METEOR ScienceLog Nr. 15
Blütezeit
21. Januar 2009
Autoren: Carolin Löscher, Tobias Großkopf und Harald Schunck
So, es wird nun wieder mal Zeit für den nächsten Web-blog, denn in der Zwischenzeit ist viel passiert. Zunächst sind wir mehr oder weniger durch Zufall in eine großflächige Ciliaten-Blüte gefahren. Unter den Wissenschaftlern bereitete sich helle Aufregung aus, denn so was sieht man nicht alle Tage. Unser Fahrtleiter hat dann auch beschlossen, dass wir ein bisschen vor Ort bleiben und Proben nehmen. Das haben wir teilweise mit recht einfachen Mitteln getan; wir haben einfach einen Eimer an ein Tau geknotet, über Bord geworfen und das Wasser hoch gezogen. Natürlich kamen aber auch an dieser Station technisch anspruchvolleren Geräte zum Einsatz, wie unsere CTD. Später haben wir den Ciliat unter dem Mikroskop als Myrionecta rubrum bestimmt. Dieser ist eigentlich eher farblos, lebt aber in Symbiose mit einzelligen Algen, die diese ungewöhnliche rote Färbung verursachen.
Abbildung 1 (oben): Die Ciliaten-Blüte (die rötliche Färbung des Wassers ist in der rechten unteren Bildhälfte gut zu erkennen)
Grillen
Aber auch in unserer Freizeit wird es hier nie langweilig. Wie im letzten Blog bereits erwähnt wurde, haben wie einen Fitnessraum (mit Sauna), eine Bibliothek und ein großes Sonnendeck, auf dem wir ausspannen können. Aber besonders bei Duellen am Kickertisch kommen sich die Besatzung und die Wissenschaftler näher. Als Höhepunkt der bisherigen Fahrt hatten wir vor ein paar Tagen ein großes Grillfest auf unserem Arbeitsdeck, mit reichlich Fleisch und Beilagen, aber auch dem ein oder anderem Bier. Bei dem tollen Essen, dass uns hier Tag für Tag geboten wird, könnte man fast meinen, der Koch kauft jeden Tag frisch auf dem Markt ein… Aber es ist wohl eher eine ausgeklügelte Logistik und Organisation. An dieser Stelle deshalb schon mal ein herzliches Dankeschön an den Koch und die Stewards!
Abbildung 2: Das Grillfest
Nun aber wieder zur Wissenschaft:
Meine Kollegen und ich interessieren sich für die Vielfalt der Mikroorganismen im Ozean, vor allem aber für kleine Algen, genauer gesagt für Cyanobakterien (auch Blaualgen genannt), die in den Tropen in großer Zahl vorkommen.
Im Prinzip besteht unsere Arbeit hier aus zwei Teilen. Einerseits nehmen wir Wasserproben aus verschiedenen Tiefen, filtern und sammeln somit die darin enthaltenen Organismen, die wir dann später in Kiel weiter untersuchen werden. Andererseits führen wir auch Experimente direkt an Bord der FS Meteor durch. Wir füllen das genommene Wasser in Flaschen und geben konkrete Mengen an Nährstoffen (wie Stickstoff, Phosphat, Eisen, Silizium, etc.) zu. Die Flaschen lagern wir in kleinen Inkubatoren, die rund um die Uhr mit frischem Seewasser gekühlt werden. Wir lassen den Organismen darin ein bisschen Zeit zum Wachsen und vermehren bevor wir sie weitergehend untersuchen.
Generell versuchen wir herauszufinden, welche Bakterien in welchen Wasserschichten leben (können) und warum und was diese genau machen. Unser Schwerpunkt liegt auf Untersuchungen zur Nährstoffverfügbarkeit, also welcher Nährstoff oder welche Kombination von Nährstoffen das Wachstum von Mikroorganismen und anderem Plankton begrenzt. Denn genau wie an Land, konkurrieren die Lebewesen im Wasser um die Nährstoffe, wie auch um Sauerstoff, Kohlenstoff und um Licht. Die Verfügbarkeit alldessen beeinflusst die Zusammensetzung der Arten im Ozean. Im tropischen Pazifik ist das besonders interessant, da dieser über weite strecken extrem nährstoffarm ist, wenn man mal von den nährstoffreichen äquatorialen Auftriebsgebieten in der Nähe der Küste Südamerikas (in denen wir uns gerade befinden) absieht. So brauchen zum Beispiel Kieselalgen (Diatomeen), die ein festes Gehäuse aus Siliziumdioxid bilden, logischerweise große Mengen an Silizium, welches für andere Organismen gar nicht so wichtig ist.
Abbildung 3: Unsere Inkubatoren auf dem Arbeitsdeck
Leben im Wasser
Meistens nutzten wir Wasser aus den oberen 200 Metern der Wassersäule, da das Sonnenlicht nur soweit eindringen, also nur in diesem Bereich Photosynthese stattfinden kann. Unterhalb dieser Wasserschicht in dem Photosynthese durchgeführt und somit Sauerstoff gebildet wird, erstreckt sich eine Schicht, in der der kaum oder kein Sauerstoff vorhanden ist (Sauerstoffminimumzone, SMZ). Dort leben wiederum gänzlich andere Organismen, fast ausschließlich Mikroorganismen. Diese „atmen“ und leben eben nicht mit Sauerstoff, sondern z.B. mit Nitrat (Stickstoff in einer chemischen Form, die im Wasser gelöst vorkommt). Das Problem dabei ist, dass der Stickstoff, welches eines der zentralen (und auch wachstumsbegrenzenden) Nährstoffe für Lebewesen darstellt, dann chemisch umgewandelt wird und als Gas aus dem Wasser entweicht – also als verfügbarer Nährstoff gewissermaßen verloren geht. Und da kommen dann wieder die eingangs erwähnten Cyanobakterien ins Spiel. Diese haben nämlich neben ihrer Fähigkeit zur Photosynthese eine besondere und recht seltene Eigenschaft, sie können Stickstoffgas aus der Luft aufnehmen und binden. Sie gleichen quasi den Stickstoffverlust, den die Mikroorganismen aus der sauerstofffreien Zone verursachen aus – zumindest glauben wir das.
Aber warum ist das ganze interessant oder gar wichtig? Cyanobakterien produzieren wie bereits erwähnt große Mengen Sauerstoff und binden Kohlendioxid, wie die Pflanzen an Land. Noch kann man nicht so genau abschätzen, wie viel denn genau, aber eines ist klar – es sind große Mengen und sie sind wichtig für das Klima. Die Erde hat zwei grüne Lungen, die Wälder an Land und die Algen und Bakterien im Meer.
Außerdem befürchten wir, dass sich durch den globalen Klimawandel, die sauerstofffreien Wasserschichten vergrößern könnten, was ein großes Problem ist, da diese für die meisten Lebewesen tödlich sind. Damit einhergehen würde außerdem eine geringere Menge an Plankton, das die Nahrungsgrundlage für alle höheren Tiere im Wasser darstellt – auch für die Speisefische.
Über die Autoren:
Carolin Löscher, Tobias Großkopf und Harald Schunck sind Doktoranden am IFM-GEOMAR in Kiel. Tobias beschäftigt sich hauptsächlich mit Nährstofflimitierungen beim Wachstum von Mikroorganismen und mit Nährstoffkreisläufen im Ozean, Carolin untersucht die genetische Vielfalt eben dieser Mikroorganismen, vor allem im Hinblick auf den Stickstoffkreislauf und Haralds Arbeit hat die Vielfalt der Proteine, die in den Stoffwechselprozessen der Nährstofflimitierung und in den Nährstoffkreisläufen eine wichtige Rolle spielen zum Thema.