Der Ozeanboden

Unsere Forschung zu den Ökosystemen am Ozeanboden umfasst Studien zu planktonischen Gemeinschaften, die mit der biologischen Kohlenstoffpumpe in Verbindung stehen, zu Kaltwasserkorallen, zu chemosynthetischem Leben an Hydrothermalquellen und kalten Quellen sowie zu mikrobiellem Leben im Untergrund des Ozeanbodens. Wir haben unser Verständnis der Vielfalt und Funktionsweise von Kaltwasserkorallen-Ökosystemen, die Oasen des Lebens an den Kontinentalrändern darstellen, erheblich erweitert. In einer nordatlantikweiten Studie über vergangene Umweltveränderungen haben wir festgestellt, dass diese Hotspots der Biodiversität in der Tiefsee weitgehend durch die Hydrodynamik des Bodenwassers auf das Nahrungsangebot gesteuert werden. Interne Wellen spielen bei diesem Prozess eine zentrale Rolle, während die Riffbildung vor Nordafrika zusätzlich durch Nährstoffe und Sedimente begünstigt wurde, die durch intensive, vom afrikanischen Kontinent ausgehende Staubschübe geliefert wurden.

Ein weiterer Schwerpunkt ist die tiefe Biosphäre, d.h. die Erforschung der Grenzen des Lebens im tiefen Untergrund, d.h. in bis zu 1,2 km tiefen und 120°C heißen Sedimenten im Nankai-Trog. Die Konzentrationen aktiver mikrobieller Zellen gingen bei Temperaturen von >45°C drastisch zurück, was mit einem gleichzeitigen Anstieg der ruhenden Endosporen einherging. Endosporen kamen >6000-mal häufiger vor als aktive Zellen, und mikrobielles Leben existierte sogar noch bei 120 °C, wobei die Aktivitäten auf zellulärer Ebene bei dieser vermuteten oberen Temperaturgrenze des Lebens unerwartet hoch waren. Unsere Untersuchungen der Biosphäre in der unteren Kruste zeigen, dass es in diesem tiefen Stockwerk des Ozeanbodens aktive Mikroben gibt, die sich durch eine opportunistische Lebensweise an diese energiearme Umgebung angepasst haben.

Eine weitere Forschungsrichtung befasst sich mit der Empfindlichkeit und Widerstandsfähigkeit von Planktongemeinschaften gegenüber dem Klimawandel. Wir haben die Rolle der benthischen Foraminiferen bei der Wiederherstellung der planktonischen Vielfalt nach großen biologischen Krisen im Zusammenhang mit extremen Klimabedingungen nachgewiesen. Wir konnten zeigen, dass der derzeitige anthropogene Druck bereits zu einer ~800 km polwärts gerichteten Wanderung von Zooplanktongemeinschaften geführt hat. Große Fortschritte wurden bei der Erforschung von Veränderungen der biologischen Produktivität und der Ökosysteme unter wärmeren Bedingungen erzielt. So hat die Erwärmung des Ozeans nach dem letzten glazialen Maximum die biologische Vielfalt im äquatorialen Ozean verringert, was vor 15.000 Jahren zur Entstehung eines Gradienten der Artenvielfalt in Nord-Süd Richtung führte.