Partikelregen

Mittlerweile sind wir seit über vier Wochen unterwegs und haben beim Fang von Salpen schon viel dazugelernt. So konnten wir zwei mehrtägige Experimentphasen abschließen, in denen wir mit gefangenem Krill und Salpen erfolgreich schon einen großen Teil unserer geplanten Experimente durchführen konnten. Die erste dieser Experimentphasen verbrachten wir bei Deception Island. Dort konnten wir die ersten Salpen fangen, jedoch noch nicht in ausreichender Menge und in so gutem Zustand, dass alle Experimente durchgeführt werden konnten. Nach einigen Tagen vor Ort begaben wir uns deshalb entlang der nördlichen Seite der südlichen Shetland Inseln auf den Weg in Richtung Elephant Island. Während der Überfahrt machten wir an zahlreichen Zwischenstationen für einige Stunden halt um Daten wie Wassertemperatur und Salzgehalt zu sammeln. Das machen wir in regelmäßigen Abständen zusammen mit Fängen von Krill und Salpen um deren Dichte und regionale Verteilung zu dokumentieren.

Endlich bei Elephant Island angekommen, wuchs unter uns Wissenschaftlern die Spannung, ob wir wohl genug Salpen für weitere Experimente finden würden und bald wurde klar, dass es hier sowohl Krill, als auch Salpen genug gibt, um alle Experimente zu füllen und alle Beteiligten an Bord glücklich zu machen. So konnten wir eine neue Experimentphase beginnen.

Das Hauptprojekt dieser Expedition, POSER (POpulation Shift and Ecosystem Response) gliedert sich in mehrere Unterprojekte, die eng miteinander verknüpft sind. Eines dieser Unterprojekte beschäftigt sich mit der Frage, welchen Einfluss Krill und Salpen auf den Kohlenstofffluss im Meer, die sogenannte biologische Kohlenstoffpumpe haben. Dieser Frage auf den Grund geht eine Gruppe von Wissenschaftlern aus Bremen, Bremerhaven und Vancouver, bestehend aus Morten Iversen, Clara Flintrop, Christian Konrad, Evgeny und Larysa Pakhomov und Nora-Charlotte Pauli.

Abb. 1: Die Sinkstofffalle wird zu Wasser gebracht. Foto: Sebastian Böckmann.

Kohlenstoffdioxid (CO2) gelangt aus der Atmosphäre ins Meer und wird dort von kleinen Algen in den biologischen Kreislauf aufgenommen. Ein wichtiger Bestandteil dieses Kohlenstoffkreislaufes im Meer sind Partikel, die entweder als Nahrung für verschiedene Organismen dienen, oder auf den Meeresboden absinken. Dazu zählt unter anderem auch der Kot von Tieren wie Krill und Salpen, sogenannte faecal pellets. Diese pellets sinken unterschiedlich schnell und haben einen unterschiedlichen Kohlenstoffgehalt. Somit tragen sie in unterschiedlicher Weise zum Kohlenstoffkreislauf bei. Das ist besonders interessant, da in den letzten Jahren eine Zunahme von Salpen und eine Abnahme der Krill Populationen in der Antarktis beobachtet wird. Durch die Klimaerwärmung konnten Salpen sich immer weiter Richtung Süden ausbreiten, gleichzeitig ist Krill auf eine große Eisausdehnung im Winter angewiesen. Wir wollen zum Beispiel untersuchen, ob die faecal pellets von Salpen schneller sinken als die von Krill. Schneller sinkende Partikel mit einem hohen Kohlenstoffgehalt könnten einen höheren Beitrag dazu leisten, dass Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre für mehrere tausend Jahre im Meeresboden gespeichert wird. In einem Ozean der Zukunft, in dem Salpen über Krill dominieren könnten, würde dies einen großen Einfluss auf den Kohlenstoffkreislauf haben. Wie effektiv wird die Kohlenstoffpumpe in der Antarktis dann sein?

Abb. 2: Vor beeindruckender Kulisse lassen sich die Bojen der Sinkstofffalle zu erkennen, die im Wasser treibt. Über einen Irridium GPS Sender können wir die Falle jederzeit wiederfinden. Foto: Nora-Charlotte Pauli

Um dieser Fragen auf den Grund zu gehen kombinieren wir eine Reihe von Messungen im Feld mit Messungen und Experimenten im Labor. Unter anderem nutzen wir eine Sinkstofffalle, um sinkende Partikel aus verschiedenen Tiefen aus dem Wasser zu bekommen. Die Sinkstofffalle besteht aus vier langen, an einem Ende offenen Rohren, die in je drei Tiefen aufgehängt werden und in die Partikel hineinsinken (Abb. 1). Bojen sorgen dafür, dass die Röhren auf der entsprechenden Tiefe bleiben und nicht untergehen (Abb. 2). Wieder an Bord können wir die Partikel aus den Röhren entnehmen und Größe und Kohlenstoffgehalt messen. In je einer Röhre pro Tiefe platzieren wir außerdem ein spezielles Gel auf dem Boden, in das die Partikel langsam hineinsinken und in Form und Größe erhalten bleiben. Zusätzlich nehmen wir die Partikelverteilung im Wasser mit einer Kamera auf, die wir dann mit den Partikeln aus der Sinkstofffalle in Zusammenhang setzten können (Abb. 3). Eine andere Methode ist der sogenannte „Marine Schnee Fänger“ (Marine snow catcher), ein 100 L fassender Zylinder. Dieser wird offen zu Wasser gelassen und von Bord aus auf einer gewünschten Tiefe geschlossen. Zurück an Deck wird der wassergefüllte Zylinder für einige Stunden stehen gelassen, damit alle Partikel, die sich in den 100 L befinden, auf den Boden des Zylinders sinken können. Nach einiger Zeit kann dann der Bodenteil entnommen und die abgesunkenen Partikel analysiert werden.

Abb. 3: Die Kamera wird zurück an Deck geholt. Foto: Nora-Charlotte Pauli.

In Aquarien im Labor messen wir außerdem, wie viele Pellets Krill und Salpen pro Stunde produzieren und messen auch hier den Kohlenstoffgehalt dieser Pellets, um den Kohlenstoffumsatz pro Zeit extrapolieren zu können. In einem speziellen Aquarienaufbau können wir außerdem experimentell bestimmen, wie schnell Krill und Salpen Pellets sinken. Durch Sauerstoffmessungen an der Oberfläche der Pellets können wir außerdem Rückschlüsse darauf ziehen, ob die sie durch Bakterien abgebaut werden. Natürlich ist für die Ausscheidung die Nahrungsaufnahme unerlässlich, deshalb interessiert uns auch, was und wie Krill und Salpen fressen. Dazu nehmen wir Proben für genetische Analysen von Futter, Mageninhalt und den Ausscheidungsprodukten. Mit Hilfe von Videoaufnahmen von Krill und Salpen im Aquarium wollen wir zusätzlich deren Fraßverhalten dokumentieren.

Während der vergangenen Expeditionswochen konnten wir schon viele Daten sammeln und interessante Beobachtungen machen. Nun sind wir auf dem Weg, ein zweites Mal Experimente bei Elephant Island durchzuführen und erhoffen uns, die letzten noch fehlenden Daten zu bekommen.

Viele liebe Grüße in die Heimat im Namen aller TeilnehmerInnen,

Nora-Charlotte Pauli

Die große ICBM-CTD im antarktischen Eis

Von Thomas Badewien, Michael Butter, Anna Friedrichs und Anne-Christin Schulz

Ozeanographen des ICBM – CTD Team
A.-C. Schulz, M. Butter, T. Badewien, A. Friedrichs

Nach nunmehr einigen Wochen an Bord des Forschungsschiffes Polarstern haben sich alle Arbeitsabläufe eingespielt. Wir, die Ozeanographen des ICBM, sind an Bord für die CTD zuständig. Die CTD ist ein Messgerät, mit dem wir den Salzgehalt, die Temperatur und die Tiefe sowie den Sauerstoffgehalt und die Fluoreszenz im Wasser bestimmen. Die von uns mitgebrachte CTD mitsamt der Rosette – ein ringförmiges Gestell, an dem Wasserschöpfer befestigt sind – haben wir eigens entwickelt und ist die größte, die jemals an Bord der FS Polarstern eingesetzt wurde. Die Handhabung dieser CTD-Rosette stellte die Mannschaft und uns vor unerwartete Herausforderungen – das Hangartor entpuppte sich als Engstelle – die wir zusammen mit der Mannschaft aber schnell meistern konnten. Es bleibt jedoch Millimeterarbeit, insbesondere bei Seegang, die CTD aus dem Hangar des Schiffs an Deck zu fahren.

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09.03.2018 Letzter Tag der Exkursion

Am Vormittag fuhren wir mit dem Boot zu zwei verschieden neuen Standorten um die generelle Biodiversität zu untersuchen. Der erste Ort am Festland stach durch beeindruckende Korallengärten mit riesige Acropora-Platten, die einen Durchmesser von bis zu vier Metern errichten, gegenüber den bisherigen Orten heraus. Am zweiten Ort bei der Insel Bangka begeisterte uns ein ca. 30m2 großes Anemonen-Feld mit mehr als 80 Anemonenfischen.

Acropora Tischkoralle (Foto: Mareen Möller)

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08.03.2018 Projektarbeit und Mangroven

Am heutigen Vormittag wurden in Kleingruppen verschiedene individuelle Projekte bearbeitet. Beispielsweise wurden Interaktionen zwischen Schwämmen und Fischen observiert, um zu dokumentieren ob das durch die Schwämme produzierte partikuläre organische Material nicht nur eine wichtige Nahrungsquelle für Invertebraten, sondern auch für bestimmte Fische darstellt. Dazu wurden Videos du Fotos aufgenommen, sowie Fraß-Interaktionen quantifiziert.

Der Doktorfisch (Acanthurus pyroferus) frisst das partikuläre organische Material von der Oberfläche eines Schwammes.

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07.03.2018 Transekte und Projektarbeit

Heute früh war das Wetter gut und wir konnten direkt nach dem Frühstück mit der Arbeit an den Transekten fortfahren. Ein Teil der Gruppen war noch bis zum späten Nachmittag mit der Bestimmung der Organismen auf den Transekten beschäftigt, ein anderer Teil konnte bereits mit der Projektarbeit beginnen. Über die verbleibenden Tage wird in kleinen Teams an individuellen Projekten gearbeitet. Dazu wird zum einen die extreme Plastikverschmutzung am Strand und im Wasser dokumentiert, es werden verschiedene Verhaltensmuster von Fischen beobachtet, Korallen und Schwamminteraktionen studiert und nach Schwämmen mit symbiontischen Mikroalgen gesucht.

David Graf

Sepia auf einer Weichkoralle.

06.03.2018 Korallen Bestimmen

Wie sehr man in Indonesien – besonders zur Regenzeit – dem Wetter ausgesetzt ist, durften wir heute am eigenen Leib erfahren. Für die Transekte, die wir an diesem Morgen auslegen und erfassen sollten, waren wir darauf angewiesen, den vermeintlich aufkommenden Sturm vorüberziehen zu lassen. So hörten wir nach dem Frühstück einen weiteren Vortrag über im Indo-Pazifik vorkommende Fischarten und hatten danach Zeit bis zum Mittagessen uns mit den für unser jeweiliges Transekt (für das wir gestern in Gruppen eingeteilt worden waren) relevanten Korallen-, Fisch- und Invertebratenarten vertraut zu machen. Zwischenzeitlich kamen so vehemente Regenschauer herunter, dass wir ganz froh waren, zu dieser Zeit nicht im Wasser zu sein.

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Arktische Deutsche Bucht

FS Heincke – HE503 (21. 2. – 3. 3. 2018)

HE503 Eisschichten am Bug des Schiffs Foto: J. Meyerjürgens

Deutschland wird von einer Kältewelle überrollt und auch wir werden davon nicht verschont. Sind die Temperaturen zwar nicht ganz so niedrig wie auf dem Festland, macht uns dafür der eisige Ostwind ziemlich zu schaffen!

HE503 Eisschichten am Bug des Schiffs Foto: J. Meyerjürgens

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