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ArcWatch

Wechselwirkungen und Rückkopplungen zwischen Ozeanstruktur und -dynamik, Meereisphysik, Biogeochemie und biologischer Vielfalt des Arktischen Ozeans.

Die organischen Verbindungen im Arktischen Ozean und im tiefen Atlantik stammen aus Meeresalgen und aus einem erheblichen Eintrag durch die großen arktischen Flüsse. ArcWatch ist für uns die Fortsetzung des ganzjährigen Drift-Experiments MOSAiC (2019/2020). Auf der Grundlage früherer Daten wollen wir herausfinden, ob sich die Menge der gelösten organischen Verbindungen im Arktischen Ozean in den letzten Jahrzehnten verändert hat. Wir wollen auch den Beitrag der terrestrischen organischen Substanz quantifizieren, da sie eine wesentliche Komponente im marinen Kohlenstoffkreislauf darstellt. Darüber hinaus wollen wir frühere Beobachtungen zur Aggregation organischer Stoffe überprüfen (vgl. HAFOS-Expedition).

Teilnehmer aus der Ökologischen Chemie:

Boris Koch 

HAFOS Langzeit-Datenreihe

Langzeit-Messungen im zentralen Weddellmeer

Die biologische Pumpe im Südlichen Ozean und ihr Transport von partikulärem und gelösten organischen Verbindungen aus der Meeresoberfläche zum Meeresboden sind wichtige Regulatoren für die langfristige Speicherung von Kohlenstoff. Die Zusammensetzung und Verteilung der organischen Verbindungen wird durch Nährstoffe, Primärproduktion, mikrobielle Aktivität, Durchmischung der Wassermassen, sowie Abbau und Aggregationsprozesse gesteuert. Wir wollen verstehen, welche organischen Moleküle die Aggregation im Südlichen Ozean vorantreiben und dadurch die Bindung von atmosphärischem CO2 beeinflussen. In Zusammenarbeit mit dem Umweltforschungszentrum Leipzig (UFZ).

Teilnehmer aus der Ökologischen Chemie:

Jan Tebben
Kai-Uwe Ludwichowski
Martin Graeve
Boris Koch

FjordFlux

Auswirkung der subantarktischen Gletscherschmelze auf das marine Küstenökosystem.

Zum Verständnis der Ökosystemfunktion wird FjordFlux die Flüsse organischen Materials (OM) im kalten Ästuarsystem Patagoniens (ÄP) unter Schmelzbedingungen beschreiben. Die Region gilt als unberührt, gerät aber zunehmend unter Druck von Klimawandel und menschlicher Nutzung. FjordFlux wird räumliche Informationen über den Umweltzustand durch die Interpretation hydrographischer (z.B. Küstenabfluss) und chemischer Messergebnisse erbringen, und terrestrische und marine Quellen von Nährstoffen, OM, Süßwasser und die Treibhausgasverteilung im ÄP aufzeigen. Der Einfluss lokaler Stoffflüsse auf die Zusammensetzung und Funktionalität planktonischer und benthischer Gemeinschaften wird in, sich in ihrem Vergletscherungs- und Eutrophierungszustand unterscheidenden Fjorden/angrenzenden Gebieten untersucht. FjordFlux folgt 25 Jahre nach der Victor Hensen Magellan Fahrt, um Veränderung aufzudecken. Die Ergebnisse stützen die Initiative zur Etablierung marin-terrestrischer Langzeitbeobachtungen im Beagle Kanal.

PHYCOB

Das Schwarze Meer stellt durch seine Isolierung von den Weltozeanen ein einzigartiges marines System dar. Es wird durch ein großes Entwässerungsbassin gespeist, was in einer geringen Salinität und vertikaler Stratifizierung der Wassersäule resultiert. Vor allem letzteres stellt eine ideale Bedingung für das Wachstum und die Vermehrung von marinen Dinoflagellaten dar, zu denen auch viele toxische Arten gehören. Die Phytoplanktondiversität des Schwarzen Meeres wird seit Mitte des 20. Jahrhundert anhand morphologischer Charakteristika studiert. Ca. 1600 Arten sind in der Black Sea phytoplankton check-list verzeichnet, von denen 49 in anderen Meeresgegenden als toxisch beschrieben sind. Über das tatsächliche Vorkommen toxischer Phytoplanktonarten und deren Toxine im Schwarzen Meer ist bis heute fast nichts bekannt. Dieses Informationsdefizit wird für die junge Muschelaquakultur zunehmend zum Problem, weil Muscheln als Filterfresser marine Biotoxine aus dem Plankton aufnehmen und anreichern können und somit ein Gesundheitsrisiko für Konsumenten darstellen. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es das Vorkommen giftiger Algen und deren Toxine im westlichen Schwarzen Meer zu bestimmen sowie deren Verteilung in Abhängigkeit bio-optischer, biogeochemischer und ozeanographischer Parameter zu untersuchen.

https://www.eurofleets.eu/2021/10/22/phycob-an-international-oceanographic-expedition-into-the-western-black-sea-coordinated-by-the-alfred-wegner-institut-helmholtz-zentrum-fur-polar-und-meeresforschung-awi/

ReHaDiCC

Untersuchung der Auswirkung der globalen Erwärmung auf das Vorkommen von giftigen Mikroalgen und Phykotoxinen in der Arktis.

Die Arktis ist stark von der globalen Erwärmung betroffen, die sich auf das Wachstum von planktischen Mikroalgen auswirkt, die die Grundlage des marinen Nahrungsnetzes bilden und somit von großer Bedeutung für das gesamte marine Ökosystem sind. Eine höhere Wassertemperatur, eine größere Nährstoffverfügbarkeit und eine geschichtete Wassersäule fördern im Allgemeinen das Wachstum von Dinoflagellaten, was problematisch sein kann, da diese Gruppe viele toxische Arten einschließt, die eine Vielzahl verschiedener mariner Phycotoxine produzieren. Diese Toxine können durch trophische Übertragung im marinen Nahrungsnetz schädliche Auswirkungen auf Topprädatoren wie Seevögel, Meeressäuger und sogar Menschen haben. Während das Auftreten von HAB-Arten in der Arktis für Alaska, Westgrönland, Island und die Tschuktschensee gut dokumentiert ist, gibt es für Ostgrönland und Spitzbergen kaum Daten. Die folgenden Forschungsziele wurden verfolgt:
1) Bestimmung des Vorkommens toxigener Planktonarten in den Küstengewässern Ostgrönlands und Spitzbergens.
2) Bewertung des Vorkommens von Phykotoxinen im Untersuchungsgebiet.
3) Anlegen von monoklonalen Kulturen potenziell schädlicher Algenarten für anschließende physiologische Laborexperimente unter verschiedenen Temperatur- und pH-Regimen.
4) Taxonomische und phylogenetische Charakterisierung dieser Kulturen sowie ihrer Phykotoxinprofile.

HE516

R/V Heincke Bremerhaven-Bremerhaven (11.07.2018-12.08.2018)
Muschelvergiftungen durch Azaspirsäuren (AZA) sind ein relativ junges Phänomen, das zum ersten Mal 1995 beschrieben wurde, nachdem in den Niederlanden 8 Personen nach dem Verzehr irischer Muscheln erkrankten. Diese Muschelvergiftungen werden durch verschiedene nanoplanktonische Arten der Familie Amphidomataceae verursacht. Obwohl jüngere Forschungsergebnisse belegen, daß diese Arten eine weltweite Verbreitung haben, bleibt Irland bis heute das am meisten von diesen Muschelvergiftungen betroffene Land der Erde. Eine Auswertung aller punktuell zur Verfügung stehenden Daten führt zur Hypothese, daß es sich bei Amphidomataceen, im Gegensatz zu anderen giftigen Algen, um pelagische Plankter des offenen Meeres handeln könnte, die sich in speziellen Fällen durch Strömungen und Winde an Westküsten akkumulieren. Mit dem vorliegenden Antrag soll diese Hypothese anhand eines integrierten Datensatzes aus ozeanographischen, bio-optischen und meteorologischen Daten begleitet von Sedimentproben, taxonomischen Bestimmungen, Toxinmessungen und irischen Monitoringdaten überprüft werden.

GreenHAB II

R/V Maria S. Merian: St. John’s, Kanada-Nuuk, Grönland (25.06.2017-19.07.2017)
Das Projekt „GreenHAB II Expedition“ wird sich mit den Wechselbeziehungen von Hydrografie, Bio-Optik und Planktonzusammensetzung (insbesondere toxische Algen und deren Toxine) gekoppelt mit metagenomischen Ansätzen sowohl in den westgrönländischen Fjorden als auch einem latitudinalen Gradienten entlang der westgrönländischen Küste befassen. Diese Fjorde unterscheiden sich aufgrund von Eisbedeckung, Schmelzwasserzufluss von den Gletschern und ihrer Vorgeschichte. Die Ergebnisse sollen dazu dienen, um Effekte auf das Ökosystem abschätzen und quantifizieren zu können, die durch einen beschleunigten Süßwasserabfluss von den Gletschern hergerufen werden. Das Auftreten von toxischen Algenarten, das durch eine Verringerung des Salzgehalts und steigende Temperaturen verstärkt werden kann, soll mit analytisch-chemischen, metagenomischen und bio-optischen Methoden untersucht werden. Ergänzend sollen Sedimente auf das Vorkommen von Ruhestadien (Zysten) toxischer Planktonarten untersucht werden um künftige Populationsentwicklungen abschätzen zu können. Der Gehalt an Toxinen soll im Algenmaterial und im Wasser bestimmt werden, teilweise direkt an Bord.
In Kooperation mit dem ICBM, Universität Kopenhagen, WHOI, Universidad Mayor und PUC Santiago de Chile.

UTH16

Ziel der Expedition in den Limfjord (Juni 2016) war es die Planktongemeinschaft in dem Fjordsystem zu studieren, das einerseits einen abgetrennten Wasserkörper darstellt, andererseits aber über Kanäle Verbindung sowohl mit der Nordsee im Westen als auch zur Ostsee im Osten hat. Es wurden Wasser-, Plankton und Sedimentproben während der ganzen Expedition genommen um nicht nur die Planktonzusammensetzung in der Wassersäule zu untersuchen, sondern auch Ruhestadien (Zysten) im Sediment. Diese Expedition war ein Kooperationsprojekt mit Wissenschaftlern der Universität Kopenhagen in Dänemark und Teilnahme von Forschern aus Argentinien, Bulgarien und Finnland.

LightHAB

Untersuchung der Dynamik von schädlichen Algenblüten durch die Ermittlung der ozeanographischen und hydrographischen Bedingungen, bioptischen Detektionsmethoden. Bestimmung der Biodiversität giftigen Planktons und trophischen Transfers toxischer Dinoflagellaten zu deren protistischen Predatoren. Vergleich verschiedener Fjordsysteme.

In Kooperation mit dem ICBM.