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