MSM61: Dive into the deep

Deployment – Aussetzen ©Sarah Kaehlert

*** Deutsche Version weiter unten ***

The deep sea is the largest environment on the planet. Most of the deep sea consists of the water column above the seafloor, the pelagic zone. In many parts of the pelagic ocean, no scientific sample or observation has ever been collected. Consequently, knowledge on deep-sea pelagic biodiversity and on the biology and ecology of organisms in this realm remain largely unknown.
During MSM61 we perform deployments with the pelagic in situ observation system or PELAGIOS. This ocean instrument collects high definition video during horizontal transects while being towed on a CTD cable at various depths of interest. The organisms on the collected video are identified and annotated and these results provide detailed insight in the distribution, abundance and diversity of pelagic organisms in relation to their environment. PELAGIOS is particularly designed to collect observations of gelatinous fauna. This group of organisms has been historically undersampled in surveys since their fragility prevents them from being captured intact in nets. In situ video observations are very suitable to study these organisms and pelagic video surveys, e.g. with ROVs, have revealed high abundance of gelatinous organisms from the surface to the deepest parts of the ocean, a pattern that we are now also revealing in the eastern Atlantic.

The area of our research is the Cape Verde region. In the past scientific expeditions using deep-sea trawls revealed a wide variety of deep-sea organisms including fishes, crustaceans and cephalopods. The PELAGIOS video surveys during MSM61 and during two other past cruises establish one of the first pelagic biological baselines in this area. Baseline data is important as it can be used to study ocean community response to climate change and other impacts. One specific goal is to understand the distribution and abundance of gelatinous fauna in relation to oxygen minimum zones, which are expanding as a result of climate change. Many gelatinous fauna have relatively low metabolic rates and one hypothesis that is being tested is whether some species of (gelatinous) fauna are abundant in the oxygen minimum zone in the eastern Atlantic. By establishing detailed vertical distributions, we can predict which pelagic species may be winners or losers of an expanding oxygen minimum zone. During MSM61 we are deploying PELAGIOS at the time series station CVOO, a station that has also been visited during past cruises. The repeat observations at this station allow a temporal analysis of animal distribution, diversity and abundance, and its relation to oxygen variability. Additionally by performing mesopelagic surveys at other stations, we can investigate the spatial variation in pelagic community structure and vertical distributions.

During the PELAGIOS deployments on MSM62 we have been observing various gelatinous fauna, including siphonophores, medusae and ctenophores, but also fishes and crustaceans. Examples of some of the organisms that have been ‘captured’ on the video can be seen in the. I will follow up with more news on deep-sea fauna that we encountered.

Henk-Jan Hoving

*** Deutsche Version ***

Die Tiefsee ist der größte Lebensraum auf unserem Planeten. Den größte Anteil der Tiefsee ist der offene Ozean vom Meeresboden bis unter die Oberfläche, das sogenannte Pelagial. Viele Bereiche des offenen Ozean sind bis heute noch nie beprobt und beobachtet worden. Daher ist die Biodiversität, die Biologie und Ökologie von Organismen in diesem Lebensraum zum Großteil noch gänzlich unbekannt.

Solmissus ©Henk-Jan Hoving

Während der Exkursion MSM61 mit MARIA S. MERIAN, werden wir ein in-Situ Observationssystem (PELAGIOS) im Pelagial ausbringen. Dieses System zeichnet hochaufgelöste Videos auf, während es mit einem CTD Kabel in der gewünschten Tiefe horizontal vom Schiff durchs Wasser geschleppt wird. Die erfassten Organismen werden anschließend identifiziert und annotiert. Die Ergebnisse aus der Videoauswertung geben wertvolle und detaillierte Einblicke in die Verbreitung, Häufigkeit und Diversität von Organismen des Pelagials in Verbindung mit ihrer Umgebung.

PELAGIOS ist insbesondere dafür konzipiert die gelatinöse Fauna zu beobachten. Diese Tiergruppe ist in historischen Daten unterrepräsentiert, da sie mit den traditionellen Netzfängen aufgrund ihrer fragilen gelatinösen Konsistenz zerstört werden. In-Situ Video Beobachtungen sind daher sehr gut geeignet, um diese Tiere zu beobachten. Videobeobachtungen mit z.B. ROVs haben bereits gezeigt, dass gelatinöse Organismen in hoher Anzahl von der Oberfläche bis hinunter in die tiefsten Bereiche des Ozeans vorkommen. Dieses Verbreitungsmuster beobachten wir jetzt auch hier im Ostatlantik.

Unser Untersuchungsgebiet bei dieser Fahrt ist die Region rund um die Kapverdischen Inseln. In diesen Breiten wurde die Fauna der Tiefsee bis jetzt hauptsächlich mit Tiefsee-Netzfängen gesammelt. Zu den gefangenen Tieren gehörten Fische, Krebstiere und Tintenfische. Mit meinen PELAGIOS Aufzeichnungen während MSM61 und denen zweier vergangener Expeditionen haben wir jetzt eine Sammlung der ersten in-Situ Beobachtungen dieser Region.Mit Hilfe dieser Daten werden wir in der Lage sein, eine der ersten biologischen Baselines für diese Region zu ziehen. Baseline-Daten sind sehr wichtig, da sie die Grundlage bilden, um die Veränderungen von Lebensgemeinschaften im Ozean durch z.B. den Klimawandel und anderer Einflüsse zu erfassen. Eine spezielle Fragestellung die wir untersuchen möchten ist die Verteilung und Häufigkeiten der gelatinösen Fauna in Bezug auf Sauerstoffminimumzonen. Durch den Klimawandel sind genau diese Bereiche dabei sich zu vergrößern. Viele gelatinöse Tiere zeichnen sich durch sehr geringe Stoffwechselraten aus. Eine Hypothese die daraus resultiert ist, das einige (gelatinöse) Arten in genau den Zonen mit geringem Sauerstoffgehalt des Wassers besonders häufig vorkommen. Können wir die vertikale Verteilung von Organismen vorhersagen, werden wir sehen können welche Tiergruppen die Verlierer und welche die Gewinner der wachsenden Sauerstoffminimumzonen sind. Während dieser Fahrt wird PELAGIOS an der Zeitserienstation CVOO nahe der Kapverden ausgebracht. Von dieser Station haben wir bereits Aufzeichnungen, so dass es diese Fahrt möglich macht zeitliche Vergleiche zu ziehen. Auch hier betrachten wir die Diversität, die Häufigkeiten und die Verteilung von Tieren in Relation zum Sauerstoffgehalt des Wassers. Zusätzlich wird PELAGIOS noch an weiteren Stationen in dieser Region zu Wasser gelassen, so dass wir hinterher auch eine Aussage über die räumliche Verteilung von Organismen machen können.

PELAGIOS Einsätze bei dieser Fahrt zeigen bereits eine diverse Fauna im Pelagial des Ostatlantiks. Zu den beobachteten Tieren gehören Staatsquallen (Siphonophoren), Medusen, Rippenquallen, aber auch Fische und Krebstiere. Im folgenden Video könnt ihr ein paar der Tiere sehen, die wir bis jetzt beobachtet haben. Ich werde euch über weitere Neuigkeiten aus der Tiefsee-Fauna auf dem Laufen halten.

Henk-Jan Hoving