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Evolution an der Trockengrenze

Kategorie:
Thema:
Autor: Sina Ruhwedel

Forschung in den trockensten Regionen der Erde: Wie entwickelt sich Leben in extrem wasserarmen Gebieten?

14. November 2023 ǀ Wasser ist für alles Leben, wie wir es kennen, unerlässlich. Die Entwicklung des Lebens in extrem wasserarmen Umgebungen, die große Teile der Erde bedecken, ist bisher nicht gut untersucht. Dies zu ändern ist Aufgabe des Projekts “Earth – Evolution at the dry limit”.

Ebenso wie das Leben hinterlassen auch wassergetriebene Prozesse einzigartige Spuren auf der Erdoberfläche. Der Mars ist der einzige andere Planet, von dem bekannt ist, dass er Spuren von wassergetriebenen Oberflächenprozessen aufweist, wenn auch fossil und sehr alt. Die langsamen Oberflächenprozesse, die auch in Abwesenheit von flüssigem Wasser ablaufen können, sind im Wesentlichen unbekannt. Klar ist jedoch, dass vorübergehende Episoden erhöhter Wasserverfügbarkeit in extrem wasserarmen Umgebungen lang anhaltende Spuren hinterlassen. Interessanterweise wurden diese Spuren von Ausbrüchen in der Entwicklung der Erdoberfläche selten mit Ausbrüchen in der biologischen Kolonisierung/Evolution in Verbindung gebracht und umgekehrt, obwohl beide auf denselben Auslöser zurückzuführen sind: Wasser.

Ziel des Projekts ist es, Pionierarbeit bei der Erforschung der wechselseitigen evolutionären Beziehungen zwischen Erdoberflächenprozessen und Biota zu leisten. Die Zielgebiete sind aride bis hyperaride Systeme, in denen sowohl Biota als auch Erdoberflächenprozesse stark und überwiegend durch die Verfügbarkeit von Wasser eingeschränkt sind. Dabei wollen die Forschenden die wichtigsten Fingerabdrücke der biologischen Aktivität an der (Wasser-)Grenze der bewohnbaren Erde isolieren und die Erdoberflächenprozesse charakterisieren, die in der (virtuellen) Abwesenheit von flüssigem Wasser ablaufen (Nebel ist in vielen Gebieten vorhanden, abflussbildender Niederschlag ist in vielen Gebieten nicht vorhanden).

Ziel ist es, die Schwellenwerte für die biologische Besiedlung und die gleichzeitige fluviale Umwandlung von Landschaften zu charakterisieren, den/die Kipppunkt(e) biotisch und abiotisch kontrollierter Erdoberflächensysteme zu bestimmen und detaillierte langfristige terrestrische Klimaaufzeichnungen für die ältesten und trockensten Zonen der Erde zu erstellen. Chronometrische und räumliche Informationen über die Besiedlung und Ausbreitung von Biota werden mit der Landschaftsentwicklung und ihrem gemeinsamen Antrieb, dem Klima, in Beziehung gesetzt.

Um diese Ziele zu erreichen, erwarten die Forschende wichtige Beiträge zu neuen Konzepten der evolutionären Verzögerungszeit (z. B. Guerrero et al., 2013), dem Zusammenspiel zwischen geografischen Barrieren und der Migration von Arten als Reaktion auf den Klimawandel (z. B. Burrows et al., 2014), die Diversifizierung von Arten als Reaktion auf Klima und geologische Prozesse (z. B. Gillespie und Roderick, 2014), die Biogeomorphologie (z. B. Corenblit et al., 2011) und die Entwicklung und Verfeinerung von Methoden zur Datierung und Bestimmung der Geschwindigkeit von Prozessen an der Erdoberfläche und der biologischen Evolution.

Projektpartner

Deutschland

  • Universität zu Köln
  • Universität Bonn
  • Goethe Universität, Frankfurt am Main
  • GFZ – Helmholtz-Zentrum Potsdam
  • RWTH Aachen University
  • Universität Heidelberg

Chile

  • Sernageomin Ministerio de Minería, Gobierno de Chile
  • Universidad Catolicia del Norte, Chile
  • CEAZA – Centro de Estudios Avanzados en Zonas Áridas
  • Pontificia Universidad Católicia de Chile
  • Universidad Austral de Chile
  • UCSC – Universidad Católicia de la Santisima Concepcion
  • UA – Universidad de Antofagasta
  • Universidad de Chile
  • Universidad de Concepción

Namibia

  • Geological Survey of Namibia
  • Gobabeb – Namib Research Institute
  • National Botanical Research Institute
  • UNAM – University of Namibia

 

Zur Projektwebsite

Literatur:

  • Guerrero, L.A., Maas, G. and Hogland, W. (2013) Solid Waste Management Challenges for Cities in Developing Countries. Waste Management, 33, 220-232. http://dx.doi.org/10.1016/j.wasman.2012.09.008
  • Burrows, M., Schoeman, D., Richardson, A. et al. Geographical limits to species-range shifts are suggested by climate velocity. Nature 507, 492–495 (2014). https://doi.org/10.1038/nature12976
  • Gillespie, R., Roderick, G. Geology and climate drive diversification. Nature 509, 297–298 (2014). https://doi.org/10.1038/509297
  • Corenblit, D., Baas, A.CW., Bornette, G., et al. Feedbacks between geomorphology and biota controlling Earth surface processes and landforms: A review of foundation concepts and current understandings, Earth-Science Reviews 106, 3–4 (2011), p. 307-331, https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2011.03.002.

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