Diagramm mit einer Schnittansicht des CPR, des Planktonfiltermechanismus und einem Foto des Instruments

Das Continuous Plankton Recorder ( CPR )-Programm ist eines der ältesten marinen biologischen Überwachungsprogramme weltweit. Es wurde 1931 von Sir Alister Hardy und Sir Cyril Lucas ins Leben gerufen [ 1 ] und liefert Meereswissenschaftlern und politischen Entscheidungsträgern Daten zu Planktongemeinschaften sowie ozeanische physikalische, biologische und chemische Beobachtungen auf ozeanischer Ebene. Das Programm gilt weltweit als führend in der Erforschung der Auswirkungen des Umweltwandels auf die Gesundheit unserer Ozeane.

Das CPR-Projekt wird heute von der Marine Biological Association (MBA) mit Sitz in Plymouth , Großbritannien , durchgeführt . Einzigartig ist, dass die Methoden der Probenahme und Planktonanalyse des CPR-Projekts seit 1948 unverändert geblieben sind und somit eine räumlich und zeitlich umfassende, über 70 Jahre andauernde Aufzeichnung der marinen Planktondynamik liefern.

Probenahme und Analyse

Das CPR ist ein torpedoförmiges Plankton-Probenahmeinstrument, das von Handelsschiffen oder Gelegenheitsschiffen auf deren regulärer Fahrt geschleppt wird. Bis zum 31. Dezember 2020 wurden im Rahmen der Studie insgesamt 7.063.622 Seemeilen (13.081.828 km) von 278 Schiffen geschleppt. Im März 2021 wurde der Studie ein Eintrag im Guinness-Buch der Rekorde für die „Größte von einer Meeresstudie zurückgelegte Probestrecke“ verliehen, die 326 Weltumrundungen entspricht – im Laufe ihrer fast 90-jährigen Geschichte. Die größte in einem einzigen Jahr zurückgelegte Probestrecke betrug 140.208 Seemeilen (259.665 Kilometer; 161.348 Meilen) und wurde 2014 erreicht. [ 2 ]

CPRs wurden in allen Weltmeeren, im Mittelmeer , in der Ostsee und in der Nordsee sowie in Süßwasserseen eingesetzt. Die CPR-Probenahme konzentriert sich jedoch hauptsächlich auf das nordwesteuropäische Schelfgebiet und den Nordost- und Nordwestatlantik , wo monatlich Probenahmen durchgeführt werden; regelmäßige Probenahmen finden mittlerweile auch im Nordpazifik statt . Parallel dazu werden, nicht vom MBA durchgeführt, aber mit ähnlicher Methodik, Schwester-CPR-Untersuchungen in den USA, Australien, Indien, Zypern, Brasilien, Südafrika, Frankreich und Japan im Rahmen der Globalen Allianz für kontinuierliche Plankton-Recorder-Untersuchungen durchgeführt.

Der CPR wird in einer Tiefe von etwa 10 Metern geschleppt. Wasser durchströmt den CPR, und Plankton wird auf ein langsam fließendes Seidenband ( Maschenweite 270 Mikrometer) gefiltert und mit einem zweiten Seidenband abgedeckt. Anschließend werden die Seidenbänder und das Plankton in einen Formalin- haltigen Vorratsbehälter aufgewickelt . Nach der Rückkehr ins Labor wird das Seidenband aus dem Mechanismus entnommen und in Proben aufgeteilt, die jeweils 10 Seemeilen (19 km) Schleppstrecke repräsentieren.

CPR-Proben werden auf zwei Arten analysiert. Zunächst wird für jede Probe der Phytoplankton-Farbindex (PCI) bestimmt. [ 3 ] Die Farbe der Seide wird anhand einer Standardfarbkarte bewertet und ihr „Grünanteil“ basierend auf der visuellen Verfärbung der CPR-Seide durch grüne Chlorophyllpigmente zugeordnet . Der PCI ist eine semiquantitative Schätzung der Phytoplankton-Biomasse. Dabei berücksichtigt der PCI die Chloroplasten beschädigter Zellen und kleiner Phytoplanktonarten , die bei der mikroskopischen Analyse nicht gezählt werden können. Nach der Bestimmung des PCI wird für jede Probe eine mikroskopische Analyse durchgeführt und einzelne Phytoplankton- und Zooplankton- Taxa werden identifiziert und gezählt. Seit 1948 wurden fast 800 Phyto- und Zooplankton-Taxa auf CPR-Proben identifiziert. [ 4 ] [ 5 ]

Planktonarchiv

Die Einrichtung beherbergt das weltweit größte katalogisierte Planktonarchiv mit Proben, die bis in die späten 1950er Jahre zurückreichen, und verfügt über Tausende von Proben aus aller Welt. Diese stehen für verschiedene Arten von retrospektiven Analysen zur Verfügung, wie z. B. mikroskopische/taxonomische, molekulare und isotopische. [ 6 ]

silk storage plankton plastics
Archiv der CPR-Umfragebeispiele

Ökologische Forschung

Dank seiner langen Messzeiträume, der umfassenden räumlichen Abdeckung und der methodischen Konsistenz stellt das Continuous Plankton Recorder Survey einen einzigartigen ökologischen Datensatz dar, der unschätzbare Einblicke in zahlreiche Aspekte der Planktondynamik und -ökologie ermöglicht hat. Sein wissenschaftliches Ziel ist es, ein umfassendes Bild des globalen Ozeanwandels von den Genen bis hin zu den Ökosystemen zu zeichnen.

Zu den wichtigsten Forschungsbereichen gehören:

Forschungsergebnisse zeigen, dass Planktonarten aus wärmeren Gewässern mit einer Geschwindigkeit von etwa 23 km pro Jahr nordwärts in Richtung des kälteren Nordatlantiks wandern und dass einige Planktonarten aufgrund der regionalen Klimaerwärmung innerhalb von 50 Jahren 1000 km nach Norden gewandert sind. Sie verdrängen die Kaltwasserarten jedoch nicht in vergleichbarer Häufigkeit. Die offenen Ozeane sind noch nicht von Eutrophierung oder Versauerung betroffen . Im Nordatlantik wurde eine neue Art entdeckt, die möglicherweise den ersten Nachweis für eine transarktische Artenwanderung in der Neuzeit darstellt. [ 7 ]

Der Begriff „ Mikroplastik “ wurde 2004 von Professor Richard Thompson, einem Meeresbiologen der Universität Plymouth in Großbritannien, anhand von Seidenproben des CPR eingeführt. [ 8 ] Die Studie ist insofern einzigartig, als sie über ein historisches Archiv mit Proben für retrospektive Analysen verfügt. Untersuchungen zeigen, dass die Anzahl der in den CPR-Proben gesammelten Mikroplastikpartikel zunimmt. Trotz ihrer weiten Verbreitung existieren nur sehr wenige Langzeitdaten (>40 Jahre) zur Verteilung und zu den zeitlichen Trends von Plastik in den Weltmeeren. Die CPR-Studie präsentierte eine neue Zeitreihe von 1957 bis 2016, die sich über mehr als 6,5 Millionen Seemeilen erstreckt und auf Aufzeichnungen darüber basiert, wann sich Plastik in einem geschleppten Meeresprobennehmer verfangen hat. Diese konsistente Zeitreihe liefert einige der frühesten Aufzeichnungen über Plastikverhedderungen und bestätigt erstmals einen signifikanten Anstieg von Plastik im offenen Meer in den letzten Jahrzehnten. [ 9 ]

Referenzen

  1. ^ „Sir Cyril Lucas“ . The Telegraph . 26. Februar 2002.
  2. ^ „Größte jemals im Rahmen einer Meeresvermessung erfasste Entfernung“ .
  3. ^ Batten, SD (1. Juli 2003). „Phytoplanktonbiomasse aus kontinuierlichen Planktonaufzeichnungsdaten: eine Bewertung des Phytoplanktonfarbindex“. Journal of Plankton Research . 25 (7): 697–702 . doi : 10.1093/plankt/25.7.697 .
  4. ^ Reid, PC; Colebrook, JM; Matthews, JBL; Aiken, J. (August 2003). „Der kontinuierliche Planktonrekorder: Konzepte und Geschichte, vom Planktonindikator zu den Wellenrekordern“. Progress in Oceanography . 58 ( 2–4 ): 117–173 . doi : 10.1016/j.pocean.2003.08.002 .
  5. ^ Warner, AJ; Hays, GC (Januar 1994). „Probenahme mittels kontinuierlicher Planktonaufzeichnung“. Progress in Oceanography . 34 ( 2–3 ): 237–256 . Bibcode : 1994Proce..34..237W . doi : 10.1016/0079-6611(94)90011-6 .
  6. ^ "CPR-Umfrage | Internationales Stichprobenarchiv" .
  7. ^ Edwards, M.; et al. (2016). „Globaler Bericht zum marinen ökologischen Zustand“. Bericht zum marinen ökologischen Zustand: Der ökologische Zustand der marinen pelagischen Umwelt basierend auf Beobachtungen der globalen kontinuierlichen Planktonaufzeichnungsstudie; Überwachung der Gesundheit der Ozeane seit 1931 (11). Sir Alister Hardy Foundation for Ocean Science. ISSN 1744-0750 . 
  8. Thompson, Richard C.; Olsen, Ylva; Mitchell, Richard P.; Davis, Anthony; Rowland, Steven J.; John, Anthony WG; McGonigle, Daniel; Russell, Andrea E. (7. Mai 2004). „Verloren im Meer: Wo ist der ganze Plastikmüll?“. Science . 304 ( 5672 ): 838. doi : 10.1126/science.1094559 . PMID 15131299. S2CID 3269482 .  
  9. Ostle , Clare; Thompson, Richard C.; Broughton, Derek; Gregory, Lance; Wootton, Marianne; Johns, David G. (16. April 2019). „Der Anstieg von Plastikmüll in den Ozeanen , belegt durch eine 60-jährige Zeitreihe“ . Nature Communications . 10 (1): 1622. Bibcode : 2019NatCo..10.1622O . doi : 10.1038/s41467-019-09506-1 . PMC 6467903. PMID 30992426 .