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Kältewüste
Der Begriff stammt aus der Geographie und bezeichnet verallgemeinernd einen bestimmten Landschaftstyp der globalen Maßstabsebene. ... Russische Arktis (RUS) …
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Begriff und Abgrenzung
Eine Kältewüste, auch Frostschuttwüste oder Frostschuttgebiet, ist ein fast vegetationsfreier Landschaftstyp der polaren Klimazone, der nicht dauerhaft von Eis und Schnee bedeckt ist. Sie bildet den Übergang zwischen Tundra und Eiswüste. Als Kältewüsten gelten Gebiete mit weniger als 10 %, aber mehr als 1 % Pflanzenbedeckung. Typisch sind offene, steinige oder sandige Flächen über ganzjährig gefrorenem Permafrostboden.
In der Geobotanik ist die Kältewüste ein natürlicher Vegetationstyp und eine erdumspannende Vegetationszone. Vergleichbare Pflanzenformationen kommen auch in den Höhenstufen der Gebirge vor. Ökologisch gehört sie zu den großen, abstrakten Ökosystemen der Biosphäre und besteht aus Biomen beziehungsweise Ökoregionen, die wiederum kleinere Bio- und Ökotope umfassen.
Eisschilde und Gletscher zählen biogeographisch nicht zu den Kältewüsten, weil dort keine Pflanzen und Tiere leben können. Eisfreie Stellen innerhalb von Eisgebieten können dagegen dazugehören, wenn sie Lebensraum etwa für Flechten und Algen bieten.
Verbreitung und Formen
Die arktische Kältewüstenzone reicht in ihrer größten Ausdehnung ungefähr von 83° nördlicher Breite am Kap Morris Jesup auf Grönland bis 66° am Polarkreis auf der Baffininsel. Die antarktische Zone erstreckt sich von etwa 85° südlicher Breite auf eisfreien Gipfeln des Transantarktischen Gebirges bis ungefähr 63° auf der antarktischen Halbinsel Grahamland. Wegen der geringen Landfläche auf der Südhalbkugel nimmt die dortige Kältewüste nur einen kleinen Teil der weltweiten Gesamtfläche ein. Polwärts schließen sich Eisschilde an, äquatorwärts Tundren.
Nicht zonale Kältewüsten treten weltweit oberhalb der Mattenregion nahezu aller Hochgebirge auf. Diese nivale Höhenstufe ist der oberste Höhenbereich mit äußerst spärlichem Pflanzenleben. Bei besonders großer Trockenheit kann die Kältewüste bis in die alpine Höhenstufe hinabreichen und wird dann teilweise alpine Wüste genannt. Grundsätzlich unterscheidet man polare und alpine Kältewüsten, weil die klimatischen Bedingungen und die räumliche Ausdehnung der hochgebirgigen Frostschuttgebiete abweichen. Eine feinere Einteilung wird wegen der großen Gleichartigkeit und extrem geringen Artenvielfalt kaum vorgenommen.
Die größten unzerstörten Kältewüsten liegen auf den kanadischen Königin-Elisabeth-Inseln. Die größten Flächen außerhalb der Polarzone befinden sich im tibetischen Hochland beziehungsweise in Hochasien. Insgesamt machen Kältewüsten bezogen auf die potentielle natürliche Vegetation etwa 2 % der Landoberfläche aus. Zu Beginn des 3. Jahrtausends waren rund 85 % davon weitgehend unbeeinflusste, unbesiedelte Wildnis, über 10 % naturnah und relativ gering beeinflusst sowie unter 5 % intensiv verändert und anthropogen überprägt.
Klima, Böden und Eisgebiete
Kältewüsten haben lange, kalte Winter und kurze, kalte Sommer. Die Durchschnittstemperatur des kältesten Monats steigt nicht über 0 °C und kann unter −50 °C liegen. Im wärmsten Monat werden im Mittel kaum mehr als +5 °C erreicht; teilweise bleibt der Durchschnitt sogar unter −10 °C. Trotzdem sind Maximaltemperaturen von +20 °C möglich. Das langjährige Temperaturmittel liegt zwischen −30 °C und −17 °C. Die Sonneneinstrahlung ist mit weniger als 800–1100 kWh/m² im Jahr gering, wird im Hochsommer aber teilweise durch die Mitternachtssonne ausgeglichen.
Der Jahresniederschlag beträgt gewöhnlich 80–200 mm, in einigen Küstengebieten über 400 mm. Er fällt fast nur als Schnee, der neun bis zwölf Monate liegen bleibt; deshalb heißt der Wasserhaushalt nival. Wegen der geringen Verdunstung ist der Boden trotz der niedrigen Niederschläge humid, also feucht. Die Vegetationsperiode dauert weniger als 30 Tage. Nach Köppen und Geiger herrscht Eisklima mit dem Kürzel EF.
Der Permafrost verhindert tiefes Wurzelwachstum. Trockene Luft, starke Winde und Blizzards erschweren das Leben zusätzlich. Weil eine schützende Pflanzendecke und Humusschicht weitgehend fehlen, zersprengt wiederholtes Gefrieren und Auftauen das Gestein. Dieser Vorgang heißt Frostverwitterung; sein Produkt ist Frostschutt. Die Bodenbildung auf Fels und Sand verbleibt meist in Rohbodenstadien. Jährliches Auf- und Abtauen der oberen Bodenschicht erzeugt häufig Kuppen, Mulden sowie netz- oder ringförmige Wälle, sogenannte Frostmusterböden. Die Biomasse liegt unter 2 t/ha Trockenmasse.
Etwa 9 % der irdischen Landoberfläche sind von Eisschilden bedeckt. Davon entfallen 16 % auf das grönländische Inlandeis und rund 83 % auf die Antarktis, die größte Eiswüste der Erde. Das antarktische Inland ist sehr trocken, da kalte Luft wenig Feuchtigkeit aufnehmen kann und Niederschläge häufig schon an den Küsten fallen. Verwehungen und Sublimation können eisfreie, vegetationslose Frostschutt- und Felsflächen schaffen, die Antarktischen Trockentäler. Nunatakker sind Bergkuppen, die aus dem Eis herausragen. Trockentäler und Nunatakker werden als Lebensräume für Flechten und Algen den Kältewüsten zugerechnet.
Pflanzen- und Tierwelt
Die Artenvielfalt ist mit 200–600 Arten pro Hektar extrem niedrig. In der Arktis leben nur 0,4 % aller Gefäßpflanzenarten der Erde; fast keine dieser Arten ist ausschließlich auf die Polarregionen beschränkt. Pflanzendichte und Artenvielfalt nehmen in Richtung Pol ab. Moose und die wenigen Blütenpflanzen wachsen an isolierten, geschützten Stellen nur 2–5 cm hoch und bilden kein zusammenhängendes Wurzelgeflecht. Günstige Standorte entstehen beispielsweise in parabolischen Bodensenken, welche die Sonnenstrahlung bündeln. Gegenblättriger Steinbrech und Arktischer Mohn sind typische Blütenpflanzen, die bis an die Ränder der Eisschilde vorkommen.
Vorherrschend sind Algen und Flechten. Flechten sind symbiotische Lebensgemeinschaften aus Pilzen und Grünalgen und äußerst frosthart. Krustenflechten leben auf Steinen, bilden harte, teilweise landkartenähnliche Muster und können auch bei Minusgraden Photosynthese betreiben. Als Pionierorganismen sitzen sie dem Fels auf oder dringen in ihn ein.
In der Antarktis gab es vor der Einschleppung einiger Neophyten durch den Menschen nur zwei Blütenpflanzen: die Antarktische Schmiele (Deschampsia antarctica) und die Antarktische Perlwurz (Colobanthus quitensis). Der größte Teil der antarktischen Kältewüste ist abgesehen von wenigen Flechten vegetationslos; außerdem gibt es dort deutlich weniger Flechtenarten als in der Arktis.
Die Tierwelt ist noch spärlicher als die Pflanzenwelt und konzentriert sich auf Küsten. Dort kommen Robben an Land und zahlreiche Seevögel brüten. Als Symboltier der arktischen Kältewüste gilt der Eisbär, für die Antarktis stehen die Pinguine.
Besiedlung, Nutzung und Gefährdung
Mit Ausnahme der von Inuit besiedelten Küsten hochpolarer kanadischer Inseln waren Kältewüsten nie Wohnraum indigener Völker. Seit Ende des 19. Jahrhunderts errichteten Europäer wenige Forschungs- und Militärstationen, die teilweise dauerhaft bewohnt sind. In Frostschuttgebieten einiger Hochgebirge entstanden außerdem Wintersportanlagen.
Landwirtschaft ist wegen des Klimas unmöglich. Die traditionelle Nutzung beschränkt sich auf Jagd und Fischfang an den Küsten. Unter den Kältewüsten liegen reiche, bisher nicht geförderte Bodenschätze. Der Klimawandel könnte die Arktis über Seewege leichter zugänglich machen und hat deshalb bei den Anrainerstaaten Überlegungen zur Rohstoffgewinnung ausgelöst. Die Hindernisse und Kosten sind jedoch so hoch, dass kurz- und mittelfristig keine Ausbeutung erwartet wird. In der gesamten Antarktis ist die Rohstoffförderung im Rahmen des „Weltparks Antarktis“ vorläufig bis 2048 verboten.
Die stärkste Veränderung verursacht die globale Erwärmung, die in den hohen nördlichen Breiten deutlich über dem weltweiten Durchschnitt liegt. Eisschilde werden kleiner und geben Raum für neue Frostschuttgebiete frei, während sich die Tundra sehr langsam polwärts ausbreitet. Nach Angaben der IUCN standen 2003 etwa 7 % der gesamten Kältewüstenfläche unter Schutz. Beispiele streng geschützter Großgebiete sind Quttinirpaaq in Kanada mit 37.775 km², Russische Arktis mit 14.260 km², der Tadschikische Nationalpark mit 26.117 km², Tupungato in Argentinien mit 883 km² sowie Barwick/Balham in der Antarktis mit 480 km².
Der WWF USA ordnet Kältewüsten dem Hauptbiom Tundra zu. Von dessen 37 Ökoregionen gelten vier als Kältewüsten: die polaren Wüsten in Barents- und Karasee, auf den Neusibirischen Inseln, auf der Wrangelinsel und in der Ostantarktis. In sechs weiteren Ökoregionen nehmen sie wesentliche Flächenanteile ein.
Kältewüsten außerhalb der Erde
Die Oberflächen vieler Planeten könnten der Vorstellung einer Kältewüste entsprechen. Der einzige bekannte Planet mit nachgewiesener kältewüstiger Oberfläche ist jedoch der Mars. Er ist sehr trocken, obwohl an seinen Polen teilweise Wassereis vorkommt.
Der trockenste bekannte Ort ist der Erdmond. Wegen seiner fehlenden Atmosphäre schwanken die Temperaturen dort innerhalb eines Mondtages zwischen −233 und +123 °C. Ein Ort durchläuft damit in 28 Tagen Bedingungen zwischen heißer Steinwüste und extremer Kältewüste. Fast die gesamte Mondoberfläche ist nahezu vollständig frei von Wassermolekülen.