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ANT XXV/3, Wochenbericht Nr. 1

Januar 2009

Pünktlich um 20 Uhr am Abend des 7. Januar verließ das stolze Forschungsschiff Polarstern den Hafen von Kapstadt, mit 14 Wissenschaftlerinnen, 35 Wissenschaftlern und einem Kameramann an Bord, unterwegs zu einer herausfordernden Entdeckungsreise. Wir versammelten uns am Peildeck des Forschungsschiffes, vor uns die große blaue Weite, hinter uns die funkelnden Lichter Kapstadts, gebettet in den Schoß des Tafelbergs, die langsam aus unserem Sichtfeld verschwanden. Es war der letzte Landkontakt für die kommenden 70 Tage, welche wir in einem selbst gewählten Exil im windumtobten abgelegenen Südpolarmeer verleben werden. Die Trennung war daher ein magischer Moment für alle. Er war außerdem das Ergebnis von 3 Jahren systematischer Planung und harter Arbeit: das Schreiben von Forschungsanträgen für die jeweiligen staatlichen Geldgeber, Bestellen von Ausrüstung, Ausbilden der teilnehmenden Wissenschaftler und Studenten, Erstellen endloser Listen beim Packen der unzähligen Kisten mit unseren Forschungsgeräten, gefolgt vom logistischen Albtraum, alles von den verschiedensten Instituten zu Polarstern zu transportieren. Als nun auch die letzte Kiste an Bord war, empfanden wir Genugtuung, dass der 2004 in einem Bremerhavener Restaurant entstandene Plan nun endlich umgesetzt wird. Eine beträchtliche Anzahl von Menschen verschiedener Nationen hat dazu beigetragen, diesen Moment möglich zu machen und wir wollen an dieser Stelle unsere Dankbarkeit für diese Unterstützung ausdrücken.

An den darauf folgenden Tagen wurden Container ausgepackt, Kisten in diverse Labore getragen, Instrumente aufgebaut und mit Gurten gesichert, um sie für die raue See zu rüsten, die nicht lange auf sich warten ließ. Glücklicherweise beruhigte sich die See nach wenigen Tagen und bei strahlend blauem Himmel erholten sich diejenigen rasch, die anfänglich mit Seekrankheit zu kämpfen hatten und begannen nun mit Begeisterung ihr neues zuhause zu erkundigen. Wir haben uns der Herausforderung gestellt, das bisher längste und umfangreichste Experiment in den berüchtigten "Roaring Forties" durchzuführen. Dieses Experiment wird lang erwartete, zusammenhängende Datensätze über die Ökologie und die Rolle des Südpolarmeeres im globalen Klimagefüge liefern. Wir haben uns dieser großen Herausforderung angenommen und waren geschockt zu hören, dass wir von Umweltorganisationen angegriffen wurden.Unsere jeweiligen Institute haben Pressemeldungen zu unserer Verteidigung auf die Lohafex- Website (siehe unten) gestellt, weswegen wir die Inhalte hier nicht wiederholen werden.


 

Satellitenaufnahme des westlichen Südatlantiks vom 18. Januar mit den Positionen der Ozeanwirbel als blaue und rote Kleckse. Wir untersuchen zur Zeit die Ozeanwirbel östlich der Insel Südgeorgien in der Mitte des Bildes. Die Spitze Südamerikas ist im linken Bildausschnitt zu sehen. (Aufnahme: Colorado Center for Astrodynamics Research)

Das Ziel unseres Experiments ist es, einen kleinen Fleck Ozean innerhalb des natürlichen Rahmens zu manipulieren, um die Prozesse zu verstehen und zu quantifizieren, welche die ständig wechselnden und noch kaum verstandenen ozeanischen Ökosysteme prägen. Die Zugabe einer sehr geringen Menge Eisen im Bereich des Südpolarmeeres ist vergleichbar mit dem Gießen eines von Dürren geprägten Landstriches: Pflanzen erwachen zum Leben, beginnen zu wachsen und ernähren die Tiere und Mikroben, die auf sie angewiesen sind. Die Analogie ist nicht weit hergeholt: Genau wie Wasser, das über den Ozeanen verdunstet und über den Kontinenten abregnet und sie so ergrünen lässt, wird Eisen durch Staubwolken von den Kontinenten weit hinaus in den offenen Ozean getragen, mit einem ähnlichen Effekt. Dieser Austausch globalen Ausmaßes zwischen den Kontinenten und den Ozeanen besteht bereits seit über 600 Mio. Jahren, als die ersten Pflanzen das Land besiedelt haben. Während der Effekt des Gießens an Land seit Jahrtausenden bekannt ist, sind die Faktoren, die das Pflanzenwachstum im Meer steigern, noch nahezu unbekannt. Das ist der Grund, warum wir das marine Pflanzenleben besser verstehen müssen - die winzigen einzelligen Algen des Phytoplanktons, welche in der sonnendurchfluteten Oberflächenschicht des Meeres wachsen – ebenso wie wir die Gräser, Büsche und Bäume um uns herum verstehen. Experimente in die wirkliche Welt hinaus zu tragen ist ein mächtiges Mittel um die nötigen Erkenntnisse zu erlangen.

Jedes der Dutzend Experimente (davon 5 im Südpolarmeer), die in den letzten 15 Jahren durchgeführt wurden, erbrachte Informationen, die interessant genug waren, um in den führenden wissenschaftlichen Magazinen veröffentlicht und auf den Wissenschaftsseiten renommierter Zeitungen kommentiert zu werden. Unglücklicherweise, obgleich verständlich, hat sich die Aufmerksamkeit auf einen einzelnen Aspekt der Experimente gerichtet (der Durchführbarkeit der Kohlenstoff-Versenkung), wodurch die erbrachten, fundamentalen Einblicke in die Funktionsweise ozeanischer Ökosysteme und die vielen neuen Fragen, die sich daraus ergeben, in den Hintergrund gedrängt wurden.

Bei allen Experimenten wurde das Wachstum der vorhandenen Phytoplanktonarten angeregt. Jedoch hat nur eine einzige Gruppe, bekannt als Diatomeen oder Kieselalgen, ihre Zellzahlen erhöht und mit ihrer Biomasse die experimentell erzeugten Blüten dominiert. Diatomeen zeichnen sich durch reich verzierte, geometrisch symmetrische Zellen aus, die aus glasklarem Silizium bestehen. Dieselben Diatomeen dominieren auch die natürlichen Blüten in produktiven Regionen, von den Polen bis in die Tropen, inklusive der Nordsee. Die Gründe, warum die kleineren, schneller wachsenden Zellen der anderen Algengruppen ihre Zellzahl nicht erhöhen, werden noch diskutiert. Die wahrscheinlichste Erklärung ist mit dem besseren Fraßschutz der Diatomeen zu begründen, wodurch sie länger überleben als die anderen Algen. Diese werden ebenso schnell wie sie wachsen von der ganzen Bandbreite der marinen Weidegänger und Krankheitserreger des Planktons dezimiert werden, vergleichbar mit einem gut gemähten Rasen. Die Hypothese der Fraßregulierung des Phytoplanktons hielt sich für Jahrzehnte im Hintergrund, da sie nur adäquat in Experimenten wie unserem getestet werden kann. Es ist unmöglich die natürlichen Dichten von Prädatoren und Pathogenen im Labor zu simulieren, egal wie groß die Versuchsbehälter sind. Es sind Antworten auf Fragen wie diese, die LOHAFEX, wenn erfolgreich durchgeführt, auch liefern wird.


 

Ein deutsch-indisches Team von Mikrobiologen wird den Einfluss von Eisendüngung auf bakterielle Biodiversität und Wachstum untersuchen. (Foto: Bernhard Fuchs, Alfred-Wegener-Institut)

Alle bisherigen Experimente haben dazu geführt, unser Verständnis von der Dynamik des Planktons und dessen Einflüß auf die chemischen Prozesse seiner Umgebung zu erweitern. Unsere Bemühungen werden die aus früheren Experimenten erlangten Erkenntnisse entweder bekräftigen oder widerlegen und zusätzlich eine Quelle neuer Informationen liefern. An Bord warten mehrere Teams von Wissenschaftlern renommierter Institute begierig darauf, ihr Fachwissen und neuesten Instrumente zum Einsatz zu bringen, um die von der Düngung hervorgerufenen Veränderungen in der Biodiversität und Produktivität des Ozeans zu dokumentieren. Die aus diesem kontrollierten Experiment gewonnenen Erkenntnisse sollen helfen, die Vielzahl gewonnen Daten die bisher in den Ozeanen gewonnen wurden zu interpretieren: von der mikroskopischen Auswertungen einzelner Wassertropfen bis hin zu Satellitenaufnahmen der Meeresoberfläche.

Wir haben den größten Teil der letzten Woche damit verbracht, eine Region nordöstlich der Insel Süd-Georgien anzusteuern. Süd-Georgien ist von Küstengewässern beeinflusst und wird wahrscheinlich anders auf Eisenzugabe reagieren, als die in bisherigen Studien untersuchten ozeanischen Gewässer. Wir planen unser Experiment in einem stabilen Ozeanwirbel, der beim Aufeinandertreffen von ozeanischen Frontensystemen entsteht. Diese schnell fließenden Strömungsbänder wiederum sind für den gewaltigen, ostwärts fließenden Antarktischen Zirkumpolarstrom verantwortlich, der den antarktischen Eisschild gegen die wärmeren Wassermassen aus niedrigen Breitengraden abschirmt. Die Begrenzung des zu düngenden Flecks auf einen stabilen Ozeanwirbel mit geschlossenem Kern wird verhindern, dass er in Filamente zerfällt und sich mit dem umgebenden Wasser mischt. Diese Ozeanwirbel sind auf Satellitenbildern als Erhebungen bzw. Senken erkennbar und werden täglich im Internet aktualisiert. Die Satellitenbilder zeigen zwar eine Anzahl von Ozeanwirbel innerhalb des Untersuchungsgebietes, allerdings sind viele von ihnen zu dynamisch und zu kurzlebig für unser Experiment. Letzte Woche auf unserem Weg Richtung Südgeorgien inspizierten wir einen Ozeanwirbel mit viel versprechender Zirkulationsstruktur näher. Doch er hatte zu geringe Konzentrationen des essentiellen Nährstoffs Kieselsäure, aus welchem die Diatomeenschalen bestehen. Jetzt können wir zwischen 2 Ozeanwirbeln in unserer Region wählen und peilen den südlicheren der beiden an, der wahrscheinlich angemessene Kieselsäurekonzentrationen aufzeigt.


 

Gayatree Narvenkar (NIO, Hema Naik (NIO) und Wajih Naqvi (NIO) sind verantwortlich geringste Veränderungen im CO2-Gehalt des Meerwasser mit neusten Instrumenten zu messen. (Foto: Thomas Bresinsky, Caligari-Film/Alfred-Wegener-Institut)

An Bord sind 30 indische Wissenschaftler, von denen einige bereits im Ausland gelebt haben. Aber für die Mehrheit, unter ihnen viele junge Studenten und Studentinnen, ist das der erste direkte Kontakt mit der europäischen Kultur und den dazugehörigen Traditionen. Nach der anfänglichen Phase des sich gegenseitigen Kennenlernens (die Stewardessen wissen nun vegetarisches indisches Essen zu servieren und die indische Körpersprache zu interpretieren, die sich in Kopfwackeln ausdrückt – und die Inder ihrerseits haben gelernt deutsche Betten zu beziehen), ist die Mannschaft entzückt von der warmen Freundlichkeit der lächelnden Inder. Im Gegenzug sind diese überwältigt von der Effizienz und Bereitschaft der Mannschaft jederzeit zu helfen. Kurz gesagt: die Stimmung an Bord ist ausgezeichnet und wird nicht von den Ereignissen betrübt, die unser Forschungsvorhaben im Moment verfolgt. Im Gegenteil, es hat dazu geführt, den Zusammenhalt zwischen uns zu verstärken und die Motivation noch zu erhöhen; jetzt, wo wir wissen, das unsere Mission im Rampenlicht der Öffentlichkeit steht.

Essen ist wichtig bei einem anstrengenden Vorhaben wie dem unseren, und kann nach den ersten Wochen voller Neuheiten schnell monoton werden. Doch wir haben Glück, einen talentierten Koch aus Goa dabei zu haben, der in der Küche den beiden ausgebildeten deutschen Köche (einem von ihnen wurde vor der Ausfahrt die Grundlagen des indischen Koches vermittelt) und dem Bäcker hilft. Wir genießen allesamt die großartige Vielfalt exzellenten Essens und die indischen Vegetarier fangen an, frisches deutsches Brot, Käse und Kuchen zu schätzen.
Unsere gesamten Aktivitäten werden von einem fleißigen Kameramann dokumentiert, der für einen bedeutenden deutschen Fernsehsender arbeitet. Seine ständige Anwesenheit schmälerte seine Beliebtheit nicht, sondern lehrte uns seine filmerischen Tätigkeiten kaum noch wahrzunehmen und uns nicht mehr wie Bollywood-Schauspieler zu benehmen. Was nicht bedeutet, dass wir keine Bollywood-Filme sehen, wenn es die Zeit erlaubt...
Wir schicken euch allen warme Grüße von einem Schiff voller neugieriger Wissenschaftler, die sich in dieser entlegenen Ecke des Ozeans eingenistet haben, um hier zu leben.

Wajih Naqvi und Victor Smetacek


 
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