Logbuch METEOR 2008

Vom 12. April bis zum 12. Mai untersuchen Forscher des MARUM von Bord des Forschungsschiffes METEOR die so genannte tiefe Biosphäre vor Namibia. Dabei handelt es sich um das vermutlich größte Ökosystem der Welt, nämlich einzellige Lebewesen, die bis mehrere hundert Meter tief im Ozeanboden verborgen leben. Dazu nutzen sie das Meeresbodenbohrgerät, das am MARUM entwickelt wurde.
Dieses 10 Tonnen schwere Gerät wird am Grund abgesetzt und kann ferngesteuert Probenkerne aus dem Meeresboden bohren. Dies ist der erste Einsatz des Gerätes nach einem weitreichenden Umbau. Daher sind Forscher und Ingenieure natürlich gespannt, ob alles so klappt wie geplant - verfolgen Sie mit uns die Expedition und erleben Sie mit, wie moderne Meeresforschung und High-Tech Hand in Hand gehen.

Seit dem 10. April finden Sie hier in einem Rhytmus von 2 -3 Tagen Logbucheinträge der Fahrtleiter Dr. Matthias Zabel und Dr. Tim Ferdelmann. Auch Crewmitglieder berichten von Ihrer Arbeit an Bord. Die Aktion ist eine Kooperation mit dem Internetportal planeterde.de.

Die aktuelle Woche finden Sie unten auf dieser Seite.

Ältere Beiträge und Hintergrundinformationen hier:

• Logbuch 22. April bis 28. April
• Logbuch 10. April bis 20. April
• Das Meeresboden-Bohrgerät MeBo
• Wissenschaftliche Ziele

25°30’ Süd, 13°27’ Ost
17:00 Uhr; sonnig; Luft: 18,0°C; Wasser: 14,5°C
Wind Nordwest, Stärke 3; Seegang 2 m

von Mike Formolo, Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie Bremen

Es ist bereits das Ende der dritten Woche auf See angebrochen. Dank GPS und schiffseigener Stabilisatoren hält die Meteor ihre Position bei 800 Meter Wassertiefe, während das MeBo für einen weiteren Bohrversuch zum Meeresgrund abtaucht. Die Einsätze des MeBo fielen bisher unglücklicherweise schlechtem Wetter, starkem Wind und mechanischen Problemen zum Opfer - doch diese Faktoren scheinen sich nun zu verbessern. Aufgrund der rauen Wetterbedingungen waren derartige Probleme mit dem technisch hoch entwickelten Messgerät zu erwarten. Trotz der Pechsträhne bei den MeBo-Einsätzen, waren alle anderen Ziele der Expedition von Erfolg gekrönt. Die Lagerräume platzen vor lauter Proben fast aus allen Nähten. Stapelweise Kerne, Sediment- und Porenwasserproben lassen kaum mehr freien Platz in den Kühllaboren. Einige von uns überlegen schon, wie wir trotz der abnehmenden Vorräte unserer Materialien die Probenahme fortsetzen können. Das "Problem“ der mit Sediment überfließenden Kisten nehmen wir allzu gerne in Kauf. Noch elf weitere Tage mit hoffentlich zahlreichen Proben liegen vor uns - ob Zentrifugenröhrchen oder Alufolie, wir werden alles nutzen, um die Proben in unsere Labore zu schaffen.

Eine Sache, die ich von meiner letzten Ausfahrt im Golf von Mexiko ganz vergessen hatte: eine Ausfahrt kann wie ein Marathon sein. Tempo zählt. Es passiert leicht, dass man von seinen Proben überwältigt wird und man sich bis an den Rand der Erschöpfung bringt. Das trifft jeden an Bord zum einen oder anderen Zeitpunkt der Reise. Entgegen aller Erschöpfung ist die Hingabe zur Arbeit erstaunlich. Viele von uns Wissenschaftlern fühlen eine innere Befriedigung gerade dann, wenn wir stundenlang mit der Beprobung und Analyse verbracht haben. Es ist schon ein einzigartiges Erlebnis, mitten im Ozean Proben zu nehmen, an die sonst kaum ein Mensch gelangt. Unabhängig davon, wie sehr wir unsere Arbeit genießen - niemand kann lange sieben Tage die Woche und 24 Stunden am Tag arbeiten. Wir alle benötigen eine Verschnaufpause, so wie in der letzten Woche das Barbecue.

Letzten Donnerstag, dem ersten Mai, wich der matschige, stinkenden Beprobungsschauplatz an Deck einer bunten Mischung aus allerlei Essen, Grillfleisch und Getränken, da Crew und Wissenschaftler zwei wichtige deutsche Feiertage feierten: Maifeiertag und Christi Himmelfahrt. Eine ruhige See und Windstille machten den Abend perfekt für ein BBQ. Dem Festessen folgte ein Abend voller Geschichten und Tanz bis hin zu einem lustigen Kampf mit dem Wasserschlauch. Ein Abend voller Gelächter und Unterhaltung. Und für uns eine willkommene Pause vom hohen Arbeitstempo an Bord.

In den folgenden zwei Tagen, nutzen wir das Parasoundsystem, um den Meeresboden zu kartieren, während wir für noch mehr Proben zur flachen Küstenregion zurückkehrten. Liebevoll "mud-belt“genannt. Der Grund dafür waren so genannte Große Schwefelbakterien (Beggiatoa und Thiomargarita), die dort in großen Populationen leben. Diese Bakterien sind so groß, dass man sie mit bloßem Auge erkennen kann. Einfach phantastisch! Außerdem haben wir in den Sedimenten Schnecken gefunden, deren Gehäuse mit Bakterien besiedelt wurden. Solche hatte ich noch niemals zuvor gesehen. Die Organismen in dieser Region stehen oftmals in komplizierten Beziehungen zueinander, die zu einigen Anpassungen unter den Arten geführt haben.

Die dritte Woche neigt sich dem Ende und wir warten optimistisch auf einen Kern von unserem Meerebodenbohrgerät. Bald ist es Zeit, die Richtung nach Walvis Bay einzuschlagen und die Wetteraussichten stehen gut. Vor uns liegen noch mehr harte Arbeit, schlammverkrustete Kleidung, mehr schlecht riechende Gase aus den Kernen und weitere lange Stunden im Kühlraum. Alle wissend, wir werden dies vermissen, sobald die Reise endet.

Viele Grüße,
Mike Formolo

25°30’ Süd, 13°27’ Ost

von Tobias Goldhammer, MARUM

Die Sonne brennt auf das Peildeck der Meteor. Die See ist spiegelglatt. Bis auf den hinteren Teil des Arbeitsdecks, wo momentan das MeBo, unser hochtechnisiertes Meeresboden-Bohrgerät startklar gemacht wird, ist das Schiff von einer geradezu sonntagmittäglichen Ruhe erfüllt. Nach den intensiven Beprobungsaktionen der letzten Tage haben einige eine Verschnaufpause nötig – vor allem die Fraktion der wissenschaftlichen Besatzung, die wie ich zwischen Labor, Kühlraum und Isotopencontainer pendelt und sich allein deshalb schon über die erhöhte Licht- und Temperaturdosis freut.

Die Fahrt vor der südwestafrikanischen Küste ist erst meine zweite auf einem großen Forschungsschiff, seit ich im Juli 2006 meine Doktorarbeit am MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Uni Bremen begonnen habe. Im Vergleich zur Maria S. Merian, die erst 2005 vom Stapel gelaufen ist und mit der ich letztes Jahr drei Wochen vor Marokko und Mauretanien unterwegs war, merkt man der Meteor ihre nun 22 Dienstjahre an. Dies meine ich aber nicht in Bezug auf die im Stil Mitte der Achtziger eingerichtete Bordbar, sondern auf die eingespielte Routine, die hier an Bord den Alltag beherrscht. Viele der Besatzungsmitglieder sind schon lange Jahre dabei und entsprechend souverän im Umgang mit schwerem Decksgerät wie Schwerelot und Multicorer, die unsere Arbeitspferde beim Beproben des Meeresbodens auf dieser Reise sind. Vom Prinzip sind sich die beiden recht ähnlich: an der Schiffswinde hängend, werden sie oft mehrere tausend Meter bis auf den Meeresboden abgelassen und drücken dort eine lange (Schwerelot) oder mehrere kurze (Multicorer) Röhren durch ihr Eigengewicht in den Meeresboden. Hinterher werden die Kerne an Deck gehievt – bei rauerem Wetter mit entsprechender Schiffsbewegung kein leichtes Unterfangen. Gerade die Meteor ist mit ihrem flachen Unterschiff und geringen Tiefgang zwar gut geeignet, um küstennahe Flachwasserbereiche anzufahren, neigt auf See jedoch zu schwer vorauszuahnenden Kipp- und Rollbewegungen. Und ein 6m langes, gefülltes Schwerelot wiegt mehrere Tonnen und muss trotzdem sicher an Deck gebracht werden. Dass das bisher immer gut geklappt hat, ist der Erfahrung der Decksmannschaft der Meteor zu verdanken, die die Marotten ihrer alten Dame eben schon gut kennt. Und ohne Bernds spieltagsaktuelles Update der Fußball-Bundesliga-Tabelle würde uns hier ein großes Stück Unterhaltungswert fehlen – auch wenn es sich dabei um tendenziöse Berichterstattung pro FC Bayern München handelt.

Was mich als Biogeochemiker und Geoökologen an der Schnittstelle zwischen den Organismen und ihrer Umwelt an dieser Fahrt besonders gereizt hat, war nicht nur das Arbeitsgebiet, in dem wir uns bewegen. Vor der namibianischen Küste befindet sich eine der großen Auftriebsregionen für kaltes nährstoffreiches Tiefenwasser, das sich hier mit Oberflächenwasser mischt und so für viele marine Lebewesen besonders gute Lebensbedingungen schafft. Dabei wird viel Kohlenstoffdioxid über die Photosynthese der Algen aus der Atmosphäre aufgenommen und als Biomasse in die Nahrungskette eingebracht. Auf dem Kontinentalschelf vor Namibia, der vergleichsweise flachen Zone mit Wassertiefen von wenigen hundert Metern, haben sich große so genannte Depotcenter gebildet: mehrere km lange und bis zu 20m tiefe Wannen, in denen sich die Überreste der Organismen sammeln und quasi einen unterseeischen Komposthaufen bilden. Im Gegensatz zu den Komposthaufen in unseren Gärten findet die Umsetzung des Substrats allerdings ohne Sauerstoff statt, so dass sich eine Vielzahl von oft schwefel- und stickstoffhaltigen Fäulnisprodukten bildet. Bei der Beprobung der Kerne aus diesen olivgrün bis schwarzen, suppig bis breiigen Sedimenten sorgen diese Verbindungen im besten Falle für Erheiterung, im schlimmsten für Übelkeit: Sie stinken auf das Erbärmlichste. Allerdings bergen gerade diese Proben spannende Einblicke in Umsetzungsprozesse, auch wenn sie das Geolabor der Meteor für schwächere Naturen manchmal zur No-Go-Area machen.

Der eigentliche Reiz dieser Fahrt besteht allerdings im Zusammentreffen und Zusammenarbeiten von Wissenschaftlern der unterschiedlichsten Forschungsdisziplinen. Wir sind Geologen, Mikrobiologen, Geoökologen, (Bio)Geochemiker – und untersuchen eben gemeinsam die besonderen Lebensbedingungen und Stoffwechselprozesse der Mikroorganismen in den Sedimenten vor der namibianischen Küste. Ich interessiere mich beispielsweise in meiner Doktorarbeit dafür, wie schnell Bakterien Phosphat, einen wichtigen Baustein für den Energieumsatz der Zelle, aufnehmen und einbauen. Wenn ich mir die Zellen, die ich in meinen Experimenten verwende, auch einmal unter dem Mikroskop ansehen möchte, ist das zuhause im Labor schwierig, da uns die entsprechende Ausrüstung fehlt. Hier brauche ich nur zwei Türen weiter zu gehen und kann bei Bert vom ICBM Oldenburg durchs Mikroskop schauen. Außerdem lassen sich so mal eben auf dem Gang interessante Diskussionen führen, die oft inspirierend für die eigene Arbeit sind.

Vierundzwanzig Stunden später. Das Sonnentanken auf dem Peildeck wurde gestern durch meinen Kollegen Mark von der University of North Carolina wenn auch unfreiwillig jäh beendet, der mit der Nachricht einer kurzfristigen Programmänderung nach oben kam: Elektronikprobleme verhinderten den Einsatz des Meeresboden-Bohrgeräts, und so fuhren wir zwischendurch auf eine weitere Arbeitsstation den Kontinentalhang herunter (natürlich bewegt sich nicht das Schiff abwärts, sondern der Meeresgrund fällt unter uns ab), um die Wartezeit auf die Reparatur sinnvoll zu nutzen. Das hieß gestern für mich konkret, die für den Nachmittag geplanten Experimente zu verschieben und alles für eine weitere Probenahme an neuen Sedimentkernen klar zu machen. Auch das ist Teil der Forschungsarbeit auf einem Schiff: Es kann immer passieren, dass plötzlich ein Alternativprogramm gefahren werden muss. Dabei ist dass wissenschaftliche Team im Kollektiv gefordert und muss einiges an Flexibilität aufbringen, um auf die neue Aufgabe reagieren zu können – und bereit sein, ohne Einschränkung rund um die Uhr einsatzfähig zu sein. Auf dieser Fahrt klappt das ganz gut. Die Sedimentkerne, die wir letzte Nacht aus ca. 3000m Wassertiefe gezogen haben, versprechen nach den ersten Analysen sehr interessant zu sein: Trotz der Tatsache, dass in einer solchen Tiefe kaum organisches Material und nur wenige Nährstoffe überhaupt den Meeresboden erreichen und dieser oft aus leblosem weißen Ton zu bestehen scheint, konnten wir einige chemische Parameter identifizieren, die auf einen regen Stoffwechsel von lebenden Zellen schließen lassen. Wie Mikroorganismen in solchen extremen Lebensräumen mit der Nahrungsknappheit zurande kommen und wie sie ihren Energiebedarf decken, ist eine der zentralen Fragestellungen unserer Reise. Den Sedimentkern haben wir um 1:30 Uhr an Deck gehievt und sofort mit der Beprobung begonnen – um 5 Uhr lag ich als einer der letzten erschöpft, aber zufrieden in der Koje.

Jetzt sitze ich, gerade erst aufgestanden, wieder auf dem Peildeck, und habe noch eine halbe Stunde Zeit, bis wir uns die nächsten Sedimentkerne vornehmen. Trotz der Mittagsstunde ist es heute längst nicht so sonnig und warm wie gestern. Stattdessen ziehen immer wieder einige Tiefnebelfelder durch und tauchen alles in ein milchig diffuses Licht. Nicht nur in solchen Momenten fühle ich mich auf dem Forschungsschiff von Raum und Zeit entkoppelt, als Teil eines speziellen Mikrokosmos, geprägt von anderen als denen an Land geltenden Gesetzmäßigkeiten. Natürlich nicht von allen: Seit gestern Abend hat Bernd beste Laune. Der FC Bayern ist mal wieder deutscher Fußballmeister geworden. Ich kann mir nicht helfen: Mich zieht es irgendwie wieder in den Kühlraum.


Tobias Goldhammer

24°067’ Süd, 14°12’ Ost
14:00 Uhr; sonnig; Luft: 17,7°C, Wasser: 15,7°C,
Wind Südsüdwest, Stärke 3; Seegang 2 m

von Bert Engelen, Institut für Chemie und Biologie des Meeres (ICBM)

Dies ist nun meine dritte Ausfahrt auf der Meteor und meine sechste wissenschaftliche Schiffsreise in den letzten zehn Jahren. Wenn es einen einmal gepackt hat, lässt es einen nicht mehr los. Die Atmosphäre an Bord eines Forschungsschiffes ist einfach einzigartig. Es ist eine Kombination aus der unmittelbaren Nähe zum Meer, der konzentrierten Arbeit und dem Kontakt zu den anderen Mitfahrern. Zwischenmenschlich ist das ganze so ähnlich wie bei "Big Brother“. Man ist mit einem kleinen Haufen Leute für vier Wochen auf engstem Raum zusammen, mit denen man auskommen muss.

Durch diese Extremsituation sind alle Leute sehr offen und versuchen auf die kleinen Macken der anderen einzugehen. Auch die gemeinsame Arbeit an Deck schweißt zusammen. Jeder findet nach den ersten Stationen seine Rolle, um einen reibungslosen Ablauf der Probenahme zu ermöglichen. Viele Proben müssen unmittelbar nachdem sie geborgen wurden verarbeitet werden. Das kann leicht eine Nachtschicht bedeuten, wenn ein Sedimentkern erst spät abends an Deck kommt. Einige Fahrtteilnehmer arbeiten bis zur Erschöpfung und schlafen auf der Tastatur ihres Computers ein. Wichtig ist aber auch, nach getaner Arbeit zusammen zu sitzen, einfach nur Blödsinn zu reden, ein Bier zu trinken und erst mal runter zu kommen, bevor man in die Koje geht.

Obwohl die Fahrtteilnehmer unterschiedlich alt sind und sich in verschiedenen Stadien ihrer Ausbildung befinden, gibt es so gut wie keine Barrieren. Auch die einzelnen wissenschaftlichen Disziplinen greifen gut ineinander. Ohne die Beschreibung der Sedimente durch Geologen wüssten wir nur wenig über die Bedingungen, bei denen sie abgelagert wurden, über ihr Alter oder ihre mineralische Zusammensetzung. Mit Hilfe der Geochemiker können wichtige Regionen ausgemacht werden, in denen bestimmte Mikroorganismen leben. Wir Mikrobiologen wiederum helfen zu verstehen, warum die Konzentrationen verschiedener Substanzen mit der Tiefe ab- oder zunehmen. Denn diese Gradienten entstehen vor allem durch die Aktivität von Mikroorganismen.

Die Enge an Bord fördert diese Interdisziplinarität noch stärker als an Land. Erste Ergebnisse führen sofort zu spannenden Diskussionen, bei denen jeder etwas Neues dazu lernt, das er oder sie auf das eigene Fachgebiet anwenden kann. Es fängt schon damit an, dass man sich gegenseitig die wichtigsten Vokabeln und methodischen Prinzipien der einzelnen Fachrichtungen beibringt, um besser zu verstehen, wovon der andere redet.

Aus mikrobiologischer Sicht ist das Gebiet, in dem wir uns befinden sehr interessant. Zum Teil sind die Ablagerungen hier extrem reich an Nährstoffen, wodurch sich einzigartige Bedingungen für Mikroorganismen ergeben. Die Mikrobiologin Prof. Heide Schulz vom Max Planck Instituts für Marine Mikrobiologie in Bremen entdeckte hier zum Beispiel auf einer früheren Meteor Expedition riesige Bakterien, die sogar mit dem bloßen Auge sichtbar sind. Sie sind fast einem Millimeter groß und bilden lange Ketten aus kugeligen Zellen, die durch Schwefeltröpfchen unter dem Mikroskop hell leuchten. Deshalb wurden sie auch "Thiomargarita namibiensis“, die Schwefelperle aus Namibia, getauft.

Die Proben, die wir hier gewinnen, nehmen wir gut konserviert mit nach Oldenburg, wo wir sie in den nächsten Jahren analysieren. Das Material meiner letzten Ausfahrten wurde von vielen Studenten, Diplomanden und Doktoranden bearbeitet. Es geht an der Universität sogar in die Lehre mit ein und wird z.T. in Praktika für fortgeschrittene Studenten der Studiengänge "Master Microbiology“ und "Marine Umweltwissenschaften“ untersucht.

Bert Engelen