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Rote Ritter, Muschelparadiese und
lebende Fossilien
Mitarbeiter der Zoologischen Staatssammlung München
forschen an Bord der „Polarstern“
Von Dr. Michael Schrödl, ZSM und GeoBioCenter der LMU München
Als deutscher Beitrag zum Internationalen Polarjahr 2007/2008 (IPY) befand sich das Forschungsschiff "Polarstern" über 2 Monate im südlichen Polarmeer. 53 Wissenschaftler verschiedenster Disziplinen wollten die Physik der Meeresströmungen, den Chemismus des Wasserkörpers und des Meeresbodens sowie die Biologie der Organismen integrativ erforschen. Denn eine solide Datengrundlage ist nötig, um die durch den Menschen verursachten globalen Änderungen auf die sensiblen Polkappenbereiche messen und deren Auswirkungen abschätzen zu können.
Als Teil des internationalen Census of Marine Life (www.coml.org), einer Initiative zur Inventarisierung sämtlicher Meeresbewohner, waren Mitarbeiter der Zoologischen Staatssammlung München (www.zsm.mwn.de ) an Bord. Zusammen mit ihren Kollegen entdeckten die Weichtierforscher Michael Schrödl und Enrico Schwabe skurrile Lebensformen in der Tiefsee, ein Muschelparadies auf dem Gipfel eines Seeberges und seltene „lebende Fossilien“. Neben der Zählung und Beschreibung bekannter und neuer Arten versuchten sie, die gänzlich unbekannte Biologie der Tiefseeorganismen zu ergründen und deren Rolle im Ökosystem verstehen zu lernen. Das Weltklima ist im Wandel. Wie sich solche Änderungen auf die Meere und insbesondere auf die antarktische Tiefsee und ihre Lebewesen auswirken, wurde im Rahmen der soeben beendeten Expedition ANT24-2 erforscht. An Bord des Forschungseisbrechers "Polarstern" (Alfred Wegener Institut der Helmholtz-Gesellschaft; www.awi.de) arbeiteten Meteorologen, Physiker, Chemiker, Ozeanographen und Biologen aus 8 Nationen eng zusammen. Die gesamte Wassersäule wurde mit verschiedenen Geräten beprobt. Wie viel Kohlendioxid aus der Luft wird vom kalten Wasser des Südpolarmeeres aufgenommen? Wie viel Kohlenstoff wird von winzigen Meeresalgen als Biomasse gebunden, und wie viel davon sinkt in die Tiefsee? Wie gehen Meeresbewohner mit der herabrieselnden Nahrung um? Das Artenspektrum der freien Wassersäule ist bereits relativ gut erforscht. Doch wissen wir nicht, welche und wie viele Tiere die bodennahen Schichten und den Grund der Tiefsee bevölkern. Geschweige denn, wie solche Gemeinschaften funktionieren oder sich unter menschlichem Einfluss verändern könnten. Der weitaus größte Teil der Ozeane, die Tiefsee, ist schlechter bekannt als die Oberfläche des Mondes.
Die SYSTCO ("Gekoppelte Systeme in der Tiefsee")-Gruppe unter der Leitung von Professor Angelika Brandt (Uni Hamburg) widmete sich unter anderem der Erforschung der Bodenbewohner. An skurrilen Entdeckungen mangelte es nicht: Knapp 1m lange, massige Seegurken durchpflügen die nahrungsarmen Schlämme der abyssalen Becken in 3-5 km Tiefe zwischen Südafrika und der Antarktis. Gefressen wird einfach das Bodensubstrat, das organische Partikel, einzellige Organismen, sowie einige kleine Würmer, Krebstiere und Muscheln enthält. Andere Seegurken gleichen überdimensionierten Gummibärchen und wandern auf Fußstummeln über den Meeresgrund. Manche tragen fahnenähnliche Körperanhänge noch unbekannter Funktion und schwimmen bei Bedarf sogar mehr oder weniger elegant zuckend im freien Wasser. Tief in die Haut der Seegurken eingegraben parasitieren noch völlig unbekannte Schneckenarten an der reichlich vorhandenen Körpermasse. Auch am Hang des antarktischen Kontinents in etwa 2000m Tiefe dominieren die Seegurken. Jedoch sind auch zahlreiche Tiefsee-Garnelen, Seesterne, Seeigel, Schlangensterne, und bizarre, Fleisch fressende Schwämme vorhanden. Zu Weihnachten wurde ein großer Wurm-Mollusk, der nur sehr entfernt an seine Schnecken- und Muschelverwandtschaft erinnert, gefunden und spontan auf den Namen "Vanillekipferl" getauft. Die Weichtierforscher der Zoologischen Staatssammlung München an Bord, Enrico Schwabe und Michael Schrödl, werden später im Labor anatomisch klären, ob es sich wirklich um eine neue Art handelt. Doch von was ernährt sich solch ein Vanillekipferl? Nesseltiere, die normale Nahrung der Wurm-Mollusken, wurden an der Fundstelle nicht entdeckt. Biochemische Analysen der Fettsäuren und stabiler Isotope im Körpergewebe könnten Aufschluss über alternative Nahrungsquellen geben. Mit Hunderten von Proben verschiedenster Tierarten will Laura Würzberg (Uni Hamburg) erstmals die Nahrungsnetze und Stoffkreisläufe von südozeanischen Tiefseeorganismen aufdecken.
Eine besondere Überraschung lieferte die erste Bodenprobe vom Gipfel des Maud Rise. Dies ist ein einsamer Seeberg, der vor der Antarktis 3000 m aus dem Weddell-Tiefseebecken aufragt, jedoch noch immer knapp 2000 m unter der Meeresoberfläche liegt. Eine Oase des Lebens in den Weiten der Tiefe? Der Sand entpuppte sich als Foraminiferen-Friedhof. Das sind Einzeller, die ein hartes Außenskelett bilden, das sich über die Jahrhunderte zu dicken Sedimentschichten ablagern kann. Darin fanden sich Unmengen kleiner Muscheln, etwa 300 pro Quadratmeter. Mindestens die zehnfache Dichte der anderen Tiefseestationen. Das Angebot filtrierbarer Nahrung scheint jedoch hier im Auge des Maud Rise Wirbels nicht besser zu sein als an anderen Stationen. Womöglich begünstigt die besondere Hydrographie, die ein Abdriften der Muschellarven verhindert, die grobe Sedimentstruktur und die Abwesenheit räuberischer Schnecken die Existenz dieses neu entdeckten Muschel-Paradieses. Oder ein besonders effizientes Recycling der spärlich vorhandenen Ressourcen? Auch hier werden kombinierte Analysen von physikalischen, chemischen und biologischen Daten
Antworten erbringen.
Eine gute Woche lang versuchte die Polarstern, unter den neugierigen Blicken der Kaiserpinguine, eine Schneise in das mehrere Meter dicke Meereis der Atka-Bucht zu brechen. Zwei weitere Schiffe mit dem Bautrupp und den Bauteilen der neuen deutschen Neumayer-Station an Bord hatten keinen Zugang zum viel dickeren und stabileren Schelfeis um ihre tonnenschwere Fracht abzuladen. Jeder Tag Warten kostet ein Vermögen und eine Verzögerung der Bauarbeiten in den nächsten antarktischen Sommer hinein wäre unbezahlbar. Bevor die Schneeräumaktion der besonderen Art schließlich gelang, zwang ein Sturm die Polarstern in offenes Gewässer, um nicht selbst im Eis eingeschlossen zu werden. Diese Unterbrechung wurde für eine "flache" Sammelstation in nur 600 m Wassertiefe genutzt. Hier auf dem Kontinentalschelf strotzt das Meer vor Leben. Die durch Gletscher eingetragenen Spurenstoffe begünstigen die Produktion von Algen, die als braune Schichten in den Eisschollen in deutlich sichtbaren Mengen gedeihen. Diese und die frei im Wasser schwebenden Mikroalgen sind die Nahrungsquelle des antarktischen Krills, einer Leuchtgarnelenart, die in vielen kleineren Schwärmen den Fischen, Pinguinen, Seehunden und Walen des südlichen Ozeans als Nahrung dient. Abgestorbene Algen und Ausscheidungen der Räuber sinken auf den Meeresgrund, dies ist die Grundlage für reiche Gemeinschaften bodenlebender Organismen. Die Schwämme erreichen hier gewaltige Dimensionen und gehören mit vielen Hundert Jahren zu den ältesten Lebewesen der Welt. Aufnahmen der Unterwasserkamera zeigen Asselspinnen, die langbeinig und majestätisch über den Boden staksen. Aufgeschreckte Haarsterne ergreifen grazil schwimmend die Flucht. Eisfische, die bei Wassertemperaturen unter Null Grad ohne rote Blutkörperchen auskommen, jedoch eines Gefrierschutzes in ihrer Körperflüssigkeit bedürfen, glotzen träge in die Kamera. Die von den Tiefsee-Ebenen nicht durch Üppigkeit verwöhnten Forscher waren vom Inhalt der Dredgen begeistert. Unbeschriebene Tierarten, reichlich Material für chemische und molekulargenetische Analysen, alle arbeiteten unter Hochdruck. Die stundenlange Plackerei auf dem eiskalten Deck spürt man kaum: Aus den zentnerschweren Fängen müssen die Tiere möglichst rasch aussortiert, lebend dokumentiert, gezählt, gewogen und bestimmt werden. Tierproben werden in flüssigem Stickstoff schockgefroren oder chemisch für verschiedene Analysen fixiert. Andere, wie die besonders attraktiven Roten Ritter, Verwandte des heimischen Bachflohkrebses, haben mehr Glück: Sie werden in speziellen Kühlcontainern für Reproduktionsexperimente über Monate gehältert. Die ganze Nacht hindurch wurden Steine gebürstet, das gesamte Sediment bis hinab zu 0,5 mm Korngröße gesiebt, das Filtrat auf Eis gelagert und unter Mikroskopen durchgesehen. Dann ein Glückserlebnis: Die Münchener Biologen entdeckten ein winziges Exemplar eines "lebenden Fossils". Laevipilina antarctica ist eine Monoplacophore, ein napfschneckenähnlicher, ursprünglicher Vertreter der Weichtiere. Es gehört zu den von Evolutionsforschern am meisten gesuchten Lebewesen weltweit. Optimal für die Entschlüsselung der Erbsubstanz fixiert wird es zentraler Bestandteil eines Forschungsprojektes an der Zoologischen Staatssammlung München zur Stammesgeschichte und Evolution der Weichtiere und anderer Gruppen von Wirbellosen Tieren. Viele solcher Puzzlestückchen müssen noch zusammengefügt werden, bis sich ein Gesamtbild ergibt. Und die Zeit drängt, denn wann und wo auch immer sich die Umweltbedingungen zu schnell änderten, hatte das dramatische, zerstörerische Auswirkungen auf die betroffenen Lebensgemeinschaften.
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