Das Vorhaben innerhalb des JPIO Verbundprojekts untersucht Ökosystemfunktionen mikrobieller Gemeinschaften in der DISCOL Experimental Area (DEA). In diesem Gebiet im tropischen SO-Pazifik, wurde 1989 im Rahmen des Projektes DISturbance and re-COLonization experiment (DISCOL) mit experimentellen Störungen des Meeresbodens ein Manganknollen-Abbau simuliert. Nachfolgende Untersuchungen der benthischen Fauna stellten auch nach 7 Jahren noch Störungen des Ökosystems fest. 26 Jahre nach dem DISCOL Experiment werden die Untersuchungen mit diesem Vorhaben erstmals auf die Mikroorganismen und ihren Beitrag zu Ökosystem-Funktionen ausgedehnt - mit modernen Untersuchungsmethoden und Messungen direkt am Meeresboden. Ziel ist, die natürliche räumliche Variabilität mikrobieller Diversität und benthischer Stoffflüsse in Manganknollen-Ökosystemen mit den Effekten kurz- und langfristiger Störungen zu vergleichen. Messungen und Probennahmen werden auf der SONNE-Expedition SO242/2 durchgeführt. Mit molekularbiologischen Methoden soll die mikrobielle Diversität gestörter und ungestörter Flächen unterschiedlicher Manganknollenbedeckung verglichen werden. Mit Mikro-Profilern und benthischen Kammern werden auf den gleichen Flächen Porenwasserchemie und benthische Flüsse bestimmt und damit Schlüsselfunktionen von Tiefseeböden quantifiziert (Abbau organischen Materials, Nährstoff-Freisetzung). Zusätzlich werden in Laborinkubationen mit markierten Substraten spezifische mikrobielle Prozesse untersucht (hydrolytische Aktivität, Sekundärproduktion). Ein weiterer Fokus liegt auf der Untersuchung von Habitat-Charakteristika einschließlich der Verteilung von Megafauna-Gemeinschaften mit bildgebenden Verfahren.
Auf natürlichem Weg werden viele Stoffe ins Bodenwasser in der Tiefsee eingeleitet und beträchtliche anthropogene Quellen könnten hinzukommen. Es gibt bisher keinen Tracer für nichtlokalisierte Einträge von gelösten Stoffen aus dem Tiefseeboden, der es erlauben würde, die Modellierung des Tiefseetransportes zu verifizieren. Der wegen seiner Quelle und Halbwertszeit (21.8 Jahre) am besten geeignete Tracer für diese Fragestellung, Actinium-227, ist bisher infolge methodischer Schwierigkeiten nur sehr wenig benutzt worden. Im beantragten Projekt soll die Entwicklung dieses Tracers 227Ac durch den Einsatz einer neuen Meßmethodik vorangetrieben werden. In Proben aus küstennahen Oberflächenwassern soll festgestellt werden, welcher Eintrag aus Schelfsedimenten erfolgt, um diese Quelle von Einträgen aus der Tiefsee abzugrenzen. Diese Untersuchungen sollen zur Vorbereitung einer multidisziplinären Studie im östlichen Weddell Wirbel dienen, die für Ende 2002 geplant ist. Die neue Methodik soll außerdem für die Untersuchung von Mischungsvorgängen bei lokalen Porenwasseraustritten (u.a. Rückseitenwatt der ostfriesischen Inseln) mit Hilfe der kurzlebigen Isotope 223Ra (Halbwertszeit 11,4 Tage) und 224Ra (Halbwertszeit 3,7 Tage) angewendet werden.
Die Tiefsee ist, gemessen an dem riesigen Areal, das sie auf der Erde bedeckt, immer noch eines der am wenigsten erforschten Biotope des Planeten. Eine interessante Fragestellung, die noch sehr kontrovers diskutiert wird, ist die nach der Biodiversität der Fauna des Tiefseebodens. Da noch immer von sehr kleinen Datenmengen auf große Gebiete extrapoliert werden muss, gehen die Schätzungen sehr weit auseinander. Die Expedition DIVA-1 soll zur Beantwortung dieser Frage beitragen. Dazu soll die Veränderung der Artenzusammensetzung im abyssalen Benthos entlang eines etwa 700 km langen Transekts im Angola-Becken untersucht werden. Mit Hilfe dieser Arbeiten sollen Aussagen über das Verbreitungsareal von Arten und damit eine realistische Schätzung der Größenordnung der Biodiversität im Weltozean ermöglicht werden. Die hier beantragte Förderung der Untersuchung der im Rahmen von DIVA-1 gesammelten Polychaeten soll die Bearbeitung dieser in der Tiefsee häufigen Tiergruppe sicherstellen. Durch das Vorhaben soll eine bestehende Lücke geschlossen und die Grundlage für zukünftige Arbeiten geschaffen werden, indem Polychaeten aus dem tiefen Südatlantik taxonomisch bearbeitet werden. Außerdem sollen die Ergebnisse zur Abschätzung der Diversität mit Angaben aus anderen, vergleichbaren Tiefseeregionen und - soweit bekannt - Daten anderer Tiergruppen verglichen werden. Eine gemeinsame Auswertung aller Tiergruppen wird im Rahmen des Projektes DIVA-1 angestrebt.
Der Tiefseeboden wird in immer staerkerem Masse zur Ablagerung von Abfallstoffen und in Zukunft zur Gewinnung mineralischer Rohstoffe benoetigt. Beide wirtschaftlich orientierten Interessen der Menschen bedeuten Stoerung des Lebensraumes und der Lebensgemeinschaften am Tiefseeboden. Zur Beurteilung der Auswirkungen der Stoerung auf diese ausserordentlich stabilen Lebensgemeinschaften ist das Sammeln von Basisdaten erforderlich. Die Stoerung lebender Systeme mit hoher Stabilitaet bewirkt langfristige Veraenderungen, deren Nachteile kaum vorhersehbar sind.
Ziel dieses Vorhabens ist eine Abschaetzung der Strahlenrisiken, die beim Freiwerden von in den Tiefseeboden eingebrachten radioaktiven Abfaellen hoher Aktivitaet durch biologische Aufnahme- und Transportmechanismen entstehen.
Dieses Projekt ist Teil des Verbundvorhabens 'Biogeochemische Stoff- und Energietransporte in der Tiefsee' (BIGSET). Ziel des Teilprojektes ist es, mit Hilfe von experimentellen Ansaetzen die mikrobielle Komponente in der Fruehdiagenese von organischem Kohlenstoff zu untersuchen. Die mikrobiellen Aktivitaeten sollen durch Messung der hydrolytischen Enzymaktivitaet, der Abbauraten von isotopisch oder fluoreszent markiertem, organischem Material, der Wachstums- und der Respirationsraten bestimmt werden. Hierfuer werden Proben unter simulierten Tiefseebedingungen (Druck, Temperatur) an Bord inkubiert. Durch Einsatz eines Lander-Inkubators sollen einige Messungen auch in-situ durchgefuehrt werden. Reaktionen benthischer Mikroorganismen auf Nahrungsschuebe, sowie der Einfluss der chemischen Zusammensetzung des organischen Materials, der Sauerstoffkonzentration oder der Frass durch Protozoen sollen experimentell untersucht werden. Die Arbeiten sind fuer das Arabische Meer und die Nordatlantik geplant, die sich in ihrer saisonalen Export-Produktion und damit in der Nahrungszufuhr zum Tiefseeboden stark unterscheiden.
Das Kooperationsvorhaben bietet die Chance, bisher im Westen nicht zugaengliche, umfangreiche und einzigartige russische Sammlungen und Daten zur Tiefsee-Zoogeographie gezielter auszuwerten, zu computerisieren und allgemein verfuegbar zu machen. Die zu erbringende personalintensive Dienstleistung ist fuer die Tiefseeforschung, insbesondere fuer die Taxonomie, von grosser internationaler Bedeutung. Ziel des Projektes ist neben einem besseren Verstaendnis oekologischer Zonen und der Tiefseeoekologie allgemein der Schutz und die Zugaenglichmachung einzigartiger Sammlungen von Tiefseetieren.
Die in der Grenzflaeche 'Meeresboden' im Bereich des Zentralpazifischen Beckens angereicherten Metallvorkommen (Mangankrusten und -knollen) zeichnen sich durch sehr hohe Co-Gehalte (max. 2 v.H.) aus, wie sie im NE-Pazifik, dem Schwerpunktgebiet unserer bisherigen Forschungsarbeiten im Pazifischen Ozean, nicht beobachtet worden sind. Die Co-reichen Krusten und Knollen sind vor allem auf den suedlichen submarinen Haengen der 'Mid Pacific Mountains' und auf den Haengen des 'Line Islands-Ridge' verbreitet. Die wissenschaftliche Zielsetzung des Forschungsvorhabens ist die Klaerung der marinen Geochemie und Genese Co-haltiger Erzvorkommen sowie die Erfassung der Faktoren, welche die regionale Verbreitung kontrollieren. Das beantragte Vorhaben dient zur Durchfuehrung und Teilnahme an der Forschungsfahrt SO 18 (Midpac'81) in das Zentralpazifische Becken sowie der Untersuchung des hierbei gewonnenen Probenmaterials und der wissenschaftlichen Auswertung der Ergebnisse. 1984 und 1986 fanden zwei weitere Forschungsfahrten in den Randgebirgen des Zentralpazifischen Beckens statt, wobei sich zeigte, dass Erzfelder mit mehr als 10 Mill. Tonnen Vorraeten existieren. Waehrend dieser Fahrten wurden auch chemische und ozeanographische Parameter der Wassersaeule bearbeitet. Die Laufzeit des Midpac-Projektes ist bis Juni 1988.
Detaillierte Untersuchung der stofflichen und chemischen Eigenschaften pelagischer Manganknollenproben aus dem Zentralpazifik (Probenmaterial von den Valdivia-Explorationsfahrten Va 05, 09, 13/1 und 18). Aufstellung einer Klassifikation der Manganknollen und -krusten auf der Basis der Makroformen, der Dichte und Poroesitaet, der Kristallinitaet bzw. Teilchengroesse sowie der chemischen Zusammensetzung; hierbei werden auch die Variationsbreiten und Korrelationskoeffizienten der verschiedenen Elemente und Komponenten statistisch erfasst. Erzmikroskopische Gefuegeuntersuchungen gekoppelt mit entsprechenden Mikrosondenmessungen geben Aufschluss ueber den Mikroschalenaufbau der Knollen und ueber die chemische bzw. mineralische Zusammensetzung der einzelnen im Feinbereich vorliegenden Substanzarten. Die auf der Basis dieser Ergebnisse gekennzeichneten Knollentypen werden nun als Produkt ihrer sedimentaeren und hydrochemischen Umgebung genetisch interpretiert. Die Manganknollen wachsen auf dem Tiefseeboden im Grenzbereich Sediment/Meereswasser unter dem Einfluss verschiedener geochemischer Prozesse. Die Wirksamkeit und das Zusammenspiel unterschiedlicher Einfluesse des Porenwassers, des bodennahen Meerwassers, der Bodenstroemungen, der Sedimentfazies (Radiolarienschlamm, brauner Tiefseeton, Kalkschlamm) oder der Bodentopographie fuehren zu den verschiedenen Manganknollentypen. Nach Klaerung dieser Zusammenhaenge kann fuer die pelagischen Manganknollen des Zentralpazifik ein Modell der Genese aufgestellt werden.
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