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Blaues Telefon – Fragen und Antworten zum Thema ›Leben in der Tiefsee‹

Wie schnell bilden sich Schlote von Schwarzen Rauchern?

Frage einer Besucherin beim Tag der offenen Tür der Bundesregierung

Schwarzer Raucher (Foto: MARUM − Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen)
Schwarzer Raucher im Manus Becken, Pazifik

Seit Ende der 1970er-Jahre kennt die Wissenschaft Hydrothermalquellen, auch bekannt als Schwarze Raucher oder Black Smoker. Sie kommen vor allem dort vor, wo sich tektonische Platten spreizen, also voneinander wegdrängen und neuer Meeresboden entsteht. Hier sickert kaltes Meerwasser durch Spalten und Risse in den Meeresboden. In einer Tiefe von mehreren Kilometern erhitzt sich dieses Wasser, steigt wieder auf und löst Bestandteile aus dem Meeresboden auf dem Weg nach oben. Sobald das über 400 Grad Celsius heiße Wasser aus der Erdkruste heraustritt, flocken durch den plötzlichen Temperaturunterschied die mineralischen Bestandteile aus. Nach und nach entsteht so ein Schlot, durch den die angereicherte Flüssigkeit wie durch einen Schornstein an die Oberfläche drängt. Schwarze Raucher können so mehrere Meter im Jahr wachsen. Die bis zu 60 Meter hohen Schlote verändern Ihre Zusammensetzung und werden im Laufe der Zeit immer reicher an Metallen wie Kupfer und Zink. Mitunter aber verstopft der Raucher, das heiße Wasser sucht sich an einer anderen, durchlässigeren Stelle im Meeresboden einen Weg an die Oberfläche, und ein neuer Schlot entsteht.

Was würde passieren, wenn ein Meeresbewohner in eine heiße Quelle geraten würde?

Lea, 12 Jahre, per E-Mail

  

Muscheln in einem Hydrothermalfeld (Foto: MARUM − Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen)
Muscheln im Hydrothermalfeld Menez Gwen im Atlantik

In der Umgebung heißer Quellen sickert kaltes Meerwasser durch Spalten und Risse in den Meeresboden, wird dort auf über 400 Grad Celsius aufgeheizt und sprudelt wieder nach oben. Solche heißen Quellen in der Tiefsee erforscht Prof. Dr. Wolfgang Bach vom MARUM −Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen. Seines Wissens kann den schwimmfähigen Tieren, die an diesen Quellen leben, nicht so viel passieren, da sie dem heißen Wasser ausweichen können. Schlechter haben es da festgewachsene Tiere wie Röhrenwürmer oder Muscheln, die sich nur sehr langsam fortbewegen können. „Würde an einer dicht besiedelten Stelle eine heiße Quelle durchbrechen oder auch Lava ausfließen, würden diese Tiere dort quasi gekocht oder gegrillt“, so Bach. Dies ist schon einmal im Ostpazifik geschehen: Forschende haben dort 1989 heiße Quellen gefunden, die vor Leben nur so wimmelten. Als sie zwei Jahre später wieder dort waren, stellten sie fest, dass ein Lavastrom alles Leben ausgelöscht hatte. Weil dort besonders viele Röhrenwürmer siedelten, sprechen die Forschenden seither vom sogenannten "Tube Worm Barbecue" (in etwa „Röhrenwurm-Grillfest“). Es gibt aber auch Tiere, die für kurze Zeit sehr hohe Temperaturen ertragen. Rekordhalter ist der Pompeji-Wurm, der bis zu 105 Grad Celsius aushalten kann.

Wurde schon einmal beobachtet, wie Tiefseebewohner in heiße Quellen geraten?

Besucher des European Maritime Day in Bremen

Garnelen an einer heißen Quelle im Südatlantik (Foto: MARUM − Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen)
Garnelen an einer heißen Quelle im Südatlantik

Wie können Tiefseebewohner an heißen Quellen überleben, wo doch das Wasser mit über 400 Grad Celsius dort heraussprudelt? Als wir dieser Frage in mare No. 94 (siehe Frage oben) nachgingen, haben wir unser Augenmerk auf sesshafte Tiere wie Röhrenwürmer gelegt. Nun weiß uns aber der Student Benjamin Bühring von seinen Beobachtungen in den Tiefen des Pazifiks zu berichten. Er war im Rahmen seiner Masterarbeit an der Jacobs Universität auf Expedition mit dem Forschungsschiff SONNE und konnte live miterleben, was der Tauchroboter an den Hydrothermalquellen entdeckte. „Wir konnten beobachten, wie Tiefseegarnelen in den Ausstrom des heißen Wassers gelangten und augenblicklich gekocht wurden. Sie wechselten die Farbe von weißlich-grau zu rot. Genauso wie man es von den Nordseekrabben kennt, wenn diese in den Kochtopf kommen“, berichtet der Student der Geowissenschaften. Die Expeditionsteilnehmer konnten viele Male beobachten, wie die Garnelen in die Raucher schwammen. Unklar ist, ob dies unter normalen Umständen ebenso häufig geschieht, oder sie durch den Tauchroboter, vielleicht durch sein Licht, aufgeschreckt waren. Ob die Tiefseegarnelen nicht nur farblich, sondern auch geschmacklich an die Nordseekrabben erinnern, haben die Wissenschaftler jedoch nicht getestet.

Was ist der Unterschied zwischen Hydrothermalquellen in der Tiefsee und im Flachwasser?

Besucher des European Maritime Day in Bremen

Temperaturmessung an Flachwasserhydrothermalquellen vor Milos (Foto: Thomas Pichler)
Temperaturmessung an Flachwasserhydrothermalquellen vor Milos (Foto: Thomas Pichler)

Hydrothermalquellen sprudeln rund um den Globus in der Tiefsee und in flachen Küstengewässern. Ihr Ursprung ist in beiden Fällen der gleiche: In Gebieten, an denen Erdplatten voneinander wegdriften, steigt Magma bis dicht unter den Meeresboden. Dadurch wird Wasser, das im Meeresboden zirkuliert, erhitzt und dringt durch Klüfte und Risse nach oben. Schließlich sprudelt es, angereichert mit Mineralen, die es im Untergrund löst, aus dem Meeresboden. Heiße Quellen in der Tiefsee unterscheiden sich markant von denen in flacheren Küstengewässern. „Meterhohe Austrittsschlote gibt es nur in der Tiefsee“, erklärt Dr. Solveig Bühring vom Bremer MARUM. „Nahe der Küsten diffundieren die heißen Fluide als Wasser-Gasgemische aus dem Meeresboden.“ Auch die in dem heißen Gebräu gelösten Stoffe unterscheiden sich deutlich. So sind Flachwasserquellen oft stark mit Arsen angereichert. Den auffälligsten Unterschied verursacht jedoch das Sonnenlicht: Während es in der Tiefsee stockdunkel ist und daher keine Photosynthese stattfinden kann, dringt ein Teil des Sonnenlichts noch zu manchen Flachwasserquellen vor. Dort treffen Forschende komplett andere Lebensgemeinschaften an als in der Tiefsee. Denn hier siedeln Mikroorganismen, die die Energie aus dem Inneren der Erde nutzen, Seite an Seite mit solchen, die Photosynthese betreiben.

Was versteht man unter „Kalten Quellen“?

Besucher auf dem Wissenschaftssommer 2012 in Lübeck

 Krabben und Muscheln an einer kalten Quelle im Arabischen Meer (Foto: MARUM − Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen)
Unzählige weiße Krabben und Miesmuscheln an einer kalten Quelle im Arabischen Meer

Tief unter dem eigentlichen Meerwasser sind im Meeresboden große Wassermengen enthalten. Ihr Volumen wird auf 20 Millionen Kubikkilometer geschätzt. Aufgrund geologischer Prozesse tritt dieses Wasser in manchen Regionen aus dem Meeresboden aus. Die mit chemischen Stoffen angereicherten und oftmals mit Methangas gesättigten Wässer bezeichnet man als Fluide; deren Austrittsstellen als kalte Quellen oder „cold seeps“ oder „cold vents“. Ihre Namen erhielten die Quellen als Gegenstück zu den heißen Quellen, auch Hydrothermalsysteme genannt, aus denen über 400 Grad Celsius heißes Wasser sprudeln kann. Die Fluide der kalten Quellen sind nur ein paar Grad wärmer als das sie umgebende Meerwasser. Die darin enthaltenen chemischen Verbindungen dienen als Lebensgrundlage für speziell angepasste Ökosysteme. In der Dunkelheit und Kälte der Tiefsee bilden kalte Quellen Oasen des Lebens. Sie sind dicht besiedelt von Lebewesen wie Muscheln oder Bartwürmer, die in Symbiose mit Bakterien leben. Ausgangsstoff für diese ungewöhnliche Nahrungskette ist Methan, das von Mikroorganismen in Schwefelwasserstoff umgewandelt wird. Dieser wird von den Symbionten der größeren Organismen genutzt, um für die Wirtsorganismen verwertbare Kohlenwasserstoffe herzustellen.

Wie finden Forschende heraus, warum sich Methanhydrate im Meer auflösen?

Besucher der Maritimen Woche Bremen

Methanhydrat im Sediment am Meeresboden (Foto: MARUM − Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen)
Methanhydrat im Sediment am Meeresboden

Me­than­hy­drat ist eine fes­te Ver­bin­dung aus Me­than und Was­ser. Hierbei bilden Wassermoleküle Käfige, in denen jeweils ein Methanmolekül eingeschlossen ist. Diese Käfigstrukturen sind nur bei nied­ri­gen Tem­pe­ra­tu­ren und ho­hem Dru­ck sta­bil. Erhöht sich die Wassertemperatur oder sinkt der Wasserdruck, lösen sich die Hydrate auf. Das Methangas kann aus dem Meeresboden entweichen, und das Wasser aus dem Hydrat verbleibt im Meeresboden. Da es sich hierbei um Süßwasser handelt, können Forschende diese Wasserrückstände ausfindig machen, indem sie die Menge an Chlorid-Ionen messen. So zieht sich eine Süßwasserspur wie eine Signatur früherer Hydratauflösung durch die Schichten des Meeresbodens. Diese Signatur hat ein Forscherteam vor Spitzbergen gemessen, wo in etwa 400 Me­tern Was­ser­tie­fe an auf­fäl­lig vie­len Stel­len Me­than­gas aus dem Mee­res­bo­den austritt. Als Grund wur­de eine Er­wär­mung des Bo­den­was­sers um 1 Grad Cel­si­us in­ner­halb der vergangenen 30 Jah­re ver­mu­tet. Diese mögliche Ursache führte in Computermodellen jedoch nicht zu den gemessenen Süßwassermengen. Die Forschenden machten einen anderen Grund aus: Nach der letzten Kaltzeit haben sich die Landmassen, befreit vom Gewicht der Gletscher, stetig angehoben. Das Land – und damit auch der Kontinentalhang mit den Hydraten – hat sich rascher gehoben, als der Meeresspiegel anstieg. Dadurch verminderte sich der Wasserdruck, die Methanhydrate wurden instabil.

Stimmt es, dass Fische ab einer bestimmten Wassertiefe kaum oder keine Schuppen haben?

Helmut Braun, St. Ulrich

Langnasenchimäre (Foto: MARUM − Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen)
Langnasenchimäre im Arabischen Meer

So einfach ist die Einordnung in schuppige und schuppenlose Meeresbewohner leider nicht. „Wie in anderen aquatischen Lebensräumen existieren auch in der Tiefsee Fischgruppen, die Schuppen besitzen, und andere, die keine Schuppen haben“, erklärt Prof. Ralf Thiel, Kurator von Deutschlands größter Fischsammlung im Zoologischen Museum Hamburg. Der Experte nennt als beschupptes Beispiel die Laternenhaie (Etmopteridae) aus der evolutionsbiologisch alten Gruppe der Knorpelfische (Chondrichthyes), von denen viele Arten in der Tiefsee leben. Ihre Haut ist mit höckerigen oder konisch geformten Placoidschuppen, auch Placoidzähne genannt, bedeckt. Dagegen ist die Haut bei anderen evolutionsbiologisch ebenso alten Gruppen von Tiefsee-Knorpelfischen, wie z.B. bei den Langnasenchimären (Rhinochimaridae) nahezu unbeschuppt. Auch bei in der Tiefsee lebenden, weniger "alten" Gruppen von Knochenfischen (Osteichthyes) gibt es beschuppte Körperoberflächen und unbeschuppte. Zu den beschuppten Knochenfischen zählt z.B. die Familie der Oreosomatidae, die zu den Petersfischartigen (Zeiiformes) gehört. Keine Schuppen finden sich dagegen z.B. bei einer Reihe von Arten aus der Familie der Barten-Drachenfische (Stomiidae).

Können Tiefseelebewesen in Aquarien an Land über längere Zeit am Leben erhalten werden?

Besucher des Open Ship auf dem Forschungsschiff SONNE

Nautilus (Foto: MARUM − Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen)
Nautilus in seinem natürlichen Lebensraum in der Tiefsee

Es gibt Tiefseebewohner, die bereits seit Jahren in Aquarien an Land gehältert werden. So leben im US-amerikanischen Monterey Bay Aquarium Anemonen, Weichkorallen und Manteltiere, die aus mehreren hundert bis tausend Metern Wassertiefe stammen. Hierzulande leben Tiefseekorallen in speziell abgedunkelten Aquarien in Kiel und im Ozeaneum Stralsund. Forschenden des Kieler Marine Organism Culture Center ist es sogar gelungen, Tiefseemuscheln der Gattung Bathymodiolus zu halten, die mit besonderen Bakterien in Symbiose leben. Damit die Organismen überleben, ist ungewöhnliches Futter nötig: Schwefelwasserstoff und Methan. Etwas pflegeleichter erscheinen da Perlboote, auch unter dem Namen Nautilus bekannt. Drei dieser Kopffüßer leben seit 2012 im Rostocker Zoo und geben sich mit Sandgarnelen und seltenen Stinten zufrieden. „Unsere Perlboote haben von Anfang an ihr Futter angenommen und sind gut gewachsen, bis zu vier Zentimeter im Jahr“, sagt René Ostendorf, der sich um die Tiere kümmert. „Beim Füttern muss man allerdings auf seine Finger aufpassen, da die Tiere nur schwer wieder loslassen.“ Das Waikiki-Aquarium in Honolulu kann sogar Erfolge bei der Nachzucht von Nautilus pompilius aufweisen.

Wen gab es zuerst: tropische Korallen im Flachwasser oder Kaltwasserkorallen in der Tiefsee?

Schülerin beim bundesweiten Vorlesetag

Steinkorallen in der Tiefsee (Foto: MARUM − Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen)
Steinkorallen in der Tiefsee

Sowohl die Steinkorallen der Tropen als auch die der Tiefsee sind fantastische Ingenieure, die große Korallenriffe aufbauen – Heimat für viele andere Arten. Doch während die tropischen Korallen in lichtdurchfluteten Gewässern in Symbiose mit Algen leben, kommen die Kaltwasserkorallen allein in der Dunkelheit der Tiefsee zurecht. Doch wer war zuerst da? Sind die tropischen Korallen die Vorfahren der Tiefseekorallen oder andersherum? „Über die heutigen Steinkorallen, die Scleractinia, wissen wir, dass sie etwa 237 Millionen Jahre vor heute erstmals in der Erdgeschichte auftauchen“, sagt Leonardo Tamborrino, der an der Bremer Graduiertenschule GLOMAR über Kaltwasserkorallen promoviert. „Etwa 27 Millionen Jahre später kommt dann erst die Fotosymbiose hinzu. Das heißt, Steinkorallen mit Symbionten, die Fotosynthese betreiben können und ihre Wirte so mit Zuckern und anderen Verbindungen versorgen können.“ Doch schon lange vor den ersten heutigen Steinkorallen, gab es andere riffbildende Korallen in den Ozeanen. Die ersten Rugosa lebten 488 Millionen Jahre vor heute, die ersten Tabulata vor über 520 Millionen Jahren. Beide sind vor 251 Millionen Jahren ausgestorben – beim größten Massenaussterbe-Ereignis der Erdgeschichte.

Ist die tote Meerhand tatsächlich die einzige Koralle in der Nordsee?

Besucherin des Wissenschaftsfestivals Explore Science, Mannheim

Kaltwasserkoralle Lophelia pertusa (Foto: MARUM − Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen)
Die Kaltwasserkorallenart Lophelia pertusa lebt in der Tiefsee, seit fast 20 Jahren aber auch an den Beinen von Bohrplattformen in der Nordsee.

Bei der Toten Meerhand, die auch als Tote Mannshand bekannt ist, handelt es sich um eine Weichkoralle, die im Atlantik sowie in Nord- und Ostsee vorkommt. Ihren Namen verdankt sie der handförmig verzweigten Gestalt. Die Koralle wird bis zu 15 Zentimeter groß und filtert ihre Nahrung aus dem vorbeiströmenden Wasser. Sie ist jedoch nicht die einzige Koralle in der Nordsee. Dieses Revier teilt sie sich mit verschiedenen Artgenossen. So leben in der Nordsee unterschiedliche Arten von Seelilien, die wie die Korallen zu den Blumentieren zählen. An den nördlichsten Rändern der Nordsee vor den Küsten Schottlands, Norwegens und Schwedens gedeihen beeindruckende Kaltwasserkorallenriffe. Maßgeblich an der Riffbildung beteiligt ist hier die Kaltwasserkorallenart Lophelia pertusa. „Sie gehört zu den Steinkorallen und bildet stark verzweigte, buschartige Kolonien. Wo viele solcher Kolonien nebeneinander existieren, bilden sich riffartige Strukturen, die neuen Lebensraum für verschiedene andere Tierarten bieten, “ erklärt Prof. Dr. André Freiwald, Direktor des Senckenberg Instituts am Meer, Wilhelmshaven. Kaltwasserkorallen benötigen festen Untergrund, auf dem sie siedeln. Dabei sind sie nicht wählerisch: „Seit etwa 20 Jahren siedeln Lophelia-Kolonien sogar an den Beinen von Bohrplattformen in der Nordsee.“

Warum sind Anglerfische (heißen die so, diese Tiefseemonster?) eigentlich so hässlich?

Dunkel ist es in der Tiefsee. Ob ein Lebewesen dort unten hässlich ist, sieht niemand. Aber was gut oder eben hässlich aussieht, ist eine Frage des Geschmacks und damit recht menschlich. Anglerfische – zu erkennen an ihrem Leuchtorgan an der Stirn, das an eine Angel erinnert – sehen genau so aus, wie es für diese Tiefseeart funktional ist. Das Licht erzeugen sie über fluoreszierende Bakterien selbst und locken damit Partner und Beute an. Die verspricht sich vom Schein der Angel selbst Futter. Mit ihrem breiten Maul packen die Anglerfische dann aber zu und zerkleinern mit den hervorstehenden Zähnen ihre Beute. Mit dem für menschliche Sehgewohnheiten hässlichen Äußeren hat sich der Anglerfisch an seine unwirtliche, nahrungsarme Umgebung in der Tiefsee angepasst. Und bei allem Sinn für Ästhetik: Herr Anglerfisch findet Frau Anglerfisch trotzdem ziemlich attraktiv.

Warum haben Fische in der Tiefsee Augen, obwohl es dort stockdunkel ist?

Frage beim Empfang des Wissenschaftsrats am MARUM

Seeteufel im westlichen Mittelmeer (Foto: MARUM − Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen)
Seeteufel im westlichen Mittelmeer

Sonnenlicht dringt nicht tief in den Ozean ein. Daher ist Algenwuchs auf die oberen hundert Meter begrenzt. Licht zum Sehen – wenigstens Hell-Dunkel-Umrisse – reicht für die empfindlichen Augen einiger Tiefseetiere noch 1.000 bis 2.000 Meter tief. Doch darunter ist es absolut dunkel – es sei denn, die Tiere machen selber Licht. Denn für die Partnersuche und um Beute anzulocken, ist Licht ein wichtiges Kommunikationsmittel. Daher haben viele Tiere der Tiefsee dennoch Augen, auch wenn es dort zumeist stockdunkel ist. „Diese Bioluminiszenz ist ein wichtiges Signal und scheint der Grund, dass einige Arten sogar besonders große Augen entwickelt haben“, sagt die Bremer Meeresbiologin Prof. Dr. Antje Boetius. Doch Anpassung ist vielfältig – bei vielen Tiefseearten sind die Sehorgane dagegen verkümmert oder ganz zurückgebildet. So wird Energie gespart. Die Forscherin wundert sich zudem darüber, dass viele Tiefseearten bunt sind, auch wenn ihre Färbung wohl kaum wahrgenommen wird.

Und noch etwas hat Antje Boetius bei Tauchgängen mit unbemannten Tauchrobotern festgestellt: Nur bei wenigen Tieren gibt es eine Reaktion, wenn die Piloten die Scheinwerfer der Roboter anschalten. Das heißt, die Tiere schrecken nicht zurück, nehmen das künstliche Licht also wohl nicht als Bedrohung wahr.

Warum liegen Manganknollen immer oben auf dem Meeresboden?

Herbert Stein, per E-Mail

Seegurke (Foto: MARUM − Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen)
Seegurken gehören zu den Tiefseebewohnern, die auf der Suche nach Nahrung die Manganknollen bewegen.

Eigentlich müssten Manganknollen mit der Zeit von dem Material bedeckt werden, das stetig am Meeresboden abgelagert wird. Denn sie wachsen langsam – etwa 10 bis 20 Millimeter in einer Million Jahren. Sehr viel langsamer also als Sediment am Meeresboden abgelagert wird. Denn pro Million Jahre fallen durchschnittlich 5.000 Millimeter Sediment an. Aufgrund ihres Gewichts müssten die Knollen zudem in den Ablagerungen versinken. Warum sie dennoch immer obenauf sind, ist bis heute wissenschaftlich nicht gänzlich geklärt. „Die meisten Forscher gehen davon aus, dass die Knollen von Nahrung suchenden Tiefseebewohnern bewegt werden und dadurch nicht im Sediment verschwinden“, sagt Dr. Thomas Kuhn von der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe. „Die bodennahen Strömungen führen organisches Material mit, das an den Knollen hängenbleibt. Dieses wird von am Meeresboden lebenden Organismen wie Seesternen abgeweidet.“ Diese Annahme wird von Untersuchungen tieferer Sedimentschichten gestützt, in denen Manganknollen zu finden sind. Da sie zusammen mit Aschelagen auftreten, vermuten Forschenden, dass zu Zeiten hoher Vulkanaktivität herabsinkende Asche die Lebewesen am Meeresboden abtötete und die Knollen unbewegt begruben.

Wie kann man Bakterien unter dem Meeresboden untersuchen, die vor Millionen von Jahren gelebt haben?

Claudia Rust, per E-Mail

Gesteinsprobe (Foto: F. Klein, WHOI)
Diese Gesteinsprobe enthält Überreste von Mikroorganismen, die vor über 150 Millionen Jahren im Atlantischen Ozean lebten.

Die Fragestellerin bezieht sich auf eine Meldung über Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, die in Proben urzeitlicher Gesteine Überreste von Mikroben gefunden haben. Hierbei handelt es sich um Proteine, Fette und Aminosäuren – Überbleibsel von Mikroorganismen, die vor 150 bis 100 Millionen Jahren am Meeresgrund des sich damals öffnenden Atlantiks lebten. Dort, wo die Erdplatten auseinander drifteten, wurde Gestein aus dem Erdmantel nach oben zum Meeresboden gezogen. Bei Kontakt zwischen Mantelgesteinen und Meerwasser bildeten sich Wasserstoff, Methan und andere Stoffe, die sich in heißen wässrigen Lösungen anreicherten. „Kolonien von Mikroorganismen – Bakterien und Archaeen – ernährten sich von einem Mix aus Meerwasser und diesen Lösungen. Sie wurden von Mineralen eingeschlossen, die in Klüften im Gestein wuchsen“, erklärt Dr. Frieder Klein von der Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), USA. „Die Minerale erwiesen sich als perfekte Speicherbehältnisse.“ Abgeschirmt von der Umwelt blieben die Überreste so über Millionen von Jahren konserviert. Bis die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sie in ihren Zeitkapseln im Gestein entdeckten und ihnen mit verschiedenen Analysetechniken die Geheimnisse entlockten.

Wovon leben Würmer in der Tiefsee?

 

Röhrenwürmer (Foto: MARUM − Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen)
Röhrenwürmer im östlichen Mittelmeer in 1.800 Metern Wassertiefe

Dunkel ist es in der Tiefsee, kalt und unwirtlich. Dennoch gibt es an heißen Quellen neben Muscheln, Fischen und Krebstieren auch Röhrenwürmer. Sie leben – ähnlich wie Schnecken – in selbst gebauten Röhren, meist siedeln sie in ganzen Kolonien am Meeresgrund. Wovon aber ernähren sie sich in der dunklen Tiefsee? Sie bilden eine Symbiose mit Bakterien, eine Lebensgemeinschaft, ohne die weder der Wurm noch die Bakterien überleben könnten. Die Bakterien nutzen Schwefelwasserstoff, der aus den heißen Quellen strömt, als Energiequelle. Solche heißen Quellen werden auch Oasen der Tiefsee genannt, denn die Bakterien wandeln das sonst für Lebewesen giftigen anorganischen Stoffe in komplexen chemischen Prozessen in organische Verbindungen um. So ermöglichen sie anderen Organismen das Leben. Die Bakterien selbst leben in einem besonderen Organ im Wurm, so dass er direkt Zugriff auf die von den Bakterien gebildeten organischen Stoffe hat. Im Austausch bieten die Röhrenwürmer den Bakterien Schutz vor möglichen Fressfeinden.

Wie funktioniert der Antrieb eines Unterwassergleiters?

Besucherin des Open Ship auf dem Forschungsschiff SONNE

Unterwassergleiter MARUM-MAPPA (Foto: MARUM − Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen, C. Waldmann)
Unterwassergleiter MARUM-MAPPA

Batterie betriebene Unterwassergleiter können selbstständig ab- und auftauchen und zeichnen auf ihrem Weg durch die verschiedenen Wasserschichten der Ozeane Temperatur, Salz- und Chlorophyllgehalt sowie weitere Daten auf. Anders als bei propellerbetriebenen Tauchfahrzeugen sparen die Antriebssysteme von Gleitern sehr viel Energie: „Um stetig auf- und abtauchen zu können, verändern Gleiter ihren Auftrieb, indem sie ihre Dichte regulieren“, erklärt Dr. Christoph Waldmann vom Bremer MARUM. Dies gelingt mit Hilfe einer Blase, in die Öl gepumpt wird. Sie befindet sich im gefluteten Bereich des Gleiters, ist jedoch mit einem Ölreservoir innerhalb eines luftgefüllten Druckgehäuses verbunden. Wird Öl in die Blase gepumpt, dehnt sich diese aus und verdrängt das Meerwasser aus der Hülle des Gleiters. „Bei gleichbleibender Masse wird das Volumen vergrößert, somit die Dichte geringer und der Gleiter steigt auf.“ Kommt er an der Wasseroberfläche an, kann er seine Position sowie die aufgezeichneten Daten per Satellit übermitteln. Danach öffnet sich ein Ventil, und das Öl fließt aus der Blase zurück in den „Tank“ im Druckgehäuse. Die Folge: Der Auftrieb nimmt ab, und der Gleiter sinkt in die Tiefe.

Wie kommunizieren Unterwassermessgeräte miteinander?

Herr Tschech, Berlin

Autonome Fahrzeuge zur Vermessung der Ozeane können heutzutage über große Distanzen sogar schon per Handy gesteuert werden – solange sie sich an der Meeresoberfläche befinden. Ein paar Zentimeter darunter wäre das Gerät auf diese Weise schon nicht mehr erreichbar, da die elektromagnetischen Wellen je nach Frequenzbereich mehr oder weniger vom Meerwasser geschluckt werden. Lange Wellen etwa im Infrarotbereich, aber auch Radiowellen, werden von Wassermolekülen aufgehalten, kurze Wellen von den im Meerwasser gelösten Salzen.  „Daher baut die Kommunikation unter Wasser in den meisten Fällen auf Schallwellen“, sagt Diplom-Physiker Eberhard Kopiske vom MARUM. „Sie werden zur Kommunikation, Navigation und Ortung genutzt. Allerdings beschränkt sich die Kommunikation meist auf den Austausch zwischen Schiff und Unterwassergerät.“ Messgeräte lässt man selten miteinander kommunizieren, da dies relativ viel Energie benötigt und die Kapazität der Akkus begrenzt ist. Sie speichern alle Daten, die dann später ausgelesen werden. Eine Ausnahme bilden autonome Unterwasserfahrzeuge, die im Schwarm operieren. Sie tauschen Navigationsdaten zu ihren Flugstrecken über Schallwellen aus, was sich allerdings derzeit noch im Stadium der Erprobung befindet.

Was würde mit einem menschlichen Körper in der Tiefsee passieren?

Heiko Stone, Sporda, Schweden

Der Fragesteller hat eine Szene aus Frank Schätzings Science-Fiction-Roman „Der Schwarm“ vor Augen, in der ein toter menschlicher Körper in 3500 Metern Wassertiefe aus einem U-Boot ausgesetzt wird. Dort unten lasten auf jedem Quadratzentimeter 350 Kilogramm Gewicht der darüber liegenden Wassersäule. Von diesem enormen Druck wäre aber nur ein erstaunlich kleiner Teil des Körpers betroffen: nämlich luftgefüllte Räume wie Lunge, Teile des Darms, Nasennebenhöhlen, Nasenhaupthöhle und Ohren. Durch den Druck – in einer Wassertiefe von 3.500 Metern herrscht ein Umgebungsdruck von 351 bar – würde das Volumen der Gase in diesen Organen komprimiert. Ein Luftballon würde hier auf ein 351tel seines ursprünglichen Volumens schrumpfen. „Ähnlich verhielte es sich mit der menschlichen Lunge und Teilen des Darms, die keine wesentliche Auswirkung erfahren würden, da sie flexibel sind“, erläutert Dr. Christoph Klingmann, HNO-Facharzt und Tauchmediziner aus München. Laut dem Experten käme es nur zu kleineren Verletzungen im Bereich der Ohren und Nasennebenhöhlen, wahrscheinlich auch zu Flüssigkeitsansammlungen. Eventuell könnten Knochen im Gesicht brechen. Das Trommelfell würde sicherlich einreißen.

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Das Blaue Telefon

Seit 1997 kooperiert MARUM mit der Hamburger Zeitschrift mare - Die Zeitschrift der Meere. Alle zwei Monate erscheint ein neues Heft mit der viel gelesenen Rubrik »Das Blaue Telefon«.

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