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Prekäre Lage

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 30.09.2010 10:17

Die Tiefsee ist eine schlammige Einöde, doch unbelebt ist sie nicht. Wie die Wüsten auf den Kontinenten ist sie gesprenkelt mit Oasen, in denen es vor Leben geradezu wimmelt. Entlang der ozeanischen Rücken, wo die Krustenplatten auseinandergetrieben werden, qualmen die schwarzen Raucher. An den Rändern der Kontinentalschelfe, wo der Ozeanboden in die Tiefe kippt, sprudelt mineralienreiches Wasser aus kalte Quellen. Und entlang der Wanderrouten, die Wale und andere Meeressäuger nehmen, landet immer wieder ein Kadaver auf dem Ozeanboden. Von all diesen Nahrungsquellen ernähren sich zahllose Würmer, Krabben, Muscheln und Einzeller.

Die mittelozeanischen RückenAllerdings sind wie in den Landwüsten auch die Oasen auf dem Meeresgrund weiterhin durch gewaltige Räume voneinander getrennt, die Frage ist also: Wie finden die Tiere die Nahrungsquellen? "Dieser Frage wurde vor rund 20 Jahren zum ersten Mal nachgegangen", berichtet Robert Vrijenhoek, Genetiker und Tiefseeforscher am Forschungsinstitut des Monterey Bay Aquariums im kalifornischen Moss Landing, "und die Frage war, ob die Ausbreitung dieser Organismen mit dem weltumspannenden System von mittelozeanischen Rücken zu tun hatte. Doch trotz einiger interessanter Beziehungen wurde das Bild nicht wirklich klar."

Diese Bild klärte sich allerdings zunehmend, seitdem die Genetik leistungsfähige Werkzeuge zur Verfügung stellte. Mit ihnen kann Verwandtschaftsverhältnissen, Stammbäumen, sogar Wanderungsbewegungen von Organismen nachgespürt werden. Die Wissenschaftler untersuchen dabei bei einzelnen Genen, wie stark sie sich von Tierart zu Tierart voneinander unterscheiden. Immer vorausgesetzt, dass man die Veränderungs-, das heißt Mutationsrate des betreffenden Gens kennt, kann man anhand dieser Veränderungen einen Stammbaum konstruieren und unter Umständen sogar eine Zeittafel aufstellen. "Wir haben sehr erfolgreich DNA-Methoden für die Lösung solcher Fragen eingesetzt", erklärt Vrijenhoek, der einer der Genetikveteranen unter den Ozeanographen ist. Und zu seiner Überraschung stellte er fest, "dass die Würmer an den Schwarzen Rauchern sich erst vor vergleichsweise kurzer Zeit entwickelt haben, wie viele Gene wir auch untersuchten". Das erstaunt insofern, als die Schwarzen Raucher und die anderen Tiefseequellen zu den ältesten Erscheinungen der Erde gehören. Sie sollen schon in der Frühzeit des Planeten auf dem Meeresgrund existiert haben und werden von vielen Wissenschaftlern als Kandidaten für die "Wiege des Lebens" gehandelt. Die Würmer jedoch und auch die Muscheln oder Garnelen, die derzeit die Tiefseequellen bewohnen, sie entstanden etwa zu der Zeit, als die Dinosaurier ausstarben. Viel mehr als 60 Millionen Jahre reicht beispielsweise die Entwicklungsgeschichte der Tiefseewürmer nicht zurück.

Wunderwelt TiefseeEine mögliche Erklärung: Die Tiefseequellen mögen uralte Phänomene auf der Erde sein, aber stabile Lebensräume sind sie trotzdem nicht. "Sie sind alles andere als das", betont Robert Vrijenhoek, "tatsächlich sind sie vermutlich instabiler und flüchtiger als viele der Lebensräume, die wir an der Meeres- oder Landoberfläche sehen." Das liegt zum einen an der oft nur begrenzten Zeitspanne, die ein Schwarzer Raucher qualmt oder ein Walkadaver Nährstoffe spendet. Das liegt aber auch an der grundsätzlich prekären Situation des Tiefseelebensraums. "Die Tiere stehen praktisch mit den Füßen in energiereichem Gift und ihr Kopf schwimmt in der lebensnotwendige Sauerstoffzone", erklärt Vrijenhoek.

Die Basis des Ökosystems sind gesättigte Lösungen, die aus dem Untergrund ins Meerwasser austreten. Diese Lösungen sind im Fall der Schwarzen Raucher sehr sauer und sehr heiß und der Nährstoff, den sie mit sich bringen, ist Schwefelwasserstoff, ein für sauerstoffatmende Organismen tödliches Gas. Die Würmer, Muscheln und Garnelen an den Tiefseequellen beherbergen alle Bakterien, die dieses tödliche Gift in nutzbare Nährstoffe umwandeln. Damit die Bakterien genug Schwefelwasserstoff bekommen, die Tiere aber nicht an Sauerstoffnot leiden, siedelt sich das Leben in einer genau austarierten Mischzone an, in der beides verfügbar ist. "Solange die Verhältnisse stabil bleiben, ist das ideal. Aber es muss sich nur eine Kleinigkeit ändern und schon ist es vorbei", meint Vrijenhoek. Und solche Änderungen hat es eben öfter gegeben, immer wieder ist gerade in der Tiefsee der Sauerstoff knapp geworden, zuletzt am Ende der Dinosaurierzeit. "Das hat viele Bewohner der Hydrothermalquellen das Leben gekostet", vermutet der kalifornische Meeresforscher, "danach hat es dann wahrscheinlich stets eine Neubesiedlung von Verwandten aus flacheren Meeresregionen gegeben."

Riesenröhrenwurm (Riftia pachyptila)So war es wohl auch nach dem Ende der Dinosaurier. Die heutigen Tiefseewürmer an den Hydrothermalquellen haben - das zeigten die genetischen Vergleiche - zwei Verwandte: Würmer, die sich die Knochen großer Meeresbewohner als Nahrungsquelle erschlossen haben, und solche, die in sauerstoffarmen Ozeanbecken leben, etwa bestimmten norwegischen Fjorden. Letztere dürften die letzte Rekolonisierung der Tiefsee vor rund 60 Millionen Jahren eingeleitet haben. "Momentan können wir das nicht mit Sicherheit sagen", so Vrijenhoek, "aber meine Vermutung ist: Sie kamen aus den Fjorden." Den Trick mit den symbiotischen Bakterien, die für die Nahrungsgewinnung zuständig sind, brachten diese Würmer schon mit in die Tiefsee. Dort allerdings entwickelten sich die Neuankömmlinge je nach Nahrungsquelle in unterschiedliche Richtungen weiter und sie legten sich auch entsprechend unterschiedliche Bakteriensymbionten zu.

Auch wenn die Urväter der heutigen Tiefseewürmer aus engen und tiefen Meeresbuchten wie den norwegischen Fjorden stammen, aus Skandinavien kamen sie deshalb trotzdem nicht. Denn die Tiefseewürmer sind rings um den Pazifik an jeder erreichbaren Nahrungsquelle anzutreffen, im Atlantik aber fehlen sie vielerorts. Ausgerechnet entlang des mittelatlantischen Rückens zum Beispiel ist keine Spur von ihnen. "Es gibt verwandte Würmer an den kalten Quellen vor Brasilien, jüngst wurden sie auch vor Spanien entdeckt, aber aus irgendeinem Grund haben sie es nicht bis zum Rücken geschafft", so Vrijenhoek. Das habe dann wohl mit den Zufällen der Evolution zu tun.

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