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Reise zum Anfang der Nahrungskette
Auf der zweiten Etappe der Antarktis-Umrundung fährt das Forschungsschiff Akademik Treshnikov zunächst von Tasmanien zum eisigen Rand des antarktischen Kontinents, bevor es ostwärts Richtung Chile geht. Von Bord bloggt ein Ozeanograf, der den Südlichen Ozean bisher nur von der Theorie her kannte.
Von Hobart aus steuert der Kapitän direkt nach Süden. Innert fünf Tagen überqueren wir den antarktischen Zirkumpolarstrom. Diese stärkste aller Meeresströmungen fliesst ostwärts rund um die Antarktis und lässt nährstoffreiches Wasser des tiefen Ozeans an die lichte Oberfläche treiben. In diesen kalten und von starken Winden verwirbelten Gewässern gedeihen Diatomeen (zu Deutsch: Kieselalgen) – fotosynthetische Einzeller, die sich zum Schutz vor den scharfen Zähnen ihrer winzigen Räuber mit Opalschalen umhüllen.
Goldener Satz im Wasserfilter
In diesen ersten Tagen bin ich vor allem damit beschäftigt, Wasserproben zu filtrieren, die wir dem obersten Kilometer des Ozeans entnommen haben. Erst später im Labor wird sich an den Filtermembranen genau messen lassen, wie viel Kieselsäure – das Opal der Diatomeenschalen – in den Proben enthalten ist. Doch schon von blossem Auge erkenne ich einen Unterschied, als wir von den subantarktischen Gewässern um Tasmanien in die polaren Meereszonen vorstossen. Da färben sich die Filter plötzlich nicht mehr grün mit «normalen» Algen, sondern gelb-braun: Diatomeen! Nicht umsonst nennt man diese Phytoplanktongruppe auch Goldalgen.
Man könnte meinen, mit den vielen Nährstoffen aus dem Tiefenwasser sollten die Algen des Südlichen Ozeans prächtig gedeihen. Doch während unserer Fahrt nach Süden bleibt das Meer zunächst tiefblau. Wäre hier eine starke Algenblüte, würde ihr Chlorophyll die See leicht grünlich färben. Den Algen fehlt es hier wie sonst im offenen antarktischen Ozean an Mikronährstoffen. Ohne diese können sie, ähnlich wie wir Menschen, nicht wachsen. Spurenmetalle wie Eisen und Zink sind für die Photosynthese unabdingbar. Und genau an Eisen fehlt es dem Meerwasser in dieser Gegend, weit weg vom Festland mit seinem eisenreichen Staub.
Wo die Nahrungskette beginnt
Sobald wir uns dem antarktischen Kontinent nähern, ändert sich das Bild. Jetzt sind wir vor den steilen Eiswänden des Mertz-Gletschers, der vom Festland her in den Ozean mündet. Der Mertz-Gletscher (benannt nach dem Schweizer Wissenschaftler Xavier Mertz, der hier sein Leben der Forschung opferte) und weitere Eisschilde der Antarktis schürfen das Gestein des Kontinents und geben eine nährende, eisenreiche Gletschermilch ins küstennahe Meer.
Das Elixier führt zu einer dichten Algenblüte, die ihrerseits ein prächtiges Ökosystem am Leben hält: Die Algen verwandeln die gelösten lebenswichtigen Stoffe im Ozean – Stickstoff, Phosphor, Kohlenstoff – mithilfe des Sonnenlichts in verdaubare Biomasse und bilden so die Basis der marinen Nahrungskette. Eine Kette, die bis zu den Walen reicht, die sich hier im südlichen Sommer an Krill sattfressen.
Unsere Kollegen lassen ein feines Netz ins Wasser und holen es wenig später scheinbar fast leer an Bord. Doch der erste Blick trügt: Neben zwei kleinen antarktischen Silberfischen wimmelt es im Netz von allerlei durchsichtigen, lachsfarbenen und geleeartigen Lebewesen. Es sind Fischlarven, Krill und andere Tierchen, die alle direkt oder indirekt auf die Diatomeen und ihre Artverwandten angewiesen sind. Doch Diatomeen sind nicht nur zum Fressen da: Erst kürzlich konnte unsere Gruppe um Derek Vance an der ETH Zürich zeigen, dass diese winzigen Lebewesen die Chemie des globalen Ozeans massgeblich beeinflussen (ETH News, 07.02.2017).
Bunte Blüten bei den Balleny-Inseln
Auch fernab des Kontinents finden sich kleine Oasen. Zum Beispiel die Balleny-Inseln bei knapp 67 Grad Süd, die wir wenige Tage später erreichen, ein kleines, eisbedecktes Archipel, dessen steile Basaltwände unverhofft aus dem Meer ragen.
Satellitendaten zeigen ein eindrückliches Bild: Um diese Inseln herum leuchtet im Südsommer eine Algenblüte auf, die sich über mehrere Längengrade erstreckt. Als unsere Gruppe von Forschenden der ETH sowie der Unis Genf und Bern die rötlich gefärbten Wände und das schwarzgefleckte Eis der Inseln sichten, denkt jede und jeder von uns sofort: Eisen! Solche «Insel-Effekte» durch eine Art natürliche Eisendüngung sind zwar von anderen südlichen Eilanden bekannt, doch Eisenmessungen vom Meerwasser bei den kaum zu erreichenden Balleny-Inseln gab es bislang noch keine. Gebannt beproben wir den Ozean und müssen nun ungeduldig warten, bis wir die Proben, sauber filtriert und in säuregereinigten Flaschen aufbewahrt, in einigen Monaten an Land analysieren können.
Ein prägender Prozess
Wird der Einfluss dieser Inseln auf die Ozeanchemie sichtbar sein? Sehen wir in den biologischen Daten, die andere Forschende an Bord sammeln, eine Reaktion darauf – eine Änderung in der Algenhäufigkeit etwa, oder in ihrer Artenzusammensetzung? Noch ist es zu früh, um dies zu beantworten.
Für mich persönlich aber steht der Wert dieser Expedition schon jetzt fest: Diesen wilden Ozean hautnah zu erleben; die sich stetig ändernde Farbe des Wassers zu beobachten; den Wellengang zu spüren; die ungestüme Lebendigkeit dieser unwirtlichen Gegend staunend festzustellen – all das vertieft meinen Blick auf die Lebenswelt der Diatomeen, die ich bisher nur vom Labor aus erforschen konnte.
Serie zur Expedition rund um die Antarktis
Die Forschenden der Antarctic Circumpolar Expedition (ACE) des Swiss Polar Institute (SPI) befinden sich mit dem russischen Eisbrecher «Akademik Treshnikov» aktuell auf der zweiten Teilstrecke der Umrundung, die von Tasmanien nach Chile führt.
Die ETH-Forschenden an Bord berichten im Zukunftsblog von ihren Erfahrungen.