„Wenn man in die Arktis fährt, dann normalerweise mit einem Eisbrecher, der vielleicht 50 Wissenschaftler an Bord hat.“
Arktische Kieselalgen leben im Eis, aber ein Teil ihres Lebenszyklus ist für Chris Bowler – ein mit einer Medaille ausgezeichneter Biologe, der sich auf marine Kieselalgen spezialisiert hat – noch immer ein Rätsel. Er hofft, dass die Tara Polar Station – eine driftende, an das Meereis angepasste Polarstation – es ihm ermöglichen wird, die Eiskanäle zu beobachten, in denen diese Mikroorganismen während der Polarnacht überwintern.
Sie arbeiten mit Phytoplankton, hauptsächlich mit Kieselalgen. Wie überleben diese winzigen Lebewesen den Winter im Eis, haben sie irgendeine Stoffwechselaktivität?
Wenn Sie die Eisoberfläche sehen, ist sie weiß, aber wenn sie sich umdreht, manchmal bei einem Sturm oder durch Meeresströmungen, erscheint das Eis irgendwie braun. Diese braune Farbe ist oft auf Kieselalgen zurückzuführen. Sie haben einen Stoffwechsel, sie sind sicher am Leben, aber sie befinden sich in einem Ruhezustand, wie wir es nennen. Es ist wie der Winterschlaf für Eichhörnchen.
Wenn Meerwasser gefriert, bildet sich das Eis. Da es sich um Wasser, also H2O, handelt, wird das gesamte Salz aus dem Eisnetz ausgeschlossen. Dieses Salz, das aus dem Eis austritt wird, wird konzentriert. Daher gibt es im Inneren der Eismatrix kleine Kanäle, die flüssig bleiben und stark salzhaltig sind. Die Temperatur im Inneren ist sehr niedrig und das Wasser ist extrem salzig, aber die Kieselalgen fühlen sich dort sehr wohl. Wir wissen nicht, wie sie unter solchen Bedingungen überleben, und das ist etwas, das wir mit der Tara Polar Station-Mission wirklich verstehen wollen.
Welche besondere Rolle spielen die Kieselalgen in der Arktis?
Sie sind ein sehr wichtiger Bestandteil des Phytoplanktons in der Arktis, vielleicht sogar die wichtigste Gruppe. Diese Organismen sind entscheidend für die Nahrungsproduktion für alle anderen Organismen in der Nahrungskette. Bis hin zu den Eisbären, den Walen und den Fischen erzeugen sie Energie und Nahrung durch Photosynthese, genau wie die Wälder an Land.
Diese Kieselalgen können im Inneren des Eises leben und nutzen das Eis als Zufluchtsort während des Winters, wenn es dunkel und kalt ist und nicht viel Licht für die Photosynthese vorhanden ist. Dann, im Frühjahr, wenn das Licht kommt, vermehren sie sich, bilden sehr große Blüten und aktivieren den gesamten Lebenszyklus.
Ist es ein sehr produktiver Ozean?
Es ist überhaupt nicht wie eine Wüste. Die Arktis und die Antarktis sind sehr produktive Regionen, vergleichbar mit dem Regenwald des Amazonas.
Sie sagten, dass Kieselalgen sehr wichtig für die Nahrungskette sind. Was enthalten sie – Vitamine, Kohlenhydrate… ?
Eine sehr wichtige Komponente sind Lipide – sie sind die Währung des gesamten Ökosystems. Lipide sind sehr energiereich, und alle Organismen versuchen, sie aufzunehmen. Sie helfen den Organismen, den Winter zu überleben. Genau wie Tiere Lipide essen und als Fett speichern müssen, um zu überleben, sind Kieselalgen eine sehr wichtige Quelle für diese Moleküle: Lipide, Vitamine und Kohlenhydrate.
Kieselalgen tragen dazu bei, den Klimawandel abzuschwächen. Was glauben Sie, was wir in Bezug auf dieses Phytoplankton und den Klimawandel noch nicht wissen?
Wir wissen nicht genau, was mit dem Phytoplankton in Zukunft durch den Klimawandel geschehen wird. Es gibt einige Studien, die darauf hindeuten, dass die Abundanz im Ozean mit steigenden Temperaturen abnehmen wird, aber wir wissen es nicht genau. In der Arktis ist es entscheidend zu verstehen, was passiert, wenn das Eis verschwindet. Was das für das Phytoplankton bedeutet, das das Eis im Winter als Zufluchtsort nutzt, und wie es überlebt.
Dies ist eine große Frage, die wir zu beantworten hoffen. Welche Bedeutung hat das Eis als Umgebung für das Leben? Wir wissen eine Menge über das Leben im Ozean und an Land, aber wir wissen nicht viel über das Leben im Eis. Das gilt auch für Gletscher und Eis an Land – wir beginnen zu erkennen, dass es im Eis eine Menge Leben gibt.
Haben Sie einen Zeitpunkt, der für den Vergleich zwischen Vergangenheit und Gegenwart nützlich ist, um die Veränderungen zu verstehen?
Nein. Wir haben Daten aus der kanadischen Arktis, der russischen Arktis und der norwegischen Arktis, aber diese befinden sich in niedrigeren Breitengraden. Wir haben nicht viele Informationen über die zentrale Arktis, weil sich dort im Winter niemand aufhält. Wir haben also nicht wirklich eine Basislinie, und wir wollen eine erstellen und dann die Entwicklung im Laufe der Zeit beobachten.
Wir gehen davon aus, dass die Tara-Polarstation eine Lebensdauer von 25 oder 30 Jahren haben wird und wollen die Veränderungen in diesem Zeitraum verfolgen. Normalerweise gehen wir als Wissenschaftler davon aus, dass wir mindestens 15 Jahre lang kontinuierliche Aufzeichnungen benötigen, bevor wir feststellen können, ob die Dinge zunehmen oder abnehmen.
Er ist beeindruckend, dieser Zeitrahmen.
Sie sehen, die Dinge ändern sich sehr schnell. Wir Wissenschaftler sind überrascht, wie schnell sich der Klimawandel vollzieht. Aber um das echte Signal zu erkennen und es vom Rauschen zu unterscheiden, müssen wir die Datenbasis erst einmal richtig aufbauen.
Haben Sie spezielle Materialien oder Laborgeräte bestellt, um diese Frage zu lösen oder um Eisstücke sammeln zu können?
Die wirklich große Neuheit der Tara Polar Station ist, dass wir das ganze Jahr über in der Arktis bleiben. Normalerweise geht man für einen Monat auf eine Mission und kehrt dann zurück, so dass man nicht viel über die Kontinuität im Jahreszyklus weiß. Hier werden wir in der Lage sein, das ganze Jahr über zu verfolgen, was passiert. Das ist eine große Neuheit.
Wir werden auch Zugang zu den Organismen unter dem Eis haben. Im Inneren des Schiffes haben wir einen Moonpool mit einem Durchmesser von etwa 1,5 Metern, durch den wir wissenschaftliche Geräte direkt unter dem Eis einsetzen werden.
Mit dieser Ausrüstung werden wir messen, was unter dem Eis und im Wasser passiert, und wir werden auch Proben sammeln können, zum Beispiel Kieselalgen.
Dann bringen wir sie zur Tara Polar Station, wo wir Labore haben, um sie unter leistungsstarken Mikroskopen zu beobachten. Wir verfügen auch über andere wissenschaftliche Geräte, die uns helfen zu verstehen, was im Inneren der Zellen vor sich geht. Dazu gehören auch DNA-Sequenzierungsgeräte, mit denen wir in der Arktis DNA-Sequenzierungen durchführen und fast in Echtzeit verstehen können, was im Inneren der Zellen vor sich geht. Dies ist eine wichtige Innovation in diesem Projekt.
Werden Sie sich im Winter dorthin treiben lassen?
Wahrscheinlich nicht ich. Ich denke, wir brauchen eine besondere Art von Wissenschaftlern an Bord. Die Wissenschaftler müssen die Wissenschaft der Arktis verstehen, aber sie müssen auch gute Ingenieure sein – „un bon bricoleur“ [fügt er auf Französisch hinzu, Anm. d. Ü.] –, denn die Ausrüstung wird kaputt gehen und wir werden oft Dinge reparieren müssen. Wir brauchen Wissenschaftler, die auch gut in der Technik sind. Das bin nicht wirklich ich.
Ich denke, es wird eher etwas für junge und starke Menschen sein, sowohl physisch als auch psychisch. Dies ist eine extreme Mission; wir gehen an die Grenzen dessen, was Menschen ertragen können. Es ist das erste Mal, dass Menschen versuchen, dies zu tun – die Wissenschaft für einen längeren Zeitraum in die zentrale Arktis zu bringen.
Das erste Mal in diesem Maßstab, nicht wahr?
Normalerweise fahren Sie mit einem Eisbrecher und vielleicht 50 Wissenschaftlern an Bord in die Arktis. Diesmal, auf der Tara Polar Station, werden wir während des Winters nur sechs Wissenschaftler haben. Diese Wissenschaftler müssen multitaskingfähig und sehr gut organisiert sein, und wir müssen im Voraus einen Tagesplan erstellen, um sicherzustellen, dass alle notwendigen Aufgaben während der gesamten Mission erledigt werden.
Wir werden einen Aspekt des Experimentierens haben, den wir spontan durchführen werden, wenn etwas Interessantes passiert, wie zum Beispiel im Frühling. Aber wir werden auch beobachten, was in der Arktis Woche für Woche und Tag für Tag geschieht.
Wir müssen sicherstellen, dass wir der ESA und der NASA eine bestimmte Anzahl von Beobachtungen zur Verfügung stellen können, damit sie ihre Satellitenbeobachtungen validieren und den Ozeanographen zusätzliche Daten zur Verfügung stellen können. Wir haben bereits viel Zeit damit verbracht, den Zeitplan, die Aufgabenliste der einzelnen Wissenschaftler und die Freizeit zu organisieren.
Wissen Sie schon, wer zum Team gehören wird, oder befinden Sie sich noch im Rekrutierungsprozess?
Ein bisschen von beidem. Wir haben bereits gut ausgebildete Leute, die für diese Mission gut geeignet sind, aber wir stellen in den kommenden Monaten auch neue Leute ein.
Sie sind bereits ausgiebig auf Schiffen gesegelt. Was sind Ihre persönlichen Erfahrungen mit der Isolation?
Ja, weit weg von den Menschen an Land und abgeschnitten von den täglichen Nachrichten. Damit habe ich gute Erfahrungen gemacht. Es ist etwas ganz Besonderes, wir leben in einem kleinen Ökosystem auf dem Boot, mit sehr wenig Kontakt zur Außenwelt.
Nun, die Dinge ändern sich mit den Satelliten, aber ich erinnere mich, als Frankreich 2018 die Fußballweltmeisterschaft gewann. Wir befanden uns mitten im Pazifischen Ozean und waren wahrscheinlich die letzten Franzosen, die die Nachricht hörten, drei Wochen später oder so ähnlich. Es war trotzdem schön.
Es ist ein ganz besonderes Ökosystem. Das Leben wird von der Tageszeit und den Meeresbedingungen bestimmt, und das ist alles. Es gibt keine anderen Unterbrechungen wie im täglichen Leben an Land. Es ist ein sehr einfaches und wertvolles Ökosystem auf dem Schiff, das man mit Wissenschaftlern, Seeleuten, Journalisten und Künstlern teilt.
Es ist ein besonderes Umfeld, in dem wir uns gegenseitig respektieren. Es gibt eine sehr flache Hierarchie. Alle sind gleichberechtigt, mit Ausnahme des Kapitäns, der einen höheren Rang hat. Ansonsten sind alle gleich, und das gefällt mir.
Ist dies ein internationales, europäisches oder französisches Projekt?
Die Tara Polar Station hat eine bedeutende Beteiligung aus Kanada, den USA, Japan, der Schweiz und anderen europäischen Ländern. Sie ist wirklich international. Wir fördern den internationalen Geist und betrachten sie als eine Art ISS für den Nordpol.
In der Arktis leben indigene Völker. Haben Sie eine Möglichkeit, sie in die Forschung einzubinden?
Wir werden Kontakt zu Inuit-Gemeinschaften aufnehmen, aber so weit nördlich in der Arktis lebt niemand. Sie leben höchstens auf 80°N, aber meistens um 70°N. Aber natürlich verstehen die Menschen in der Arktis sehr gut, was Eis ist – sie haben mehr als zehn verschiedene Wörter dafür, während wir nur eines haben.
In Anbetracht der Tatsache, dass das Eis in den verschiedenen Schichten der Eiskerne eine Erinnerung an die Vergangenheit enthält, hoffen wir, mit den Inuit-Bevölkerungen in Kontakt zu treten, um Ideen und persönliche Erinnerungen an das Ökosystem, ihren Lebensstil und ihre Kulturen zu sammeln.
Interview von Camille Lin, Polar Journal AG
Chris Bowler ist ein englischer Biologe, CNRS-Silbermedaillengewinner und Mitglied der französischen Akademie für Landwirtschaft, der an der École normale supérieure arbeitet. Seine Arbeit über photosynthetische Organismen konzentriert sich hauptsächlich auf marine Kieselalgen, wobei er deren Reaktionen auf Umweltbelastungen beobachtet.
Antarktis, Atlantik, Pazifik und Mittelmeer… mehr als 60 wissenschaftliche Veröffentlichungen, an denen er beteiligt ist, stehen in direktem Zusammenhang mit den Expeditionen des Schoners Tara. Als Vorsitzender des wissenschaftlichen Rates der Tara Ocean Foundation bereitet sich der Biologe derzeit auf die Arktis-Expeditionen vor.
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