31. Jan. 2019
Steffen und Morten beim Kalibrieren der Partikelkamera.

Steffen und Morten beim Kalibrieren der Partikelkamera.

Die letzte Station von Expedition POS531 wird angesteuert: Probe Nummer 1271 liegt auf Eis, das Sonnendeck darf seinem Namen endlich einen Tag lang Ehre machen und allmählich rückt das Ende dieser Ausfahrt in Sicht. Doch eine Frage muss noch geklärt werden: Wie wird Kohlenstoffdioxid überhaupt als Biomasse im Ozean gespeichert?

27. Januar 2019, neun Uhr abends. Es herrscht reges Treiben auf der Poseidon, während LanceALot noch immer 60 Meter unter dem Schiff Daten aus dem Meeresboden saugt. Hagen, Alek, Jan-Hendrik und Lennart arbeiten mittlerweile die dritte lange Schickt im Nasslabor. Diesmal mit Schichtarbeit und reger Unterstützung von Jana, Hannah, Kai und Soeren. Denn die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sind am Ende ihrer Kräfte angelangt. Nur einen Tag zuvor haben sie erfolgreich die 600 Meter tiefe Schelfrandstation abgeschlossen. Allerdings mit einem Ruhetag dazwischen, an dem nur In-Situ-Kamera und CTD (siehe Blogeintrag vom 22. Januar) auf einer Transekt gefahren wurde.

Zurzeit ist das 60 Meter tiefe, sehr produktive Schelf an der Reihe. Mitten in der Nacht treibt in trüber, trister Einsamkeit das Schiff durch eine dichte Algenblüte, gefolgt von einem riesigen Schwarm kleiner Garnelen, die die Filter des Teams verstopfen und für vorübergehende Panik und Traurigkeit sorgen, da oft nur noch die winzigen schwarzen Augen übrigbleiben. Um zehn Uhr des nächsten Morgens ist es endlich soweit: Die 1271. Probe ist verschraubt, beschriftet und wandert, unterlegt mit Europes "Final Countdown", feierlich in den Gefrierschrank. Der restliche Tag wird entweder im Bett und auf dem Sonnendeck verbracht, denn nun ist auch die Anspannung der letzten Tage weg.

Sören ist stolz auf seinen Lander.

Sören ist stolz auf seinen Lander.

Bild: MARUM/Univ. Bremen
Morten und Steffen beim Aussetzen der Treibfalle.

Morten und Steffen beim Aussetzen der Treibfalle.

Bild: MARUM/Univ. Bremen
Mikroskopbild von marinen Partikeln.

Mikroskopbild von marinen Partikeln.

Bild: MARUM/Univ. Bremen
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Sören ist stolz auf seinen Lander.

Bild: MARUM/Univ. Bremen

Morten und Steffen beim Aussetzen der Treibfalle.

Bild: MARUM/Univ. Bremen

Mikroskopbild von marinen Partikeln.

Bild: MARUM/Univ. Bremen

Als LanceALot von Sören und Kai freudestrahlend in die Arme genommen wird und die ersehnten Daten endlich ausgelesen werden können, verlässt das Schiff die ruhigen und sonnigen Gewässer des Schelfs mit Kurs auf die letzte Station dieser Ausfahrt. Auf dem Weg wird immer mal wieder angehalten, um die CTD und andere Forschungsgeräte teilweise bis zu 2.000 Meter tief ins Nass zu lassen. Neben den zuvor erwähnten Inkubationen an Sedimentkernen messen Hannah und Jana die Konzentration des attraktiven Nährstoffes Ammonium im aus der Tiefe genommenen Wasser, das eine wichtige Messgröße im Stickstoffkreislauf darstellt.

Wie kann überhaupt Kohlenstoffdioxid als Biomasse im Ozean gespeichert werden, wenn doch alle Algen, die an der Oberfläche Photosynthese betreiben, früher oder später aufgefressen werden? Diese Frage versuchen Fahrtleiter Morten und sein quellfrischer Doktorand Steffen mit ihrer Forschung an Partikeln zu beantworten.

Partikel im Meer messen eine Länge von Mikro- bis Millimetern und bestehen zum Beispiel aus den Hüllen toter Algen und Krebstierchen, die zusammengeklebt werden vom Schleim (Suckerstoffen), den viele Algen absondern. Dazu kommen allerlei Kleinstlebewesen und Bakterien, die von den Partikeln leben und sie langsam auffressen. Ist ein Partikel groß und schwer genug, beginnt er zu sinken. Während der Ozean in den oberen 100 Metern meist turbulent und durchwirbelt ist, ist die Tiefsee viel ruhiger. Hat ein Partikel es also einmal geschafft, aus der Oberflächenschicht herunterzusinken, kann er nicht mehr zurückgewirbelt werden. Er tritt dann seinen tausende Meter weiten Weg zum Meeresgrund an.

Um diese Partikel zu erforschen, hat Morten über die Jahre eine Reihe hochspezifischer Gerätschaften entwickelt. Paradebeispiel: Eine neue In-Situ-Kamera. Diese stellt ein Miniaturfotostudio für Partikel mit selbstauslösender Kamera, Blitz und schwarzer Leinwand dar, das ins Wasser herabgelassen werden kann, um Partikel zu zählen und zu messen. Dazu ist an der In-Situ-Kamera auch eine hochfrequente Infrarotkamera montiert. Die Infrarotfunktion ermöglicht es, heimliche Bilder von kleinen, an Partikeln knabbernden Krebstierchen aufzunehmen, ohne dass sie es merken.

Morten wäre aber nicht Morten, wenn er den Partikeln nicht auch hinterherjagen würde. Er fängt sie mit einer treibenden Partikelfalle. Die Falle besteht aus nach oben offenen Röhren, die senkrecht im Wasser stehen und mit schwererem Wasser mit leicht erhöhten Salzgehalt gefüllt sind. Die Partikel sinken in die Röhren hinein und können damit an Bord gebracht werden. An den Röhren ist eine Kamera angebracht, und durch mehrere Bilder von einem Partikel können Morten und Steffen die Sinkgeschwindigkeit von einzelnen Partikeln bestimmen.

Die Partikel, die Morten und Steffen in die Falle gehen, sehen sie sich unterm Mikroskop an und vermessen sie in einem temperierten Aquarium. Indem sie einen langsamen Wasserstrom von unten einstellen, bis ein Partikel weder sinkt noch aufsteigt, stellen sie fest, wie stark der Strom sein muss, um den Partikel zu stabilisieren. So können sie auf die Sinkgeschwindigkeit des Partikels schließen. Mit einem Mikrosensor für Sauerstoff piksen sie in den Partikel und messen in 0,02 Millimeterschritten, wie viel vom Partikel unter Sauerstoffverbrauch abgebaut wird.

Schließlich werden die Partikel getrocknet und zu Hause mit sensiblen Waagen gewogen und die Inhalte von Kohlenstoff und Stickstoff gemessen. Anhand der mithilfe der gesammelten Daten geschätzten Partikelmenge im Ozean, der Masse eines Partikels, seiner Abbaurate und seiner Sinkgeschwindigkeit errechnen die beiden, wie viel Biomasse pro Quadratmeter aus dem lichtdurchfluteten Oberflächenozean in die Tiefsee hinabsinkt. Das so gewonnene Wissen hilft uns zu verstehen, wie Kohlenstoffdioxid durch den Export von Biomasse in die Tiefe im Ozean gespeichert werden kann.