Salpen, Krill und Elephant Island

Unsere Walbeobachter sind mit ihren Helikoptersurveys besonders froh - sie haben tatsächlich Gruppen von fressenden Finnwalen beobachten können. Wo es fressende Wale gibt, da gibt es auch Krill – und diesen haben wir auch entsprechend in rauen Mengen gefunden. Die Signale auf den Echosoundern waren eindeutig und unsere Netze haben genug Krill und Salpen an Bord geholt, um alle Wissenschaftler glücklich zu machen - alle Experimente konnten erfolgreich gestartet werden. Vor unserer Reise hatten wir uns noch Sorgen gemacht, weil nach den diesjährigen, recht einhelligen, bisherigen Sichtungen, 2018 kein gutes Salpenjahr hätte sein sollen. Evgeny Phakomov – unser Salpenexperte von der Universität in Vancouver bringt es auf den Punkt: “Das soll ein schlechtes Salpenjahr sein? Dann will ich nicht während eines guten Salpenjahres hier sein!“.

Obwohl wir viele Wale, Salpen und Krill nördlich von Elephant Island beobachtet haben, ergaben die Messungen von Chlorophyll nur geringe Konzentrationen. Ein Wert von nur 0,2 mg Chlorophyll pro Kubikmeter deutet in dieser Region darauf hin, dass Salpen und Krill einen hohen Fraßdruck auf das Phytoplankton ausüben.

Im Moment folgen wir unserem Untersuchungsgrid Richtung Süden in die Weddellsee und den Antarktischen Sound. Es wird spannend sein zu sehen, wie die Abundanzen von Walen, Salpen, Krill und Phytoplankton aussehen werden, wenn wir in einer Woche wieder nordwärts zurück in das Gebiet um Elephant Island zurückkehren. Wird die Zeit reichen, um noch einmal eine höhere Chlorophyllkonzentration durch nachwachsendes Phytoplankton zu erzeugen? Die Wale fressen zurzeit viel Krill nördlich Elephant Island. Vielleicht wird damit die Anzahl des Krills so reduziert, dass das Phytoplankton wieder eine hohe Biomasse erreichen kann - oder vielleicht werden die Salpen die Dominanz übernehmen und durch hohe Fressraten die Biomasse des Phytoplanktons niedrig halten? Es ist ein sehr dynamisches System – wir sind sehr gespannt und hoffen, die Wechselwirkungen richtig erfassen zu können.

Wer Nahrung aufnimmt, muss auch die Reste wieder loswerden. Krill und Salpen fressen viel – hauptsächlich Phytoplankton - und sind sehr zahlreich im antarktischen Südozean vertreten.  Enorme Mengen organischen Materials werden somit täglich in kleine Kotballen, sog. fecal pellets, umgewandelt.

Hier auf Polarstern haben wir ein großes Team, dass sich vorrangig mit den Ausscheidungen und Kotballen von Krill und Salpen auseinandersetzt und den Transport dieser Partikel in die Tiefe des Ozeans analysiert. Dieses Team besteht aus Nora-Charlotte Pauli, Clara Flintrop, Evgeny Pakhomov, Larysa Pakhomova, Christian Konrad und Morten Iversen.

Anhand der vorhandenen organischen Partikel und fecal pellets kann extrapoliert werden, welche Mengen Kohlenstoffdioxid von der Atmosphäre ins Meer und in den biologischen Kreislauf des Ökosystems aufgenommen werden. Die Aufnahme von CO₂ und die Umwandlung in komplexeres organisches Material unter Umwandlung von Sonnenenergie ist der erste elementare Schritt des Lebens und wird hier im Südozean hauptsächlich durch Diatomeen, Dinoflagellaten und anderes Phytoplankton vollzogen. Die durch Fraß, Verdauung und Absterben entstehenden organischen Partikel und Kotballen sinken nach unten und bringen somit auch Nährstoffe in die Lebensräume der Tiefsee. Sie erhalten damit auch die Biomasse von Tiefseefischen und anderen, eher bodennah lebenden Organismen. Auf dem Weg in die Tiefe werden aber auch diese Partikel erneut zur Nahrung in verschiedenen Prozessen der biologischen Umwandlung. Ein wichtiger Teil des organischen Materials schafft es auch ganz bis zum Ozeanboden – CO₂ aus der Atmosphäre ist somit letztendlich in die Tiefsee transportiert worden. Dieser Prozess wird mit dem Begriff einer „biologischen Pumpe“ umschrieben – ein Prozess von immenser Bedeutung im Zeichen des anthropogenen Klimawandels.

Traditionell werden solche Prozesse beobachtet, indem sinkende Partikel als eine undifferenzierte Gesamtmasse in sog. Sinkstofffallen gesammelt werden. Allerdings gehen dadurch Informationen über mechanistische Prozesse verloren, wodurch die genauen Abbau- und Exportprozesse unbekannt bleiben. Durch genaue Messungen von Partikelgrößenverteilungen in Kombination mit Sinkstoffflüssen, Zooplanktonverteilung und dem Fraßverhalten, hoffen wir daher ein aussagekräftigeres Verständnis vom Kohlenstoffexport im südlichen Ozean zu erhalten