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Logbuch MSM 107

Über Bildung, Transport und Umwandlung organisches Materials auf und vor dem westirischen Schelf: ein Blog über die Forschungsfahrt der FS MARIA S. MERIAN (MSM 107)

 

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen, des Max-Planck-Instituts für marine Mikrobiologie Bremen, der Universität Oldenburg und des Alfred-Wegener-Instituts bereiten sich derzeit darauf vor, mit dem Forschungsschiff MARIA S. MERIAN in die Meeresregion vor Nordwest-Irland zu fahren. Im Rahmen des am MARUM angesiedelten Exzellenzclusters „Ozeanboden – unerforschte Schnittstelle der Erde“ werden sie untersuchen, wie der Ozean Kohlendioxid aus der Atmosphäre aufnimmt und in der Tiefsee speichert.

Kürzlich entdeckten die Forschenden, dass ein erheblicher Teil des organischen Kohlenstoffs, der auf dem Küstenschelf vor Nordwestafrika produziert wurde, in die Tiefsee transportiert und dort gespeichert wurde. Dies könnte ein wichtiger Mechanismus sein, um die anthropogenen Kohlenstoffemissionen einzudämmen. Studien, die sowohl die Küstenschelfgebiete als auch den offenen Ozean sowie die Wassersäule und die Sedimente einbeziehen, sind allerdings sehr selten. Daher wissen Forschende aktuell noch nicht, wie wichtig der Transport von Kohlenstoff aus produktiven Küstengebieten in die Tiefsee für die Kohlenstoffspeicherung in den Ozeanen ist.

Mit dieser Expedition werden die Forschenden die Rolle der Küstenproduktion für die Kohlenstoffspeicherung in der Tiefsee im nordöstlichen Atlantik untersuchen.

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Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sind mit dem Forschungsschiff MARIA S. MERIAN unterwegs. Foto: Reederei Briese/Emmerich Reize
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sind mit dem Forschungsschiff MARIA S. MERIAN unterwegs. Foto: Reederei Briese/Emmerich Reize
Das Arbeitsgebiet der Expedition MSM 107.
Das Arbeitsgebiet der Expedition MSM 107.
Die Container für die Expedition beim Packen auf dem Betriebshof des MARUM. Foto: MARUM, Uni Bremen
Die Container für die Expedition beim Packen auf dem Betriebshof des MARUM. Foto: MARUM, Uni Bremen
Fahrtroute der Expedition MSM 107 von Bremerhaven nach Tromsö und der anschließenden Forschungsreise MSM 108
Fahrtroute der Expedition MSM 107 von Bremerhaven nach Tromsö und der anschließenden Forschungsreise MSM 108.
 Lennart berichtet in diesem Logbuch über ihre Arbeit und das Leben an Bord des Forschungsschiffs MARIA S. MERIAN. Foto: MARUM/Uni Bremen
Lennart berichtet in diesem Logbuch über die Arbeit und das Leben an Bord des Forschungsschiffs MARIA S. MERIAN. Foto: MARUM/Uni Bremen

Das Logbuch der FS MARIA S. MERIAN Ausfahrt MSM107 über die Bildung, Transport und Umwandlung organisches Materials auf und vor dem westirischen Schelf wird von Lennart Stock verfasst. Lennart absolviert am Institut für Chemie und Biologie des Meeres in Oldenburg seinen Master in Marinen Umweltwissenschaften. Für das Logbuch der MSM107 befragt Lennart die Forschenden über ihre Forschung auf der FS MARIA S. MERIAN und schreibt über Eindrücke und Erlebtes an Bord des Schiffes.

 

Dienstag, 17.05.2022

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.

Die MARIA S. MERIAN am Kai in Bremerhaven. Foto: MARUM, Uni Bremen
Die MARIA S. MERIAN am Kai in Bremerhaven. Foto: MARUM, Uni Bremen

 

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.

Auf dem FS MARIA S. MERIAN sind schon einige Container verladen. Über die Gangway wird das Schiff betreten. Foto: MARUM, Uni Bremen
Auf dem FS MARIA S. MERIAN sind schon einige Container verladen. Über die Gangway wird das Schiff betreten. Foto: MARUM, Uni Bremen

Nach der Sicherheitseinweisung bekommen Schiffsneulinge eine Tour durch die FS MARIA S. MERIAN. Das Schiff ist gut ausgestattet. Es gibt neben verschiedenen Laboren für den wissenschaftlichen Betrieb ein eigenes kleines Krankenhaus, einen kleinen Einkaufsladen, ein Fitnessstudio und eine Sauna. Also alles, was man zum Überleben auf den Weltmeeren so benötigt.

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.

Das FS MARIA S. MERIAN in der Schleuse bei Bremerhaven. Foto: MARUM, Uni Bremen
Das FS MARIA S. MERIAN in der Schleuse bei Bremerhaven. Foto: MARUM, Uni Bremen

Mittwoch, 18.05.2022 bis Freitag, 20.05.2022

Am nächsten Tag geht das Gewusel auf und unter Deck weiter. Alles macht sich abfahrbereit. Noch volle Kisten werden ausgeräumt und leer in Containern verstaut. Als der letzte Farbstrich und die letzte Schraube an der FS MARIA S. MERIAN angebracht ist, kann es losgehen. Wir verlassen den Hafen durch eine Schleuse und nehmen Kurs auf unser Forschungsgebiet: das westirische Schelfmeer. Wenn alles nach Plan läuft, erreichen wir unser Ziel am Samstagmorgen. Bis dahin heißt es Experimente und Forschungsgeräte aufbauen und alles für den Einsatz dieser Geräte vorbereiten.

Schelfgebiete sind durch Wind getriebene Strömungen und hoher biologischer Aktivität sehr dynamisch und daher ein besonders interessanter Ort, um Wissenschaft zu betreiben. Phytoplankton, beispielsweise Algen, nutzen Kohlenstoffdioxid (CO₂) und Sonnenenergie im Oberflächenwasser, um es in organisches Material umzuwandeln. Dieses organische Material beschreibt alles, was lebt oder mal gelebt hat und besteht hauptsächlich aus kohlenstoffreichen Verbindungen, die die Bausteine unseres Lebens bilden. Organisches Material sinkt nun Richtung Meeresboden und gelangt ins Sediment oder wird durch Strömungen in tiefere Meeresregionen vom Schelf weg transportiert.

Die Vorbereitungen für das Auslaufen des Schiffs laufen auf Hochtouren. Foto: MARUM, Uni Bremen
Die Vorbereitungen für das Auslaufen des Schiffs laufen auf Hochtouren. Foto: MARUM, Uni Bremen
Auch wissenschaftlichen Gerät muss bis zur ersten Forschungsstation ausgepackt und kalibriert sein. Dabei arbeiten alle Hand in Hand. Foto: MARUM, Uni Bremen
Auch wissenschaftlichen Gerät muss bis zur ersten Forschungsstation ausgepackt und kalibriert sein. Dabei arbeiten alle Hand in Hand. Foto: MARUM, Uni Bremen

Auf diesem Weg wird das organische Material durch biologische Aktivitäten verändert und teilweise wieder in Kohlendioxid umgewandelt. Dieser Prozess ist Teil des Kohlenstoffkreislaufes, dessen Erforschung wichtig ist, um den Klimawandel besser zu verstehen.

 

Insgesamt wollen fünf Gruppen, bestehend aus 19 Forschenden, aus unterschiedlichen Forschungsinstituten und mit unterschiedlichen Forschungsschwerpunkten die Bildung, den Transport und die Umwandlung des organischen Materials im westirischen Schelf erforschen.

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

 

Forschende und Schiffscrew besprechen in den ersten Tagen das wissenschaftliche Programm der Ausfahrt. Foto: MARUM, Uni Bremen
Forschende und Schiffscrew besprechen in den ersten Tagen das wissenschaftliche Programm der Ausfahrt. Foto: MARUM, Uni Bremen

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.

Samstag, 21.05.2022

Mit Rekordgeschwindigkeit zur ersten Forschungsstation vor dem westirischen Schelf
Fahrtroute von Bremerhaven zum west-irischen Schelf. Foto: MARUM/Uni Bremen
Fahrtroute von Bremerhaven zum west-irischen Schelf. Foto: MARUM/Uni Bremen

 

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.

Morten und Jördis lassen die Secci-Scheibe ins Wasser. Foto: MARUM/Uni Bremen
Morten und Jördis lassen die Secci-Scheibe ins Wasser. Foto: MARUM/Uni Bremen

Endlich ist es so weit. Wir befinden uns am Samstag um 12 Uhr vor dem irischen Schelf auf unserer ersten Forschungsstation. Nacheinander sollen hier verschiedene Geräte ins Wasser gelassen werden, um Messungen durchzuführen und Wasserproben zu sammeln.

Den Start macht die Secchi-Scheibe, die von Morten, dem wissenschaftlichen Leiter der Ausfahrt, höchstpersönlich ins Wasser gelassen wird. Eine Secchi-Scheibe ist zwar ein sehr einfaches aber historisch sehr wertvolles Meeresforschungsgerät, um die Trübung des Wassers zu messen. So gibt es von Messungen mit der Secchi-Scheiben die längste Datenaufzeichnung in der Meeresforschung. Sie funktioniert denkbar einfach. Eine schwarz-weiße Scheibe wird so tief ins Wasser gelassen, bis von ihr nichts mehr zu sehen ist. Diese Tiefe wird dann als Sichtweite angegeben und davon kann man der Sichttiefe bestimmen.

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.

 

Die CTD-Sonde wird mit einer Winde zu Wasser gelassen. Foto: MARUM/Uni Bremen
Die CTD-Sonde wird mit einer Winde zu Wasser gelassen. Foto: MARUM/Uni Bremen
Jördis gibt die Kommandos, um die Winde der CTD zu steuern. Foto: MARUM/Uni Bremen
Jördis gibt die Kommandos, um die Winde der CTD zu steuern. Foto: MARUM/Uni Bremen
Während die CTD-Sonde in die Tiefe gelassen wird, nimmt sie über Sensoren eine Reihe an Daten. Hier sieht man ein CTD-Profil der Wassersäule. Foto: MARUM/Uni Bremen
Während die CTD-Sonde in die Tiefe gelassen wird, nimmt sie über Sensoren eine Reihe an Daten. Hier sieht man ein CTD-Profil der Wassersäule. Foto: MARUM/Uni Bremen
Die erste CTD-Sonde wird zu Wasser gelassen. Die Forschenden Morten, Karin, Jördis und Alice beobachten und diskutieren den Fortgang der Messungen am Bildschirm. Foto: MARUM/Uni Bremen
Die erste CTD-Sonde wird zu Wasser gelassen. Die Forschenden Morten, Karin, Jördis und Alice beobachten und diskutieren den Fortgang der Messungen am Bildschirm. Foto: MARUM/Uni Bremen
BingBing entleert die Proben aus dem Kranzwasserschöpfer. Foto: MARUM/Uni Bremen
BingBing entleert die Proben aus dem Kranzwasserschöpfer. Foto: MARUM/Uni Bremen

Neben der CTD-Sonde befinden sich noch 24 im Kreis angeordnete Flaschen an der CTD-Rosette, die auf dem Weg zurück zur Meeresoberfläche auf beliebiger Tiefe geschlossen werden können.

Auf diese Weise kann das Wasser aus unterschiedlichen Tiefen an Bord des Schiffes geholt werden, um verschiedene Experimente durchzuführen. Insgesamt benötigt die CTD-Rosette fast zwei Stunden zum Meeresboden und zurück, denn das Meer vor dem irischen Schelf ist mit 2500 Metern ganz schön tief.

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.

Alex entleert das Planktonnetz nach der Probennahme. Foto: MARUM/Uni Bremen
Alex entleert das Planktonnetz nach der Probennahme. Foto: MARUM/Uni Bremen
Morten und Christian befestigen ein Kabel an der Partikelsonde ROSINA. Foto: MARUM/Uni Bremen
Morten und Christian befestigen ein Kabel an der Partikelsonde ROSINA. Foto: MARUM/Uni Bremen
Christian am Steuerterminal von ROSINA, einer Partikelkamera. Foto: MARUM/Uni Bremen
Christian am Steuerterminal von ROSINA, einer Partikelkamera. Foto: MARUM/Uni Bremen

Samstag und Sonntag, 21. und 22.05.2022

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.

Mit dem ADCP lässt sich ein Überblick über die Meeresströmungen in Forschungsgebiet zu verschaffen. Elda und Alice programmieren den ADCP. Foto: MARUM/ Uni Bremen
Mit dem ADCP lässt sich ein Überblick über die Meeresströmungen in Forschungsgebiet zu verschaffen. Elda und Alice programmieren den ADCP. Foto: MARUM/ Uni Bremen

Am westirischen Schelf wollen Elda und Alice, die beide in der Sedimentologie am MARUM arbeiten, und Tilmann, der Geophysiker an der Universität Bremen ist, die Transportwege von Partikeln bis ins Sediment verfolgen und ebenfalls etwas über deren Verbleib herausfinden. Denn auch Sie wollen besser verstehen, wie organisches Material in Schelfmeeren und im Ozean eingespeichert wird. Um den Transport von Partikeln zu verfolgen, müssen die Forschenden zunächst herausfinden, wo welche Strömungen vorherrschen. Dafür sollen im Laufe der MSM107 Ausfahrt mehrere Bereiche, sogenannte Transekte, zwischen offenem Ozean und dem flachen Schelf abgefahren werden. Um sich zunächst einen Überblick 

über die Meeresströmungen in diesem Gebiet zu verschaffen, nutzen die Forschenden einen sogenannten ADCP (Ultraschall-Doppler-Profil-Strömungsmesser). Mit dem ADCP lassen sich Partikelgeschwindigkeiten mithilfe des Dopplereffekts bis zu 1500 Meter Tiefe messen, was dann wiederum Aufschluss über Strömungsgeschwindigkeiten gibt. Neben dem ADCP an Board der FS MARIA S. MERIAN, haben Alice und Elda auch einen kleinen gelben ADCP fest an der CTD-Rosette verschraubt. Mit diesem können die Forschenden ein schmales, aber viel genaueres und auch tieferes Strömungsprofil von der gesamten Wassersäule aufnehmen.

An der CTD-Rosette ist auch der Ultraschall-Doppler-Profil-Strömungsmesser (ADCP, gelbes Gerät) installiert. Alice überprüft das Gerät. Foto: MARUM/ Uni Bremen
An der CTD-Rosette ist auch der Ultraschall-Doppler-Profil-Strömungsmesser (ADCP, gelbes Gerät) installiert. Alice überprüft das Gerät. Foto: MARUM/ Uni Bremen

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.

Als Letztes stellt Elda das Fächerecholot vor, welches die Struktur des Meeresbodens vermisst. Das Echolot erlaubt die Berechnung eines dreidimensionalen Abbildes des Meeresbodens unter dem fahrenden Schiff. Diese Form von Meeresbodenvermessung heißt Bathymetrie. Mittlerweile lässt sich auf den vielen Bildschirmen der EDV Zentrale erkennen, dass der Meeresboden immer flacher wird und wir uns über den Steilhängen des Schelfs befinden.

Während Elda Messungen mit dem Fächerlot vornimmt, werden von Tilmann mit einem speziellen fokussierten Echolot Strömungsprofile gemessen. Beide sitzen hier in der EDV-Zentrale des Schiffs. Foto: MARUM/ Uni Bremen
Während Elda Messungen mit dem Fächerlot vornimmt, werden von Tilmann mit einem speziellen fokussierten Echolot Strömungsprofile gemessen. Beide sitzen hier in der EDV-Zentrale des Schiffs. Foto: MARUM/ Uni Bremen
Mit dem Fächerecholot wird die Struktur des Meeresbodens vermessen. Elda kontrolliert den Fortgang dieser Bathymetrie-Messung. Foto: MARUM/ Uni Bremen
Mit dem Fächerecholot wird die Struktur des Meeresbodens vermessen. Elda kontrolliert den Fortgang dieser Bathymetrie-Messung. Foto: MARUM/ Uni Bremen

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. 

Sonntag und Montag, 22. und 23.05.2022

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.  

Alex bereitet das Planktonnetz auf die Probennahme vor. Foto: MARUM/ Uni Bremen
Alex bereitet das Planktonnetz auf die Probennahme vor. Foto: MARUM/ Uni Bremen

Ein wissenschaftliches Gerät, was neben der Secchi-Scheibe noch von Hand und ohne Winde zu Wasser gelassen werden kann, ist das Planktonnetz. Alex, unsere Planktonexpertin vom Alfred-Wegner-Institut in Bremerhaven, zieht bei jeder Station ein Netz mit 20 Mikrometer Maschengröße von 15 bis 20 Meter Tiefe prall gefüllt mit Kleinstlebewesen an die Oberfläche.

An Deck wird die Planktonprobe zunächst mithilfe eines kleinen Auslasses am unteren Teil des Netzes in kleine Behälter gefüllt. Im Decklabor des Schiffes wird ein Teil der Probe lebend gesichtet und teilweise mit Formol, einer Chemikalie, die das Plankton konserviert, haltbar gemacht.

Alex zeigt Christian das Planktonnetz. Foto: MARUM/ Uni Bremen
Alex zeigt Christian das Planktonnetz. Foto: MARUM/ Uni Bremen
Die Planktonprobe wird von Alex in einen kleinen Behälter umgefüllt. Foto: MARUM/ Uni Bremen
Die Planktonprobe wird von Alex in einen kleinen Behälter umgefüllt. Foto: MARUM/ Uni Bremen

Als Plankton bezeichnen Meeresforschende jedes Lebewesen, das sich nicht durch Eigenantrieb, sondern durch die Strömung getrieben durchs Wasser bewegt. Alex ist besonders am Phytoplankton interessiert, also dem pflanzlichen Teil des Planktons, das wie Pflanzen an Land Licht benötigt, um leben und wachsen zu können. Phytoplankton ist auch als Mikroalgen bekannt und besteht zum Großteil aus sogenannten Diatomeen und Geißeltierchen, von letzteren weiß man heute, dass einige Arten aktiv Nahrung zum Überleben aufnehmen müssen also gar keine Pflanzen sind.

Diatomeen und Dinoflagellaten. Foto: MARUM/ Uni Bremen
Diatomeen und Dinoflagellaten. Foto: MARUM/ Uni Bremen

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.

Tripos hexacanthus. Foto: MARUM/ Uni Bremen
Tripos hexacanthus. Foto: MARUM/ Uni Bremen
Chaetoceros atlanticus. Foto: MARUM/ Uni Bremen
Chaetoceros atlanticus. Foto: MARUM/ Uni Bremen
Cladoceran, auch als Wasserfloh bekannt. Foto: MARUM/ Uni Bremen
Cladoceran, auch als Wasserfloh bekannt. Foto: MARUM/ Uni Bremen
Protoperidinium depressum. Foto: MARUM/ Uni Bremen
Protoperidinium depressum. Foto: MARUM/ Uni Bremen
Dinophysis tripos. Foto: MARUM/ Uni Bremen
Dinophysis tripos. Foto: MARUM/ Uni Bremen
 

Dienstag, 24.05.2022

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.

Dem Zucker auf der Spur mittels Tantentialflussfiltration. Im Nasslabor des Forschungsschiffs filtrieren Forschende das Meerwasser mit, um Mehrfachzucker zu analysieren. Foto: MARUM/ Uni Bremen
Dem Zucker auf der Spur mittels Tantentialflussfiltration. Im Nasslabor des Forschungsschiffs filtrieren Forschende das Meerwasser mit, um Mehrfachzucker zu analysieren. Foto: MARUM/ Uni Bremen

Wenn man Meerwasser durch einen Filter mit Mikrometer großen Poren gibt, bleibt das Material zurück, was in der Forschung partikuläres (organisches) Material genannt wird. Alles, was diesen Filter passieren kann, nennen sich gelöstes (organisches) Material. Mehrfachzucker gehören ebenfalls zum gelösten organischen Material. Um Salz und kleinere gelöste Verbindungen im gefilterten Meerwasser von den Mehrfachzuckern zu trennen, haben Aman, Nguyen und Lennart eine kompliziert aussehende Maschine mitgebracht. Diese Maschine funktioniert nach dem Prinzip der Tangentialflussfiltration und trennt alle kleinen von großen gelösten organischen Verbindungen, wie auch Mehrfachzucker.

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.

Mittwoch, 25.05.2022

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.

Donnerstag, 26.05.2022

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.

Im Gegenlicht der aufgehenden Sonne wurde eine Walfontäne gesichtet. Foto: MARUM/Uni Bremen
Im Gegenlicht der aufgehenden Sonne wurde eine Walfontäne gesichtet. Foto: MARUM/Uni Bremen

In den frühen Morgenstunden scheint der Schlafmangel bei einigen Forschenden zu Halluzinationen zu führen. Eine Wasserfontäne vor der aufgehenden Sonne aus dem Augenwinkel. Doch der Eindruck trügt nicht. Zunächst schaut sich ein Wal aus sicherer Entfernung das Geschehen an Bord der FS MARIA S. MERIAN an, und bläst von Zeit zu Zeit eine kleine Wasserfontäne in die Luft. Dann nähert er sich, zeigt noch kurz seinen Rücken, taucht kurz vor dem Schiff ab und ist in der Tiefe verschwunden.

Einige der Forschenden sind traurig, da sie die Morgenstunden nach nächtlicher harter Arbeit im Bett verbracht haben und sich dieses Spektakel nicht mit ansehen durften. Zum Glück heitern sich die Mienen schon am Nachmittag wieder auf. Eine große Schule Grindwale, die zur Familie der Delfine zählen, statten der FS MARIA S. MERIAN einen längeren Besuch ab und umkreisen verspielt das Schiff.

Grindwale, die direkt neben der FS MARIA S. MERIAN schwimmen. Foto: MARUM/Uni Bremen
Grindwale, die direkt neben der FS MARIA S. MERIAN schwimmen. Foto: MARUM/Uni Bremen

Die Forschungsobjekte, mit denen sich die Gruppe mit Morten, Christian, Lilli, Sandra und Onur beschäftigen, könnten kaum größenunterschiedlicher zu den Walen sein, obwohl sie trotzdem im direkten Zusammenhang mit ihnen stehen. Die Forschungsgruppe ist auf der Suche nach den ganz kleinen Objekten im Meer: Partikel oder auch „marine snow“. Zu Deutsch Meeresschnee. Die Erforschung dieser Partikel ist wichtig, da diese einen entscheidenden Beitrag zur Kohlenstoffspeicherung im Meer leisten. In Oberflächenwasser gebildetes organisches Material wird in die Tiefsee transportiert und dort teilweise konserviert. Partikel im Meer können Größen von Mikrometern bis Metern haben, und bestehen aus lebendigem und abgestorbenen organischen Material, wie Hüllen toter Algen, Zucker oder aus dem Kot größerer Lebewesen, wie auch von Walen. Partikel, auch Aggregate genannt, werden von Zuckerschleim, den viele Algen absondern, zusammengehalten und werden von allerlei Kleinstlebewesen und Bakterien bevölkert, die von den Partikeln leben und sie langsam auffressen. 

Pause muss auch mal sein. Foto: MARUM/Uni Bremen
Pause muss auch mal sein. Foto: MARUM/Uni Bremen

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,

um Partikeln auf die Spur zu kommen. Allen voran eine in-situ Kamera, die direkt vor Ort die Häufigkeit und Größe der Partikel bestimmen kann und ROSINA heißt. ROSINA steht für „Remotely Observing In-situ Camera for Aggregates“ (ferngesteuerte beobachtende in-situ Kamera für Aggregate).

ROSINA ist in Marke Eigenbau des Alfred-Wegner-Instituts in Bremerhaven hauptsächlich von Christian entwickelt und gebaut worden und mit modernster Technik ausgestattet. ROSINA erstellt Schattenbilder der Partikel mit viel Licht und einem weißen Hintergrund in einem 200 Millilitern großen Bereich und erfasst Partikel bis zu einer Größe von 50 Mikrometern. Eine zweite Lichtquelle, die im 90° Winkel zu Kamera angebracht ist, ermöglicht Farbinformationen, indem Partikel angestrahlt und auf schwarzem Hintergrund fotografiert werden.

Mit ROSINA lässt sich direkt vor Ort die Häufigkeit und Größe der „Marine Snow“-Partikel bestimmen. Foto: MARUM/Uni Bremen
Mit ROSINA lässt sich direkt vor Ort die Häufigkeit und Größe der „Marine Snow“-Partikel bestimmen. Foto: MARUM/Uni Bremen

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.

Auch nachts wird an Bord gearbeitet. Hier wird gerade ROSINA vorbereitet. MARUM/Uni Bremen
Auch nachts wird an Bord gearbeitet. Hier wird gerade ROSINA vorbereitet. MARUM/Uni Bremen
ROSINA auf dem Peildeck. Foto: MARUM/Uni Bremen
ROSINA auf dem Peildeck. Foto: MARUM/Uni Bremen
So sehen die Partikel aus, die mit ROSINA aufgenommen werden. Foto: MARUM/Uni Bremen
So sehen die Partikel aus, die mit ROSINA aufgenommen werden. Foto: MARUM/Uni Bremen

Neben einem CTD-Sensor befindet sich noch eine weitere Kamera an ROSINA, die sogenannte „Jelly-Cam“. Mit dieser Kamera lassen sich Umgebungsbilder des Wassers schießen: Diese Umgebungsbilder zeigen den Forschenden was neben den Partikeln noch so im Wasser schwimmt. Neben ROSINA haben Morten, Christian, Lilli, Sandra und Onur noch die zuvor erwähnte Driftfalle für Partikel, und einen „Marine Snow Catcher“, mit dem sich ein Teil der Wassersäule beproben lässt, dabei.

Morten beim Aussetzen des Snow Catcher. Foto: MARUM/Uni Bremen
Morten beim Aussetzen des Snow Catcher. Foto: MARUM/Uni Bremen
Die Driftfalle beim Aussetzen. Foto: MARUM/Uni Bremen
Die Driftfalle beim Aussetzen. Foto: MARUM/Uni Bremen

Die Driftfallen bestehen aus mehreren, in verschiedenen Tiefen ausgebrachten, vertikalen Röhren, die mit Salz angereichertem, jetzt schweren Meerwasser gefüllt sind. Sinken Partikel in die Röhren, lassen sie sich von den Forschenden im Labor untersuchen. Ebenfalls an der Driftfalle befestigt, ist eine weitere in-situ Kamera, mit durchsichtigem Rohr, die die Messung der Sinkgeschwindigkeit der Partikel zulässt.

Samstag und Sonntag, 28. und 29.05.2022

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.

Sonnenuntergang. Foto: MARUM/Uni Bremen
Sonnenuntergang. Foto: MARUM/Uni Bremen
Nicole und Karin bei Nachtarbeit. Foto: MARUM/Uni Bremen
Nicole und Karin bei Nachtarbeit. Foto: MARUM/Uni Bremen

Zwei der Forschenden, die meistens auch nachts auf den Beinen sind, sind Karin und Nicole, die beide am MARUM arbeiten. Sie verfolgen die Spur des organischen Materials bekannter Herkunft. Gemeint ist, dass die Forschenden herausfinden wollen, wohin das, durch bestimmte Organismen, zum Beispiel Dinoflagellaten und anderes Plankton, gebildete Material durch Strömung und Absinken gelangt und wie viel davon wo abgebaut wird.

Der Abbau dieses Materials geschieht durch die ganz kleinen Organismen des Meeres: den Bakterien und Archaeen, die sich von organischem Material ernähren und leben. Die Schnelligkeit des Abbaus hängt davon ab, welche Umweltbedingungen in der Umgebung vorherrschen. So fällt es Bakterien und Archaeen in sauerstoffarmen Regionen schwierig und in sauerstoffreichen Regionen leichter, organisches Material zu essen. Sowohl in der Wassersäule als auch im Meeresboden kann es zu sauerstoffarmen Bedingungen führen.

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.

Karin und Nicole bereiten MUC vor. Foto: MARUM/Uni Bremen
Karin und Nicole bereiten MUC vor. Foto: MARUM/Uni Bremen
Nicole hilft beim Aussetzen MUC. Foto: MARUM/Uni Bremen
Nicole hilft beim Aussetzen MUC. Foto: MARUM/Uni Bremen
Multicorer (MUC) beim Zuwasserlassen. Foto: MARUM/Uni Bremen
Multicorer (MUC) beim Zuwasserlassen. Foto: MARUM/Uni Bremen

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.

Karin und Nicole beim Entnehmen der Sedimentkerne. Foto: MARUM/Uni Bremen
Karin und Nicole beim Entnehmen der Sedimentkerne. Foto: MARUM/Uni Bremen
Elda, Alice und Brit schneiden Sediment in Scheiben. Foto: MARUM/Uni Bremen
Elda, Alice und Brit schneiden Sediment in Scheiben. Foto: MARUM/Uni Bremen
Elda, Renee und Brit beim Vermessen der Sedimentkerne. Foto: MARUM/Uni Bremen
Elda, Renee und Brit beim Vermessen der Sedimentkerne. Foto: MARUM/Uni Bremen

Das Besondere an den MUC-Sedimentkernen ist, dass nicht nur Sediment, sondern eine Schicht Wasser in den Röhren an Deck geholt werden kann. Die ersten Zentimeter des Sediments und die darüber befindliche Wasserschicht sind nämlich besonders interessant für die Forschenden. Hier finden die meisten Abbauprozesse von organischem Material statt. Die Sedimentkerne werden an Deck nun vermessen und in Zentimeter dünnen Schichten abgetragen, um diese später einzeln zu vermessen und genaustens zu analysieren. Nicht nur Karin und Nicole sind am Sediment interessiert und die Kerne werden geschwisterlich unter den Forschenden aufgeteilt.

Elda und Renee begutachten Sediment. Foto: MARUM/Uni Bremen
Elda und Renee begutachten Sediment. Foto: MARUM/Uni Bremen

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.

Dienstag bis Samstag, 31.05. bis 04.06.2022

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.

Nebel am Morgen. Foto: MARUM/Uni Bremen
Nebel am Morgen. Foto: MARUM/Uni Bremen

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. 

Gepackte Kisten warten darauf in den Containern verstaut zu werden. Foto: MARUM/Uni Bremen
Gepackte Kisten warten darauf in den Containern verstaut zu werden. Foto: MARUM/Uni Bremen

Während die meisten von uns also schon dabei sind, ihre Kisten zu packen, gibt es noch drei Forschende, die noch mitten in ihren Experimenten stecken. Hannah, die am MARUM und dem Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie forscht, Jördis, die am Max-Planck-Institut arbeitet und Bingbing, der am Alfred-Wegner-Institut forscht, sind noch in den Kaltlaboren unter Deck des Schiffes bei angenehmen 4 und 12 °C anzutreffen. Hannah und Jördis erforschen, im Gegensatz zu den meisten anderen Forschenden hier an Bord, nicht nur das Element Kohlenstoff und den Kohlenstoffkreislauf, sondern auch Stickstoff und den Stickstoffkreislauf im Meer.

Stickstoff gelangt durch Flüsse und Niederschläge in Form verschiedener Verbindungen, wie Ammonium, Nitrat und Nitrit und in stickstoffhaltigen organischen Verbindungen ins Meer. Elementarer Stickstoff (N2) wird auch direkt aus der Atmosphäre von sogenannten diazotrophen

(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.

Hannah erforscht die Prozesse der Umwandlung stickstoffhaltiger Verbindungen in Sedimenten. Auf dieser Forschungsfahrt haben es ihr besonders sandige Sedimente angetan. Sandige Sedimente unterscheiden sich insoweit von anderen, als dass sie in den ersten Zentimetern sehr gut durchlüftet sind und durch Strömungen gut durchspült sind. Jördis arbeitet mit Hannah direkt zusammen, indem sie sich die Prozesse, an denen Stickstoff beteiligt ist, in der Wassersäule über den Sedimenten anschaut.

Hannahs Sedimentkerne. Foto: MARUM/Uni Bremen
Hannahs Sedimentkerne. Foto: MARUM/Uni Bremen

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.

Hannah hat aber auch noch den Van-Veen-Greifer dabei, um große Mengen sandigen Sediments an Bord der FS MARIA S. MERIAN zu holen. Der Van-Veen-Greifer ist wie eine Baggerschaufel gebaut und schließt bei Berührung mit dem Boden. Mit jeder Menge sandigem Sediment an Bord des Schiffes können nun die wichtigen Messungen gemacht werden. Hannah und Jördis messen zunächst Ammonium-, Nitrat- und Nitritkonzentrationen. Danach geben sie selber Ammonium hinzu und verfolgen, wie aus Ammonium Nitrat wird. Bingbing misst zusätzlich die Sauerstoffsättigungen in den Sedimentkernen. Der Abbau und die Veränderung des organischen Materials wird nämlich entscheidend von Sauerstoff geprägt.

Während Hannah, Jördis und Bingbing unter Deck mit sandigen Sedimenten hantieren, beginnen die übrigen Forschenden schon langsam mit dem Zusammenräumen und Kistenpacken. Es herrscht wieder Durcheinander. Dieses legt sich aber schon bald, da die Forschenden viel Unterstützung der Deckmannschaft bekommen.

Einpacken und Ausruhen. Foto: MARUM/Uni Bremen
Einpacken und Ausruhen. Foto: MARUM/Uni Bremen

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.

Oberhalb des Polarkreises versinkt die Sonne auch um Mitternacht nicht unterm Horizont. Foto: MARUM/Uni Bremen
Oberhalb des Polarkreises versinkt die Sonne auch um Mitternacht nicht unterm Horizont. Foto: MARUM/Uni Bremen

 

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.

Küste vor dem Fjord von Tromsö. Foto: MARUM/Uni Bremen
Küste vor dem Fjord von Tromsö. Foto: MARUM/Uni Bremen

Es ist Freitag, der dritte Juni und die Küste Norwegens ist in Sicht. Gleich laufen wir über einen Fjord in Tromsø ein und verbringen noch eine letzte Nacht auf der FS MARIA S. MERIAN. Am nächsten Morgen fahren die meisten Forschenden wieder zurück nach Deutschland und kehren nach einer erfolgreichen und aufregenden Fahrt in ihren weniger abenteuereichen Arbeitsalltag zurück.

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!

 

Gruppenbild. Foto: MARUM/Uni Bremen
Gruppenbild. Foto: MARUM/Uni Bremen