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Fahrtabschnitt MSM 03/1: Der nördliche Atlantik weist drei Eigenschaften auf, die ihn zu einem der interessantesten Meeresgebiete machen. Zum einen beginnt hier das Absinken von kalten und dichten Wassermassen nördlich von Grönland und Island und bildet dadurch einen wichtigen Faktor der globalen ozeanischen Wasserzirkulation, dem globalen Strömungsgürtel. Zum anderen transportiert die Verlängerung des Golf Stromes, die Nordatlantische Drift, warmes Oberflächenwasser bis nach Spitzbergen und beeinflußt so entscheidend das Klima in Europa. Schließlich fließen kalte Oberflächenwässer an der Küste Grönlands entlang südwärts und transportieren nährstoffreiches Wasser in den Süden. Während der letzten 15 Jahre ist mit Hilfe von kultivierungsunabhängigen Methoden die mikrobiellen Gemeinschaften in verschiedenen marinen Systemen sehr intensiv erforscht worden. Viele unbekannte und nicht kultivierte Organismen wie der weit verbreitete SAR11 Cluster wurden entdeckt und quantitativ verfolgt. Kürzlich wurden Genomanalysen ganzer mikrobieller Gemeinschaften initiiert (Metagenomics). Jedoch bleibt solche Forschung oft auf küstennahe Standorte beschränkt. Nur wenige Studien beschrieben bisher die mikrobielle Diversität, Struktur und Funktion im offenen Ozean und über ganze Meeresbecken hinweg. Das sogenannte AMT (Atlantic Meridional Transect) Programm ist eines dieser Studien, welche es sich zur Aufgabe gemacht hat, den gesamten Atlantischen Ozean von den britischen Inseln (50°N) bis zu den Falkland Inseln (50°S) zu untersuchen. Zweimal im Jahr werden in einem interdisziplinären Ansatz der Einfluß der biotischen (Phytoplankton, Zooplankton, Mikrobiologie) und abiotischen Faktoren (physikalischen und chemischen Parameter) auf die gesamte mikrobielle Gemeinschaft untersucht. Erste Ergebnisse dieser Studien bestätigten zum Beispiel die Einnischung von verschiedenen Ökotypen des wichtigen Primärproduzenten Prochlorococcus in distinkte Wasserkörper (Tiefe, Breitengrad) entlang des Atlantischen Ozeans. Eine erste Studie zur Erforschung des Picoplanktons nördlich des 50° Breitengrades stellte das PRIME Programm dar. Neuere Untersuchungen in dem Gebiet richteten sich auf die Bakterioplankton-Gemeinschaft von Tiefenwässern unterhalb von 1000 m. Für die Oberflächengewässer dieser Region jedoch fehlt eine genauere Untersuchung der Diversität, Struktur und Funktion der mikrobiellen Gemeinschaft mit modernen molekularbiologischen Methoden. Fahrtabschnitt MSM 03/2: Das Ziel der Forschungsfahrt ist die detaillierte Untersuchung des flachen Untergrundes im Logatchev Hydrothermalfeldam Mittelatlantischen Rücken (MAR) bei 15°N mit bis zu 15 m tiefen Bohrungen. Die Fahrt findet im Rahmen des DFG-SPP 1144 statt und komplettiert die bisher gewonnenen Oberflächenproben sowie die im Rahmen des ODP-Leg 209 gewonnenen Tiefen-proben. Das in 3000m Wassertiefe liegende und an Mantelgesteine gebundene Logatchev Hydrothermalfeld ist durch intensive Anreicherung an Kupfer, Gold, Kobalt und anderen Wertelementen am Meersboden und vermutlich auch im flachen Untergrund gekennzeichnet. Gleichzeitig sind die hydrothermalen Fluide an bestimmten Gasen wie CH4 und H2 sehr stark angereichert, was intensive Auswirkungen auf die an das Hydrothermalsystem gekoppelten Mikroorganismen hat. Die Mikroben sitzen auf den Oberflächen der Untergrundgesteine und Mineralpräzipitate im Bereich der hydrothermalen Austrittsstellen, wobei letztere spezifische ökologische Nischen bilden. Neben der Untersuchung der Tiefenzonierungen der Mineralisationen und Alterationen sowie deren Altersstellungen, ist die vermutete direkte Interaktion zwischen den Mikroorganismen (subsurface biosphere) und den hydrothermalen Mineralbildungen ein weiterer wichtiger wissenschaftlicher Aspekt. Auf der MSM03/2-Reise wird erstmals das ferngesteuerte Bohrgerät Rockdrill2 des British Geological Survey eingesetzt. Neben deutschen Wissenschaftlern der Fachrichtungen Lagerstättenkunde, Petrologie, Geochemie und Mikrobiologie werden britische Techniker und Ingenieure sowie Wissenschaftler aus Russland und China an der Fahrt teilnehmen.
FS MARIA S. MERIAN Expedition MSM06 umfasst drei Fahrtabschnitte, die zum Ziel haben den Hydrothermalismus sowie Tiefwasser-Ökosysteme im Atlantik zu untersuchen. Der erste Fahrtabschnitt konzentriert sich auf die Untersuchung von Kaltwasserkorallen-Ökosystemen im Golf von Cádiz. Das Hauptziel ist die Identifizierung der für die Korallenverteilung verantwortlichen Kontrollfaktoren. Zudem soll untersucht werden, wie sich die Korallenökosysteme in der Vergangenheit unter sich verändernden Umweltbedingungen entwickelt haben. Der zweite Fahrtabschnitt führt zum Logatchev-Hydrothermalfeld am Mittelatlantischen Rücken im westlichen N-Atlantik. Es ist geplant eine örtlich fokussierte Studie durchzuführen, um die Ursachen für zeitliche und örtliche Unterschiede in der Zusammensetzung von hydrothermalen Fluiden sowie deren Auswirkungen auf Vent-Lebensgemeinschaften zu erforschen. Fahrtabschnitt 3 führt zu einem weiter östlich, direkt südlich des Äquators, gelegenen Bereich des Mittelatlantischen Rückens. Hier soll der Einfluss großmaßstäblicher magmatischer und tektonischer Prozesse an Hydrothermalsystemen in vier verschiedenen Vent-Feldern untersucht werden. Um die genannten Detail-Untersuchungen in den einzelnen Untersuchungsgebieten durchführen zu können, ist v.a. der Einsatz eines ferngesteuerten Tauchroboters (ROV) auf allen 3 Fahrtabschnitten von besonderer Bedeutung. Dies unterstreicht, wie neue Technologien, wissenschaftliche Arbeiten zu einem bis dato unerreichten Niveau der Detailgenauigkeit verhelfen.
Die zweite Reise des FS MARIA S. MERIAN setzt sich aus physikalisch-ozeanographischen und biologischen Programmen zusammen. Der erste Fahrtabschnitt (Leitung Lherminier) führt ein französisches Langzeitprogramm zur Erfassung der atlantischen Umwälzbewegung (OVIDE) fort, bei dem ein hydrographischer Schnitt mit einem umfangreichen Tracerprogramm zwischen Portugal und dem südlichen Grönland aufgenommen wird. Der zweite Abschnitt (Leitung Meincke) ist ein Beitrag zum Hamburger Sonder-forschungsbereich 512, Teilprojekt „Der Ostgrönlandstrom – Indikator niederfrequenter Veränderlichkeit des Ausstroms aus dem System Arktischer Ozean/Europäisches Nordmeer“ und zum Grundprogramm des Alfred-Wegener-Institutes zum Thema „Langzeit-variabilität von Konvektion und Transporten in der Grönlandsee“. Auf dem dritten Abschnitt (Leitung Freiwald) werden neben einer polarforschungshistorischen Studie auf Spitsbergen biosedimentäre Systeme polarer Karbonatvorkommen auf den Schelfen Svalbards im Zusammenhang mit rezenter Klimavariabilität analysiert. Im letzten Abschnitt (Leitung Schauer) werden Langzeitmessungen zum Wassermassenaustausch zwischen Nordatlantik und dem Nordpolarmeer durch die Framstraße und zur Ökologie der polaren Tiefsee fortgeführt. MSM02/1 Im Rahmen eines 2002 begonnenen Langzeitprogramms OVIDE zur Erfassung der atlantischen Umwälzbewegung wird alle 2 Jahre ein hydrographischer Schnitt zwischen Portugal und dem südlichen Grönland aufgenommen. Der Schnitt besteht aus 95 CTD-Stationen und einem umfangreichen Tracer-Programm Begleitet werden die Messungen durch direkte Strömungsmessungen mit ADCPs, - einem im Schiff verankerten sowie einem mit der Rosette gefierten Gerät. Das Programm ist Teil des französischen Programms PNEDC und des inter-nationalen Programms CLIVAR. MSM02/2 Der Fahrtabschnitt MSM02 dient der Fortführung von zwei längerfristigen physikalisch-ozeanographischen Beobachtungsprogrammen der Universität Hamburg und des Alfred-Wegener-Institutes für Polar- und Meeresforschung. Mit Hilfe von in situ Messungen und realitätsnaher Model-lierung soll die saisonale bis zwischenjährliche Veränderlichkeit der Wassermassenzusammensetzung und –transporte sowohl des oberflächennahen und tiefen Ostgrönlandstromes als auch des Grönlandsee-Wirbels untersucht werden. Sie liefern die Daten zur Rolle der Prozesse im Europäischen Nordmeer, die den Eintrag von oberflächennahem Süßwasser und tiefen Overflows in den Nordatlantischen Ozean kontrollieren und damit die für das europäische Klima wichtige atlantische thermohaline Umwälzzirkulation steuern. MSM02/3 Die wissenschaftliche Zielsetzung der Reise MSM02/3 widmet sich der postglazialen Entwicklung benthischer Lebensgemeinschaften auf den Schelfen um Spitzbergen. Die Integration geologischer, biologischer, meeres-chemischer und ozeanographischer Fragestellungen ist durch die Expertise der Fahrtteilnehmer gesichert. Zusätzlich wird das Schicksal der gescheiterten Deutschen Arktis Expedition und ihrer Rettungsexpedition in den Jahren 1912 und 1913 erforscht und ein wichtiges, wenngleich tragisches Kapitel in der deutschen Polarforschung geschlossen. MSM02/4 Das Programm dient ozeanographischen und biologischen Langzeitstudien in der Framstraße. Im Rahmen des EU-geförderten Programms „DAMOCLES“ wird der ozeanische Austausch zwischen dem Nordatlantik und dem Nord-polarmeer bestimmt. Dazu wird seit 1997 auf 79°N ein Verankerungsarray betrieben, das jährlich ausgetauscht wird. Um die räumlichen Skalen besser aufzulösen, werden parallel dazu CTD-Messungen durchgeführt. Über den gleichen Zeitraum währen multidisziplinäre Untersuchungen im Bereich der Tiefsee-Langzeitstation AWI-„Hausgarten“. Neben einem zentralen Experimentierfeld in 2500 m Wassertiefe werden Stationen entlang zweier Transekte in 1000 - 5500 m Wassertiefe aufgesucht, um in biologischen, geochemischen und sedimentologischen Untersuchungen saisonale und mehrjährige Veränderungen identifizieren zu können. Dabei werden neben schiffsgebundenen Proben-nahmegeräten Lander und Verankerungen eingesetzt. Im Rahmen des DFG-Projekts “Biodiversity and ecology of deepsea copepods in polar seas – speciation processes and ecological niches in the homogeneous environment of the pelagic realm” werden die Biodiversität und die Ernährungsökologie dominanter Cope-podenarten der arktischen Tiefsee untersucht.
Fahrtabschnitt MSM 07/1 Transit Rostock - Las Palmas. Fahrtabschnitt MSM 07/2a Auf der Transitreise zwischen Las Palmas de Canaria und Walfischbai wird die Wirkung unterschiedlicher biogeochemischer Grundbedingungen auf Produktions/ Abbau-Gleichgewichte in den primären Ebenen des pelagischen Ökosystems untersucht. Auf einem Schnitt über den Äquator stehen die physikalischdynamischen Prozesse im äquatorialen Stromsystem im Vordergrund. Vor dem Kunene-Fluß sollen die benthischen Besiedlungsmuster mit funktionellen Mustern der Austauschdynamik zwischen Sediment und Wasser in Beziehung gesetzt werden. Fahrtabschnitt MSM 07/2b Die deutsche IMBER-Initiative (GIMBER) untersucht die Wechselwirkungen zwischen biologischen Ökosystemkomponenten, biogeochemischen und physikalischen Prozessen und menschlichen Einflüssen auf marine Ökosysteme. Im Benguela- Auftrieb wird untersucht, wie Effekte struktureller Unterschiede der primärproduzierenden Gemeinschaft (Flagellaten-/Diatomeen-plankton) weiter in das Nahrungsnetz propagieren und die trophischen Beziehungen in höheren Ebenen beeinflussen. Für wichtige pelagische Gruppen wie Copepoden, Euphausiaceen, gelatinöses Zooplankton, Fischlarven und mesopelagisches Nekton werden mit modernsten Methoden Daten zu Abundanz, Vertikalverteilung, Nahrungsspektren, Trophodynamik und physiologischen Raten erhoben. Sie bilden die Grundlage für trophische und biogeochemische Modelle im Rahmen des geplanten GIMBERProgramms und sollen Aufschluss über zu erwartende Folgen eines Regimewechsels in heimischen Gewässern geben. Synopsis Fahrtabschnitt MSM 07/3 Der dritte Fahrtabschnitt ist besonders auf die Durchführung von physiologischen Experimenten an Bord des Schiffes zugeschnitten. Aufbauend auf die großflächigere hydrographische und planktologische Aufnahme im Untersuchungsgebiet während des vorangegangenen Fahrtabschnittes sowie aktuellen Satellitenbildern zur Temperatur- und Chlorophyll-a Verteilung werden Organismen für die Experimente gefangen. Dabei werden in aussichtsreichen Gebieten kurze, küstennormale Schnitte bearbeitet, auf denen verschiedene Netze mit unterschiedlichsten Maschenweiten zum Einsatz kommen. Verschiedene Gruppen von Plankton werden untersucht: Copepoden, Euphausiaceen und Fischlarven stehen im Mittelpunkt. Über die in-situ Verteilung der Organismen werden Untersuchungen mit einem undulierenden Videoplanktonrekorder (OKI) Auskunft geben. Zum Abschluss der Stationsarbeiten wird ein Süd-Nord-Schnitt auf 11°30´O, der sich von 19 bis 14° S erstrecken soll. Die lange Überfahrt aus dem Untersuchungsgebiet nach Mindelo, Kapverden, wird für intensive physiologische Untersuchungen an Bord genutzt werden.
Die fünf Abschnitte der Meteor-Reise 48 führen in die Zone der Ostrandzirkulation des Südost-Atlantiks und verknüpfen ozeanografische, biologische, geologische und chemische Arbeiten im Bereich des Auftriebsgebietes vor der südwest-afrikanischen Küste sowie im Pelagial des Angolabeckens und des Kapbeckens. Die Arbeiten konzentrieren sich auf · die Biodiversität von Benthosgemeinschaften in Tiefseebecken, · biogeochemische Stoffkreisläufe und kurzskalige holozäne Klimavariationen im Auftriebsgebiet vor Namibia, · die Dynamik des Angola Domes und des Benguelastromes und die Entstehung des Südäquatorialen Gegenstroms im Atlantik, · die Verteilungen von Spurenelementen und natürlichen Radionukliden im Auftriebsgebiet vor Namibia, · den Einfluss mesoskaliger physikalischer Strukturen und Prozesse auf die Produktion des Zooplanktons im nördlichen Benguela-Auftriebssystem.
Die inhaltlichen Schwerpunkte der drei ersten Reisen des F.S. Maria S. Merian spannen sich von biogeochemischen Unter-suchungen der mittleren und nördlichen Ost-seebecken über Studien von Sedimentologie und Sedimenttransport in der westlichen Ostsee bis zu Untersuchungen der Tiefsee-biogeochemie im Golf von Cadiz. MSM01/1a-c: 16.02.-20.03.2006 Warnemünde – Stockholm – Helsinki-Warnemünde Die erste Reise untersucht auf drei Fahrtab-schnitten Auswirkungen der redox-bedingten Biogeochemie in Wechselwir-kung mit externen Stoffeinträgen in den zentralen und nördlichen Becken der Ostsee. Schwerpunkte sind die Funktion der nördli-chen Ostsee als Senke oder Transfergebiet für terrestrisch eingetragene Verbindungen, die Funktion mikrobieller Gemeinschaften im Eis und der Atmosphäre/Wasser–Austausch von Gasverbindungen. MSM01/2: 27.03. – 06.04.2006 Warnemünde - Warnemünde Die zweite Fahrt untersucht oberflächennahe Sedimente in Mecklenburger Bucht, Großem Belt, südlichem Kattegat, Arkonabeckens und nördlichem Bornholmbecken bezüglich ihrer Verteilung, Zusammensetzung und ihres Transportpotentials. MSM01/3: 27.03. – 06.04.2006 Kiel – Cadiz - Lissabon Die dritte Reise führt nach einem einwöchi-gen technischen Aufenthalt in Rostock und Kiel in den Golf von Cadiz mit Untersuchungen von biogeochemischen Stoffumsätzen, Fluid Flow und spezifischen Ökosystemen in der dortigen Schlammvulkanprovinz.
Die Meteor-Reise 60 besteht aus 5 Fahrtabschnitten im subtropischen Wirbel des Nordatlantiks von den Azoren bzw. Madeira bis zum tropischen Westatlantik. Fahrtabschnitt 1 konzentriert sich auf die Ökologie und Biogeochemie von sogenannten „Seamounts“ im östlichen Atlantik im Rahmen eines EU-Projektes; Fahrtabschnitt 2 umfasst, in Zusammenarbeit mit französischen Kollegen, detailierte seismische und geophysikalische Untersuchungen eines aktiven Segments des Mittelatlantischen Rückens; Fahrtabschnitt 3 ist eine multidisziplinäre (geologisch, biologisch und chemisch) Untersuchung über die Auswirkungen der hydrothermalen Zirkulation am Mittelatlantischen Rücken im Rahmen eines DFG-Schwerpunkt-programms; Fahrtabschnitt 4 ist einer physikalisch-ozeanographische Studie der langfristigen Variation der thermohalien Zirkulation in westlichen Becken des Atlantiks im Kontext des BMBF-CLIVAR programms gewidmet; und Fahrtabschnitt 5 schließlich, ist eine multidisziplinäre (chemisch/biologisch) Untersuchung über die CO2-Aufnahme und die biologische Pumpe in der Wassersäule des nordatlantischen Subtropenwirbels (DFG-Sonderforschungsbereich 460). Der erste Fahrtabschnitt der Reise M 60 dient der physikalischen, biogeochemischen und biologischen Probengewinnung im Rahmen des EU- Projektes OASIS (OceAnic Seamounts: an Integrated Study). OASIS ist ein interdisziplinäres Projekt mit 9 Partnern aus 5 europäischen Ländern und untersucht die funktionale Charakteristik von Seamount-Ökosystemen. Basierend auf 2 Fallstudien werden die Prozesse, die Seamount-Ökosysteme charakterisieren, und ihre Einflüsse auf den umgebenden Ozean beschrieben. Die wissenschaftlichen Ergebnisse, zusammengeführt in einem konzeptionellen Ökosystemmodell, werden Ausgangsbasis für die Entwicklung von generellen und ortspezifischen Managementplänen sein. Das primäre Ziel von OASIS, eine holistische Erfassung von Seamount-Ökosystemen, wird durch die Integration folgender Sachgebiete erreicht: a) Identifikation und Beschreibung der physikalischen Einflußkräfte auf Seamount-Ökosysteme b) Erfassung der Herkunft, Qualität und Dynamik partikulärer organischer Substanz in der Wassersäule und an der Sedimentoberfläche c) Beschreibung von Aspekten der Biodiversität und Ökologie von Seamount-Lebensgemeinschaften und Erfassung ihrer Dynamik und Produktionsmechanismen d) Modellierung der trophischen Ökologie von Seamount-Ökosystemen e) Anwendung der wissenschaftlichen Ergebnisse auf den Naturschutz. Ein weiteres Ziel der Fahrt ist die Erprobung eines neu entwickelten Drucklabors zur Untersuchung von Tiefseeorganismen unter in situ-Druckbdingenungen von bis zu 500 bar.