Livet under ekstreme forhold ved varme kilder i havet

Den vulkanske ø Kueishantao i det nordøstlige Taiwan er et ekstremt levested for marine organismer. Med en aktiv vulkan, kystområdet har et unikt hydrotermisk felt med et væld af varme kilder og vulkanske gasser. Surhedsgraden i undersøgelsesområdet var blandt de højeste i verden. Det let tilgængelige lave vand omkring vulkanøen repræsenterer derfor et ideelt forskningsmiljø til at undersøge marine organismers tilpasningsevne, hvoraf nogle er højt specialiserede, såsom krabber, til stærkt forsuret og giftigt havvand.

I omkring ti år, havforskere fra Institut for Geovidenskab ved Kiel Universitet (CAU), sammen med deres kinesiske og taiwanske partnere fra Zhejiang University i Hangzhou og National Taiwan Ocean University i Keelung, regelmæssigt indsamlede data om geologiske, kemiske og biologiske processer, da to begivenheder forstyrrede resultaterne af tidsserien i 2016. For det første øen blev rystet af et jordskælv og ramt af den alvorlige tropiske tyfon Nepartak kun få uger senere. På baggrund af data indsamlet gennem mange år, forskerne fra Kiel, Kina og Taiwan kunne nu for første gang demonstrere, at biogeokemiske processer havde ændret sig på grund af konsekvenserne af det enorme jordskælv og tyfon, og hvordan forskellige organismer var i stand til at tilpasse sig den ændrede havvandsbiogeokemi i løbet af kun et år. De første resultater af den tværfaglige undersøgelse, baseret på omfattende data, der går tilbage til 1960'erne, blev for nylig offentliggjort i det internationale tidsskrift Nature Videnskabelige rapporter .

"Vores undersøgelse viser tydeligt, hvor tæt atmosfærisk, geologisk, biologiske og kemiske processer interagerer, og hvordan et økosystem med ekstreme livsbetingelser såsom vulkanske kilder på havbunden reagerer på forstyrrelser forårsaget af naturlige begivenheder, " siger Dr. Mario Lebrato fra Institut for Geovidenskab ved Kiel Universitet. I årevis, videnskabsmænd ledet af Dr. Dieter Garbe-Schönberg og Dr. Mario Lebrato fra Institut for Geovidenskab ved CAU har forsket i det lavvandede hydrotermiske system "Kueishantao". Det valgte sted har et stort antal kuldioxidemissioner i det lave vand. Ud over, kilderne frigiver giftige metaller. Svovl misfarver vandet over store områder. De vulkanske gasser - med et højt svovlindhold - fører til en kraftig forsuring af havvandet. Gennem metoder til luftbåren droneundersøgelse, modellering, regelmæssig prøvetagning og laboratorieforsøg forskning i det hydrotermiske område giver derfor et vigtigt bidrag til virkningerne af havforsuring på havsamfund. Kun få specialiserede dyrearter såsom krabber, snegle og bakterier lever i umiddelbar nærhed af kilderne. Få meter væk, på den anden side, er det mangfoldige liv i et tropisk hav.

"På grund af den høje surhedsgrad, det høje indhold af giftige stoffer og forhøjede temperaturer i vandet, de levevilkår, der hersker dér, kan tjene som et naturligt laboratorium til undersøgelse af betydelig miljøforurening fra mennesker. Kilderne på Kueishantao er derfor ideelle til at undersøge fremtidige scenarier, " siger medforfatter Dr. Yiming Wang, som for nylig flyttede fra Kiel Universitet til Max Planck Institute for Science of Human History i Jena.

Efter de alvorlige begivenheder i 2016, studieområdet ændrede sig fuldstændig. Havbunden blev begravet under et lag af sediment og murbrokker. Ud over, de sure varmevandskilder tørrede ind, og havvandets sammensætning havde ændret sig væsentligt og løbende over en længere periode. Luftfotos taget med droner, prøver taget af forskningsdykkere fra Kiel og Taiwan samt biogeokemiske undersøgelser viste tydeligt det rumlige og kemiske omfang af forstyrrelserne. Disse blev registreret af biologen og forskningsdykkeren Mario Lebrato og hans taiwanske kollega Li Chun Tseng og sammenlignet med resultaterne af tidligere prøveudtagninger. "Det, der oprindeligt lignede en katastrofe for vores nuværende tidsseriestudie, viste sig efterfølgende at være et lykketræf. Dette gav os den sjældne mulighed for at observere, hvordan organismer tilpasser sig de alvorlige forstyrrelser. Vi var i stand til at trække på en omfattende database for at gøre det. dette" forklarer projektleder Dr. Dieter Garbe-Schönberg fra Institut for Geovidenskab ved Kiel Universitet.