Glimpsing through the eyes of deep-sea cameras/Ein Blick durch die Linse von Tiefsee-Kameras

Fig 1: The Remotely Operated Vehicle (ROV) Kiel 6000 und OFOS. (Ocean Floor Observation System) / Das ROV (Remotely Operated Vehicle) Kiel 6000 und das OFOS (Ocean Floor Observation System). Photos: OFOS: Yasemin Bodur (MPI), ROV: Sofia Ramalho (IMAR) Fig 1: The Remotely Operated Vehicle (ROV) Kiel 6000 und OFOS. (Ocean Floor Observation System) / Das ROV (Remotely Operated Vehicle) Kiel 6000 und das OFOS (Ocean Floor Observation System). Photos: OFOS: Yasemin Bodur (MPI), ROV: Sofia Ramalho (IMAR)

– The Ocean Floor Observation System (OFOS) and Remotely Operated Vehicle (ROV) –

(deutscher Text siehe unten) Many samples that marine biologists gather during research cruises are taken “physically”, such as deep-sea mud that is heaved up from the seafloor onto the deck via different coring gears, and gets further processed in the labs. With the Ocean Floor Observation System (OFOS) and the Remotely Operated Vehicle (ROV) we get “visual” samples on board (Fig 1).

While the OFOS gets towed by RV SONNE along a pre-defined track, the ROV is, as its name indicates, remotely operated by its “pilots” from board of the ship. Both systems fly between 1-2m above the deep-sea landscape, recording videos and photos. Analyzing these images will help us to grasp the distribution and abundance of animals that live on the top of the seafloor, and better understand the potential impacts of deep-sea mining activities.

The images are transmitted to a screen on the ship via a telemetry system, and with that we can follow live what it’s like living down there. After flying several hours above the seafloor, one notices the astonishing diversity in shapes and colors of sea cucumbers (Fig. 2e) and anemones (Fig. 2b).

From time to time a fish swims by. Among these, Ipnops sp. is an especially interesting representative (Fig. 2f). It possesses a translucent skullcap, and you can literally look into its head. Besides mobile animals, the Belgian and German license areas of the CCZ are speckled with “sessile” animals that stick on the nodules. Regularly we encounter corals (Alcyonacea, Fig. 2a, and Antipatharia), Anemones (Actiniaria and Corallimorpharia) and sponges (Porifera). Yet, among the most abundant organisms that we come across are the so-called Xenophyophores and Komokiaceans, which are giant single-celled protists (Fig. 2g).

In the German area we encounter them attached to almost every nodule, while in the Belgian area we counted less. Until now, not much is known about these unicellular giants. How old do they get? How do they grow, disperse and reproduce? These questions mostly remain unanswered until now. The shapes of the Xenophyophores may remind us of different salad varieties. Hence, we’re photographing diverse shapes that reach from garden lettuce over romaine lettuce until lollo rosso (a.k.a. red coral lettuce) and large, smooth corn salad leaves.

Just as the Xenophyphores, the Komokiaceans are part of a group called “Foraminifera”. However, their appearance is completely different. Komokiaceans look like mud-colored irregular tracks of worms that stretch across the nodules, but they are generally so small that it is impossible to count them in real-time.

Whenever we zoom into our images, we can distinguish a bunch of different details such as burrows in the sediment, worm tubes, half-buried molluscs and other life marks (Fig. 3). One gets the impression that every centimeter of seafloor is covered by any kind of a life sign – be it cucumber poo (Fig. 3b), a track that disappears all at once, meticulously arranged hexagonal burrows (Fig. 3f) or a frazzled hole.

The further determination of the committer of these tracks is not only limited to the image resolution. After all, we should bear in mind that the sedimentation rate in the CCZ is extremely low – which means in the end, that it is difficult to say how long ago a sea cucumber emptied its gut and left an accurately coiled pile of sediment on the seafloor.

For the communities of foraminifera, corals, anemones and other organisms observed, the polymetallic nodules represent the only hard substrate within a distance of several kilometers, and with that the only ground they can actually “sit” on. The seafloor itself is far too loose and soft as that these animals could feel comfortable on it. This is also reflected in the contrast between nodule-covered and nodule-free areas: except for the one or the other sea cucumber that leaves its leads on the sediment, it doesn’t seem as if there’s much going on without nodules. This is the reason why these communities are thought to be the most prone to changes under conditions of mining exploitation.

Best,

Yasemin Bodur (MPI) & Sofia Ramalho (IMAR)

Fig 2. Selection of different animals observed in the German and Belgian license areas in the Clarion-Clipperton Fracture Zone. a) Coral (Alcyonacea) b) Anemone (Actiniaria), c) Sea urchin (Echinoidea), d) brittle star (Ophiuroidea), e) four different species of sea cucumbers (Holothuroidea), f)  fish (Ipnops sp.), g) different Xenophyophores and nodules covered with Komokiaceans / Auswahl von verschiedenen Tieren aus der Clarion Clipperton Zone, beobachtet in der deutschen und belgischen Zone. a) Koralle (Alcyonacea) b) Anemone (Actiniaria), c) Seeigel (Echinoidea), d) Schlangenstern (Ophiuroidea), e) vier verschiedene Seegurken (Holothuroidea), f) Tiefseefisch (Ipnops sp.), g) verschiedene Xenophyophora sowie Knollen, die mit mit Komokiacea bewachsen sind
Fig 2. Selection of different animals observed in the German and Belgian license areas in the Clarion-Clipperton Fracture Zone. a) Coral (Alcyonacea) b) Anemone (Actiniaria), c) Sea urchin (Echinoidea), d) brittle star (Ophiuroidea), e) four different species of sea cucumbers (Holothuroidea), f) fish (Ipnops sp.), g) different Xenophyophores and nodules covered with Komokiaceans / Auswahl von verschiedenen Tieren aus der Clarion Clipperton Zone, beobachtet in der deutschen und belgischen Zone. a) Koralle (Alcyonacea) b) Anemone (Actiniaria), c) Seeigel (Echinoidea), d) Schlangenstern (Ophiuroidea), e) vier verschiedene Seegurken (Holothuroidea), f) Tiefseefisch (Ipnops sp.), g) verschiedene Xenophyophora sowie Knollen, die mit mit Komokiacea bewachsen sind. Photos: Yasemin Bodur
Fig 3. Examples of life tracks observed in the German and Belgian license areas in the Clarion-Clipperton Fracture Zone. With exception of sea cucumber poo (b), it remains unclear who’s the committers of the remaining tracks and burrows / Beispiele für Lebensspuren auf dem Meeresboden in der Clarion Clipperton Zone im deutschen und belgischen Gebiet. Außer dem Seegurkenhaufen (b) sind die Urheber der übrigen Spuren nicht ganz klar.
Fig 3. Examples of life tracks observed in the German and Belgian license areas in the Clarion-Clipperton Fracture Zone. With exception of sea cucumber poo (b), it remains unclear who’s the committers of the remaining tracks and burrows / Beispiele für Lebensspuren auf dem Meeresboden in der Clarion Clipperton Zone im deutschen und belgischen Gebiet. Außer dem Seegurkenhaufen (b) sind die Urheber der übrigen Spuren nicht ganz klar. Photos: Yasemin Bodur

Das Ocean Floor Observation System (OFOS) und das Remotely Operated Vehicle (ROV) –

In den meisten Fällen werden während unserer Expedition SO268 das deutsche und das belgische Gebiet „physisch“ beprobt: Tiefsee-Schlamm wird per Multicorer, Boxcorer oder Gravitycorer auf das Deck der SONNE gehievt und im Anschluss von den unterschiedlichen Forschungsgruppen verarbeitet.

Mit dem sogenannten Ocean Floor Observation System (kurz: OFOS) und dem Remotely Operated Vehicle (ROV) holen wir im Gegensatz dazu „visuelle“ Proben an Bord (Fig.1). Während das OFOS vom Schiff über dem Meeresboden gezogen wird, steuern Piloten das ROV von Bord aus. Beide Systeme „fliegen“ somit mit einem Abstand von 1-2m über dem Meeresboden und nehmen fleißig Videos und Fotos auf. Somit versuchen wir, die Verteilung und Häufigkeit von den Tieren zu verstehen, die auf der Meeresoberfläche leben, und letztendlich den Einfluss von einem potentiellen Abbau von Knollen abzuschätzen.

Per Telemetrie werden Bild- und Videosignal auf einen Bildschirm auf dem Schiff übertragen, und somit kann man live verfolgen, wie es sich da unten so lebt. Ist man dann für mehrere Stunden über eine längere Strecke knapp über den Meeresboden geflogen, erkennt man ganz schnell, dass 4000m unter dem Schiff Seegurke nicht gleich Seegurke ist. Diese Stachelhäuter tauchen gelegentlich in allen möglichen Formen und Farben im Bildausschnitt auf (Fig.2e).

Ab und zu schwimmt ein Fisch vorbei. Zu diesen gehört zum Beispiel Ipnops sp (Fig. 2f). Dieser Tiefseefisch hat eine durchsichtige Schädeldecke, und man kann von oben in seinen Kopf gucken. Neben diesen eher beweglichen Tiefseebewohnern sind die Untersuchungsgebiete gesprenkelt mit festsitzenden, also sogenannten sessilen Tieren. Vor allem Korallen (Alcyonacea, Fig.2a, und Antipatharia) sowie Anemonen (Actiniaria, Fig. 2b, und Corallimorpha) und Schwämme (Porifera) kommen regelmäßig vor. Am häufigsten anzutreffen sind sogenannte Xenophyophoren und Komokiaceen; riesige einzellige Protisten (Fig. 2g).

Während sie im deutschen Gebiet auf fast jeder Knolle sitzen, haben wir im belgischen Gebiet weniger von ihnen gezählt. Bisher weiß man nicht viel über diese überdimensionalen Einzeller. Wie alt können sie werden? Wie wachsen sie, vermehren und verbeiten sie sich? Diese Fragen sind bis heute nur bruchteilhaft geklärt. Die Formen der Xenophyophoren in den Untersuchungsgebieten erinnern an eine Handvoll verschiedener Salatsorten. So fotografieren wir mit dem OFOS Formen, die von aufgeschnittenem Kopfsalat über Römersalat bis Lollo rosso und große, glatte Feldsalatblätter reichen.

Genau wie die Xenophyophoren gehören auch die Komokiaceen zu den Foraminiferen. Sie sehen aber ganz anders aus. Diese – ebenfalls – Einzeller ziehen sich wie schlickfarbene Röhren über die raue Oberfläche der Knollen. Sie sind im deutschen Gebiet so häufig und klein, dass es unmöglich ist, sie in Echtzeit, also während OFOS oder ROV über sie hinwegfliegen, zu zählen.
Zoomen wir in unsere Aufnahmen hinein, erkennen wir eine ganze Menge Details wie z. B. kleine Wurmröhren, Löcher im Boden, halb eingegrabene Weichtiere und andere Lebensspuren. Man hat den Eindruck, dass jeder Zentimeter Meeresboden von irgendeiner Lebensspur bedeckt ist – sei es Seegurkenkacke (Fig. 3b), eine Fährte die plötzlich verschwindet, akribisch hexagonal angeordnete Löcher (Fig. 3f) oder ausgefranste Höhlen.

Die weitere Bestimmung der Urheber dieser Lebensspuren scheitert nicht zuletzt an der Auflösung der Bilder und Videos. Dabei sollte man aber nicht vergessen, dass die Sedimentationsrate in diesem Gebiet extrem gering ist – wie lange es also her ist, dass so eine Seegurke ihren Haufen hinterlassen hat, ist schwer zu sagen.

Für die Lebensgemeinschaften aus Foraminiferen, Korallen, Anemonen, Seegurken und anderen Organismen bilden die Manganknollen weit und breit die einzigen Hartsubstrate, also Oberflächen, auf denen sie sich festsetzen können. Der Meeresboden selbst ist zu locker und weich, als dass diese Tiere sich darauf wohlfühlen könnten. Das zeigt auch der Vergleich zwischen knollenbedeckten und knollenfreien Gebieten. Außer der ein oder anderen Seegurke, die ihre Spuren durch die Schlammwüste zieht, scheint ohne Knollen nicht viel los zu sein. Dies ist auch der Grund dafür, warum wir denken, dass diese Lebensgemeinschaften besonders anfällig für einen potentiellen Abbau der Knollen sind.

Für die Lebensgemeinschaften aus Foraminiferen, Korallen, Anemonen, Seegurken und anderen Organismen bilden die Manganknollen weit und breit die einzigen Hartsubstrate, also Oberflächen, auf denen sie sich festsetzen können. Der Meeresboden selbst ist zu locker und weich, als dass diese Tiere sich darauf wohlfühlen könnten. Das zeigt auch der Vergleich zwischen knollenbedeckten und knollenfreien Gebieten. Außer der ein oder anderen Seegurke, die ihre Spuren durch die Schlammwüste zieht, scheint ohne Knollen nicht viel los zu sein. Dies ist auch der Grund dafür, warum wir denken, dass diese Lebensgemeinschaften besonders anfällig für einen potentiellen Abbau der Knollen sind.

Beste Grüße von See,

Yasemin Bodur (MPI) & Sofia Ramalho (IMAR)

One thought on “Glimpsing through the eyes of deep-sea cameras/Ein Blick durch die Linse von Tiefsee-Kameras

  1. How lovely to read about all your discoveries, the abundance of deep sea life. Thank you for sharing it.
    Don’t you think we should learn all we can from this life, and treasure it, rather than destroy it by mining?

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