In-situ Messsysteme

In-situ-Beobachtung von Plankton und Partikeln - Das Unterwasser-Observatorium

Probennahme von Plankton und Partikeln


Zunehmende menschliche Aktivitäten und der Klimawandel haben sich insbesondere in Küstenökosystemen weltweit als Hauptbelastungen erwiesen.
Obwohl viele Methoden entwickelt wurden, um den Status einzelner Komponenten dieser Ökosysteme zu bewerten, fehlt es immer noch an einer kritischen Bewertung mehrerer Ökosystemkomponenten auf ganzheitliche Weise. Dies gilt insbesondere für die Gruppe des Zooplanktons, die ein sensibler Indikator für Umweltveränderungen ist.

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Beispielbilder von Planktonorganismen, die mit einem Video Plankton Recorder (Seascan Inc.) aufgenommen wurden. -Bild: HZG-

Planktonische Organismen dienen als produktive Basis aquatischer Ökosysteme, spielen eine wichtige Rolle in ozeanischen Nahrungsnetzen und haben einen wichtigen Einfluss auf den Kohlenstoffkreislauf des Ozeans.
Daher ist es notwendig, die Prozesse zu verstehen, die die räumliche und zeitliche Verteilung sowie die Häufigkeit dieser Organismen steuern.
Die Auflösung dieser Verteilung ist jedoch besonders schwierig, da aquatische Ökosysteme durch eine immense Variabilität biotischer und abiotischer Komponenten gekennzeichnet sind und traditionelle Methoden in ihrer Probenentnahme begrenzt sind. Nicht-invasive optische Probenahmen (z. B. mit einem Video Plankton Recorder, VPR) erhalten Daten über gelatinöses Zooplankton, koloniales Phytoplankton (z. B. kettenbildende Kieselalgen) und andere zerbrechliche Partikel und Aggregationen (z. B. Meeresschnee) in ihrer natürlichen Ausrichtung und ohne sie zu schädigen oder ihre Verbünde zu zerstören. Darüber hinaus ermöglicht die Planktonprobe in einem digitalen Format eine Beschleunigung des Klassifizierungsverfahrens.
Bildverarbeitungssysteme reduzieren die Probenverarbeitungszeiten und ermöglichen eine automatische Quantifizierung der taxonomischen Zusammensetzung von Plankton und Partikeln in Echtzeit.

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Kein Phytoplankton, aber auch vom Unterwasser-Observatorium aufgenommen: Eine Qualle. -Bild: HZG

Darüber hinaus spielen marine Aggregate biogenen Ursprungs, bekannt als Meeresschnee, eine wichtige Rolle im Partikelfluss der Ozeane. Diese Aggregate sind der Hauptvektor für den Transfer von Kohlenstoff aus dem oberen Ozean in die tieferen Schichten und eine mögliche Nahrungsquelle für Zooplankton. Unser mechanistisches Verständnis der Prozesse, die die biologische Kohlenstoffpumpe des Ozeans kontrollieren, ist jedoch durch einen Mangel an Beobachtungsdaten in geeigneten Maßstäben begrenzt, und über die Häufigkeit, Zusammensetzung und trophische Bedeutung von Meeresschnee ist wenig bekannt.

Das Unterwasser-Observatorium


Um diese Einschränkung zu überwinden, wurde ein neuartiges Unterwasser-Plankton- und Partikel-Observatorium entwickelt, das kürzlich in der Deutschen Bucht (südliche Nordsee) nahe der Insel Helgoland eingesetzt wurde. Das kabelgebundene Unterwasserobservatorium kombiniert einen ferngesteuerten Video-Plankton-Recorder (VPR), einen Acoustic Doppler Current Profilerb und eine CTD-Sonde, die kontinuierliche und automatische Beobachtungen in kleinem Maßstab in nahezu Echtzeit ermöglichen.

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Schematische Zeichnung des VPR und des Probenraums zwischen Kamera und Stroboskop-Licht. -Bild: Seascan Inc. USA-

Dieser nicht-invasive Ansatz der Probenahme ermöglicht die Quantifizierung von marinen Schneeaggregaten und dient somit als optische Partikelfalle. Darüber hinaus können Plankton Abundanz und Verhalten (z. B. vertikale Migration und trophische Interaktionen) sowie die zugehörige Hydrographie beobachtet werden, die zeitliche Skalen von Minuten bis zu mehreren Monaten abdecken.

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Das Unterwasser-Observatorium nach einem Testeinsatz in der Ostsee. -Bild: HZG

Das Unterwasserplankton- und Partikelbeobachtungszentrum wurde in Zusammenarbeit zwischen HZG, dem Thünen-Institut für Seefischerei und dem Alfred-Wegener-Institut (AWI) in Zusammenarbeit mit Unternehmen für Meerestechnik entwickelt und eingesetzt. Dieses Observatorium ergänzt das Unterwasserknoten-System, das von HZG und AWI im Rahmen von COSYNA bei MarGate, AWIs Unterwasser-Versuchsanlage vor Helgoland, eingesetzt wird.

Dieser Unterwasserknoten ist eine "Unterwassersteckdose", die Strom und Internet unter Wasser bereitstellt. Es bietet auch die Infrastruktur, um verschiedene Sensorsysteme und Geräte zu verbinden, um sie kurz- oder langfristig aus der Ferne zu betreiben.

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Meeresschnee und Planktonorganismen, die mit dem Unterwasserobservatorium in der Nordsee untersucht wurden. -Bild: HZG

Das Unterwasser-Plankton- und Partikel-Observatorium wird die bereits verwendeten Messinstrumente ergänzen, indem es einen einzigartigen Datensatz in Kombination mit einer Reihe anderer Sensorplattformen, einschließlich z. FerryBoxen, Forschungsschiffe, Glider, HF-Radar, Fernerkundung sowie Modellierung bereitstellt.
Dieser integrative Monitoring-Ansatz überbrückt die Kluft zwischen Primärproduktion und höheren trophischen Ebenen, hilft dabei, schnell auftretende Umweltveränderungen zu erkennen und zu verfolgen und stellt damit ein mögliches Instrument für die integrierte Bewertung und das Management von Ökosystemen dar.




Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an Klas Ove Möller .

Pressemitteilung Forscher entwickeln Unterwasser-Observatorium