November 11, 2021

Wissenschaftler kehren aus dem Atacamagraben im Ostpazifik zurück – Blogpost 9 von RV SONNE, April 2, 2018

Vom 2. März bis 2. April unternahm ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Professor Ronnie N. Glud, University of Southern Denmark und Dr. Frank Wenzhöfer, Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie in Bremen, eine 32-tägige Kreuzfahrt auf dem deutschen Forschungsschiff Sonne zum Atacama-Graben im östlichen Pazifik. Während ihrer Kreuzfahrt sammelten sie Proben aus der Wassersäule und Sedimente von der Schulter und dem Boden des 8066 Meter tiefen Meeresgrabens. Sie deckten einen Transekt von 450 Kilometern Länge ab, indem sie 10 Standorte abtasteten. Wissenschaftler aus 15 verschiedenen Nationen mit einer breiten Expertise in verschiedenen wissenschaftlichen Bereichen haben sich zusammengeschlossen, um die Biologie, Biogeographie und Transportprozesse dieses unbekannten Ökosystems aufzuklären. Jetzt berichten sie über einige ihrer Ergebnisse.

Biologische Brennpunkte

Ronnie Glud und Frank Wenzhöfer sind sich einig, dass die Expedition ein großer Erfolg war. Ihr Ziel ist es, das Grabensystem in seiner Gesamtheit zu verstehen. Die Wissenschaftler sammelten große Mengen an Proben aus dem Meeresboden und der Wassersäule. Sie kartierten den Meeresboden mit Bathymetrie und nahmen hochauflösende Videos und Fotos auf. Aus diesen Daten konnten sie Fischarten in mehreren Tiefen identifizieren. Ronnie Glud sagt: „Wenn wir unsere Ergebnisse von allen Standorten im Atacama-Graben betrachten, finden wir eine sehr hohe biologische Aktivität im Graben. Unten war es viel höher als auf den Schultern. Diese Gräben sind in der Tat biologische Hotspots.“

Chefwissenschaftler Frank Wenzhöfer sagt: „Auf dieser Expedition haben wir einen ganzheitlichen Ansatz verfolgt. Unseres Wissens ist dies die erste derartige Expedition in einen Tiefseegraben dieser Art. Unsere wissenschaftlichen Besatzungsmitglieder sind Spezialisten auf ihren Gebieten: Taxonomie, Mikrobiologie, Molekularbiologie, Biogeochemie und Ozeanographie. Wir wollten herausfinden, wie dieses Tiefseesystem funktioniert. Jedes Leben in dieser Tiefe von mehr als 8000 Metern muss an den hohen Druck angepasst werden und seine Nische finden. Unsere Fragen waren: Was sind Nahrungsquellen für die Gemeinschaften und wie funktioniert der mikrobielle Kreislauf der Elemente?“

Das Nahrungsnetz des Grabens: Von den sehr kleinen bis zu den großen Größen

Der Beginn des Nahrungsnetzes ist die Wirkung photosynthetischer Organismen in der sonnenbeschienenen oberen Schicht. Diese mikroskopisch kleinen Organismen sind Nahrung für andere Arten. Da die Küstengewässer Chiles und Perus von der Versorgung mit kaltem, nährstoffreichem Wasser aus der Tiefsee beeinflusst werden, soll das Wachstum der photosynthetischen Mikroorganismen gefördert werden. Folglich sollte der Atacamagraben von diesem Materialfluss von oben profitieren. Es wird angenommen, dass der Graben große Ablagerungen von organischem Material enthält, die von Grabenhängen und darüber liegenden Gewässern abfließen. Um ein vollständiges Bild zu erhalten, müssen alle beteiligten Prozesse untersucht werden.
Die von den Wissenschaftlern beobachteten unterschiedlichen Größenskalen decken einen Bereich von mehr als 10 Milliarden ab: Von der mikroskopischen Skala mit kleinen Viruspartikeln (1/10 Mikrometer) über Bakterien (Mikrometer), Meiofauna (Millimeter), Makrofauna (Zentimeter), Megafauna (Meter) bis hin zu Transportprozessen über Tausende von Metern. An jedem der 10 verschiedenen Standorte im und in der Nähe des Atacama-Grabens sammelten sie Proben und maßen die Sauerstoffprofile in der Wassersäule und in den Sedimenten. Sauerstoff ist ein sehr starkes Mittel, das von Mikroben verwendet wird, um Energie aus organischer Substanz zu gewinnen. Je aktiver die Mikroben in den Sedimenten sind, desto früher wird der Sauerstoff verbraucht. Dies zeigt sich an einem starken Rückgang der Sauerstoffprofile.

Glud erklärt: „Beim Vergleich verschiedener Standorte auf 8000 Metern zeigten die Sauerstoffeindringtiefe und andere Parameter eine unerwartet hohe Variation. Dies deutet auf eine Variation der biologischen Aktivität und lokale Variationen bei der Abgabe organischer Substanz hin. Wir vermuten, dass zwei Hauptprozesse für dieses Muster verantwortlich sind: Es kann entweder eine lokale Variation der Biomasseproduktion im oberen Teil der Wassersäule sein, oder Material, das durch seismische Aktivität von den Schultern des Grabens transportiert wird.“

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