Enorm lichtempfindlich

Wer in diesem Blog den einen oder anderen Beitrag über die Forschungsfahrt der «Helmer Hanssen» gelesen oder gehört hat, weiss: Oft machten die Forscherinnen und Forscher die Bordlichter aus, bevor sie das Schiff an eine neue Stelle manövrierten, um eine Plankton-Probe zu nehmen.

Als ich dies das erste Mal sah, fragte ich nach dem Grund. Raphaelle Descoteaux erklärte es: Forscherkollegen hätten herausgefunden, dass die Planktonwesen in der Polarnacht derart lichtempfindlich sind, dass sie sofort verschwinden, wenn das beleuchtete Schiff sich nähert.

Jørgen Berge (r) und Geir Johnsen locken im Januar 2017 am Pier von Ny-Ålesund mit künstlichem Licht Plankton an. Quelle: O.M. Rapp/AAAS

Heute ist nun in der Zeitschrift «Science Advances» das Paper erschienen, das diese Beobachtungen beschreibt: «Use of an Autonomous Surface Vehicle reveals small-scale diel vertical migrations of zooplankton and susceptibility to light pollution under low solar irradiance». Die Forscher berichten darin, dass die Schiffsbeleuchtung der «Helmer Hanssen» das Plankton in einem Umkreis von bis zu 190 Metern vertreibe.

Einer der Autoren des Papers ist Jørgen Berge von der Universität Tromsø. Er ist eine der treibenden Kräfte hinter der Erforschung des biologischen Treibens in der Polarnacht – und einer der Mitentdecker des Phänomens. Ich habe ihn im Mai 2017 getroffen, als ich nach dem Besuch im arktischen Forscherdorf Ny-Ålesund einen Tag in Tromsø verbracht habe, um Interviews zu führen.

Jørgen hat mir damals erzählt, welcher Zufall zur Entdeckung geführt hat, dass die Polarnacht von biologischer Aktivität erfüllt ist. Aus diesem faszinierenden Interview habe ich einen Beitrag gemacht, der am letzten Wochenende im Wissenschaftsmagazin SRF gesendet worden ist.

Phagentherapie – phage therapy

Das Paper beschreibt detailliert, wie bei einem Patienten, der an einer ernsthaften Infektion mit Antibiotika-resistenten Bakterien litt, eine Phagentherapie durchgeführt wurde – sogar mit intravenös verabreichten Phagen. Der Patient überlebte.

Die Forscher und Ärzte gingen sehr sorgfältig vor, trafen zum Beispiel Vorkehrungen, dass sie dem Patienten mit den Phagen keine Toxine verabreichten. Das Paper liest sich wie ein Lehrbuch über Phagentherapie im Kurzformat. Exzellent.

Neben den Phagen bekam der Patient auch die ganze Zeit über Antibitiotika verabreicht – und so diskutieren die Forscher auch, welchen Anteil an der Heilung den Phagen zukommt. Weil es dem komatösen Patienten nach Gabe der ersten Phagen schnell deutlich besser ging, sind sie der Meinung, dass die Viren einen wichtigen Anteil an der Heilung hatten. Zusätzlich vermuten sie eine synergistische Wirkung der Phagen mit einem der eingesetzten Antibiotika; ein Phänomen, das schon länger diskutiert wird.

Das Fazit der Forscher und Ärzte: «Der Ausgang des [beschriebenen] Falls […] legt nahe, dass es stärkere Anstrengungen geben sollte, um die Phagentherapie für Infektionen mit multiresistenten Bakterien zu erforschen.»


The paper is a detailed description of a case where phage therapy was used to save a patient with a severe infection. The bacteria were resistant against a multitude of antibiotics. Phages were administered via different routes, even intravenously. The patient survived.

The researchers and doctors were meticulous. F.i. they made sure that they did not inject any toxins with the phage. The excellent paper amounts to a short version of a textbook about phage therapy.

Besides phages, the patient received during the whole course of the treatment antibiotics as well. Hence, the researchers discuss to what degree the success of the treatment can be attributed to the phage. Since the patient got better quickly after the first phage administrations they think that the viruses had an important effect. They speculate that the phage might have had a synergistic effect with one of the drugs. This phenomenon has been discussed before.

The researchers and doctors conclude: «The outcome of this case suggests that the methods described here for the production of bacteriophage therapeutics could be applied to similar cases and that a more concerted efforts to investigate the use of therapeutic bacteriophages for MDR bacterial infections are warranted.»

Eintauchen in die Arktis

Nun online: Das Feature über die Fahrt der «Helmer Hanssen» und die heroischen Expeditionen von Nansen, De Long, Andrée und anderen:

«In Nacht und Eis»

Tipp: Herunterladen und nicht streamen. Die Tonqualität ist viel besser.

Lichterfest im Polarmeer

 

Bei srf.ch ist jetzt ein längerer Artikel über die Expedition der «Helmer Hanssen» aufgeschaltet. Er erzählt von den wissenschaftlichen Zielen und ersten Resultaten, von leuchtenden Kreaturen und anderen polaren Phänomenen, aber auch vom Alltag an Bord.

Dazu ein Stück über die Arktis-Expeditionen von früher: die Drift der «Fram», die Katastrophe der «USS Jeannette» oder Salomon Andrées tragische Ballonfahrt.

 

Am 29. Dezember gibt’s dann in der Sendereihe Passage 2 auf Radio SRF2 Kultur die Synthese davon: eine Stunde Radio-Feature über die magische Anziehungskraft von «Nacht und Eis».

 

Polardorsche im Radio

Über neue Abenteuer in der Polarnacht kann ich nicht mehr berichten, die Fahrt ist ja vorbei. Aber die Nachlese hat begonnen:

1. Die Polardorsche der «Fish Girls» sind durch das Programm von Schweizer Radio SRF geschwommen, im «Echo der Zeit».
2. «Tonreisen» von SRF4 hat die Polardorsch-Reportage gebracht, dazu jene von vorletzter Woche über die Planktonuntersuchungen, ergänzt mit einem Gespräch mit mir, in dem ich einzelne Themen vertiefen und über den Alltag an Bord der «Helmer Hansen» berichten durfte. Danke, Barbara Büttner, Moderatorin und Produzentin der «Tonreisen».
3. habe ich eine Foto-Galerie von der Reise hochgeladen.

Und nun arbeite ich am Feature in «In Nacht und Eis», das die Forschungsreise der «Helmer Hanssen» an denen von Fridtjof Nansen, George W. DeLong und Salomon August Andrée spiegelt. Unbekannt die Herren? Zuhören am 29. Dezember 2017 auf Radio SRF2 Kultur.

O-Ton

Heute Mittag kam in der Nachrichtensendung Rendezvous von Radio SRF der zweite Radiobericht zur Reise der «Helmer Hanssen» in den letzten beiden Wochen.
Hören kann man in hier.
(Hinunterscrollen bis zu «Wie funktioniert das Ökosystem der neuen Arktis?»)

Kleine wissenschaftliche Flaschenpost zum Abschluss der Expedition

«For the purpose, not only of ascertaining the set of the currents in the Arctic Seas, but also of affording more frequent chances of hearing of your progress, we desire that you do frequently, after you shall have passed the latitude of 75° north, and once every day, when you shall be in an ascertained current, throw overboard a bottle, closely sealed, and containing a paper stating the date and position at which it is launched; […] and, for this purpose, we have caused each ship to be supplied with papers on which is printed, in several languages, a request that whoever may find it should take measures for transmitting it to this office.»

In Stellvertretung des Prinzregenten des Vereinigten Königreichs gab eine Kommission im Jahre 1818 Kapitän David Buchan die oben stehende Anweisung. Buchan hatte den simplen Auftrag, mit dem Schiff vom Nordatlantik via Nordpol in den Pazifik zu fahren. Weil aber die königliche Hoheit und seine wissenschaftlicher Berater doch ahnten, dass das vielleicht nicht gelingen könnte, gaben sie Buchan die Anweisung, täglich eine Flaschenpost mit seiner Positionsangabe ins Meer zu werfen.

Nun, wir sind guten Mutes morgen heil in Tromsø anzukommen (um 10:26 prophezeit der Bordcomputer), trotzdem schicken wir per Internet eine kleine Flaschenpost ab, in der Expeditionsleiter Rolf Gradinger die wichtigsten Ergebnisse der Fahrt durchgibt – oder zumindest jene, die schon feststehen (von mir aufgezeichnet):

«1. Wir fanden auf der Westseite Spitzbergens noch auf über 80° Nord sehr warmes Wasser aus dem Atlantik – bis 4° Grad warm. Es hat also auch diesen November einen grossen Wärmetransport vom Atlantik in nördliche Gewässer gegeben. Wahrscheinlich beginnt das Meer erst einen Monat später zu gefrieren als früher.

2. Wir haben grosse Unterschiede gesehen zwischen den warmen Gewässern westlich von Spitzbergen und den kalten östlich davon. Im kalten Wasser sind wir auf viele Jugendstadien von Bodenorganismen gestossen, den Larven von Seeigeln, Seegurken und Muscheln. Die Planktonkrebschen (Copepoden) waren sehr aktiv, wir haben auch Männchen von Ruderfusskrebschen gefunden. Das weisst darauf hin, dass der November für die Fortpflanzung dieser Arten sehr wichtig ist. Das hat mich überrascht. Der dunkle Winter scheint für die Organismen in den kalten Gewässer noch viel wichtiger zu sein, als für jene in den wärmeren auf der Westseite.

3. Zusammengenommen ergibt das ein bedenkliches Szenario für die Zukunft, in dem die Kaltwasserarten doppelt unter Druck kommen könnten: Durch immer wärmeres Wasser, das sie in der Entwicklung behindert. Und durch einen Einstrom von atlantischen Arten, die mit dem Warmwasser nach Norden kommen und dort dank der Wärme sich immer besser durchsetzen können.»

Rolf Gradinger ist Spezialist für Algen, die im Meereis leben. Und so bin ich ungemein stolz, dass ich etwas für ihn Neues in diesem Feld entdeckt habe – und zwar im Expeditionsbericht von Salomon August Andrée. Andrée startete im Juli 1897 mit einem Ballon von der Insel Danskøya im Norden des Archipels Spitzbergen und wollte damit den Nordpol erreichen. Die Fahrt dauerte nur drei Tage, dann mussten Andrée und seine zwei Begleiter auf dem Meereis notlanden.

Die nächsten zweieinhalb Monate kämpften sie sich über Packeis, um eine Insel zu erreichen. Das gelang ihnen sogar, am 5. Oktober 1897 erreichten sie das unwirtliche Gletschereiland Weisse Insel. Doch davon erfuhr die Welt erst 33 Jahre später, als dort ihr letztes Lager samt ihren sterblichen Überresten zufällig entdeckt wurde. Gefunden wurden auch Tage- und Logbücher der drei Männer.

In einem schrieb Andrée, dass sein Kollege Nils Strindberg auf die Idee gekommen war, eine Suppe zu machen aus den Algen, die sie an den Rändern des Eises entdeckt hatten. Sie fertigten auch einen Kuchen aus diesen Algen, Hefe und einem Ingredienz namens «Mellin’s Food». Beides habe exzellent geklappt, schrieb Andrée und fuhr fort: «Die Meergemüse-Suppe sollte als wichtige Entdeckung für Arktisreisende angesehen werden.»

Leider hat die Suppe den Männern nicht das Leben gerettet. Nach Auswertung der gefundenen Notizen und den Spuren vermuteten die Wissenschaftler 1930, dass die drei Polreisenden zu wenig warme Kleider dabei hatten und im beginnenden Polarwinter erfroren waren.

 

Ausschlafen – zum ersten Mal

Jeden Morgen um 7 Uhr 30 erschallt aus der Lautsprecheranlage an Bord: «Frühstück fertig». Und obwohl die meisten Forscherinnen und Forscher jeweils mehr Nachtstunden zum Arbeiten gebraucht haben als zum Schlafen, waren die Frühstückstische jeweils gut besetzt. Anders heute Morgen. Die meisten haben bis in die frühen Morgenstunden ihre Proben fertig präpariert und ihre Experimente zu Ende gebracht und sind dann ins Bett gefallen.

Da es ab jetzt nur noch heimwärts geht, keine Messungen mehr gibt, konnten alle im Bett bleiben. Ein paar standen fürs Mittagessen auf, die letzten für eine Besprechung um 14 Uhr 30. Aber die Müdigkeit steckt noch in allen Fasern. Während die Wissenschaftler schlummerten, verliess die «Helmer Hanssen» den Isfjord und drehte um etwa 9 Uhr von 245° auf einen Kurs von 180°: heim. Am Horizont hellblaue Dämmerung, später etwas rot beigemischt.

Die Beute der Expedition schwimmt in den Becken auf dem Deck (Polardorsch), liegt bei 4°C, -20°C und -80°C in der Kälte (Proben und Organismen aller Art), steckt in unzähligen Computerfiles und einigen Notizbüchern und in den Köpfen der Teilnehmerinnen und Teilnehmer. Aus all dem zusammen werden weitere Arbeit im Labor, Analysen und Nachdenken die Erkenntnisse der Menschheit erweitern – und vielleicht ihre Weisheit.

Ungefähr vor zwei Nächten, so genau weiss ich das nicht mehr, die Stunden sind längst ineinander verflossen, haben wir auf dem Deck ein Gruppenfoto aufgenommen.

Und dann war noch dieser Gast hier:

Gewöhnliche Seespinne.

Nach der Bestimmung wurde die Krabbe ins Meer entlassen.

Fast alles geschafft

Seit gestern Abend sind wir nun im Van Mijenfjord unterwegs – nicht dass wir allzu viel davon gesehen hätten, höchstens erahnt. Spektakulär war aber die Einfahrt durch den engen Kanal zwischen der Insel Akseløya und dem Rand des Fjords. Auf beiden Seiten waren die Landmassen so nah, dass man sie erkennen konnte. Zudem hat es auf beiden Seiten Positionslichter.

Unsere Fahrtroute in den Van Mijenfjord (grüne Linie).

Als wir hinten im Fjord angelangt waren, ging das Programm los: Zuerst wurde die Sedimentfalle ins Wasser gelassen, danach die umgedrehte Sedimentfalle – das Experiment. Wenige Stunden später, ab Mitternacht, begann das volle Messprogramm mit Netzen, Wasserproben, Bodenschaufeln usw. Das hiess für die meisten Forscherinnen und Forscher: eine weitere Freinacht. Immerhin ist es die letzte Mess-Station.

Um 8 Uhr 30 liess die Crew das kleine Beiboot zu Wasser, und Ulrike Dietrich, Tobias Vonnahme und Brandon Hassett fuhren los, um in den hinteren, seichten Stellen des Fjords vor einem Gletscher nach Eis zu suchen, vor allem solchem, das sich gerade bildet. Im Labor wollen sie später untersuchen, welche Organismen bereits in diesem frühen Stadium im Eis anzutreffen sind.

Bereit.
Das Beiboot «Polarcircle» fährt los.

Die drei waren erfolgreich: kistenweise brachten sie junges Eis mit, das sich gerade bildete, slush. Am Nachmittag war noch eine weitere Fahrt vorgesehen, zu einer anderen vielversprechenden Stelle. Ich sollte dabei sein. Doch nach weiteren Abklärungen entschied der Kapitän, dass der Ausflug zu gefährlich wäre.

Der fragliche Seitenarm ist sehr flach, und an seinem Eingang erhebt sich eine alte Endmoräne eines Gletschers vom Meeresgrund. Die Seekarten geben die Tiefe mit zehn Metern an, aber die Angaben sind nicht genau. Hätte unser Beiboot einen Motorschaden im Seitenarm gehabt, hätte uns die «Helmer Hanssen» nicht retten können. Zu riskant in der Polarnacht und im Schneetreiben, sagte der Kapitän. Schade, aber verständlich.

Die umgekehrte Sedimentfalle liess sich am Abend wieder willig bergen – dieser Teil des Versuch war also erfolgreich. Etwas später begutachteten Christine Dybwad und Ulrike Dietrich gespannt die Probenflaschen, ob sie darin Partikel sehen können, die im Meer nach oben gestiegen und ihnen damit in die Falle gegangen sind. Partikel zum Beispiel, die Algen enthalten, und die dank des Sauerstoffs, der bei der Atmung der Algen entsteht, Auftrieb erhalten. Solche Teilchen sind ein wenig erforschtes Puzzleteil im Ökosystem des arktischen Meeres.

Die umgekehrte Sedimentfalle taucht heil aus dem Van Mijenfjord aus.

Heute Samstag ist im Wissenschaftsmagazin SRF2 Kultur ein Interview mit mir gesendet worden. Moderator Christian von Burg und ich haben uns am Donnerstag über das Satellitentelefon erreicht und über die Fahrt, ihre Ziele das Leben an Bord und in der Polarnacht geredet. Hören kann man es hier.

P.S.: 22 Uhr 16 – wir haben gerade sicher die Engstelle beim Ausgang des Fjords passiert. Nun Kurs auf Longyearbyen.

Zum Van Mijenfjord

Gestern Abend haben wir die letzte Messstation auf der Westseite von Spitzbergen verlassen (Bild: B4) und sind seither auf dem Weg zum letzten Ort, wo die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ihre Netze, Schaufeln und anderen Messgeräte zu Wasser lassen. Dies wird im Van Mijenfjord (VM) sein, einem Meeresarm, dessen Eingang durch die quer liegende Insel Akseløya abgeschottet wird.

Route der «Helmer Hanssen»: BF1-W1-NS1-B1-B2-B3-B4-VM (Van Mijenfjord).

Der Name des Fjords geht zurück auf den niederländischen Seefahrer Willem Van Muyden. Er soll der erste Niederländer gewesen sein, der 1613 zum Walfang nach Spitzbergen gefahren ist. Der finnisch-schwedische Polarforscher Adolf Erik Nordenskiöld schrieb aber zwei Jahrhunderte später van Muydens Namen falsch und so heisst der Fjord heute Van Mijenfjord.

Diese Information habe ich aus einem bemerkenswerten Buch: «The Place Names of Svalbard». Es führt auf 537 Seiten alle, ja, alle Namen von Spitzbergens Fjorden, Bergen, Tälern und so weiter auf. In diesem Buch erfährt man zum Beispiel auch, dass es auf Spitzbergen einen Vesuv gibt. Warum der 739 Meter hohe Berg zu seinen Namen kam, wird nicht erwähnt. Vielleicht, weil er konisch geformt ist, wie es vermerkt ist.

Das Wasser im Van Mijenfjord ist durch Akseløya vom Meer isoliert. «Vermutlich finden wir dort etwas kälteres Wasser», sagt Expeditionsleiter Rolf Gradinger. Das warme Wasser, das vom Atlantik herkommt und an Westspitzbergen vorbei zieht, gelangt wegen des blockierten Eingangs kaum in den Fjord. Darum hoffen die Forscher darauf, im Fjord auf Meereis zu stossen.

Es ist auch ein Test geplant. Christine Dybwad, die Forscherin, die mit der «Sediment Trap» Partikel und Organismen sammelt, die auf den Meeresgrund sinken, wird dieses Mal versuchen, aufsteigende Partikel einzufangen. Dafür hängt sie eine Sedimentfalle umgekehrt ins Meer: Der Trichter, der seine Öffnung sonst nach oben hat, guckt dann unten. Das hat letzte Nacht etwas Anpassungsarbeit erfordert:

Christine Dybwad, Ulrike Dietrich und Daniel Vogedes arbeiten an der Sedimentfalle.

In den letzten Stunden ist der Wind etwas frischer geworden. Er weht mit 50 bis 60 km/h, einige Böen sind bis 80 km/h. Zum ersten Mal auf der Fahrt rollt nicht nur der Bleistift gelegentlich davon, sondern auch der Laptop auf dem Tisch entwickelt manchmal ein Eigenleben.