Langzeitbeobachtung und Forschung am Ozeanboden
Er ist Umwelt- und Klimaarchiv, sensibles Ökosystem und wichtig für den
globalen Kohlenstoffkreislauf: Der Ozeanboden erfüllt viele wichtige
Funktionen. Im Exzellenzcluster „Der Ozeanboden – unerforschte
Schnittstelle der Erde“ untersuchen Wissenschaftler:innen aus der U Bremen
Research Alliance unter anderem Überreste des Meeresplanktons, die aus der
lichtdurchfluteten Oberfläche zum Meeresboden gelangen. Sie offenbaren den
Forschenden, wie sich der Klimawandel auf dieses Ökosystem auswirkt.
Endlich, da sind sie! Eine Reihe von orangen Bojen taucht aus der Tiefe
des Wassers auf, tänzelt auf der Oberfläche, gar nicht weit entfernt vom
Forschungsschiff „Meteor“. Die Treibkörper sind das obere Ende einer
Vorrichtung, die auf 4.200 Metern mit einem Anker am Meeresboden befestigt
gewesen ist. Fixiert an Ketten positionierte sie zwei Trichter in 3.500
und 1.500 Metern Tiefe – Sinkstoff-Fallen, mit denen das ganze Jahr über
Proben des zum Meeresboden absinkenden Materials genommen wurden. Per
akustischem Signal hatte die Besatzung die Konstruktion gelöst, eine gute
Viertelstunde brauchten die Bojen bis an die Oberfläche.
--- „Das Observatorium ermöglicht uns, die Auswirkungen des Klimawandels
auf die Biodiversität und Produktivität des Meeres über mehrere Dekaden zu
untersuchen.“ ---
Vor der mauretanischen Küste beim Cap Blanc nimmt die „Meteor“ die
Sinkstoff-Fallen an Bord. Dies ist der Standort einer Einrichtung, von der
Professor Dr. Michal Kucera sagt, sie sei ziemlich einmalig – dem Cap-
Blanc-Observatorium. Aufgebaut wurde es 1988 auf Initiative von Professor
Dr. Gerold Wefer, Gründungsdirektor des MARUM – Zentrum für Marine
Umweltwissenschaften der Universität Bremen, einer Mitgliedseinrichtung
der U Bremen Research Alliance. Zwei Verankerungen mit Sinkstoff-Fallen
sind dort seitdem auf variablen Positionen dauerhaft vorhanden. Fast jedes
Jahr steuert ein Forschungsschiff das Gebiet an, werden die Fallen an Bord
geholt, die Proben geborgen, die Geräte gewartet und erneut auf dem
Meeresboden verankert. Auch Partnerinstitutionen aus der U Bremen Research
Alliance wie das Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und
Meeresforschung, nutzen die Einrichtung.
Die Region ist voller Leben. Aus der Tiefe steigt nährstoffreiches Wasser
empor. Es trifft auf Saharastaub, den der Wind herüberträgt und der voller
Spurenelemente steckt, die das Wasser zusätzlich düngen. Dadurch reagiert
das Gebiet besonders empfindlich auf den Klimawandel und ist somit ein
perfekter Standort für Langzeitbeobachtungen. Welche Partikel von der
Wasseroberfläche erreichen zu den verschiedenen Jahreszeiten den
Meeresboden? Was passiert beim Absinken? Wie ändert sich ihre Menge und
Zusammensetzung?
„Das Observatorium ermöglicht es uns, die Auswirkungen des Klimawandels
auf die Biodiversität und Produktivität des Meeres über mehrere Dekaden zu
untersuchen. Somit können wir direkte Beobachtungen mit Datenreihen aus
der Erdgeschichte verbinden, die in Sedimenten des Ozeanbodens gespeichert
sind“, sagt Michal Kucera. „Der Ozeanboden ist eine einzigartige Quelle
von Informationen. Wir nutzen sie, um Änderungen in der Vergangenheit zu
entschlüsseln und so besser zu verstehen, was im Ozean künftig unter
bestimmten Bedingungen passieren wird.“
71 Prozent der festen Erdoberfläche macht der Ozeanboden aus, im
Durchschnitt befindet er sich 3.700 Meter unter dem Meeresspiegel. Von
einer weitgehend unerforschten Schnittstelle im System Erde, einer
empfindlichen Oase des Lebens, mit vielfältigen Funktionen für den
Planeten spricht Kucera. „Dort finden Prozesse statt, die das Klimasystem,
den globalen Kohlenstoffkreislauf und die biologische Produktivität des
Weltozeans beeinflussen.“ Der Ozeanboden ist Archiv für Umwelt- und
Klimaveränderungen, einzigartiger Lebensraum und bedrohtes Ökosystem in
einem.
--- „Ich wollte mich fachlich weiterentwickeln. Und dafür war Bremen die
richtige Stelle. In unserem Feld ist Bremen eine Größe; es ist ein Mekka
der Meeresforscher.“ ---
Der Mikropaläontologe und seine Kollegin, die Biologin Dr. Julie Meilland,
erforschen das Plankton, also Kleinstlebewesen, die sich in den
lichtdurchfluteten obersten Wasserschichten der Ozeane bilden. Sie bewegen
sich nicht aus eigener Kraft fort, sondern lassen sich treiben. Nach dem
Tod sinken die Planktonpartikel als mariner Schnee gen Boden – und werden
auf dem Weg von den trichterartigen Sinkstoff-Fallen eingefangen. An deren
unterem Ende sind 20 Flaschen auf einer Art Karussell installiert, das
sich je nach Programmierung alle 20 oder 30 Tage um eine Position dreht
und dabei eine Probe des absinkenden Materials nimmt. Dieses organische
Material wird später in Laboren des MARUM und der Partnerinstitutionen
untersucht.
Ein wichtiger Bestandteil des Planktons sind Foraminiferen, deren
Kalkgehäuse sich am Meeresboden ablagern. Mithilfe von Überresten dieser
planktonischen Einzeller lässt sich der Zustand des Planktons in
vorindustrieller Zeit rekonstruieren. Vergleicht man die Zusammensetzung
der Fossilien mit Material aus Sinkstoff-Fallen, zeigt sich, dass seit
Beginn der Industrialisierung und dem damit einhergehenden Klimawandel
ganze Artengemeinschaften des Planktons ihre angestammten Gebiete bereits
verlassen haben. „Durch die Langzeit-beobachtung können wir die
Einwanderung neuer Arten, das Verschwinden anderer und damit die
Auswirkungen des Klimawandels auf die Biodiversität nachvollziehen“, sagt
Kucera.
Und dann ist da noch die Sache mit dem Kohlenstoffkreislauf: Ein Teil des
Planktons bindet Kohlendioxid und nimmt es mit auf den Meeresboden. Wie
viel dieses Treibhausgases wird dort gespeichert? Und wie genau
funktioniert der Transfer von Kohlenstoff von der Ozeanoberfläche bis zum
Meeresboden? An dieser „biologischen Pumpe“ forscht Julie Meilland. Auch
ihr Spezialgebiet sind die Foraminiferen und der Kohlenstoff, den sie in
ihren Schalen am Meeresboden speichern.
Julie Meilland und Michal Kucera forschen im Exzellenzcluster „Der
Ozeanboden – unerforschte Schnittstelle der Erde“. In diesem Verbund
arbeiten Wissenschaftler:innen verschiedenster Disziplinen der
Meereswissenschaften aus der Region Bremen zusammen. Unter ihnen befinden
sich Forschende aus mehreren Einrichtungen der U Bremen Research Alliance,
wie dem Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und
Meeresforschung, dem Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie, dem
Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung und eben dem MARUM der
Universität Bremen, unter dessen Dach der Exzellenzcluster angesiedelt
ist.
Finanziert von Bund und Ländern sollen solche Cluster international
sichtbare Spitzenforschung ermöglichen. Wer diesen Status erreichen will,
muss gut sein, sehr gut sogar, denn der Wettbewerb um die Förderung ist
intensiv. „Dass wir das geschafft haben, ist auch eine Bestätigung der
gezielten, klugen und verlässlichen Unterstützung des Schwerpunktes
Meereswissenschaften durch das Land Bremen“, meint Kucera. „Der große
Vorteil des Clusters ist, dass wir uns langfristig auf unsere Forschung
konzentrieren können, ohne alle zwei Jahre neue Förderungsanträge stellen
zu müssen.“ Und er hilft, dringend benötigte und teure Infrastrukturen
mitzufinanzieren, wie etwa das MARUM-Observatorium vor Cap Blanc oder
Spezialgeräte, mit denen die Forschenden Bohrkerne aus dem Ozeanboden
gewinnen.
Kucera, aufgewachsen weitab jeden Ozeanes in der Tschechoslowakei, kam
über das Studium der Geologie zur Meeresforschung. Nach Promotion in
Göteborg sowie Stationen in den USA, in England und Tübingen, wechselte er
vor zehn Jahren nach Bremen. „Ich wollte mich fachlich weiterentwickeln.
Und dafür war Bremen die richtige Stelle. In unserem Feld ist Bremen eine
Größe; es ist ein Mekka der Meeresforscher.“ Nicht viel anders war das bei
Julie Meilland, gebürtige Französin, die über Stationen in Norwegen und
Frankreich nach Bremen kam.
2025 wird erneut über die Exzellenzstrategie und damit die Fortführung des
Clusters entschieden. „Das Klima“, prognostiziert Kucera, „wird sich
weiter ändern. Es wird sich schneller ändern. Umso wichtiger wird es sein,
die Auswirkungen auf den Ozean und das Leben im Meer weiter zu beobachten
und zu untersuchen.“ Je länger die Beobachtungsreihen werden, desto besser
können die beobachteten Veränderungen zugeordnet, verstanden und
prognostiziert werden. Das Cap-Blanc-Observatorium bietet dafür ideale
Voraussetzungen.
Originalpublikation:
Impact – Das Wissenschaftsmagazin der U Bremen Research Alliance
In der U Bremen Research Alliance kooperieren die Universität Bremen und
zwölf Forschungsinstitute der vier deutschen Wissenschaftsorganisationen
sowie das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz - alle mit
Sitz im Bundesland.
Das seit 2019 erscheinende Magazin Impact dokumentiert die kooperative
Forschungsstärke der Allianz und ihre gesellschaftliche Relevanz.
„Langzeitbeobachtung und Forschung am Ozeanboden“ wurde in Ausgabe 5
(Januar 2022) veröffentlicht.
https://www.uni-
bremen.de/fileadmin/user_uploa
