Katherine Turk

Meine Dissertation befasst sich mit der Entwicklung früher komplexer Verhaltensweisen bei einigen der ersten Tiere - Priapswürmern - während des so genannten Ediacaran-Kambrium-Übergangs (vor ca. 550 - 539 Millionen Jahren). Insbesondere interessiere ich mich dafür, wie das Wühlen dieser bahnbrechenden Tiere den Abstieg des frühen komplexen Lebens von der Sediment-Wasser-Grenzfläche in die Sedimentsäule durch die Umarbeitung von Partikeln und die Übertragung von Sauerstoff und anderen Nährstoffen nach unten erleichtert haben könnte, wodurch möglicherweise ökologische Veränderungen ausgelöst wurden, die so einschneidend waren, dass sie die nachfolgende 540 Millionen Jahre dauernde Entwicklung des Lebens auf der Erde in Gang setzten. Aufgrund des relativen Alters und des Mangels an leicht zu erhaltenden Hartteilen wie Schalen, Knochen und Zähnen (die sich alle noch nicht entwickelt hatten) aus diesem Zeitraum ist es jedoch von Natur aus schwierig, biologische Veränderungen allein anhand von Fossilien zu untersuchen. Aus diesem Grund müssen wir uns der Aktuopaläontologie zuwenden, die versucht, die Muster der Fossilien aus der Perspektive moderner Organismen und sedimentologischer Prozesse zu verstehen.

Während Priapuliden einst die Spitzenprädatoren des frühen bis mittleren Kambriums waren, spielen sie 500 Millionen Jahre später in modernen Meeresökosystemen nur noch eine untergeordnete Rolle und sind nur noch selten Bestandteil von Ökosystemen am Meeresboden in hohen Breiten. Einer der Orte, an denen sie noch anzutreffen sind, ist die Nordsee. Daher war Deutschland für mich die perfekte Wahl, um mein Forschungsvorhaben durchzuführen - nicht nur wegen der Nähe zu diesen geheimnisvollen Organismen, sondern auch, weil sich hier das Forschungsinstitut Senckenberg am Meer (SaM) in Wilhelmshaven befindet. Ich nahm Kontakt zu Dr. Achim Wehrmann auf, dem Leiter der SaM-Abteilung für Aktuopaläontologie, mit dem ich einen gemeinsamen Forschungsvorschlag zur Untersuchung der Auswirkungen des Wühlens von Priapuliden in kontrollierter Umgebung entwickelte. Meinem ersten Antrag beim DAAD auf ein kurzfristiges Promotionsstipendium wurde das Respekt & Wertschätzung-Stipendium zuerkannt, das von Dr. Michael Aven gestiftet wurde, um amerikanische Studierende zu unterstützen, die in Deutschland wissenschaftlich forschen, und das es mir ermöglicht, diese neuartige Forschung im Sommer 2022 durchzuführen.

Der Forschungsprozess

Da es sich bei diesem Projekt um eines der ersten und umfangreichsten seiner Art weltweit handelte, verbrachten wir anfangs viel Zeit damit, uns um die Logistik zu kümmern. Schon früh wurde beschlossen, für die Experimente einen Kühlcontainer zu mieten, in dem wir unsere Exemplare bei ähnlichen Temperaturen aufbewahren konnten, wie sie in der freien Natur vorkommen. Dieser Schiffscontainer (später etwas frech als „Center for Priapulid Excellence“ bezeichnet) wurde zur Operationsbasis des Projekts. Darin richteten wir vier Aquarien ein und schichteten Schlamm mit gleich dicken normalen und farbigen Sandschichten auf, um die mögliche Umgestaltung des Sediments durch die Würmer zu beobachten, die wir zu fangen versuchten. GoPro-Kameras, die auf jedes Becken gerichtet waren, zeichneten Zeitraffer jeder Bioturbation auf, die auftrat. Ein Priapuliden-Beifang von Forschern des Deutschen Zentrums für Marine Biodiversitätsforschung (DZMB) ermöglichte es uns, unsere anfänglichen Tankaufbauten zu testen. Bei diesem ersten Versuch entdeckten wir, dass Priapuliden sich nur schwer in sandigeren Oberflächenschichten eingraben können, was uns dazu veranlasste, die Tanks mit dicken Schlammschichten zwischen sehr dünnen farbigen Sandschichten auszustatten. Ende Juni gingen Dr. Wehrmann und ich an Bord des Forschungsschiffs FK Senckenberg zu einer viertägigen Fahrt - oder Forschungsschifffahrt, ein Wort, das ich während meines Aufenthalts sehr gerne benutzte - um Proben zu sammeln. Wir hatten nur eine ungefähre Vorstellung von den Gebieten, in denen Priapuliden zuvor gesammelt worden waren, sowie bathymetrische und sedimentologische Daten und dennoch konnten wir schließlich 40 Exemplare von Priapulus caudatus sammeln - eine bisher unerreichte Anzahl von Priapuliden. Dadurch wurde der Schiffscontainer zu einer, wenn nicht sogar der größten Sammlung von in Gefangenschaft lebenden Priapuliden weltweit.

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Katherine Turk mit den während ihres Forschungsaufenthaltes gesammelten Proben

Nach unserer Rückkehr an Land entließen wir Gruppen von 8 bis 10 Priapuliden in diese geschichteten Becken und beobachteten ihre Auswirkungen auf die Beckenstruktur. Gleichzeitig führten wir täglich Messungen des Sauerstoffgehalts und des pH-Werts im Wasser und in bestimmten Sedimenttiefen sowohl in den Bioturbations- als auch in den Kontrollbecken durch. Am Ende der Experimente entnahmen wir mit Metallrohren Sedimente, die wir in 1 cm dicke Scheiben schnitten. Diese Scheiben wurden dann gesiebt, um den Schlammanteil zu entfernen, was die Untersuchung der durch die Bioturbation verursachten Umverteilung der farbigen Sandschichten im gesamten Becken ermöglichte. Schließlich haben wir mehrere Zeitrafferaufnahmen und Fotoserien erstellt, die die visuellen Veränderungen der Beckenstruktur im Laufe der Zeit dokumentieren.

Das Leben in Deutschland

Die Expertise von Senckenberg am Meer im Bereich der Meeresumwelt bedeutet, dass immer eine internationale Gruppe von Gastwissenschaftlern anwesend ist. Während meines Aufenthalts lernte ich nicht nur Wissenschaftler aus Deutschland, sondern auch aus Russland, Mexiko, dem Vereinigten Königreich, der Türkei, dem Iran und Indien sowie einen weiteren Wissenschaftler aus den USA kennen und schloss Freundschaft mit ihnen. Ich hatte das Glück, für die Dauer meines Aufenthalts in einem Dachgeschosszimmer des DZMB zu wohnen, was bedeutete, dass die anderen Untermieter und ich schnell Freundschaft schlossen. Wir teilten oft das Essen, das wir gekocht hatten, und gingen auf Drinks, den Christopher Street Day und das Stadtfest im Sommer. Das Institut stellte mir auch ein Fahrrad zur Verfügung, das ich den ganzen Sommer über ausgiebig nutzte. Da ich aus den USA komme, wo Radfahren aufgrund der auf das Auto ausgerichteten Städte und der Gefahren, sich die Straße mit ungewohnten Fahrern zu teilen, weitgehend unüblich ist, war dies eine neue Erfahrung für mich! Ich habe das Radfahren in Wilhelmshaven und in der Umgebung sehr zu schätzen gelernt - das ist etwas, das ich bei meiner Rückkehr nach Amerika vermissen werde, da es in Nashville, wo ich lebe, (meiner Meinung nach) immer noch zu gefährlich ist. Da Wilhelmshaven aufgrund seiner Küstenlage unglaublich flach ist, habe ich auch mit dem Inlineskaten begonnen, was mir sehr viel Spaß macht (aber ich kann nicht behaupten, dass ich darin besonders gut bin).

Ich bin jemand, der es mag, sich in eine Routine einzuleben, und je vertrauter ich mit der Stadt wurde und je besser mein Deutsch wurde, desto mehr fing ich an, meine eigenen kleinen Rituale zu pflegen. Jeden Sonntag fuhr ich mit dem Fahrrad zum örtlichen Café, wo ich ein paar Stunden strickte, schrieb oder mich auf Gespräche vorbereitete, während ich Kaffee und verschiedene Kuchensorten zu mir nahm und mit den Hunden der Angestellten spielte. Mittwochs ging ich mit Freunden zu den Gratiskonzerten in Wilhelmshavens umfunktioniertem Pumpwerk, wo wir ABBA-Coverbands lauschten, Pommes aßen und Leute beobachteten. Mein wöchentlicher Lebensmitteleinkauf in dem, wie ich es nannte, „kombinierten Bahnhof-Einkaufsladen“ jeden Freitag nach der Arbeit bedeutete oft, dass ich Auftritte von Straßenkünstlern bis hin zum Matrosenchor von Seemännern im Ruhestand erlebte.

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In einem Restaurant in Wilhelmshaven

Freunde, Mitarbeiter und mein harter Kampf mit der deutschen Sprache

Das Institut ist auf zwei Gebäude verteilt, wobei sich das DZMB, in dem ich wohnte, in einem belebten Gebäude befindet und die ruhigere Meeresforschungsabteilung (MeFo), in der ich arbeitete, im anderen. So hatte ich das Beste aus beiden Welten: eine ruhige Arbeitsumgebung während des Tages und eine lebendige soziale Szene, in die ich nach Hause zurückkehren konnte. Durch die geringere Anzahl an Studierenden im MeFo hatte ich die Möglichkeit, mich mit den anderen Studenten im Gebäude anzufreunden, von denen ich viele inzwischen zu meinen engsten Freunden zähle. Ich werde sie sehr vermissen, aber ich weiß, dass wir uns wiedersehen werden - hoffentlich, wenn ich zurückkehre, um diese wichtige aktuopaläontologische Forschung mit Dr. Wehrmann fortzusetzen.

Vor meinem Forschungsaufenthalt war ich nur einmal in Deutschland gewesen, als Kind, als ich meine Eltern auf einer Geschäftsreise begleitete. Daher wusste ich nicht, was mich in Bezug auf Freundlichkeit und soziale Normen erwarten würde. Ich glaube, in den USA hält sich das (weitgehend ungerechtfertigte) Klischee, dass die Deutschen steif und eher unfreundlich sind. Meine Nervosität steigerte sich an meinem ersten Tag, als mir mitgeteilt wurde, dass ich zur Begrüßung nur ein „moin“ verwenden sollte, obwohl überall in der Stadt „moin moin“ stand - damit ich nicht zu gesprächig wirken würde. Diese anfängliche Sorge wurde jedoch durch die Freundlichkeit und Gastfreundschaft, die mir während meines Aufenthalts von so vielen Deutschen entgegengebracht wurde, schnell zerstreut. Selbst kleine Begegnungen waren herzerwärmend - die Wilhelmshavener Tätowierer luden mich zum Kaffee in ihren Laden ein, Freunde eines Freundes luden mich zum Abendessen ein, obwohl sie mich noch nie gesehen hatten, Leute boten mir an, mich zum Laden zu fahren, wenn ich größere Experimentiergeräte und Kisten mit Sprudelwasser kaufen musste, die für mein Fahrrad zu groß waren, und meine MeFo-Freunde überraschten mich mit deutschen Speisen und Getränken, von denen ich nur am Rande erwähnt hatte, dass ich sie probieren wollte. Ich stellte auch fest, dass die Leute mich unglaublich ermutigten, wenn ich versuchte, Deutsch zu sprechen, obwohl ich mir Sorgen machte und mich schämte, dass es nicht „perfekt“ wäre. Dr. Wehrmann und ich hatten einen Running Gag, da ich deutsche Wörter und Sätze einstreute, wenn wir uns unterhielten, sodass er nie wusste, wie viel ich tatsächlich verstand. Wir hatten auch englische und deutsche „Wörter des Tages“, obwohl meines immer das gleiche war: Bäumchenröhrenwurm, der gebräuchliche Name für den Polychaeten-Wurm Lanice conchilega. Ich beherrsche es immer noch nicht.

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Die Initialen von Wilhemshaven

Abschließende Worte

Diese Arbeit war eine unglaublich erfolgreiche Zusammenarbeit, vor allem wenn man bedenkt, dass wir bei null angefangen haben! Es ist uns gelungen, eine ganze Kolonie von Priapuliden acht Wochen lang am Leben zu erhalten und ihre Auswirkungen auf die Sedimentstruktur und -chemie zu beobachten. Dieses Projekt hat in der Meeresbiologie und der Paläontologie viel Aufmerksamkeit erregt, und Forscher von Universitäten aus der ganzen EU haben ihr Interesse bekundet, sich an den laufenden Arbeiten zu beteiligen. Ich wurde gebeten, auf dem VI. Scalidophora-Workshop auf Helgoland im August einen einleitenden Vortrag zu halten, der es mir ermöglichte, mit modernen Priapuliden-Experten in Kontakt zu treten und Erkenntnisse darüber zu gewinnen, wie wir unser Versuchsprotokoll verbessern können. Die Priapuliden, die wir von den Experimenten übrig hatten, fanden ein neues Zuhause in Labors in Hamburg und Jena, sodass auch genetische und morphologische Arbeiten aus diesem Projekt hervorgehen konnten.

HWie bei jeder guten wissenschaftlichen Arbeit hat unser Projekt jedoch weitere Fragen aufgeworfen. Priapuliden repräsentieren nur eine Art des Wühlens und sind nur eine von vielen Wurmgruppen, von denen man annimmt, dass sie sich an oder vor dem Ediacaran-Kambrium-Übergang entwickelt haben. Dr. Wehrmann und ich planen, unseren Aufbau auf andere Wurmarten auszudehnen, um zu untersuchen, wie sich verschiedene Wühlmechanismen auf dieselben kontrollierten Umgebungen auswirken. Wir planen auch den Einsatz von CT-Scans, um die inneren Strukturen von bioturbierten Tanks zu untersuchen, sowie hochauflösende Laserscans, um Oberflächenspuren zu untersuchen. Alles in allem ist unsere Arbeit noch lange nicht abgeschlossen, und ich freue mich darauf, sie fortzusetzen!

Danksagungen

Mein aufrichtiger Dank geht an die DAAD-Stiftung und insbesondere an Dr. Michael Aven für die Förderung dieses Projekts durch das Respekt & Wertschätzung Stipendium. Dies war wirklich eine einmalige Gelegenheit, und ich bin unsäglich dankbar für ihre Unterstützung bei diesem Unterfangen.

Diese Forschung wäre ohne die Mentorenschaft und die überwältigende Unterstützung von Dr. Achim Wehrmann am SaM, sowie die technische Expertise von Torsten Janßen nicht möglich gewesen. Ich möchte mich auch bei der Crew der FK Senckenberg für die Unterstützung bei der Probensammlung bedanken, ebenso wie bei den MeFo-Studenten und Postdoktoranden, nämlich Kai Pfennings, Alex Knorrn, Andrey Vedenin und Vanessa Fromme. Ein besonderer Dank geht auch an Sahar Khodami, Elena Bezzubova und Masya, den Mops.

Schließlich möchte ich meinem Promotionsbetreuer in Vanderbilt, Dr. Simon Darroch, für die logistische und apparative Unterstützung bei der Durchführung dieser Experimente danken.