Das Thermometer zeigt 27 Grad Celsius. Aber zum Glück schneit es im Pazifik das ganze Jahr hindurch. Ohne Unterbrechung. Seit Tausenden und Abertausenden von Jahren. Was werden wir also am Ende des heutigen Tages in den Händen halten? Pulverschnee, Pappschnee, Griesel, Sulzschnee, Firn, Harsch oder Faulschnee? Auch die deutsche Sprache verfügt über ein reiches Arsenal an Worten für die weiße Pracht. Mit der linguistischen Mythe, die Inuit verfügten über die meisten Worte für Schnee, hatten Forscher*innen der Universität Glasgow bereits vor einigen Jahren aufgeräumt. Oder würden wir auf unserer heutigen Probenahmestation gar einen ausgewachsenen Schneesturm erleben? Schließlich befinden wir uns mit dem Forschungsschiff SONNE noch immer im Einflussbereich des Great Pacific Garbage Patches, genauer gesagt einige Seemeilen oberhalb des Midway-Atolls: jene Inselgruppe, die durch den Film Albatross von Chris Jordan eine breite Öffentlichkeit für die erschreckenden Auswirkungen des Plastikzeitalters selbst auf entlegenste Orte der Ozeane sensibilisierte.
„Als Meeresschnee – marine snow – bezeichnen wir kleine weißliche Flocken, die das ganze Jahr über vom oberflächennahen Bereich der Wassersäule in die Tiefen des Ozeans rieseln“, erklärt mir Sophia Reichelt, Doktorandin im Department Umweltwissenschaft und Analytische Chemie der Universität Stockholm (Department of Environmental Science and Analytical Chemistry/ACES). Einige von Ihnen mögen bei diesen Worten bereits vorschnell von ausgelassenen Schneeballschlachten unter Wasser träumen. Aber Obacht! Zwar sieht dieser maritime Niederschlag tatsächlich aus wie Schnee, besteht aber mitnichten aus ästhetisch-filigranen Eiskristallen. „Es handelt sich um eine klebrige Biomasse aus totem Zoo- und Phytoplankton sowie Tierexkrementen, die zu schneeartigen Aggregaten verklumpen“, präzisiert Sophia. „Dieses schwebende Gemisch aus Kohlenstoff- und Stickstoffverbindungen wird von Bakterien besiedelt, zersetzt und sinkt aufgrund seiner erhöhten Dichte in tiefere Zonen bis auf den Grund des Ozeans. Auf diese Weise erfüllt der Meeresschnee eine elementare Funktion in der Nahrungskette, da er Tiefseeorganismen in Sphären mit Nahrung versorgt, an denen mangels Sonnenlicht keine Photosynthese mehr möglich ist.“ So fanden Wissenschaftler erst vor kurzem heraus, dass sich die Spezies Vampyroteuthis infernalis (wörtlich übersetzt „Vampirtintenfisch aus der Hölle“) nicht etwa von Blut, sondern maßgeblich eben von diesem Meeresschnee ernährt. Wie ich aus meiner Bordlektüre erfuhr, geht die Entdeckung des Vampirtintenfischs übrigens auf die erste deutsche Tiefseeexpedition auf dem Schraubendampfer Valdivia (1898-1899) unter der Leitung des Leipziger Zoologen Carl Chun zurück. Beim Begriff Plankton (altgriechisch „das Umherirrende“) muss ich unweigerlich an meine ersten Tage an Bord der SONNE zurückdenken. Sich im Labyrinth der insgesamt neun Decks mit ihren unzähligen Treppenstiegen zu orientieren, war anfangs eine wahre Herausforderung. In der wissenschaftlichen Sprachwelt von Sophia umfasst Plankton freilich alle Lebewesen, die sich in der Wassersäule nicht selbstständig fortbewegen, also nicht gegen die Wasserströmung schwimmen können. Phytoplankton bezeichnet dabei pflanzliche, Zooplankton tierische Organismen.
Sophia widmet sich dem Forschungsprojekt auf der SONNE zusammen mit ihrer Kollegin Zandra Gerdes, ebenfalls Doktorandin bei ACES. „Ein Augenmerk unserer wissenschaftlichen Arbeit betrifft die Frage, wie Mikroplastik in der Wassersäule von der Wasseroberfläche auf den Grund des Ozeans gelangt. Wir möchten daher insbesondere untersuchen, inwieweit dem Meeresschnee hier als Transportmedium eine Hauptrolle zukommt“, erklärt mir Zandra. Auf sich allein gestellt bräuchte ein Mikroplastikpartikel aufgrund seiner geringen Dichte Ewigkeiten, bis er irgendwann einmal das Ozeanbett erreicht – vorausgesetzt, seine Reise würde nicht schon zuvor durch Wellenbewegungen, Strömungen oder Schichtungen in der Wassersäule aufgehalten. Die Einbindung in absinkendem Meeresschnee könnte hingegen einen beschleunigten Fahrstuhltransport in die Tiefsee bedeuten. Gleichzeitig entwickeln sich in dieser Schwebemasse neue Miniaturökosysteme: Wie in allen Segmenten der Wassersäule würden sich auch hier Mikroorganismen an die Plastikpartikel andocken, die ihnen als Energiequelle dienen. „An diesem Punkt setzt eine weitere Forschungsfrage von uns an“, erläutert Zandra. „Inwieweit können spezifische mikrobielle Gemeinschaften, die auf mikroplastischem Meeresschnee wachsen, zum Abbau von Plastik beitragen?“ Dieser Frage kommt auch deswegen besondere Bedeutung zu, da der in den oberen Wasserschichten noch mögliche Abbau durch UV-Strahlung mit zunehmender Tiefe kontinuierlich an Wirkung verliert. „Zusammen mit unseren Stockholmer Kollegen möchten wir die chemische und bakterielle Zusammensetzung der marinen Schneeproben nach unserer Rückkehr mittels Infrarotspektroskopie und DNA-Sequenzierung entschlüsseln“, beschreibt Zandra die abschließende Phase des Forschungsplans.
Mit den beiden Doktorandinnen stehe ich nun vor dem Gerät, das sogleich in den Pazifik hinabgeschickt werden soll, um die marinen Schneeflocken einzufangen. Sein Name macht der Bestimmung alle Ehre: Marine Snow Catcher (MSC). Der MSC besteht aus einer 50 Liter Wasser fassenden Flasche, die in zwei ineinander übergehende Kammern unterteilt ist. Im Gegensatz zum oberen, 45 Liter fassenden Teil ist das untere 5 Liter-Segment mit transparenten Seitenwänden versehen; durch diese können Scheinwerfer gerichtet werden, um die Sichtbarkeit des hier abgesetzten Meeresschnees zu verbessern. Die untere Kammer kann vom Rest des Snow Catchers abgetrennt und zwecks näherer Untersuchung ins Labor gebracht werden.
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„Zu Beginn der Expedition hatten wir für die beiden Probenahmen, die wir pro Station durchführen, zwei unterschiedliche Meerestiefen gewählt“, erklärt mir Sophia. „Die erste oberhalb, die zweite unterhalb des tiefen Chlorophyllmaximums.“ Das tiefe Chlorophyllmaximum (DCM) hatten wir bereits im Zusammenhang mit dem Forschungsprojekt der AWI-Doktorandin Mine Banu Tekman und ihren in situ-Pumpen kennengelernt: Darunter versteht man den Bereich der Wassersäule, in dem sich die höchste Chlorophyllkonzentration, also die Hauptmasse des Phytoplanktons befindet, das mit Hilfe der Photosynthese aus Kohlenstoffdioxid und Nährstoffen seine Körpersubstanz (Biomasse) aufbaut. Zu diesem pflanzlichen Plankton gehören vor allem Algen (z. B. Kiesel-, Grün- und Goldalgen), „Panzergeißler“ (Dinoflagellate) und Cyanobakterien. Um den genauen Ort des DCMs in der Wassersäule herauszufinden, gehen die beiden Doktorandinnen des ACES genauso vor wie Mine mit ihren in situ-Pumpen: Sie warten die Daten ab, die uns die zuvor ausgesandte CTD-Rosette auf dem Weg zum Meeresgrund über ihren PAR-Sensor liefert. „Die Idee hinter unseren beiden Probentiefen war, dass hier eine unterschiedliche Zusammensetzung des Meeresschnees zu erwarten ist und wir diese somit getrennt voneinander untersuchen und vergleichen wollten. Oberhalb des DCMs in ca. 50 Metern würde der Schnee noch verstärkt auf Zoo- und Bakterioplankton zurückzuführen sein, unterhalb des DCMs dann zu einem weitaus höheren Anteil auf pflanzliches Plankton“, beschreibt Zandra die ursprüngliche Forschungsstrategie. „Ab der dritten Station haben wir uns dann aber in beiden Probenahmen nur noch auf den Bereich unterhalb des DCMs konzentriert. Aus folgendem Grund: In keiner unser bisherigen Wasserproben haben wir auch nur eine einzige Flocke Meeresschnee gefunden!“ Der Strategiewechsel der beiden Doktorandinnen wird schnell verständlich, wenn wir uns veranschaulichen, dass das DCM als Ort mit der größten Algendichte die Wolkendecke darstellt, von der aus der Großteil des abgestorbenen Phytoplanktons abwärts rieselt. Es galt also, die Wahrscheinlichkeit zu maximieren, doch noch erfolgreich Schnee zu „catchen“; nicht zuletzt um, soweit möglich, den Worst Case – von der Forschungsreise ohne Probematerial zurückzukehren – zu verhindern.
Unter diesen Vorzeichen kommt der nun bevorstehenden Probennahme durchaus eine gewisse Dramatik zu. Es ist soweit! Draußen ist es stockdunkel. Die Nachtschichten inmitten des Pazifiks haben immer diesen sonderbaren Charme einer noch einmal gesteigerten Abgeschiedenheit vom Rest der Welt. Während der Snow Catcher im gleißenden Scheinwerferlicht des Windenkrans in den schwarzen Fluten verschwindet, erklärt mir Sophia noch einige interessante Details zum Einsatz des Geräts: „Um die natürliche Zusammensetzung des Meeresschnees nicht zu verfälschen, ist es wichtig, beim Herablassen des Snow Catchers die Verwirbelungen in seiner unmittelbaren aquatischen Umgebung so gering wie möglich zu halten. Aus diesem Grund ist das Gerät zum einen so konstruiert, dass das Wasser während der Abwärtsbewegung durch zwei große Öffnungen frei durch die Flasche hindurchströmen kann. Ferner lassen wir das Gerät immer lieber etwas langsamer in die Tiefe reisen, um den Meeresschnee in der Wassersäule so wenig wie möglich künstlich nach unten zu drücken.“
Mit Erreichen der Zieltiefe von 400 Metern ist es nun an der Zeit, die Probennahmeflasche des Snow Catchers von Bord aus zu schließen. Dazu bringen die Wissenschaftlerinnen am Drahtseil einen mit Gewicht beschwerten „Boten“ an und lassen ihn hinab in die Tiefe sausen – beim Aufschlag auf den Snow Catcher löst der Bote dann den für die Schließung der Flasche erforderlichen Spannmechanismus aus.
Einige Zeit später steht der Snow Catcher dann wieder triefend vor uns auf dem Schiffsdeck. Meine Neugierde, durch die Sichtscheibe im unteren Teil des Geräts vielleicht die allererste Schneeflocke zu erhaschen, ist groß – doch wird sie unsanft ausgebremst: „Wir müssen jetzt erst einmal abwarten und den Snow Catcher zwei Stunden lang aufrecht so stehen lassen, damit die marinen Schneepartikel auf den Boden sinken können“, erklärt mir Zandra. Es bleibt mir also nichts anderes übrig, als mich noch ein wenig in Geduld zu üben (…)
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