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Wechselwirkungen zwischen Geo- und Biosphäre

Geologischen Prozesse im Meeresboden führen zur Entwicklung von extremen Lebensräumen mit einzigartigen Ökosystemen. An mittelozeanischen Rücken steigen bis zu ca. 400°C heiße Fluide aus der ozeanischen Kruste auf. Diese Fluide sind reich an reduzierten anorganischen Verbindungen und bilden im Kontakt mit sauerstoffhaltigem Meerwasser eine reichhaltige Energiequelle für Mikroorganismen und damit die Basis der üppigen Lebensgemeinschaften an „Heißen Quellen“ („hot vents“). In ähnlicher Weise floriert das Leben an den „Kalten Quellen“ („cold seeps“) der Kontinentalränder, an denen mit Methan und anderen Gasen und organischen Verbindungen angereicherte Fluide im Zuge tektonischer oder geochemischer Prozesse freigesetzt werden. Im Gegensatz dazu sind die über geologische Zeiträume langsam am Boden der Tiefsee abgelagerten Sedimente zumeist extrem energiearme Standorte. Sie bieten dennoch ausreichende Lebensbedingungen für mikrobielle Gemeinschaften (sog. „Tiefe Biosphäre“) und beherbergen schätzungsweise ebenso viel mikrobielle Biomasse wie das Wasser der Ozeane. Trotz kilometertiefer Bohrungen wurde bis heute die untere Grenze der Tiefen Biosphäre noch nicht gefunden. Auch verstehen wir nur ansatzweise die Prozesse und Anpassungen, die Leben unter hohen Temperaturen und Drücken, mit ungewöhnlichen Energiequellen und trotz teilweise ausgeprägten Energiemangels ermöglichen.

Viele einzigartige Lebensräume am und im Meeresboden der Tiefsee wurden in den vergangenen vierzig Jahren umfangreich dokumentiert. Dennoch werden immer wieder neue entdeckt und die bereits bekannten Systeme sind nur in Ansätzen verstanden. Während außer Frage steht, dass die in ihnen ablaufenden Prozesse eine bedeutende Rolle in globalen Stoffkreisläufen spielen, gelang die konkrete Quantifizierung von Stoffflüssen bisher nur näherungsweise. Die Existenz von Leben unter den extremen Umweltbedingungen der Tiefsee verdeutlicht, dass wir bisher nicht wissen, welche Umweltfaktoren letztendlich das Leben auf der Erde – und möglicherweise auch auf anderen Planeten – limitieren. Die Erkenntnis, dass die extremen Lebensräume der Tiefsee eine große Diversität aufweisen kann nicht darüber hinwegtäuschen, dass unser Wissen über die Stabilität bzw. Labilität dieser Ökosysteme noch sehr begrenzt ist. Daher kann ihre Anfälligkeit gegenüber Störungen, insbesondere durch solche, die im Zuge von Tiefseebergbau, Erdöl- und Erdgasförderung, Fischerei und den Eintrag von Mikroplastik auftreten können, nicht zuverlässig eingeschätzt werden.