Das Benguela-System im Klimawandel – Auswirkungen der Variabilität des physikalischen Antriebs auf den Kohlenstoff- und Sauerstoffhaushalt

15.01.2022 – Den mikrobiellen Gemeinschaften auf der Spur

Endlich ist es soweit. Wir haben unsere ersten sauerstofffreien Zonen entdeckt und diese etwas intensiver beprobt. Mittels einer PumpCTD können wir hochauflösend die Verteilung verschiedener Parameter in der Wassersäule ermitteln. Die PumpCTD ist eine Modifizierung der CTD. Durch die zusätzliche Befestigung eines Pumpen-Schlauchsystems kann Meerwasser aus definierten Tiefen an die Oberfläche transportieren werden. Gekoppelt mit verschiedenen Sensoren zur Messung von Sauerstoff, Schwefelwasserstoff, den klimarelevanten Gasen Methan und Lachgas, sowie einem Gerät zur automatischen Quantifizierung verschiedener Nährstoffe wie Nitrat, Nitrit, Ammonium und Phosphat, können wir hochauflösende Profile im Meterbereich der Wassersäule erzeugen.

Neben den Makrozoobenthologen wollen auch die Mikrobiologen unter uns verstehen, wie unterschiedliche Organismen, in diesem Fall Bakterien und Archaeen, ihren Metabolismus unter Sauerstoffmangel verändern. Im Benguela-Auftriebssystem besitzen Mikroorganismen eine Schlüsselfunktion in verschiedenen biogeochemischen Prozessen, wie beispielsweise bei der Bildung der Spurengase Lachgas und Methan, sowie bei der Oxidation von Schwefelwasserstoff. Um einen besseren Einblick in die Funktionen der Mikroorganismen zu bekommen, untersuchen die Arbeitsgruppen Geomikrobiologie, geleitet von Prof. Dr. Heide Schulz-Vogt, und Mikrobielle Ökologie, geleitet von Prof. Dr. Klaus Jürgens, die Zusammensetzung und Aktivität der mikrobiellen Gemeinschaft in den sauerstoffarmen bzw. -freien Schichten der Wassersäule. Ein weiterer Fokus sind saisonale Unterschiede der Bakteriengemeinschaften. Hierzu werden wieder Stationen, welche bereits während der Winterausfahrt M157 mit dem FS „Meteor“ im Jahr 2019 angefahren wurden, beprobt. Es wird dabei zwischen freilebenden und partikelgebundenen Bakterien unterschieden, welche über Größenfraktionierung voneinander getrennt werden. Für die Untersuchungen funktioneller Gene und der Erfassung des gesamten bakteriellen Genpools, werden Wasserproben mittels modifizierter Wasserschöpfer an der CTD, dem sogenannten AFIS (Automatic Flow Injection Sampler) System, direkt bei der Probenahme in situ fixiert.

Daneben führt die Doktorandin Gabriela Dangl an Bord Experimente mit dem Wasser von Stationen mit hoher Lachgaskonzentration durch. Ziel ist es herauszufinden, welche mikrobiellen Prozesse zur Lachgasproduktion im Benguela-Auftriebsgebiet beitragen und ob diese mit Umweltfaktoren, wie beispielsweise der Sauerstoffverfügbarkeit oder dem Auftreten von Schwefelwasserstoff, sich ändern. Diese Ergebnisse werden später mit den der Messungen der Spurengas-Arbeitsgruppe zusammengeführt, deren Arbeit wir in einem der kommenden Beiträge näher erläutern werden.

Ein weiteres Highlight heute war, dass wir über die Kamera, die an der PumpCTD angebracht ist, die ersten Matten großer Schwefelbakterien am Meeresboden entdecken konnten. Diese Matten bestanden vor allem aus Schwefelbakterien der Gattungen Beggiatoa und Thiomargarita.

 

Text: Fabian J., Braun P. (beide IOW)