Was im Meeresboden steckt – Blogpost 5 vom 14. März 2018

Der Multicorer für den oberen Bereich bis 40 Zentimeter

Matthias Zabels Team holt mit dem sogenannten Multicorer zwölf Sedimentkerne gleichzeitig aus der Tiefe. Sedimentkerne – das sind Plexiglasrohre, die in den Schlamm abgesenkt werden und so ein Stück Meeresboden mit an die Oberfläche bringen. Diese Kerne decken den oberen Sedimentbereich ab: Ausgehend von der Bodenwasserschicht und der obersten Sedimentschicht reichen sie bis zu einer Tiefe von 40 Zentimetern. Das hört sich einfacher an, als es ist. Matthias Zabel erklärt die Problematik: “Den Multicorer fahren wir am Stahlseil. Wichtig ist es, dass der Windenfahrer auf den letzten Metern die Geschwindigkeit reduziert, damit es eine sanfte Landung gibt. Heute sind wir bei 8066 Metern Wassertiefe. Allein das Gerät abzusenken dauerte schon über zwei Stunden. Und man muss bedenken, dass bei der Tiefe das Gerät etwas abgetrieben wird und sich jede Schiffsbewegung beim Seilzug bemerkbar macht. Da ist Fingerspitzengefühl auf den letzten Metern gefragt. An der im Windendisplay angezeigten Kabelspannung erkenne ich den Moment, an dem das Gerät aufgesetzt hat. Dann muss es schnell gehen, damit das Gerät nicht wie ein Jojo auf und nieder geht. Auf meinen Zuruf per Bordfunk fährt der Windenfahrer die Winde sofort wieder hoch. Das klappt wunderbar. Ich bin begeistert, so viele gute Kerne hatte ich noch nie auf einer Ausfahrt.“

Die Ein­trä­ge vom Land las­sen sich gut von den Ein­trä­gen aus dem Meer un­ter­schei­den. Ei­sen, Ka­li­um, Alu­mi­ni­um und Si­li­zi­um sind ter­ri­gen, d.h. sie stam­men von Land. Kom­po­nen­ten aus dem Meer sind Kar­bo­na­te und der größ­te Tei­le des or­ga­ni­schen Ma­te­ri­als. Letzt­ge­nann­tes stammt aus dem Nah­rungs­netz, des­sen Grund­la­ge die Bio­mas­se der Pho­to­syn­the­se be­trei­ben­den Kleinst­le­be­we­sen (Phy­to­plank­tons) in den obe­ren licht­durch­flu­te­ten Was­ser­schich­ten ist.

Mikroorganismen zersetzen fast alles

Der nordwärts setzende Humboldtstrom entlang der Küste Chiles bewirkt, dass nährstoffreiches Tiefenwasser aufsteigt. Das ist wichtig für das Nahrungsnetz. Nur, wenn ausreichend Nährstoffe wie Ammonium, Nitrat, Phosphat und Metallionen wie Eisen vorhanden sind, können die photosynthetischen Algen sich vermehren und als Nahrungsgrundlage für andere Lebewesen dienen. Wenn sie absterben, sinken sie zum Meeresboden, werden dabei im Laufe des Abstiegs zersetzt zu flockigen Klumpen. Unten bilden diese Reste einen Teil des Sediments.

Aber das ist nicht das Ende ihrer Geschichte. Am und im Meeresboden ziehen andere Kleinstlebewesen Energie aus den Überbleibseln. Die Sedimentschicht wächst im Laufe der Jahrhunderte an. Von oben überdeckt neuer Nachschub kontinuierlich die früheren Schichten. In den obersten Schichten nutzen bestimmte Mikroorganismen den noch ausreichend vorhandenen Sauerstoff, der aus der Wassersäule ins Sediment eindringt. Sauerstoff ist ein effektives Oxidationsmittel. Weiter unten sind die Mikroorganismen auf alternative Oxidationsmittel wie Nitrat, Mangan, Eisen und Sulfat angewiesen. Untersucht man das Tiefenprofil dieser Stoffe, lassen sich daraus Parameter berechnen, die Aufschluss über die biologischen Aktivitäten im Sediment geben. Als Faustregel gilt, je steiler der Abfall des Profils, desto aktiver sind die jeweiligen Mikroorganismen. Sie sind dabei sehr effektiv: Übrig bleibt zum Schluss nur ungefähr 0,1% der Biomasse, die von oben herabregnete.

Der Atacama-Graben: Von Westen schiebt sich die Nazca-Platte unter die Südamerikanische Platte. Bei den tektonisch ausgelösten Hangrutschungen landet Sand aus dem Festland im Graben. Das lässt sich anhand der Tiefenprofile der Schwerelotkerne nachweisen (Diagramm links). Die östliche Grabenseite profitiert von Algenblüten. Das ist typisch für Auftriebsgebiete. Hier steigt nährstoffreiches Tiefenwasser nach oben und kurbelt die Biomasseproduktion an. Im rechten Schema sind die ungewöhnlich steilen Sedimentprofile von Sauerstoff und anderen Stoffen im Sediment gezeigt. Diese zeugen von der sehr hohen Bioaktivität des Grabens.
(Zeichnung: M. Schlösser)