Tiefseebiologie – Tauchen & Entdecken
Von Rhian Waller und Tim Shank
Die Weltmeere bieten etwa 300 Mal mehr Fläche für Leben als die Kontinente. Da mehr als 75 % der Tiefsee unterhalb von 1000 Metern liegt, sind die Tiefen der Ozeane relativ unerforscht und bis vor kurzem unzugänglich. Bei der Erforschung der unterseeischen Hänge der Galápagos-Vulkane sehen wir Leben, das niemand zuvor fotografiert hat. Die Lebewesen, die in diesen Tiefen leben, haben sich an eine Lebensweise in einer der schwierigsten Umgebungen der Welt angepasst.
Physophora hydrostatica. Diese Tiere, die zu den Siphonophoren gehören, bestehen aus mehreren Einheiten, von denen jede auf eine Funktion wie Schwimmen, Ernährung oder Fortpflanzung spezialisiert ist. Diese „modulare“ Konstruktion ermöglicht es einigen Siphonophoren, sehr groß zu werden, in der Tiefsee über 100 Fuß. Obwohl die meisten Siphonophoren unter der Oberfläche leben, ist der portugiesische Man o’War einer, der an der Oberfläche ruht, aufgehängt an einem gasgefüllten Schwimmer.
Die Tiefsee ist definiert als der Teil des Ozeans unter 200 Metern Tiefe. Diese Umgebung gilt als extrem rau mit Temperaturen von unter 5 Grad Celsius, extremem Druck (2.000 Meter entsprechen etwa dem 200-fachen des atmosphärischen Drucks auf Meereshöhe) und keinem Sonnenlicht. Tiefseetiere mussten sich entwickeln, oft durch ungewöhnliche und einzigartige Anpassungen, um unter diesen einzigartigen Bedingungen zu leben, sich fortzupflanzen und zu gedeihen.
Bis zum späten 19. Jahrhundert hielten viele Menschen die großen Tiefen des Ozeans für zu rau, um Leben zu ermöglichen. Infolgedessen war sie weitgehend unerforscht. Anfang des 19. Jahrhunderts begannen europäische Wissenschaftler, die Tiefen des Nordatlantiks zu erforschen, um herauszufinden, ob sie in der Tiefsee Leben finden konnten. Nach ersten Probenahmen, die darauf hindeuteten, dass Tiere in der Tiefsee lebten, wurde die H.M.S. Challenger mit einer Weltumsegelung beauftragt, die von 1872 bis 1876 dauerte. Es gelang ihr, in einer Tiefe von 5.500 Metern eine Vielzahl von Tieren zu finden und weitere wichtige Entdeckungen zu machen. Fast ein Jahrhundert später wurden während der dänischen Galathea-Expedition Tiefseetiere aus dem Philippinengraben in 10.190 Metern Tiefe geborgen.
Wir wissen, dass Leben in den größten Tiefen des Ozeans existieren kann, aber wie haben sich diese Tiere an diese extremen Umgebungen angepasst?
Tiefseetiere haben Mittel und Wege entwickelt, um die Probleme zu umgehen, die mit dem Leben in einer Tiefe von weniger als 2000 Metern verbunden sind.
Wie finden sich Tiefseetiere in der Dunkelheit, da es in großen Meerestiefen kein Sonnenlicht gibt?
Der Mangel an Sonnenlicht hat zu einzigartigen visuellen und chemischen Anpassungen geführt. Viele Fische sind in der Lage, chemisches Licht zu erzeugen, ein Phänomen, das Biolumineszenz genannt wird, indem sie organische Verbindungen oxidieren.
Zum Zweck der Biolumineszenz wurden viele Theorien aufgestellt, aber sie ist noch immer nicht vollständig verstanden. Wissenschaftler vermuten, dass das Licht den Arten helfen könnte, zu kommunizieren, einen Partner oder Beute anzulocken oder Raubtiere abzuschrecken. Viele Tiefseeorganismen haben sehr große, rudimentäre Augen entwickelt, um dieses chemische Licht besser sehen zu können, wie z. B. einige der Garnelen, die wir in unseren Felsdredgen sammeln.
Einige Tiere haben einzigartige Methoden entwickelt, um ihre Beute zu fangen. Der Dreibeinige Fisch, Bathypterois, hat große Flossenstrahlen an seinem Schwanz entwickelt. Damit kann er auf dem sandigen Meeresboden stehen, mit ausgestreckten Brustflossen, die wie Antennen aussehen. Die Brustflossen helfen diesen Tiefseefischen, Vibrationen im Wasser zu spüren und so ihre Beute aufzuspüren, wenn sie sich nähert.
Der immense Druck in Tiefen unter 2.000 Metern kann die Lufträume im Menschen zerquetschen. Deshalb haben Tauchboote wie Alvin eine dicke Druckkugel aus Titan, in der der Pilot und die Beobachter sitzen – damit sie den tonnenschweren Druck beim Abtauchen in die Tiefsee nicht spüren.
Die meisten Unterwasserorganismen haben keine Lufträume. Sie bestehen vollständig aus flüssigem oder festem Material, so dass der Druck in diesen Räumen keine Auswirkungen hat. Dies stellt jedoch ein Problem für Tiere dar, die sich in der Wassersäule bewegen: Wie kann ein Tier auf 2000 Meter hinabtauchen und auf 1000 Meter oder an die Meeresoberfläche zurückkehren, ohne dass die Schwerkraft es zu schwer macht, um nach oben zu schwimmen?
Wale tauchen regelmäßig in sehr große Tiefen. Sie tun dies, indem sie an der Oberfläche große Schlucke Luft durch ihre Blaslöcher einatmen. Diese Luft strömt in die Lungen, aber wenn der Wal tiefer taucht, drückt der Druck die Luft in spezielle Nebenhöhlen, die mit fetten Ölen gefüllt sind. Die Luft vermischt sich mit diesen Ölen und bildet eine Emulsion, so dass sie nicht zerdrückt werden kann.
Haie und Rochen sind neutral schwimmfähig, weil sie große ölige Lebern (die schwimmen) und weiches wässriges Fleisch (das sinkt) haben. Einige Knochenfische haben Schwimmblasen, das sind Gashohlräume, in die ständig Gas hinein- oder herausgepumpt wird, wenn sich der Fisch in der Wassersäule auf und ab bewegt. Das bedeutet, dass sie ihren Körper schwerer machen können, wenn sie abwärts schwimmen wollen, oder leichter, wenn sie aufwärts schwimmen wollen. Die Tiefseefischart Coryphaenoides, der Grenadierfisch, hat sowohl eine große Schwimmblase als auch eine große ölige Leber. Dadurch sind sie besonders gut in der Lage, zwischen verschiedenen Tiefen zu wechseln.
Der Mangel an Nahrung kann ein großes Problem für die in der Tiefsee lebenden Tiere darstellen. In den Oberflächengewässern nutzen Meerespflanzen, das sogenannte Phytoplankton, das Sonnenlicht, um durch Photosynthese zu wachsen. Dies ist die Hauptnahrungsquelle für viele Tiere, die an oder nahe der Oberfläche leben. Wenn das Plankton stirbt, sinkt es ab und wird zur Nahrung für Tiere, die tiefer in der Wassersäule leben. Nur 1 % dieser Nahrung sinkt in eine Tiefe von 1000 Metern. Das liegt daran, dass die Zahl der Tiere, die in den Oberflächengewässern leben, sehr hoch ist und ein großer Teil der Nahrung verbraucht wird, bevor sie in die Tiefsee sinken kann.
Viele Organismen sind Aasfresser. Sie nutzen die spärlichen Ressourcen, die in diese Tiefen gelangen, wie z. B. Walleichen, Fischausscheidungen und abgestorbene Planktonblüten an der Oberfläche. Viele wirbellose Tiere, wie z.B. Flohkrebse, überleben vom Nahrungsabfall von der Oberfläche und werden wiederum zur Beute anderer größerer Arten.
Mit jeder Expedition werden mehr Arten entdeckt. Dennoch gibt es noch viele große Rätsel. Arten, die einst als ausgestorben galten, wurden lebend gefunden (der Quastenflosser ist ein Beispiel dafür). Andere Arten, wie der Riesenkalmar, sind noch nicht lebend gefunden worden. Mit der Verbesserung der Technologie wird es uns möglich sein, Tiefseetiere über längere Zeiträume zu beobachten und uns sicherlich noch mehr über die großartigen und wunderbaren Anpassungen zu lehren, die sich in den Weltmeeren entwickelt haben.
Das Diagramm links zeigt, wie der Ozean in verschiedene Tiefenkategorien eingeteilt ist. Das Diagramm auf der rechten Seite zeigt, wie tief die verschiedenen Farben des Lichts in den Ozean eindringen. Man sieht, dass rotes Licht nicht sehr weit nach unten reicht, deshalb sind viele Tiefseetiere rot, damit sie getarnt sind.