LOHAFEX wird beweidet
Die Ergebnisse der
Eisberguntersuchung waren enttäuschend: Da es keine wahrnehmbaren
Anzeichen von Schmelzwasser um den Eisberg gab, muss die Zugaberate von
Süßwasser gegenüber der Vermischungsrate mit der Umgebung fast
vernachlässigbar gewesen sein. Offensichtlich hinterlassen die
kleineren Eisberge nur diffuse Signale, die dementsprechend schwerer zu
erfassen sind, als in den ausgedehnten Feldern von Eisgeröll, die dem
Einsturz von riesigen Eisbergen folgen. Es ist möglich, dass das aus
den vielen kleineren Eisbergen freigesetzte Eisen für die
verhältnismäßig hohen Hintergrundwerte von Chlorophyll im Wirbelkern -
im Vergleich zu den verarmten Gewässern weiter nördlich und östlich -
verantwortlich war. Weil dieses Niveau seit unserer Ankunft gehalten
wurde, ist das Eisen entweder kontinuierlich durch zerfallende Eisberge
nachgeliefert worden, oder die gedüngte Planktongemeinschaft hat es in
der Oberflächenschicht in einem quasi Gleichgewichtszustand effizient
recycelt. Wie wir später sehen werden, unterstützen die Entwicklungen
im Fleck die zweite Erklärung.
Nach dem Eisberg-Streifzug fuhren
wir mit der nächsten Out-Station fort, um unserem Fleck Zeit zu geben,
die neuen Eisenschlieren unterzumischen. In der Zwischenzeit bewegte
sich die Boje, um die wir gedüngt hatten, bedrohlich weiter nach
Norden, und wir atmeten erleichtert auf als sie Mitte der Woche endlich
nach Nordosten ablenkte. Dass sie nun beunruhigend nah an dem Band
schneller Strömungen geraten war, die unseren Wirbel umkreisen, wurde
von seiner Spur und seiner Geschwindigkeit in den darauf folgenden
Tagen demonstriert. Da wir nicht sicher waren, ob die Boje aus dem
Fleck gerutscht war, beschlossen wir, die Stelle der nächsten
In-Station wieder mit einer Boje zu markieren. Dafür sammelten wir die
allererste Boje wieder ein, die auf unserem Weg zurück in den Fleck
lag.

-
Ein großer Fang der planktonischen Schnecke Limacina, die als Meeresschmetterling bekannt ist. Die hier abgebildeten Exemplare haben ihre „Flügel“ gefaltet und in die Schale eingezogen. Einige Individuen der großen Copepodenart C. simillimus sind auch zu sehen. Foto: Gauri Mahadik, NIO / Alfred-Wegener-Institut
Nachdem
wir eine Nacht lang die neue Position unseres Flecks entlang der
nordöstlichen Peripherie unseres Wirbels kartiert hatten, stellten wir
mit Besorgnis fest, dass er noch weiter als die Boje in das Band
schneller Strömungen ragte, das unseren Wirbel von dem angrenzenden
warmen Wirbel trennte. Nachdem wir eine geeignete Stelle im Fleck
gewählt hatten, setzten wir die eingesammelte Boje aus, nannten sie von
da an 1A und führten die In-Station durch. Währenddessen korrigierten
wir die Schiffsposition kontinuierlich, um auf Höhe der Boje zu
bleiben, die nun mit einer atemberaubenden Geschwindigkeit von über 20
km pro Tag nach Südosten reiste. Offensichtlich wurde der Fleck mit dem
Band starker Strömungen geschleppt, das wir nun „Highway to Hell“
nannten, da es den Fleck aus unserem blauen Wirbel herausziehen und als
dünnen Streifen entlang des äußeren Randes des roten Wirbels
anschmiegen würde, wo er bald mit der Umgebung verschmelzen würde. Mit
einem Gefühl drohenden Verhängnisses wandten wir uns der Arbeit zu.
Während der Woche wurden neutral treibende Sinkstofffallen innerhalb
und außerhalb des Flecks ausgesetzt und eingesammelt. Die Behälter
enthielten mehr Material als vorher, der Gesamtgehalt gesammelten
Materials war allerdings gering.
Trotz der zweiten Düngung
blieben die Chlorophyllkonzentrationen im Fleck mehr oder weniger
konstant bei doppelt so hohen Werten wie außerhalb. Verdünnung aufgrund
lateraler Vermischung mit umgebendem, ungedüngten Wasser war nicht der
Grund dafür, da der Fleck mehr oder weniger scharf abgegrenzt war: in
Schnitten, die den Fleck bei nächtlichen Kartierungen durchquerten,
erschien er als ein steilwandiges, ausgedehntes Plateau von Punkten in
den halbminütlich erhobenen FRRF- Werten. Zweifellos muss Vermischung
mit umgebenden Wassermassen während der Drehungen im Wirbelkern
stattgefunden haben, aber nicht schnell genug, um die Aufrechterhaltung
von höherer Phytoplankton-Biomasse - widerspiegelt in den
Chlorophyllkonzentrationen - zu verbergen. Allerdings wurde in allen
vorherigen Experimenten ein stetiger Anstieg in den ersten Wochen
beobachtet, somit benahm sich die Planktongemeinschaft in unserem Fleck
grundlegend anders, folglich waren wir dabei, neue Entdeckungen zu
machen.
Zugegebenermaßen waren unsere Beobachtungen nicht
unerwartet, denn es ist seit einer Weile bekannt, dass sich
Planktongesellschaften in zwei Kategorien unterteilen lassen:
Phytoplanktonblüten und regenerierende Systeme. Im Allgemeinen treten
Blüten bei hohen Nährstoffgehalten auf und dauern von einer bis acht
Wochen an, abhängig von Temperatur und Lichtversorgung. Sie sind von
hohen Chlorophyllwerten charakterisiert, die fluktuieren können, wenn
verschiedene Arten einander ersetzen bis ein essentieller Nährstoff
weiteres Wachstum limitiert. Blüten sind meistens von Diatomeen
dominiert, die Kieselsäure benötigen, so dass ihr Biomasseaufbau
beendet wird, sobald dieses Element limitierende Konzentrationen
erreicht, d.h. wenn sie ihre Schalen nicht mehr erzeugen können. Das
geht gewöhnlich mit massenhaftem Absinken und Transport von organischem
Material in die tiefe Wassersäule und zum Meeresboden einher, welches
eine bedeutende Nahrungsquelle für dort lebende Organismen darstellt.
In
einigen Regionen werden sowohl Kieselsäure als auch Stickstoff
gleichzeitig erschöpft, so dass dünnwandige Diatomeenarten die
dickwandigen ersetzen, wenn die kritische Ressource am schwinden ist.
In vielen Küsten- und Schelfgebieten wird Kieselsäure jedoch lange vor
dem Nitrat aufgebraucht. Der Rest des Nitrats wird dann von anderen
Algengruppen genutzt, besonders von Kalkalgen und Phaeocystis- Kolonien
im Falle der Haptophyten oder von Ceratium als Vertreter der
Dinoflagellaten – wie in vorherigen Berichten erwähnt. Obwohl sie
ziemlich abundant waren, schaffte es keine der beiden Gruppen in
unserer Blüte; erstere vermutlich aufgrund zu niedriger Temperaturen
und die beiden anderen aller Wahrscheinlichkeit nach deshalb, weil sie
vom Fraßdruck in Schach gehalten wurden. So ging unsere Blüte trotz
ausreichender Nährstoffe in die nächste Phase über. Dies ist ein
wichtiger Befund, denn es deutet darauf hin, dass nur Diatomeen dazu in
der Lage sind, regelmäßig Blüten im Antarktischen Zirkumpolarstrom zu
erzeugen. Wir werden später zu den Implikationen dieses wichtigen
Punktes zurückkehren.
Recycelnde oder sich regenerierende
Systeme bewahren monatelang ein Gleichgewicht, basierend auf der
Balance zwischen Auf- und Abbau von organischem Kohlenstoff. Die
täglichen Raten chlorophyllbasierter Primärproduktion, ausgedrückt als
Menge von organischem, photosynthetisch hergestellten Materials pro
Quadratmeter Meeresoberfläche, hängen von den Zufuhrraten des
limitierenden Elements ab. Die Zufuhr wird durch die Remineralisierung
von organischem Material durch Veratmung von allen
nicht-photosynthetischen Organismen bewerkstelligt, die daher als
heterotroph bezeichnet werden (im Gegensatz zu autotroph) und von
Bakterien bis zu Walen reichen. Es war klar, dass unser Fleck ein
recycelndes Stadium erreicht hatte, aber dass es anscheinend genauso
stabil ausbalanciert war wie das recycelnde System drum herum
überraschte uns, weil die recycelte Menge mindestens doppelt so groß
war. Da Nährstoffe, einschließlich Eisen, offensichtlich den weiteren
Biomasseaufbau nicht limitierten, musste es die Beweidungsrate sein,
die das obere Niveau festlegte, in dem das System operierte. Worüber
wir uns nicht sicher waren, war die Frage, ob sich mehr Zooplankton im
Fleck angesammelt hatte (durch Einwanderung oder Reproduktion) oder ob
die bereits anwesenden Tiere doppelt so viel fraßen wie die außerhalb.
Für beide Szenarien gab es Hinweise.
Für die erste Hypothese
sprachen drei Beobachtungen. Ein Vergleich aller Netzfänge deutete
darauf hin, dass die Abundanzen des großen nicht-reproduzierenden
Copepoden (Calanus simillimus) dazu neigten, innerhalb des Flecks höher
zu sein, vermutlich, weil sie davon angezogen wurden. Wie solche
kleinen Tiere in der Lage sind, sich darin zu versammeln, wird später
behandelt. Der andere, viel kleinere Copepode (Oithona similis) war
dabei sich in vielen In-Stationen kräftig zu vermehren, obwohl die
Anzahl der Larven in den Proben beträchtlich zu variieren schien, was
wahrscheinlich auf den Wegfraß durch den größeren Copepoden
zurückzuführen war. An der letzten Station innerhalb des Flecks
entdeckten wir eine große Menge von planktonischen Schnecken
(Pteropoden der Art Limacina retroversa australis) die bekannt sind für
ihre hohen Reproduktionsraten. Sie sehen aus wie Gartenschnecke, messen
aber nur wenige Millimeter im Durchmesser. Ihre Füße sind zu
flügelartigen Fortsätzen modifiziert, mit denen sie sich, ähnlich einer
Fledermaus, flatternd durchs Wasser bewegen, weshalb sie auch
Meeresschmetterlinge genannt werden. Da sie bei den meisten Fängen in
geringen Anzahlen vorhanden waren, zeigte dieser Schwarm, der sowohl
aus Eier produzierenden Erwachsen als auch Jugendstadien bestand, dass
sie auf das verbesserte Nahrungsangebot reagiert hatte, jedoch nur in
dieser vorher unbeprobten Ecke des Flecks. Möglicherweise wurde ihre
Zahl von den umherstreunenden Schwärmen räuberischer Amphipoden in
Schach gehalten, die in großen Teilen des Flecks zuzunehmen schienen,
aber hier nicht so stark vertreten waren.
Am Ende der Woche unternahmen wir einen schnellen Transekt mit CTD– Einsätzen durch den warmen Wirbel, um seine physikalischen Eigenschaften mit denen des blauen Wirbels zu vergleichen. Es gab dort keine Eisberge und die Chlorophyll-Konzentrationen waren auch niedriger. Ein kurzer Blick auf die Planktongemeinschaft seines geschlossenen Kerns ergab, dass die großen Copepoden von einer anderen Art vertreten waren. Oithona war selten und die Zusammensetzung seines räuberischen Zooplanktons unterschied sich erheblich: Anstatt Amphipoden dominierten Pfeilwürmer (Chaetognathen). Die Gesamtbiomasse des Zooplanktons war wesentlich geringer. Leider war es nicht möglich gewesen, hier ein Parallel-Experiment durchzuführen, so konnten wir nur Mutmaßungen darüber anstellen, wie dieses siliziumlimitierte System reagiert hätte.
Unsere besten Wünsche von einem Schiff voll mit Wissenschaftlern, die sich mittlerweile ganz an das Leben in den Tosenden Vierzigern angepasst haben, und brennend darauf hoffen, mehr Informationen über unseren Garten zu sammeln, bevor er letztlich von den an seinen Seiten nagenden Strömungen zerrissen wird,
Wajih Naqvi und Victor Smetacek
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