Tiefenwasser-Spritze für eine Lebensgemeinschaft im Wandel

Wie reagieren Lebensgemeinschaften im nährstoffarmen offenen Ozean, wenn dieser durch die Aufnahme von menschengemachtem Kohlendioxid (CO₂) allmählich versauert? Wie verändern sich Stoff-Flüsse und Wechselwirkungen im Nahrungsnetz, wenn zusätzlich nährstoffreiches Wasser aus der Tiefe einströmt? 53 Wissenschaftler aus Deutschland, Spanien, Frankreich, Großbritannien und den Vereinigten Staaten untersuchen derzeit auf Gran Canaria, wie die Ozeanversauerung wichtige Funktionsweisen in jenem Ökosystem verändert, das zwei Drittel der Weltozeane ausmacht. Für das Experiment kooperieren die beiden deutschen Forschungsnetzwerke BIOACID (Biological Impacts of Ocean Acidification) und SOPRAN (Surface Ocean Processes in the Anthropocene) mit der spanischen Forschungsstation Plataforma Oceánica de Canarias (PLOCAN) und der Universität Las Palmas de Gran Canaria (ULPGC).

„Die bisherigen Mesokosmen-Experimente haben sich auf die besonders produktiven nährstoffreichen Küstenregionen konzentriert“, berichtet Ulf Riebesell, Professor für Biologische Ozeanografie am GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel. „Um belastbare Aussagen über das Leben im Ozean der Zukunft treffen zu können, müssen wir aber auch mehr darüber lernen, wie die nährstoffarmen, also oligotrophen Ökosysteme auf Ozeanversauerung reagieren.“ Darum brachte ein Team aus Meereswissenschaftlern und -technikern unter Prof. Riebesells Leitung die neun KOSMOS (Kiel Off-Shore Mesocosms for Future Ocean Simulations) Mesokosmen nach Gran Canaria. Mit Hilfe des spanischen Forschungsschiffs HESPERIDES wurden die Experimentieranlagen, von denen jede 40.000 Liter Meerwasser einschließt, in der Bahia de Gando verankert. Die isolierten Ökosysteme wurden auf verschiedene Kohlendioxid-Niveaus gebracht, die einen Bereich von heutigen bis für das Jahr 2150 prognostizierten Werten abdecken.

Beim Start des Experiments Ende September 2014 herrschten wahrhaft oligotrophe Bedingungen: „Die Nährstoffkonzentrationen lagen knapp über der Nachweisgrenze, und in unseren Wasserproben fanden wir hauptsächlich winzige Pikoplankton-Algen und Mikrozooplankton-Arten. Das Wasser war glasklar“, fasst Prof. Riebesell zusammen. In Lebensräumen mit derartigen Eigenschaften sorgen natürliche Auftriebsereignisse hin und wieder für eine Steigerung der Produktivität: Ozeanische Wirbel transportieren Tiefenwasser, das hohe Konzentrationen an Nitrat, Phosphat und Silikat enthält, in höher gelegene Schichten. „Solche Nährstoff-Schübe wirken wie heftige Regenschauer über der Trockensavanne – das Leben erblüht und schöpft für kurze Zeit aus dem Vollen“, so Prof. Riebesell. „Bisher ist völlig unklar, wie sich derartige Produktivitäts-Schübe im saureren Wasser entwickeln und wie dies das marine Nahrungsnetz beeinflusst.“

Um solch einen Auftrieb simulieren zu können, entwickelte das Mesokosmen-Team gemeinsam mit dem Technik- und Logistikzentrum des GEOMAR einen einzigartigen Tiefenwasserkollektor. Fünf nautische Meilen vor der Küste Gran Canarias sammelten sie 80.000 Liter Wasser aus 650 Metern Tiefe und schleppten es in einem gigantischen Kunststoffballon zu den Mesokosmen. Nachdem sie ihre Versuchswelten mit dieser „natürlichen Düngung“ versorgt hatten, erhöhten die Forscher die Zahl ihrer Probennahmen und Messungen, um detaillierte Einblicke in die Veränderungen in den Mesokosmen zu bekommen. Sie hoffen, herauszufinden, inwiefern die verschiedenen Ebenen des Nahrungsnetzes von der Produktivitäts-Steigerung profitieren und welche Auswirkungen die Versauerung darauf hat. Ihre Beobachtungen werden dazu beitragen, Vorhersagen über die Entwicklung der Ozeane in Zeiten des globalen Wandels zu erstellen.

Auf der Kieler Blogplattform Oceanblogs berichten die Wissenschaftler regelmäßig über ihren Arbeitsalltag auf Gran Canaria.

Links:
Blog zum KOSMOS 2014 GC 2.0 Experiment
BIOACID (Biological Impacts of Ocean Acidification)
SOPRAN (Surface Ocean Processes in the Anthropocene)

Beteiligte Institutionen:
Universität Las Palmas de Gran Canaria, Spanien
Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI), Bremerhaven, Deutschland
Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, Deutschland
GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, Deutschland
Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde (IOW), Deutschland
Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB), Berlin, Deutschland
Max-Planck-Institut für Chemie, Mainz, Deutschland
Bigelow Laboratory, Maine, USA
Centre de Recherche et d’Enseignement de Géosciences de l’Environnement (CEREGE), Paris, Frankreich
Universität Edinburgh, Großbritannien

Ansprechpartner:
Maike Nicolai (GEOMAR Kommunikation & Medien) Tel.: 0431 600-2807, mnicolai(at)geomar.de