Focus on: Planetary Biology

Discover how life interacts on our planet on this Science Education & Public Engagement page! Explore Planetary Biology at EMBL, dive into the TREC expedition and its science, meet the scientists behind it, and access our Planetary Biology-related resources.

English

Sampling

Credit: Kinga Lubowiecka / EMBL

Collecting samples and biological data on our planet’s ecosystems is a crucial part of EMBLs Planetary Biology research topic that helps us to better understand life at a global scale.

Along Europe’s coastlines, EMBLs flagship initiative in Planetary Biology, TREC, collected over 70,000 samples of mainly water, soil, sediment and aerosols in just shortly over one year’s time! In this section, you can explore a selection of the different sampling methods used by the scientists during the TREC expedition.

Photo Galleries 

Explore how the TREC scientists collected water, plankton, soil, sediment and aerosol samples in our photo gallery and get an insight into the tasks of the sampling teams!

Deutsch

Probenahme

Credit: Kinga Lubowiecka / EMBL

Das Sammeln von Proben und biologischen Daten aus den Ökosystemen unseres Planeten ist ein zentraler Bestandteil der Planetary Biology am EMBL, und hilft uns, Leben auf globaler Ebene besser zu verstehen.

Entlang der europäischen Küsten wurden durch TREC, EMBLs Flaggschiff-Initiative der Planetary Biology, in etwas mehr als einem Jahr über 70,000 Proben von Wasser, Boden, Sedimenten und Aerosolen gesammelt! In diesem Abschnitt kannst du eine Auswahl der verschiedenen Probenahmemethoden erkunden, die während der TREC-Expedition genutzt wurden.

Fotogalerie

Entdecke in unserer Fotogalerie, wie die TREC-Wissenschaftler*innen Wasser-, Plankton-, Boden-, Sediment- und Aerosolproben gesammelt haben und erhalte einen Einblick in die Arbeit der Probenahmeteams!

EMBL Science Education and Public Engagement

EMBL Heidelberg
Meyerhofstraße 1
69117 Heidelberg
Germany

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Aerosol sampling

Aerosols are tiny particles of a liquid or solid that are floating in the air.

Aerosolproben

Aerosole sind kleine flüssige oder feste Partikel, die in der Luft schweben.

To collect aerosol samples, sterile filters are used to trap particles present in the air.

Für das Sammeln von Aerosolproben werden sterile Filter verwendet, die die in der Luft vorhandenen Partikel auffangen.

Credit: James O’Brien / ETH Zürich

Using sterile gloves, the filter is removed from the package.

Dieser Filter wird mit sterilen Handschuhen aus seiner Verpackung entnommen.

Credit: James O’Brien / ETH Zürich

Then, the filter is placed on a sampling device. The device works like a vacuum cleaner that sucks in the air causing large particles in the air to get stuck on the filter. Dann wird der Filter auf ein Gerät zur Probenahme gesetzt. Dieses funktioniert ähnlich wie ein Staubsauger, der die Luft ansaugt, wodurch große Partikel in der Luft am Filter hängen bleiben.
The filter is then placed on an aerosol sampling device, which draws in air like a vacuum cleaner and traps large particles on the filter.

Der Filter wird dann an einem Aerosolsammler befestigt, der (ähnlich wie ein Staubsauger) Luft ansaugt, wodurch große Partikel am Filter hängen bleiben.

Credit: James O’Brien / ETH Zürich

The device is set up on a tripod at each soil transect and left running for 4 hrs so that it can collect a lot of particles. Das Gerät wird dann an jedem Ort, an dem auch Bodenproben genommen werden, auf einem Stativ aufgestellt. Es wird 4 Stunden lang laufen gelassen, damit es große Mengen an Partikeln sammeln kann.
The device is positioned on a tripod at each soil transect and operated for 4 hours to collect a large volume of particles.

Das Gerät wird auf einem Stativ an jedem Ort, an dem auch Bodenproben genommen werden, aufgestellt. Es läuft 4 Stunden lang, wodurch es eine große Menge an Partikeln sammeln kann.

Credit: Valerie Helene Maier / EMBL

The device is set up on a tripod at each soil transect and left running for 4 hrs so that it can collect a lot of particles. Das Gerät wird dann an jedem Ort, an dem auch Bodenproben genommen werden, auf einem Stativ aufgestellt. Es wird 4 Stunden lang laufen gelassen, damit es große Mengen an Partikeln sammeln kann.
This shows the aerosol sampler on a tripod at its sampling position.

Hier sieht man den Aerosolsammler auf einem Stativ an seinem Probenahmeort.

Credit: Valerie Helene Maier / EMBL

Simultaneously, a particle counter is set up in the middle of the site and allowed to run throughout the sampling day. It records the speed and direction of wind along with the amount of particles in the air. Gleichzeitig wird in der Mitte des Geländes ein Partikelzähler aufgestellt, der während des gesamten Tages, an dem die Proben genommen werden, in Betrieb ist. Er zeichnet die Windgeschwindigkeit und - richtung, sowie die Menge der Partikel in der Luft auf.
At the same time, a particle counter is set up in the middle of the site and runs throughout the sampling day, recording wind speed, wind direction and the concentration of particles in the air.


Gleichzeitig wird in der Mitte des Probenahmeorts ein Partikelzähler aufgestellt, der während des gesamten Tages in Betrieb ist, um Windgeschwindigkeit, Windrichtung und die Konzentration der Partikel in der Luft zu messen.

Credit: Joanna Zukowska / EMBL

After the 4 hours are over, the filter is removed from the sampling device… Nach 4 Stunden wird der Filter aus dem Probenahmegerät entfernt…
Once the 4-hour sampling period ends, the filter is removed from the sampling device…

Nach 4 Stunden wird der Filter aus dem Aerosolsammler entfernt…

Credit: Savvas Paragkaminan / HCMR

… and placed in a sterile bag like this. These bags are used to hold the filter so the sample doesn’t get contaminated during the transport to the lab. … und in einen sterilen Beutel verpackt. Diese Beutel verhindern, dass die Probe auf dem Weg zum Labor verunreinigt wird.
… and placed in a sterile bag. These bags keep the filter protected and prevent contamination during transport to the lab.

… und in einen sterilen Beutel verpackt. Die Beutel verhindern, dass die Probe auf dem Weg zum Labor verunreinigt wird.

Credit: James O’Brien / ETH Zürich

After the sample is placed in the bag, it is frozen using liquid nitrogen in a dry shipper to keep it stable until it can be studied back in the lab.

Nachdem die Probe sicher im Beutel verpackt ist, wird sie mit flüssigem Stickstoff in einem Transportbehälter eingefroren, um sie stabil zu halten, bis sie im Labor untersucht werden kann.

Credit: Kiley Seitz

Aerosol samples were not only collected on land, but also on the TARA schooner, a research vessel sailing in the ocean.

Aerosolproben wurden nicht nur an Land, sondern auch an Bord der TARA, einem Forschungsschiff im Ozean, genommen.

Credit: Vincenzo Lullo / EMBL

At certain sites, aerosol samples were collected over a 24-hour period. To do this, the scientists changed the filters every 4 hours.

An bestimmten Standorten wurden Aerosolproben über einen vollen Tag hinweg (24 Stunden) gesammelt. Dazu tauschten die Wissenschaflter*innen alle 4 Stunden die Filter aus.

Credit: Vincenzo Lullo / EMBL

Sediment sampling

Sediments are solid matter like sand or pebbles that settles at the bottom of a body of water.

Sedimentproben

Sedimente sind feste Stoffe wie Sand oder Kieselsteine, die sich am Grund eines Gewässers absetzen.

Before the scientists head out for the sampling site, the equipment is labeled and prepared. This helps the researchers to be able to tell later where a sample was taken and what it contains. For sediment sampling, consumables like tubes, glass vials and bags are prepared and labeled before sampling. Bevor sich die WissenschaftlerInnen auf den Weg zur Probenahmestelle machen, wird die Ausrüstung beschriftet und vorbereitet. So können die Forschenden später nachvollziehen, wo eine Probe entnommen wurde und was sie enthält. Für Sedimentproben werden Verbrauchsmaterialien wie Röhrchen, Glasfläschchen und Beutel vor der Probenahme vorbereitet und beschriftet.
Before heading to the sampling site, all equipment is labeled and prepared so each sample can later be traced. For sediment sampling, tubes, glass vials and bags are prepared and labeled in advance.

Bevor die Wissenschaftler*innen zum Probenahmeort aufbrechen, wird die Ausrüstung beschriftet und vorbereitet, damit jede Probe später eindeutig zugeordnet werden kann. Für Sedimentproben werden Röhrchen, Glasfläschchen und Beutel vorbereitet und beschriftet.

Credit: Joanna Zukowska / EMBL

Other important sampling equipment includes plastic tubes called sediment cores, rubber stoppers and metal trays. Weitere wichtige Ausrüstungsgegenstände sind Plastikrohre, die man auch Sedimentkerne nennt, Gummistopfen und Metallpodeste.
Other key sampling equipment includes plastic tubes called sediment cores, rubber stoppers and metal trays.

Weitere wichtige Probenahmegeräte sind Plastikrohre, die man auch Sedimentkerne nennt, Gummistopfen und Metallpodeste.

Credit: Annika Grandison / EMBL

Once at the sampling site, all sampling material is laid out on a table together with additional material like cleaning solutions, gloves, log sheets, camera and GPS device. Am Ort der Probenahme angekommen, wird das gesamte Material zusammen mit weiteren Materialien wie Reinigungslösungen, Handschuhen, Protokollblättern, Kameras und GPS-Geräten auf einem Tisch ausgebreitet.
At the sampling site, all sampling materials are laid out on a table, along with cleaning solutions, gloves, log sheets, a camera and a GPS device.

An der Probenahmestelle werden alle Materialien zusammen mit Reinigungsmitteln, Handschuhen, Protokollbögen, einer Kamera und einem GPS-Gerät auf einem Tisch ausgelegt.

Credit: Anastasiia Grekova / EMBL

Sediment samples are taken ideally in waist-high water or - when conditions did not allow a sampling there - on the beach. The latter happens mostly in areas without tides like in the Mediterranean Sea. In areas with tides like the Baltic Sea, sample collection happens just before low tide. Sedimentproben werden idealerweise in hüfthohem Wasser oder - falls die Bedingungen eine Probenahme dort nicht möglich machen - am Strand genommen. Letzteres passiert meist in Gebieten ohne Gezeiten wie im Mittelmeer. In Gebieten mit Gezeiten wie z.B. der Ostsee erfolgt die Probenahme kurz vor der Ebbe.
Sediment samples are collected in waist-deep water, or on the beach, if conditions do not allow this. Beach sampling is common in non-tidal areas like the Mediterranean, while in tidal areas, sampling is done just before low tide.

Sedimentproben werden in hüfttiefem Wasser oder – wenn das nicht möglich ist – am Strand genommen. Letzteres ist vor allem in Gebieten ohne Gezeiten wie dem Mittelmeer üblich. In Gezeitengebieten erfolgt die Probenahme kurz vor Ebbe.

Credit: Kinga Lubowiecka / EMBL

Once arrived at the sampling location, the exact sampling spot is determined using a sampling triangle. This is an equidistant triangle with 1m side lengths that marks the three points of core collection in the corners. Yellow poles mark the point of sampling and help with the placement of the sampling triangle. Am Ort der Probenahme angekommen, wird zunächst die genaue Entnahmestelle mit Hilfe eines Entnahmedreiecks bestimmt. Dabei handelt es sich um ein gleichseitiges Dreieck mit einer Seitenlänge von 1 m, das in den Ecken die drei Punkte der Probenahme markiert. Gelbe Stangen markieren den Ort der Probenahme und helfen bei der Platzierung des Entnahmedreiecks.
At the sampling site, the exact sampling location is defined using a 1-meter equilateral sampling triangle. Its corners mark the position for the sample collection. Yellow poles indicate the sampling point and help position the triangle.

An der Probenahmestelle wird der genaue Entnahmeort mit einem Entnahmedreieck mit 1m Seitenlänge bestimmt. Seine Ecken markieren die Probenpunkte. Gelbe Stangen markieren den Entnahmeort und helfen bei der Platzierung des Dreiecks.

Credit and Copyright: Georgios Kotoulas / HCMR

The sediments are sampled using the prepared plastic cylinders called sediment cores, at low tide in areas with tides. To collect the sediments, the cylinders are pressed into the ground as far as their plastic reaches and then closed at the bottom with a rubber stopper. Die Sedimentproben werden in Gebieten mit Gezeiten bei Ebbe mit Hilfe der vorbereiteten Plastikrohre, den sogenannten Sedimentkernen, genommen. Um die Proben zu nehmen, werden die Plastikrohre so weit wie möglich in den Boden gedrückt und dann unten mit einem Gummistopfen verschlossen.
Sediments are collected using plastic cylinders called sediment cores. The cylinders are pressed into the ground and sealed at the bottom with a rubber stopper.

Die Sedimentproben werden mit Hilfe von Plastikzylindern, den sogenannten Sedimentkernen, genommen. Diese werden in den Boden gedrückt und unten mit einem Gummistopfen verschlossen.

Credit and Copyright: Georgios Kotoulas / HCMR

Sandy sediment consists of larger grains that form rooms between the particles for water exchange. This water exchange provides oxygen. In the picture, the lower dark layers below lack oxygen. Sandiges Sediment besteht aus größeren Körnern, die zwischen den Partikeln Räume für den Wasseraustausch bilden. Dieser Wasseraustausch liefert Sauerstoff. Die dunklen Schichten, die im Bild zu sehen sind, sind sauerstoffarme Schichten.
Sandy sediment has larger grains with spaces that allow water and oxygen exchange. In the image, the deeper dark layers are oxygen-poor.

Sandiges Sediment besteht aus größeren Körnern mit Zwischenräumen, die einen Wasser- und Sauerstoffaustausch ermöglichen. Die tieferen dunklen Schichten, die im Bild zu sehen sind, sind sauerstoffarm.

Credit: Kinga Lubowiecka / EMBL

Muddy sediment has smaller grain sizes, high biomass and lacks oxygen already in the upper sediment layers (dark color). Schlammiges Sediment besteht aus kleineren Körnern, hat eine hohe Biomasse und ist bereits in den oberen Schichten sauerstoffarm (dunkle Farbe).
Muddy sediment has very small grains, high biomass and is already low in oxygen even in the upper layers, which appear dark.

Schlammiges Sediment besteht aus sehr kleineren Körnern, einer hohen Biomasse und ist bereits in den oberen Schichten sauerstoffarm (dunkle Farbe).

Credit: Joanna Zukowska / EMBL

Coarse grain sediment with its large grain sizes is harder to sample with the plastic tube sediment cores. It is often well oxygenated. Grobkörniges Sediment ist durch seine großen Körner schwieriger mit den Plastikrohr-Sedimentkernen zu beproben. Es ist oft gut mit Sauerstoff angereichert.
Coarse-grained sediment is harder to sample with the sediment cores due to its large particles and is usually well oxygenated.

Grobkörniges Sediment ist aufgrund seiner großen Partikel schwieriger mit den Sedimentkernen zu beproben und meist gut mit Sauerstoff versorgt.

Credit: Tina Enders / EMBL

To make the sub-sampling of the sediments from the sediment cores easier, the excess water covering the sediment is removed by placing the sediment core on a metal stand and pushing the outer plastic wall of the sediment core downwards. The pore water between the sediment grains is not removed, as it can be of scientific interest itself. Um die Entnahme der Sedimente aus den Sedimentkernen zu erleichtern, wird das überschüssige Wasser, das das Sediment bedeckt, entfernt, indem der Sedimentkern auf ein Metallgestell gestellt und die äußere Kunststoffwand des Sedimentkerns nach unten gedrückt wird. Das Wasser, das sich zwischen den Sedimentkörnern befindet, wird nicht entfernt, da es selbst von wissenschaftlichem Interesse sein kann.
To ease sub-sampling, excess water above the sediment is removed. The pore water between the grains is retained, as it is also of scientific interest.

Zur Erleichterung der Probenahme wird das überschüssige Wasser über dem Sedimentkern entfernt. Das Porenwasser zwischen den Sedimentkörnern wird nicht entfernt, da es ebenfalls wissenschaftlich interessant ist.

Credit: Kinga Lubowiecka / EMBL

All samples are then documented. The documentation includes e.g. time, date, location, type of sample and so on. Then, the first 5 cm of the sediment are sampled using different tools. Alle Proben werden dann dokumentiert. Die Dokumentation umfasst z.B. Zeit, Datum, Ort, Art der Probe usw. Anschließend werden Proben der ersten 5 cm des Sediments mit verschiedenen Werkzeugen genommen.
All samples are then documented, including time, date, location and sample type. Then, the upper 5 cm of the sediment are collected using different tools.

Alle Proben werden anschließend dokumentiert, einschließlich Zeit, Datum, Ort, und Art der Probe. Danach werden die oberen 5 cm des Sediments mit verschiedenen Werkzeugen entnommen.

Credit: Kinga Lubowiecka / EMBL

Sediment can be collected with different tools: Often used are sterile plastic syringes, wooden spatulas or inox metal spatulas. Subsamples are transferred into the prepared consumables and stored at the correct storage temperatures for following analysis. Die Sedimentproben können mit unterschiedlichen Werkzeugen genommen werden: Häufig werden sterile Kunststoffspritzen, Holzspatel oder Inox-Metallspatel verwendet. Die Teilproben werden dann in die vorbereiteten Verbrauchsmaterialien überführt und bei den richtigen Lagertemperaturen für die anschließenden Analysen gelagert.
Sediment is collected using different tools, such as sterile plastic syringes, wooden spatulas, or stainless-steel spatulas. The subsamples are transferred into prepared containers and stored at the appropriate temperature until analysis.

Die Sedimentproben werden mit verschiedenen Werkzeugen entnommen, z.B. mit sterilen Kunststoffspritzen, Holzspateln oder Edelstahlspateln. Die Unterproben werden in vorbereitete Gefäße überführt und bei geeigneten Temperaturen bis zur Analyse gelagert.

Credit: Joanna Zukowska / EMBL

One of these storage temperatures is extremely cold: Liquid nitrogen with a temperature of -196 °C is used for long-term storage. The low temperature inhibits most biological and chemical activity so that the samples remain stable for a long time. Eine dieser Lagertemperaturen ist extrem kalt: Flüssiger Stickstoff mit einer Temperatur von -196 °C wird für die Langzeitlagerung der Proben verwendet. Die niedrige Temperatur hemmt die meisten biologischen und chemischen Aktivitäten, so dass die Proben lange Zeit stabil bleiben.
One common storage method is liquid nitrogen at -196°C for long-term preservation. The extreme cold slows down biological and chemical processes, keeping the samples stable for long periods.

Eine gängige Lagermethode ist flüssiger Stickstoff bei -196°C für die Langzeitkonservierung. Die extreme Kälte verlangsamt biologische und chemische Prozesse, sodass die Proben über lange Zeit stabil bleiben.

Credit: Joanna Zukowska / EMBL

The right storage conditions are important to not falsify the results of later analyses in the lab, where samples have to be shipped to. However, some sensitive analyses like ion measurements were directly done on site in the samples processing lab. Die richtigen Lagerbedingungen sind wichtig, um die Ergebnisse späterer Analysen im Labor, zu dem die Proben transportiert werden müssen, nicht zu verfälschen. Einige empfindliche Analysen, wie z.B. Ionenmessungen, werden jedoch direkt vor Ort im Probenverarbeitungslabor durchgeführt.
Proper storage conditions are essential to avoid altering results of later lab analyses. Some sensitive measurements, such as ion analysis, were carried out directly on site.

Die richtigen Lagerbedingungen sind wichtig, um die Ergebnisse späterer Laboranalysen nicht zu verfälschen. Einige empfindliche Messungen, wie z.B. Ionenanalysen, wurden direkt vor Ort durchgeführt.

Credit: Massimo del Prete / EMBL

Soil sampling

Soil is the loose top layer of the Earth’s surface, where plants can grow.

Bodenproben

Erde ist die lockere oberste Schicht der Erdoberfläche, auf der Pflanzen wachsen können.

To define soil sampling locations, a 40 m section is marked using a field tape. Three sampling points are then set 20m apart – at both ends and in the middle. Each section is photographed to document the exact sampling sites.

Für Bodenproben wird zuerst mit einem Feldmaßband ein 40 m langer Abschnitt abgesteckt, auf dem drei Probenpunkte im Abstand von 20 m markiert werden – an beiden Enden und in der Mitte. Die Stelle wird zur Dokumentation fotografiert.

Credit: Jonas Richter / EMBL

At each of the three sampling points on the sampling section, a square is set up using by placing a cone in the middle and then measuring 1 m to each corner. These define the spots where the samples are collected.

Um jede dieser drei Probenahmestellen auf der Messstrecke wird mithilfe eines zentral platzierten Kegels und einem Abstand von 1 m zu jeder Ecke ein Quadrat gebildet. Die Kegel markieren die Stellen, an der die Proben genommen werden.

Credit: Valerie Helene Maier / EMBL

All sampling equipment must be cleaned and sterilised before the sampling begins.

Alle Probenahmegeräte müssen vor Beginn der Probenahme gereinigt und sterilisiert werden.

Credit: Thomas Haize / EMBL

At each sampling point, a multimeter probe is used to measure soil conditions, including pH, conductivity, temperature and salinity.

An jedem Probenpunkt wird mit einer Multimeter-Sonde der aktuelle Zustand des Bodens gemessen, einschlißlich pH-Wert, Leitfähigkeit, Temperatur und Salzgehalt.

Credit: Lucas Ustick / EMBL

Additionally, at each sampling spot, scientists use a knife and/or scissors to remove vegetation – living and dead – until they reach the mineral soil. In some forests, this includes removing thick layers of accumulated plant material built up over years.

An jedem Probenpunkt wird die lebende und tote Vegetation entfernt, bis der darunterliegende Mineralboden erreicht ist. In manchen Wäldern bedeutet das, dass dicke Schichten aus über Jahre angesammeltem Pflanzenmaterial entfernt werden müssen.

Credit: Joanna Zukowska / EMBL

Once the mineral soil is exposed, scientists use an auger to collect the samples. The device is used to drill out a soil core from each marked sampling point.

Sobald der Mineralboden freigelegt ist, entnehmen die Wissenschaftler*innen die Bodenprobe mit einem Erdbohrer. Damit wird an jedem markierten Probenpunkt ein Bodenkern herausgebohrt.

Credit: Anna Mankowski / EMBL

A photo of each core is taken for later identification. The soil is then placed into a clean container.

Von jedem Kern wird ein Foto zur späteren Identifikation gemacht. Anschließend wird der Bodenkern in eine saubere Kiste gelegt.

Credit and Copyright: Georgios Kotoulas / HCMR

The scientists then describe the core by recording its color, moisture, and the amount of rocks and plant roots present.

Die Wissenschaftler*innen beschreiben anschließend den Kern, indem sie Farbe, Feuchtigkeit sowie die Menge an Steinen und Pflanzenwurzeln, die sich darin befinden, dokumentieren.

Credit: Joanna Zukowska / EMBL

The instrument shown is an FTIR (Fourier Transform Infrared) device. It directs infrared light onto the soil and measures the reflected signal, helping scientists determine the soil’s composition.

Das gezeigte Gerät ist ein FTIR (Fourier-Transform-Infrarot)-Spektrometer. Es bestrahlt die Bodenprobe mit Infrarotlicht und misst das reflektierte Signal. So können Wissenschaftler*innen Rückschlüsse auf die Zusammensetzung des Bodens ziehen.

Credit: Joanna Zukowska / EMBL

Once all soil cores from a sampling spot have been collected and evaluated, they are mixed and divided into bags for later laboratory analyses.

Nachdem alle Bodenproben gesammelt und beurteilt wurden, werden sie gemischt und für spätere Laboranalysen auf Beutel verteilt.

Credit: Joanna Zukowska / EMBL

Back in the lab, the soil samples undergo further analyses.

Zurück im Labor werden die Bodenproben weiter untersucht.

Credit: Mylène André / EMBL

One analysis method uses an ion probe to measure nutrients and salts like calcium, nitrate, sodium, chloride, magnesium, ammonium, and potassium in the samples.

Mit einer Ionen-Sonder wird z.B. der Gehalt an Kalzium, Natrium, Chlorid, Magnesium, Ammonium und Kalium in den Probe gemessen.

Credit: Thomas Haize / EMBL

Water sampling

About 71% of Earths surface is covered by water, primarily oceans.

Wasserproben

Etwa 71% der Erdoberfläche sind mit Wasser bedeckt, vor allem von Ozeanen.

Water sampling – chemical studies

Scientists analyse ocean water to detect organic and inorganic compounds such as pesticides or plastic additives, but also to collect ecological metadata such as salinity, temperature and chemical metabolites.

Wasserproben – chemische Studien

Wissenschafter*innen analysieren Meerwasser, um organische und anorganische Verbindungen wie Pestizide oder Plastikzusätze nachzuweisen, aber auch, um ökologische Metadaten wie Salzgehalt, Temperatur und chemische Metabolite zu erfassen.

Before the scientists can start their sampling, all sampling equipment has to be prepared: For water sampling, needed equipment include so-called Niskin bottles for water collection, a CTD sensor for water conductivity (C), temperature (T) and depth (D) measurements and different collection vials and canisters. Bevor die WissenschaftlerInnen beginnen können, Proben zu nehmen, muss die Ausrüstung vorbereitet werden: Für Wasserproben werden sogenannte Niskin-Flaschen für die Wasserentnahme, ein CTD-Sensor für die Messung der Wasserleitfähigkeit (engl. conductivity (C)), -temperatur (T) und -tiefe (engl. depth (D)) sowei verschiedene Auffanggefäße und Kanister benötigt.
Before the sampling begins, all equipment is prepared. For water sampling, this includes Niskin bottles, a CTD sensor to measure water conductivity (C), temperature (T) and depth (D) as well as a collection of vials and canisters.

Vor Beginn der Probenahme wird die Ausrüstung vorbereitet. Für Wasserproben gehören dazu Niskin-Flaschen, eine CTD-Sonde zur Messung der Leitfähigkeit, Temperatur und Tiefe des Wassers sowie verschiedene Probengefäße und Kanister.

Credit: Jonas Richter / EMBL

The Niskin bottle is one of the most important parts of the sampling equipment. A Niskin bottle is a tube that can be opened at both ends to collect water. To collect a sample, the bottle is lowered into the water until it reaches the desired depth and then closed by a trigger that can be steered from the surface. By doing so, the scientists make sure that the collected sample does not mix with water from other depths when brought back to the surface. When working on the open ocean, many Niskin bottles are often arranged as a so-called rosette, whereby the CTD is directly attached to it. For shallow water collection, the scientists used individual bottles as they are easier to carry and to lower by hand. Die Niskin-Flasche ist eines der wichtigsten Teile der Ausrüstung für die Entnahme von Wasserproben. Eine Niskin-Flasche ist ein Rohr, das an beiden Enden geöffnet werden kann, um Wasser zu sammeln. Um eine Probe zu entnehmen, wird die Flasche bis zur gewünschten Tiefe ins Wasser gesenkt und dann mit einem von der Oberfläche aus steuerbaren Auslöser verschlossen. So stellen die WissenschaftlerInnen sicher, dass sich die gesammelte Probe nicht mit Wasser aus anderen Tiefen vermischt, wenn sie wieder an die Oberfläche gebracht wird. Bei der Entnahme von Wasserproben auf dem offenen Meer sind oft viele Niskin-Flaschen als sogenannte Rosette angeordnet, an der der CTD-Sensor direkt befestigt ist. Wenn Wasserproben im flachen Wasser gesammelt werden, verwenden WissenschaftlerInnen einzelne Flaschen, da diese leichter zu tragen und von Hand ins Wasser zu tauchen sind.
Niskin bottles are tubes used to collect water from specific depths. They are lowered into the water with both ends open and then closed remotely at the desired depth, preventing the sample from mixing with other depths.

Niskin-Flaschen dienen der Entnahme von Wasser aus bestimmten Tiefen. Sie werden mit geöffneten Enden ins Wasser gelassen und in der gewünschten Tiefe per Auslöser verschlossen. So wird verhindert, dass sich Wasser aus verschiedenen Tiefen vermischt.

Credit: Joanna Zukowska / EMBL

The Niskin bottle is one of the most important parts of the sampling equipment. A Niskin bottle is a tube that can be opened at both ends to collect water. To collect a sample, the bottle is lowered into the water until it reaches the desired depth and then closed by a trigger that can be steered from the surface. By doing so, the scientists make sure that the collected sample does not mix with water from other depths when brought back to the surface. When working on the open ocean, many Niskin bottles are often arranged as a so-called rosette, whereby the CTD is directly attached to it. For shallow water collection, the scientists used individual bottles as they are easier to carry and to lower by hand. Die Niskin-Flasche ist eines der wichtigsten Teile der Ausrüstung für die Entnahme von Wasserproben. Eine Niskin-Flasche ist ein Rohr, das an beiden Enden geöffnet werden kann, um Wasser zu sammeln. Um eine Probe zu entnehmen, wird die Flasche bis zur gewünschten Tiefe ins Wasser gesenkt und dann mit einem von der Oberfläche aus steuerbaren Auslöser verschlossen. So stellen die WissenschaftlerInnen sicher, dass sich die gesammelte Probe nicht mit Wasser aus anderen Tiefen vermischt, wenn sie wieder an die Oberfläche gebracht wird. Bei der Entnahme von Wasserproben auf dem offenen Meer sind oft viele Niskin-Flaschen als sogenannte Rosette angeordnet, an der der CTD-Sensor direkt befestigt ist. Wenn Wasserproben im flachen Wasser gesammelt werden, verwenden WissenschaftlerInnen einzelne Flaschen, da diese leichter zu tragen und von Hand ins Wasser zu tauchen sind.
In the open ocean, multiple Niskin bottles are often arranged in a rosette together with the CTD. For shallow water sampling, individual bottles are used because they are easier to carry and deploy by hand.

Auf dem offenen Meer werden mehrere Niskin-Flaschen häufig zusammen mit einer CTD-Sonde zu einer sogenannten Rosette kombiniert. In flachen Gewässern werden einzelne Flaschen verwendet, da sie sich leichter transportieren und von Hand einsetzen lassen.

Credit and Copyright: Maéva Bardy / Foundation Tara Océan

When collecting shallow water, the CTD is not attached to the Niskin bottles but brought and released by hand at the sampling site. Bei der Entnahme von Proben im flachen Wasser wird der CTD-Sensor nicht an den Niskin-Flaschen befestigt, sondern von Hand an die Probenahmestelle gebracht und dort angebracht.
For shallow-water sampling, the CTD is deployed by hand rather than attached to the Niskin bottle.

Bei der Probenahme in flachen Gewässern wird die CTD-Sonde von Hand eingesetzt und nicht an der Niskin-Flasche befestigt.

Credit: Kinga Lubowiecka / EMBL

Then, the scientists make their way to the sampling site with the Niskin Bottles and take samples in waist-high water. Dann machen sich die WissenschaftlerInnen mit den Niskin-Flaschen auf den Weg zur Probenahmestelle und nehmen im hüfthohen Wasser Proben.
The scientists then carry the Niskin bottles to the sampling site….

Anschließend bringen die Wissenschaftler*innen die Niskin-Flaschen zur Probenahmestelle…

Credit: Tina Enders / EMBL

Then, the scientists make their way to the sampling site with the Niskin Bottles and take samples in waist-high water. Dann machen sich die WissenschaftlerInnen mit den Niskin-Flaschen auf den Weg zur Probenahmestelle und nehmen im hüfthohen Wasser Proben.
…and collect the water samples in waist-deep water.

…und entnehmen Wasserproben in hüfttiefem Wasser.

Credit: Tina Enders / EMBL

In more dangerous sampling conditions - e.g. high waves or turbid water - the scientists use a bright red security rope to ensure their security. This is also true for other sampling methods in the water like for sediment sampling. Bei gefährlichen Probenahmebedingungen - z.B. bei hohem Wellengang oder trübem Wasser - verwenden die WissenschafterInnen ein leuchtend rotes Sicherheitsseil, um ihre Sicherheit zu gewährleisten. Dies gilt auch für andere Probenahmemethoden im Wasser wie z.B. für die Entnahme von Sedimentproben.
In rough conditions such as high waves or murky water, the scientists use a bright red safety rope.

Bei schwierigen Bedingungen, etwa bei hohem Wellengang oder trübem Wasser, sichern sich die Wissenschaftler*innen mit einem leuchtend roten Sicherheitsseil.

Credit: Lucas Ustick / EMBL

The same precaution is also taken during other types of sampling in the water, e.g. sediment sampling.

Diese Vorsichtsmaßnahme gilt auch für andere Probenahmen im Wasser, z.B. für Sedimentproben.

Credit: Elisa Merz / EMBL

After the water samples are collected, they are size-fractionated for further analysis, meaning that they are filtered through different sized sieves resulting in so-called “fractions”: Filtered water containing organisms and debris of a specific size. Fractions of interest often include plankton like algae, bacteria and viruses. These fractionated water samples are then stored for later analyses at specific temperatures. Nachdem die Wasserproben entnommen wurden, werden sie für weitere Analysen fraktioniert, d.h. sie werden durch Siebe mit unterschiedlichen Maschengrößen gefiltert. Das Ergebnis sind sogenannte “Fraktionen”: Gefiltertes Wasser, das Organismen und Verunreinigungen einer bestimmten Größe enthält. Fraktionen von Interesse beinhalten häufig Plankton wie Algen, Bakterien und Viren. Diese fraktionierten Wasserproben werden dann für spätere Analysen bei bestimmten Temperaturen gelagert.
After collection, the water samples are filtered through sieves with different mesh sizes, separating them into size fractions containing organisms such as algae, bacteria, and viruses. The fractions are then stored for later analysis.


Die Wasserproben werden dann durch Siebe mit unterschiedlichen Maschenweiten gefiltert. Dadurch entstehen Fraktionen mit Organismen verschiedener Größe, wie Algen, Bakterien und Viren. Diese Fraktionen werden für spätere Analysen gelagert.

Credit: Joanna Zukowska / EMBL

After the water samples are collected, they are size-fractionated for further analysis, meaning that they are filtered through different sized sieves resulting in so-called “fractions”: Filtered water containing organisms and debris of a specific size. Fractions of interest often include plankton like algae, bacteria and viruses. These fractionated water samples are then stored for later analyses at specific temperatures. Nachdem die Wasserproben entnommen wurden, werden sie für weitere Analysen fraktioniert, d.h. sie werden durch Siebe mit unterschiedlichen Maschengrößen gefiltert. Das Ergebnis sind sogenannte “Fraktionen”: Gefiltertes Wasser, das Organismen und Verunreinigungen einer bestimmten Größe enthält. Fraktionen von Interesse beinhalten häufig Plankton wie Algen, Bakterien und Viren. Diese fraktionierten Wasserproben werden dann für spätere Analysen bei bestimmten Temperaturen gelagert.
Cleaning the equipment after sampling is just as important as the sampling itself!


Die Reinigung der Ausrüstung nach der Probenahme ist genauso wichtig wie die Probenahme selbst!

Credit: Tina Enders / EMBL

During the TREC-expedition, water samples could be processed directly in the mobile laboratories that accompanied the scientists.

Während der TREC-Expedition konnten die Wasserproben direkt in den mobilen Laboren verarbeitet werden, die die Wissenschaftler*innen begleiteten.

Credit: Jonas Richter / EMBL

These “labs on wheels” were equipped for immediate sample processing and analysis.

Diese “Labore auf Rädern” waren für die sofortige Probenverarbeitung und erste Analysen ausgestattet.

Credit: Jonas Richter / EMBL

One example of the processing of a water sample is filtering out undissolved organic material from the sample and further analysing the remaining sample. Ein Beispiel für die Probenverarbeitung von Wasserproben ist das Herausfiltern von ungelöstem organischem Material und anschließend die weitere Analyse der verbleibenden Wasserprobe.
One example of water sample processing is filtering out undissolved organic material before analysing the remaining sample.

Ein Beispiel für die Verarbeitung einer Wasserprobe ist das Herausfiltern ungelöster organischer Bestandteile, bevor die verbleibende Probe weiter analysiert wird.

Credit: Jonas Richter / EMBL

Another analysis deals with the pigments in the water. The bottle storing the sample for this has dark walls so that the pigments are not destroyed by light. Eine weitere Analyse befasst sich mit den Pigmenten im Wasser. Die Flasche, in der die Wasserprobe hierzu aufbewahrt wird, hat dunkle Wände, damit die Pigmente im Wasser nicht durch Licht zerstört werden.
Another analysis focuses on pigments in the water. These samples are stored in dark bottles to protect light-sensitive pigments.

Eine weitere Analyse untersucht die Pigmente im Wasser. Dafür werden die Proben in dunklen Flaschen aufbewahrt, um lichtempfindliche Pigmente zu schützen.

Credit: Joanna Zukowska / EMBL

Many of the water samples are also prepared for sequencing and metabolomic-analysis. So-called tripods are used for this purpose. Viele der Wasserproben werden auch für die Sequenzierung und Metabolomanalyse vorbereitet. Hierzu werden sogenannte Tripods genutzt.
Many water samples are also prepared for sequencing and metabolomic analysis. Special filter holders, known as tripods, are used for this step.

Viele Wasserproben werden für die Sequenzierung und Metabolomanalyse vorbereitet. Dafür kommen spezielle Filterhalter, sogenannte Tripods, zum Einsatz.

Credit: Lucas Ustick / EMBL

Water sampling – biological studies: Plankton

Plankton are tiny plants and animals that float in the water column. They play an important role in marine food webs and ecosystems and are therefore interesting to study.

Wasserproben – biologische Studien: Plankton

Plankton sind winzige Pflanzen und Tiere, die in der Wassersäule schweben. Sie spielen eine wichtige Rolle in den Nahrungsketten und Ökosystemen der Meere und sind daher interessante Studienobjekte.

On a plankton sampling day, the scientists go out by boat twice a day - once in the morning and once in the afternoon - to sample microplankton at pre-selected sampling sites. This allows the scientists to study fluctuations in plankton levels throughout the day. An einem Tag, an dem Planktonproben genommen werden, fahren die WissenschaftlerInnen zweimal am Tag mit dem Boot hinaus um an vorher ausgewählten Stellen Proben von Mikroplankton zu nehmen - einmal morgens und einmal am Nachmittag. Dadurch können die WissenschaftlerInnen Schwankungen der Planktonmenge im Laufe des Tages untersuchen.
On each sampling day, scientists collect microplankton twice – once in the morning and once in the afternoon – at predetermined sites by boat. This allows them to study changes in plankton levels throughout the day.

An jedem Probentag sammeln Wissenschaftler*innen zweimal täglich – morgens und nachmittags – an ausgewählten Probenahmestellen mit dem Boot Mikroplankton. Dadurch können sie Schwankungen der Planktonmenge im Laufe des Tages untersuchen.

Credit: Kinga Lubowiecka / EMBL

Once arrived at the sampling site, the CTD, a device measuring water salinity, depth, temperature and chlorophyll concentration is released into the ocean. The measured chlorophyll concentration tells the scientists where the phytoplankton they plan to collect are living, as they contain chlorophyll. The other measures tell the scientists more about the environment the microplankton is living in. Together, this information gives the scientists a proxy for where to best sample in the water column. An der Probenahmestelle angekommen, wird das CTD, ein Gerät zur Messung des Salzgehalts, der Tiefe, der Temperatur und der Chlorophyllkonzentration des Wassers, ins Meer gelassen. Die gemessene Chlorophyllkonzentration verrät den WissenschaftlerInnen, wo das Phytoplankton lebt, das sie sammeln wollen, da dieses Chlorophyll enthält. Die anderen Messwerte verraten den WissenschaftlerInnen mehr über die Umgebung, in der das Mikroplankton lebt. Zusammengenommen geben diese Informationen den WissenschaftlerInnen einen Anhaltspunkt dafür, in welcher Tiefe sie am besten Proben nehmen sollten.
At the sampling site, a CTD is lowered into the water. The instrument measures salinity, depth, temperature and chlorophyll concentration. These measurements help the scientist identify the depths where the organisms are most abundant.

An der Probenahmestelle wird eine CTD-Sonde ins Wasser gelassen. Diese misst den Salzgehalt, Tiefe, Temperatur und die Chlorophyllkonzentration. Diese Messungen helfen dabei, die Tiefe zu bestimmen, in der sich die Organismen am stärksten konzentrieren.

Credit: Kinga Lubowiecka / EMBL

Once arrived at the sampling site, the CTD, a device measuring water salinity, depth, temperature and chlorophyll concentration is released into the ocean. The measured chlorophyll concentration tells the scientists where the phytoplankton they plan to collect are living, as they contain chlorophyll. The other measures tell the scientists more about the environment the microplankton is living in. Together, this information gives the scientists a proxy for where to best sample in the water column. An der Probenahmestelle angekommen, wird das CTD, ein Gerät zur Messung des Salzgehalts, der Tiefe, der Temperatur und der Chlorophyllkonzentration des Wassers, ins Meer gelassen. Die gemessene Chlorophyllkonzentration verrät den WissenschaftlerInnen, wo das Phytoplankton lebt, das sie sammeln wollen, da dieses Chlorophyll enthält. Die anderen Messwerte verraten den WissenschaftlerInnen mehr über die Umgebung, in der das Mikroplankton lebt. Zusammengenommen geben diese Informationen den WissenschaftlerInnen einen Anhaltspunkt dafür, in welcher Tiefe sie am besten Proben nehmen sollten.
The CTD’s measures also provide information about the environmental conditions in which the microplankton live. Together, these data help scientists determine the best sampling depth.

Die Messwerte der CTD-Sonde liefern auch Informationen über die Umweltbedingungen, in denen das Mikroplankton lebt. Zusammen helfen diese Daten den Wissenschaflter*innen, die beste Tiefe für die Probenahme zu bestimmen.

Credit: Nikolaus Leisch / EMBL

After deciding on the best sampling depth, a sampling net is released into the water to the sampling depth. The holes in the net have a defined size to filter out everything that is not of interest while the net is being pulled through the water. The rest travels to the back of the net and is collected in a plastic container there. Nachdem die Tiefe bestimmt wurde, in der die Proben genommen werden, wird ein Netz ins Wasser auf Probentiefe herabgelassen. Die Löcher dieses Netzes haben eine bestimmte Größe, um alles herauszufiltern, was nicht von Interesse ist, während es durch das Wasser gezogen wird. Der Rest wandert zum hinteren Teil des Netzes und wird dort in einem Plastikbehälter aufgefangen.
Once the optimal sampling depth has been determined, a sampling net is lowered into the water to collect microplankton at that depth.

Nachdem die optimale Probentiefe bestimmt wurde, wird ein Netz auf diese Tiefe hinabgelassen, um dort Mikroplankton zu sammeln.

Credit: Rossana De Lorenzi / EMBL

After deciding on the best sampling depth, a sampling net is released into the water to the sampling depth. The holes in the net have a defined size to filter out everything that is not of interest while the net is being pulled through the water. The rest travels to the back of the net and is collected in a plastic container there. Nachdem die Tiefe bestimmt wurde, in der die Proben genommen werden, wird ein Netz ins Wasser auf Probentiefe herabgelassen. Die Löcher dieses Netzes haben eine bestimmte Größe, um alles herauszufiltern, was nicht von Interesse ist, während es durch das Wasser gezogen wird. Der Rest wandert zum hinteren Teil des Netzes und wird dort in einem Plastikbehälter aufgefangen.
The net has a defined mesh size that filters out unwanted material as it is pulled through the water. The remaining organisms are carried to the end of the net, where they are collected in a plastic container.

Das Netz hat eine definierte Maschenweite, die beim Durchziehen durch das Wasser alles herausfiltert, was nicht von Interesse ist. Die verbleibenden Organismen werden bis zum Ende des Netzes transportiert und dort in einem Plastikbehälter gesammelt.

Credit: Nikolaus Leisch / EMBL

When the net is retrieved to the boat, it has sampled around 1-1.5 L of water containing concentrated microplankton in the plastic container connected to its end. Wenn das Netz zum Boot zurückgeholt wird, befinden sich etwa 1-1,5L Wasser in dem an seinem Ende befestigten Plastikbehälter. Darin befindet sich das konzentrierte Mikroplankton.
When the net is brought back on board, the container at its end holds about 1-1.5 litres of concentrated microplankton collected from the water.

Wenn das Netz wieder an Bord geholt wird, befinden sich im Sammelbehälter am Ende des Netzes etwas 1-1,5 Liter konzentriertes Mikroplankton aus dem Wasser.

Credit: Felix Mikus / EMBL

The collected water/plankton sample is then filtered on the boat. Depending on how big the organisms are that the scientists are interested in, different sized sieves are used to break down the bigger water sample into several small samples that contain the organisms of interest. This process is also called “fractionation”. Die gesammelte Wasser-/Planktonprobe wird anschließend auf dem Boot gefiltert. Je nachdem, wie groß die Organismen sind, an denen die WissenschaftlerInnen interessiert sind, werden unterschiedlich große Siebe verwendet, um die größere Wasserprobe in mehrere kleine Proben zu zerlegen, die die jeweiligen Organismen von Interesse enthalten. Dieser Prozess wird auch als “Fraktionierung” bezeichnet.
The collected plankton sample is then filtered on board. Depending on the size of the organisms the scientists want to study, they use sieves with different mesh sizes.

Die gesammelte Planktonprobe wird anschließend an Bord gefiltert. Je nach Größe der Organismen, die untersucht werden sollen, verwenden die Wissenschaflter*innen Siebe mit unterschiedlichen Maschenweiten.

Credit: Paola Bertucci / EMBL

The collected water/plankton sample is then filtered on the boat. Depending on how big the organisms are that the scientists are interested in, different sized sieves are used to break down the bigger water sample into several small samples that contain the organisms of interest. This process is also called “fractionation”. Die gesammelte Wasser-/Planktonprobe wird anschließend auf dem Boot gefiltert. Je nachdem, wie groß die Organismen sind, an denen die WissenschaftlerInnen interessiert sind, werden unterschiedlich große Siebe verwendet, um die größere Wasserprobe in mehrere kleine Proben zu zerlegen, die die jeweiligen Organismen von Interesse enthalten. Dieser Prozess wird auch als “Fraktionierung” bezeichnet.
With the help of these sieves, the sample is separated into smaller fractions based on organism size. This process is called “fractionation”.

Mithilfe der Siebe wird die Probe je nach Größe der Organismen in Fraktionen aufgeteilt. Dieser Prozess wird als „Fraktionierung” bezeichnet.

Credit: Kinga Lubowiecka / EMBL

After sampling, the equipment is brought back to land, cleaned and left to dry to be ready for the next sampling round… Nach der Probenahme wird die Ausrüstung zurück an Land gebracht, gereinigt und getrocknet, um für den nächsten Einsatz bereit zu sein…
After sampling, the equipment is brought back to shore, cleaned, and left to dry so it is ready for the next sampling trip…

Nach der Probenahme wird die Ausrüstung zurück an Land gebracht, gereinigt und zum Trocken aufgehängt, damit sie für die nächste Probenahme wieder einsatzbereit ist…

Credit: Massimo del Prete / EMBL

… and the samples are sent to the lab to be immediately further processed within 1-2 hours of collection - ensuring fresh and healthy cells! During the TREC expedition, this could also happen in the mobile truck lab that followed the scientists on their expedition. … und die Proben werden ins Labor geschickt, wo sie innerhalb von 1-2 h nach der Probenahme sofort weiterverarbeitet werden - für frische und gesunde Zellen! Während der TREC-Expedition konnten die Zellen auch im mobilen LKW-Labor analysiert werden, das den WissenschaftlerInnen auf ihrer Expedition folgte.
… and the samples are transported to the lab and processed within 1-2 hours of collection, ensuring the cells remain fresh and healthy.

… und die Proben werden ins Labor gebracht und innerhalb von 1-2 Stunden nach der Probenahme weiterverarbeitet. So bleiben die Zellen frisch und gesund.

Credit: Kinga Lubowiecka / EMBL

… and the samples are sent to the lab to be immediately further processed within 1-2 hours of collection - ensuring fresh and healthy cells! During the TREC expedition, this could also happen in the mobile truck lab that followed the scientists on their expedition. … und die Proben werden ins Labor geschickt, wo sie innerhalb von 1-2 h nach der Probenahme sofort weiterverarbeitet werden - für frische und gesunde Zellen! Während der TREC-Expedition konnten die Zellen auch im mobilen LKW-Labor analysiert werden, das den WissenschaftlerInnen auf ihrer Expedition folgte.
During the TREC expedition, this process could also take place in the mobile laboratory truck that accompanied the scientists throughout the expedition.

Während der TREC-Expedition konnten die Zellen auch im mobilen Labortruck analysiert werden, der die Wissenschaftler*innen auf ihrer Expedition begleitete.

Credit: Kinga Lubowiecka / EMBL

The fractionated water samples containing microplankton from the boat are too large in volume to directly work with in the lab. Therefore, the first step in the lab is to further concentrate the plankton in the samples by reducing the amount of water in the sample down to a few mL. This is done by removing water in the sample with the help of a vacuum pump and a filter. The pump sucks out the water and the filter makes sure to keep the plankton from being sucked away with it. This way, the amount of plankton in the sample stays the same, while the total sample volume reduces. Die fraktionierten Wasserproben vom Boot, die das Mikroplankton enthalten, sind zu groß, um direkt im Labor verarbeitet zu werden. Daher besteht der erste Schritt im Labor darin, das Plankton in der Probe weiter aufzukonzentrieren, indem die Wassermenge in der Probe auf ein paar Milliliter reduziert wird. Dazu wird das Wasser in der Probe mit Hilfe einer Vakuumpumpe und eines Filters entfernt. Die Pumpe saugt das Wasser ab, während der Filter dafür sorgt, dass das Plankton nicht mit abgesaugt wird. Auf diese Weise bleibt die Menge des Planktons in der Probe gleich, während sich das Gesamtvolumen der Probe verringert.
In the lab, the plankton samples are further concentrated by removing excess water with a vacuum filter. The filter retains the plankton while the water is removed, reducing the sample volume to a few millilitres.

Im Labor werden die Planktonproben mithilfe einer Vakuumfiltration konzentriert. Der Filter hält das Wasser zurück, während überschüssiges Wasser entfernt wird, sodass nur wenige Milliliter Probe übrig bleiben.

Credit: Andrea Capranico / EMBL

Using light microscopy, the scientists get a first glance at the plankton diversity in their samples. They can also see if the plankton in the sample is actively swimming around - a good sign for alive, healthy and suitable plankton for further research! Mit Hilfe von Lichtmikroskopie erhalten die Wissenschaftler einen ersten Überblick über die Planktonvielfalt in ihren Proben. Sie können auch sehen, ob das Plankton in der Probe aktiv herumschwimmt - ein gutes Zeichen für lebendiges, gesundes und für die weitere Forschung geeignetes Plankton!
Using a light microscope, scientists get a first look at the plankton diversity in their samples.

Mit Hilfe eines Lichtmikroskops erhalten die Wissenschaftler*innen einen ersten Überblick über die Planktonvielfalt in ihren Proben.

Credit: Nikolaus Leisch / EMBL

Using light microscopy, the scientists get a first glance at the plankton diversity in their samples. They can also see if the plankton in the sample is actively swimming around - a good sign for alive, healthy and suitable plankton for further research! Mit Hilfe von Lichtmikroskopie erhalten die Wissenschaftler einen ersten Überblick über die Planktonvielfalt in ihren Proben. Sie können auch sehen, ob das Plankton in der Probe aktiv herumschwimmt - ein gutes Zeichen für lebendiges, gesundes und für die weitere Forschung geeignetes Plankton!
They can also see if the plankton in the sample is actively swimming around – a good indication that the organisms are alive, healthy, and suitable for further research!

Außerdem können sie beobachten, ob sich das Plankton aktiv bewegt – ein gutes Zeichen dafür, dass die Organismen leben, gesund sind und sich für weitere Untersuchungen eignen!

Credit: Michael Bonadonna / EMBL

Further analyses can include looking closer at the plankton using high-resolution electron microscopes. To prepare the samples for this type of microscopy, they have to be quickly deep-frozen as any water in a sample would evaporate once the electron beam of the electron microscope hits it, hence destroying the sample. If a sample is frozen too slowly, ice crystals are able to form that can also destroy the structure of the sample. To achieve rapid deep-freezing, the plankton samples are therefore loaded on small metal sample holder discs and then inserted into a robot that plunges them into ethane cooled by liquid nitrogen with a temperature of -196°C. This freezes the sample so fast that no ice crystals form. Weitere Analysen können darin bestehen, das Plankton mit hochauflösenden Elektronenmikroskopen näher zu betrachten. Um die Proben für diese Art der Mikroskopie vorzubereiten, müssen sie in kurzer Zeit tiefgefroren werden, da jegliches Wasser in einer Probe verdampfen würde, sobald der Elektronenstrahl des Elektronenmikroskops auf sie trifft, was die Probe zerstören würde. Wird die Probe zu langsam eingefroren, können sich Eiskristalle bilden, die ebenfalls die Struktur der Probe zerstören können. Um ein schnelles Tiefgefrieren zu erreichen, werden die Planktonproben auf kleine metallische Scheiben geladen und dann in einen Roboter eingesetzt. Dieser taucht die Scheiben in Ethan, das mit flüssigem Stickstoff auf eine Temperatur von -196°C heruntergekühlt wird. Dadurch gefriert die Probe so schnell, dass sich keine Eiskristalle bilden.
Further analyses may include high-resolution electron microscopy. To prepare the samples, they are placed on small metal sample holders…

Für weitere Analysen kann hochauflösende Elektronenmikroskopie eingesetzt werden. Zur Vorbereitung werden die Proben auf kleinen Metall-Probenhalter aufgebracht…

Credit: Rossana De Lorenzi / EMBL

… before being rapidly frozen in ultra-cold liquid ethane. This prevents ice crystals from forming, preserving the delicate structure of the plankton for detailed imaging.

… bevor sie anschließend in ultrakaltem flüssigen Ethan schockgefroren werden. Dadurch wird die Bildung von Eiskristallen verhindert und die empfindliche Struktur des Planktons für detaillierte Aufnahmen erhalten.

Credit: Stuart Ingham / EMBL

To get deeper insights into the different types of microplankton present, the sample is sequenced to assess the plankton population diversity. This method allows the determination of the exact sequence of the genome(s) and therefore the identification and discrimination of different organisms in a sample. To prepare the plankton samples for sequencing, they are filtered again through a filter. This time, all the water is sucked away, leaving only the plankton stuck on the filter paper. This filter is then frozen and stored until the sequencing takes place. Um tiefere Einblicke in die verschiedenen Arten von Mikroplankton zu erhalten, wird die Probe sequenziert, um die Vielfalt der Planktonpopulation zu bestimmen. Diese Methode ermöglicht die Bestimmung der genauen Sequenz des Genoms/der Genome und damit die Identifizierung und Unterscheidung der verschiedenen Organismen in einer Probe. Um die Planktonproben für die Sequenzierung vorzubereiten, werden sie erneut durch einen Filter gefiltert. Diesmal wird das gesamte Wasser abgesaugt, so dass nur das Plankton auf dem Filterpapier haften bleibt. Dieser Filter wird dann eingefroren und bis zur Sequenzierung gelagert.
For another analysis to study microplankton diversity, the samples are sequenced, meaning that their genetic material is read to identify the different organisms present. The plankton is filtered out of the water, collected on filter paper and frozen until analysis.

Für die Bestimmung der Mikroplanktonvielfalt werden die Proben sequenziert, d.h., ihr genetisches Material wird ausgelesen, um die Organismen zu identifizieren. Dafür wird das Plankton filtriert, auf Filterpapier gesammelt und bis zur Analyse eingefroren.

Credit: Andrea Capranico / EMBL

Because there are different types of plankton in one sample, researchers need to find the organisms they are interested in. Cell sorters like the COPAS can help the scientists to isolate the plankton species of interest. Da in einer Probe verschiedene Arten von Plankton vorkommen, müssen die Forscher die Organismen finden, die für sie interessant sind. Zellsortierer wie der COPAS können den WissenschaftlerInnen helfen, die Planktonarten zu isolieren, die sie genauer betrachten wollen.
Since a single sample contains many types of plankton, researchers also use cell sorters like COPAS to isolate the species they are interested in.

Da eine einzelne Probe viele verschiedene Planktonarten enthält, verwenden Wissenschaftler*innen auch Zellsorter wie den COPAS, um die jeweils für sie interessanten Arten zu isolieren.

Credit: Massimo del Prete / EMBL

For long-term storage, samples are frozen and stored in liquid nitrogen. It has a temperature of around -196°C which freezes the sample “in time” ensuring that it does not change too much over time. These samples are stable for years and can be used again for future research questions. Für die Langzeitlagerung werden die Proben eingefroren und in flüssigem Stickstoff gelagert. Durch die Temperatur von etwa -196 °C wird die Probe „in der Zeit“ eingefroren, so dass sie sich im Laufe der Zeit nicht allzu sehr verändert. Diese Proben sind über Jahre hinweg stabil und können für künftige Forschungsfragen wiederverwendet werden.
For long-term storage, samples are frozen and stored in liquid nitrogen at around -196°C. This effectively “pauses” the sample, preventing major changes over time.

Für die Langzeitlagerung werden die Proben bei etwa -196°C in flüssigem Stickstoff eingefroren und gelagert. Durch wird die Probe „in der Zeit eingefroren”, so dass sie sich im Laufe der Zeit kaum verändert.

Credit: Andrea Capranico / EMBL

For long-term storage, samples are frozen and stored in liquid nitrogen. It has a temperature of around -196°C which freezes the sample “in time” ensuring that it does not change too much over time. These samples are stable for years and can be used again for future research questions. Für die Langzeitlagerung werden die Proben eingefroren und in flüssigem Stickstoff gelagert. Durch die Temperatur von etwa -196 °C wird die Probe „in der Zeit“ eingefroren, so dass sie sich im Laufe der Zeit nicht allzu sehr verändert. Diese Proben sind über Jahre hinweg stabil und können für künftige Forschungsfragen wiederverwendet werden.
Samples frozen this way remain stable for years and can be reused for future research.

Auf diese Weise eingefrorene Proben bleiben über Jahre stabil und können für künftige Forschungsfragen erneut verwendet werden.

Credit: Massimo del Prete / EMBL

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