Logo Universitat Bremen
Seitenpfad:

Heiße Quellen

Am Meeresboden, zum Beispiel an mittelozeanischen Rückensystemen, kann kaltes Meerwasser durch Spalten und Klüfte mehrere Kilometer in den Untergrund eindringen. Je tiefer es gerät, umso stärker wird es dabei aufgeheizt. Denn unter den mittelozeanischen Rücken, den Nahtstellen zweier auseinanderdriftender Erdplatten, sind Magmakammern lokalisiert. Das Meerwasser wird aber nicht nur heißer, sondern durch geochemische Prozesse auch saurer. Diese Hydrothermallösungen sind sehr aggressiv und lösen aus dem Umgebungsgestein Elemente wie Kupfer, Zink, Eisen, Mangan und Schwefel. Die endgültige Zusammensetzung hängt entscheidend von Druck, Temperatur und Umgebungsgesteinsart ab.

Entstehung von Schwarzen Rauchern; Grafik: MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen, N. Strackbein

In nächster Nähe zur Hitzequelle erreichen hydrothermale Lösungen ihre maximale Temperatur und steigen jetzt aufgrund der geringen Dichte wieder auf. Treten sie aus dem Untergrund aus, haben sie noch eine Temperatur von über 400°C. Sobald die heißen, sauren Erzlösungen mit dem 4 Grad Celsius kalten, eher basischen Umgebungs-Meerwasser in Kontakt kommen, werden Mineralien wie zum Beispiel Metallsulfide ausgefällt. Sie bilden schlotähnliche Strukturen, die sogenannten Schwarzen Raucher. Bei den dichten Wolken, die aus den Schloten ausströmen, handelt es sich jedoch nicht um Rauch. Es sind Par­ti­kel von Schwermetallverbindungen, die aus den Hydrothermallösungen ausfallen und nun im Meer­was­ser ver­teilt wer­den.

Schwarze Raucher; Foto: MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen
Schwarze Raucher im Manus Becken im Pazifik

Die Schlote von Schwarzen Rauchern erreichen im Mittel eine Höhe von 20-25 Metern. Sie sind häufig über circa 20 Jahre hinweg aktiv, verstopfen dann und versiegen. Felder mit Rauchern erscheinen als äußerst unwirtliche Areale: dort ist es dunkel, es herrscht ein enorm hoher Druck, die austretenden Fluide sind richtig heiß und verteilen dann auch noch toxische Stoffe wie Schwefelwasserstoff, Cadmium oder Arsen in die Umgebung.

Nichtsdestotrotz wächst an diesen hydrothermalen Tiefseequellen auf engstem Raum eine enorme Biomasse, unerwartet in ihrer Vielzahl und Vielfalt.

Muscheln an Hydrothermalquelle; Foto: MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen
Von unzähligen Muscheln bewachsene Hydrothermalaustritte in 830 Meter Wassertiefe im Atlantik
Entenmuscheln; Foto: MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen
Zahlreiche Entenmuscheln an Hydrothermalaustritten in 680 Meter Wassertiefe im Südpazifik
Lebensgemeinschaft an Schwarzem Raucher; Foto: MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen
Lebensgemeinschaft an Hydrothermalquellen in 1.688 Meter Wassertiefe im Manus Becken, Bismarcksee
Lebensgemeinschaften an Schwarzen Rauchern im Manus-Becken im Pazifik
Lebensgemeinschaften an Schwarzen Rauchern im Manus-Becken im Pazifik

Es handelt sich um hochspezialisierte Lebenswelten, Ökosysteme, die ganz ohne Sonnenlicht auskommen. Die Grund­la­ge der Nah­rungs­ket­te bil­den hier hit­ze­be­stän­di­ge, ein­zel­li­ge Mi­kro­or­ga­nis­men: Bak­te­ri­en und Ar­chae­en. Sie nut­zen unter anderem ge­lös­ten Schwe­fel­was­ser­stoff, um En­er­gie zu ge­win­nen und or­ga­ni­sche Ver­bin­dun­gen wie Zu­cker und Ei­wei­ße auf­zu­bau­en.

Die Versorgung mit Schwefelwasserstoff ist durch den stetigen Nachschub über die Schwarzen Raucher gewährleistet.

Höhere Organismen ernähren sich auf unterschiedliche Weise in diesem Milieu:

  • Entweder grasen sie direkt den Schwefelbakterienrasen auf den schwarzen Rauchern ab, wie es zum Beispiel vielborstige Würmer oder kleine Krebschen tun.
Bakterienmatten; Foto: MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen
Bakterienmatten in 3.017 Meter Wassertiefe am Mittelatlantischen Rücken
  • Oder anspruchsvoller über eine Symbiose mit diesen Bakterien und Archaeen. Das machen zum Beispiel die Miesmuschelartigen, die die Symbiosepartner in ihren Kiemen ansiedeln, sie den giftigen Schwefelwasserstoff umsetzen lassen und dann die hergestellten organischen Verbindungen verwerten. Auch Röhrenwürmer, Shrimps, Schnecken und die weißen augenlosen Krabben leben in Symbiose mit Bakterien.
Lebensgemeinschaft an Hydrothermalaustritten; Foto: MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen
Lebensgemeinschaft an Hydrothermalaustritten am Mittelatlantischen Rücken in 3.030 Meter Wassertiefe
Krebs auf Muschelbett am Mittelatlantischen Rücken; Video: MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen
Krebs auf Muschelbett am Mittelatlantischen Rücken

An oberste Stelle der Nahrungskette stehen dann die größeren Krebse, räuberische Seesterne und (wenige) Fische. Diese ernähren sich nicht von oder über die Bakterien, sondern verzehren direkt das Muschel- oder auch das Krabbenfleisch.