Podcasts about auftriebsgebiet

Die Küstenregion vor Südwestafrika gehört zu den vier großen sogenannten Eastern Boundary Upwelling Systems, also zu den vier größten Küstenauftriebsgebieten der Erde. Obwohl die Auftriebsgebiete im Vergleich zur gesamten Ozeanfläche nur wenige Prozent bedecken, findet in diesen Hochproduktiv-Regionen der Großteil aller kommerziellen Fischfänge statt. Das Benguela-System ist dabei das produktivste Auftriebsgebiet weltweit und hat somit eine enorme sozio-ökonomische Bedeutung weit über die Grenzen Afrikas hinaus. Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderte Forschungsprojekt GENUS hat in sechs Jahren die komplizierten Zusammenhänge dieses Ökosystems erforscht und dabei direkte Messungen auf Forschungsschiffen mit Modell-Rechnungen kombiniert, um die Steuermechanismen und die saisonale wie zwischenjährliche Variabilität zu verstehen.

Meike Rüschkamp, Helmholtz-Zentrum Geesthacht

Anita Flohr, Leibniz-Zentrum für Marine Tropenökologie, Bremen

Dipl.-Ing. Matthias Birkicht, Leibniz-Zentrum für Marine Tropenökologie

Dr. Tim Rixen, Leibniz-Zentrum für Marine Tropenökologie

GENUS (Geochemistry and Ecology of the Namibian Upwelling System) ist ein Verbundvorhaben internationaler Forschungseinrichtungen unter der Leitung der Universität Hamburg, welches am Beispiel eines großen Küstenauftriebssystems, dem Benguela-Auftriebsgebiet vor der Küste Namibias, die Beziehungen zwischen Klimawandel, biogeochemischen Zyklen von Nährstoffen, klimarelevanten Gasen und Ökosystemstrukturen klären und modellierbar machen will. Der Benguela Strom ist eine der fruchtbarsten Meeresregionen der Welt. Kalte Meeresströmungen bringen nährstoffreiches Tiefenwasser an die Oberfläche. Das Gebiet ist bekannt für seinen großen Bestand an Fischen und Meeressäugern. Der GENUS-Podcast stellt am Projekt beteiligte Wissenschaftler und ihre Arbeitsgebiete vor. Die aktuellen Folgen sind im Rahmen der Forschungsreise M 103/1 auf dem deutschen Forschungsschiff Meteor entstanden.

Der Benguela-Strom, eine kalte Meeresströmung im Südatlantik, befördert vor der Küste Namibias nährstoffreiches Tiefenwasser an die Oberfläche. Der Planktonreichtum sorgt für einen großen Fischbestand. Auftriebsgebiete wie der Benguela-Strom sind hochproduktive marine Ökosysteme und liefern den größten Teil der weltweiten Fischereierträge. Wissenschaftler vom Zentrum für Marine Tropenökologie in Bremen untersuchen und dokumentieren die qualitative und quantitative Zusammensetzung der Fischpopulation im nördlichen Benguela-Gebiet. Welche Auswirkungen zeigen sich durch Überfischung und sich verändernde Umweltparameter?

Der Ozean ist der größte Speicher für Kohlendioxid, den wir kennen. Milliarden winzig kleiner Planktonalgen bauen das Treibhausgas bei der Photosynthese in ihren Stoffwechsel ein. Außerdem ist CO2 in Wasser löslich. Zwischen dem Ozean und der Atmosphäre findet ein permanenter Gasaustausch statt. Wissenschaftler vom Bremer Zentrum für Marine Tropenökologie interessiert, wie die Aufnahme und die Abgabe von CO2 im Benguela-Auftriebsgebeit zueinander im Verhältnis stehen. Wie sieht die Kohlenstoffbilanz im Meeresgebiet vor der Küste Namibias aus?

Stickstoff gehört zu den Grundbausteinen aller lebenden Organismen, sowohl an Land wie auch im Meer. Der Stickstoff im Ozean liegt meistens in anorganischen Verbindungen wie Nitrat, Nitrit oder Ammonium vor. Da Stickstoff in vielen Regionen ein limitierender Nährstoff ist, steuert die Verfügbarkeit von verwertbarem Stickstoff direkt die Primärproduktion von Phytoplankton (Algen), die die Grundlage des gesamten Nahrungsnetzes bilden. Untersuchungen der Universität Hamburg und des Helmholtz Forschungszentrums in Geesthacht zum Kreislauf sowie zu den Quellen und Senken von stickstoffhaltigen Verbindungen tragen im Rahmen des GENUS Projekts fundamental dazu bei, die Ökosystem-Struktur im Auftriebsgebiet vor Namibia besser zu verstehen.

Ein zentrales Anliegen im Projekt GENUS ist die Erforschung der Wassermassen im Benguela-Auftriebsgebiet. Woher kommen die Wassermassen - und welche Eigenschaften haben sie? Dafür werden physikalische Parameter wie der Salzgehalt und die Temperatur gemessen. Daran kann man ablesen, woher die Wassermassen aus dem Südatlantik stammen. Weiterhin sind die Strömungseigenschaften und die Schichtungen von Bedeutung. Dabei geben sowohl großskalige (mehrere Meter) als auch kleinskalige Messungen bis in den Millimeterbereich Aufschluss über die Beschaffenheit der Wassersäule. Zudem werden mit jedem Geräteeinsatz der CTD-Rosette auch Wasserproben aus unterschiedlichen Tiefen gewonnen, die dann an Bord des Forschungsschiffes auf weitere chemische und physikalische Eigenschaften beprobt werden. So entsteht ein ozeanographischer Überblick über das Auftriebsgebiet, der dann zum Verständnis des gesamten Ökosystems beiträgt.

Das Auftriebsgebiet vor Namibia ist eines der produktivsten Gebiete der Weltmeere. Die hohe organische Flußrate zur Sedimentoberfläche kann nicht vollständig abgebaut werden. Im inneren bis mittleren Schelfbereich akkumulieren dadurch hoch organische, bis zu 14 m mächtige, Diatomeenschlicke (EMEIS et al. 2004). Hier kommt es durch bakterielle Aktivität zur Sauerstoffzehrung bis zur Anoxis, zusammen mit der Bildung von Schwefelwasserstoff und Methan (EMEIS et al. 2004, WEEKS 2004). In solchen Sedimenten spielt die Denitrifizierung eine bedeutende Rolle im Stickstoffkreislauf (TYRRELL & LUCAS 2002). Die Denitrifizierung war lange Zeit nur von Bakterien bekannt, allerdings konnte sie mittlerweile auch für Foraminiferen nachgewiesen werden (RISGAARD-PETERSON et al. 2006, HØGSLUND et al. 2008). Nur in den am stärksten an Sauerstoff verarmten Sedimenten (O2 ≤ 0,3 ml l-1) des Diatomeengürtels vor Namibia wurde die Benthosforaminiere Virgulinella fragilis lebend (gefärbt) aufgefunden (vgl. auch ALTENBACH et al. 2002). Diese ist als Art bekannt, welche an ein sauerstoffarmes und sulfidisches Milieu angepasst ist (BERNHARD 2003) und damit als Proxy für solche Extremenhabitate gelten kann. Die bearbeiteten Proben wurden während der Ausfahrt M57 des Forschungsschiffes Meteor im Jahr 2003 im Zuge des DFG-Projekts Al 331/14-1 in 29-2074 m Wassertiefe vor Namibia gewonnen. Anhand der Proben konnten die Verteilungsmuster der Benthosforaminiferen des Diatomeengürtels und der anliegenden Bereiche verglichen werden. Hierfür wurden taxonomische und faunistische Auswertungen mit physikalischen und chemischen Analysen verglichen. Anhand der vorliegenden Ergebnisse kann der namibianische Schelf in vier Siedlungszonen (Gruppen A bis D) eingeteilt werden. Die A-Gruppe umfasst die flachsten Stationen, die von terrigenen Eintrag und Hydrodynamik stark geprägt sind. Die Stationen der D-Gruppe liegen im äußeren Schelf und am Kontinentalhang. Die Foraminiferen-Assoziationen und die geochemischen Parameter dieser Gruppe tendieren zu normal marinem Milieu. Die Stationen des Diatomeengürtels werden in die B-Gruppe mit lebenden Virgulinella fragilis und die C-Gruppe mit toten V. fragilis geteilt. Die Sauerstoffgehalte der B-Gruppe liegen nicht über 0,3 ml l1-, ansonsten können die beiden Gruppen B und C anhand der physikalischen und che-mischen Parameter nicht unterschieden werden. Das Auftreten von V. fragilis wird von einem Konsortium von drei weiteren Foraminiferen-Arten umrahmt. Ihr sporadisches, aber gemeinsames Auftreten auch in größerer Sedimenttiefe (bis 19 cm) lässt vermuten, dass sie aufgrund von erhöhten Sauerstoffgehalten an der Sedimentoberfläche in Richtung der Redoxkline in größere Sedimenttiefen migrieren. Auf ein pulsierendes Redoxpotential deuten Schwefelbakterien (SCHULZ & SCHULZ 2005) und sedimentchemische Untersuchungen (BORCHERS et al. 2005) hin. Auch die variierende Anzahl von teratologischen Gehäusen und die extrem niedrigen δ13C-Werten von V. fragilis dürften auf das zeitlich und lokal schwankende Redoxverhältnis zurückzuführen sein. Für zwei Arten des Konsortiums kann fakultative Denitrifizierung angenommen werden (RISGAARD-PETERSON et al. 2006, HØGSLUND et al. 2008). Daher dürfte sich das Konsortium durch temporäre oder persistierende Denitrifizierung ernähren, und somit in den Extremhabitaten Namibias erfolgreich siedeln. Für das Auftriebsgebiet vor Chile konnte dies in situ nachgewiesen werden (HØGSLUND et al. 2008). Die ältesten Vertreter der Gattung Virgulinella sind seit dem Oligozän (HAGN 1952, STOLYAROV 2001) bis in das Pliozän (REVETS 1991) bekannt. Sie zeigen eine extreme morphologische Ähnlichkeit zur rezenten Virgulinella fragilis. Sedimentologische Untersuchungen der namibianischen Schelfsedimente deuten auf reduzierende Verhältnisse seit dem Miozän hin (BATURIN 2002). Somit könnten in der Zukunft tiefer reichende Sedimentprofile eine lückenlose Aufnahme der Morphotypen, und somit der evolutiven Anpassung der Gattung vor Namibia, aufzeigen.