Hintergrund

Wissenschaftler gingen lange Zeit davon aus, dass Lebensgemeinschaften am Meeresboden der Antarktis an eine stabile Umwelt angepasst sind und Änderungen der Lebensbedingungen nicht überstehen würden. So sind für die antarktischen Meeresräume ganz spezielle Bedingungen, wie dauerhaft niedrige Temperaturen, ein konstanter Salzgehalt, eine stetige bodennahe Strömung und die ungewöhnlich große Wassertiefe auf dem Kontinentalsockel kennzeichnend. Das völlige Wegbrechen von Schelfeisgebieten an der Ostseite der Antarktischen Halbinsel in den vergangenen Jahren hat die Lebensbedingungen hier drastisch verändert. Um die Folgen großräumiger Umweltveränderungen abschätzen zu können, müssen wir die biologische Vielfalt, die Funktionsweise des Ökosystems und die Reaktion der Lebensgemeinschaften auf veränderte Umweltbedingungen kennen.

Die Ausbildung großräumiger Muster oder „Flecken“ in der Besiedlung des Meeresbodens erklärt sich häufig durch Unterschiede in der Menge der verfügbaren Nahrung, die zeitlich und räumlich variiert. Bodennahe Strömungen verbreiten beispielsweise herabsinkende Algenblüten. Unterschiede im Sediment können nicht erklären, warum in einem Gebiet bestimmte, auf oder im Boden lebende Tiere besonders häufig sind, wie beispielsweise Schwämme, Seescheiden oder Schlangensterne. Spezifische Anpassungen an die mit Sand und Steinen durchmischten Sedimente erlauben offensichtlich vielen Arten eine weiträumige Ausbreitung. In reinen Weichböden oder auf festem Gestein im flachen Wasser bilden sich hingegen Lebensgemeinschaften, die von ganz bestimmten Arten dominiert werden.
Die Polarstern-Expedition zum Larsen-Eisschild leistet einen Hauptbeitrag zum internationalen Projekt „Census of Antarctic Marine Life“. Sie gehört zu der Initiative „Evolution and Biodiversity in the Antarctic“ des Scientific Committee on Antarctic Research (SCAR). Dem Projekt „Zum Schutz der lebenden Ressourcen in der Antarktis“ ist ein separater Abschnitt während der Expedition gewidmet. Dieser soll Erkenntnisse über die Vielfalt der Fischfauna im Bereich der South Shetland Inseln liefern.

Besondere Bedeutung kommt bei den Arbeiten an Bord dem Einsatz Bild gebender Methoden zu.  Unterwasserfotografie und -film ergänzen die traditionelle Probennahme mit Greifern, Netzen und Reusen sowie physikalische Messungen. Dabei kommen ein ferngesteuertes Unterwasserfahrzeug, eine Tiefseekamera und ein mit Videokameras bestückter Bodengreifer zum Einsatz. Bilder sind nicht nur ein Werkzeug der Wissenschaft, sondern stellen ein ausgezeichnetes Medium für die Vermittlung der Forschungsinhalte an die Allgemeinheit dar. Ein Wissenschaftsjournalist wird die Polarstern-Expedition begleiten und die Verbindung zwischen den Wissenschaftlern an Bord und der Öffentlichkeit herstellen.

Das Alfred-Wegener-Institut ist eines der fünfzehn Forschungszentren der Helmholtz-Gemeinschaft, der größten Wissenschaftsorganisation Deutschlands. Die Mitarbeiter forschen in der Arktis, Antarktis und den Ozeanen der gemäßigten sowie hohen Breiten. Das Alfred-Wegener-Institut koordiniert die Polarforschung in Deutschland und stellt wichtige Infrastruktur wie den Forschungseisbrecher Polarstern und Stationen in der Arktis und Antarktis für die internationale Wissenschaft zur Verfügung.

1. Bisher unbekannte Lebensgemeinschaften unter dem ehemaligen Schelfeis sollen beprobt und analysiert werden. Sie sind heute wahrscheinlich wegen der langsamen biologischen Entwicklungen noch weit gehend in ihrem ursprünglichen Zustand zu erkennen. Dies schließt Untersuchungen an ökologisch relevanten, physikalischen Schlüssel-Parametern ein. Dazu gehören geochemische, sedimentologische und hydrodynamische Untersuchungen zur Aufklärung besonderer physiologischer und genetischer Anpassungen, insbesondere an die vorgegebene Nahrungszufuhr. Spezifisches Augenmerk verdient hier ein möglicher Schlammvulkan mit einem Nahrungsgefüge, das nicht auf Sonnenlicht und pflanzliches Wachstum sondern auf Bakterien aufbaut.
2. In Gebieten, die zuvor mit Schelfeis bedeckt waren und somit über Jahrhunderte nicht als Lebensraum zur Verfügung standen, sollen die ersten Besiedlungsstadien untersucht werden. Mit Hilfe von Bild gebenden Methoden und Meeresbodenkartierung sollen diese aufgespürt werden.
3. Inwieweit beeinflusst das Abbrechen großer Eistafeln und das Stranden von Eisbergen auf dem Meeresboden die Artenvielfalt am Meeresboden direkt und nachhaltig? Welche Änderungen in der physikalischen Umgebung zieht dies nach sich? Spielen diese Faktoren wie beispielsweise eine veränderte bodennahe Strömung eine Rolle bei der Verschiebung der Artenvielfalt? Welche Folgen hätte ein kompletter Verlust des Schelfeises in Zukunft?
4. Inwieweit ist die Meeresbodenfauna an biologische Prozesse in der darüber liegenden oberflächenahen Wasserschicht gekoppelt?
5. Entlang eines Gradienten mit abnehmender Nahrungsverfügbarkeit können Grenzwerte festgestellt werden, jenseits derer sich Arten nicht mehr ansiedeln können. Es kann zu einer Verarmung der Fauna kommen, wenn Tiere auf bestimmte Nahrung oder Ernährungsweise spezialisiert sind. Insbesondere für die Jugendstadien spielt das möglicherweise eine kritische Rolle.
6. Modellierungsansätze sollen Klima bedingte Verschiebungen in der Biodiversität simulieren. Die Simulation soll von Eis geprägte Ökosysteme bis hin zu Lebensgemeinschaften, die von der Algenblüte im offenen Wasser abhängen beinhalten.
7. Die großräumigen Zählung warmblütiger Wirbeltiere, insbesondere der Wale, die am Ende der Nahrungskette stehen, soll den Einfluss der unterschiedlichen Lebensbedingungen westlich und östlich der Antarktischen Halbinsel auf deren Artenzusammensetzung und Häufigkeit vergleichen.