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FORAMFLUX M140

Räumliche und zeitliche Dimension der Populationsdynamik, Ökologie und Diversität planktischer Foraminiferen und deren Verhältnis zu Partikelfluss im östlichen Zentralatlantik

Übersicht

Planktische Foraminiferen sind einzelliges Zooplankton. Sie bewohnen die Deckschicht des Ozeans, ihre Schalen aus Kalzit setzen sich aber nach ihrem Tod am Meeresboden ab, wo sie dicke Karbonat-Ablagerungen bilden die als Archiv des Klimawandels dienen. Beim Absinken in der Wassersäule kommen leere Foraminiferenschalen in Kontakt mit organischen Partikeln. Die daraus entstandenen Aggregate werden durch die Kalzitschalen schwerer und sinken schneller. Windtransportierter Staub hat eine ähnliche Funktion, ist aber feinkörniger und wird in einem anderen Rhythmus im Ozean deponiert als die Foraminiferenschalen. Während der Reise M140 wird die Wassersäule auf Foraminiferen und Partikelaggregate beprobt. Die Rolle des Mineralballast für den Kohlenstofftransport zum Meeresboden und seine Variabilität über längere Zeitskalen wird an Material aus Langzeitbeobachtungen (Sinkstofffallen und Staub sammelnde Bojen) untersucht. Die Beprobung wird entlang eines Transekts von ozeanischen Gebieten mit niedriger Produktivität bis  zu küstennahen Auftriebsgebieten durchgeführt. Diversität der Foraminiferen, die Ökologie einzelner Arten und die chemische Zusammensetzung ihrer Schalen werden benutzt um das fossile Archiv der Foraminiferen im Meeressedimenten besser entschlüsseln zu können.

geplante Fahrtroute für M140

Wissenschaftliches Programm

Kalkschalen planktischer Foraminiferen aus marinen Sedimenten sind die wichtigste Quelle für Informationen über die Eigenschaften der Ozeane in der Vergangenheit. Um die in den Schalen konservierten Informationen zu entschlüsseln, müssen alle Aspekte der Ökologie der Organismen bekannt sein. Der Einsatz von Sinkstofffallen wird mit der Beprobung des Planktons und Experimenten an Bord kombiniert, um die räumliche und zeitlichen Verteilung der Populationen, die ontogentische und tägliche Migration, die Synchronisation der Reproduktion, das Vorkommen und die Physiologie der Symbionten, sowie das Ausmaß der genetischen Diversität zu untersuchen.

Neben Mineralstaub und anderen Biomineralen dienen Schalen planktischer Foraminiferen als Ballast für absinkende Partikel und spielen damit eine wichtige Rolle im marinen Kohlenstoffkreislauf. Um diesen Prozess zu untersuchen, beinhaltet das Programm der Reise Untersuchungen des Partikel- und Staubeintrags in der Region, die durch gemeinsame Nutzung hochauflösender Datenreihen aus Sinkstofffallen eng miteinander verknüpft sind.

Arbeitsprogramm

Der übergeordnete Ziel der Reise ist es, Daten und Material zu liefern, welche die Charakterisierung der Biodiversität und Ökologie planktischer Foraminiferen, sowie deren Rolle als Ballast für marine Aggregate ermöglichen sollen. Dafür werden drei Ansätze kombiniert:

  • 1) Beprobung der Wassersäule durch Filtration und mit Planktonnetzen, kombiniert mit vertikalen Schnitten physikalischer Eigenschaften der Wassersäule und Wasserbeprobung, um die Diversität und Physiologie planktischer Foraminiferen zu erfassen. Der Einsatz eines Multischließnetzes ermöglicht eine vertikal aufgelöste Beprobung, welche entlang der Transits und in einem replizierten Beprobungsmuster mit 26 Stunden kontinuierlicher Erfassung der Wassersäule an den Positionen M3 und M1 vorgesehen ist. Planktonproben werden direkt am Bord untersucht und die Foraminiferen werden für genetische und ultrastrukturelle Analysen fixiert. Photosynthetische Aktivität der Symbionten wird am Bord experimentell quantitativ erfasst.

  • 2) Kurzfristige Variationen des Partikelflusses und der Zusammensetzung der Aggregate wird im CB gebiet durch den Einsatz treibender Sinkstofffallen, Partikelsammler und in-situ Kameras untersucht. Der atmosphärische Staubeintrag wird fortlaufend durch Filtration aus Luft während der Reise erfasst.

  • 3) Permanente Verankerungen mit Sinkstofffallen und Staub-Bojen ermöglichen die Erfassung langfristiger Variationen des Partikeleintrags. Während der Reise werden Sinkstofffallen und Staub-Boje an der Position M3 eingeholt und an der Positionen M1, Cb und CBi ausgewechselt.