Tiefste Seebohrung auf dem tibetischen Hochland erfolgreich beendet
Die Analyse von Seesedimentkernen aus Nam Co wird Aufschluss über paläoökologischen Veränderungen auf kontinentaler Ebene geben und somit Prognosen über zukünftige Klimaveränderungen und deren Auswirkungen ermöglichen.
Ein internationales Forschungsteam aus Deutschland, China, der Schweiz und Großbritannien hat über zwei Monate lang erfolgreich Bohrungen im Nam Co, einem der größten und tiefsten Seen des tibetischen Hochlands, durchgeführt. Als abgelegener Ort, an dem Monsunsysteme auf Westwinde treffen, ist der See ideal für die Untersuchung langfristiger Klimaveränderungen geeignet. Da zudem fast ein Drittel der Weltbevölkerung auf Wasser aus dem tibetischen Hochland angewiesen ist, ist es außerdem äußerst wichtig, die hydrologische Entwicklung der Region zu verstehen. Durch die Untersuchung der Auswirkungen vergangener Klimaschwankungen auf lange und kurze geologische Zeiträume können Forschende die Parameter und Folgen des künftigen Klimawandels besser definieren.
Mit einer Höhe von über 4.700 Metern ist Nam Co ein physisch anspruchsvoller Ort für Forschungsarbeiten. Um sich an die dünne Luft zu gewöhnen, verbrachten die Forschenden vor Beginn der Bohrungen einige Tage am Institute of Tibetan Plateau Research in Lhasa. Doch damit waren die Herausforderungen noch nicht zu Ende.
„Meine Aufgaben während der Kampagne umfassten Laborarbeiten an Land, wie die Entnahme von Porenwasserproben und die Unterteilung von Kernproben“, sagt Olga Schmitz, Doktorandin in der Forschungsgruppe „Domestizierung und anthropogene Evolution“ am Max-Planck-Institut für Geoanthropologie (MPI-GEA) sowie an der Paläontologie der Friedrich-Schiller-Universität Jena (FSU). „Später wechselte ich zu 12-Stunden-Nachtschichten, in denen ich auf einer schwimmenden Bohrplattform Sedimentproben nahm. Als der Monsun stärker wurde und die Nächte für die Bohrarbeiten schwieriger wurden, gab es einmal so starken Seegang, dass das Transportboot uns mehr als zehn Stunden lang nicht abholen konnte, sodass unsere Schicht statt 12 Stunden 20 Stunden dauerte. Abgesehen davon, dass es manchmal ziemlich anstrengend war, war die Feldarbeit eine unglaubliche Lebenserfahrung inmitten einer atemberaubenden Natur.“
Insgesamt sammelte das Team fast 1.000 Meter Sedimentproben, wobei die längste durchgehende Bohrung eine Tiefe von 510 Metern erreichte – der tiefste Seenkern, der jemals auf dem Tibetischen Hochland gebohrt wurde. Die Sedimentkerne, die nun aus diesen Bohrungen zur Verfügung stehen, werden in den kommenden Jahren von internationalen Wissenschaftler:innen des NamCore-Projekts im Rahmen des International Continental Scientific Drilling Program (ICDP) in Scheiben geschnitten und sorgfältig untersucht sowie analysiert.
„Die Tiefenkernbohrung bietet diegroßartige Gelegenheit, die Veränderungen des Paläoklimas auf dem Hochland von Tibet in den letzten hunderttausend Jahren zu entschlüsseln und die Entwicklung der Ökosysteme in großer Höhe und ihrer hoch angepassten endemischen Arten während der Eiszeit zu verstehen“, sagt Prof. Dr. Peter Frenzel, Mikropaläontologe an der FSU Jena.
Die mikropaläontologischen Untersuchungen von Schmitz und Frenzel sowie die mineralogischen Analysen von Dr. Gerhard Daut werden in Jena durchgeführt. Ziel der Untersuchungen ist es, durch die Analyse der Verbreitung von Ostrakoden – sehr kleinen Krebstieren mit einer Kalkschale, die in fast allen aquatischen Lebensräumen vorkommen – neue Erkenntnisse über vergangene Klimabedingungen zu gewinnen. Frenzel und Daut arbeiten seit vielen Jahren auf dem tibetischen Hochland und haben dort wiederholt Expeditionen durchgeführt.
„Diese Ostrakoden-Mikrofossilien, die in den Sedimenten der Bohrkerne gefunden wurden, sind wertvolle Indikatoren. Anhand ihrer Häufigkeit, Artenzusammensetzung, Vielfalt, Isotopensignaturen und Morphologie ihrer Schalen können wir vergangene Umweltbedingungen wie Salzgehalt, Wasserstand, Temperatur und anthropogene Einflüsse rekonstruieren. Auch in der Geoarchäologie gibt es viele Anwendungsmöglichkeiten für Ostrakoden, beispielsweise für Provenienzstudien“, sagt Schmitz.
„Vor 40 Jahren entwickelten Wissenschaftler:innen die Theorie, dass Tibet während der letzten Eiszeit vollständig von einer Eiskappe bedeckt war. Als wir vor 20 Jahren mit unserer Arbeit dort begannen, war diese Theorie noch teilweise gültig. Es gab nur sehr wenige Studien und noch nicht einmal eine Vorstellung von der Wassertiefe des Nam Co. Heute sehen die Theorien zum Hochland von Tibet völlig anders aus: Es gibt fast keine Gletscher mehr, sondern nur noch trockene Seebecken auf den Gletschergipfeln und riesige Seen, die sich zu Beginn des Monsuns gebildet haben. Heute, 20 Jahre später, gibt es meiner Meinung nach mehrere hundert Publikationen über das Gebiet des Nam Co, die sich mit verschiedenen Aspekten befassen: von der modernen Limnologie bis hin zu allen Arten von paläolimnologischen Aspekten, sowie Studien zur Biosphäre, Atmosphäre, zum Einfluss der Gletscher, zum Permafrost, zur Tektonik, zu Feld- und Fernerkundungsstudien, zum Einfluss des Menschen und vielem mehr. Die ICDP-Bohrungen sind bisher nur die Spitze des Eisbergs“, sagt Daut, Geowissenschaftler an der FSU Jena.
Die Analyse der Ostrakoden in Deutschland beginnt mit Material aus Kernfängern – „übrig gebliebenem“ Sedimentmaterial zwischen den Kernrohren. Dies ermöglicht einen ersten Einblick in die Faunenzusammensetzung und liefert paläoökologische Hinweise. Zudem bildet es die Grundlage für Schmitz' Postdoktorandenforschungsantrag. In wenigen Monaten werden die ersten Kernrohlinge in Peking geöffnet, die weiteres Material für Ostrakodenanalysen liefern werden. Andere Gruppen werden Methan, sedimentäre DNA, optisch stimulierte Lumineszenz, die Porenwasserzusammensetzung und vieles mehr untersuchen.
„Die Datierung wird uns helfen, die Ergebnisse und Entwicklungen im Laufe der Zeit einzuordnen, während die schiere Menge an Sedimentproben genug Material liefert, um viele Wissenschaftler:innen über Jahre hinweg zu beschäftigen“, sagt Schmitz.
Einer der Hauptgründe für die Aktivitäten des ICDP in Nam Co ist die zentrale Lage des Sees auf dem tibetischen Hochland. Er wird eine Lücke in den Langzeitdaten zum Paläoklima schließen und somit paläoklimatische Vergleiche auf kontinentaler Ebene ermöglichen. Während andere Seen während der Eiszeiten ausgetrocknet sind, war der See wahrscheinlich ein Verbreitungszentrum für endemische Organismen. Damit bietet Nam Co eine einzigartige Gelegenheit, den Zusammenhang zwischen geologischer und biologischer Evolution in isolierten Ökosystemen zu untersuchen.
Aufgrund seines Potenzials für interdisziplinäre Studien sind zahlreiche Forschungsinstitute und Universitäten an dem Projekt beteiligt, darunter fünf Hauptforschende und Prof. Torsten Haberzettl von der Universität Greifswald als leitender Hauptforscher. Die Bohrstellen wurden zuvor auf der Grundlage seismischer Untersuchungen, die von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) finanziert wurden, ermittelt. Die Bohrungen selbst wurden vom ICDP finanziert, wobei zusätzliche Mittel von der DFG, dem Schweizerischen Nationalfonds, der britischen Förderorganisation NERC und chinesischen Kooperationspartnern vom Institute of Tibetan Plateau Research (Chinese Academy of Sciences) in Höhe von insgesamt 3,2 Millionen US-Dollar bereitgestellt wurden.
