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Tagesspiegel Plus

Aliens der Antarktis: Die bröckelnde Basis des Lebens

Sie leben im eiskalten Meer, sind mikroskopisch klein, aber Nahrungsgrundlage vieler großer Arten. Jetzt helfen Touristen dabei, Phytoplankton zu erforschen.

Allison Cusick zieht das Netz aus dem Wasser. Das Gummiboot, über dessen Rand sie gerade lehnt, beginnt in der Bucht von Yankee Harbour zu schaukeln und beim Versuch eine Wasserprobe zu greifen, schwappt es ihr eiskalt über die nackten Finger. Für einen kurzen Moment friert ihr Lächeln ein.

Vor sieben Jahren war die Biologin das erste Mal in der Antarktis, und verbrachte 53 Tage an Bord eines Eisbrechers. Seit 2017 kommt sie, die eigentlich Astronautin werden wollte, jeden Sommer hierher, auf den „Weißen Mars“, wie die eisige Ödnis des Südkontinents auch genannt wird.

Dabei mag die 36-Jährige Kälte eigentlich gar nicht so gern. Am kalifornischen Scripps Institut für Ozeanographie, Teil der Universität San Diego, erforscht sie Phytoplankton.

Diese winzigen Lebewesen gibt es weltweit in den Meeren, in den Fjorden der Antarktis zwischen dem 63. und 67. Breitengrad sind sie besonders häufig – aber kaum erforscht. Cusick will herausfinden, welche Arten in den Fjorden auftreten, wie das klimawandelbedingt immer schnellere Schmelzen der Gletscher sie beeinflusst, und wie sich das auf andere Arten auswirkt.

Eine der wichtigsten Futterquellen der Welt

Phytoplankton ist die Basis allen Lebens, denn es steht ganz am Anfang der maritimen Nahrungskette, ist Futter für den Krill, von dem wiederum Pinguine, Robben und Wale abhängig sind. So ist es möglich, dass die Antarktis, deren etwa 13,9 Millionen Quadratkilometer großer Eispanzer keinerlei Nahrung bietet, trotzdem einer der wichtigsten Futtergründe der Erde sein kann.

Allison Cusick beim Einsammeln einer Wasserprobe im Rossmeer der Antarktis.
Allison Cusick beim Einsammeln einer Wasserprobe im Rossmeer der Antarktis.

© Katrin Groth

„Phytoplankton besteht aus winzig kleinen Organismen, die die meisten noch nie gesehen haben“, erklärt Cusick. Entstanden vor etwa 1,5 Milliarden Jahren sind aus einigen der hunderttausenden Arten die heutigen Landpflanzen hervorgegangen.

„Aber es sind keine Pflanzen, keine Pilze, keine Tiere und auch keine Bakterien“, sagt Cusick und lacht: „Vielleicht sind es kleine Aliens, die irgendwann die Welt übernehmen?“ Die Biologin mag verrückte Ideen, ist schon Marathon in der Antarktis gelaufen – als Banane verkleidet.

Mittlerweile hat Cusick das Netz, an dem die Wasserprobe hängt, eingeholt. In der Plastikflasche schwappt das gesammelte – trübe – Meerwasser: Dreck? „Nein, es blüht!“, ruft Cusick begeistert. „Dabei dachte ich, jetzt ist noch nichts los.“ Normalerweise ist das Wasser unterm Eis blau und klar, aber während der Plankton-Blüte wird es grün, weil sich die Organismen dann massenhaft vermehren, erklärt die Wissenschaftlerin.

Phytoplankton ist für die Produktion von mehr als 50 Prozent des Sauerstoffs der Erde verantwortlich.

Allison Cusick, Biologin

Trotz ihrer geringen Größe – ohne Mikroskop ist Phytoplankton kaum zu erkennen – haben die pflanzenähnlichen Organismen eine enorme Bedeutung. Dicht unter der Wasseroberfläche treibend ziehen sie ihre Energie aus Sonnenlicht, betreiben Photosynthese. Kohlendioxid rein, Sauerstoff raus. „Phytoplankton ist für die Produktion von mehr als 50 Prozent des Sauerstoffs der Erde verantwortlich“, sagt Cusick.

Auf Satellitenbildern könne man das gut erkennen: Da sehen nicht nur Regenwälder grün aus, sondern das Meer rings um die Antarktis auch. Abgeschottet durch den Zirkumpolarstrom, der mächtigsten Strömung der Erde, die die Antarktis eisig hält, entsteht hier neues Leben: Phytoplankton.

Ideale Wachstumsbedingungen für Plankton

Reich an Nährstoffen, geschützt vor allzu großen Wellenbewegungen und im Sommer mit ausreichend Sonnenlicht versorgt sind die antarktischen Fjorde essentiell für das Wachstum von Phytoplankton.

Die Brutstätte liegt nah unter der Wasseroberfläche. Durch das Schmelzen der Gletscher fließt Frischwasser in den Fjord, das sich, weil es weniger dicht ist als Salzwasser, wie eine dünne Schicht auf die Wasseroberfläche legt.

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Wind und Strömung mischen die Schichten, sodass weiterhin Nährstoffe aus der Tiefe an die Oberfläche gelangen. Je nach Jahreszeit, Wassertemperatur, Salzgehalt und Tiefe verändern sich Größe, Form und Art des auftretenden Phytoplanktons.

Den Großteil der Biomasse machen größere Plankter aus, Diatomeen und Dinoflagellaten, Kieselalgen und Panzergeißler. Sie haben den Vorteil, dass sie zwischen tiefem, nährstoffreichem Wasser und oberflächennahen Bereichen, wo sie Photosynthese betreiben, wandern können.

© Katrin Groth

Was die größte Eiswüste der Welt und ihre Fjorde so interessant macht: Veränderungen hier haben globale Folgen, sind gewissermaßen ein Fenster in die Zukunft der Erde. „Es ist aufregend als Wissenschaftlerin Teil davon zu sein“, sagt Cusick. Auch wenn sie dafür am kältesten und entlegensten Ort der Erde forschen muss.

Mit den extremen Bedingungen kommt Cusick, die ihre Grenzen gern beim Tauchen oder Ultramarathon austestet, zwar klar, aber ihre Wissenschaft wird dadurch besonders teuer: Die Antarktis ist schwer zu erreichen. Und dass ist der Grund, warum Cusick hier nicht allein Proben nimmt.

Eine günstige Forschungsreise gegen „Edutainment“ für Touristen

Mit ihr haben sich vier dick eingemummelte Passagiere des Kreuzfahrtschiffs „Roald Amundsen“ mit dem wackligen Zodiac-Schlauchboot hinaus in den Fjord gewagt, um Wasserproben zu nehmen. „Du steckst deine Hand ins Wasser, füllst die Glasflasche und meine Kollegin in Argentinien zählt dann, welche und wie viele Arten Phytoplankton enthalten sind“, erklärt Cusick einer der Touristinnen ihre Aufgabe.

Um die Schmelzwasserschicht zu identifizieren, haben die vier Laien-Wissenschaftler bereits Wassertemperatur (0,8 Grad Celsius), und den Salzgehalt (33,9 PSU, Practical Salinity Units) bestimmt.

Mit Fingern steif vor Kälte halten die Bürgerforscher die Ergebnisse in einem Protokoll fest. „Der wichtigste Job beim Proben nehmen ist das Protokollieren“, doziert Cusick, bevor sie als nächstes eine schwarz-weiße Scheibe aus der Tasche holt, der „Secci Disk“, die sie an einem Maßband ins Wasser gleiten lässt.

Die vorbeischwimmenden Pinguine interessieren in diesem Moment niemanden im Boot, denn alle Augen sind auf die Scheibe gerichtet, die in der Tiefe verschwindet. Fünf Meter, sieben, zehn, dann ist sie nicht mehr zu erkennen. 10,2 Meter liest Cusick ab. „Der Test zeigt, wie klar oder trüb das Wasser ist, manchmal sieht man nur ein bis zwei Meter weit.“

Für Passagiere der „Roald Amundsen“ist der Ausflug in die Wissenschaft Teil des „Edutainment“, das die norwegische Reederei Hurtigruten den Touristen anbietet. Auch mit der chilenischen „Antarctica21“arbeitet Cusick als Guide und Wissensvermittlerin zusammen. Für die Forschung sind die über 50 Schiffe, die jährlich etwa 78 000 Touristen in die Antarktis fahren, „Schiffe der Möglichkeiten“.

Mit ihnen kommen Cusick und Kolleg:innen vergleichsweise günstig in die abgelegene Region. 2016 entwickelte sie (zusammen mit den Kolleginnen Martina Mascioni und Maria Vernet) das Bürgerforschungsprogramm „FjordPhyto“, das Antarktistouristen einbezieht. Es senkt die Forschungskosten und beteiligt gleichzeitig Menschen an Wissenschaft.

Es ist das gleiche Prinzip wie bei den Citizen Science Programmen „Happy Whale“, wo Bürger helfen, anhand der Muster auf den Fluken Wale zu verorten, dem Wolkenbeobachtungsprogramm „Cloud Observer“ oder „eBird“, bei dem Seevögel bestimmt werden.

Anfangs beteiligten sich nur zwei Schiffe am „FjordPhyto“-Projekt, inzwischen ist die Zahl der kooperierenden Schiffe und damit die Menge wertvoller Daten stetig gestiegen. „Das ist ernsthafte Wissenschaft, eine Chance Proben zu nehmen, keine Unterhaltung für Kreuzfahrtpassagiere“, wehrt sich Cusick gegen Kritik.

Wenn die Forschungsergebnisse der Fjordmessungen am Ende in einem Fachjournal veröffentlicht werden, „dann steht euer Name mit dabei“, versichert Cusick ihren Hilfswissenschaftler:innen. Dann gibt sie dem Bootsmann ein Zeichen. Der letzte Teil der Expedition beginnt, das Boot fährt kleine Kreise vor dem Gletscher. Nach zehn Minuten zieht Cusick ein 20 Mikrometer feines Netz, das das Boot im Schlepptau hatte, an Bord.

Später an Bord zeigt die Biologin, was sie auf diese Weise eingefangen hat: Kieselalgen, auch Diatomeen genannt. „Wunderschöne Kreaturen“, Einzeller, deren Hüllen aus Siliziumdioxid den Arten teils bizarre Formen verleihen. In dieser Probe sind es besonders viele, offenbar haben warme Temperaturen viel Schmelzwasser in den Fjord gespült, vermutet Cusick.

„Je nach Jahreszeit gibt es verschiedene Arten und Mengen Phytoplankton.“ Die Bandbreite sei groß. Diatomeen, Dinoflagellaten, Cryptophyten. „Manche haben Arme wie ein Kaktus, um Feinde fernzuhalten.“

Andere sähen aus wie Ketten, Sterne, Blüten oder Quallen. „Wie kleine Aliens.“ Zu Beginn des antarktischen Sommers, mit Spitzen im Dezember, herrscht Blütezeit. Wenn die Sonne am stärksten ist, Gletscher vermehrt schmelzen, verändert sich die Zusammensetzung des Wassers, das Phytoplankton geht zurück, bevor es im Herbst eine kurze zweite Wachstumsphase gibt.

Über die Wintermonate ist dagegen wenig bekannt, nur, dass Mondlicht nicht reicht, um Plankton wachsen zu lassen. „Was wir wissen, ist, dass es überlebt, weil es an kaltes Wasser angepasst ist“, sagt Cusick. „Vielleicht fällt das Phytoplankton auf den Meeresboden und wird mit den Frühlingswinden wieder nach oben gespült.“ Doch solche natürlichen Kreisläufe ändern sich im Klimawandel.

„Steigende Temperaturen und das erwärmte Meer werden Eis und Gletscher sehr schnell schmelzen lassen“, sagt Cusick. Und mehr Frischwasser beeinflusse die Zyklen des Phytoplanktons. Denn wärmeres Wasser mindert sein Wachstum, weil der Austausch zwischen nährstoffreichem Tiefenwasser und der lichtdurchfluteten Wasseroberfläche verlangsamt wird – die Basis der marinen Nahrungskette gerät ins Wanken.

Schon jetzt registrieren Wissenschaftler:innen einen Rückgang bei Adeliepinguinen, die auf Krill spezialisiert sind. „Wenn ihr das nächste Mal am Meer seid“, gibt sie ihren Unterstützern, den forschenden Antarktis-Touristen, mit auf den Weg, „dann erinnert euch an den unsichtbaren Wald unter Wasser.“

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