Logbuch MSM 107

Es ist Dienstag früh um 9 Uhr. Wir treffen uns vor dem MARUM in Bremen. Vorfreude und ein wenig Nervosität liegen in der Luft. Wir werden die nächsten 18 Tage auf einem Schiff verbringen, um wichtige Forschungsdaten zu sammeln, die notwendig sind, um den Klimawandel besser zu verstehen. Mit dem Bus geht es weiter nach Bremerhaven. Zunächst zum Alfred-Wegner Institut, um die verbliebenen Forschenden abzuholen und dann in den Hafen. Dort erwartet uns schon das Forschungsschiff MARIA S. MERIAN. Namensgeberin der FS MARIA S. MERIAN ist die Naturforscherin und Künstlerin Maria Sibylla Merian, die für ihre eindrucksvollen Zeichnungen und Malereien von Insekten und Pflanzen berühmt ist.

Es herrscht schon geschäftiges Treiben an Bord des Schiffes. Die FS MARIA S. MERIAN ist nämlich seit knapp zwei Monaten in der Werft, aber soll am nächsten Tag auslauffähig sein. Um auf dem Schiff arbeiten und leben zu dürfen, gibt es direkt eine Sicherheitseinweisung von Sören, unserem ersten Offizier. Denn Sicherheit wird an Bord von Schiffen großgeschrieben. Besonders gefährlich ist Feuer. Ist man erst einmal auf offener See, kann die Feuerwehr nicht mehr so einfach gerufen werden, um den Brand zu löschen. An dieser Stelle wird auch Nilu, die Schiffsärztin und Chirurgin vorstellig. An Deck kann es schnell mal zu Verletzungen kommen und das Krankenhaus ist weit weg.

Nach der Führung kommt der Container mit dem wissenschaftlichen Equipment an Bord. Sofort herrscht geschäftiges Gewusel unter den Forschenden. Kisten werden ausgepackt und Geräte für die Forschung aufgebaut. Alles muss gut befestigt werden, denn das Schiff ist ja immer in Bewegung und schon eine kleine Welle könnte das teure Gerät von der Laborbank schmeißen. Und Ersatzteile sind auf hoher See ebenfalls nur schwer zugänglich. Am Abend des Tages dürfen wir die untergehende Sonne vom Paldeck genießen und fallen alle müde in unsere Kojen.

Während wir uns langsam unserer ersten Station nähern, besteht der Donnerstag und Freitag aus weiteren Vorbereitungen und vielen Treffen.

Die einzelnen Gruppen der Forschenden müssen sich untereinander besprechen, die Gruppen der Forschenden müssen sich miteinander besprechen und dann müssen sich die Forschenden mit unterschiedlichen Crew-Mitgliedern besprechen. Alle diese Treffen sind wichtig, damit bei Ankunft an der ersten Station, alles reibungslos abläuft und jeder weiß was sie oder er zu tun haben. Bis es so weit ist schaukeln sich Crew und Forschenden bei leichtem Wellengang schonmal miteinander ein.

Mit Rekordgeschwindigkeit zur ersten Forschungsstation vor dem westirischen Schelf

Mit der Einfahrt in den Atlantischen Ozean und dem Verlassen der Nordsee, die gerne auch als Ententeich bezeichnet wird, wandeln sich Wind und Wellenbedingungen. Auf der Gezeitenströmung surfend erreicht die FS MARIA S. MERIAN zwischen Orkneyinseln und schottischem Festland eine Geschwindigkeit von 21.5 Knoten: ein neuer Rekord für dieses Forschungsschiff, welches durchschnittlich ungefähr zehn bis zwölf Knoten schnell fährt. Während die FS MARIA S. MERIAN durch die Wellen pflügt und tüchtig ins Schaukeln kommt, kommt es bei einigen Forschenden zu widersprüchlichen Sinneseindrücken. Das menschliche Auge nimmt die Bewegung des Schiffes unter Deck nicht wahr und verwirrt dabei das Gehirn. Die Folgen sind Kopfschmerzen und Übelkeit. Bei starkem Wellengang zwingt die sogenannte Seekrankheit so manch erfahrenden Meeresforschenden in die Knie. Aber alles nur halb so schlimm, weil Nilu, unsere Schiffsärztin, auf dieses Phänomen gut vorbereitet ist. Mit passenden Medikamenten, Schiffszwieback und Tee sind alle Forschenden bald schon wieder auf den Beinen.

Als Nächstes ist das wohl wichtigste Forschungsgerät der Meereskunde an der Reihe. Die sogenannte CTD-Rosette, die Leitfähigkeit (Conductivity), Temperatur, Tiefe (Depth) und wichtige weitere Messgrößen aufnimmt. So entsteht auf dem Weg Richtung Meeresboden ein Profil von Messgrößen, die den Forschenden einen guten ersten Eindruck über das Wasser der Station gibt.

Zeit zum Durchatmen gibt es aber nicht. Während die CTD-Rosette noch im Wasser ist, werden die nächsten Geräte auf ihren Einsatz vorbereitet.

Auf dieser Station stehen noch das Planktonnetz, welches alles, was größer ist als 20 Mikrometer (abgekürzt: µm), wie kleine Krebstierchen, einfängt und ROSINA, eine Partikelkamera, auf dem Programm. Aber dazu später mehr.

Mit Schallgeschwindigkeit zum Schelf

Noch bevor die erste Station für beendet erklärt wurde, sitzen Elda, Alice, Tilmann, Britt und Renée aufgeregt in der EDV-Zentrale des Schiffes und warten darauf, dass die FS MARIA S. MERIAN endlich wieder Fahrt Richtung Schelf aufnimmt. Im Gegensatz zum restlichen Team der Forschenden, arbeiten Elda, Alice, Tilmann, Britt und Renée nämlich hauptsächlich mit Fernerkundung und damit mit Geräten, die fest am Schiff verschraubt sind. Diese Geräte scannen mithilfe von Schall den Meeresboden und die Wassersäule darüber. Dieser Forschungsbereich nennt sich Hydroakustik und wird auf dieser Ausfahrt mit Sedimentforschung verbunden.

Die gemessene Strömungsprofile werden von Tilmann mit einem speziellen fokussierten Echolot bestätigt. Dieses kann so eingestellt werden, dass ausgesendeter Schall von Wasserschichten mit unterschiedlicher Dichte reflektiert wird. Auf diese Weise lässt sich auch Oberflächenwasser von Tiefenwasser unterscheiden. Gleichzeitig lässt sich mit einer anderen Frequenz des Echolots bis zu 100 Meter tief ins Sediment schauen. Wie zuvor in der Wassersäule, können hier Dichteunterschiede im Sediment genutzt werden, um so etwa Sand von Ton oder anderen Gesteinsschichten unterscheiden zu können.

Mit dem Näherrücken unserer ersten Station auf dem westirischen Schelf, müssen viele der Forschenden aus ihren Kojen krabbeln, da sie die frühen Abendstunden genutzt haben, um ein wenig Schlaf zu bekommen. Es ist 12 Uhr in der Nacht von Samstag auf Sonntag. Mittlerweile sind wir auf dem Schelf angekommen und auch hier ist bereits die erste CTD-Rosette mit Meerwasser wieder an Deck. Doch die Arbeit hat gerade erst begonnen. Im Laufe der Nacht und des nächsten Morgens müssen wieder Wasserproben bearbeitet und verschiedenstes Gerät zu Wasser gelassen werden. 

Von Grillen bis Plankton

Nach unserer ersten umfassenden Station auf dem westirischen Schelf und dem Einsatz nahezu aller wissenschaftlicher Gerätschaften, laufen die anschließenden Experimente bis weit in die Morgenstunden hinein. Dann, im Laufe des Sonntags, kehrt ein wenig Ruhe ein. Ab 15 Uhr, fällt auch die Maskenpflicht, nachdem sich alle Personen an Bord der FS MARIA S. MERIAN die ersten fünf Tage negativ auf Covid-19 getestet haben. Als sich das Wetter weiter beruhigt und auch ab und an die Sonne aus den Wolken schaut, belebt sich das Deck. Es soll abends gegrillt werden, um ein Kennenlernen von Forschenden und Crew zu ermöglichen. Dies war zuvor durch Maske und Abstand erschwert. Die beiden hervorragenden Schiffsköche Matze und Georg sowie Silvia, unsere Stewardess und „gute Seele“ an Bord, tischen verschiedene Salate und feinstes Grillgut auf. Das schmeckt allen echt lecker und zufrieden wird bis in den Abend hinein gequatscht und gespaßt. Leider können nicht alle an Bord eines Forschungsschiffes, wie der FS MARIA S. MERIAN, unbeschwert den Abend verbringen. Zum einen muss ein Teil der Besatzung immer auf Abruf sein und zum anderen muss so ein Schiff auch gesteuert werden. Gerade wenn das Forschungsteam der Hydroakustik während und nach dem Grillen Transekte mit stabilen acht Knoten am Kontinentalhang des Schelfs abfahren möchte.  

Es scheint, als kenne Alex jede einzelne Planktonart persönlich beim Namen. Durch ein Mikroskop schaut sie sich jeweils eine bestimmte Menge der Planktonprobe an, um dort die Artenvielfalt zu bestimmen, da sich unterschiedliche Planktonarten geografisch stark variieren können. Nachdem Alex eine Art identifiziert hat, notiert sie sich den Namen und knipst ein Foto. Eine kleine Auswahl des Planktons, welches Alex auf und vor dem westirischen Schelf gefunden hat, könnt ihr als Fotos in diesem Blog finden.

Das Meer ist süß

Während der ersten großen Forschungsstation auf dem offenen Ozean vor dem westirischen Schelf laufen die Experimente in den Laboren der FS MARIA S. MERIAN auf Hochtouren. Aman, Nguyen und Lennart, die am Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie in der Arbeitsgruppe Marine GlycoBiology (Zuckerbiologie) arbeiten, befinden sich im Nasslabor und sind auf der Suche nach Mehrfachzuckern im Meer. Denn das Meer kann auch mal süß sein. So wie Pflanzen an Land Energie in Form von Stärke speichern, speichern auch marine Pflanzen, wie Algen, ihre Energie in Mehrfachzuckern. Ähnlich wie ein Würfel Zucker sich im Kaffee auflöst, lösen sich auch diese Mehrfachzucker im Meerwasser. Mehrfachzucker befinden sich nur in so kleinen Mengen im Meer, dass sie aufkonzentriert also angereichert werden müssen, bevor Forschende sie untersuchen können.

Aman, Nguyen und Lennart wollen mit diesen Mehrfachzuckern Experimente durchführen: sogenannte Inkubationen. In einer Inkubation wird versucht die Bedingungen im Meer so gut wie möglich nachzuahmen, um dann einzelne Umweltbedingungen kontrolliert zu verändern. In unserem Fall wollen die Forschenden feststellen, wie sich verschiedene Mengen von Mehrfachzuckern auf das Essverhalten von Meeresbakterien auswirken. Denn zuvor haben Forschende festgestellt, dass hohe Mengen von Mehrfachzuckern dazu führen können, dass Bakterien gar nichts mehr essen. Diese Entdeckung könnte interessant werden, weil so Bakterien und andere Meeresorganismen abgehalten werden könnten, das organische Material in Kohlenstoffdioxid umzuwandeln. Somit könnte Kohlenstoff aus dem Kohlenstoffkreislauf gelangen und langfristig eingespeichert werden.

Auf der Brücke der FS MARIA S. MERIAN

Heute am Mittwoch, dem 25. Mai beenden wir die bisher größte Station im offenen Ozean. In den vergangenen 30 Stunden waren alle Forschenden und Besatzungsmitglieder Tag und Nacht im Einsatz. Es wurden Proben genommen und alle Forschungsgeräte waren im Wasser.

Der Ablauf an einer Forschungsstation wird zunächst vom Forschungsleiter erstellt und von Kapitän Ralf auf Umsetzbarkeit und Zulässigkeit gemäß den diplomatischen Genehmigungen geprüft und genehmigt. Alles, was auf dem Schiff passiert, geht über Kapitän Ralf und die Brücke, wo leitender Offizier Ralf, 1. Offizier Sören und 2. Offizier Bastian im Schichtdienst ihren Dienst an Bord der FS MARIA S. MERIAN übernehmen. Der Einsatz der Forschungsgeräte wird dann von der Brücke aus koordiniert.

Bevor wir an der Forschungsstation ankommen, wird zunächst von Hand „eingeparkt“, um die genauen Koordinaten, aber auch eine weniger wellenanfällige Position des Schiffes zu erreichen. Wenn wir auf Station liegen, also das Schiff die Position halten soll, schaltet die Brücke das sogenannte „dynamic positioning“ ein. Dabei richten sich die POD-Antriebe mit den Propelerblättern so aus, dass die Kraft von Strömung und Wind perfekt ausgeglichen wird und die FS MARIA S. MERIAN an Ort und Stelle bleibt. Das ist eine wichtige Eigenschaft eines Forschungsschiffes, damit Wasser- und Sedimentproben innerhalb mehrerer Stunden am gleichen Standort genommen werden können. Die FS MARIA S. MERIAN ist sehr gut darin, die Position zu halten, was uns Forschende mit guten Proben ausstattet.

Während der Kapitän Ralf die Gesamtleitung der FS MARIA S. MERIAN übernimmt, werden die Maschine von Chief Ingenieur Benjamin geleitet und das Deck von Bootsmann Sebastian. Gerade die Kommunikation und Abstimmung von Brücke und Deck ist auf Station für die Forschenden wichtig, damit der Stationsablauf eingehalten wird und für nötige Sicherheit beim Zuwasserlassen der Geräte gesorgt ist.

Am Tag zuvor wurde die „Driftfalle“ ausgesetzt. Eine Sedimentfalle, die mit der Strömung treibt und nach ca. 24 Stunden wieder eingesammelt wird. Die Driftfalle sendet ein GPS Signal aus und kann somit exakt verortet werden. Diese Koordinaten werden dann in Navigationssystem auf der Brücke eingegeben und der Kurs der FS MARIA S. MERIAN dementsprechend ausgerichtet.

Während wir zur Driftfalle fahren, sind einige Forschende oben auf der Brücke, um Ralf und Sören einige Fragen zu stellen. Damit man als Besatzung auf See mitfahren darf, ist ein Weg eine Ausbildung zum Schiffsmechaniker (früher Matrose und Motorenwärter) zu absolvieren. Anschließend kann ein nautisches Patent auf der Seefahrtschule gemacht werden, was einen für weitere Positionen qualifiziert. Abgesehen von den offiziellen Regeln an Bord, gibt es aber auch noch einige Gepflogenheiten, von denen man manche sogar mit nach Hause nimmt. Auch wenn man mal nicht im Dienst ist. So kann es schon einmal vorkommen, dass im eigenen Heim ein Regal angekettet wird, um es vor vermeintlichem Seegang zu schützen.

Obwohl die moderne Seefahrt fast nichts mehr mit den Klischees der alten Zeiten zu tun hat, haben sich einige Eigenheiten gehalten. So gilt weiterhin, „An Deck Pfeift nur der Bootsmann oder der Wind“ und eine nicht geplatzte Sektflasche bei der Schiffstaufe Unglück bedeutet.

Als Christian, einer der Forschenden, die Driftfalle entdeckt, ist die Aufregung groß. Auf der Brücke herrscht nämlich ein Wettbewerb um die erste Sichtung von Geräten oder Fahrtzielen. Die Driftfalle wird fachmännisch von Ralf und Bastian auf Steuerbordseite (also rechts, für alle Nicht-Seefahrenden) angesteuert und dann unter viel Hilfe der Decksmannschaft von den Forschenden an Bord gehievt.

Von Groß bis Klein

In den letzten Tagen durften die Forschenden eine der größten Lebewesen des Meeres vom Deck der FS MARIA S. MERIAN aus beobachten.

Ist ein Partikel groß und schwer genug, beginnt er zu sinken und tritt seine Reise bis in die Tiefen der Ozeane an. Morten, Christian, Lilli, Sandra und Onur setzen verschiedenstes Gerät ein,

Wird ROSINA nun langsam an einem Drahtseil in die Tiefe gelassen, nimmt sie zwei Bilder pro Sekunde auf und so bekommen die Forschenden ein Partikelprofil mit Größe und Anzahl der Partikel in der Wassersäule unter dem Schiff. Über ein im Drahtseil eingeflochtenes Kabel kann Christian die Bilder, die ROSINA schießt, direkt im Labor der FS MARIA S. MERIAN anschauen. So bekommt er direkt einen Eindruck, was unter uns so los ist.

Von Transport und Abbau

Wir nähern uns dem Ende der MSM107-Forschungsfahrt. Mittlerweile liegen fast alle Forschungsstationen hinter uns und wir steuern auf die letzte große Station auf dem westirischen Schelf zu. Während wir auf Station liegen, sammeln sich viele Basstölpel, Eissturmvögel, Dreizehenmöwen und Raubmöwen um die FS MARIA S. MERIAN. Vermutlich erhoffen sich die Vögel einen Happen Fisch, den wir allerdings nicht bieten können. Bisher kamen nur kleine Schnecken, Kaltwasserkorallen oder Muscheln mit den Sedimentproben an Bord des Schiffes, die aber nach kurzer Betrachtung sofort wieder in ihre natürliche Umgebung entlassen wurden.

Bei dem Abbau wird das organische Material, wie auch beim Menschen, zum Teil in Kohlenstoffdioxid umgewandelt. Organisches Material, zum Beispiel Dinoflagellaten, in Form von Zysten oder toten Dinoflagellathüllen, klebt zu Aggregaten oder auch Partikeln zusammen. Diese Aggregate und Partikel nennen wir partikuläres organisches Material. Diese sinken nun durch Strömung und Schwerkraft getrieben und werden im Meerwasser, aber vor allem im Sediment abgebaut.

Karin und Nicole können mit verschiedenen Methoden feststellen, von welchem Organismus das organische Material stammt und wie viel davon bereits abgebaut worden ist. Deswegen beproben die Forschenden die Wassersäule mit vier großen in-situ Pumpen, die zwischen vierhundert und eintausend Liter Wasser filtern und das partikuläre organische Material auf einem großen Filter festsetzen. Da ein Großteil dieser Partikel im Sediment des Meeres landet, nehmen die Forschenden ebenfalls Sedimentkerne mit einem sogenannten Multicorer, kurz MUC.

Am MUC befinden sich acht große und vier kleine an den Wänden leicht angespitzten Röhren aus Metall und Hartplastik. Sobald das Gestell des MUCs mit den Röhren in den Meeresboden sinkt, wird ein ausgeklügelter Mechanismus ausgelöst und eine kleine Klappe schnappt zu und verschließt die Röhren dicht. Beim Heraufziehen kann das gefangene Sediment durch ein anhaltendes Vakuum nicht mehr nach unten herausrutschen. Zur Sicherheit wird aber noch ein weiterer Verschluss unten an den Röhren geschlossen, sobald der MUC aus dem Meeresboden herausgezogen wird. Manchmal kommt es vor, dass das Sediment zu hart ist oder das Gerät schief auf dem Meeresboden aufsetzt. Dann gehen die Forschenden leider leer aus.

Neuerdings erforschen Karin und Nicole, neben dem organischen Material bekannter Herkunft, auch nach dem Transport und Verbleib von Plastik in unseren Meeren. Plastik wird vom Menschen in unterschiedlichster Form in die Ozeane eingetragen. Größere Plastikstücke werden im Oberflächenwasser überwiegend durch Sonnenlicht, also UV-Strahlung, in kleineres, sogenanntes Mikroplastik umgewandelt. Wie Partikel aus organischem Material sinkt auch Mikroplastik durch Strömung und Schwerkraft nach unten Richtung Meeresboden. Doch was dann im Sediment mit dem Plastik passiert, ist weitestgehend unerforscht.

Nicht nur Kohlenstoff

Wir haben unsere letzte Station beendet und sind im Begriff, das Forschungsgebiet in Richtung Tromsø zu verlassen, wo uns Forschende der nächsten Ausfahrt ablösen. Da die Forschenden der Hydroakustik noch so lange sie dürfen messen, fährt die FS MARIA S. MERIAN zunächst mit acht Knoten. Erst an der Grenze das Forschungsgebiet werden die Messgeräte ausgestellt, bis die FS MARIA S. MERIAN internationales Gewässer erreicht hat.

Jetzt nimmt auch das Forschungsschiff wieder so richtig Fahrt auf. In Hoheitsgebieten anderer Nationen, wie dem westirischen Schelf, muss immer eine Forschungsgenehmigung eingeholt sein, um Forschung betreiben zu dürfen. Als die letzten Experimente langsam abgeschlossen werden, beginnen viele schon das Packen der Kisten. Material und teures Forschungsgerät wird fest und sicher für den Transport in den vorgesehenen Kisten verstaut. Die Kisten werden auf Paletten gestapelt, um diese dann an Deck der FS MARIA S. MERIAN zu vertäuen. 

(Stickstoff liebend) Mikroorganisen aufgenommen und in für andere Organismen biologisch verfügbare Stickstoffverbindungen umgewandelt. Von Mikroorganismen aufgenommen, werden Stickstoffverbindungen und stickstoffhaltiges Material nun über das Nahrungsnetz in den Meeren verteilt. So gelangt es auch, größtenteils als partikuläres organisches Material zum Meeresboden und in die Sedimente. In den Sedimenten wird der organische Stickstoff entweder durch Bakterien und Archeen in elementaren Stickstoff oder Nitrat umgewandelt oder langfristig eingelagert. Diese Einlagerungen lassen sich teilweise noch nach hundert Tausenden von Jahren nachweisen und geben uns wichtige Hinweise über das Klima vergangener Zeiten.

Die Forschenden wollen verstehen, auf welche Weise sich stickstoffhaltige Verbindungen, die auf dem westirschen Schelf entstehen, im Laufe des Transports in die tieferen Teile des Ozeans im Wasser, aber auch im Sediment verändert und abbaut. Bingbings Forschung ist ähnlich zu Hannahs und Jördis. Bingbing schaut sich die Veränderung und den Abbau organischer Verbindungen in sandigen Sedimenten an. Allerdings wieder mit dem Fokus auf Kohlenstoff und den Kohlenstoffkreislauf. Um Ihrer Forschung betreiben zu können, müssen Hannah, Jördis und Bingbing ans sandige Sediment. Hier können die Forschenden der Hydroakustik entscheiden Hinweise geben, da sie die Bodenbeschaffenheiten mit ihren Geräten erahnen können. Wie andere Forschende zuvor, nehmen auch Hannah, Jördis und Bingbing Sedimentkerne mithilfe des MUCs.

In der Nacht vom ersten auf den zweiten Juni macht die FS MARIA S. MERIAN noch kurz in internationalen Gewässern halt. Christian lässt noch ein letztes Mal ROSINA zu bisher ungeahnte Tiefen von knapp 3000 Metern herab. Danach nimmt Kapitän Ralf und seine Mannschaft Kurs auf Tromsø. Dabei überqueren wir auch den Polarkreis.

Was für Polarforschende im Sommer Alltag ist, kommt für einige der Forschenden sehr überraschend. Die Sonne geht hier nicht mehr unter und noch um Mitternacht erstrahlt das Deck der FS MARIA S. MERIAN in goldenes Licht gehüllt.

An dieser Stelle möchten sich die Forschenden herzlich bei der Mannschaft der FS MARA S. MERIAN bedanken, ohne deren tatkräftige Unterstützung diese Ausfahrt, aber auch Meeresforschung generell nicht möglich wäre. Ein großer Dank geht auch an die Köche Matthias und Georg und unsere Stewardess Sylvia, die uns den Aufenthalt auf der FS MARIA S. MERIAN sowohl kulinarisch als auch gastfreundschaftlich so angenehm wie nur irgendwie möglich gestaltet haben. Zum Ende wollen wir uns auch herzlich bei unseren Leserinnen und Lesern bedanken. Bis zum nächsten Mal. Ahoi!