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Schwefelspezialist mit Pioniergeist

erstellt von aahke zuletzt verändert: 17.11.2016 13:35 — abgelaufen

"Den Geowissenschaften auf der Spur" berichtet über das vielseitige Berufsfeld moderner Geowissenschaftler. Aktuell zum Online-Logbuch der 76. METEOR-Reise, stellt Ihnen planeterde.de den derzeitigen Fahrtleiter der Forschungsexpedition nach Namibia, Tim Ferdelman vom Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie aus Bremen, vor.

Schwefelspezialist mit Pioniergeist


Tim Ferdelman, Ph.D., Ozeanograph und Geochemiker

Tim Ferdelman

Während des Interviews öffnet sich mehrmals die Bürotür: Kollegen, Doktoranden und Techniker möchten mit Dr. Tim Ferdelman ihre Experimente, Ideen oder die Laborarbeit besprechen. Der sympathische Amerikaner leitet seit einem Jahr die Arbeitsgruppe Biogeochemie am Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie in Bremen. Der 46-Jährige Ozeanograph hat stets ein freundliches Wort und offenes Ohr für seine Mitarbeiter. Deshalb ist er häufig im Labor anzutreffen, in dem er auch seiner Leidenschaft nachgeht: dem Experimentieren.

Was ist was
Dinge auszuprobieren und zu entdecken, dafür begeisterte er sich bereits als Zehnjähriger. „Als Junge haben mir meine Eltern ein Biologie-Kit und ein anderes Mal einen Chemiebaukasten geschenkt. Damit habe ich dann zu Hause experimentiert“, schmunzelt Ferdelman. Sein Interesse an Naturwissenschaften wurde von seinen Eltern voll und ganz unterstützt, die seinen Wissensdurst mit WAS IST WAS – Büchern (In den USA HOW AND WHY, Anm. d. Red.) stillten. Im Jahr 1969 erlebte er mit seiner Familie die Mondlandung. Ein Erlebnis, das ihn sehr beeindruckte. „Ich wollte eine ganze Zeit lang Astronaut werden“, so seine Erinnerung an das Apollo-Programm während seiner Kindheit in Ohio. Gleichermaßen prägten ihn die sommerlichen Angel-Urlaube mit der Familie an den Großen Seen in Kanada, die sein Interesse an der Natur weckten. „Seit den Urlauben hatte ich einen besonderen Bezug zum Wasser. Obwohl ich bis dahin nie das Meer gesehen hatte“, so sein Blick zurück.

Von der Schwermetallanalytik zur Meeresforschung

Zur Meeresforschung gelangte Tim Ferdelman erst spät und über zahlreiche Umwege. Als Schüler eher gelangweilt vom trockenen Chemieunterricht, entdeckte er seine Leidenschaft für Chemie erst nach einigen Jahren seines Studiums. Anders als in Deutschland beginnt im amerikanischen System eine Ausbildung häufig an der Hochschule mit einer breit gefächerten Grundausbildung, den „Liberal Arts & Sciences“. „Mir fiel damals die Entscheidung zwischen Politik- und Naturwissenschaften schwer“, so Ferdelman, der sich in seinem dritten Jahr für die Schwerpunktfächer Botanik und Chemie entschied. Als er einen Kurs über die Chemie des Wassers belegt, wurde das Ruder herumgerissen: Unter Leitung seines Dozenten bearbeitete Ferdelman ein Projekt über Schwermetallanalytik. „Plötzlich fand ich Wasser und seine Chemie spannend “, so der einstige Chemiemuffel, was nicht zuletzt an seinem Kursleiter lag. „ Bill Green war meine erste große Inspiration“, meint Ferdelman, der seinem Mentor einen unvergesslichen Sommer zu verdanken hat. Nach Abschluss seiner Bachelorarbeit, verbringt der 21jährige Student zusammen mit Bill Green drei Monate auf der McMurdo Station in der Antarktis. Ziel der Forscher waren so genannte „Dry Valley“ Seen, die als Modelle für chemische Prozesse benutzt werden können. „Zur Beprobung sind wir zu den Seen rausgeflogen und haben dort gezeltet. Wir haben Proben vom drei bis sechs Meter dicken Seeeis genommen und Sedimentfallen aus dem Vorjahr eingesammelt. Natürlich lebten wir dort spartanisch und sehr einfach“, beschreibt Ferdelman seine Eindrücke.

Tim Ferdelman auf Meteor Bild 1

















Tim Ferdelman bei der Deckarbeit: Auch der Fahrtleiter fasst gerne mit an. Bild: Diekamp, MARUM

Ferdelman setzt die Segel

Zurück aus der Eiswüste stieß er bei der Bearbeitung seiner Proben auf ein Problem: Schwefel. Dieses Element sollte den jungen Forscher nicht mehr loslassen. Um mehr über den Einfluss von Schwefelverbindungen auf den Metallkreislauf zu erfahren, wandte er sich an einen Spezialisten. Tom Church, Geochemiker an der Universität in Delaware, war an dem aufgeweckten Studenten interessiert, so dass Ferdelman kurzerhand Geld für seine Forschung auftrieb und am lokalen ozeanographischen Programm der Universität teilnahm. Eigentlich untersuchte er für seine Masterarbeit biogeochemische Prozesse in Salzwiesen. Eines Tages folgte er dem Rat seines Freundes, und fuhr zur Beprobung mit auf das Meer. Nicht unbedingt die beste Erfahrung, um sich für Meeresforschung zu begeistern. Kaum dass die „Cape Henlopen“ Delaware Bay verlassen hatte, wurde er schon seekrank. „ Die erste Reise mit dem Schiff war die Hölle! Es hüpfte wie ein Körkchen auf den Wellen“, erinnert sich Ferdelman etwas unwillig an seine erste Fahrt mit einem Forschungsschiff. Und versuchte den pragmatischen Tipp seines Mentors zu befolgen, der bei Seekrankheit folgendes empfahl: Sich die Windrichtung zu merken und nicht die Spurenmetallanlage zu verunreinigen. Ferdelman ließ sich nicht abschrecken und war umso mehr von der Meeresforschung fasziniert.

So oft er konnte, fuhr er mit der „Cape Henlopen“ auf Expeditionen, die er für sein Projekt selbst plante. Die Erlebnisse auf diesem Schiff waren für ihn der Wegweiser auf Forschungsreisen zu gehen. „Diese Fahne mit dem Wappen von Delaware stammt von der Cape Henlopen“, Ferdelman zeigt auf die etwas abgerissene Flagge, die einen blauen Hahn auf gelbem Grund zeigt. „Der Kapitän des Schiffes schenkte sie mir, als ich die Universität verließ. Darauf bin ich sehr stolz!“

Zweite Heimat auf dem Schiff
Obwohl ihm die wogende See auch heute noch zu schaffen macht, liebt er es, mit einem Schiff auf Expedition zu gehen. Für ihn hat jedes Schiff seinen eigenen Geruch. „Die „Cape Henlopen“ aus Delaware, auf der ich während meiner Ausbildung in den USA viele Wochen verbrachte, nennt eine kräftige Mischung aus Diesel und Badezimmer-Desinfektionsmittel ihr eigen“, so Ferdelman, der bei den deutschen Forschungsschiffen vor allem die hölzernen Arbeitsdecks liebt, die Wärme und Schönheit ausstrahlen. Das Arbeiten im Labor und an Deck mit der Mannschaft ist von einem starken Gemeinschaftsgefühl geprägt, das für ihn etwas Besonderes ist. „Das eigentlich Faszinierende an der Seefahrt ist, dass man Dinge sehen kann, die noch niemand zuvor entdeckt hat“, beschreibt Ferdelman seine Motivation für die Forschung auf dem Meer.

Tim Ferdelman auf Meteor Bild 2













Auch bei der Laborarbeit an Bord herrschen strenge Sicherheitsvorkehrungen. Augenschutz ist ebenso Pflicht wie fest vertäute Messgeräte und mit Klebeband fixierte Laborutensilien. Bild: Diekamp, MARUM


Leben Hunderte Meter unter dem Meeresgrund

Vom Pioniergeist getrieben, verbringt der passionierte Forscher, wie im vergangenen Jahr, schon einmal Weihnachten an Bord. Vierzig Tage lang war Ferdelman mit dem US-Forschungsschiff „Roger Revelle“ für ein Site Survey des Tiefseebohrprogramms IODP (International Ocean Drilling Program) im Südpazifik, einer ozeanographischen Wüste. Die Forscher haben den Meeresboden der extrem kohlenstoffarmen Ozeanregion geochemisch und mikrobiologisch untersucht. Um Hinweise auf die Existenz einer „tiefen Biosphäre“ zu erhalten, entnahmen die Wissenschaftler Probenmaterial aus bis zu zehn Metern Sedimenttiefe. „Die Oberfläche des Meeresbodens sah wie eine Mondlandschaft aus, die wir als erste Menschen sehen und untersuchen konnten. Selbst in dieser durch sehr geringe Biomasseproduktion geprägten Ozeanregion haben wir noch Zellen von Lebewesen gefunden. Nur wie die dorthin gelangt sind, wissen wir noch nicht“, berichtet Ferdelman mit Erstaunen über die Expedition.

Mit der METEOR auf Kurs

Das Pazifikprojekt steht im Kontrast zu den aktuellen Untersuchungen des Bremer Geochemikers, der noch bis Mitte Mai 2008 an Bord des deutschen Forschungsschiffs METEOR den Geheimnissen des Meeresbodens auf dem namibianischen Kontinentalhang auf den Grund geht. Während er als Fahrtleiter die Wissenschaft an Bord auf Kurs hält, ist sein Augenmerk als Geochemiker auf den Meeresboden gerichtet, um in den Sedimenten Signale zu entdecken, die durch mikrobielle Aktivität entstanden sind. Dies können veränderte Konzentrationen von Nährstoffen sein, die durch Abbauprozesse der Mikroben entstehen. So zum Beispiel Sulfat, das von Schwefelbakterien verbraucht wird. Spuren dieser Prozesse bleiben im Porenwasser der Sedimentzwischenräume unverfälscht erhalten. So dass sich in tiefen Sedimenten ein Bild über Tausende bis Hunderttausende von Jahren, also von sehr langsamen Prozessen ergibt. Die besonderen Umweltbedingen am Meeresboden, beispielsweise hoher Druck und Temperaturen zwischen 4 und 120°C, können an Land nicht adäquat nachgestellt werden. „Deshalb lassen wir den Meeresboden die Experimente für uns machen“, erklärt der Forscher.

„Mich interessiert, wie aktiv die Mikroorganismen sind und welche geochemischen Prozesse sie beeinflussen“, so Ferdelman über seine Forschung. Um herauszufinden, wie hoch die mikrobielle Aktivität ist, setzt der Schwefelspezialist radioaktiv markiertes Sulfat ein. Das markierte Substrat wird durch die Schwefelbakterien im Sediment verbraucht und über einen bestimmten Zeitraum in Abbauraten messbar.


Tim Ferdelman auf Meteor - Schwarzes Meer 2007












Tim Ferdelman nimmt Proben aus einem Sedimentkern. Meerwasser und darin enthaltene Nährsteoffe werden in den oberen zehn Zentimetern innerhalb von nur Tausend Jahren ausgetauscht. Signale mikrobieller Prozesse kann der Geochemiker anhand der Chemie des Wassers in den Sedimentzwischenräumen identifizieren. Bild: privat

Es sind eher fundamentale Fragen, die hinter dem Projekt „tiefe Biosphäre“ stehen. So beträgt das Volumen des Porenwassers im unteren Bereich des Meeresbodens, des „sub seafloor ocean“, bis zu einem Viertel des gesamten Weltozeans. Innerhalb der obersten zehn Zentimeter tiefen Sedimentschicht, werden das Wasser und die darin enthaltenen Nährstoffe etwa alle Tausend Jahre einmal komplett ausgetauscht. Während dies in den tieferen Schichten in Zeiträumen von Hunderttausend bis Millionen Jahren geschieht. Es stellt sich die Frage, wie die Zusammensetzung von Meer und Atmosphäre ohne den Einfluss der Prozesse in der „tiefen Biosphäre“ aussehen würde. Allein dass Hunderte Meter tief im Boden überhaupt Leben existiert und die Mikroben mit unglaublich wenig Energie auskommen, ist erstaunlich. „Es scheint, als ob wir unser Bild vom Leben, was es ist und wie es funktioniert, weiter überdenken müssen“, so Ferdelman.

Endeavor
Der gebürtige Amerikaner ist beinahe seit der Gründerzeit mit dem Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie verbunden. Fasziniert von der Schwefelchemie und der Aufbruchstimmung, wurden aus dem geplanten Studienjahr fünfzehn Jahre. In Bremen zu arbeiten erfüllt ihn bis heute mit Freude: „ Es geht nicht nur um die Leistung des einzelnen, sondern auch um die Arbeit, die die Gemeinschaft erbringt – man ist Teil einer gemeinsamen Anstrengung“. In der Zukunft möchte er dem Tiefseebohrprojekt IODP verbunden bleiben. Und sein Wissensdurst ist noch längst nicht gestillt. „Ich denke, wir müssen einfach diesen Planeten verstehen“, so sein Fazit.

AA,04/2008


Informationen zu Tim Ferdelmans Projekten finden Sie auf den Seiten des Max-Planck-Instituts für marine Mikrobiologie.


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