Überraschendes Klimageheimnis im Marianengraben

Die tiefste Stelle des Meeresbodens speichert überraschend viel Kohlenstoff, das hat jetzt eine internationale Expedition in den Marianengraben herausgefunden. Den Meereswissenschaftlern gelang es zum ersten Mal, Daten über mikrobielles Leben und klimarelevante Prozesse direkt am Grund des Marianengrabens zu gewinnen. Basis des Erfolgs war ein speziell entwickeltes Tiefsee-Messsystem, mit dem Proben direkt unter den extremen Bedingungen in der Tiefe analysiert werden konnten.

Um den globalen Kohlenstoffkreislauf besser verstehen zu können, ist es wichtig zu wissen, welche Rolle die Meere in der Speicherung des Kohlenstoffs spielen. Tiefe Ozeangräben wie der Marianengraben decken zwar nur zwei Prozent des Meeresbodens ab, könnten aber eine ungleich größere Rolle im Kohlenstoffumsatz spielen. Der Marianengraben liegt rund 2.000 Kilometer östlich der Philippinen und gilt mit fast 11.000 Metern als tiefster Punkt der Erde. Zum ersten Mal hat jetzt ein internationales Forscherteam Daten über klimarelevante Prozesse direkt am Grund des Marianengrabens mit einem Tiefsee-Messsystem gewonnen.

Was passiert mit Kohlenstoffverbindungen in der Tiefsee?

Das Ziel dieser Expedition war herauszufinden, wie schnell Kohlenstoffverbindungen in diesen Tiefen umgesetzt werden und anhand von Sedimentproben herauszufinden, wie viel Kohlenstoff dort in den Gräben gespeichert wird. Erst der Vergleich zwischen dem Anteil gespeicherten Kohlenstoffs zu dem Anteil zersetzter Kohlenstoffverbindungen im Meeresboden liefert den Schlüssel zum Verständnis des Kohlenstoffkreislaufs und damit zum Klima unseres Planeten.

Im Rahmen der Expedition schickten die Forscher mehrere Male ein spezielles Messsystem hinab zum Grund der Challenger-Tiefe, einem Graben in 10,9 Kilometer Wassertiefe, um dort mikrobielle Prozesse zu verfolgen. Dieser wissenschaftliche Einsatz in der extremen Tiefe ist der erste seiner Art und erfolgte während der Expedition YK 10-16 mit dem japanischen Forschungsschiff Yokosuka, unter der Fahrtleitung von Professor Hiroshi Kitazato von der japanischen Agentur für marine Geowissenschaften und Technologie (JAMSTEC).

Aufnahme des Tiefsee-Landers nach erfolgreicher Mission und dreistündigem Aufstieg durch die Wassersäule. © Frank Wenzhöfer / MPI für Marine Mikrobiologie

Extremer Druck erfordert spezielle Methodik

Der Wasserdruck in dieser Tiefe ist enorm und mikrobielle Untersuchungen sind sehr schwierig. Die Proben können nicht einfach an die Wasseroberfläche geholt werden, denn das würde die Lebewesen stark beeinflussen. Die Forscher mussten daher ein spezielles Messsystem entwickeln, das an Ort und Stelle die Messungen durchführen konnte. Besondere Sauerstoffsensoren kamen zum Einsatz, um damit ein engmaschiges Netz von Sauerstoffprofilen im Meeresboden zu erhalten, denn Sauerstoff ist wichtig beim Abbau organischer Verbindungen.

Das autonome Messsystem in 10.000 Metern Tiefe zum Laufen zu bringen war eine große Herausforderung. Das gesamte Tiefsee-Landersystem ist auf einen Druck von mehr als 1.000 Atmosphären ausgelegt und ist das Ergebnis internationalen Teamworks zwischen japanischen, schottischen, dänischen und deutschen Forschern. Mit Hilfe dieses Spezialgerätes konnte die mikrobielle Aktivität am Meeresboden nun erstmals genau kartiert werden.

Tiefseegräben als Kohlenstoffsenke

Die ersten vorläufigen Ergebnisse sorgten für eine Überraschung, denn der Kohlenstoffumsatz am Grund des Grabens ist viel höher als weiter oben auf dem Tiefseeplateau in 6.000 Metern Tiefe. Das bedeutet, dass die Tiefseegräben als Kohlenstoffsenke fungieren. Genauere Ergebnisse dazu werden weitere Untersuchungen der Sedimentproben liefern. Die Wissenschaftler hoffen, dass mit den Auswertungen wichtige Fragen über die Mineralisierung und Speicherung von Kohlenstoff am Meeresboden beantwortet werden können.

Diese Expedition ist ein Beispiel für gute internationale Zusammenarbeit. Sie fand unter Beteiligung von Wissenschaftlern der Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (JAMSTEC), der Scottish Association for Marine Science (SAMS), der University of Southern Denmark (SDU), der

University of Copenhagen, der HGF-MPG Brückengruppe für Tiefseeökologie und Technologie vom Max- Planck-Institut für Marine Mikrobiologie (MPI Bremen, und des Alfred Wegener Instituts für Polar- und Meeresforschung (AWI Bremerhaven) statt.

(Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie, 27.01.2011 – NPO)