von Isabell Schlangen

Willkommen zurück auf unserem Ozean-Wissenschafts-Blog! Heute tauchen wir in die faszinierende Welt des Kohlenstoff- und Stickstoff-Kreislaufs im Golf von Bengalen. Uns beschäftigt vor allen Dingen, die folgenden Fragen: Wie eng sind diese Prozesse miteinander verbunden? Wie hat sich die Biogeochemie dieser Region geformt? Und wie wirkt die Sauerstoffminimumzone (OMZ) auf beide Kreisläufe?

Gut zwei Wochen nach unserer Abreise aus Colombo haben wir uns nicht nur mit dem Schiff und seiner Besatzung vertraut gemacht, sondern gleichsam mit dem Probenentnahmeverfahren. Das Ergebnis sind bereits mehrere Kisten voller Proben und zwei erfolgreiche Inkubations-Experimente! Auch wenn das nicht das erste Mal für Lubrina, Victor, Mats und Isabell auf einem wissenschaftlichen Schiff ist, bringt jede Reise ihre ganz eigenen Herausforderungen mit sich. Unsere Mission ist das Sammeln von Proben für molekulare Analysen und dazu ein hochauflösendes Profil über den Golf von Bengalen zu erstellen. Wenn die CTD in die Tiefen taucht, wird von ihr eine Momentaufnahme der chemischen Zusammensetzung des Ozeans erfasst und und präzise Parameter wie Temperatur, Salinität, Fluoreszenz und Sauerstoffgehalt gemessen. Das resultierende Profil ist maßgeblich für die Strategie der Probenentnahme verantwortlich. Zum Beispiel, wie weit die Sauerstoffminimumzone reicht, in Abhängigkeit der Tiefe des Ozeans.

Sobald die CTD wieder die Oberfläche erreicht, müssen die Proben sofort entnommen und verarbeitet werden. Die Filtration des Wassers und das Schockgefrieren in flüssigem Stickstoff erhalten die Integrität der Proben für weitere Analysen. Zusätzlich führen wir große Inkubations-Experimente in verschiedenen Tiefen durch, die enorme Wassermengen erfordern. Typischerweise benötigen wir eine gesamte CTD, sprich ungefähr 200 Liter. Im weiteren Verlauf der Inkubationen beobachten wir, wie sich die Proben durch unterschiedliche Behandlungen und die Zugabe von markierten Stickstoff- und Kohlenstoff-Isotop-Substraten verhalten. Die Isotope dienen als Tracer und ermöglichen die Umwandlung von Stickstoff- und Kohlenstoffmolekülen zu verfolgen.

Während der Inkubationsphase werden die Proben der Wasseroberfläche in speziell konstruierten Tanks inkubiert, die die In-situ-Bedingungen des Ozeans simulieren. Hier an Deck, unter der Wärme der Sonne und dem rhythmischen Schaukeln durch die Wellen, beginnen mikrobielle Gemeinschaften mit der wichtigen Aufgabe, Kohlenstoff und Stickstoff aus dem umgebenden Meerwasser umzuwandeln. Proben aus tieferen Wasserschichten werden dagegen sorgfältig ins Labor transportiert, wo sie unter kontrollierten Bedingungen inkubiert werden. Die Inkubations-Experimente helfen uns zu verstehen, wie sich der Kohlenstoff- und Stickstoff-Kreislauf mit zunehmender Tiefe und wechselnden Umwelt-Parametern verändert.

Doch warum der Schwerpunkt auf Kohlenstoff- und Stickstoff-Umsetzung? Ganz einfach: Diese Prozesse sind essenziell für das Lebensnetzes im Golf von Bengalen. Die Kohlenstoff-Fixierung durch Phytoplankton bildet die Grundlage der marinen Nahrungskette, während der Stickstoff das Wachstum primärer Produzenten fördert und die Nährstoff-Dynamik beeinflusst. Lachgas (N₂O), welches ein sehr potentes Klimagas darstellt, wird ebenfalls produziert und teilweise an die Atmosphäre abgegeben. 

In der Sauerstoffminimumzone, wo der Sauerstoffgehalt gen null strebt, bekommt die Kohlenstoff- und Stickstoff-Zirkulation ein neues Level an Komplexität. Mikrobielle Gemeinschaften passen sich den Bedingungen mit niedrigem Sauerstoffgehalt an und treiben einzigartige biogeochemische Prozesse voran. Mit weitreichenden Auswirkungen auf das marine Ökosysteme und die globale Nährstoffkreisläufe.

By studying carbon and nitrogen conversion through ocean incubations, we gain insights into the different workings of the oceanic engine. From surface waters, to the mysterious depths beneath. This journey reveals the hidden connections between carbon and nitrogen and sheds light on the complex processes that sustain life in the Bay of Bengal and beyond.

Da die Sauerstoffverarmung des Ozeans durch den Klimawandel keine statische Situation ist, sondern durch die Erwärmung immer weiter zunimmt, ist das Verstehen der Prozessen innerhalb der OMZs von besonderem Interesse. Der Golf von Bengalen, an der Schwelle zur Sauerstoffarmut, dient als ideale Laborumgebung, um zu erforschen, wie sich das marine Leben an das sinkende Sauerstoff-Niveau anpasst.

Das Ziel unseres Projekts ist den ersten hochauflösenden Datensatz über die biogeochemischen Prozesse und die Biodiversität dieser Region zu liefern. Nicht, weil wir als Wissenschaftler:innen Daten so lieben. Sondern vielmehr, weil diese Informationen dazu beitragen die Zukunft unserer Ozeane besser zu verstehen. Wodurch im besten Fall Strategien entwickelt werden können, die zur Bekämpfung der negativen Auswirkungen des Klimawandels dienlich sind.

Mit dem übergreifenden Ziel, die marine Biodiversität und die Funktionalität der Ökosysteme zu erhalten, werden die Erkenntnisse unseres Teams entscheidend sein, um die Ziele voranzutreiben, die von globalen ozeanographischen Initiativen festgelegt wurden.

Also denken Sie beim nächsten Blick über die Weiten des Ozeans vielleicht mal kurz an die winzigen Mikroben und ihre mächtige Rolle bei der Gestaltung der Meere und der Atmosphäre darüber.

Bleiben Sie dran, für weitere ozeanische Abenteuer hier auf unserem Ozean-Wissenschafts-Blog!