Expedition überquert Südpazifik, um Nährstoffversorgung des Ozeans zu bewerten

Eisen­haltige Flüs­sigkeit­en, die aus hydrother­malen Quellen am Meeres­bo­den aus­treten, kön­nen das Leben im anson­sten nährstof­far­men Ober­flächen­wass­er des offe­nen Ozeans ankurbeln. Eine Expe­di­tion mit dem deutschen Forschungss­chiff Sonne durch­quert derzeit den Süd­paz­i­fik und sam­melt Dat­en über die Ver­sorgung mit Nährstof­fen und Spurenele­menten sowie die daraus resul­tierende Plank­ton­pro­duk­tiv­ität. Mit seinen Mes­sun­gen will das multi­na­tionale Team unter Leitung des Geo­mar Helmholtz-Zen­trums für Ozean­forschung Kiel in Koop­er­a­tion mit der Jacobs Uni­ver­si­ty Bre­men auch mehr über die Möglichkeit­en und Gren­zen der Kohlen­diox­id-Auf­nahme im Ozean erfahren.
Der Süd­paz­i­fik ist eine der abgele­gen­sten und am wenig­sten erforscht­en Meeres­re­gio­nen unseres Plan­eten. Er ist auch das größte Ozeange­bi­et mit extrem niedriger Pro­duk­tiv­ität: Sein kristal­lk­lares, blaues Wass­er weist auf ein sehr geringes Vorkom­men von Phy­to­plank­ton hin. Diese mikroskopisch kleinen Pflanzen leben an der Meere­sober­fläche und sind für ihr Wach­s­tum auf Nährstoffe wie Nitrat und Spurenele­mente wie Eisen und Kobalt angewiesen. Daher wird ver­mutet, dass ihre geringe Ver­bre­itung im Süd­paz­i­fik auf eine knappe Ver­sorgung mit diesen Ele­menten zurück­zuführen ist. Die geringe Pro­duk­tiv­ität schränkt auch die Auf­nahme von atmo­sphärischem Kohlen­diox­id (CO2) in diesem Teil des Ozeans ein. Hydrother­male Schlote am Meeres­bo­den ver­sor­gen jedoch das Tiefen­wass­er mit Nährstof­fen – und es stellt sich die Frage, ob diese Nährstoffe auch die Ober­fläche dieser Meereswüste erre­ichen. Solche Schlote wur­den nun geortet und beprobt.
Für die Expe­di­tion SO289 durch­quert das deutsche Forschungss­chiff derzeit den Süd­paz­i­fik auf 32,5°S von Val­paraiso (Chile) nach Noumea (Neukale­donien), was ein­er Ent­fer­nung von 6500 Seemeilen entspricht. Die sieben­wöchige Fahrt wird vom deutschen Bun­desmin­is­teri­um für Bil­dung und Forschung (BMBF) finanziert und find­et im Rah­men des inter­na­tionalen GEO­T­RACES-Pro­gramms statt. Unter der Leitung des ‑Zen­trums für Ozean­forschung Kiel und in Koop­er­a­tion mit der Jacobs Uni­ver­si­ty sind auch Wis­senschaftler der Uni­ver­sitäten Kiel, Mar­seille, Lau­sanne, Xia­men, Min­neso­ta, Süd­flori­da und Wien, des Alfred-Wegen­er-Insti­tuts (AWI), des Königlich Nieder­ländis­chen Insti­tuts für Meeres­forschung (NIOZ), der Eid­genös­sis­chen Tech­nis­chen Hochschule (ETH) Zürich, der Memo­r­i­al Uni­ver­si­ty of New­found­land und der Uni­ver­sität Chile beteiligt. Die Zusam­me­nar­beit von nationalen und inter­na­tionalen Forschungs­grup­pen und die vie­len ver­schiede­nen Nation­al­itäten an Bord schaf­fen ein inspiri­eren­des mul­ti­kul­turelles Umfeld.
Die Forschen­den an Bord unter­suchen die Zufuhr von Spurenele­menten und Nährstof­fen in den Ober­flächenozean und deren Auswirkun­gen auf die Pro­duk­tiv­ität an der Meere­sober­fläche, die Stick­stoff­fix­ierung durch Phy­to­plank­ton sowie die Kohlen­stof­fauf­nahme im Ozean. Außer­dem wer­den die Quellen, Senken und Verteilun­gen von Spurenele­menten und ihren Iso­topen (Trace Ele­ments and their Iso­topes, TEIs) in der Wasser­säule ent­lang dieses zonalen Abschnitts im Süd­paz­i­fik im Detail bes­timmt. Zu den Quellen der Spurenele­mente gehören chilenis­ch­er und aus­tralis­ch­er Staub, Flüsse wie der Maipo in Chile, Sed­i­mente auf dem Kon­ti­nen­talschelf sowie hydrother­male Schlote in der Tiefsee.
Der Süd­paz­i­fik beherbergt große Unter­wasservulka­ne und hydrother­male Schlote ent­lang des ost­paz­i­fis­chen Rück­ens in der Mitte des Ozeans zwis­chen auseinan­der­drif­ten­den tek­tonis­chen Plat­ten, aus denen Mag­ma aus dem Erd­man­tel auf­steigt. Aus den Schloten strö­men heiße Flüs­sigkeit­en in die Tief­see in etwa 2500 Metern Wasser­tiefe. Sie enthal­ten hohe Konzen­tra­tio­nen von Eisen und anderen Ele­menten, die Phy­to­plank­ton für sein Wach­s­tum benötigt. Es wird angenom­men, dass die Eisen­fah­nen in der Tiefe nach Süden trans­portiert wer­den und das Ober­flächen­wass­er im Südlichen Ozean erre­ichen, der größten Region des Wel­tozeans, in der das Wach­s­tum des Phy­to­plank­tons durch Eisen begren­zt wird. Die Forschen­den bew­erten die hydrother­malen Eisenein­träge und ver­wen­den Trac­er und Mod­el­lierungsan­sätze, um ihre Auswirkun­gen auf die Pro­duk­tiv­ität des Südlichen Ozeans zu bestimmen.
In den ver­gan­genen Tagen wur­den Fah­nen der hydrother­malen Schlote am Ost­paz­i­fikanstieg, nördlich der Juan-Fer­nan­dez-Mikro­plat­te, geortet und beprobt.

„Die Region ist bekan­nt für ihre hydrother­malen Quellen, und wir haben uns sehr darauf gefreut, sie zu find­en. Das deutet darauf hin, dass es in dieser Meereswüste tat­säch­lich Oasen gibt – aber wir müssen unsere Proben noch genauer analysieren, um die Auswirkun­gen dieser Nährstoff­schübe bess­er zu verstehen.“
—  Pro­fes­sor Dr. Eric Achterberg

Täglich sam­meln die Expe­di­tion­steil­nehmenden auch detail­lierte Wass­er- und Par­tikel­proben von der Ober­fläche bis zum Meeres­bo­den. Hier­bei wer­den spezielle Geräte ver­wen­det und von GEOTRACES zuge­lassene Probe­nahme- und Analysemeth­o­d­en ange­wandt, um Spuren­metalle so zu beproben, so dass eine Verun­reini­gung durch die Instru­mente und das Schiff ver­mieden wird. Darüber hin­aus wird die Auf­nahme von atmo­sphärischem CO2 durch den Ozean gemessen, die Häu­figkeit von Mikro­plas­tik im Ober­flächenozean bew­ertet und Wach­s­tum­sex­per­i­mente mit Phy­to­plank­ton mit ein­er Rei­he zuge­set­zter Met­alle und Nährstoffe durchge­führt, um festzustellen, welche Met­alle und Nährstoffe im Ozean in unzure­ichen­den Men­gen für ein opti­males Phy­to­plank­ton-Wach­s­tum vorhan­den sind. „Wir gehen davon aus, dass unsere Ergeb­nisse von glob­aler Bedeu­tung für das Ver­ständ­nis des chemis­chen Umfelds sind, in dem die Ökosys­teme arbeit­en, und wie sich die Pro­duk­tiv­ität der Ozeane und die Rolle der Ozeane bei der atmo­sphärischen Kohlen­stof­fauf­nahme in einem kün­ftig wärmeren Ozean verän­dern wer­den“, so Pro­fes­sor Achter­berg abschließend.