Um die Widerstandsfähigkeit eines Ökosystems gegenüber Störungen besser einschätzen zu können, bedarf es grundlegender Kenntnisse über die Interaktionen zwischen den Organismen sowie zwischen den Organismen und ihrer Umwelt. Experimentelle Ansätze helfen diese Beziehungen offenzulegen. Während ökologische Experimente im Flachwasserbereich mittlerweile weitverbreitet sind, steht die Durchführung vergleichbarer experimenteller Arbeiten in der Tiefsee aufgrund technischer und logistischer Schwierigkeiten noch am Anfang. Die Verfügbarkeit von freifallenden Forschungsplattformen (Bottom-Lander) und ferngesteuerten Unterwasserrobotern (Remotely Operated Vehicle, ROV) stellt eine Grundvoraussetzung für experimentelle Arbeiten im tiefen Ozean dar.
Biologische Langzeit-Experimente werden von uns bereits seit der Etablierung des LTER (Long-Term Ecological Research) Observatoriums HAUSGARTEN in 1999 durchgeführt. Sie umfassen Fütterungs- und Hungerexperimente, Ausschluß- und Kolonisationsexperimente sowie Störungsexperimente und Experimente zur sog. Bioturbation, der Durchmischung der Oberflächensedimente durch größere Organismen.
Um, beispielsweise, die Reaktion der kleinsten sediment-bewohnenden Organismen auf einen reduzierten Nahrungseintrag zu untersuchen (einem Szenario wie es für den zukünftigen Arktischen Ozean vorhergesagt wird), wurden von uns Käfige (2 x 2 m in der Fläche, 50 cm in der Höhe) am Meeresboden aufgestellt. Die geschlossenen Deckel dieser Käfige verhindern die Sedimentation von partikulärem organischem Material, der Hauptnahrungsquelle der Bodenbewohner. Seit 2009 entnehmen wir wiederholt Sedimentproben innerhalb dieser Käfige, um die durch den Nahrungsmangel verursachten Veränderungen in der Individuendichte und der Gemeinschaftsstruktur der sediment-bewohnenden Bakterien und Meiofauna (Größenklasse 32 - 1000 µm) zu erfassen.
Kleinere (offene) Käfige wurden installiert, um die Entwicklung der Gemeinschaft kleinerer Organismen zu verfolgen, wenn Störungen (Sedimentumlagerung, Fraßdruck) durch größere sediment-bewohnende Tiere unterbunden werden, während in einem anderen Ansatz sog. Luminophoren (kleinste inerte, fluoreszierende Partikel) auf einem bestimmten Areal ausgebracht wurden, um über die "Einarbeitung" dieser Partikel in tiefere Sedimentschichten die Bioturbationsraten durch größere Bodentiere am HAUSGARTEN-Observatorium quantifizieren zu können.
Kontakt: T. Soltwedel, C. Hasemann, I. Schewe
Literatur:
Hasemann, C., Mokievsky, V.O. , Sablotny, B., Tekman, M.B., Soltwedel, T. (2020). Effects of sediment disturbance on deep-sea nematode communities: Results from an in-situ experiment at the arctic LTER observatory HAUSGARTEN. Journal of Experimental Biology and Ecology 533 (151471). doi: 10.1016/j.jembe.2020.151471
Meyer, K., Bergmann, M., Soltwedel, T., Klages, M. (2019): Recruitment of Arctic deep-sea invertebrates: results from a long-term hard-substrate colonization experiment at the LTER observatory HAUSGARTEN. Limnology and Oceanography, doi:https://doi.org/10.1002/lno.11160
Soltwedel, T., Hasemann, C., Vedenin, A., Bergmann, M., Taylor, J. , Krauß, F. (2018): Bioturbation rates in the deep Fram Strait: Results from long-term in situ experiments at the arctic LTER Observatory HAUSGARTEN. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology 511: 1-9.
Soltwedel, T., Guilini, K., Sauter, E., Schewe, I., Hasemann, C. (2017): Local effects of large food falls on nematode diversity at an arctic deep-sea site: Results from an in-situ experiment at the LTER observatory HAUSGARTEN. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology 502: 129-141.
Soltwedel, T., Mokievsky, V., Rabouille, C., Sauter, E., Volkenandt, M., Hasemann, C. (2013): Effects of experimentally increased near bottom flow on meiofauna diversity in the deep Arctic Ocean. Deep-Sea Research I 73(3): 31-45.
Freese, D., Schewe, I., Kanzog, C., Soltwedel, T., Klages, M. (2012): Recolonisation of new habitats by meiobenthic organisms in the deep Arctic Ocean: an experimental approach. Polar Biology 35: 1801-1813.
Guilini, K., Soltwedel, T., van Oevelen, D., Vanreusel, A. (2011): Deep-sea nematodes actively colonise sediments, irrespective of the presence of a pulse of organic matter: Results from an in-situ experiment. PLOS One 6(4), e18912.
Kanzog, C., Ramette, A., Quéric, N.V., Klages, M. (2009): Response of benthic microbial communities to chitin enrichment: an in-situ study in the deep Arctic Ocean. Polar Biology 32(1): 105-112.
Gallucci, F., Fonseca, G., Soltwedel, T. (2008): Effects of megafauna exclusion on nematode assemblages at a deep-sea site. Deep-Sea Research I 55(3): 332-349.
