Dauer der Reise: 15. Februar bis 15. März 2019
Fahrtgebiet: Benguela-Strom im Südatlantik
Zweck der Reise: Untersuchungen im Rahmen des Projekts TRAFFIC
Fahrtleiter: Werner Ekau, Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT)
Das Auftriebsgebiet des Benguela-Stroms vor der südlichen Westküste Afrikas gilt als eines der weltweit produktivsten marinen Ökosysteme. Der Transport nährstoffreichen Tiefenwassers an die Oberfläche sorgt hier für sehr gute Nahrungsbedingungen für Fische und ihre Beuteorganismen. In den vergangenen Jahrzehnten gingen die Fischbestände in der Region allerdings stark zurück, besonders im nördlichen Benguela-Gebiet. Als Gründe werden neben der Fischerei auch Umweltveränderungen wie steigende Wassertemperaturen und sinkender Sauerstoffgehalt vermutet, mit unterschiedlichen Konsequenzen für das nördliche und das südliche Benguela-Auftriebssystem. Im BMBF-finanzierten Verbundprojekt TRAFFIC untersuchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Deutschland und dem südlichen Afrika die Folgen dieser Veränderungen.
Koordiniert wird das Projekt am Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT). Das internationale Projektteam erforscht die Stoff- und Energieflüsse in den Nahrungsnetzen der beiden Ökosysteme des Benguela-Stroms. Im Fokus der Wissenschaftler des Thünen-Instituts für Seefischerei stehen dabei mesopelagische Fische, die durch ihre Vertikalwanderungen erheblich zum Stofffluss zwischen den einzelnen Tiefenzonen beitragen.
Beteiligte Forschungseinrichtungen:
- Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT)
- Thünen-Institut für Seefischerei
- Universität Hamburg, Institut für marine Ökosystem- und Fischereiwissenschaften (IMF) und Institut für Geologie (IFG)
- Universität Bremen, Bremen Marine Ecology (BreMarE)
- Universität Kapstadt (Südafrika)
- Department of Agriculture, Forestry and Fisheries (DAFF) und Department of Environmental Affairs (DEA) (Südafrika)
- National Museum, Information and Research Center (Namibia)
- University of Namibia (Namibia)
++14.02.2019++ Wüste und Meer
Ein Nachtflug hatte uns am Morgen des 13. Februar nach Johannesburg (Südafrika) gebracht. Von dort führte unsere Flugroute über die Namib. Die Wüste steht in eindrucksvollem Kontrast zu dem nährstoffreichen Meeresgebiet vor der Küste Namibias. Allerdings ist auch sie durchaus nicht eintönig.
Charakteristisch, wie es für die großen, fischreichen „Auftriebsgebiete“ an den Westküsten der Kontinente ist, liegt auch hinter der Auftriebszone des Benguela-Stroms eine Wüste – ein Gegensatzpaar, das sich wechselseitig bedingt: Stetiger ablandiger Wind erzeugt hinter der Küste ein extrem trockenes Klima. Vor der Küste führt er dazu, dass Oberflächen-Meerwasser vom Kontinent weg transportiert wird. Dadurch strömt Wasser aus der Tiefe nach und füllt die oberen Wasserschichten auf. Es bringt hohe Nährstoffkonzentrationen mit sich und lässt pflanzliches Plankton florieren, das seinerseits eine üppige Nahrungsbasis für tierisches Plankton liefert, und dieses wiederum für Fische.
Die „Meteor“ liegt bereits in Walvis Bay, der bedeutendsten Hafenstadt Namibias. Am Morgen des 14. Februar findet sich die wissenschaftliche Crew auf dem Forschungsschiff ein; mit dabei sind auch die Projektpartner aus dem südlichen Afrika. Der Tag ist geprägt von umfangreichen Vorbereitungen, beginnend mit dem Entladen etlicher hundert Seekisten bei sommerlichen Temperaturen. Anschließend werden Labore bezogen, Geräte aufgebaut und getestet. Morgen soll es losgehen. Gern lassen wir Sie in unserem Seetagebuch an der Reise teilhaben.
Es grüßen – stellvertretend für das gesamte Team
Anne Sell, Sabrina Duncan und Heino Fock vom Thünen-Institut für Seefischerei
++15.02.2019++ Der Triaxus geht zu Wasser
Die „Meteor“ läuft aus und dampft zunächst gen Süden, denn die Untersuchungen sollen im südlichen Teil des Benguela-Auftriebsgebiets beginnen. Während die übrige Ausrüstung betriebsfertig gemacht wird und Gerätetests laufen, geht das erste Instrument zu Wasser: der TRIAXUS – ein Geräteträger, der während der Fahrt geschleppt wird und dabei selbstständig in der Wassersäule auf- und abfahren kann. Bei dieser Fahrt ist das Gerät mit einer Reihe von Sensoren ausgerüstet, um das Plankton und seine unmittelbare Umgebung zu untersuchen: Ein Video-Planktonrecorder mit CTD zeichnet Temperatur, Salzgehalt, Fluoreszenz, Trübung und Photosynthesefarbstoffe auf. Auch Sauerstoff und Nitrat können gemessen werden. Mit dem Video-Planktonrekorder werden Fotos und Videos der Organismen aufgenommen, mit einem Echolot können Biomasse und Verteilung abgeschätzt werden.
Nach einer Teststation am 16. Februar, auf der die wichtigsten Geräte probehalber eingesetzt werden, wollen wir am17. mit dem vollen Programm starten.
++16.02.2019++ Gerätetests mit Schaulustigen
Heute steht eine Reihe von Gerätetests an: Auf der Dampfstrecke in Richtung des südlichen Benguela-Gebiets setzen wir die wichtigsten Instrumente probehalber ein. Der sondenbestückte Schöpferkranz, mit dem Wasserproben und ozeanographische Messdaten gewonnen werden, findet Interesse bei einer neugierigen Robbe.
++17.02.2019++ Die ersten Stationen
Auf dem flachen Schelfbereich vor der südafrikanischen Küste werden die ersten Mehrfach-Schließnetze gefahren (Fotos 1 - 2), um in ausgewählten Tiefen Zooplankton und Fischlarven zu fangen.
Es folgt der erste echte Einsatz unseres „RMT“, des Rectangular Midwater Trawl (Fotos 3 - 4). Als kleines Fischereinetz eignet es sich sehr gut für die Anwendung auf der Meteor. Es soll die Fische fangen, die im Fokus des Thünen-Teams stehen: mesopelagische Arten, die in diesem Auftriebsgebiet sehr zahlreich auftreten und täglich weite Vertikalwanderungen durch die Wassersäule unternehmen. Tagsüber schützen sie sich in großen Tiefen vor Freßfeinden, nachts wandern sie selbst zum Fressen in die Oberflächenschichten, wo sie reiche Nahrungsressourcen im Zooplankton finden. Daher werden wir in den Folgetagen viel in Nachtschichten arbeiten.
++24.02.2019++ Unbekannte Oberfläche
Werner Ekau (ZMT) und Anne Sell (Thünen-Institut) berichten:
Am 17. Februar hatten wir unsere erste reguläre Station erreicht und konnten mit den Planktonarbeiten beginnen. Kalte Wassertemperaturen bis 13 °C und starke Planktonblüten, hauptsächlich Noctiluca, beherrschten das Bild. Entsprechend waren die Zooplanktonfänge entlang der Küste relativ niedrig. Zur Untersuchung des Sediments legten wir eine treibende und eine verankerte Sedimentfalle aus. Die treibende wurde nach zwei Tagen wieder eingeholt, die verankerte wird bis zum nächsten Jahr im Wasser bleiben und einen jahreszeitlichen Verlauf der Sedimentation von organischem Material zeigen.
Danach ging es Richtung offener Ozean. Diversität und Planktonmenge nahmen zu und die ersten „sichtbaren“ Ergebnisse sind recht vielversprechend. Besonders das große RMT (Rectangular Midwater Trawl) brachte einiges an Proben von mesopelagischen Fischen, die neben den kleinen pelagischen Arten wie Sardine, Sardelle oder Rundhering im Mittelpunkt des Projektes stehen.
Die reichen Fänge mit dem Neuston-Netz (Neuston ist die Lebensgemeinschaft an der Wasseroberfläche) zeigen wieder einmal, dass dieser sehr schmale, nur 5 cm umfassende Wasserbereich ein durchaus bedeutendes, aber noch weitgehend unbeachtetes Ökosystem darstellt. Um das Netz durch eine Wasseroberfläche schleppen zu können, die nicht vom Schiff beeinflusst wird, sind die beiden übereinander angeordneten Netzrahmen auf einem Katamaran montiert (Foto 2), der so geschleppt wird, dass er von alleine vom Schiff wegschert (Foto3).
Die zwei Netzrahmen (300 - 500 µm Maschenweite) sind so eingestellt, dass das obere Netz die Wasseroberfläche schneidet und das untere die 15 cm genau darunter befischt. Der Unterschied zwischen den beiden gewonnenen Proben ist bemerkenswert: Mit dem oberen Netz, das von der Wasseroberfläche bis etwa 15 cm Tiefe Neuston sammelt, wurden sowohl häufiger als auch mehr Fischlarven und juvenile Fische gefangen als mit dem darunterliegenden (Foto 4). Fischlarven werden gleich nach dem Fang aussortiert (Foto 5) und für weitere Untersuchungen zu Hause im Labor eingefroren. Neben frühen Lebensstadien von Fischen finden sich auch andere Zooplankter in den Netzen, wie beispielsweise Flügelschnecken (Thecosomata), Asseln (Isopoda) oder Segelquallen (Velella velella, Foto 6).
++02./03.03.2019++ Crew-Wechsel
Wir haben den ersten Teil der Reise abgeschlossen und unser Fahrtgebiet im südlichen Teil des Benguela-Gebiets verlassen (Foto 1). Die Beprobungen im Süden erfolgten auf einem Stationsnetz, das drei wichtige ökologische Zonen umfasste: einen flachen Bereich auf dem Kontinentalschelf mit Tiefen zwischen 50 und 150 m, dann die Schelfkante mit 300 bis 400 m Wassertiefe und am küstenfernsten eine Reihe von ozeanischen Stationen mit 1000 bis 2000 m Tiefe.
Einige der im südlichen Benguela-Gebiet gefangenen Organismen wirken sehr vertraut, andere jedoch fremd und bizarr (Fotos 2-5).
Vor Namibias Hafenstadt Walvis Bay verließen uns am 2. März einige Crewmitglieder mit einem Tenderboot, fünf neue kamen für den zweiten Reiseabschnitt an Bord. Das war die einzige Gelegenheit, die gesamte wissenschaftliche Crew auf ein Foto zu bannen (Fotos 6-8).
++10.03.2019++ Fallen für Sediment und Plankton
Werner Ekau (ZMT) berichtet:
Die See ist etwas rauher geworden. Die Windstärken pendeln zwischen 5 und 7 Beaufort, in Böen auch darüber. Deshalb müssen wir hin und wieder die Arbeit mit empfindlichen Geräten streichen, die besonders beim Aussetzen und Einholen durch die Dünung gefährdet sind. Viele Albatrosse begleiten das Schiff, auch konnten wir mehrere Schulen von Grindwalen (Foto 1) und zwei Buckelwale beobachten.
Unsere neuen namibischen Teilnehmer haben sich an das Bordleben angepasst und sammeln Daten und Proben zur späteren Auswertung in Swakopmund und der Universität von Namibia.
Die Arbeiten machen weiterhin gute Fortschritte. Zwei Dauerstationen wurden bearbeitet. Dabei wurde jeweils eine treibende Sedimentfalle zu Wasser gelassen und nach zwei bzw. vier Tagen wieder eingeholt. Außerdem konnten wir recht bald nach Auslaufen eine von zwei verankerten Sedimentfallen ausbringen. Etwa 15 Seemeilen vor der Küste haben wir eine verankerte Sedimentfalle ausgelegt, die absinkende Stoffe aus der Wassersäule einsammeln soll, die wiederum Aussagen zur Menge und dem Verbleib von organischem Material zulassen.
Mehrere Fallen werden übereinander in bestimmten Abständen an einem Draht befestigt und ins Wasser gelassen (Foto 2). Ein Eisenbahnrad dient als Gewicht, um die Verankerung am Boden zu halten; Schwimmkörper am oberen Ende des Seiles halten die Verankerung senkrecht im Wasser. Eine weitere Verankerung ist am Ende des Transekts in ca 1900 m Wassertiefe geplant und soll am Ende des Fahrtabschnitts kurz vor Einlaufen in Walvis Bay ausgesetzt werden. Beide Fallen werden während der nächsten Reise im Südwinter 2020 wieder eingeholt.
Bereits mit bloßem Auge sind die Unterschiede zwischen dem südlichen und nördlichen Teil des Benguela-Auftriebssystems im Plankton zu sehen. Während wir im Süden vornehmlich larvale und jugendliche Makrelenhechte im Neuston (an der Oberfläche) und Sardellenlarven gefangen haben, finden wir hier im Norden vornehmlich Sardinen- und Schleimfischlarven. Mit dem großen Multinetz fangen wir besonders am Schelfabhang relativ viel Krill, der nachts aus größeren Tiefen in die obere Wassersäule aufsteigt. Per Echolot lässt sich gut verfolgen, wie sich während der Dämmerung das Rückstreusignal des Krills langsam aus größeren Tiefen von 300 und mehr Metern nach oben bewegt (Foto 3). Krill kommt hier in großen Mengen vor und ist Futter für viele andere Arten.
++14.03.2019++ Fänge aus der „Zwielichtzone“
Sabrina Duncan (Thünen-Institut) berichtet:
Uns interessiert die Rolle der sogenannten mesopelagischen Fische im Nahrungsnetz des Benguela-Stroms. Diese Arten leben in Tiefen zwischen 200 und 1000 Metern Wassertiefe und führen täglich weite Vertikalwanderungen durch: Tagsüber halten sie sich in Tiefen, in die kaum noch Licht vordringt, vor ihren Räubern versteckt, nachts wandern sie selbst in die oberflächennahen Wasserschichten. Zum Fang dieser mesopelagischen Arten setzen wir ein ‚Rectangular Midwater Trawl‘ (RMT) ein. Es besteht aus zwei Komponenten: dem 8 m² großen rechteckigen Netz mit 4 mm Maschenweite zum Fang der Fische und darüber einem 1 m² messenden feineren Netz, mit dem die Begleitfauna kleinerer Zooplankter erfasst werden kann.
Bestandsschätzungen haben ergeben, dass es weltweit über 1 Milliarde Tonnen mesopelagischer Fische gebe. Trotz ihrer offensichtlich großen Bedeutung in den Meeresökosystemen, vor allem als Nahrungsressource für Raubfische, hat diese Fischgruppe bislang wenig Beachtung gefunden. Das liegt daran, dass die kleinen Tiere selbst kommerziell kaum genutzt werden.
Am einfachsten lassen sich die mesopelagischen Fischarten fangen, wenn sie sich an der Oberfläche konzentrieren. Daher findet unsere Arbeit mit dem Fischereinetz vor allem nachts statt. Während des ersten Fahrtabschnitts im südlichen Benguela-Gebiet setzten sich unsere Fänge überwiegend aus vier Arten zusammen – und enthielten häufig viel weniger Individuen, als wir erwartet hatten. Auf dem Schelf und im flacheren Wasser traten vor allem Maurolicus walvisiensis (Sternoptychidae) und Lampanyctodes hectoris (Myctophidae) auf.
Jenseits des Schelfs, in tiefen ozeanischen Zonen, ändert sich das Artenspektrum: Es treten größere Zahlen von Laternenfischen (Diaphus meadi) und Tiefsee-Beilfischen (Argyropelecus hemigymnus) auf. Wieder ein neues Artenspektrum präsentiert sich mit der mesopelagischen Fauna auf unserem zweiten Fahrtabschnitt im nördlichen Benguela. Schon auf den ersten Blick zeigte sich dieses Gebiet ganz anders als die Meeresregion vor Südafrika. Hier, westlich von Namibia, beherrschen in den flacheren Küstenzonen Quallen das freie Wasser. Gleichzeitig ist in den Fängen über alle Tiefenzonen nicht nur die Dichte, sondern auch die Diversität des Mesopelagials deutlich größer als im südlichen Benguela.
++15.03.2019++ „Klar Schiff“ auf der Meteor
Die letzten zwei Tage unserer Forschungsfahrt stehen im Zeichen des Aufbruchs, denn wie fast alle Crewmitglieder werden wir am Ende der Woche in Namibia von Bord gehen. Netze werden gespült, Labore leergeräumt, geschrubbt und vor allem die Ausbeute an Proben verpackt, um per Container und teils per Luftfracht an die Institute verschickt zu werden. Den Abschluss krönt die Begegnung mit einer Schule von Delfinen.
Diese Reise hat uns vielfältiges Material beschert. Wir konnten die mesopelagische Fischfauna des südlichen und nördlichen Benguela-Gebiets beproben, von den flachen Küstenzonen bis in die Tiefsee jenseits des Kontinentalabhangs. Einige der Fische sind in Formaldehyd fixiert, um sie im Labor in Bremerhaven zu vermessen und ihre Mageninhalte zu untersuchen. Hiermit kann die Beutezusammensetzung der wichtigsten Fischarten zwischen den verschiedenen Fangregionen verglichen werden.
Während der Reise haben wir zudem Gewebeproben von über 500 Fischen gewonnen, um ihre Rolle im Nahrungsnetz über verschiedene Messgrößen zu bestimmen. Dazu zählt neben der Analyse stabiler Isotope im Muskelgewebe, die Aufschluss über die langfristigen Ernährungsgewohnheiten der Fische gibt, auch eine genetische Identifizierung der Fische selbst sowie ihrer Beute.
Einige Fische sind auf den Fraß kleiner Planktonorganismen spezialisiert, während gerade Fischarten der tiefen Zonen häufig lange auf die Begegnung mit großen Beutetieren warten. Entsprechend unterscheidet sich die die Anatomie beider Gruppen: Planktonfresser kommen mit kleinen Mäulern aus, während Raubfische der Tiefsee mit ihren übergroßen Zähnen und Mäulern gespenstisch wirken.
Um die Funktion der einzelnen Fischarten zu charakterisieren, haben wir deshalb eine Reihe von morphologischen Parametern aufgenommen, darunter neben der Körpergröße auch die Dimensionen der Maulöffnung. Dieses Maß limitiert die maximale Größe der verzehrten Beutetiere. Über die Beziehungen zwischen den Körperdimensionen und den Beutespektren der einzelnen Arten lassen sich ihre spezifischen ökologischen Nischen beschreiben.
Am Ende wollen wir die Frage beantworten, ob mesopelagische Fische eine unterschiedliche Funktion in den offensichtlich verschiedenen Lebensgemeinschaften des nördlichen und südlichen Benguela-Ökosystems ausüben.
++16.03.2019++ Zurück an Land
Mit Bedauern verlassen wir die Meteor, aber immerhin gibt es ein großes, munteres Abschiedstreffen mit der Crew an Land in Walvis Bay, umgeben von Flamingos und Pelikanen. In Deutschland werden wir nun gespannt unsere reiche Sendung aus Namibia erwarten, um im Labor mit der Analyse der Proben zu beginnen.
Wir sagen "1000 Dank!" dem Kapitän wie der Crew der Meteor, dem Fahrtleiter und unseren Kollegen aus Namibia, Südafrika und Deutschland. Sie alle haben unsere Forschung in jeder erdenklichen Weise unterstützt – und diese Reise zu einer wahren Freude gemacht.
