Wissenschaftler setzen Rekord mit selbstfahrenden Robotern

Gepostet von Michelle Howard • 9 April 2018

In einer gemeinsamen Anstrengung der Simons Collaboration on Ocean Processes and Ecology (SCOPE), dem Monterey Bay Aquarium Forschungsinstitut (MBARI) und dem Schmidt Ocean Institute (SOI) haben mehrere autonome Langstreckenfahrzeuge (LRAUVs) ihre ersten erfolgreich abgeschlossen Reise auf dem offenen Ozean, Erhalt von Daten über die Wassersäule von bis zu 250 Metern, während autonom Meerwasserproben gesammelt und archiviert werden, um mikrobielle Gemeinschaftsdynamik im Inneren der Ozeane zu erfassen.

Seit dem 10. März 2018 setzt das Team des Forschungsschiffs Falkor diese neuen Roboter ein, die mit verschiedenen Missionszielen programmiert wurden, um eine noch nie dagewesene hochauflösende Sicht auf Mikroben im offenen Ozean zu bieten.

Der gleichzeitige Einsatz mehrerer Fahrzeuge ermöglichte es dem Forschungsteam, kontinuierlich das biologisch wichtige Maximum des Chlorophylls innerhalb eines sich bewegenden Wirbelfeldes zu erfassen und damit einen neuen Rekord für die Dauer dieser Mission zu setzen. Winde des offenen Ozeans sind wirbelnde Wassermassen, die sich langsam über den Pazifischen Ozean bewegen und große Auswirkungen auf die Mikroben im Ozean haben können.

Die AUVs wurden zum ersten Mal in hawaiianischen Gewässern eingesetzt und blieben fast 100 Stunden vor der Genesung im Wasser und sammelten Daten. Das Timing ist wichtig, da es dem Wissenschaftsteam ermöglicht, die Struktur des Wirbelkörpers in 3D zu zeichnen, während mehrere tägliche Zyklen abgetastet werden. Diese zeitliche Probenahme ist der Schlüssel, da man davon ausgeht, dass mikrobielles Plankton seine Aktivitäten in sich wiederholenden täglichen Zyklen synchronisiert. Die LRAUVs ​​konnten die ozeanografischen Wirbelmerkmale gleichzeitig in viel größerer räumlicher und zeitlicher Hinsicht abbilden und abtasten, als dies mit anderen Plattformen möglich gewesen wäre.

Wegen ihrer natürlichen Variabilität waren die Eddies schwierig zu untersuchen, was bedeutet, dass ihre Auswirkungen auf die Meeresbiologie, insbesondere die darin eingeschlossenen mikrobiellen Gemeinschaften, nicht gut verstanden werden. Diese Reise konzentrierte sich auf einen Zyklonwirbel, der sich gegen den Uhrzeigersinn dreht, was zu einer Anhebung der Wassersäule führt, die Nährstoffe und Organismen aus größeren Tiefen näher an die Oberfläche und Sonnenlicht bringt. Es wird angenommen, dass dies die primäre Produktivität und Aktivität von Phytoplankton in mikrobiellen Gemeinschaften erhöht, die typischerweise in tieferen, dunkleren Gewässern leben.

Die Principal Investigators Drs. Edward DeLong und David Karl, Ozeanographieprofessoren in UH ​​Manoas Schule für Ozean- und Geowissenschaften und -technologie (SOEST) haben diese Mikroben seit Jahrzehnten studiert. "Diese neuen Unterwasserdrohnen werden unsere Reichweite erheblich erweitern, um abgelegene Gebiete zu untersuchen und es uns ermöglichen, ozeanographische Ereignisse und Merkmale zu untersuchen und zu studieren, auch wenn Schiffe nicht verfügbar sind", sagte DeLong. "Einen Tag im Leben all dieser Meeresmikroben zu betrachten und sie autonom zu verfolgen, um zu sehen, was im Alltag passiert, war etwas, das vorher nie möglich war".

Eddies sind groß (~ 100 km im Durchmesser), so dass die Verwendung autonomer Instrumente wie LRAUVs ​​die Untersuchung ihrer Variabilität auf relevanten räumlichen und zeitlichen Skalen erheblich erleichtert. Der Falkor-Monat, in dem das Wasser Boden-Truthing ist, wird auch helfen, Fernbeobachtungen von Wirbelstrukturen und Evolution, die von Satellitendaten abgeleitet sind, zu validieren und zu informieren. Darüber hinaus werden Experimente, die von den SCOPE-Wissenschaftlern an Bord des Falkors und im Meer durchgeführt wurden, neue Informationen darüber liefern, wie sich physikalische Wirbeleigenschaften auf biologische Prozesse und die Produktivität der Ozeane im Laufe der Zeit auswirken. Die leitenden Wissenschaftler erwarten einzigartige Einblicke in die Dauer, Stabilität und den Einfluss von Wirbeln auf Meeresökosysteme. und wird aktuelle biogeochemische Ozeanmodelle verbessern, die für das Verständnis der aktuellen und zukünftigen Gesundheit der Weltmeere von entscheidender Bedeutung sind. Zusätzlich werden die LRAUV-gesammelten Proben, die mikrobielle Gemeinschafts-DNA enthalten, an Land mit genomischen Studien analysiert, die darauf abzielen, die Funktion, Aktivität und Umweltsensitivität mikrobieller Populationen zu verstehen, die die Grundlage des Nahrungsnetzes des Ozeans bilden.