Meteor-Logbuch 26. Juli 2008: Mit Mikrosensoren den Mikroorganismen auf der Spur

Planeterde Blog

Spielt die Artenvielfalt von Tiefseelebewesen eine Rolle für das Klima unseres Planeten? Fragen rund um das Thema Meeresforschung beantworten direkt von Bord der FS Meteor  Fahrtleiterin Prof. Dr. Antje Boetius und ihre Crew.  In Kooperation mit dem Geoportal planeterde.de  führen sie vom 17.07.08 bis zum 24.08.08 einen Science-Blog  zur METEOR Expedition M76/3 GUINECO - MARUM Forschung zu Fluid- und Gasaustritten vor Westafrika. Technischer Mittelpunkt der Expedition ist der ferngesteuerte Unterwasserroboter QUEST4000 des MARUM, mit dem ein umfangreiches Beprobungs- und Messprogramm geplant ist. Tauchen Sie mit ihm an Orte ab, die noch kein Mensch je zuvor gesehen hat: entdecken Sie eine faszinierende Meeresfauna und begleiten Sie die Tiefseeforscher bei ihrer Arbeit an den Gas- und Fluidquellen!

Die Fahrt M76/3b ist ein Gemeinschaftsvorhaben des MARUM - Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen und seinen Partnerinstituten MPI  und AWI  sowie dem französischen Forschungsinstitut IFREMER und der Universität Paris.

Mehr Informationen über das aktuelle Meteor-Logbuch, zur Übersicht der Blogs und Expedition M76/3B:

26. Juli 2008 (Autor: Frank Wenzhöfer)

Aktuelle Position

"Hallo, mein Name ist Frank Wenzhöfer und ich bin Wissenschaftler in der Arbeitsgruppe "Mikrobielle Habitate" am Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie. Seit zwölf Jahren beschäftige ich mich mit der Entwicklung und dem Einsatz von in situ Meerestechnologie, um den mikrobiellen Prozessen direkt am Meereboden auf den Grund zu gehen. Die Arbeitsgeräte sind dabei extremen Bedingungen (hoher Druck, niedrigen Temperaturen) ausgesetzt, aber gerade diese Herausforderung ist es, die die in situ Arbeit so reizvoll macht.

Vor allem heutzutage mit der Nutzung von Unterwasserrobotern (ROVs) und Tauchbooten können wir sehr gezielte Messungen vornehmen, um den Lebensraum Tiefsee besser zu verstehen. Diese Möglichkeit, Messungen an bisher unerreichten Stellen am Meeresboden durchzuführen, ist es, was mich fasziniert und immer wieder auf die Forschungsschiffe treibt. Hier auf dieser Reise arbeite ich mit unterschiedlichen in situ Messgeräten (Mikroprofiler, Benthische Kammer, Eddy), um die biogeochemischen Prozesse dieser einzigartigen Tiefseelebensräume besser verstehen zu können."

Bild 1: Unterschiedliche Mikrosensoren zur Messung von Sauerstoff, Sulfid, pH-Wert, Temperatur und Leitfähigkeit am Druckzylinder des in situ Mikroprofilers

Mit Mikrosensoren den Mikroorganismen auf der Spur

 Trotz der Probleme mit dem ROV konnten wir beim letzten Tauchgang eines unserer in situ Geräte - den Mikroprofiler - mit zum Meeresboden nehmen und erste Messungen durchführen. Mit dem Mikroprofiler können wir geochemische Gradienten im Meeresboden hochauflösend messen und somit das chemische Umfeld für die Mikroorganismen bestimmen. Für diesen Einsatz haben wir verschiedene Mikrosensoren an den Druckzylinder, der die gesamte Messelektronik enthält, angebaut: Sauerstoff-, Sulfid- (H₂S), pH-, Temperatur-, Leitfähigkeitssensoren (Bild 1). Diese Mikrosensoren werden in unserem Insitut hergestellt (Arbeitsgruppe Mikrosensoren) und haben einen Spitzendurchmesser von unter 25µm, was feiner ist als das menschliche Haar!

Bild 2: Der Mikroprofiler am Meeresboden im Einsatz auf einer Bakterienmatte

Am Meeresboden abgesetzt, fährt der Messzylinder die Sensoren in Schrittweiten von 150µm in das Sediment und speichert die Messdaten ab. Anhand dieser Profile können wir zum einen eine Tiefenzonierung der mikrobiellen Prozesse vornehmen, aber auch die Aktivität der Prozesse bestimmen. Beim heutigen Tauchgang konnten wir den Mikroprofiler auf einer Bakterienmatte in 3150 Metern Wassertiefe absetzen (Bild 2). Nachdem das Gerät sicher abgesetzt worden ist, wird die Messung durch Betätigung eines Unterwasserschalters gestartet. Während die Mikrosensoren ihre Messungen durchführen, haben wir Zeit, um noch weitere Proben (Sedimentkerne und Muscheln) zu nehmen. Zum Glück reichte die Zeit, die das ROV heute am Meeresboden verbleiben konnte, aus, um einen kompletten Messsatz und somit erste in situ Messungen für die Fahrt zu gewinnen. Nachdem das ROV am Abend wieder an Deck des Schiffes ist, können wir die Daten aus dem Datenspeicher herunterladen und direkt auswerten (Bild 3).

Bild 3: Typische Mikrosensor-Messdaten (Sauerstoff- (blau), pH- (rot), Sulfid- und Temperaturprofil(schwarz, grün)), die eine geochemische Charakterisierung des Meeresboden ermöglichen

Zu Vergleichszwecken wiederholen wir die Mikrosensormessungen auch an Sedimentkernen im Schiffslabor. Hier sieht man Petra Ristova (siehe auch BLOG vom 19.07.) und mich (Bild 4) beim Vorbereiten der Mikrosensoren für die Messungen. In einem Aquarium, das wir auf in situ Temperatur halten, werden die Kerne gelagert. Wie mit den in situ Geräten profilieren wir hier die obere Sedimentschicht mit den unterschiedlichen Sensoren.

Bild 4: Vorbereiten der Mikrosensoren (Petra Ristova und Frank Wenzhöfer) für die Labormessungen