Rund 1000 Kilometer südlich von Tokio befindet sich wohl eines der momentan spannendsten Freilandlabore der Erdgeschichte: die Vulkaninsel Nishinoshima, die seit 2013 durch Eruptionen beständig wächst. Damals brach in ihrer unmittelbaren Nachbarschaft der unterseeische Vulkan Niijima aus, der sich im Laufe des Jahres damals schließlich mit Nishinoshima vereinte. Wie dieses neue Eiland entstand und seitdem wächst, beschreiben Fukashi Maeno von der Universität Tokio und seine Kollegen in "Geology".

Das Eiland wuchs demnach in zwei Phasen: Die Hauptinsel Nishinoshima existiert bereits seit 1973, als der Vulkan die Wasseroberfläche durchbrach. Er ist rund drei Kilometer hoch und hat an der Basis einen Umfang von mehr als 90 Kilometern. 2013 öffnete sich dann eine Spalte an seiner südöstlichen Flanke, aus der große Mengen Lava austraten – das Initialstadium des neuen Inselwachstums. Sobald die heiße Gesteinsschmelze mit dem kalten Wasser des Pazifiks in Kontakt geriet, kühlte sie sich an ihren Rändern explosionsartig ab. Dampf stieg auf und riss dabei kleine, glasige Brocken Vulkangesteins mit sich. Diese Art der Eruption wird surtseyianisch genannt, da sie während der Entstehung der isländischen Vulkaninsel Surtsey 1963 beobachtet und beschrieben wurde.

Der Beginn der Inselbildung
© Japanese Coast Guard
(Ausschnitt)
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Im November 2013 durchbrach der Vulkan erstmals die Meeresoberfläche: Seitdem wächst seine Fläche kontinuierlich.

In dieser ersten Phase wuchs der neue Vulkankegel – Niijima genannt – rasch in die Höhe. Nur drei Tage, nachdem die japanische Küstenwache den Ausbruch bemerkt hatte, änderte sich der Ausbruchstyp, das rasche Höhenwachstum setzte sich jedoch fort: Innerhalb von vier Wochen ragte er 25 Meter über die Wasseroberfläche auf.

Wandel des Ausbruchs

Diese zweite Phase begann, als das neu entstandene Vulkangestein erstmals den Meeresspiegel durchbrach. Wasser konnte nun nicht mehr in die Spalte fließen, weshalb die Dampfexplosionen endeten. Stattdessen wandelte sich die Eruption zu einer Strombolianischen – dieses Mal nach dem italienischen Feuerberg Stromboli im Mittelmeer bezeichnet. Er bricht regelmäßig aus und fördert dabei Gas und Lava zu Tage. Die meisten dieser Eruptionen sind jedoch relativ harmlos, weil sich durch die regelmäßigen Entladungen kaum Druck in der Magmakammer aufbaut.

Das ausgestoßene Material konnte sich nun bereits auf Festland ablagern und so das Inselwachstum noch beschleunigen. Begünstigt wurde dies durch die verschlungenen Wege, die die Gesteinsschmelze nehmen musste. Sie konnte nicht direkt von der Spalte zum Meer fließen, weil vorherige Lavaströmen beim Erstarren Wülste, Röhren, Knubbel und andere Hindernisse hinterlassen hatten. Das verzögerte den Prozess und sorgte dafür, dass sich mehr Gesteinsschmelze direkt an Land und an der Küstenlinie verfestigte.

Surtsey – Leben auf dem Vulkan
© Robert Simmon, SSAI / NASA, Goddard Space Flight Center
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Am 14. November 1963 beobachtete ein isländischer Fischer eine Rauchsäule, die aus dem Atlantik aufstieg – nur wenige Stunden später ragte hier frisches Festland über den Meeresspiegel: Die Insel Surtsey war geboren. Seither gilt sie als eine Art Freilandlabor, auf der Forscher beobachten können, wie sich das Leben auf neuem Land entwickelt; erst wenige Dutzend Personen durften das Eiland während der letzten Jahrzehnte betreten. Nur ein Jahr nach der Eruption wurde die erste Gefäßpflanze auf Surtsey registriert, bis 1998 dauerte es, bis das erste Holzgewächs gefunden wurde. Rund 30 Pflanzenarten haben sich fest auf der Insel etabliert, insgesamt 69 wurden bis 2008 zumindest in Einzelexemplaren nachgewiesen. Flächendeckend wachsen vor allem Moose und Flechten auf dem stürmischen Flecken Erde, denn sie kommen am besten mit den anfänglich extremen Bodenbedingungen auf dem vulkanischen Sediment zurecht. Eine gewisse Bedeutung hat die 2,7 Quadratkilometer große Insel außerdem als Nist- und Rastplatz für See- und Zugvögel, die umgekehrt auch Samen sowie Nährstoffe eintragen und damit den Pflanzenbewuchs fördern.

Ankunft des Lebens

Der Vulkan ist gegenwärtig weiterhin aktiv, fördert aber seit November 2015 nur noch wenig Lava, so dass das Größenwachstum momentan beendet ist. Seit Beginn der Eruptionen traten laut den Geologen jeden Tag durchschnittlich mehrere tausend Kubikmeter Gesteinsschmelze aus, und ein Ende ist noch nicht absehbar. Nun warten die Wissenschaftler auf die Ansiedlung erster Lebewesen, auch wenn die geologischen Bedingungen im Moment auf dem Neuland noch etwas ungünstig sind. Die Besiedlung werde allerdings relativ langsam verlaufen, vermuten Biologen: Sie liegt weit entfernt von den japanischen Hauptinseln im Pazifik und immer noch ein Stückchen abseits der anderen Vulkaninseln der so genannten Ogasawara-Kette, zu der Nishinoshima gehört.

Wahrscheinlich nehmen Seevögel das Eiland als Erstes in Beschlag, sobald sich die Bedingungen beruhigt haben. Während eines Überflugs Mitte Februar bemerkte die japanische Küstenwache bereits rege Flugtätigkeit von Vögeln über der Insel. Mit ihrem Kot liefern sie dann ebenso Nährstoffe, die die ersten Pflanzenarten auf dem Neuland nutzen können. Auf dem gut untersuchten Beispiel Surtsey hatte es ein Jahr gedauert, bis die ersten Moose, Flechten und niederen Pilze festgestellt wurden. Zwei Jahre später (1965) entdeckten Biologen schließlich die erste Gefäßpflanze, deren Samen mit dem Wind oder durch Vögel herangetragen worden war. Bei der letzten größeren Erhebung 2004 zählten Forscher schließlich 60 Arten höherer Pflanzen, dazu rund 150 Moos-, Flechten- und Pilzspezies. Bis zu diesem Zeitpunkt waren zudem rund 100 Vogelarten als Besucher oder brütend dort registriert worden. Surtsey liegt jedoch nur 30 Kilometer vor der isländischen Küste.