An Board der RV Calanus in Schottland ((C) Lukas Hüppe). Sören Häfker promoviert am Alfred-Wegener-Institut über genetisch gesteuerte Uhren in kleinen planktonischen Krebsen. Dafür ist er mit zwei Studenten nach Schottland gereist, um Laborexperimente durchzuführen und im dortigen Loch Etive Proben zu sammeln. Neben aufwendigen Vorbereitungen stellen vor allem lange Nachtschichten eine große Herausforderung dar.
In meiner Doktorarbeit untersuche ich, wie tages- und jahreszeitliche Rhythmen bei dem Ruderfußkrebs Calanus finmarchicus gesteuert sind. Nahezu alle Lebewesen besitzen eine innere (endogene) Uhr, die verschiedenste körperliche Prozesse steuert und sie an den 24-stündigen Tageszyklus anpasst. Calanus finmarchicus zeigt zum Beispiel tägliche Vertikalwanderungen, wobei die Tiere den Tag im tiefen Wasser verbringen und nachts zum Fressen an die Oberfläche wandern. Endogene Uhren können zudem genutzt werden, um die Länge des Tages zu messen, was direkt Aufschluss über die Jahreszeit gibt. Während solche Uhren bei Landlebewesen ziemlich gut untersucht sind, ist in diesem Bereich – der Chronobiologie - bei Meerestieren bisher kaum etwas bekannt. Man weiß zwar, dass Calanus finmarchicus den Winter im tiefen Wasser in einer Art „Winterschlaf“ verbringt, aber was den Tieren sagt, wann sie schlafen und wann wieder aufwachen sollen, ist noch vollkommen unklar. Ich möchte nun feststellen, ob Calanus finmarchicus eine innere Uhr besitzt, wie sie genetisch funktioniert und welchen Einfluss sie auf den Tages- und Jahresrhythmus hat.
Das Forschungsteam unter Leitung von Sören Häfker zu Besuch in den Highlands ((C) Laura Halbach).
Ideale Bedingungen am Loch Etive
Gerade sind für mich 2 Monate Feldarbeit in Schottland zu Ende gegangen. Im Loch Etive (Loch bedeutet See) an der schottischen Westküste habe ich Proben gesammelt und bei der nahegelegenen „Scottish Association for Marine Science“ (SAMS) Laborexperimente durchgeführt. Der Grund warum es mich in die Highlands verschlagen hat, ist ein lokales Vorkommen von C. finmarchicus. Die nicht mehr als 3 mm große Krebsart aus der Gruppe der Copepoden (Ruderfußkrebse) ist im gesamten Nordatlantik zu finden und spielt eine entscheidende Rolle im Nahrungsnetz beim Transfer von Biomasse von den einzelligen Algen (Phytoplankton) zu höheren Ebenen wie Dorsch oder Hering. Die Copepoden sammeln beim Fressen der Algen reiche Fettreserven an, die sie auch für größere Fische zur lohnenden Beute machen. Die im Loch Etive lebende Population ist leicht zu erreichen und es gibt dort keine nahe verwandten Arten, die das Sortieren der Copepoden erschweren würden. Ideale Bedingungen also.
 Zählungen in der Plexiglassäule ((C) Sören Häfker). | Schon im August letzten Jahres war ich für ein paar Tage in Schottland, um die Leute und die Laborsituation am SAMS kennenzulernen und mit den dortigen Wissenschaftlern Pläne für unsere Arbeit zu machen. Neben der Miete des kleinen Forschungsschiffs „RV Calanus“ musste vor allem geklärt werden, welches Equipment vorhanden ist und was wir selber mitbringen müssen. Die ersten Monate von 2015 habe ich dann damit verbracht, Flüge und Unterkunft zu suchen, noch fehlendes Material zu ordern, alles in Kisten zu packen, deren Transport nach Schottland zu organisieren sowie einen Haufen anfallenden Papierkram abzuarbeiten. Man vergisst es oft, aber damit eine Expedition erfolgreich verlaufen kann, ist langfristige und gründliche Vorbereitung entscheidend. Merkt man erst an Bord des Schiffs, dass man etwas vergessen hat, ist es zu spät. |
Kein Schlaf während der Experimente zur Chronobiologie
Anfang Mai machte ich mich dann mit den Studenten Laura Halbach und Lukas Hüppe auf den Weg nach Oban, Schottland. Die beiden haben mich während der Zeit großartig unterstützt und das war auch nötig, denn wie Ihr sehen werdet, waren die Aufgaben die vor uns lagen, keine die man alleine hätte bewältigen können. Anfang Mai sowie Ende Juni sind wir mit der RV Calanus in den Loch Etive gefahren, wo wir 28 Stunden geankert haben und alle 4 Stunden mit einem Netz Copepoden gesammelt haben. Die wurden dann zuerst an Bord mit Stereolupen (Mikroskope für nicht ganz sooo kleines Zeug) sortiert und dann in Chemikalien oder flüssigem Stickstoff für spätere Analysen konserviert. Der 4-Stunden-Rhythmus sorgte dafür, dass wir dabei keinen Schlaf bekommen haben, aber sowas gehört in der Chronobiologie einfach dazu und mit der Zeit gewöhnt man sich auch etwas an solche Arbeitszeiten. Zugegeben, es liegt eine gewisse Ironie darin, die eigene innere Uhr so durcheinander zu bringen, um sie bei anderen Lebewesen zu erforschen.
In den Wochen zwischen den Probennahmen im Loch haben wir dann Laborexperimente durchgeführt, bei denen Copepoden zuerst bei einem normalen Tag/Nach-Rhythmus und anschließend in konstanter Dunkelheit gehalten wurden. Bei diesen 3-tägigen Versuchen wurden wieder alle 4 Stunden Proben genommen, wobei wir diesmal dank der Unterstützung schottischer Studenten in 12-Stunden-Schichten arbeiten konnten, was im Vergleich zur Schiffsarbeit eine echte Erholung war.
Untersuchungen zur Vertikalwanderung: in 12-Stunden-Schichten
Zu guter Letzt haben wir direkt nach der Probennahme Ende Juni noch ein 5-tägiges Experiment zur vertikalen Wanderung der Copepoden durchgeführt. Dabei haben wir stündlich die Verteilung der Tiere in verschiedenen Tiefen einer Plexiglassäule gezählt. Auch hier wurde wieder in 12-Stunden-Schichten gearbeitet, wobei die große Herausforderung darin lag, dass das Experiment direkt nach der Probennahme im Loch Etive stattfand. Ich habe die erste Nachtschicht gemacht und obwohl ich an Bord 3-4 Stunden Schlaf bekam, hieß das unterm Strich mehr als 48 Stunden wach bleiben und dabei noch konzentriert arbeiten.
Beringte Papageientaucher an der Küste Schottlands ((C) Sören Häfker).
Ich hoffe, dass mein Bericht nicht allzu abschreckend klingt, denn obwohl die Arbeit zweifellos sehr anstrengend war, mache ich sie gerne. Man weiß, dass man an Fragen arbeitet, auf die bisher niemand eine Antwort gefunden hat, geschweigen denn danach gesucht hat. Zudem konnten wir einen Teil der Zeit in Schottland auch dazu nutzen, um die Landschaft und die Natur der Highlands zu erkunden und zu genießen. Man muss eben auch daran denken, dass man hin und wieder durchatmen und neue Kraft sammeln muss. Die nächste 24-Studen-Schicht kommt schließlich bestimmt!
Die gesammelten Proben werden nun an das Alfred-Wegener-Institut in Bremerhaven geschickt, wo ich sie im Labor analysieren werde. Das wird aber Thema eines anderen Blogbeitrags sein. Wenn ihr Fragen zu meinem Arbeitsalltag oder zu Copepoden habt, fragt mich gerne.
Viele Grüß, Sören
Calanus finmarchicus gehört zu den Ruderfußkrebsen. Hier in Szene gesetzt von Lukas Hüppe (C).
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