PS93.2 Wochenbericht Nr. 2 | 27. Juli bis 2. August 2015

„Wasserspiele“ – Untersuchungen in der Wassersäule

[03. August 2015] 

Im zweiten Wochenbericht unserer diesjährigen Expedition zum Tiefsee-Observatorium HAUSGARTEN möchten wir die vielfältigen Arbeiten unserer Planktologen und Meeres-Chemiker im Detail vorstellen.

Das Plankton umfasst alle Lebewesen, die in der Wassersäule schweben und nicht gegen die Wasserströmung schwimmen können. Dazu gehören neben Bakterien auch einzellige Algen, die die Grundlage des arktischen Nahrungsnetzes darstellen sowie Einzeller, die sich von Partikeln in der Wassersäule ernähren und damit für das Recycling der Nährstoffe wichtig sind. Auch mehrzellige Tiere gehören zum Plankton, wie z.B. sogenannte Crustaceen (Krebsartige), die hier in hohen Dichten zu finden sind und eine wichtige Nahrungsquelle für Fische, Wale und Seevögel darstellen.

Die derzeit beobachtete Erwärmung des Meerwassers in polaren Regionen führt zur Ausbreitung planktischer Organismen aus wärmeren Regionen nach Norden, in Gebiete die bisher von polaren und kälteliebenden Arten besiedelt wurden. Gleichzeitig führt der Anstieg der Wassertemperatur in den oberen Wasserschichten zu einer höheren CO2-Aufnahme aus der Atmosphäre, was zur Abnahme des pH-Wertes und damit zur „Versauerung“ des Meerwassers führt. Um zu untersuchen wie die kleinen Lebewesen der Wassersäule auf veränderte Umweltbedingungen reagieren, werden von uns alljährlich unterschiedliche Netze und optische Verfahren zur Erfassung des Planktons eingesetzt. Zusätzlich werden Wasserproben mit Wasserschöpfern aus verschiedenen Tiefen genommen und filtriert. Im Anschluss an die Reise werden dann die unterschiedlichsten Parameter wie z.B. die Zusammensetzung des partikulären und gelösten organischen Materials (Aminosäuren, Zucker und Gelpartikel) oder die Konzentration an pflanzlichen Pigmenten analysiert und die „genetischen Fingerabdrücke“ der Bakterien und Algen erfasst.

Während der Expedition setzen wir auch wiederholt ein ganz spezielles Lichtmessgerät (Radiometer) ein. Dieses Radiometer wird genutzt, um die horizontale Verteilung von Algen sowie sogenannter Gelbstoffe (langkettige organische Verbindungen, die von Bakterien und Pflanzen an das Wasser abgegeben werden) zu erfassen. Darüber hinaus wird mit einem AC-S in-situ-Spektrophotometer die Transmission und Absorption des Meerwassers ermittelt.

Zusätzlich zu diesen Messungen und Probennahmen werden von uns während der Reise verschiedene Laborexperimente durchgeführt. So haben wir Seewasser inkubiert, um zu untersuchen, ob und wie schnell Bakterien bromierte Kohlenwasserstoffe abbauen. Diese chemischen Verbindungen werden von polaren Diatomeen und Eisalgen produziert und könnten der Abwehr von Fraßfeinden dienen. Sie sind aber auch leicht flüchtig und sehr reaktiv und können so für bis zu 40% des Ozonabbaus in der Atmosphäre der mittleren Breiten verantwortlich sein. Weitere Experimente testen, welchen Einfluss einzellige Organismen, die sich von anderen Kleinstlebewesen ernähren, auf die Gemeinschaft der Bakterien in der Wassersäule haben.

Mit treibenden und am Meeresboden fixierten Sinkstofffallen ermitteln wir den Partikelfluss in die Tiefsee. Diese Partikel sind zu einem großen Teil organischen Ursprungs (abgestorbenes Phyto- und Zooplankton) und bilden die Hauptnahrungsquelle der Tiefseetiere. Sie sinken als sogenannter „Marine Snow“ (Meeresschnee) oder als „Feacal Pellets“ (Kotpillen) zum Meeresboden. „Marine Snow“ wird gebildet, wenn abgestorbene Algen und andere kleine organische und anorganische Partikel zusammenklumpen. Als „Feacal Pellets“ bezeichnet man die Ausscheidungsprodukte von Zooplanktern. Die von uns eingesetzten Sinkstofffallen sind entweder röhren- oder trichterförmig. Bei der trichterförmigen Variante werden die herabsinkenden Partikel in Probenflaschen gesammelt, die kreisförmig am unteren Ende der Falle angebracht sind. Ein vorprogrammierter Schrittmotor sorgt dafür, dass die Flaschen in monatlichem Rhythmus nach einander befüllt werden. Auf diese Weise erhalten wir einen guten Überblick über jahreszeitliche Schwankungen hinsichtlich des Nahrungseintrags in die Tiefsee.

Der Transport des organischen Materials von der Meeresoberfläche in die Tiefsee entzieht den oberen Meeresschichten den Kohlenstoff und erlaubt damit die weitere Aufnahme von Kohlendioxid aus der Atmosphäre. Allerdings ist bis heute nicht eindeutig geklärt, welche Faktoren die Bildung absinkender Partikel begünstigen und schließlich den Abbau dieser Partikel auf ihrem Weg in die Tiefsee kontrollieren. Während der laufenden Expedition untersuchen wir eingehend die unterschiedlichen Komponenten des absinkenden organischen Materials und erforschen die verschiedenen Abbauwege dieses Materials.

Der nächste Wochenbericht wird sich eingehend mit den Arbeiten unserer Benthologen befassen.

Hier an Bord sind alle wohlauf und guter Dinge.

Mit den besten Grüßen an die Lieben daheim,

Thomas Soltwedel
(mit Textbeiträgen von Barbara Niehoff und Morten Iversen)

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