Mono Lake

Der Mono Lake ist ein Natronsee; er ist also sowohl besonders alkalisch als auch besonders salzhaltig. Er liegt in Mono County im zentral-östlichen Teil von Kalifornien, in einem abflusslosen Becken am Westrand des Großen Beckens unter der Ostflanke der Sierra Nevada. Wegen der harschen Umweltbedingungen müssen Tiere und Pflanzen sowohl an den hohen pH-Wert angepasst sein als auch den Salzgehalt ertragen können. Daher hat sich ein Ökosystem aus sehr wenigen angepassten Arten bei sehr hoher Individuenzahl entwickelt, das für einige Vogelarten von besonderer Bedeutung ist.

Aus dem Einzugsgebiet des Sees wird seit 1941 Trinkwasser in eine über 520 km lange Wasserleitung abgeführt, die die Stadt Los Angeles versorgt. Dadurch sank der Wasserspiegel des Sees kontinuierlich ab, der Salzgehalt stieg, Teile des Seebetts trockneten aus. Für die Zuflüsse und den See ergaben sich schwerwiegende ökologische Folgen. Zugleich wurden im See und am Ufer zahlreiche unter Wasser entstandene Kalktuff-Gebilde in bizarren Formen sichtbar, was zur Bekanntheit des Sees beitrug. Naturschützer thematisierten ab Anfang der 1980er Jahre die Absenkung des Wasserspiegels. Nach Gerichtsbeschlüssen über eine Begrenzung der Ableitung steigt er seit Mitte der 1990er Jahre langsam wieder an.

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Geographie Das Mono-Becken liegt am Westrand der Basin-and-Range-Region, die durch eine Krustendehnung entstand.Soweit nicht anders angegeben stützt sich dieses Kapitel auf: Mono Basin Ecosystem Study Committee 1987, Kapitel Introduction. S. 8–22. Dabei wurden überwiegend parallele Horst-und-Graben-Strukturen gebildet oder einzelne Becken wie am Mono Lake. Die Basin and Range-Region setzt sich im Norden, Osten und Süden des Sees in Kalifornien und Nevada fort. Im Südosten liegen die White Mountains, im Westen steigt die steile Flanke der Sierra Nevada auf. Das Einzugsgebiet des Mono Lake mit rund 2020 km² erstreckt sich in der Höhe vom Hauptkamm der Sierra mit Mount Lyell (3994 m) und Mount Dana (3978 m) bis hinunter zum Wasserspiegel von derzeit 1945 m über dem Meer (Stand 2017).Mono Basin Ecosystem Study Committee 1987, S. 122. Benachbarte Einzugsgebiete sind im Norden der Walker River, im Süden das Owens Valley mit der Long Valley Caldera als oberem Talschluss und im Westen jenseits des Sierra-Hauptkamms und des Tioga Passes der Yosemite-Nationalpark mit dem Merced River und dem Tuolumne River. Im Südwesten entspringt der San Joaquin River. Das Becken reicht 500 bis 1350 m unter das heutige Bodenniveau, es ist mit Sedimenten verfüllt, die von Gletschern, Oberflächengewässern und Vulkanen abgelagert wurden.

Das Becken entstand vor rund drei Millionen Jahren, der See gehört mit einem Alter von mindestens 760.000 Jahren zu den ältesten Seen Nordamerikas.Hart 1996, S. 9 f. Am Ende der letzten Eiszeit (in Nordamerika als Wisconsin glaciation bezeichnet) füllte sich das Mono-Becken vollständig mit Schmelzwasser und lief nach Osten in die benachbarten Becken über. Der dadurch entstandene, als Lake Russell bezeichnete prähistorische See hatte vor etwa 12.500 Jahren eine Fläche von knapp 900 km² und eine Tiefe von rund 100 m. Die damalige Uferlinie kann an den Hängen im Westen aus ihrer Terrassenstruktur abgelesen werden. Nach dem Ende der Eiszeit schmolzen die den See speisenden Gletscher ab; infolge des damit einhergehenden Klimawandels ließen auch die Niederschläge stark nach. Vor rund 9000 Jahren schließlich hatte der See etwa die heutige Ausdehnung, mit der er heute als Mono Lake bezeichnet wird.Hart 1996, S. 14.

Das heutige Erscheinungsbild des Mono Lake ist stark von historischem Vulkanismus geprägt. Die Mono-Inyo Craters südlich des Sees sind rhyolithische Lavadome und mit einem Alter von 2000 bis 600 Jahren die jüngste Hügelkette Nordamerikas. Der Panum-Krater, der nördlichste des Kraterfelds, ist mit rund 650 Jahren der jüngste und liegt nur etwas mehr als einen Kilometer südlich des Sees. Die dunkle Negit-Insel im Norden des Sees ist vulkanischen Ursprungs und knapp 2000 Jahre alt. Die größere, zentrale Pahoa-Insel ist die jüngste Auswirkung des Vulkanismus in der Region. Selbst nicht aus vulkanischem Material, wurde sie durch darunter aufsteigendes Magma angehoben und durchbrach vor rund 250 Jahren die Wasseroberfläche. Black Point am Nordwestufer ist der Überrest eines basaltischen Schlackenkegelvulkans, der vor etwa 13.300 Jahren unter Wasser ausbrach.

Da das Becken östlich der Sierra Nevada liegt, befindet es sich in ihrem Regenschatten. Während die östlichen Hochlagen des Gebirges Niederschläge von 1300 mm/a erhalten, herrscht an den Hängen und im Hügelland ein semiarides, am See selbst ein arides Klima mit 140 mm/a Niederschlag am Nordostufer.Stine 1990, S. 334. Der Zulauf zum See stammt von winterlichem Schneefall auf die höheren Lagen der Sierra, der nach der Schneeschmelze über den Lee Vining Creek und den Rush Creek zum See abläuft; beide Bäche werden vom Los Angeles Aqueduct angezapft. Kleinere Zuflüsse sind der Mill Creek und der Wilson Creek im Nordwesten. Weitere Zuflüsse im Süden und Norden führen nur zeitweise Wasser und spielen für den Wasserstand des Sees keine Rolle. Rush Creek und Mill Creek werden zur Gewinnung von Wasserkraft aufgestaut.

Mit seiner langen geologischen Existenz einhergehend ließen Klima und Niederschlag den Wasserspiegel des Sees immer wieder stark schwanken; in den letzten 3800 Jahren variierte er um mindestens 40 m. Der höchste Wasserstand von 1980 m über dem Meer wurde mittels Radiokohlenstoffmethode auf vor rund 3800 Jahren datiert, der niedrigste feststellbare Pegel lag vor rund 1800 Jahren bei 1940 m. Beim Beginn der historischen Aufzeichnungen 1857 lag er bei 1949 m.Stine 1990, S. 265 und folgende Detaildarstellungen. Danach folgte ein Anstieg auf den Höchststand in der durch direkte Messungen belegten Zeit bei 1959 m im Jahr 1919 und ein langsamer Rückgang auf 1956 m beim Beginn der Ausleitung 1941.Stine 1990, S. 335. Im Ergebnis stand der Wasserspiegel in den letzten 2000 Jahren überwiegend unterhalb der vor der Ausleitung vorgefundenen Werte, so dass die Planungen für Wasserversorgung und -nutzung berücksichtigen müssen, dass ihre Modelle auf einer Phase mit überdurchschnittlichem Niederschlag beruhen und sie mit größerer Trockenheit rechnen sollten als bisher angenommen.Stine 1990, S. 379 f.

Da der Mono Lake keinen natürlichen Abfluss hat, verliert er nur durch Verdunstung an Wasser. Dadurch sammeln sich alle im zufließenden Wasser gelösten Mineralien im See an. In der Folge stieg der Salzgehalt, und das Seewasser wurde zunehmend alkalisch. Es enthält ungefähr 258 Millionen Tonnen gelöste Salze.Hart 1996, S. 14. Der Salzgehalt variiert mit dem schwankenden Wasservolumen. Vor 1941 betrug er 50 Gramm pro Liter (die Ozeane der Welt haben einen durchschnittlichen Wert von 31,5 Gramm pro Liter). Als der See 1982 auf seinen niedrigsten Pegel sank, hatte der Salzgehalt sich auf 99 Gramm pro Liter verdreifacht. 2002 waren es 78 Gramm Salz pro Liter. Es wird erwartet, dass sich mit steigendem Wasserstand der Salzgehalt langfristig auf einem durchschnittlichen Niveau von 69 Gramm Salz pro Liter stabilisieren wird. Der See ist durch die Vielzahl an gelösten Carbonaten mit einem pH-Wert von 9,8Chemistry. Mono Lake Committee. stark alkalisch. Höhere Salzkonzentrationen kommen in anderen Seen in den Vereinigten Staaten und anderen Teilen der Erde vor, aber kein anderer See der Erde weist eine vergleichbare Kombination aus Salinität und Alkalinität auf.Mono Basin Ecosystem Study Committee 1987, S. 91.

Auch andere Stoffe konzentrierten sich im See – die hohen Werte von ≈130 Mikromol Schwefel pro Liter Seewasser, 35 Mikromol Bor und insbesondere der hohe Gehalt von rund 200 bis im Einzelfall 300 Mikromol an Arsen pro LiterJodi Switzer Blum, Allana Burns Bindi et al.: Bacillus arsenicoselenatis, sp. nov., and Bacillus selenitireducens, sp. nov.: two haloalkaliphiles from Mono Lake, California that respire oxyanions of selenium and arsenic. In: Archive of Microbiology, 1998, Volume 171, S. 19–30. stellen einen weiteren Umweltfaktor des Sees dar, den nur wenige angepasste Organismen ertragen.

Die charakteristischen Kalktuff-Gebilde an den Seeufern entstehen unter Wasser, die heute sichtbaren wurden erst durch die Absenkung des Wasserspiegels freigelegt. Im See treten Quellen aus, die Wasser mit gelöstem Calciumcarbonat aus den umliegenden Bergen transportieren. Durch die unterschiedlichen Säurewerte von Quellwasser und See kommt es zur Ausfällung der Carbonate als Kalktuff.Mono Lake Tufa State Natural Reserve. California State Parks. Eine Besonderheit des Mono Lake ist der Sand-Tuff. Quellen mit hoher Schüttung an sandigen Uferabschnitten können Süßwasser, Sand und das Salzwasser des Sees so verwirbeln, dass Tuffausfällungen in dünnen Schichten im Sand auftreten. Wird der Sand später durch die Strömung ausgewaschen, bleiben kleine, filigrane Gebilde aus Tuff erhalten, die in einigen Fällen trockenfallen und so der schnellen Zerstörung durch die Strömung entgehen.Hart 1996, S. 50.

Ein weiteres Mineral am Mono Lake ist Hazenit. Das biogene Phosphat wird in Algen des Sees gebildet, die an den Kalktuff-Säulen wachsen. Es wurde 2007 erstmals beschrieben und bisher an keinem anderen Ort gefunden.Webmineral.com: Hazenite – Factsheet.

Die hohe Salinität des Mono Lake in Verbindung mit der Alkalität eines pH-Wertes von knapp 10 schränkt das Ökosystem im und am See stark ein.Soweit nicht anders angegeben, stützt sich dieses Kapitel auf: Mono Basin Ecosystem Study Committee 1987, Kapitel Biological System of Mono Lake. Seiten 69–120. Im See können nur Arten leben, deren Stoffwechsel in besonderem Maße an den osmotischen Druck und den daraus folgenden geringen Gehalt an freiem Wasser im Organismus angepasst ist.

Der See unterteilt sich in zwei wesentliche Lebensräume:Mono Basin Ecosystem Study Committee 1987, S. 69 f. In den tiefen Wasserbereichen ist Phytoplankton die Grundlage der Nahrungskette. Von diesen ernähren sich Krebstiere, vorwiegend die Art Artemia monica und in geringerem Maße Artemia salina, Kleinkrebse mit einer Größe von wenigen Millimetern bis unter einem Zentimeter. Im offenen Wasser gibt es kein Zooplankton von nennenswerter Verbreitung, der Seegrund ist in den tiefen Wasserbereichen völlig frei von tierischem Leben. Diese Krebstiere sind die Nahrungsgrundlage für den Schwarzhalstaucher und die Kaliforniermöwe. Zum Plankton gehören auch die Kragengeißeltierchen der Art Barroeca monosierra, deren Kugelkolonien die kleinsten Organismen mit einem bakteriellen Mikrobiom im Innern sind. In den Uferzonen ist die Salzfliegenart Ephydra hians maßgeblich. Auch sie ernährt sich von Phytoplankton. Anders als im Tiefwasser kommen in den Uferbereichen allerdings auch einige weitere Insektenarten vor, so zwei Bremsen der Gattung Chrysops sowie eine Stechfliegenart aus der Gnitzen-Gattung Culicoides und weitere Arten mit wesentlich geringerem Anteil. Die Insekten und ihre Larven bilden die Nahrungsgrundlage für Limikolen, die Vögel der Uferzonen. Darunter ist besonders der Wilson-Wassertreter zu nennen.

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