Forschung

Was die Forschung untersucht und herausfindet, wird durch  Wissenstransfer greifbar und verständlich.
Und ermöglicht so sinnvolles und effektives Handeln für die Meere .

Schnell sinkende Quallen fördern die Kohlendioxid-Aufnahme der Ozeane

Ansammlung von Quallen im freien Ozean. Das sogenannte gelatinöse Plankton, zu dem Quallen gehören, könnte eine größere Rolle beim Transport von Kohlenstoff ins Innere des Ozeans spielen, als bisher vermutet wurde.

Schnell sinkende Quallen fördern die Kohlendioxid-Aufnahme der Ozeane
– Experimente zeigen erstmals hohe Sink-Geschwindigkeiten für gelatinöses Plankton –

28. Mai 2013/Kiel. Wie viel Kohlendioxid (CO2) werden die Ozeane zukünftig aufnehmen können? Um mehr über diesen unschätzbaren Service der Meere für das Klima herauszufinden, untersuchen Wissenschaftler unter anderem die Sink-Geschwindigkeiten von abgestorbener Organismen. Die wachsende Menge an gelatinösem Plankton könnte helfen, das CO2-Problem zu mindern. Denn in Feld- und Laborexperimenten zeigten Forscher des GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, dass tote Quallen und Manteltiere weitaus schneller absinken als Phytoplankton und Meeresschnee. Sie konsumieren Plankton und im Wasser schwebende Partikel besonders zügig und tragen damit in besonderem Maße zum Export von Biomasse und Kohlenstoff in die tieferen Schichten des Ozeans bei.

Die Ozeane nehmen etwa 25 Prozent des durch menschliche Aktivitäten freigesetzten Kohlendioxids (CO2) auf. Seit Beginn der Industrialisierung haben sie bereits die Hälfte des anthropogenen CO2 absorbiert. Millionen mikroskopisch kleiner Plankton-Organismen machen diesen unschätzbaren Service überhaupt erst möglich: Verschiedene Arten verwandeln im Meerwasser gelöstes Kohlendioxid aus der Atmosphäre durch Photosynthese in organischen Kohlenstoff und anderes biologisch verwertbares Material. Quallen und pelagische Tunikaten, im Wasser schwimmende Manteltiere, leben von kleinerem Plankton. Wenn sie am Ende ihrer Lebenszyklen zum Meeresboden sinken, nehmen sie Kohlenstoff mit hinab, speichern ihn in der Tiefe oder geben ihn als Nahrung weiter. So kann sich in den oberen Schichten neues CO2 lösen. Darüber hinaus bauen kalkbildende Organismen anorganischen Kohlenstoff in ihren Kalkschalen ein. Auch sie unterstützen die biologische Pumpe.

Um die Effizienz der biologischen Kohlenstoffpumpe besser abschätzen zu können, benötigen Wissenschaftler Informationen über die Sink-Geschwindigkeiten der unterschiedlichen Organismen. Gemeinsam mit Kollegen aus Deutschland, Spanien, Großbritannien und den Vereinigten Staaten führte Dr. Mario Lebrato, Biologischer Ozeanograph in der Arbeitsgruppe von Prof. Andreas Oschlies am GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, daher Feld- und Laborexperimente mit gelatinösem Plankton durch. In ihrem neuesten Artikel im internationalen Fachmagazin „Limnology and Oceanography“ geben die Forscher erstmals die Sink-Geschwindigkeiten für organische Überreste von Quallen und pelagische Tunikaten an. Diese Informationen ergänzen einen früheren Artikel im der selben Fachzeitschrift zur Exporteffizienz dieser Tiere für Biomasse. In der Kombination ergibt sich erstmals eine belastbare Abschätzung für die globalen Exportkapazitäten von gelatinösem Plankton.

Für ihre Experimente sammelten die Forscher verschiedene Arten von Scyphozoen (Schirm- oder Scheibenquallen), Ctenophoren (Rippenquallen) und Thaliaceen, (Salpen) in der Ostsee, im Mittelmeer, im Atlantik und im Südpolarmeer. Den Sinkprozess beobachtete und filmte Dr. Pedro de Jesus Mendes vom OceanLab Bremen in mit Meerwasser gefüllten Kunststoff-Zylindern. Anschließend wurden die Verhältnisse von organischem Kohlenstoff und Stickstoff der trockenen Biomasse sowie deren Gewicht gemessen. Der Kieler Exzellenzcluster „Ozean der Zukunft“, das European Project on Ocean Acidification (EPOCA), das Deutsche Verbundprojekt zur Ozeanversauerung BIOACID (Biological Impacts of Ocean Acidification) und das amerikanische National Science Foundation Office for Polar Programs unterstützen die Arbeiten.

„Die Sinkgeschwindigkeit des gelatinösen Planktons ist viel, viel höher als wir erwartet hatten, etwa 500 bis 1.600 Meter pro Tag“, resümiert Lebrato. „Und, was Forscher, die sich mit der biologischen Kohlenstoffpumpe beschäftigen, wirklich erstaunte: Sie ist höher als die des nicht-kalkbildenden Phytoplanktons und des Meeresschnees – den wichtigsten Quellen für sinkende Partikel und organischen Kohlenstoff für den inneren Ozean.“ Durch schnelleres Herabsinken erreichen die Biomasse und ihre Bestandteile die Tiefe ohne weiter zersetzt zu werden. Dort setzt mikrobieller Abbau CO2 frei, das am Boden ohne Kontakt zur Atmosphäre über Jahrtausende gespeichert werden kann. Außerdem erhalten benthische Organismen durch das schnelle Herabsinken hochwertigere Nahrung. Auf Festlandsockeln und in Hanglagen kann Biomasse den Meeresboden innerhalb eines Tags oder noch zügiger erreichen.

Innerhalb der untersuchten Arten hatten Scyphozoen im Durchschnitt den höchsten Kohlenstoffgehalt (26,97 Prozent), gefolgt Thaliaceen (17,20 Prozent) und Ctenophoren (1,40 Prozent). Der Kohlenstoffgehalt des gelatinösen Planktons ist im Durchschnitt zwar niedriger als der des Phytoplanktons oder von Meeresschnee. Aber seine großen Populationen, die sich über Hunderte von Quadratkilometern in den Ozeanen ausbreiten, können in Kombination mit der hohen Sink-Geschwindigkeit große Mengen an Kohlenstoff zum Meeresboden transportieren.

„Unser Datensatz gibt einen ersten Überblick und Vergleichsmöglichkeiten für Modellierer und Experimentierer. Spätere Studien können die Bedeutung von gelatinösem Plankton für den Kohlenstoffexport und die Effizienz der biologischen Pumpe weiter vertiefen“, urteilt Lebrato. „Wir werden häufig gefragt, wie viel organischen Kohlenstoff und CO2 das gelatinöse Plankton weltweit in die Tiefe tragen könnte, ob seine Kapazitäten denen von Phytoplankton und Meeresschnee ähneln. Und ob eine Zunahme von Quallen in der Zukunft den Export von organischem Kohlenstoff und die CO2-Speicherung fördern könnte. Weil bis vor kurzem nur wenige Menschen glaubten, dass die Quallen eine wichtige Rolle im Kohlenstoffkreislauf spielen könnten, wurden diese Tiere von den großen biogeochemischen Forschungsprogramme ausgeschlossen. In der Folge sind die verfügbaren Daten bis jetzt mager, und wir stehen erst am Anfang, die grundlegenden Eigenschaften zu begreifen, die es uns ermöglichen, ein besseres Verständnis der Rolle von Quallen und pelagischen Tunikaten im den globalen Kohlenstoffkreislauf zu begreifen.“

Links:
www.futureocean.org – Exzellenzcluster „Ozean der Zukunft“
www.bioacid.de – BIOACID
www.epoca-project.eu – EPOCA

Originalartikel:
Lebrato, M., de Jesus Mendes, P., Steinberg, D. K., Cartes, J. E., Jones, B. M., Birsa, L. M., Benavides, R. und Oschlies, A. (2013) Jelly biomass sinking speed reveals a fast carbon export mechanism Limnology and Oceanography, 58 (3), http://dx.doi.org/10.4319/lo.2013.58.3.1113
Lebrato, M., Pahlow, M., Oschlies, A., Pitt, K. A., Jones, D. O. B., Molinero, J. C. und Condon, R. H. (2011) Depth attenuation of organic matter export associated with jelly falls Limnology and Oceanography, 56
http://dx.doi.org/10.4319/lo.2011.56.5.1917
Lebrato, M., Pitt, K. A., Sweetman, A. K., Jones, D. O. B., Cartes, J. E., Oschlies, A., Condon, R. H., Molinero, J. C., Adler, L., Gaillard, C., Lloris, D. und Billett, D. S. M. (2012) Jelly-falls historic and recent observations: a review to drive future research directions Hydrobiologia, 690 (1), http://dx.doi.org/10.1007/s10750-012-1046-8

Ranga Yogeshwar erhält Meerespreis 2013


Prof. Mojib Latif (li.), GEOMAR-Direktor Prof. Peter Herzig (2.v.l.), Moderatorin Annika de Buhr, GEOMAR Verwaltungsdirektor Michael Wagner (2.v.r) und Christian Maaß von der Deutschen Bank (re.) gratulieren dem Preisträger Ranga Yogeshwar. Foto: J. Steffen, GEOMAR

Ranga Yogeshwar erhält Meerespreis 2013
Bekannter Wissenschaftsjournalist wird am Kieler GEOMAR geehr

21.05.2013/Kiel. Neues entdecken, verstehen und auch komplizierte Dinge einfach erklären, das ist das Metier des Physikers und Wissenschaftsjournalisten Ranga Yogeshwar. So vermittelt er auch komplexe wissenschaftliche Sachverhalte einer breiten Öffentlichkeit. In Anerkennung dieser besonderen Leistungen wird ihm vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel und der Deutschen Bank der diesjährige Meerespreis verliehen. Ranga Yogeshwar erhält die mit 10.000 Euro dotierte, von der Deutschen Bank gestiftete Auszeichnung im Rahmen einer Festveranstaltung am 21. Mai in Gegenwart des schleswig-holsteinischen Ministerpräsidenten Torsten Albig. Die Laudatio hält der international renommierte Klimaforscher Professor Mojib Latif.

September 2011, Fjord vor Trondheim, 200 Meter Tiefe. Fasziniert blickt Ranga Yogeshwar aus dem großen Frontfenster des Tauchbootes JAGO. Vor ihm liegt die für ihn bisher unbekannte Welt der Kaltwasserkorallen. Filigrane Korallenstöcke von weiß bis rot erstrahlen im Scheinwerferlicht des Unterwasserfahrzeugs des GEOMAR. Die Eindrücke, die er auf seinem Tauchgang sammeln konnte, präsentierte Ranga Yogeshwar in seiner Fernsehsendung „Quarks & Co“.

In seinen Fernsehbeiträgen, zu denen auch „Die große Show der Naturwunder“ gehört, beleuchtet er naturwissenschaftliche Themen aus verschiedensten, teils ungewöhnlichen Blickwinkeln und vermittelt die zum Teil komplexen Zusammenhänge einem breiten Publikum auf verständliche Weise. In Anerkennung seiner Leistungen auf dem Gebiet der Wissenschaftskommunikation erhält er deshalb vom GEOMAR und der Deutschen Bank den Meerespreis 2013. Die Auszeichnung ist mit 10.000 Euro dotiert und wird von der Deutschen Bank gestiftet.

„Ranga Yogeshwar hat eine ungewöhnliche Gabe. Als Physiker bringt er zum einen die Fähigkeit mit, komplexe Sachverhalte zu verstehen. Zum anderen ist er, anders als viele Wissenschaftler, in der Lage, diese mit einfachen Worten und Beispielen zu erklären“, sagt Professor Peter Herzig, Direktor des GEOMAR. „Gerade im Bereich der Meeresforschung erfahren wir jeden Tag wieder, dass physikalische, chemische, biologische und geologische Prozesse eng miteinander verknüpft sind. Diese zu durchdringen, stellt bereits eine große Herausforderung dar. Ranga Yogeshwar geht hier noch einen Schritt weiter und übersetzt diese Zusammenhänge in verständliche Sprache. Für diese außergewöhnliche Leistung verleihen wir ihm mit großer Freude den diesjährigen Meerespreis“, so Herzig weiter.

In seinem Grußwort unterstreicht der schleswig-holsteinische Ministerpräsident Torsten Albig die Bedeutung der Meeresforschung für Schleswig-Holstein und die Notwendigkeit, wissenschaftliche Ergebnisse in verständlicher Form der Öffentlichkeit zu vermitteln. „Ranga Yogeshwar macht uns klüger und schafft es dabei, Wissen spannend und unterhaltsam zu vermitteln. Es ist enorm wichtig, möglichst viele Menschen für die Schutzwürdigkeit der Meere zu sensibilisieren“, so Albig.

Der bekannte Klimaforscher Professor Mojib Latif hebt in seiner Laudatio ferner Yogeshwars Bestreben hervor, immer wieder eindringlich und gleichzeitig verständlich, aber stets exakt in der wissenschaftlichen Beweisführung, auf die Folgen von Umweltveränderungen im größten Ökosystem der Erde, dem Meer, hinzuweisen. „Das ist äußerst schwierig, aber von elementarer Bedeutung, denn wir müssen diesen Planeten auch für künftige Generationen in einem lebenswerten Zustand erhalten“, sagt Professor Latif.

Für die Deutsche Bank würdigte Thorsten Frahm, verantwortlich für die Geschäftskunden der Deutschen Bank in Hamburg und Schleswig-Holstein, den Preisträger. „Ranga Yogeshwar begeistert gerade auch viele junge Menschen für die spannende Welt der Wissenschaft. Mit seinem beeindruckenden kommunikativen Talent und persönlichen Engagement führt er uns immer wieder vor Augen, wie wertvoll und gleichzeitig gefährdet die Meere sind. Wir freuen uns sehr, als Deutsche Bank nun zum fünften Mal den Meerespreis stiften zu können.“

Die Preisverleihung findet im festlichen Rahmen mit rund 300 Gästen am Kieler GEOMAR statt. Die bekannte TV-Moderatorin Annika de Buhr führt durch ein abwechslungsreiches 1 ½ stündiges Programm. „Die Verleihung des Meerespreises ist für uns immer ein ganz besonderes Ereignis, bei dem wir nicht nur einen herausragenden Preisträger ehren, sondern auch ein attraktives Rahmenprogramm für unsere Gäste anbieten“, erläutert Professor Herzig. „Der Meerespreis hat in den vergangenen Jahren zunehmende Bedeutung erlangt und ist damit zur wichtigsten Auszeichnung auf dem Gebiet der Meeresforschung in Deutschland geworden.“

Hintergrundinformation:
Der GEOMAR – Deutsche Bank Meerespreis:
Der Preis wird seit 2009 jährlich an Persönlichkeiten vergeben, die sich besonders um die Meeresforschung und die Vermittlung von „Meer-Wissen“ verdient gemacht haben. Er ist mit 10.000 Euro dotiert. Die bisherigen Preisträger sind der Klimaforscher Prof. Dr. Mojib Latif, die Meeresbiologin Prof. Dr. Karin Lochte, der Bestsellerautor Frank Schätzing und seine Exzellenz, der Premierminister der Republik Kap Verden, José Maria Neves.

Ranga Yogeshwar wurde 1959 in Luxemburg als Sohn eines indischen Ingenieurs und einer luxemburgischen Künstlerin geboren. Seine frühe Kindheit verbrachte er überwiegend in Indien. Nach dem dortigen Grundschulbesuch folgte später das Abitur in Luxemburg. Ranga Yogeshwar studierte Physik („Experimentelle Elementarteilchenphysik und Astrophysik“) an der RWTH Aachen und arbeitete am Schweizer Institut für Nuklearforschung (SIN), am CERN in Genf sowie am Forschungszentrum Jülich.
Der Physiker kam 1987 als Redakteur zum Westdeutschen Rundfunk Köln und leitete mehrere Jahre die Programmgruppe Wissenschaft. Seit 2008 arbeitet er als unabhängiger Journalist und Autor. Yogeshwar hat zahlreiche TV-Sendungen entwickelt, produziert und moderiert und zählt zu den bekanntesten Wissenschaftsjournalisten in Deutschland. Seine Bücher sind Bestseller und wurden in mehrere Sprachen übersetzt. Ranga Yogeshwar ist Vater von 4 Kindern und lebt mit seiner Familie in der Nähe von Köln. (Text von www.yogeshwar.de/)

Links:
www.geomar.de – GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel.

www.yogeshwar.de/ – Ranga Yogeshwar

Gehört pumpenden Weichkorallen die Zukunft in Riffen?

Gehört pumpenden Weichkorallen die Zukunft in Riffen?

In vielen tropischen Korallenriffen haben Forscher des ZMT eine interessante Entdeckung gemacht: Weichkorallen der Familie Xeniidae, die sogenannten Straußenkorallen, breiten sich immer mehr aus. Eine Besonderheit dieser sesshaften Tiere sind ihre pulsierenden Bewegungen – liegt darin der Schlüssel ihres Erfolgs?

Wie Vogelflügel öffnen und schließen sich die gefiederten Polypententakeln der Straußenkorallen. Diese Weichkorallen führen pulsierende Bewegungen aus – eine Seltenheit bei sesshaften Meeresorganismen. Lange war unbekannt, welchen Zweck das unermüdliche Pulsieren erfüllen soll – es kostet ja vor allem Energie!

Kürzlich publizierte ein israelisches Forscherteam der Universität in Jerusalem erste Erkenntnisse zu diesen Bewegungen in der renommierten Zeitschrift PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences USA). Riffökologen des Leibniz-Zentrums für Marine Tropenökologie – ZMT haben jetzt in PNAS dazu Stellung genommen und ordnen diese Ergebnisse in einen breiteren ökologischen Kontext ein. Dabei kommen sie zu einer erstaunlichen Prognose, wie tropische Korallenriffe sich in der Zukunft entwickeln könnten.

Für Straußenkorallen beschreiben die israelischen Forscher zwei wesentliche Vorteile des Pulsierens. Mit Hilfe ihrer symbiotischen Algen betreiben tropische Korallen Photosynthese, um Energie zu gewinnen. Hierbei wird Sauerstoff produziert, der durch das Pulsieren effektiv aus dem Korallengewebe abtransportiert wird – seine Anreicherung würde die CO2-Fixierung hemmen. Die Bewegungen führen auch dazu, dass Nährstoffe im Wasser besser an alle Polypen verteilt werden. Nach Berechnungen der israelischen Forscher beträgt der Aufwand für das Pulsieren maximal 56% der gewonnenen Energie. Das ist eine ökonomisch sinnvolle Investition.

Zum Vergleich zogen die Bremer Korallenriffökologen Christian Wild und Malik Naumann zwei weitere Organismen heran, die ebenfalls am Meeresboden leben und pumpende oder kontrahierende Körperbewegungen zeigen: die Mangrovenqualle Cassiopeia und eine Einzellerkolonie. Allen gemeinsam ist die Symbiose mit Mikroorganismen. Dabei kamen die Forscher zu dem Ergebnis, dass die aktiven Körperbewegungen bei allen drei Organismen erhebliche Vorteile für Stoffwechsel und Nahrungsversorgung bringen – und letztendlich das Wachstum kräftig ankurbeln.

Noch ein weiterer Effekt des Pulsierens könnte von großer Bedeutung sein: Bei der Photosynthese entstehen auch freie Sauerstoffradikale. Für den Stoffwechsel der Korallen sind diese sehr schädlich. Im Zuge der Ozeanerwärmung führen sie dazu, dass Korallen ihre symbiotischen Algen entlassen, bleichen und häufig absterben. Durch die Körperbewegungen werden jedoch auch diese Radikale vermutlich besser abtransportiert. Die Bremer Forscher halten es für sehr wahrscheinlich, dass pulsierende Weichkorallen daher gegenüber der Korallenbleiche besonders widerstandsfähig sind.

Robustheit und günstige Energiebilanz verschaffen den pulsierenden Weichkorallen einen erheblichen Konkurrenzvorteil im Riff. „Weltweit kann man in Korallenriffen inzwischen häufig einen Übergang von Steinkorallen, die bisher dominierten, zu Weichkorallen feststellen“ berichtet Christian Wild. „Steinkorallen sind jedoch wichtige Ökosystemingenieure, die das Funktionieren des gesamten Riffs über die Produktion von Kalk und die Abgabe von organischen Substanzen wie Zucker und Schleime steuern“. Die Bremer Forscher befürchten, dass Stoffkreisläufe im Riff entscheidend verändert werden könnten, mit negativen Folgen für die wertvollen Eigenschaften von Korallenriffen.

Publiziert in:
Wild C., Naumann M.S. (2013) Effect of active water movement on energy and nutrient acquisition in coral reef-associated benthic organisms.
Proceedings of the National Academy of Sciences USA

http://www.zmt-bremen.de/15.5.13.html

Wenn Algen das Riff erobern

Wenn Algen das Riff erobern

In den Riffen der Tropen konkurrieren Algen und Korallen miteinander um einen geeigneten Lebensraum. Fehlen die Algenfresser unter den Rifftieren, können sich die Algen unkontrolliert verbreiten. Korallenriffökologen des ZMT untersuchten jüngst die Auswirkungen von Überfischung in den Riffen des Roten Meeres.

In den Riffen der Tropen konkurrieren Algen und Korallen miteinander um einen geeigneten Lebensraum. Steinkorallen dominieren in einem gesunden Riff, Algen trifft man dort seltener an. Intensive Küstenfischerei und die Einleitung nährstoffreicher Abwässer ins Meer können jedoch dazu führen, dass sich dieses Verhältnis ändert. Forscher der Arbeitsgruppe Korallenriffökologie des Leibniz-Zentrums für Marine Tropenökologie (ZMT) untersuchten jüngst die Auswirkungen von Überfischung in den Riffen vor der ägyptischen Küste des Roten Meeres.

Fädige Turfalgen und fleischige Makroalgen siedeln im Riff bevorzugt auf festem Grund wie abgestorbenen Steinkorallen oder Steinen. In Schach gehalten werden sie durch sogenannte Weidegänger: vor allem Fische, wie Papagei-, Doktor- und Kaninchenfische, und Seeigel knabbern die Algen von den Korallen ab. Fehlen diese Algenfresser, können sich die Algen unkontrolliert im Riff verbreiten.

Um Überfischung zu simulieren, stellten der Riffökologe Christian Jessen und seine Kollegen in einem Saumriff des Roten Meeres zwei Arten von Käfigen auf: nach oben offene, die Seeigel, aber keine Fische fernhalten sollten, sowie geschlossene, die alle größeren Weidegänger aussperrten. Nach vier Monaten fanden die Riffforscher in den geschlossenen Käfigen eine Algenmasse, die um ein 17faches höher war als auf frei zugänglichen Vergleichsflächen und auch die Algenmenge in den halboffenen Käfigen um ein Vielfaches übertraf.

Erstmalig beschreibt die Forschungsarbeit quantitativ den Einfluss von verschiedenen Weidegängern im Roten Meer. „Wir fanden in den Käfigen auch zwei Braunalgenarten, die sonst nicht im Riff anzutreffen waren“, berichtet Christian Jessen, „sie könnten sich daher als Indikatoren für Überfischung von Weidegängern eignen, ein Problem, das in den Tropen weit verbreitet ist“.

Wuchernde Algenteppiche sind jedoch für ein Riff lebensbedrohlich. Sie überschatten die Korallen, entziehen dem Wasser Sauerstoff und besetzen freie Flächen im Riff, auf denen sich sonst die Larven der Korallen ansiedeln. Die Forscher vermuten zudem, dass die Algen durch das Ausscheiden von Nebenprodukten ihrer Photosynthese, vor allem Zucker, das Wachstum von bestimmten Bakterienarten ankurbeln. Dadurch gerät eine ausgewogene Lebensgemeinschaft aus dem Gleichgewicht, denn eine Koralle ist ein kleiner Mikrokosmos: im Polypengewebe tummeln sich neben symbiontischen Algen auch Bakterien, Viren und Pilze, die wichtige Stoffwechselfunktionen übernehmen.

Die Saumriffe des Roten Meeres gedeihen unmittelbar vor der Küste und bieten damit einen einfachen Zugang. Fischer haben hier ein leichtes Spiel. In der Tat fanden sich im Sortiment der Fischverkäufer im ägyptischen El Quseir viele Algenfresser wie Meeräschen und Kaninchenfische. „Bevölkerungswachstum und die boomende Tourismusbranche in der Region werden die Nachfrage nach frischem Fisch vermutlich noch steigern“, meint Christian Jessen. Ein veralgtes Riff, wie es an vielen Küsten der Tropen bereits anzutreffen ist, verliert jedoch seinen Artenreichtum und damit seinen ästhetischen und ökonomischen Wert.

Publikation:
Jessen, C., Wild, C. (2013) Herbivory effects on benthic algal composition and growth on a coral reef flat in the Egyptian Red Sea. Marine Ecology Progress Series, 476, pp. 9-21. http://www.int-res.com/abstracts/meps/v476/p9-21/

Indikator für marine Sauerstoffdefizitzonen in der zentralen Ostsee gefunden

IOW entdeckt in der zentralen Ostsee Indikator-Bakterium für marine Sauerstoffdefizitzonen

Warnemünder Forscher haben in der Ostsee ein dort bislang unbekanntes Bakterium aufgespürt, das künftig als „Anzeiger“ für Sauerstoffmangelzonen in Meeren auf der ganzen Welt dienen könnte. Der Einzeller namens SUP05 kommt auch in vielen anderen Meeresbereichen vor und hat sich offenbar auf den Abbau teilweise hochgiftiger Schwefelverbindungen spezialisiert, die unter Sauerstoffmangelbedingungen entstehen. Damit ist SUP05 nicht nur ein potentieller Indikatororganismus für die sich immer weiter ausbreitenden Mangelzonen, sondern wohl auch ein „Entgifter“, der zum Beispiel toxischen Schwefelwasserstoff abbaut, bevor er aus der Tiefe in die oberflächennahen Bereiche der Ostsee gelangt.

Als Folge des globalen Klimawandels nehmen weltweit Meeresgebiete zu, in denen Sauerstoffmangel herrscht. In diesen häufig auch als „Todeszonen“ bezeichneten Bereichen ist nur noch mikrobielles aber kein höheres Leben – zum Beispiel in Form von Fischen – mehr möglich. Die Wissenschaftler des IOW arbeiten daher mit Hochdruck daran, die Folgen dieses weltweiten Trends zu erforschen. Im Fokus stehen dabei die fast ausschließlich von Mikroorganismen gesteuerten Stoffumsetzungen in den Sauerstoffmangelzonen, die entscheidend dafür sind, welche unter Umständen giftigen Substanzen in angrenzende Meeresbereiche freigesetzt werden. Die von Natur aus sauerstoffarmen Becken der zentralen Ostsee eignen sich als ideales Modellsystem, um die Diversität und Aktivität der an den Stoffumsetzungen beteiligten Mikroorganismen zu studieren.

Warnemünder Wissenschaftlern ist es nun mithilfe molekularbiologischer Methoden gelungen, in den Sauerstoffdefizitzonen der Ostsee ein hier bislang unbekanntes Bakterium aufzuspüren, das dort eine mutmaßliche Schlüsselposition einnimmt. Das Bakterium mit der Kurzbezeichnung „SUP05“ ist bereits aus vielen anderen marinen Sauerstoffminimumzonen bekannt – so zum Beispiel aus Küstenauftriebsgebieten in Atlantik und Pazifik, aus dem Schwarzen Meer, aber auch aus Tiefsee-Hydrothermalquellen, wo der Einzeller Symbiosen mit Muscheln eingeht.

Die Forscher konnten die Existenz von SUP05 in der Ostsee nachweisen, in dem sie in Wasserproben aus den sauerstoffarmen Tiefen der Ostsee die enthaltene DNA analysierten: In den Proben fanden sie sogenannte 16S ribosomale RNA, die sich eindeutig dem bereits aus anderen Meeresregionen bekannten SUP05 zuordnen ließ.

Im nächsten Schritt schleusten die Wissenschaftler eine fluoreszierende Gensonde in die in den Wasserproben enthaltenen Zellen ein, die nur an die 16S ribosomale RNA von SUP05 bindet. Auf diese Weise war es möglich, die nun fluoreszierenden Zellen unter dem Mikroskop eindeutig zu identifizieren, auszuzählen und so die „Besiedlungsdichte“ festzustellen.

So wurden Wasserproben aus insgesamt acht verschiedenen und im Zeitraum von fünf Jahren durchgeführten Seereisen ausgewertet. Das Ergebnis: SUP05 kommt in den Sauerstoffmangelzonen der Ostsee ganzjährig vor und ist hier außerordentlich dominant – 15 bis 30 Prozent aller in den Proben enthaltenen Zellen waren SUP05-Zellen.

Über die Funktion von SUP05 in den Sauerstoffdefizitzonen ist nicht viel bekannt, da dieser Organismus, wie die meisten Bakterien auch, bisher nicht kultivierbar und damit im Labor nicht untersuchbar ist. Genetische Analysen aus anderen marinen Sauerstoffdefizitzonen deuten jedoch darauf hin, dass SUP05 eine wichtige Rolle bei der Oxidation von Schwefelverbindungen spielt, die in den sauerstofffreien Tiefen entstehen, darunter auch der giftige Schwefelwasserstoff. Deshalb kommt SUP05 weltweit und auch in der Ostsee wohl eine wichtige „Entgifter“-Funktion zu, welche die Menge des in die von Fischen belebten Oberflächenschichten gelangenden toxischen Schwefelwasserstoffs reduziert.

Der Nachweis von SUP05 in der Ostsee bedeutet aber auch, dass der Einzeller damit in praktisch allen bisher untersuchten marinen Sauerstoffdefizitzonen nachzuweisen war. Deshalb eignet sich dieses Bakterium hervorragend als Indikatororganismus für genau solche, sich immer weiter ausbreitende „Todeszonen“. In laufenden genetischen und physiologischen Untersuchungen versuchen die Warnemünder Wissenschaftler nun herauszufinden, welche Rolle SUP05 für die Stoffkreisläufe im Ökosystem Ostsee spielt. In einer Zusammenarbeit mit Arbeitsgruppen in Kanada und Chile soll außerdem untersucht werden, inwieweit sich das genetische Potential und die ökologische Rolle der Ostseebakterien von den SUP05-Populationen in den Ozeanen der Welt unterscheidet.

Die IOW-Studie zeigt einmal mehr, dass die Forschungsarbeit in der Ostsee – direkt vor der deutschen Haustür – immer auch Modellcharakter für viele andere Meeresregionen überall auf der Welt hat.

Originalpublikation:
Sabine Glaubitz, Katrin Kießlich, Christian Meeske, Matthias Labrenz und Klaus Jürgens: „SUP05 Dominates the Gammaproteobacterial Sulfur Oxidizer Assemblages in Pelagic Redoxclines of the Central Baltic and Black Seas”. Appl. Environ. Microbiol. 2013, 79(8):2767. DOI: 10.1128/AEM.03777-12.

Pazifik: Japaner finden gigantische Mengen Seltener Erden

… Seltene Erden sind ein Lebenselixier der Moderne: Sie gelten als unverzichtbar für die Herstellung von Handys, Fernsehgeräten, Akkus, Elektromotoren und Windkraftanlagen. Allerdings werden derzeit rund 90 Prozent der Metalle in China gefördert – was der Regierung in Peking eine machtvolle Position auf dem internationalen Markt beschert.

Die aber könnte künftig ins Wanken geraten, falls stimmt, was japanische Forscher nun melden: Sie haben nach eigenen Angaben ein gigantisches Reservoir von Seltenen Erden auf dem Grund des Pazifiks vor der japanischen Küste entdeckt.

Die Vorkommen liegen rund 2000 Kilometer südöstlich vor Tokio in einer Tiefe von 5800 Metern unter dem Meeresspiegel, wie die Behörde für Meeresbodenforschung und die Universität von Tokio am Donnerstag mitteilte. Der Boden enthalte mindestens 17 verschiedene Metalle und weise eine 20- bis 30-mal so hohe Konzentration wie die chinesischen Vorkommen auf. ….

Quelle und vollständiger Artikel
http://www.spiegel.de/wissenschaft/natur/japaner-finden-gigantische-mengen-seltener-erden-im-pazifik-a-890255.html

Say goodbye to the big fish in the ocean, and say hello to the small fish

Say goodbye to the big fish in the ocean, and say hello to the small fish.

http://newphoenix.info/?p=1793

Vancouver, British Columbia – Villy Christensen summed it up in a sentence: „Say goodbye to the big fish in the ocean, and say hello to the small fish.“

Christensen, a professor at the University of British Columbia and director of the new Nereus program that aims to predict the future of the world’s oceans, had good reason to give a warning so dire.

First, the good news. He says that there are still a lot of fish in the sea: There is about 2 billion tons of fish biomass in the ocean, which works out to about 661 pounds (300 kilograms) per person on the planet. Even better, the total biomass in the ocean is staying relatively consistent.

The bad news? The balance in the type of fish has shifted. Big fish in the ocean, like grouper and cod, have experienced a 55 percent decline in last 40 years. In their place are small, oily fish such as myctophids.

The fish that remain are fish humans aren’t so interested in catching or eating, Christensen explained here at the annual meeting of the American Association for the Advancement of Science. „Half the world’s fish are small, in the open oceans and not exploitable.“

For some fishermen in the northern seas, climate change seemed like a total win: as oceans warmed, fish moved northward, meaning a bigger catch. But this won’t continue to be the case, said William Cheung, a researcher at the fisheries center at the University of British Columbia.

Northern waters are able to absorb and hold more gases, particularly carbon dioxide, which is growing steadily in the Earth’s atmosphere. Increased carbon dioxide in ocean waters makes it more acidic, and so northern oceans are becoming acidic faster than other parts of the globe; and more acidic seawater means less oxygen available in the water, making it difficult for fish to grow to full size.

….Cheung developed a global model that includes more than 600 species of fishes and invertebrates, to investigate the combined impacts of multiple human stressors on marine fisheries potential catch. With warming alone, northern fishermen increase their catch potential by 30 percent. But with the addition of acidification, they end up losing more than they gain.

„Although it’s not a crystal ball, these models are a useful tool for developing scenarios,“ Cheung said.

Inspiriert von Tiefseeschwämmen: „Elastischer Kalk“ aus dem Labor

Inspiriert von Tiefseeschwämmen: „Elastischer Kalk“ aus dem Labor

Wissenschaftler erzeugen ein flexibles Mineral, indem sie das Skelett von natürlichen Schwämmen nachbilden

Wissenschaftler der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) und des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung haben ein neues Hybridmaterial geschaffen, das einen Mineralanteil von fast 90 Prozent besitzt, aber dennoch extrem flexibel ist. Sie haben dazu das Skelett von Tiefseeschwämmen als Vorbild genommen und die Schwammnadeln aus dem Mineral Calciumcarbonat und einem Protein des Schwamms nachgebaut. Minerale sind in der Regel sehr hart und spröde; sie spalten und brechen daher wie Porzellan. Umso überraschender ist es, dass das neue synthetische Material – ganz im Gegensatz zu dem Original aus der Tiefsee – flexibel ist wie Gummi. Zum Beispiel lassen sich die synthetischen Nadeln in eine U-Form biegen, ohne dass sie brechen. Diese ungewöhnliche Eigenschaft ist, wie die Wissenschaftler in einer Science-Veröffentlichung schreiben, hauptsächlich auf den Anteil organischer Substanz zurückzuführen. Dieser Anteil ist in dem neuen Material etwa zehn Mal so hoch ist wie in den natürlichen Spiculae, wie die Schwammnadeln auch genannt werden.

Spicula sind Skelettelemente, die in den meisten Schwämmen vorkommen. Sie unterstützen die Struktur und halten außerdem Feinde ab. Sie sind außerordentlich hart, stachelig und selbst mit einem Messer nur schwer zu schneiden. Mit diesen Eigenschaften liefern sie ein gutes Beispiel für ein leichtgewichtiges, festes und undurchdringbares Verteidigungssystem, wie es in Zukunft vielleicht auch für Körperrüstungen in Frage kommen könnte.

Die Wissenschaftler um Wolfgang Tremel, Professor an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz, und Hans-Jürgen Butt, Direktor am Max-Planck-Institut für Polymerforschung, haben sich von diesen Schwammnadeln inspirieren lassen und sie im Labor gezüchtet. Als Ausgangsmaterial wurde Calciumcarbonat in Form von Calcit und Silicatein-α verwendet. Silicatein-α ist ein Protein aus Kieselschwämmen, das in der Natur die Bildung von Silica, aus dem die Nadeln von Kieselschwämmen bestehen, aus löslicher Kieselsäure katalysiert. Im Labor wurde Silicatein-α eingesetzt, um die Selbstorganisation von Calcit-Nadeln – ähnlich wie in den Nadeln des Wimpern- oder Kronenkalkschwamms Sycon sp. – zu steuern. Auf diese Weise wurden Calcit-Nanokristalle aneinandergelagert und durch Silicatein-α „verklebt“. Nach sechsmonatiger Reifezeit war aus einem zunächst amorphen ein kristallines Material entstanden, in dem die Calcit-Nanokristalle wie bei einem Backstein-Mauerwerk aneinandergelagert und von dem Protein zementähnlich verklebt sind. Es entstanden Nadeln von 10 bis 300 Mikrometer Länge und 5 bis 10 Mikrometer Durchmesser.

Wie die Wissenschaftler, darunter Chemiker, Polymerforscher und der Molekularbiologe Professor Werner E. G. Müller der Universitätsmedizin Mainz, in der Science-Veröffentlichung außerdem schreiben, besitzen die synthetischen Nadeln über die genannten Besonderheiten hinaus auch noch die Eigenschaft, dass sie selbst in gebogenem Zustand Lichtwellen leiten können.

Veröffentlichung:
Filipe Natalio et al. Flexible Minerals: Self-Assembled Calcite Spicules with Extreme Bending Strength Science, 15. März 2013
DOI: 10.1126/science.1216260 http://www.sciencemag.org/content/339/6125/1298

http://www.ak-tremel.chemie.uni-mainz.de/index.php

Weitere Links:
http://www.youtube.com/watch?v=XNleh50Ug_k

Forscher finden Leben tief unter dem Meeresboden

Hunderte Meter unter dem Meeresboden sind Wissenschaftler auf Leben gestoßen. In den finsteren Tiefen, fernab von Sonnenlicht und Sauerstoff, ernähren sich Mikroorganismen von chemischen Verbindungen. Es ist der erste Blick in das größte Ökosystem der Erde.

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Forscher haben die Existenz von Lebewesen tief im Meeresboden nachgewiesen. Mikroorganismen, die Methan oder Sulfate verarbeiten können, gedeihen in der ozeanischen Erdkruste, berichtet das internationale Team um Mark Lever im Fachmagazin „Science“.
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Da der Meeresboden 60 Prozent der Erdoberfläche ausmacht, ist die kilometerdicke Kruste das größte Ökosystem der Welt – und die nun vorgelegte Studie lässt einen ersten Blick auf dessen Bewohner zu.

Die Wissenschaftler untersuchten Proben, die eine Expedition 2004 an der Ostflanke des Juan-de-Fuca-Rückens im Pazifik in zweieinhalb Kilometern Meerestiefe entnommen hatte. Das Basaltgestein stammt aus einem Bereich, der von gut 250 Metern Sediment bedeckt ist – dort herrschen Temperaturen von rund 64 Grad. Geformt hat sich die Kruste in diesem Bereich vor etwa 3,5 Millionen Jahren

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Den vollständigen Artikel finden sie hier

Spiegel Online: https://www.spiegel.de

Eisbärschutz bei Cites gescheitert

Eisbärschutz bei Cites gescheitert

Eiskalt abserviert

CITES-Artenschutzkonferenz lehnt besseren Schutz für Eisbären ab

Bangkok/München, 7. März 2013. Auf der CITES-Artenschutzkonferenz in Bangkok (Thailand) haben die Vertragsstaaten ein internationales Handelsverbot in erster Instanz abgelehnt. Nur 38 Länder stimmten für den Eisbär, 42 dagegen, bei 46 Enthaltungen (darunter die EU-Länder). „Die Hauptgefahr für den Eisbären ist natürlich der Klimawandel, aber die zusätzliche Bedrohung durch den internationalen Fellhandel hätte man heute ausschalten müssen“, kritisiert Sandra Altherr, die für die Artenschutzorganisation Pro Wildlife an der Konferenz teilnimmt.

http://www.prowildlife.de/PM_CitesEisbaer_Artenschutz_2013

Details zur Abstimmung der Staaten:
http://www.iisd.ca/download/pdf/enb2178e.pdf

Ursus maritimus:
The US introduced the proposal to transfer
the polar bear (Ursus maritimus) from Appendix II to Appendix
I (CoP16 Prop.3). Noting the projected decline in polar bear
habitat of 66% by 2050, and pointing to climate change, not
trade, as the main threat to the species, he said an Appendix I
listing “is not the solution, but is part of the solution” for the
protection of the species.
In extensive discussions, parties expressed divergent views,
differing on whether the polar bear met the scientific and trade
criteria for uplisting.

Among others, INDIA, LIBERIA, SENEGAL, UKRAINE,
NIGER, COMOROS and the CENTER FOR BIOLOGICAL
DIVERSITY supported the US proposal.
The RUSSIAN FEDERATION strongly supported the US
proposal, highlighting its concerns that legal international trade
facilitates illegal trade and poaching of Russian sub-populations.
ICELAND, JAPAN, KUWAIT, SOUTH AFRICA and the
ASSOCIATION OF WESTERN FISH AND WILDLIFE
AGENCIES opposed it. GREENLAND, on behalf of Denmark,
opposed the proposal on the grounds that the species does
not meet the biological criteria, noting the proposal was
recommended for rejection by the CITES Secretariat, IUCN,
TRAFFIC and the majority of the IUCN/Species Survival
Commission (SSC) Polar Bear Specialist Group.
CANADA rejected the US proposal, stating that the polar
bear does not meet the criteria for an appendix transfer and that uplisting the species would put the integrity of the Convention at risk. A representative of the territorial government of Nunavut,
Canada, spoke on behalf of the Arctic people of Canada and
opposed the US proposal. He underscored the relationship
between the Inuit and polar bear, and outlined domestic
management arrangements, which he said are dynamic and
adaptive. He stated CITES intervention is not in the best interest
of polar bears.

Noting efforts to find common ground and a constructive
way forward, IRELAND, on behalf of the EU and its Member
States and Croatia, presented an amendment to the US proposal.
He regretted that the gap between opposing positions among
range states had not yet been bridged. Recognizing the need for
CITES parties to engage in addressing climate change, he said
parties also “can and must” do more for the polar bear within
CITES, outlining the EU proposal to maintain the Appendix II
listing with an annotation describing a “package of measures,”
including for range states to set export quotas at subpopulation
levels and the AC to include the polar bear in the Review of
Significant Trade (RST) as an urgent case to review before
CoP17, along with several draft decisions.
Chair Caceres confirmed that, under Rule 23.5, any
representative may propose an amendment to a proposal to
reduce its scope or make it more precise, and said the EU
proposal does this. ISRAEL challenged the Chair’s ruling on the
validity of the EU proposal (CoP16 Inf. 44), claiming it did not
reduce the scope of CoP16 Prop.3. The motion went to a vote
and did not obtain a simple majority. It was not carried, with 26 voting in favor, 73 against and 15 abstaining.

The range states of NORWAY and GREENLAND, on behalf
of Denmark, supported the EU proposal, and suggested revisiting
CITES measures to protect the polar bear, including a possible
Appendix I listing, at CoP17, based on updated scientific
knowledge.
The US and NIGER opposed the EU proposal. The RUSSIAN
FEDERATION opposed the EU proposal, saying it preserves
the status quo. CANADA opposed the EU proposal, with an
Inuit representative, on behalf of Canada, stating that it would
undermine the management of polar bears by Inuit peoples and the Canadian government. EGYPT requested further clarification on the science.
BRAZIL welcomed the EU proposal but requested the
deletion of the decision directed to the parties, noting that it more appropriately falls under the mandate of the UN Framework Convention of Climate Change (UNFCCC). In response, IRELAND, on behalf of the EU and its Member States and Croatia, recognized that climate change is the main stress on the polar bear’s future and not a fundamental pillar of the draft decisions. He agreed to remove the decision related to climate change.

PARAGUAY requested clarification on declines in polar
bear population estimates from the IUCN Polar Bear Specialist
Group. IUCN said, inter alia : the global population of polar
bears is approximately 20,000-25,000, which is not small; the
area of distribution is not restricted; and the population has
not undergone a marked decline from a hypothesized baseline,
noting that each of these estimates is accompanied by a large
degree of uncertainty. Noting that CITES guidelines only specify
a 5 to 10 year timeframe when evaluating declines for Appendix
II species, she recommended clarifying the time periods on
which future declines can be estimated.
The NATURAL RESOURCES DEFENSE COUNCIL
(NRDC), also on behalf of the International Fund for Animal
Welfare (IFAW) and Humane Society International, noted,
inter alia , increases in prices for polar bear hides and quotas in
Canada, stressing that quotas in Canada are determined at the
subnational, not national, level. He urged parties to support the
US proposal.
INUIT TAPIRIIT KANATAMI stressed the potential impact
of the decision on the livelihoods of Inuit populations and urged
parties to oppose the US proposal.
The Committee voted on the EU proposal, with 63 in favor,
43 against and 17 abstaining. The Committee then voted on the
US proposal, with 38 in favor, 42 against and 46 abstaining.
Neither vote obtained the two-thirds majority needed to pass.

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