Eiskalter Lebensraum 08.02.2016, 07:55 Uhr

Gecrushtes Eis gibt es auch unter dem Meereis der Antarktis

Crushed Ice werden Sie vor allem im Cocktailglas kennen. Doch für Meeresforscher ist filigranes Crushed Ice ein ungewöhnlicher Lebensraum in der Antarktis. Es kommt unter meterdicken Eisschollen vor und ist Lebensraum für Algen und Myriaden von Kleinkrebsen und Fischen. Doch wie mächtig sind diese Wasser-Eis-Schichten eigentlich? Das können die Bremerhavener AWI-Forscher jetzt ganz genau sagen.

Die neuen Messgeräte lagen in Kajaks, die von Schneebobs wochenlang über das Schelfeis gezogen wurden. Sie können durch die dicken Eisschichten hindurch die filigranen Eispartikel im Wasser erfassen.

Die neuen Messgeräte lagen in Kajaks, die von Schneebobs wochenlang über das Schelfeis gezogen wurden. Sie können durch die dicken Eisschichten hindurch die filigranen Eispartikel im Wasser erfassen.

Foto: Mario Hoppmann/AWI

Dass unter den riesigen Schollen des Schelfeises rund um die Antarktis noch eine weitere Eisschicht existiert, war lange Zeit gar nicht bekannt. Sie ist auch gar nicht so leicht zu erkennen, weil sich unter dem festen Eis filigrane Eiskristalle bilden, die im eiskalten Wasser schwimmen.

„Unter dem Meereis der Antarktis sieht es mancherorts aus wie in einem mit Crushed Ice gefüllten Cocktailglas – mit dem Unterschied, dass die Kristalle im Südpolarmeer zu handtellergroßen, millimeterdünnen Platten heranwachsen“, schildert Meeresforscher Mario Hoppmann vom Alfred-Wegener-Institut (AWI) in Bremerhaven. Deshalb heißen diese Schichten Plättcheneis.

Der größte Cocktail des Meeres: Wie Crushed Ice wirken die Schichten unter dem Schelfeis der Antarktis, in denen sich Wasser und Eissplitter zu einer Eissuppe vermischen. Sie ist Schutz- und Lebensraum für kleinste Krebse und Fische. Sie sind Lebensgrundlage für größere Meeresbewohner.

Der größte Cocktail des Meeres: Wie Crushed Ice wirken die Schichten unter dem Schelfeis der Antarktis, in denen sich Wasser und Eissplitter zu einer Eissuppe vermischen. Sie ist Schutz- und Lebensraum für kleinste Krebse und Fische. Sie sind Lebensgrundlage für größere Meeresbewohner.

Foto: AWI

Diese ungewöhnlichen Schichten aus Wasser und Eiskristallen entstehen, wenn salzreiches Wasser aus dem küstennahen Ozean absinkt, unter das Schelfeis gleitet und dieses an seiner Unterseite langsam anschmilzt, schildert das AWI.

Das süße Schmelzwasser vermischt sich dadurch an der Schelfeisunterseite mit dem salzhaltigen Ozeanwasser. An der Meeresoberfläche würde dieser Wassermix auf der Stelle gefrieren, denn seine Temperatur liegt deutlich unter dem normalen Gefrierpunkt. Aufgrund des hohen Wasserdrucks in der Tiefe bleibt der Mix zunächst flüssig.

Durch die geringere Dichte steigt dieses Wasser langsam an der Schelfeisunterseite auf. Der Wasserdruck sinkt und sobald eine kritische Wassertiefe erreicht wird, bilden sich an Ort und Stelle winzige Eiskristalle. Diese wachsen zu jenen filigranen Plättchen heran.

Das Plättcheneis ist Lebensraum von Kleinkrebsen und Fischen

Aber warum ist es wichtig, mehr über diese mehrere Meter dicken Schichten zu wissen? „An und zwischen den Platten gedeihen unzählige Algen, welche die Basis eines ganz eigenen Ökosystems darstellen“, so Hoppmann. „Sie sind Nahrung für Myriaden von Kleinkrebsen und Fischen, die zwischen den Eisplättchen Schutz vor größeren Räubern wie Robben und Pinguinen finden.“ Deshalb ist es so wichtig, mehr über den Lebensraum zu wissen.

Schematische Darstellung der Entstehung von Plättcheneis im Südpolarmeer.

Schematische Darstellung der Entstehung von Plättcheneis im Südpolarmeer.

Foto: AWI

Wird er durch den Klimawandel beeinflusst, der auch längst Nord- und Südpol erfasst hat? Ist er in Gefahr? Bislang stießen die Forscher nur bei Bohrungen durch den Eispanzer auf dem Meer auf die darunter liegenden Schichten aus Plättcheneis. Doch Aussagen über die Größe dieses wichtigen Lebensraumes sind so nur schwer zu gewinnen.

Und Messgeräte versagen. „Herkömmliche EM-Messgeräte, welche die Übergänge zwischen Eis und Wasser mit nur einer einzigen Frequenz bestimmen, konnten das Plättcheneis nur schwer vom Meereis oder Wasser unterscheiden“, erklärt der Meeresphysiker. Mit der neuen Multifrequenz-Methode aber können die AWI-Forscher die Übergänge von Meereis zu Plättcheneis und Wasser nun erstmals zentimetergenau bestimmen, ohne dafür mit hohem Aufwand Löcher ins Eis zu bohren und die Dicken mit Maßbändern zu messen.

Multifrequenz-Gerät liefert genaue Daten über Größe des Plättcheneises

„Mit dem Multifrequenz-EM-Gerät konnten wir nicht nur die Dicke des Plättcheneises relativ genau bestimmen. Wir konnten sogar das Eisvolumen der Plättcheneisschicht errechnen, indem wir die Menge des Meerwassers zwischen den Plättchen bestimmt und diese dann subtrahiert haben“, freut sich Hoppmann.

Die AWI-Forscher haben mit den neuen Messgeräten die zugefrorene Atka-Bucht der Antarktis im Weddellmeer vermessen, in der Nähe der deutschen Antarktis-Forschungsstation „Neumayer-Station III“.

Aufnahme eines antarktischen Ruderfußkrebses, der in der Plättcheneisschicht lebt. Die Eisschicht ist Lebensraum für eine einzigartige Gemeinschaft aus Algen, Zooplankton, Anemonen, Fischen und anderen Lebewesen.

Aufnahme eines antarktischen Ruderfußkrebses, der in der Plättcheneisschicht lebt. Die Eisschicht ist Lebensraum für eine einzigartige Gemeinschaft aus Algen, Zooplankton, Anemonen, Fischen und anderen Lebewesen.

Foto: AWI

Das Messgerät lag in einem Kajak, das von einem Schneemobil gezogen wurde. Mit dem Gespann fuhren die Forscher wochenlang das Meereis der Atka-Bucht ab. „Wir haben dabei unter anderem festgestellt, dass das Plättcheneis einen Jahresrhythmus hat“, schildert Mario Hoppmann.

„Im Juni, zu Beginn des antarktischen Winters, sammeln sich unter dem Meereis die ersten Plättchen. Im Laufe des Winters wächst die Schicht, bis sie zum Winterende im Dezember mehrere Meter dick ist und dann im Laufe des Sommers wieder schrumpft.“

Crushed-Eis-Schichten sind bis zu zehn Metern dick

Das feste Meereis erreicht im Winter eine Stärke von im Schnitt zwei Metern. Die darunter liegende Wasserschicht voller Eiskristalle erreiche durchschnittlich eine Stärke von fünf Metern, so die Forscher. Es gibt aber auch Bereiche, die bis zu zehn Metern erreichen.

Eingefrorenes Plättcheis: Aufnahme eines Meereis-Bohrkerns (Dünnschnitt) zwischen gekreuzten Polarisationsfiltern. Diese Technik lässt die im Meereis eingefrorenen Eisplättchen in unterschiedlichen Farben schimmern, sodass sie für die Wissenschaftler gut zu erkennen sind.

Eingefrorenes Plättcheis: Aufnahme eines Meereis-Bohrkerns (Dünnschnitt) zwischen gekreuzten Polarisationsfiltern. Diese Technik lässt die im Meereis eingefrorenen Eisplättchen in unterschiedlichen Farben schimmern, sodass sie für die Wissenschaftler gut zu erkennen sind.

Foto: Mario Hoppmann/AWI

Die Forscher fürchten, dass der Klimawandel auch Einfluss haben könnte auf diesen empfindlichen Lebensraum. „Will man die Situation des antarktischen Eises verstehen und einen möglichen Einfluss des Klimawandels abschätzen, muss man daher künftig wahrscheinlich auch das Plättcheneis stärker berücksichtigen“, so Mario Hoppmann.

Wie groß die antarktisweite Bedeutung des Plättcheneises ist, kann man derzeit noch nicht richtig einschätzen. Die neuen Ergebnisse aber geben Anlass zur Hoffnung, dass seine Verteilung und damit auch seine Rolle bald ebenso verstanden werden, wie dies bei seiner Entstehung gelungen ist.

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