Über die Drake Passage

Wir verließen den chilenischen Kontinentalrand am 28. Februar in Richtung Süden, um unser ozeanographisches Profil über den Kap-Hoorn-Strom in den Südost-Pazifik hinein zu vervollständigen. Der Kap-Hoorn-Strom ist bisher kaum ozeanographisch untersucht worden. Und das, obwohl er eine Schlüsselrolle für das Verständnis der heutigen Ozeanographie und der Paläoozeanographie im subantarktischen Südost-Pazifik und für den Austausch von Wassermassen in der nördlichen Drake Passage darstellt. Unsere Ozeanographie-Gruppe um Wolfgang Schneider (Universität Concepcion, Chile) und Harold Fenco (Instituto Nacional de Investigación y Desarrollo, Argentinien) wird tatkräftig von unseren argentinischen und chilenischen Beobachter/innen unterstützt. Das Hauptarbeitsgerät der Ozeanographen ist die sogenannte CTD-Rosette („Conductivity, Temperature, Depth“ - Leitfähigkeit, Temperatur, Tiefe) zur Messung von Wassertemperatur und Salzgehalt in der gesamten Wassersäule. Zusätzlich installierte akustische Strömungsmessgeräte liefern Informationen über die Meeresströmungen. Mit der Rosette können gleichzeitig Wasserproben aus verschieden Tiefenbereichen gewonnen werden. Koordiniert von Lester Lembke-Jene (AWI) und Hartmut Schulz (Universität Tübingen), dienen diese sehr zeitaufwendigen Wasserprobennahmen zur Verbesserung, Kalibrierung und Validierung mehrerer mikrofossilbasierter Proxymethoden. Das ozeanographische Profil umfasst insgesamt 8 CTD-Stationen über den Kap-Hoorn-Strom und 16 Stationen über den westlichen Eingang der Drake Passage. Dieser Schnitt überquert die bekannten ozeanographischen Fronten des antarktischen Südozeans (von Nord nach Süd: Subantarktische Front, Polarfront und Südliche Antarktische Zirkumpolarfront) über eine vergleichsweise kurze Strecke. Deshalb wird seit mehr als 25 Jahren intensive ozeangraphische Forschung im Bereich der Drake Passage betrieben. Allerdings bisher fast ausschließlich an der engsten Stelle südlich von Kap Hoorn zur Antarktischen Halbinsel und nicht auf der pazifischen Seite.

Das Wetter war zunächst fast beängstigend schön. Bei vergleichsweise milden Temperaturen von 8 bis 10°C, zeitweisem Sonnenschein und Windstärken von nur 4 bis 6 Beaufort verließen wir die subantarktische Zone, um schließlich wieder ungemütlichere Gefilde zu erreichen. Hier gelangten wir in das erste biologische Arbeitsgebiet. Schon zuvor, am 28. Februar hatte die ProIron Arbeitsgruppe (Abb. 2) um Scarlett Trimborn (AWI) und Christel Hassler (Universität Genf), sowie Kollegen/innen von den Universitäten Bremen und Oldenburg und der ETH Zürich ihre erste große Teststation. Die Schwerpunkte der biologischen Arbeit auf dieser Fahrt liegen auf Untersuchungen, wie die Limitierung von verschiedenen Spurenmetallen (Eisen, Zink, Kobalt, Mangan und Vitamin B₁₂) und deren Recycling funktioniert. Diese Untersuchungen sind wichtig, um zu verstehen, wie sich der globale Klimawandel auf die Mikroalgengesellschaften in der Drake Passage und der Antarktischen Halbinsel auswirken wird. Die Testbeprobung war notwendig, um sicherzustellen, dass das Meerwasser, welches nur sehr geringe Spurenmetallkonzentrationen aufweist, ohne das Einbringen von Spurenmetallkontamination durch das Schiff beprobt werden kann. Hierzu wurde eine aus Teflon bestehende Membranpumpe und ein Schlauch aus Polyethylen zur Probenahme verwendet, mit Hilfe derer das spurenmetallarme Meerwasser aus 25 m Tiefe (Abb. 3) direkt in einen Reinraumcontainer gepumpt wurde. Der erste Testlauf fand unter sehr guten Wetterbedingungen statt. Die Sonne schien und der Wellengang war gering, sodass perfekte Bedingungen zum Beproben gegeben waren. Mikroskopische Untersuchungen ergaben, dass der Test erfolgreich war: Wir beprobten eine diverse Phytoplanktongemeinschaft, die keine Anzeichen von Schäden durch den Pumpvorgang aufwies.

Da wir noch nicht in unserem Zielgebiet, den Gewässern südlich der Polarfront, angekommen waren, mussten wir noch bis zum 1. März mit der großen Probenahme warten. Leider zog zu diesem Zeitpunkt ein Sturm auf, was nicht untypisch für diese Region ist, welcher zu Windgeschwindigkeiten von bis zu 17 Metern pro Sekunde sowie einem Wellengang von über 4 Metern führte, was letztlich unsere Probenahme zu diesem Zeitpunkt unmöglich machte. Aus diesem Grunde musste die ProIron Gruppe auf bessere Wetterbedingungen warten und konnte noch ein paar Stunden mehr schlafen. Am 2. März um 5:25 Uhr konnte endlich der Polyethylenschlauch für die erste große biologische Station (BIO1) für die nächsten 23 Stunden zu Wasser gelassen werden. Das beprobte Wasser beinhaltete eine für die nährstoffreichen, jedoch chlorophyllarmen Gewässer der Drake Passage typische und diverse Phytoplanktongemeinschaft (Abb. 3). Mit dieser Mikroalgengemeinschaft werden nun mehrere Experimente gleichzeitig durchgeführt, um zu klären, wie sich Eisenlimitation sowie die Verfügbarkeit von Zink, Kobalt, Mangan, Vitamin B₁₂ und Licht auf die Zusammensetzung und Produktivität dieser Phytoplanktongemeinschaft auswirken. Eisen ist an wenig charakterisierte organische Moleküle komplexiert, die wiederum stark Chemie und Bioverfügbarkeit des Eisens beeinflussen und somit potenziell das Wachstum des Phytoplanktons limitieren. Deshalb führen wir Experimente durch, die die Sensitivität dieser Phytoplanktongemeinschaft gegenüber unterschiedlichen Eisenkomplexen untersuchen. Insbesondere der Effekt von biologischen Verbindungen, hiermit sind vor allem Siderophore, Sacharide und exopolymere Substanzen gemeint, soll genauer untersucht werden.