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Wissenschaftler stechen in See

Wissenschaftler stechen in See, um die Tiefen des Atacamagrabens im östlichen Pazifik zu erkunden

28.02.2018

Im Rahmen der Expedition soll das Leben in 8 000 Metern Wassertiefe erforscht werden, um die Bedeutung des Grabens für das regionale Kohlenstoff- und Stickstoffrecycling zu verstehen.

Am 2. März bricht ein internationales wissenschaftliches Team – geführt von Professor Ronnie N. Glud, Süddänische Universität in Odense, und Dr. Frank Wenzhöfer, Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie in Bremen – auf dem deutschen Forschungsschiff SONNE zu einer 32-tägigen Reise zum Atacamagraben im Pazifischen Ozean auf.

Der Atacamagraben, der sich vor den Küsten Perus und Chiles befindet, gehört mit einer maximalen Tiefe von 8065 Meter zu den tiefsten Ozeangräben der Welt. Er ist fast 6000 Kilometer lang.

Die Forschungsfahrt ist Teil von Gluds European Research Council Advanced Research Grant-Projekt HADES-ERC, das die biogeochemischen Prozesse sowie die Mikrobiologie in den Tiefseeregionen der Ozeane verstehen will. Mit an Bord des Schiffes haben die ForscherInnen daher eine Reihe autonomer Instrumente, um verschiedene Standorte entlang des Atacamagrabens untersuchen.

Mikrobielle Gemeinschaften spielen eine wichtige Rolle für die Funktion der Weltmeere und für das Leben in Ozeanen und auf dem Land.

„Die Tiefseegräben gehören zu den am wenigsten erforschten Lebensräumen der Erde und bergen vermutlich viele unbekannte Lebensformen. Neuere Untersuchungen lassen darauf schließen, dass die Gräben Bereiche verstärkter biologischer Aktivität in der Tiefsee darstellen, obwohl der Meeresboden in diesen Tiefen einem extremen hydrostatischen Druck ausgesetzt ist“, meint Projektleiter Glud von der Süddänischen Universität.

„Wir nutzen innovativen in situ-Technologien, um diesen extremen Lebensraum zu erkunden, dessen Erforschung häufig an den großen technologischen Herausforderungen scheitert, die das Arbeiten unter so hohen Drücken mit sich bringt. Unterschiedliche autonome Systeme -sogenannte Lander - helfen uns, die mikrobiellen Prozesse direkt auf dem Meeresboden zu untersuchen“, sagt Fahrtleiter Frank Wenzhöfer vom Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie.

Der Atacamagraben befindet sich unter einer der produktivsten Ozeanregionen der Welt und so erwarten die Forscher, dass er große Lagerstätten organischen Materials enthält, das von den Hängen des Grabens und den Wasserschichten darüber hinabsinkt und sich am Boden sammelt.

„Wir erwarten, dass im Sediment des Grabens ein beträchtlicher anaerober Abbau organischen Materials stattfindet. Dadurch wird der Graben zu einem einzigartigen Ort, an dem wir Prozesse des Stickstoffkreislaufs und der Sulfatreduktion unter extremen Druckverhältnissen erforschen können – vermutlich bislang völlig unbekannte mikrobielle Gemeinschaften sind dafür verantwortlich“, so Glud.

Logo der aktuellen Forschungsfahrt in den Atacamagraben. Die Zeichnung zeigt einen Tiefseelander bei der Probennahme am Meeresgrund. (Bild: Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie)

Es gibt auf der ganzen Welt 27 Tiefseegräben. Auf ihrer nächsten Expedition werden Professor Glud, Frank Wenzhöfer und deren Mitforscher besondere Stellen des Atacamagrabens vor der Küste Chiles erkunden. Die Tiefen der Zielstationen liegen zwischen 1000 und 8065 Metern. (Bild: Heather A. Stewart)

Spezifische Fragestellungen dieser Forschungsreise sind:

Welche sedimentären Prozesse liefern die Nahrung für die hadale Lebensgemeinschaft im Atacamagraben?
Wie unterscheiden sich der Artenreichtum, die Diversität und die Gemeinschaftsstruktur von Mikroorganismen, der Meio- und Makrofauna im Atacamagraben von Gräben in weniger produktiven Regionen und nahegelegenen Tiefsee- und Schelfgebieten?
Was sind die generellen biogeochemischen Charakteristika des Oberflächen- und Tiefensediments sowie der Wassersäule im eutrophen Atacamagraben?
Wie genau verläuft die Mineralisierung bei der Zersetzung organischen Materials im eutrophen Atacamagraben?
Wie effizient arbeiten die mikrobiellen Gemeinschaften unter extremen hydrostatischen Druckverhältnissen bei der Mineralisierung organischen Materials im Vergleich zu Gemeinschaften in seichteren Gefilden? Und in welchem Ausmaß beeinflussen spezialisierte, bisher unbekannte extremophile mikrobielle Gemeinschaften diese Prozesse?

Frühere und zukünftige Expeditionen in Tiefseegräben

2010 nahmen Glud und Wenzhöfer an einer japanisch geführten Expedition in den Marianengraben teil und bargen Sedimente vom tiefsten Flecken der Erde, der Challenger-Tiefe in fast 11 000 Metern Meerestiefe. Sie fanden eine überraschend hohe mikrobielle Aktivität in diesem lebensfeindlichen, von sehr hohen Druckverhältnissen geprägten Umfeld (der Druck ist fast 1100 Mal höher als auf Meeresspiegel). Seitdem waren sie Teilnehmer an verschiedenen weiteren Forschungsfahrten in hadale Grabensysteme.

Im Jahr 2017 führte Glud eine Expedition in den Kermadecgraben durch und barg Sedimente aus 9994 Metern Tiefe. Er erforschte daran die Bedingungen in einem Graben, der durch einen relativ niedrigen Eintrag organischen Materials geprägt ist. Neben der bevorstehenden Expedition in den Atacamagraben wird es eine weitere in den Japangraben geben.