The Aeolian Flux of Calcium, Chloride and Nitrate to the McMurdo Dry Valleys Landscape: Evidence from Snow Pit Analysis

We have determined the flux of calcium, chloride and nitrate to the McMurdo Dry Valleys region by analysing snow pits for their chemical composition and their snow accumulation using multiple records spanning up to 48 years. The fluxes demonstrate patterns related to elevation and proximity to the ocean. In general, there is a strong relationship between the nitrate flux and snow accumulation, indicating that precipitation rates may have a great influence over the nitrogen concentrations in the soils of the valleys. Aeolian dust transport plays an important role in the deposition of some elements (e.g. C(2+)) into the McMurdo Dry Valleys' soils. Because of the antiquity of some of the soil surfaces in the McMurdo Dry Valleys regions, the accumulated atmospheric flux of salts to the soils has important ecological consequences. Although precipitation may be an important mechanism of salt deposition to the McMurdo Dry Valley surfaces, it is poorly understood because of difficulties in measurement and high losses from sublimation.

Schmiede ─ Heiligtum ─ Wassermühle. Cham-Hagendorn (Kanton Zug) in römischer Zeit. Ausgrabungen 1944/45 und 2003/04

1944/1945 wurde in Cham-Hagendorn eine Wassermühle ausgegraben, die dank ihrer aussergewöhnlich guten Holzerhaltung seit langem einen prominenten Platz in der Forschung einnimmt. 2003 und 2004 konnte die Kantonsarchäologie Zug den Platz erneut archäologisch untersuchen. Dabei wurden nicht nur weitere Reste der Wassermühle, sondern auch Spuren älterer und jüngerer Anlagen geborgen: eine ältere und eine jüngere Schmiedewerkstatt (Horizont 1a/Horizont 3) sowie ein zweiphasiges Heiligtum (Horizonte 1a/1b). All diese Anlagen lassen sich nun in das in den neuen Grabungen erkannte stratigraphische Gerüst einhängen (s. Beil. 2). Dank der Holzerhaltung können die meisten Phasen dendrochronologisch datiert werden (s. Abb. 4.1/1a): Horizont 1a mit Schlagdaten zwischen 162(?)/173 und 200 n. Chr., Horizont 1b um 215/218 n. Chr. und Horizont 2 um 231 n. Chr. Ferner konnten in den neuen Grabungen Proben für mikromorphologische und archäobotanische Untersuchungen entnommen werden (Kap. 2.2; 3.11). In der vorliegenden Publikation werden der Befund und die Baustrukturen vorgelegt, (Kap. 2), desgleichen sämtliche stratifizierten Funde und eine umfassende Auswahl der 1944/1945 geborgenen Funde (Kap. 3). Dank anpassender Fragmente, sog. Passscherben, lassen sich diese zum Teil nachträglich in die Schichtenabfolge einbinden. Die mikromorphologischen und die archäobotanischen Untersuchungen (Kap. 2.2; 3.11) zeigen, dass der Fundplatz in römischer Zeit inmitten einer stark vom Wald und dem Fluss Lorze geprägten Landschaft lag. In unmittelbarer Nähe können weder eine Siedlung noch einzelne Wohnbauten gelegen haben. Die demnach nur gewerblich und sakral genutzten Anlagen standen an einem Bach, der vermutlich mit jenem Bach identisch ist, der noch heute das Groppenmoos entwässert und bei Cham-Hagendorn in die Lorze mündet (s. Abb. 2.4/1). Der antike Bach führte wiederholt Hochwasser ─ insgesamt sind fünf grössere Überschwemmungsphasen auszumachen (Kap. 2.2; 2.4). Wohl anlässlich eines Seehochstandes durch ein Überschwappen der Lorze in den Bach ausgelöst, müssen diese Überschwemmungen eine enorme Gewalt entwickelt haben, der die einzelnen Anlagen zum Opfer fielen. Wie die Untersuchung der Siedlungslandschaft römischer Zeit rund um den Zugersee wahrscheinlich macht (Kap. 6 mit Abb. 6.2/2), dürften die Anlagen von Cham-Hagendorn zu einer in Cham-Heiligkreuz vermuteten Villa gehören, einem von fünf grösseren Landgütern in diesem Gebiet. Hinweise auf Vorgängeranlagen fehlen, mit denen die vereinzelten Funde des 1. Jh. n. Chr. (Kap. 4.5) in Verbindung gebracht werden könnten. Diese dürften eher von einer der Überschwemmungen bachaufwärts weggerissen und nach Cham-Hagendorn eingeschwemmt worden sein. Die Nutzung des Fundplatzes (Horizont 1a; s. Beil. 6) setzte um 170 n. Chr. mit einer Schmiedewerkstatt ein (Kap. 2.5.1). Der Fundanfall, insbesondere die Schmiedeschlacken (Kap. 3.9) belegen, dass hier nur hin und wieder Geräte hergestellt und repariert wurden (Kap. 5.2). Diese Werkstatt war vermutlich schon aufgelassen und dem Verfall preisgegeben, als man 200 n. Chr. (Kap. 4.2.4) auf einer Insel zwischen dem Bach und einem Lorzearm ein Heiligtum errichtete (Kap. 5.3). Beleg für den sakralen Status dieser Insel ist in erster Linie mindestens ein eigens gepflanzter Pfirsichbaum, nachgewiesen mit Pollen, einem Holz und über 400 Pfirsichsteinen (Kap. 3.11). Die im Bach verlaufende Grenze zwischen dem sakralen Platz und der profanen Umgebung markierte man zusätzlich mit einer Pfahlreihe (Kap. 2.5.3). In diese war ein schmaler Langbau integriert (Kap. 2.5.2), der an die oft an Temenosmauern antiker Heiligtümer angebauten Portiken erinnert und wohl auch die gleiche Funktion wie diese gehabt hatte, nämlich das Aufbewahren von Weihegaben und Kultgerät (Kap. 5.3). Das reiche Fundmaterial, das sich in den Schichten der ersten Überschwemmung fand (s. Abb. 5./5), die um 205/210 n. Chr. dieses Heiligtum zerstört hatte, insbesondere die zahlreiche Keramik (Kap. 3.2.4), und die zum Teil auffallend wertvollen Kleinfunde (Kap. 3.3.3), dürften zum grössten Teil einst in diesem Langbau untergebracht gewesen sein. Ein als Glockenklöppel interpretiertes, stratifiziertes Objekt spricht dafür, dass die fünf grossen, 1944/1945 als Stapel aufgefundenen Eisenglocken vielleicht auch dem Heiligtum zuzuweisen sind (Kap. 3.4). In diesen Kontext passen zudem die überdurchschnittlich häufig kalzinierten Tierknochen (Kap. 3.10). Nach der Überschwemmung befestigte man für 215 n. Chr. (Kap. 4.2.4) das unterspülte Bachufer mit einer Uferverbauung (Kap. 2.6.1). Mit dem Bau eines weiteren, im Bach stehenden Langbaus (Kap. 2.6.2) stellte man 218 n. Chr. das Heiligtum auf der Insel in ähnlicher Form wieder her (Horizont 1b; s. Beil. 7). Von der Pfahlreihe, die wiederum die sakrale Insel von der profanen Umgebung abgrenzte, blieben indes nur wenige Pfähle erhalten. Dennoch ist der sakrale Charakter der Anlage gesichert. Ausser dem immer noch blühenden Pfirsichbaum ist es ein vor dem Langbau aufgestelltes Ensemble von mindestens 23 Terrakottafigurinen (s. Abb. 3.6/1), elf Veneres, zehn Matres, einem Jugendlichen in Kapuzenmantel und einem kindlichen Risus (Kap. 3.6; s. auch Kap. 2.6.3). In den Sedimenten der zweiten Überschwemmung, der diese Anlage um 225/230 n. Chr. zum Opfer gefallen war, fanden sich wiederum zahlreiche Keramikgefässe (Kap. 3.2.4) und zum Teil wertvolle Kleinfunde wie eine Glasperle mit Goldfolie (Kap. 3.8.2) und eine Fibel aus Silber (Kap. 3.3.3), die wohl ursprünglich im Langbau untergebracht waren (Kap. 5.3.2 mit Abb. 5/7). Weitere Funde mit sicherem oder möglichem sakralem Charakter finden sich unter den 1944/1945 geborgenen Funden (s. Abb. 5/8), etwa ein silberner Fingerring mit Merkurinschrift, ein silberner Lunula-Anhänger, eine silberne Kasserolle (Kap. 3.3.3), eine Glasflasche mit Schlangenfadenauflage (Kap. 3.8.2) und einige Bergkristalle (Kap. 3.8.4). Im Bereich der Terrakotten kamen ferner mehrere Münzen (Kap. 3.7) zum Vorschein, die vielleicht dort niedergelegt worden waren. Nach der zweiten Überschwemmung errichtete man um 231 n. Chr. am Bach eine Wassermühle (Horizont 2; Kap. 2.7; Beil. 8; Abb. 2.7/49). Ob das Heiligtum auf der Insel wieder aufgebaut oder aufgelassen wurde, muss mangels Hinweisen offen bleiben. Für den abgehobenen Zuflusskanal der Wassermühle verwendete man mehrere stehen gebliebene Pfähle der vorangegangenen Anlagen der Horizonte 1a und 1b. Obwohl die Wassermühle den 28 jährlichen Überschwemmungshorizonten (Kap. 2.2) und den Funden (Kap. 4.3.2; 4.4.4; 45) zufolge nur bis um 260 n. Chr., während gut einer Generation, bestand, musste sie mindestens zweimal erneuert werden – nachgewiesen sind drei Wasserräder, drei Mühlsteinpaare und vermutlich drei Podeste, auf denen jeweils das Mahlwerk ruhte. Grund für diese Umbauten war wohl der weiche, instabile Untergrund, der zu Verschiebungen geführt hatte, so dass das Zusammenspiel von Wellbaum bzw. Sternnabe und Übersetzungsrad nicht mehr funktionierte und das ganze System zerbrach. Die Analyse von Pollen aus dem Gehhorizont hat als Mahlgut Getreide vom Weizentyp nachgewiesen (Kap. 3.11.4). Das Abzeichen eines Benefiziariers (Kap. 3.3.2 mit Abb. 3.3/23,B71) könnte dafür sprechen, dass das verarbeitete Getreide zumindest zum Teil für das römische Militär bestimmt war (s. auch Kap. 6.2.3). Ein im Horizont 2 gefundener Schreibgriffel und weitere stili sowie eine Waage für das Wägen bis zu 35-40 kg schweren Waren aus dem Fundbestand von 1944/1945 könnten davon zeugen, dass das Getreide zu wägen und zu registrieren war (Kap. 3.4.2). Kurz nach 260 n. Chr. fiel die Wassermühle einem weiteren Hochwasser zum Opfer. Für den folgenden Horizont 3 (Beil. 9) brachte man einen Kiesboden ein und errichtete ein kleines Gebäude (Kap. 2.8). Hier war wohl wiederum eine Schmiede untergebracht, wie die zahlreichen Kalottenschlacken belegen (Kap. 3.9), die im Umfeld der kleinen Baus zum Vorschein kamen. Aufgrund der Funde (Kap. 4.4.4; 4.5) kann diese Werkstatt nur kurze Zeit bestanden haben, höchstens bis um 270 n. Chr., bevor sie einem weiteren Hochwasser zum Opfer fiel. Von der jüngsten Anlage, die wohl noch in römische Zeit datiert (Horizont 4; Beil. 10), war lediglich eine Konstruktion aus grossen Steinplatten zu fassen (Kap. 2.9.1). Wozu sie diente, muss offen bleiben. Auch der geringe Fundanfall spricht dafür, dass die Nutzung des Platzes, zumindest für die römische Zeit, allmählich ein Ende fand (Kap. 4.5). Zu den jüngsten Strukturen gehören mehrere Gruben (Kap. 2.9.2), die vielleicht der Lehmentnahme dienten. Mangels Funden bleibt ihre Datierung indes ungewiss. Insbesondere wissen wir nicht, ob sie noch in römische Zeit datieren oder jünger sind. Spätestens mit der fünften Überschwemmung, die zur endgültigen Verlandung führte und wohl schon in die frühe Neuzeit zu setzen ist, wurde der Platz aufgelassen und erst mit dem Bau der bestehenden Fensterfabrik Baumgartner wieder besetzt.

Landscape Evolution of the Dry Valleys, Transantarctic Mountains: Tectonic Implications

There are different views about the amount and timing of surface uplift in the Transantarctic Mountains and the geophysical mechanisms involved. Our new interpretation of the landscape evolution and tectonic history of the Dry Valleys area of the Transantarctic Mountains is based on geomorphic mapping of an area of 10,000 km(2). The landforms are dated mainly by their association with volcanic ashes and glaciomarine deposits and this permits a reconstruction of the stages and timing of landscape evolution. Following a lowering of base level about 55 m.y. ago, there was a phase of rapid denudation associated with planation and escarpment retreat, probably under semiarid conditions. Eventually, downcutting by rivers, aided in places by glaciers, graded valleys to near present sea level. The main valleys were flooded by the sea in the Miocene during a phase of subsidence before experiencing a final stage of modest upwarping near the coast. There has been remarkably little landform change under the stable, cold, polar conditions of the last 15 m.y. It is difficult to explain the Sirius Group deposits, which occur at high elevations in the area, if they are Pliocene in age. Overall, denudation may have removed a wedge of rock with a thickness of over 4 km at the coast declining to 1 km at a point 75 km inland, which is in good agreement with the results of existing apatite fission track analyses. It is suggested that denudation reflects the differences in base level caused by high elevation at the time of extension due to underplating and the subsequent role of thermal uplift and flexural isostasy. Most crustal uplift (2-4 km) is inferred to have occurred in the early Cenozoic with 400 m of subsidence in the Miocene followed by 300 m of uplift in the Pliocene.

Genetic diversity, phenotypic variation and local adaptation in the alpine landscape: case studies with alpine plant species

Plant survival in alpine landscapes is constantly challenged by the harsh and often unpredictable environmental conditions. Steep environmental gradients and patchy distribution of habitats lead to small size and spatial isolation of populations and restrict gene flow. Agricultural land use has further increased the diversity of habitats below and above the treeline. We studied the consequences of the highly structured alpine landscape for evolutionary processes in four study plants: Epilobium fleischeri, Geum reptans, Campanula thyrsoides and Poa alpina. The main questions were: (1) How is genetic diversity distributed within and among populations and is it affected by altitude, population size or land use? (2) Do reproductive traits such as allocation to sexual or vegetative reproduction vary with altitude or land use? Furthermore, we studied if seed weight increases with altitude. Within-population genetic diversity of the four species was high and mostly not related to altitude and population size. Nevertheless, genetic differentiation among populations was pronounced and strongly increasing with distance. In Poa alpina genetic diversity was affected by land use. Results suggest considerable genetic drift among populations of alpine plants. Reproductive allocation was affected by altitude and land use in Poa alpina and by succession in Geum reptans. Seed weight was usually higher in alpine species than in related lowland species. We conclude that the evolutionary potential to respond to global change is mostly intact in alpine plants, even at high altitude. Phenotypic variability is shaped by adaptive as well as by random evolutionary processes; moreover plastic responses to growth conditions seem to be crucial for survival of plants in the alpine landscape.

The contribution of glacial archaeology to our knowledge of alpine passages - L'apport de l'archéologie des glaciers dans la connaissance des voies de passage alpins

Die europäischen Alpen sind in den Hochlagen trotz einem immensen Rückgang in den letzten Jahrzehnten immer noch stark vergletschert. Früher dachte man, dass die alpine Zone über rund 2000 m über Meer vom prähistorischen Menschen nicht begangen wurde. 1991 zeigte die Entdeckung des Mannes aus dem Eis beim Tisenjoch („Ötzi“) in über 3000 m Höhe, dass schon im Neolithikum Vorstösse bis in die vergletscherten Gebiete der Alpen stattgefunden haben. Die ältesten Spuren am Schnidejoch, einem Pass in den Berner Alpen der Schweiz, reichen bis in die Zeit zwischen 4800 und 4500 v.Chr. zurück. Der Pass wurde auch in der Frühen Bronzezeit benutzt, wie zahlreiche Objekte aus der Zeit zwischen etwa 2200 und 1600 v.Chr. belegen. Frühbronzezeitliche Funde liegen auch vom Lötschenpass, einem zweiten Passübergang in den Berner Alpen vor. Nördlich dieser Übergänge befinden sich die bekannten frühbronzezeitlichen Gräber des Berner Oberlandes (Region des unteren Thunersees), südlich davon stammen zahlreiche frühbronzezeitliche Funde aus Gräbern und Nekropolen im Rhonetal. Dank der Erhaltung von organischem Material bieten die Eisfundstellen wertvolle Einblicke zur Frequentierung der Hochalpen. Neben Bohlenwegen, Strassen und Brücken bilden Pässe wichtige Elemente des prähistorischen terrestrischen Transportsystems.