PM 10. Juli 2008: Artenvielfalt und Klimageschehen

Artenvielfalt und Klimageschehen

Spielt Biodiversität von Tiefseelebewesen eine Rolle für das Klima?

Internationales Forscher-Team berichtet auf planeterde.de von aktueller METEOR-Expedition

Welche Lebewesen existieren in den dunklen Tiefen des Ozeans? Welchen Einfluss haben sie auf das Klima unseres Planeten? Und wie lebt und arbeitet es sich auf einem Forschungsschiff? Fragen rund um das Thema Meeresforschung beantworten direkt von Bord die Bremer Fahrtleiterin Prof. Dr. Antje Boetius und ihr internationales Forscher-Team. In Kooperation mit dem Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie (MPI-MM) führen sie vom 17.07.08 bis zum 24.08.08 einen Forscher-Blog zur 76. Meteor-Expedition auf den Webseiten des Geoportals planeterde.de. Die Fahrt M76/3b ist Gemeinschaftsvorhaben des MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen und seinen Partnerinstituten MPI und AWI sowie dem französischen Forschungsinstitut IFREMER und der Universität Paris. Auf der Expedition wird das ferngesteuerte Unterwasserfahrzeug QUEST4000 des MARUM für die Tauchfahrten vor der Westküste Afrikas eingesetzt. Im Fokus seiner hochauflösenden Kameras: Die bizarre Meeresfauna der Gas- und Fluidquellen am westafrikanischen Kontinentalrand. Ziel der Meeresforscher werden geochemische Prozesse der besonders methangas- und artenreichen Seep-Systeme sein - um zu ergründen, welche Rolle chemosynthetische Seep-Organismen im Klimageschehen spielen.

Lebensbasis Methan

Bizarre Lebewesen tummeln sich mitunter in den Tiefen der Ozeane: lautlos huschen weiße Krabben über den Meeresgrund, wiegen sich meterlange Röhrenwürmer in der Strömung und bauen sich riesige Muschelbetten auf. In der lichtlosen Umgebung der Tiefsee ist das Leben auf alternative Energiespender als pflanzliche Biomasse angewiesen. Mitunter steigen diese direkt aus dem Meeresboden auf:

Durch die bakterielle Zersetzung von organischem Material sowie durch die zunehmende Hitze in tiefen Sedimentschichten, entstehen im Meeresboden Gase. Wenn sich die Gase über längere Zeiträume ansammeln können sie von Zeit zu Zeit unter gewaltigem Druck explosionsartig große Mengen Sediment an die Meeresbodenoberfläche schleudern. Resultat solcher Schlammvulkane sind kleine (1-2 m) bis riesige (1-2 km) Löcher im Meeresgrund - „Pockennarben“ (pockmarks). An solchen sogenannten „kalten Quellen“ (cold seeps) austretende Gase und Fluide, darunter das Treibhausgas Methan und andere Kohlenwasserstoffe sowie Schwefelwasserstoff, bilden die Energiequelle für eine Fülle mikrobiellen Lebens und chemosynthetischer Tiere, die mit Hilfe ihrer Symbionten CO₂ fixieren.

QUEST ist ein Multitalent: Der ferngesteuerte Bremer Unterwasserroboter ist mit einem hochauflösenden Kamera- und Videosystem ausgestattet und weiterem Equipment, mit dem neben der Beprobung von Sediment und Organismen auch Experimente direkt am Meeresboden möglich sind. Bild: MARUM, Universität Bremen

Tiefseehabitate und das Methangas

„Zentrales Thema der Ausfahrt wird der Umsatz des klimarelevanten Methangases an Methanquellen und die Rolle der dort lebenden Organismen sein“, erläutert Prof. Dr. Antje Boetius, wissenschaftliche Leiterin der METEOR-Reise M76/3b und Kopf der Arbeitsgruppe Mikrobielle Habitate am Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie in Bremen. Wie die Artenvielfalt der faszinierenden Tiefseehabitate an geologische und biogeochemische Prozesse der Gas- und Flüssigkeitsausstritte gekoppelt sind, interessiert die Fahrtleiterin und ihr international besetztes Wissenschaftler-Team ganz besonders. Ziel der aktuellen Expedition ist der tiefe Kontinentalhang vor Westafrika, an dem französische Meeresforscher sechs Jahre zuvor ein Zentrum der Biodiversität entdeckt haben. Die 3000 Meter tiefen Riesen-Pockmarks zeichnen sich durch eine besonders hohe Biomasse und Diversität ihrer Lebensgemeinschaften aus. Ihre Sedimente bergen enorme Gasspeicher, darunter auch das klimagefährdende Methan in Form von Gashydrat. „Wir wollen untersuchen, wie die Seep-Ökosysteme des westafrikanischen Kontinentalrands als Tiefseehabitate funktionieren und warum gerade hier so eine reiche Artengemeinschaft gefunden wird.“, so Antje Boetius über das umfangreiche Arbeitsprogramm, „Sowohl geochemische und geologische Untersuchungen wie auch Biodiversitätsfragestellungen, von Mikroorganismen bis hin zur Megafauna, bestimmen unsere Forschung.“

Bizarres Leben der Tiefsee: Aufnahme mit dem geschleppten Fotoschlitten (MARUM/Universität Bremen) von einer Kolonie von Röhrenwürmern, beeindruckende Bewohner von Seep-Ökosystemen. Bild: H. Sahling, MARUM

Multifunktionelle Forschung durch Spitzentechnik

Hauptarbeitsgeräte der Expedition werden mit Kameras bestückte Instrumente sein, allen voran das ferngesteuerte Tiefseefahrzeug QUEST. Mit der Entwicklung von Robotern, die akkurate Bilder der Tiefsee liefern können und gezielt Proben nehmen können, hat die Meeresforschung einen großen Schritt voran getan. „ Es ist eine erhebliche Beschleunigung des Lernens“, so die Fahrtleiterin und Meeresbiologin Antje Boetius, „Während man Proben nimmt und Messungen durchführt, kann man gleichzeitig ständig sehen, was um einen herum passiert und macht oft zufällig wichtige Entdeckungen über die Tiefseeumwelt.“

Mit dem Multitalent QUEST ist ein umfangreiches in situ-Beprobungsprogramm geplant: Für Experimente an Ort und Stelle wird der Bremer Tauchroboter autonom arbeitende benthische Kammern und mikrobielle Inkubatoren absetzen. Detailwissen zu Verteilung und Diversität der Meeresfauna soll die spezifische Probenahme von Fluiden, Sedimenten und Fauna, Video- und Fotoaufnahmen und Messungen über die biologische Aktivität - den Umsatz von Schwefel und Methan sowie den Sauerstoffverbrauch - erbringen.

Zielsicher beprobt der Unterwasserroboter Sedimente zur Messung mikrobieller Atmung am Meeresgrund. Auch auf der aktuellen Expedition M76/3b sind in situ-Experimente mithilfe von QUEST geplant.

Langzeitstudie per „Öko-Modul“

Die Veränderung der Artengemeinschaften über einen längeren Zeitraum wird erstmals mithilfe eines „ökologischen“ Moduls erfasst werden, das für ein halbes Jahr am REGAB-Pockmark stationiert sein wird. Bis zu seiner Bergung durch Kollegen des französischen Meeresforschungsinstituts Ifremer (Projekt DEEPOASES) in 2009, wird es die Entwicklung der Lebensgemeinschaften an den Seep-Ökosystemen analysieren und mit Videoclips dokumentieren.

Karte von der Pockmark-Region im Congo-Fächer auf dem nordwestafrikanischen Kontinentalrand von einer früheren METEOR Expedition. Quelle: V Spiess, MARUM

Weltkarte mit den Arbeitsgebieten im Forschungsfeld Gas- und Fluidaustritte am MARUM-Zentrum für Marine Umweltwissenschaften.

METEOR-Blog auf planeterde.de wird fortgesetzt

Bereits zum zweiten Mal berichten Bremer Meeresforscher auf planeterde.de über Arbeit, Forschung und das Leben an Bord des deutschen Forschungsschiffes METEOR. Schon zu Beginn der 76. METEOR-Expedition, die unter Federführung des MARUM steht, tauchten die Leser des Geoportals planeterde.de mit Wissenschaftlern des Bremer Zentrums für Marine Umweltwissenschaften MARUM in die tiefe Biosphäre im Meeresboden vor Namibia ab. Vor allem junge Nachwuchswissenschaftler aus sechs Nationen nehmen nun am letzten Abschnitt der 76. METEOR-Reise teil. Zusammen mit Fahrtleiterin Antje Boetius berichten sie im Forscher-Blog für das Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie Bremen, den Fachbereich Geowissenschaften und das MARUM-Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen, dem Ifremer in Brest, und der Universität Paris.

Kontakt bei Bildanfragen und Interviews:

Dr. Manfred Schlösser
Pressesprecher am MPI für Marine Mikrobiologie Bremen
Tel.: 0421 2028 - 704
E-Mail: mschloes@mpi-bremen.de

Albert Gerdes
Pressesprecher am MARUM-Zentrum für Marine Umweltwissenschaften
Tel.: 0421 218 - 65540
E-Mail: agerdes@marum.de

Weitere Informationen zum wissenschaftlichen Hintergrund:

Prof. Dr. Antje Boetius
Tel.: 0421 2028 - 860
E-Mail: aboetius@mpi-bremen.de, derzeit fahrtleiter@meteor.laeisz.de

Kontakt Geoportal planeterde.de:
Dr. Astrid Ahke
Dipl.-Marine Umweltwissenschaftlerin
PR-Assistentin
Redaktion planeterde.de
Tel.: 0228 55525 - 33
E-Mail: a.ahke@iserundschmidt.de

METEOR-Blog

Informationen zu den beteiligten Instituten und Forschungsprogrammen:

Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie
Celsiusstrasse 1
28359 Bremen
www.mpi-bremen.de

MARUM - Zentrum für Marine Umweltwissenschaften
der Universität Bremen
Leobener Str.
28359 Bremen
www.marum.de

FB 05 - Fachbereich 05: Geowissenschaften
Postfach 330440
28334 Bremen
www.geo.uni-bremen.de

Universiteit Gent
Vakgroup Biologie
Krijgslaan 281 S8
9000 Gent
http://wetenschappen.ugent.be/site/index_eng.html

CNRS
Centre national de la recherche scientifique
Siège: 3, rue Michel-Ange
75794 PARIS cedex 16/ France
http://www.locean-ipsl.upmc.fr

Adaptation et Evolution en milieux extrêmes
Directrice adjointe de l’UMR 7138 CNRS IRD MNHN UPMC
Systematique Adaption Ecvolution
Université Pierre et Marie Curie
Bat A 4 etage, case 5
7 Quai Saint Bernard 75005 Paris France
http://amex.snv.jussieu.fr

Das MARUM ist ein Zusammenschluss des Exzellenzclusters "Der Ozean im System Erde“ und des Forschungszentrum Ozeanränder und wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft finanziert. Das MARUM entschlüsselt mit modernsten Methoden und eingebunden in internationale Projekte die Rolle des Ozeans im System Erde - insbesondere im Hinblick auf den globalen Wandel. Es erfasst die Wechselwirkungen zwischen geologischen und biologischen Prozessen im Meer und liefert Beiträge für eine nachhaltige Nutzung der Ozeane.

Das Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie ist ein Meeresforschungsinstitut und gehört zur Max-Planck-Gesellschaft. Am Bremer Institut arbeiten über 200 Forscher aus mehr als 20 Nationen in den drei Abteilungen Biogeochemie, Mikrobiologie und Molekulare Ökologie. Sie untersuchen die Rolle, Vielfalt und Eigenschaften von Mikroorganismen aus dem Meer.

National institute of marine research, the French public institute for marine research, IFREMER contributes, through studies and expert assessments, to knowledge about the ocean and its resources, monitoring of marine and coastal zones and the sustainable development of maritime activities. To these ends, it designs and operates observational, experimental and monitoring tools and facilities. IFREMER manages the ocean research fleet for the French scientific community.