Pflanzenwelt in der Antarktis
Während die Pflanzenwelt der gemäßigten Breiten sehr genau bekannt ist, gibt es bei den Pflanzen der Polargebiete noch große Kenntnislücken: Besonders die systematische Einordnung der antarktischen Großalgen sowie ihre geographische und vertikale Verbreitung (Tiefenzonierung) sind noch immer wenig bekannt.
Riesenalgen
Großalgen, auch Meerestange genannt, werden bis zu 50 Meter lang. Die grün, rot oder braun gefärbten Meerespflanzen wachsen an Felsküsten und weisen eine bedeutende Produktivität auf. Obwohl sie nur auf 0.6 Prozent der Weltmeere vorkommen, beträgt ihr Anteil an der globalen ozeanischen Produktion zusammen mit den zu den höheren Pflanzen gehörenden Seegräsern etwa fünf Prozent.
Die Großalgen im Bereich der antarktischen Halbinsel wachsen aufgrund des klaren Wassers bis in Wassertiefen von circa 70 Metern und sind in Wassertemperaturen bis fünf Grad existent.
In der Gezeitenzone dominieren Arten, die den Winter als mikroskopisch kleine Entwicklungsstadien überdauern und erst im Sommer zu großen Pflanzen auswachsen. Diese Strategie hilft, Verletzungen durch das schürfende Meereis im Winter zu entgehen. Ab etwa drei Meter Wassertiefe (im oberen Sublitoral) folgt meist ein Gürtel von großen, derben Braunalgen. Ab etwa 20 Meter Wassertiefe (im unteren Sublitoral) dominieren zarte Rotalgen.
Die antarktische Braunalge Himantothallus grandifolius
Die antarktische Braunalge Himantothallus grandifolius
Diese bis zu 20 Meter große, mehrjährige Art kommt nur im Südpolarmeer vor und ist dort weit verbreitet. An ihren Haftscheiben sitzen bis zu neun leicht wellige Blätter. Sie gehört zur Braunalgenordnung Desmarestiales, die sich ursprünglich in der Antarktis entwickelt hat. Andere Vertreter dieser Ordnung sind heute weltweit vertreten. Wie die meisten Arten aus der Antarktis ist sie besser an niedrige Temperaturen angepasst als arktische Arten. Sie wächst nur unterhalb von 5 Grad Celsius, während die arktische Laminaria solidungula noch bis zu einer Temperatur von 15 Grad Celsius wächst. Dieses hängt mit der unterschiedlich langen Kaltwassergeschichte der Polargebiete zusammen, die in der Antarktis seit vierzehn Millionen Jahren, in der Arktis seit zwei Millionen Jahren dominiert.
Die Entwicklung der weit verbreiteten, antarktischen Braunalge Himantothallus grandifolius ist durch einen Wechsel zwischen einer mikroskopisch kleinen und einer mehrere Meter groß werdenden Generation gekennzeichnet. Die kleine wird als Mikro-, die große Generation als Makrothallus bezeichnet. Die sexuellen Fortpflanzungsvorgänge finden am Mikrothallus statt (Pfeil). Mitten im Winter werden die männlichen und weiblichen Fortpflanzungszellen gebildet. Nach der Befruchtung bilden sich die jungen, zunächst unverzweigten Makrothalli (Doppelpfeile, Abb. 10) aus. Sie verzweigen sich im Spätwinter und bilden in ihren unteren Teilen eine Rindenschicht (Abb. 11). Im Frühjahr, wenn die nicht berindeten Teile abgeworfen werden, haben die Pflänzchen schon die Form der ausgewachsenen Makrothalli angenommen (Abb. 12). Von jetzt an ändert sich die äußere Form nicht mehr, nur ihre Größe nimmt vor allem im Spätwinter bis Frühjahr zu.
Großalgen und ihre Entwicklung
Bei King George Island in der Antarktis schwankt die Tageslänge zwischen 20 Stunden Licht im Sommer (Dezember) und fünf Stunden im Winter (Juni). Zwischen Mai und Oktober/November ist das Meer mit Eis bedeckt. Unter dem Eis ist es dämmrig oder sogar dunkel. In dieser Zeit beginnt die Rotalge Palmaria decipiens zu wachsen. Nach dem Aufbrechen des Eises im November dringt das Licht tief in das zu dieser Zeit klare Wasser ein und die Algen beginnen mit dem Aufbau organischer Substanz durch Photosynthese. Im Spätsommer trüben Schmelzwasser und aufkommende Phytoplanktonblüten das Wasser, bevor erneut Meereis entsteht. Das Wachstum geht daher ab Januar/Februar wieder zurück.
Wissenschaftliches Arbeiten an Großalgen
Exposition von Makroalgen in Röhren mit unterschiedlichen Transmissionseigenschaften
Neben der allgemeinen Grundlagenforschung suchen Wissenschaftler nach Antworten auf die gegenwärtige Problematik globaler Klimaveränderungen und deren Einfluss auf marine Lebensgemeinschaften. Die Auswirkung erhöhter UVB-Strahlung, die eine Folge des Ozonschwundes in der Stratosphäre ist, wird an Großalgen untersucht: Mit einem am Alfred-Wegener-Institut entwickelten Messgerät wird die spektrale Zusammensetzung des Unterwasserlichts gemessen. In speziell konstruierten Röhren werden die Algen dann dem vollen Sonnenlicht, dem Sonnenlicht ohne UV-Strahlung (< 400 nm) und dem Sonnenlicht ohne photosynthetisch aktive Strahlung (400-700 nm) ausgesetzt. Spezielle Lichtfilterfolien schließen bestimmte Bereiche des Lichtspektrums aus, sodass die Wirkung der einzelnen Wellenlängenbereiche auf die Algen gezielt untersucht werden kann.
Wissenschaftliches Tauchen in den Polargebieten
Photosynthesemessungen an Großalgen im Flachwasser
Eine Taucherin untersucht eine Rotalge
Arbeiten zur Ökologie und Physiologie einzelner Großalgenarten und Untersuchungen zur Struktur und Entwicklung mariner Lebensgemeinschaften stehen bei den wissenschaftlichen Arbeiten des Alfred-Wegener-Instituts für Polar- und Meeresforschung im Vordergrund. Im Sommer fahren die Taucher mit dem Schlauchboot auf das offene Wasser hinaus, um Pflanzen zu sammeln. Im Winter und Frühjahr muss durch die oft meterdicke Eisdecke ein Loch gebohrt werden, das den Tauchern als Einstiegsöffnung dient. Für das Tauchen gelten strengste Sicherheitsrichtlinien: eine Tauchgruppe besteht immer aus mindestens drei ausgebildeten Forschungstauchern, von denen jeweils nur einer unter Wasser arbeitet. Mit hochwertigen Überlebens- oder Tauchanzügen bekleidet, werden auch im Küstenbereich Algen mit modernen Messgeräten untersucht.