De McMurdo Droge Valleien van Antarctica
Gelegen aan de westkust van McMurdo Sound, vormen de McMurdo Dry Valleys het grootste ijsvrije (relatief) gebied in Antarctica.
Met een oppervlakte van ongeveer 4.800 vierkante km (1.850 vierkante mijl), zijn de Dry Valleys uniek in die zin dat hun bevroren meren en uitgestrekte gebieden van blootgestelde bodem een gebied op aarde vertegenwoordigen dat de minimale vereisten voor het ondersteunen van leven benadert.
De lage temperaturen, beperkte neerslag en zoutophoping zorgen ervoor dat de McMurdo Droge Valleien meer op Mars lijken dan op Aarde - of Antarctica.
De McMurdo Droge Valleien blijven droog omdat de neerslag die als sneeuw op het Antarctische Continent valt, door sterke, droge, katabatische winden uit dit gebied wordt weggeblazen door het proces van sublimatie.
Het resultaat is dat het enige ijs dat in de Dry Valleys te vinden is, de vorm heeft van alpiene gletsjers en meerijs, waardoor het gebied een bijzonderheid is in een toch al bijzonder continent.
Antarctisch leven in de McMurdo Dry Valleys
Toen Kapitein Scott in 1903 voor het eerst de Dry Valleys ontdekte, dachten hij en zijn expeditiebemanning dat er geen leven was.
Het blijkt echter dat een grote verscheidenheid aan aquatische ecosystemen goed gedijt in het barre klimaat van de McMurdo Dry Valleys dankzij de smeltstromen van de gletsjers die in de met ijs bedekte meren stromen.
Dit debiet is niet constant, maar afhankelijk van een combinatie van factoren rondom temperatuur, wind en zonlicht.
De stromingsniveaus schommelen tussen een druppeltje en een stortvloed gedurende de dag, de maand en het jaar, wat betekent dat alleen bepaalde organismen kunnen overleven in de ongebruikelijke omgeving van de Dry Valleys.
Deze organismen zijn meestal cyanobacteriën, bekend als "stresstolerante" soorten, die ook donkere pigmenten hebben als bescherming tegen hoge UV-stralen.
Ondanks de barre omstandigheden zijn er diverse soorten in de McMurdo Dry Valleys, omdat er weinig andere planten of dieren zijn die met hen concurreren (of hen opeten).
Een van de meest verbazingwekkende aspecten van het overleven van cyanobacteriën is hun vermogen om het fotosyntheseproces binnen 48 uur na ontvangst van vloeibaar water op gang te brengen, ondanks het feit dat ze zich in een vrijwel gevriesdroogde toestand bevinden.
De met ijs bedekte meren van de McMurdo Droge Valleien
De met ijs bedekte meren in de Dry Valleys, waar het ijs het hele jaar door ongeveer 3 tot 5 meter dik is, vormen een unieke habitat voor leven. Enkele van de belangrijkste kenmerken van deze meren zijn:
- De ijslaag zorgt voor een stabiele waterkolom, waardoor zoutwaterlagen jarenlang kunnen blijven bestaan
- Het beperkt de snelheid waarmee voedingsstoffen, die zich ophopen in diep water, kunnen terugkeren naar de bovenste laag van het meer
- Het dikke ijs blokkeert 80-99% van de zonne-energie
Deze kenmerken zorgen ervoor dat de meren in de Droge Valleien donker en koud zijn, met een trage aanvoer van voedingsstoffen en een trage groeiomgeving voor verschillende soorten. De meest voorkomende productie in de meren zijn microbiële matten op de meerbodems met als belangrijkste organismen cyanobacteriën.
Ondanks de koude temperaturen die hun groei belemmeren, groeien de meermatten in grote ophopingen door de beperkte verstoring en het gebrek aan begrazing. Een interessant aspect van deze matten is dat ze jaarlijkse lagen vormen waarbij elke laag afwisselend zwart (winter) en wit (zomer) is, waardoor onderzoekers temperatuurveranderingen in de droge valleien in het verleden kunnen bepalen.
Het niveau van de meren wordt bepaald door het beschikbare volume smeltwater, dat in de loop van de tijd fluctueert. De diepte van het Vanda-meer varieerde bijvoorbeeld van 130 m diep rond 5000 jaar geleden tot kurkdroog rond 1200 jaar geleden, waardoor er een pekelbad overbleef. In de jaren 1970 was de diepte van het meer 65 m. Door het gebrek aan wind die het water mengt, ligt de pekelplas van 1000 jaar geleden nog steeds op de bodem van het meer.
Ontdekking van Antarctisch grondwater in de McMurdo Dry Valleys
Onlangs ontdekten onderzoekers onder de Dry Valleys een zoute aquifer die mogelijk voorheen onbekende microbiële ecosystemen zou kunnen ondersteunen. Slawek Tulaczyk, glacioloog aan UC Santa Cruz en professor in de aard- en planeetwetenschappen, verzamelde samen met andere onderzoekers bewijs van grondwater door met een helikoptersensor onder het oppervlak door te dringen.
Uit het onderzoek bleek dat pekelwater, of zout water, watervoerende lagen vormt onder de gletsjers en meren van de Droge Valleien en in de bevroren bodem. Het onderzoek vond ook aanwijzingen dat de pekel van ongeveer 18 kilometer landinwaarts naar de kust van Antarctica stroomt en uiteindelijk uitmondt in de Zuidelijke Oceaan. Het onderzoek speculeert dat de voedingsstoffen in de pekel in de oceaan terechtkomen en de biologische productiviteit in en rond de kustgebieden beïnvloeden.
Een andere ontdekking was de detectie van microbiële habitats in het oppervlak en de nabijheid van het oppervlak van de Dry Valleys: een verbazingwekkende prestatie van leven gezien de piepkleine poriën gevuld zijn met hyperzoute pekel die vloeibaar blijft tot -15 °C. Dit onderzoek maakt deel uit van een internationaal, interdisciplinair team dat gebruik maakt van een elektromagnetische sensor genaamd SkyTEM die aan een helikopter is bevestigd om beelden te maken van de ondergrond van de Droge Valleien. De technologie is ontwikkeld aan de Universiteit van Aarhus in Denemarken.
De leider van SkyTEM, Esben Auken, heeft de sensor al op veel plaatsen ter wereld gebruikt en dit was de eerste keer dat de technologie werd ingezet op Antarctica. Over het algemeen zullen de gegevens van het project wetenschappers meer inzicht geven in hoe de Dry Valleys in de loop der tijd zijn veranderd en hoe deze geschiedenis van invloed is op wat wetenschappers vandaag de dag zien.
De wetenschap van de McMurdo Dry Valleys
Het McMurdo Dry Valleys Long Term Ecological Research (LTER) project is een interdisciplinair onderzoek naar de aquatische en terrestrische ecosystemen van de Dry Valleys. De locatie werd in 1992 geselecteerd voor het National Science Foundation's Long-term Ecological Research Program.
De financiering van het project werd in 2010 met nog eens 6 jaar verlengd. Het McMurdo LTER-project voert ecologisch onderzoek op lange termijn uit met als doel een erfenis van goed ontworpen en goed gedocumenteerde veldproeven en observaties op lange termijn na te laten voor toekomstige generaties om hun begrip van de basiscomponenten van het ecosysteem en de factoren die wijdverspreide veranderingen veroorzaken, te verbeteren. Specifiek heeft de McMurdo LTER als doel om de invloed van fysische en biologische beperkingen op de structuur en functie van ecosystemen in de Droge Vallei te begrijpen.
Een barometer van wereldwijde veranderingen: het McMurdo LTER
Het LTER-project van McMurdo stelt dat het onderzoek dat wordt uitgevoerd in de Droge Valleien belangrijk is voor de wetenschap, want hoewel alle ecosystemen afhankelijk zijn van vloeibaar water om te overleven, zijn er zelden plaatsen op aarde waar een kleine verandering in het klimaat van invloed kan zijn op het vermogen van organismen om te groeien en zich voort te planten.
Uit de gegevens die door het LTER zijn verzameld, blijkt dat de Dry Valleys erg gevoelig zijn voor kleine variaties in zonnestraling en temperatuur. Dit kan onderzoekers een natuurlijk laboratorium op regionale schaal bieden om de reacties op menselijke activiteiten die het klimaat veranderen te bestuderen.
Belangrijk is dat Antarctische ijskappen over perioden van duizenden jaren reageren op klimaatveranderingen, terwijl de stromen en met ijs bedekte meren in de Droge Valleien van McMurdo vrijwel onmiddellijk reageren op veranderingen: De McMurdo Dry Valleys zullen de eerste plek op aarde zijn waar de gevolgen van klimaatverandering onmiddellijk kunnen worden waargenomen.
