#MOSESEDDYHUNT: Der Ozean unter dem Mikroskop / The Ocean under a Microscope

Beispielbilder von Plankton und “Marinem Schnee”. / Example images of various plankton and marine snow aggregates from the CPICS. Photo: HZG/Klas Ove Möller Beispielbilder von Plankton und “Marinem Schnee”. / Example images of various plankton and marine snow aggregates from the CPICS. Photo: HZG/Klas Ove Möller

(English below) Es schneit, es schneit, ….  Auf den Kap Verden?! Nein, nicht das, was ihr denkt! Die Rede ist von “marine snow”. Also Schnee im Ozean. Das sind herabsinkende Partikel oder Aggregate biogenen Ursprungs, die unter Wasser wie Schneeflocken aussehen und eine wichtige Rolle im Partikelfluss des Ozeans spielen. Diese Aggregate, beispielsweise aus abgestorbenem Phytoplankton, dienen als Transportmittel für organischen Kohlenstoff und bringen diesen von den oberen in tiefere Schichten des Ozeans und haben somit einen direkten Einfluss auf das Klima. Der Kohlenstoff selbst ist außerdem eine potenzielle Nahrungsquelle für das Zooplankton. Bisher haben wir nur ein begrenztes Verständnis dieser sogenannten biologischen Kohlenstoffpumpe des Ozeans. Da es bisher kaum kleinskalige und hochaufgelöste Beobachtungsdaten gibt, wissen wir nur wenig über die Häufigkeit, Zusammensetzung und trophische Bedeutung dieser marinen Partikel.

Während der METEOR-Fahrt M160 ist es unser Ziel herauszufinden, wie sich der “marine Schneefall” unter verschiedenen hydrographischen Bedingungen und vor allem innerhalb von Ozeanwirbeln, sogenannten “Eddies” verändert – und damit der Kohlenstofffluss und das Verhalten des Zooplanktons. In sauerstoffreichem Wasser werden Nährstoffe und Partikel häufig stark wiederverwertet und daher sinken nur wenige dieser Aggregate herab. Unsere Vermutung ist, dass in den sauerstoffärmeren Ozean-Wirbeln weniger Aktivität in den oberen Schichten stattfindet, mehr mariner Schnee hinabsinkt und somit auch mehr Kohlenstoff nach unten zum Meeresboden transportiert und dort gebunden wird.

Um den marinen Schnee rund um die Kapverdischen Inseln analysieren zu können, setzen Wissenschaftler und Ingenieure des HZG eine CPICS (Continuous Plankton Imaging Classification System) ein. Mithilfe dieses neu entwickelten Unterwasser-Kamerasystems können die Dynamik des marinen Schneefalls und Planktons sowie die Kohlenstoff-Exportflüsse in verschiedenen (sub-)mesoskalischenen Wirbeln untersucht werden, ohne die fragilen Partikel sowie das Plankton zu beeinflussen. Die CPICs-Kamera ist an einer CTD-Rosette montiert und nimmt 13 hochauflösende Bilder pro Sekunde von Plankton und Partikeln auf – und das in einer Tiefe von bis zu 6.000 Metern!

Wir haben auf der Fahrt bisher schon Hunderttausende von Bildern gesammelt – und die Wirbeljagd geht noch weiter. Zum Glück müssen wir uns die Bilder nicht alle einzeln ansehen, auch wenn sie teilweise faszinierend und schön sind. Für die Auswertung trainieren wir eine spezielle Software, welche die Bilder dann automatisch in Kategorien einteilt.  

Unsere Beobachtungen tragen zu einem besseren Verständnis der Auswirkungen von (sub-)mesoskalischenen Ozeanwirbeln auf die biologische Kohlenstoffpumpe in einem sich verändernden Ozean und ihrer trophodynamischen Rolle von Bakterien bis zu Fischen bei.

Klas Ove Möller & Daniel Blandfort

(Abteilung Marine Partikel & Plankton am Institut für Küstenforschung, Helmholtz-Zentrum Geesthacht)

Ruderfußkrebs mit Eibeutel. / Copepod with eggsac. Photo: HZG
Ruderfußkrebs mit Eibeutel. / Copepod with eggsac. Photo: HZG/Klas Ove Möller
Strahlentierchen. / Radiolarian. Photo: HZG
Strahlentierchen. / Radiolarian. Photo: HZG/Klas Ove Möller
Mariner Schnee. / Marine snow. Photo: HZG
Mariner Schnee. / Marine snow. Photo: HZG/Klas Ove Möller
Mariner Schnee. / Marine Snow. Photo: HZG
Mariner Schnee. / Marine Snow. Photo: HZG/Klas Ove Möller

Let it snow, let it snow… Snow at Cape Verde? No, not what you are thinking! We are talking about a special kind of snow here: Marine Snow.

Sinking marine aggregates of biogenic origin, known as marine snow, are considered to play a major role in the oceans particle flux. These aggregates are the major vector for the transfer of carbon from the upper ocean to the deeper layers and a potential food source for zooplankton. However, our mechanistic understanding of the processes controlling the ocean’s biological carbon pump is limited by a lack of observational data at appropriate scales and little is known about the abundance, composition and trophic importance of marine snow.

During METEOR cruise M160 our goal is to observe potential changes of zooplankton behavior and carbon flux in relation to the physical environment and so called eddies. Changes in zooplankton behavior and reduced flux feeding within low oxygen conditions of some eddies might lead to a decrease of the carbon attenuation at the surface and, hence, stronger export (“marine snowfall”) of organic matter compared to the oxygenated waters outside of the eddy.

To achieve this goal scientists and engineers from the Helmholtz-Zentrum Geesthacht (HZG) are deploying a CPICS (Continuous Plankton Imaging Classification System), a new developed underwater imaging system to study the marine snow and plankton dynamics as well as carbon export fluxes within different types of (sub-)mesoscale eddies around the Cape Verde Islands.

The CPICs camera is mounted to a CTD rosette and takes 13 highresolution images/second of plankton and particles, the base of the food web, down to a depth of 6000m. We collected hundreds of thousand images so far which are, after training the computer, classified automatically into categories – and the “MOSES eddy hunt” still continues. Our observations contribute to a better understanding of the impact of (sub-)mesoscale eddies on the biological carbon pump in a changing ocean and their trophodynamic role from bacteria up to fish.

Klas Ove Möller & Daniel Blandfort

(Department of Marine Snow and Plankton in the Institute of Coastal Research, Helmholtz-Centrum Geesthacht)

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