Wie wirken sich Hebung und Erosion auf die Verteilung und Entwicklung von Leben in trockenen Umgebungen aus?

Spielt die aktive Hebung eine wichtigere Rolle als die Erosion eines Hochplateaus? Welche Bedeutung hat die Vegetation und der Vegetationstyp für die Kontrolle der Effizienz der fluvialen Erosion und der Verwitterung in trockenen Umgebungen, die durch eine hohe Variabilität der Niederschläge gekennzeichnet sind?

Die Untersuchung der Koevolution von Leben und Landschaftsform, die durch das Klima beeinflusst wird, ist von Bedeutung, da sie zum Verständnis der heutigen Vielfalt des Lebens auf der Erdoberfläche führt. Wir müssen auch verstehen, welche Mechanismen (Hebung, Erosion, Klimaschwankungen usw.) zu dieser Verteilung geführt haben und unter welchen Bedingungen (trockenes vs. feuchtes Klima, hohe vs. niedrige Hebungsrate usw.) dies geschehen ist. Unser Hauptinteresse gilt der Untersuchung der Zusammenhänge zwischen Leben und Landformen in einer trockenen bis ariden Umgebung auf verschiedenen Skalen, d. h. von der orogenen Skala bis zur Einzugsgebietskala.

Dieses Projekt ist Teil eines CRC, das darauf abzielt, die Entwicklung des Erdsystems an oder nahe der Trockengrenze zu verstehen. Das CRC wird von der Universität zu Köln aus geleitet. Am GFZ wurde die Sektion „Earth Surface Process Modelling“ mit der Entwicklung und Nutzung eines vollständigen Modellierungsrahmens beauftragt, um diese Fragen quantitativ zu beantworten und einen Integrator für die vielen Beobachtungen bereitzustellen, die in anderen Projekten des CRC gemacht wurden.

Am GFZ haben wir ein numerisches Rahmenwerk entwickelt, das AdaScape, ein ökologisch-evolutionäres Modell, mit FastScape, einem Landschaftsentwicklungsmodell, das auch ein orographisches Niederschlagsmodell enthält, kombiniert. Wir haben es verwendet, um eine Reihe numerischer Experimente durchzuführen, die durch eine Vielzahl tektonischer, klimatischer und biologischer Beobachtungen aus der Atacama-Wüste und dem angrenzenden Altiplano kalibriert und validiert wurden. Wir haben nachgewiesen, dass die durch die fortschreitende Hebung des Altiplano verursachten Diversifizierungsmuster der Pflanzen (die aus phylogenetischen Informationen gewonnen wurden) genutzt werden können, um den Zeitpunkt der Hebung des Plateaus einzuschränken. Die Ergebnisse von Tausenden von Modellexperimenten zeigen, dass die Hebung des zentralen Teils des Plateaus relativ jung ist (im Vergleich zur Hebung der westlichen und östlichen Kordilleren).

Zukünftige Arbeiten werden sich auf die Bedeutung der aktiven Hebung für die Diversifizierung konzentrieren, indem Daten und Modellvorhersagen in zwei verschiedenen Umgebungen, nämlich den Wüsten Atacama und Namib, verglichen werden.

Projektdauer: 8 Jahre von Januar 2020 bis Dezember 2027

Förderer: DFG - CRC EARTH Evolution an der Trockengrenze

Förderbetrag: 1 Postdoc-Stipendium (2 x 4 Jahre)

Beteiligte Forscher der Sektion: Dr. Esteban Acevedo-Trejos, Dr. Bethany Allen und Prof. Jean Braun

Kooperationen:

• Universität zu Köln, Deutschland
• Universität Aachen, Deutschland
• Universität Bonn, Deutschland

Kontakt: Prof. Jean Braun