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FS METEOR M126

BIGMAR - Hydrothermalquellen am Mittelatlantischen Rücken

Fachübergreifende biologische, chemische und geologische Untersuchungen an hydrothermalen Quellen am Mittelatlantischen Rücken

  • 19. April 2016 - 21. Mai 2016
  • Fortaleza (Brasilien) - Bridgetown (Barbados)
  • Untersuchungsgebiet zwischen 12° N und 15° N
  • ROV QUEST
Photo aufgenommen mit dem ROV Jason 2 des WHOI, Ausfahrt MSM 04/3, Fahrtleitung C. Borowski/Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie

Fahrtleitung: Prof. Dr. Nicole Dubilier

Forschungsfragen


Ziel der Fahrt ist es, das Zusammenwirken geologischer, geochemischer und biologischer Prozesse an Hydrothermalquellen besser zu verstehen.

- Wie beeinflusst die lokale Geologie den Austritt der hydrothermalen Fluide und die Lebensgemeinschaft an heißen Quellen?

- Welche Energiequellen herrschen in den Fluiden und Plumes vor und wie beeinflussen sie die Zusammensetzung und Verteilung der mikrobiellen Gemeinschaft?

- Wie beeinflussen Viren die Biogeochemie und Ökologie von Hydrothermalquellen?

Unsere wichtigste Arbeitsplattform während der 23 Arbeitstage im Gebiet ist das ROV QUEST vom MARUM, Bremen.

Arbeitsgebiet

Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie

Beteiligte Institute

  • Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie, Bremen
  • MARUM, Universität Bremen
  • Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
  • Ohio State University, Columbus, USA
  • Harvard University, Boston, USA
  • Memorial University New Foundland, Canada
  • Universität Bergen, Norway
  • University of Georgia, Athens, USA

Das Arbeitsgebiet von M126 mit den vier Hydrothermalfeldern Logatchev, Semenov, Irinovskoe und Ashadze (modifiziert nach Ondréas et al. 2012).

Photo aufgenommen mit dem ROV Jason 2 des WHOI, Ausfahrt MSM 04/3, Fahrtleitung C. Borowski/Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie; Nachbearbeitung des obersten Bildes durch Nico Augustin/GEOMAR
Photo aufgenommen mit dem ROV Jason 2 des WHOI, Ausfahrt MSM 04/3, Fahrtleitung C. Borowski/Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie

Eindrücke vom Logatchev-Hydrothermalfeld.

Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie

Die FS Meteor.

Auf dieser Fahrt wollen wir das Zusammenwirken geologischer, geochemischer und biologischer Prozesse an Hydrothermalquellen besser verstehen lernen. Sie erfolgt im Rahmen des Forschungsschwerpunkts “Wechselwirkungen zwischen Geo- und Biosphäre” (GB4) am MARUM. Unsere Reise führt zu vier Hydrothermalfeldern auf dem Mittelatlantischen Rücken: Logatchev, Semenov, Irinovskoe, und Ashadze. Unser Augenmerk liegt auf den folgenden drei Fragestellungen:

1) Wie beeinflusst die lokale Geologie den Austritt der hydrothermalen Fluide und die Lebensgemeinschaften an heißen Quellen?

Die vier Hydrothermalfelder unterscheiden sich in ihrer Tektonik und der Zusammensetzung ihrer Untergrundgesteine. Die Untergrundgesteine, im Zusammenspiel mit Faktoren wie Temperatur und Druck, beeinflusst die Zusammensetzung und die Austritte der heißen und diffusen Fluide. Die Beschaffenheit und räumliche Verteilungen der Fluide wiederum bestimmt die Energiequellen, die als Grundlage für mikrobielles Leben dienen. Sie sind somit entscheidend für die Vielfalt und Verteilung der hydrothermalen Lebensgemeinschaften.
Unser Ziel ist es, die Wechselwirkungen zwischen Untergrund, Chemismus und Biologie an Hydrothermalquellen besser zu verstehen indem wir geologische und biologische Kartierungen mit massenspektrometrischen in-situ Messungen der Fluide kombinieren.

2) Welche Energiequellen dominieren in den Fluiden und Plumes der heißen Quellen, und wie beeinflussen sie die Zusammensetzung und Verteilung der mikrobiellen Gemeinschaften?

Wir suchen nach vorhersagbaren Beziehungen zwischen den wichtigsten „Geofuels“ oder Energiequellen und dem Stoffwechsel der vorherrschenden Primärproduzenten an Vents. Während des Aufstiegs der Vent-Fluide vom Untergrund zum Meeresboden und weiter in die hydrothermalen Plumes ändern sich deren Konzentrationen und relativen Zusammensetzungen. Im Untergrund gibt es reichlich Energiequellen, es herrschen anoxische Bedingungen. Am Meeresboden und in der Plume sind die Konzentrationen der Energiequellen geringer, aber es gibt die thermodynamisch günstigeren Elektronenakzeptoren Sauerstoff und Nitrat. Es ist bekannt, dass diese geochemischen Änderungen auf die Zusammensetzungen der mikrobiellen Gemeinschaften wirken. Detaillierte vergleichende Untersuchungen der chemischen und biologischen Zusammensetzung von Vent-Fluiden im Untergrund, am Meeresboden und in der Plume fehlen aber bisher.

3) Wie beeinflussen Viren die Biogeochemie und Ökologie von Hydrothermalquellen?

Viren findet man häufig an Hydrothermalquellen. Vermutlich spielen sie also eine entscheidende Rollen in diesen Ökosystemen. Neuere Untersuchungen haben gezeigt, dass Viren, die schwefeloxidiernde Bakterien befallen, selbst Gene tragen, die für Schüsselenzyme des Schwefelkreislaufs kodieren. Diese Entdeckung bestärkt uns in der Vermutung, dass Viren den mikrobiellen Stoffwechsel für die Energiegewinnung aus hydrothermalen Fluiden beeinflussen können und auch für die Wirtszelle einen Nutzen bergen.
Wir werden die Virusgemeinschaften in freilebenden und symbiotischen Bakterien an den Hydrothermalquellen untersuchen. Einen besonderen Schwerpunkt legen wir darauf, wie die Viren den Stoffwechsel und die Ökologie der Mikroorganismen beeinflussen.