Bestimmte Lebewesen binden Kohlendioxid und andere setzten es aus der entstandenen Biomasse wieder frei: Gleichgewichte im irdischen Kohlenstoffkreislauf bestimmen seit jeher, wie stark sich die Atmosphäre mit dem Treibhausgas CO₂ anreichert. Doch in dieses System hat sich der Mensch bekanntlich eingemischt: Durch die starke Freisetzung fossiler Kohlenstoffvorräte steigen die CO₂-Konzentrationen in der Atmosphäre, wodurch die globalen Temperaturen ansteigen. Um die weitere Entwicklung des Problems einschätzen zu können, ist deshalb auch die Erforschung der natürlichen Kohlenstoffbindungspotenziale der Erde wichtig.
Dabei kommt den Ozeanen eine besonders große Bedeutung zu. Denn das Phytoplankton nimmt in den lichtdurchfluteten Meeresbereichen große Mengen an gelöstem CO₂ auf und baut den Kohlenstoff in seine Biomasse ein. Ein Teil davon lagert sich dann auf dem Meeresboden ab, wo der Kohlenstoff über lange Zeit gebunden bleiben kann. Verantwortlich für diesen Sedimentationsprozess ist wiederum der sogenannte Meeresschnee. Seine „Flocken“ bestehen dabei aus einer Mischung von abgestorbenem Phytoplankton, Bakterien und anderen organischen Substanzen. Bisher ist allerdings unklar geblieben, auf welche Weise und wie schnell der marine Schnee in den Ozeanen nach unten sinkt. Bisher stützen sich die Annahmen nur auf die deutlich erkennbaren Merkmalen typischer Meeresschneeflocken.
Vertikale Tracking-Mikroskopie
Um den tatsächlichen Dynamiken des marinen Schneefalls auf die Spur zu kommen, haben Forschende um Rahul Chajwa von der Stanford University nun eine innovative Mikroskopier-Technik eingesetzt. Damit kann der Fall einer Flocke im Meer durch einen Rotationsmechanismus simuliert werden. Im Fokus des Mikroskops befindet sich dabei ein Partikel, das in einem vertikal angebrachten, wassergefüllten Rad der Schwerkraft folgend sinkt. Während dieses Prozesses gleicht die Drehung des Rades die Bewegung aus, sodass die Flocke stets im Visier des Mikroskops „stehen“ bleibt. So kann ihr Sinkverhalten gleichsam über unendliche Entfernungen hinweg untersucht werden, wobei sich auch Veränderungen der Temperatur, des Lichts und des Drucks simulieren lassen.
Die an der Stanford University entwickelte Mikroskopier-Technik lässt sich auch an Bord von Forschungsschiffen einsetzen, wodurch die Untersuchung von „frischem“ Meeresschnee möglich wird. Dies ist wichtig, da es sich um biologische Gebilde handelt, die nach einem Transport in Labore an Land ihre Merkmale verändern können. Für die aktuelle Studie haben die Forschenden nun von einem Forschungsschiff aus Meeresschnee im Golf von Maine gesammelt und anschließend an Bord das Sinkverhalten der Partikel mittels der neuen Mikroskopier-Technik untersucht.
