interagieren und sich anpassen. "Hier besteht ein Zusammenhang zwischen der Atmosphäre, der Feuchtigkeit, die sie enthält, und den Organismen, die von diesen Dingen abhängen, die man sehen, fühlen und riechen kann. Diese Erscheinung wird in der Natur selten so grafisch dargestellt", sagt Weathers.

Das ist vielleicht die letzte Wendung bei Fray Jorge: Man braucht eine Reise in diesen nebligen Wald, um die Feinheiten der Natur mit wahrer Klarheit wahrzunehmen.


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