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Down under - Auf dem Meeresboden

Könnte man den Meeresboden frei betrachten, es täten sich nicht nur Abgründe auf. Vielmehr verbirgt das Meer eine imposante Großlandschaft, vielgestaltig wie das Land, mit Bergen und Tälern, Hochplateaus und Tiefsee-Ebenen und ausgedehnten Gebirgszügen. Darüber stehen allerdings durchschnittlich 3.650 Meter Seewasser und schon unterhalb einer Tiefe von etwa 500 Metern herrscht absolute Dunkelheit. Dazu ist es bei ziemlich konstanten 1 - 3°C nach menschlichem Ermessen nicht gerade warm und der hydrostatische Druck des Wasser steigt alle 10 Meter um etwa eine Atmosphäre an. In elf Kilometern Tiefe sind das etwa 1.100 Atmosphären!

 

Etwa 80 Prozent des Meeresbodens liegen unterhalb von 1.000 Metern, für dessen Bewohner der hydrostatische Normaldruck damit mehr als das Hundertfache des uns vertrauten Atmosphärendrucks beträgt. Dieser Druck ist in den Ozeanen der mit der Wassertiefe variierende Faktor, dem lebende Organismen nicht entgehen können und an den sie sich folglich anpassen müssen. Der Entfaltung eines vielfältigen Tierlebens stehen diese Bedingungen aber offensichtlich nicht entgegen, denn selbst am Boden der tiefsten Abgründe findet man Lebewesen.

 

Glaubte man lange Zeit, die Tiefsee sei vor allem wegen des Mangels an Nährstoffen ein einförmiger, spärlich besiedelter Lebensraum, so hat sich das Bild in den letzten Jahrzehnten gewandelt. Mit der Entdeckung und Erforschung unbekannter Lebensgemeinschaften an hydrothermalen Schloten oder der erstaunlichen Vielfalt an unterseeischen Bergen, festigte sich zunehmend der Eindruck von einer erheblichen raumzeitlichen Variabilität des so schwer zugänglichen Ökosystems.

 

Die Übergänge zwischen den einzelnen Zonen sind fließend (rechts): Eulitoral und Sublitoral sind grob durch die Gezeiten und die Lage des Schelfrandes gekennzeichnet, das Bathyal umfasst den Kontinentalhang, das Abyssal den Kontinentalfuß, die Tiefsee-Ebenen und die Mittelozeanischen Rücken. Tiefseegräben gehören zum Hadal.

 

Am Kontinentalhang des nördlichen Atlantik lebt die Zylinderrosen Cerianthus borealis auf Weichboden. (Photo: R. Cooper, NURP)

Bodenleben in der Gemeinschaft - Wohnen ganz unten

Bestimmte Bereiche des Meeresbodens von der Küste bis in die Tiefsee sind von charakteristischen Lebensgemeinschaften besiedelt, deren Mitglieder - die einzelnen Arten – jeweils ähnliche Anforderungen an die Umweltbedingungen, z.B. den Wasserdruck und damit die Tiefe, die Temperatur, die Beleuchtung oder die Wasserqualität stellen. Diese Faktoren haben dabei einen entscheidenden Einfluss auf die Verteilung der Benthos-Organismen genannten Bodenbewohner, da sie einige Spezies an bestimmte Orte binden.

 

Im Unterschied zu Land und Süßwasser besitzt das Meer eine mannigfaltige und ökologisch wichtige Gruppe von festsitzenden (sessilen) Tiere, viele von pflanzenartigem Aussehen (worauf auch Namen wie „Seeanemone“, „Seestiefmütterchen“ usw. hinweisen). Die Zonierung dieser Tiere auf dem Meeresboden ist oft ebenso eindrucksvoll wie die Zonierung von Bäumen an einem Berg und gibt eine ebensolche Grundlage zur Klassifizierung der Gemeinschaften wie die großen Pflanzen an Land.

 

Weichkoralle, Federstern und Seefeder suchen Hartsubstrat zum Anheften. (Photo: NURP)

Die Beschaffenheit des Bodens oder des Substrats bestimmt in hohem Maße die Anwesenheit oder das Fehlen bestimmter benthischer Lebensformen. Auf felsigem Grund sind hauptsächlich Formen vertreten, die direkt auf der Oberfläche leben und dort als sogenannte Epifauna, vielfach mit dem Untergrund fest verhaftet, siedeln. Im allgemeinen besteht die Tierpopulation aus Nesseltieren wie Seeanemone und Koralle, Schwämmen, Seepocken, röhrenbauende Würmer, Muscheln wie Miesmuschel und Auster oder Seescheiden. Dazwischen finden sich frei bewegliche Seesterne, Seeigel, Schnecken und Krebstiere. Bei ausreichender Beleuchtung und sicherem Ankergrund wachsen große Algen, die zusätzlichen Schutz und Nahrung für weitere Arten bieten.

 

Der überwiegende Teil des Meeresbodens ist jedoch mit lockeren Sedimenten bedeckt - Lebensraum vor allem für grabende Formen, die als sogenannte Infauna in das Substrat eindringen oder Röhren und Höhlen bauen. Die Beziehungen zwischen den Arten können dabei wie bei Räuber und Beute direkt sein, oder indirekt, wenn etwa verlassene Wohnröhren einer Spezies anschließend durch andere Arten besiedelt werden.

 

Versorgung von oben

Die Versorgung benthischer Organismen mit Nahrung ist nahezu vollständig von den wie Schnee herunter rieselnden Partikeln abhängig. Außer in den lichten Küstenbereichen gibt es am Meeresboden praktisch keine Primärproduktion durch Pflanzen, da kein Licht für die Photosynthese in größere Tiefen dringt.

 

Was unten ankommt, in welcher Form und vor allem wie viel hängt wiederum von verschiedenen Faktoren ab. Manchmal sind es noch beträchtliche Mengen terrestrischen Pflanzenmaterials wie Holz und Blattreste, das selbst in großer Tiefe vorgefunden werden kann. Die eigentliche Versorgung der Bodenfauna mit Nährstoffen erfolgt jedoch durch die Reste der pelagischen, im freien Wasser schwimmenden oder treibenden Organismen der oberen Wasserschichten.

 

Die zarten Federsterne orientieren sich zur Strömung, um Partikel aus die Wasser zu filtern. (Photo: NURP)
Mit den Tentakeln am Vorderende keschern die

Jahreszeitliche Wechsel an der Oberfläche wie die Blüte des Phytoplanktons und damit einher gehende Populations-Schwankungen des Zooplanktons im Sommer, schlagen sich letztlich auch im Speiseplan der Bodenfauna nieder. Dabei kann in gemäßigten Breiten die Zahl der im Sommer auf den Grund absinkenden Kieselalgen (Diatomeen) das hundertfache der winterlichen Menge erreichen und damit jahreszeitlich bedingte Gewichtsschwankungen der Bodenfauna auslösen.

 

Doch je tiefer das Wasser, desto schmaler die Kost. Während in Flachwasserbereichen noch ein großer Teil der Nahrung benthischer Organismen den Weg zum Grund hinter sich bringt, werden die Partikel mit zunehmender Tiefe noch in der Wassersäule von weiteren Gliedern des Nahrungsnetzes so weit aufgezehrt, dass nur noch ein Bruchteil der Produktion von der Oberfläche in die Tiefe gelangt. Die Bodenfauna der Tiefsee muss sich mit dem begnügen, was übrigbleibt – oder andere Wege gehen.

 

Denn letztlich erreichen nur die schwer verdaulichen Bestandteile des organischen Materials die Tiefsee, wie Zellwände, Schalen und Skelette. Den weiteren Abbau besorgen schließlich Bakterien, die in größeren Zahlen an der Sedimentoberfläche vorkommen und ein wichtiges Bindeglied des marinen Nahrungsnetzes sind. Organische Verbindungen, die Tiere direkt nicht verwenden können, werden von Bakterien „geknackt“ und über die bakterielle Biomasse von bakterienfilternden Organismen in den Stoffkreislauf zurückgeschleust. Das Prinzip der Natur heißt nahezu 100% Recycling.

 

Ein gefundenes Fressen für die Bodenfauna sind da schon die Kadaver großer Tiere aus dem Pelagial – Haie oder Wale etwa, die im Unterschied zu den feinen Partikeln des „Meeresschnees“ mit einer Geschwindigkeit von mehreren tausend Meter pro Tag zu Boden sinken. Bis in 3.000 Meter Tiefe sind Grundhaie dankbare Abnehmer, darunter machen sich bis zu 20 Zentimeter große Flohkrebse, Grenadierfische oder auch Tintenfische über die Kadaver her. Offensichtlich leben also auf den lichtlosen Böden der Meere Tiere, die häufig genug und ausreichend mobil sind, um auch nur gelegentlich und unvorhersehbar herabfallende Fleischrationen entsorgen zu können. Und tatsächlich sind aasverzehrende Krebse noch in 9.000 Meter Tiefe im Philippinengraben nachgewiesen worden.

 

Typische Vertreter

Die Artenvielfalt am Meeresboden ist erstaunlich. Auf einer nur 50 Quadratmeter großen Probefläche am Kontinentalfuß im nordwestlichen Atlantik wurden fast 1.600 wirbellose Arten festgestellt. Mit zunehmender Tiefe nimmt der Anteil kleiner Lebensformen, der Meiofauna, an der Gesamtfauna zu. Zu den typischen Organismen der Tiefsee gehören so rätselhafte Vertreter wie die Xenophyophoria, riesige Wurzelfüßler von bis zu 25 Zentimeter Durchmesser mit einer Schale aus verklebten Fremdkörpern. Oder deren weitläufig Verwandten, die viel kleineren Komokiacea, deren feine, unregelmäßige Geflechte an der Bildung der Manganknollen beteiligt sein sollen.

 

Furchenkrebse wie Munida iris sind verbreitete Höhlenbewohner am Kontinentalhang. (Photo: S. Ross, NURP)
Kraken leben in allen Ozeanen, auch am schlammigen Grund der Tiefsee. (Photo: L. Levin, NURP)

Glasschwämme verankern sich mit langen Nadeln im Sediment oder direkt auf hartem Substrat. Bei stärkerer Wasserbewegung sind auch Horn- und Steinkorallen auf harten Böden anzutreffen. Die ebenso wie die Korallen zu den Nesseltieren gehörenden Seefedern tragen an lagen peitschenartigen Stielen wenige große, sternförmig angeordnete Polypen und auch grabende Seeanemonen sind auf weichen Sedimenten häufig.

 

Urtümliche Arten, die man lange nur aus Versteinerungen kannte, wurden wieder aufgefunden: die Ur-Mützenschnecke Neopilina ist ausschließlich aus etwa 4.000 Metern Tiefe im Abyssal bekannt. Überhaupt sind Muscheln und Schnecken in großer Zahl vertreten. Ausschließlich in der Tiefsee kommen die urtümlichen Muscheln aus der Unterklasse Protobranchia vor, die mit verlängerten Mundlappen essbare Partikel vom Substrat sammeln, während die Zahl der höher entwickelten Muscheln, die sich durch Filtration ihres Atemwassers ernähren, mit zunehmender Tiefe abnehmen.

 

Die meisten großen Arten der Epifauna gehören dabei denselben verwandtschaftlichen Gruppen an wie in den Schelfmeeren. Hierzu gehören Seegurken, Schlangensterne, Garnelen und Kieselschwämme, deren Anzahlen pro Quadratmeter Substrat mit der Tiefe jedoch zurück geht. Eine ganze Reihe von zumeist wurmförmigen Lebewesen der Endofauna gehört zu Tiergruppen, die keine oder nur wenige Vertreter außerhalb der Meere haben und deren seltsame Körper ebenso viele Rätsel aufgeben wie ihre Lebensweise. Von einigen, wie etwa den grünen Igelwürmern (Echiurida) kennt man bislang nur Körperteile, die mit Bodenproben aus großen Tiefen geborgen wurden.

 

Die Tiefsee ist einer der Lebensräume, deren genauere Untersuchung auch heute noch bislang unbekannte Arten und sogar neue Tierstämme offenbart. Schätzungen reichen bis zu 10 Millionen Arten und falls das zutrifft, wäre erst die Hälfte davon beschrieben. Und einen „Hotspot“ der Vielfalt marinen Lebens kennt man zudem erst seit etwa 30 Jahren: die Organismengemeinschaft an Hydrothermalquellen.