Der Wirbel um uns änderte auf ominöse Weise seine Form während wir emsig unseren Versuchsgarten hüteten. Was zuvor als auffallend blauer Klecks in einer weiten Fläche von Grün auf den Satellitenbildern der Meeres-Oberflächenauslenkung zu sehen war, begann vor unseren besorgten Augen zu verblassen und zu schrumpfen. Die Bilder zeigten, dass die kleinen Wirbel im Süden und Westen nun unseren Wirbel an die Flanke seines Gefährten, des roten Wirbels, drängten, während dieser stärker wurde (siehe Bild). Das Zentrum unseres Wirbels bewegte sich nach Nordosten, aber das neueste Modell des Orakels beruhigte uns. Es zeigte, dass nur der äußere, ungedüngte Ring des rotierenden, geschlossenen Kerns abgeschält wurde als er die Südseite unseres Wirbels passierte. Diese „Pelle“ unseres Wirbels wurde als Faden nach Osten gezogen und um das Strömungsband gewickelt, das den roten Kern umfloss und somit zu seiner Verstärkung beitrug. Da wir unseren Fleck im Zentrum des Kerns platziert hatten, hofften wir, dass er seine Integrität beibehalten und noch für einige Zeit in unserem Wirbel verbleiben würde. Dies wurde durch die Zwillingsbojen, die sich nordwärts bewegten und sich in enger werdenden Kreisen in die sichere nordöstliche Ecke unseres abflachenden Wirbels begaben, bestätigt. Unglücklicherweise, und ein hydrodynamisches Problem für sich, sind sie nun weit von unserem Fleck entfernt obgleich einander so nah wie je zuvor.

Bereits eine Woche zuvor hatten wir eine dritte Boje ausgesetzt, um eine Region mit besonders hohem Chlorophyllgehalt zu markieren. Sie verblieb in der östlichen Flanke des Wirbels, kleine flache Schleifen beschreibend, im Gleichgewicht zwischen der nach Norden drückenden Trägheitsschwingungen und der nach Süden gerichteten Strömung. Die Position des Flecks um die Boje hatte sich also geändert, so mussten wir ihn neu vermessen, um eine geeignete Stelle für die nächste In-Station zu bestimmen. Unser Meteorologe warnte uns erneut vor einem drohenden Sturm, weswegen wir uns entschieden, vor dem Rückzug nach Norden die nächste Außen-Station westlich des Flecks, auf der anderen Seite des Wirbelkerns zu nehmen. Es war Nacht und auf unserem Weg dorthin stellten wir recht hohe photosynthetischen Effizienzen fest, deren Erklärung auf dem Radarschirm auf der Brücke zu sehen war: wir durchquerten ein Feld von Eisbergen. Offensichtlich hatten wir Konkurrenz bekommen: hier war eine zusätzliche Quelle von Eisen im Wirbel. Unsere einzige Option war es, die Außen-Station nördlich des Wirbelkerns zu nehmen, da wir das Gebiet bald verlassen mussten. Wir nahmen uns außerdem vor, nach unserer Rückkehr Messungen um einen größeren Eisberg vorzunehmen.

Wir kehrten 2 Tage später zurück, gut ausgeruht und auf die nächste In-Station vorbereitet. Die Boje hatte sich kaum bewegt, wir fanden den Fleck und bald darauf auch eine geeignete Stelle. Der Sturm hatte die durchmischte Schicht vertieft; die Chlorophyllkonzentrationen hatten sich wenig verändert, zum Teil wegen der Verdünnung mit Tiefenwasser, das sich in die Oberflächenschicht eingemischt hatte. Allerdings hatten die photosynthetischen Effizienzen noch nicht die hohen Werte erreicht, die in vorherigen experimentellen Blüten gemessen wurden, obwohl wir uns schon in der dritten Woche nach der Düngung befanden. Hierfür gab es zwei mögliche Erklärungen: die schneller wachsenden Algenzellen, die ihre Wachstumseffizienz angehoben hatten, wurden selektiv vom Zooplankton beweidet; oder das gesamte Phytoplankton war in eine weitere Eisenlimitation geraten, da wir das erste Mal nur die Hälfte des Eisens zugegeben hatten. Es gab Anzeichen für beide Möglichkeiten: a) die Kieselalgen und eine andere Algenart (Phaeocystis), von der wir eine Zunahme im Wachstum erwarteten, hatten deutlich abgenommen, und b) die anfängliche Korrelation zwischen Chlorophyll und gemessenen Eisenkonzentrationen hielten in der zweiten Woche nicht an. Einen klaren Beweis würde eine erneute Düngung des Flecks mit den 10 Tonnen Eisensulfat erbringen, die wir von der ersten Düngung noch gespart hatten.

Nachdem wir die Lage des Flecks im Verhältnis zur Boje bestimmt hatten, begannen wir die zweite Düngung am Wochenende. Wieder stiegen Teams von Freiwilligen in die Schutzkleider und fingen an, jeweils einen Tank mit Eisensulfatlösung zu beschicken, während der andere entleert wurde. Wir hatten seit einigen Stunden keine Signale von den Bojen mehr empfangen, waren aber unbesorgt, da sich der Fleck in den vorangegangenen Tagen kaum bewegt hatte. Da die Boje sich diesmal am nördlichen Ende des verlängerten Flecks befand, entschieden wir uns, ihn von Norden nach Süden zu düngen, in Ost-West-Zickzack-Linien mit 1,6 km langen Abständen. Das Schiff wendete jedes Mal nach Süden, wenn die Werte der photosynthetischen Effizienz fielen. Da wir davon ausgingen, dass der Großteil des Fleckes südlich der Boje lag, waren wir verblüfft, wie schnell die Breite des Fleckes nach Süden hin abnahm, nachdem wir die ursprüngliche Bojenposition passiert hatten. Die Erklärung kam, als die Bojensignale wieder eintrafen: Die Boje war dabei, rapide nach Norden zu driften. Die Strategie musste geändert werden. Wir unterbrachen die Düngung und eilten nach Norden, wo wir einen breiten Streifen des Flecks ziemlich weit nördlich der Boje fanden. Der Teil des Flecks, den wir verfehlt hatten, wurde nachgedüngt, diesmal nach Norden fahrend, die Spur der Boje korrigierend.

Wir hatten unseren Fleck in hoch aufgelösten Satellitenbildern der Chlorophyllkonzentrationen gesucht, konnten aber aufgrund der dicken Wolkenschicht, die jedes Mal gerade dann über unserer Region lag, wenn ein Satellit sie überflog, nur Andeutungen erkennen. Am 15. Februar erschien er endlich als ein deutlicher, länglicher Klecks mit Chlorophyllkonzentrationen, die doppelt so hoch waren wie die des umgebenden Wassers. Über 600 km weiter nordöstlich lag eine größere und stärkere Blüte östlich der kleinen Gough Insel, die vermutlich die Quelle des Eisens war. Das Bild zeigt auch, dass im Großen und Ganzen die Chlorophyllkonzentrationen im Südwesten (in gelber Farbe) höher als im Norden (in grüner Farbe) waren, vermutlich aufgrund des Eiseneintrags durch Eisberge. Unser Wirbel umschloss angereichertes Wasser aus dem Südwesten, wohingegen der „warme“ Wirbel (der grüne Klecks neben unserer Blüte) nährstoffarmes Wasser aus dem Norden enthielt.

Kieselalgen bildeten, wie erwartet, die erste Phytoplanktongruppe, die auf die Eisendüngung ansprach, ihr weiteres Wachstum war allerdings durch Silikatmangel limitiert. Die meisten anwesenden Arten reagierten auf die verbesserten Wachstumsbedingungen, indem sie die Reste der Kieselsäure, die von der letzten Blüte übrig waren, aufzehrten. Das konnten wir nachweisen, indem wir einen neu entwickelten Farbstoff, der nur frisch produzierte Silikatschalen anfärbt, zu natürlichen Proben gaben, die dann für 24 Stunden unter natürlichen Lichtbedingungen gehältert wurden. So konnte man neue Schalen gut erkennen. Beschädigte Zellen der nadelförmigen, dünnschaligen Kieselalgen der Gattungen Rhizosolenia und Proboscia sind häufig in Netzproben, aber wir waren überrascht zu sehen, dass der Schaden repariert wurde – erkennbar an der Verdichtung leuchtenden Farbstoffes rund um das zerbrochene Ende der Zelle. Wir hatten nicht erwartet, dass Kieselalgen dazu in der Lage sind. Abgesehen von Netzen, sind wahrscheinlich nur größere Zooplankter fähig, diese Schalen zu knacken. Die Tatsache, dass einzelne Zellen Angriffe überleben, unterstützt die Idee, dass die Entwicklung von Schutzmechanismen die Evolution der Kieselalgen vorangetrieben und gestaltet hat. Das gesamte Erbgut (Genom) zweier, vor kurzem sequenzierten Arten lässt vermuten, dass Kieselalgen noch viele Überraschungen liefern werden, wenn wir gelernt haben, ihre Gene zu entschlüsseln.

Innerhalb weniger Tage nach der Düngung hatten sich die Diatomeenzellzahlen etwa verdoppelt, aber ein paar Tage später waren die meisten ihrer Zellen von den weintrauben-artigen, frühen Kolonien der weit verbreiteten Art Phaeocystis besiedelt. Diese gehören zur Algengruppe der Haptophyten, um die es bereits in einem früheren Bericht ging, als die Kalkalgen (Coccolithophoriden) vorgestellt wurden. Deren Anzahl ist übrigens in unserem Wirbel, inklusive des Fleckes, gesunken. Dichte Blüten von Phaeocystis kommen entlang der Kontinentalränder vieler Ozeane vor, die Deutsche Bucht mit eingeschlossen. Die dortigen Blüten sind in Verruf geraten, da sie in unansehnlichen, meterdicken Bändern steifen Schaums an den Stränden enden, die Touristen der Umweltverschmutzung zuschreiben. Das brachte ihnen den Namen Schaumalge ein. In der Nordsee treten sie nach der Frühjahrsblüte von Kieselalgen auf, die - im Gegensatz zu Phaeocystis - diskret verschwindet, indem die meisten Zellen nach Verbrauch von Kieselsure auf den Meeresboden absinken. Die Zunahme in der Intensität der Phaeocystis-Blüten wurde auf die höhere Zufuhr von Stickstoff ins Meer zurückgeführt, die durch überdüngte Flüsse und Regen verursacht wird, und daher als Anzeichen für Eutrophierung von Küstengewässern gilt. Deshalb werden Phaeocystis-Blüten weitläufig negativ angesehen. Allerdings ist diese Auffassung subjektiv und ungerechtfertigt.

Dichte Phaeocystis-Blüten entstehen regelmäßig entlang der arktischen und antarktischen Küsten und Schelfgebieten, oft gemeinsam mit Kieselalgen – weit entfernt von jeglicher Eutrophierung und in Gegenwart hoher Kieselsäurekonzentrationen. Tatsächlich nehmen ihre Blüten in Ausmaß und Intensität den zweiten Platz nach den Kieselalgen ein. Trotz intensiver Forschung in den letzten Jahrzehnten sind sowohl die auslösenden Faktoren für ihre Blüten als auch deren Auswirkungen auf das Zooplankton immer noch kaum verstanden. Kontroversen verhüllen außerdem das Schicksal ihrer Biomasse. In Küstenregionen zerplatzen die Kolonien, wonach den befreiten Zellen Flagellen wachsen und sie damit zu „normalen“, solitären Haptophyten werden. Diese kleinen Flagellaten werden dann von kleinen Zooplanktern abgegrast. In antarktischen Gewässern sind Phaeocystis-Kolonien in tiefen Proben gefunden worden, weshalb einige Wissenschaftler vermuten, dass sie einen effizienteren Beitrag zur biologischen Kohlenstoffpumpe (BKP) leisten als die Diatomeen. Als diese Kolonien nun in unseren Proben auftraten, waren wir gespannt zu sehen, ob Eisendüngung zu einer Phaeocystis-Blüte führt, und welche Auswirkung sie auf das Zooplankton und die BKP haben würde.

Wie alle ihre verwandten Haptophyten, sind Phaeocystis- Zellen kleine, solitäre Flagellaten, die beträchtliche Mengen der Substanz DMSP produzieren, eine Vorstufe des Gases DMS, das in die Atmosphäre entweicht. DMS wird dort oxidiert und liefert Kondensationskeime für die Wolkenbildung. Diese Wolken haben kleinere Tröpfchen als normale Wolken und sind daher weißer. Sie reflektieren mehr Sonnenlicht zurück in den Weltraum und kühlen dadurch die Atmosphäre. Im Gegensatz zu all ihren Verwandten hat die blütenbildende Art Phaeocystis eine Kolonienphase, die aus einer einzigen Zelle hervorgeht, die ihre Beweglichkeit verliert und eine Kapsel um sich herum aufbaut. Die Zellen teilen sich im Inneren dieser Kapsel, die sich dabei entsprechend ausdehnt (Foto). Innerhalb von 2 Wochen entsteht eine millimetergroße, kugelige Kolonie, deren Peripherie mit tausenden kleinen Zellen voll gepackt ist. Blüten bestehen nur aus diesen Kolonien. Manipulationen ganzer Kolonien mit Mikro-Techniken haben gezeigt, dass sie von einer zähen, unelastischen Haut umgeben sind und daher als wassergefüllte Bällchen anstatt schleimgefüllte Geleekugel, wie weitläufig geglaubt, zu betrachten sind. Die starke Haut bietet Schutz vor Fraßfeinden und Viren. Das scheint die Antwort der Haptophyten auf die Silikatschale der Kieselalgen zu sein. Obwohl die einzelnen Zellen von Ciliaten und anderen Zooplanktern verschlungen werden, sind die großen Kolonien schwer von kleineren Räubern zu knacken. Dies zeigt, dass Verwundbarkeit mit zunehmender Größe abnimmt – eine allgemeingültige Regel, die aus der Ökologie als „Entkommen durch Größe “ bekannt ist. Diese Regel wird durch die Tatsache untermauert, dass die kleinen Kolonien an Kieselalgen, insbesondere an den Stacheln großer Arten, angeheftet waren, vermutlich um sich vor Ciliaten zu schützen, die große Kieselalgenzellen nicht verschlingen können.

Allerdings sind die kleinen Kolonien, wie bereits oben erwähnt, vor Mitte der Woche aus unserem Fleck verschwunden. Der Schwund kann nur aufgrund gezielten Abgrasens passiert sein, denn die Kolonien gedeihen gut in unseren großen Flaschen an Bord mit Wasserproben aus dem Fleck. Da die Copepoden dort entfernt worden waren, nehmen wir an, dass es ihre Fraßaktivität war, die die Phaeocystis-Blüte im Keim erstickt hat. Diese Beobachtungen deuten daraufhin, dass die Fraßaktivität in der Entstehungsphase von Kolonien entscheidet, wie viele von ihnen überleben, um zu Blütengröße heranzuwachsen. Die Implikationen dieser biologischen Kontrolle des Kohlenstoffkreislaufs liegen auf der Hand. Wir haben an Bord Experimente angesetzt, um diese Hypothese zu testen und warten nach wie vor gespannt auf weitere interessante Entwicklungen in unserem Garten.

Die Stimmung an Bord ist so gut wie eh und je und die verschiedenen Disziplinen teilen ihre Beobachtungen während der regelmäßigen abendlichen Treffen mit Enthusiasmus. Sowohl junge Studenten als auch erfahrene Wissenschaftler präsentieren ihre Ergebnisse, so dass alle bestens darüber informiert sind, was innerhalb und außerhalb des Fleckes vor sich geht. Der Geist echter Interdisziplinarität zeigt sich auch darin, das Gruppen, die rund um die Uhr arbeiten müssen, Hilfestellung von Freiwilligen aus anderen Gruppen erhalten, deren Probenbearbeitung nicht so zeitaufwendig ist.

Mit unseren besten Wünschen aus den Tosenden Vierzigern,

Wajih Naqvi and Victor Smetacek