Wie antarktische Mikroben helfen, die Ozeanübersäuerung zu untersuchen

Eine spezielle Luftfracht wurde letzten Monat an die Station Davis der Australian Antarctic Division (AAD) geliefert. Der Antarktis-Hubschrauberpilot Bryan Patterson nutzte seine Feuerbekämpfungsfähigkeiten als Pilot im Namen der Forschung, als er 7000 Liter Meerwasser in einen Tank für marine mikrobielle Experimente laden musste. Dabei nutzte er einen sogenannten Bambikessel, der normalerweise für die Bekämpfung von Buschbränden in Australien genutzt werden. Der Experimentaltank liegt über dem Labor, welches in einem Schiffscontainer an der Küste nahe der Station untergebracht ist. Das Wasser floss danach in das Labor aus dem Tank. 

Der Spezialist für marine mikrobielle Ökologie Dr. Andrew Davidson von der AAD sagte, dass der Einsatz des Hubschraubers es ihm und seinem Team erlaubte, Wasser mit marinen Mikroben (Phytoplankton, Einzeller und Bakterien)  zu sammeln, die repräsentativ für die Mikrobengemeinschaft in Küstennähe sind. «Wir möchten die Effekte von erhöhtem Kohlendioxid auf die mikrobiellen Gemeinschaften untersuchen, die charakteristisch für die grossen Blüten im Bereich der antarktischen Küsten im Frühling und Sommer sind,» erklärt Dr. Davidson. «Diese Blüten bilden die Basis des antarktischen Nahrungsnetzes, das den Reichtum an Leben erklärt, für das die antarktischen Gewässer bekannt sind. Darunter fallen die Wale, Robben, Pinguine und Meeresvögel. Wir beschlossen, das Wasser mit Helikoptern zu sammeln, weil das Festeis oft in Küstennähe der Davisregion bis spät im Dezember bleibt, manchmal sogar bis Februar und es die Zusammensetzung dieser mikrobiellen Gemeinschaft beeinflusst.»

Wenn der Hubschrauber jenseits des Festeises war (etwa 2 Kilometer von der Küste entfernt), wurde der Bambikessel benutzt, um Wasser aus dem Ozean zu schöpfen und es in den Tank der Station zurückzubringen. «Der Kessel fasst etwa 720 Liter und ich brauchte 10 Ladungen, um den Tank zu füllen,» erklärt der Pilot. Vom Tank wurde das Wasser durch Röhren in sogenannte Minikosmos-Tanks geführt und gefiltert, um Organismen, die grösser als 0.2 Millimeter sind, auszuschliessen, vor allem räuberische Organismen, die sich von den Mikroben ernähren würden. Jeder dieser Minikosmostanks besitzt eine Temperaturkontrolle, kann sanft durchmischt werden, ist Luftdicht und beleuchtet, damit das Phytoplankton wachsen kann. Die Menge des Lichts, das sie erhalten, wird durch blaue und neutrale Dichteschirme über Lampen kontrolliert.

Da das Team die Effekte der Ozeanübersäuerung, ausgelöst durch steigende CO2-Mengen in der Atmosphäre gelöst in Meerwasser untersuchen möchte, wird jeder Tank graduell auf seine Zielmenge an CO2 eingestellt: 325, 450, 650, 900, 1200 und 1500 ppm (Teile pro Million), über 5 Tage unter Schwachlichtbedingungen. Die Lichtmenge wird danach gesteigert, um das Phytoplanktonwachstum zu erleichtern. Die CO2-Mengen werden während des ganzen Experiments beibehalten. «Die CO2-Konzentrationen vor der industriellen Revolution lagen bei rund 280 ppm,» sagt Dr. Davidson weiter. «Jetzt ist sie über 400 ppm angestiegen und können über 1‘000 ppm bis Ende dieses Jahrhunderts erreichen. Unsere Experimente zielen darauf hin, die Effekte dieser steigenden Konzentrationen auf einzelnen Mikroben und auf die gesamte Mikrobenwelt zu untersuchen.»

Die Ergebnisse aus vergangenen Jahren lassen vermuten, dass es dramatische Veränderungen in der Artenzusammensetzung und die Grösse der Zellen bei höheren CO2-Konzentrationen geben wird und Auswirkungen auf Krill und andere antarktische Organismen haben wird. Die jetzige Arbeitssaison wird dem Team helfen, ihre früheren Beobachtungen zu bestätigen, zu konsolidieren und zu verfeinern.

Quelle: Australian Antarctic Division (AAD)