Tiefseeforschung in der Arktis

Tiefseeforschung in der Arktis Planet Wissen 19.08.2019 02:55 Min. Verfügbar bis 19.08.2024 SWR

Tiefsee

Tiefseeforschung in der Arktis

Von Joachim Meißner

Meeresbiologen befürchten, dass sich durch die Klimaerwärmung das Ökosystem der arktischen Tiefsee rasant verändert. Nicht nur die Eisschmelze beeinflusst dort die Lebensbedingungen, auch der Mensch dringt heute immer weiter in ehemals eisbedeckte Polarregionen vor und verschmutzt dabei das sensible Ökosystem.  

Die arktische Tiefsee – ein völlig unbekanntes Terrain

Forschung in der Tiefsee ist ein Abenteuer, sie ist auch heute noch ohne spezielle Hilfsmittel nur sehr schwer möglich. In der Arktis kommt noch eine weitere Schwierigkeit hinzu: die allgegenwärtige Eisdecke. Selbst mit starken Eisbrechern waren viele Arktisregionen für Tiefseeforscher lange Zeit nicht erreichbar.

Durch die rasante Eisschmelze in den vergangenen Jahren ändert sich jetzt das Bild. Die Arktis wird für Menschen zugänglich. Neue Schifffahrtsrouten eröffnen sich, Rohstofflager könnten demnächst ausgebeutet werden, und mit den Menschen kommt auch der Müll.

Meeresbiologen wie Antje Boetius, Direktorin des Alfred-Wegener-Institutes in Bremerhaven, befürchten: Dadurch könnte sich das Leben in der arktischen Tiefsee schneller verändert als bisher gedacht. Was das für unser Leben bedeuten würde, ist völlig unklar.

Mit dem Forschungseisbrecher "Polarstern" reisten Wissenschaftler 2017 in die Arktis, um herauszufinden, wie sich die rasante Eisschmelze auf das Klima und das Leben auf und unter dem Eis dort auswirkt. Wird vielleicht sogar die Nahrungskette in den Weltmeeren beeinflusst?

Schiff Polarstern im arktischen Eis.

Die "Polarstern" im arktischen Eis

Die arktische Eisschmelze bedroht die Tiefsee

Die durchschnittliche Eisdicke in der Arktis hatte 2017 weiter dramatisch abgenommen. Die Eisschmelze beeinflusst das gesamte arktische Ökosystem, auch den arktischen Tiefseeboden, wie Antje Boetius und ihr Team schon während ihrer vorhergehenden Expeditionsfahrt feststellen konnten.

Die Meeresbiologen scannten mit Kameras die Tiefsee ab und entdeckten, dass an etlichen, ansonsten eher kargen Stellen, ein grüner Algenteppich den Meeresboden überzog. Ursache war die Eisschmelze. Denn durch die dünner werdende Eisdecke gelangt mehr Licht hindurch, was das Algenwachstum an der Unterseite der Eisdecke steigert.

Wenn die Algen absterben, sinken sie in die Tiefsee hinab. Hier werden sie von Bakterien gefressen, die dabei aber verstärkt Sauerstoff verbrauchen. Dieser Sauerstoff fehlt dann den Kleinstlebewesen am Meeresboden zum Leben, die sich dadurch weniger vermehren und so nicht als Futter für höhere Organismen zu Verfügung stehen. Nur ein Beispiel für sich verändernde Nahrungsketten mit unbekannten Folgen für das Ökosystem Tiefsee.

Schmelzende Eisberge in der Arktis.

Die Eisschmelze eröffnet völlig neue Schifffahrtswege

Sonden und Roboter erkunden die Tiefsee

Für Menschen ist die Tiefsee weitgehend unzugänglich. Etliche Faktoren wie der hohe Druck, die schlechten Sichtverhältnisse oder die eingeschränkte Beweglichkeit in großen Tiefen behindern die Forschungsarbeiten stark.

Heute dienen Sonden und autonome Roboter den Meeresbiologen als Auge, Ohr, Nase, Hand und vieles mehr. Tauchroboter wie zum Beispiel "Kiel 6000" sind mit Kameras, Mikrofonen und zahlreihen Sensoren ausgestattet.

Es gibt auch sogenannte "Glider" oder "Multicorer" – Untersuchungsgeräte, die man so nicht von der Stange kaufen kann. Sie werden nach den speziellen Bedürfnissen der Meeresforscher entwickelt. Sie können selbstständig Daten sammeln, zum Beispiel Strömungen erfassen, Salz- und Sauerstoffgehalt sowie die Temperaturen des Meerwassers messen, Gesteinsproben nehmen und noch vieles mehr.

Tiefseetechnik

Von Joachim Meißner

Roboter erkunden die Tiefsee

Grafik von Robotern, die den Meeresboden untersuchen.

Dunkelheit, hoher Druck und Kälte erschweren die Erforschung der Tiefsee. Selbstständig arbeitende Roboter und Sensoren helfen, den Meeresboden und das Leben in der Tiefe zu untersuchen.

Dunkelheit, hoher Druck und Kälte erschweren die Erforschung der Tiefsee. Selbstständig arbeitende Roboter und Sensoren helfen, den Meeresboden und das Leben in der Tiefe zu untersuchen.

Autonome Geräte wie der GPS-gesteuerte "Glider" erfassen selbständig in bis zu 1000 Metern Tiefe Strömungsverhältnisse, Temperatur, Salz- und Sauerstoffgehalt im Meer – eine wichtige Voraussetzung für das Verständnis der Auswirkung des Klimawandels auf unsere Meere.

Das autonome Kettenfahrzeug "Tramper" kann bis zu einem Jahr in bis zu 6000 Metern Wassertiefe Daten sammeln – zum Beispiel Sauerstoffgehalte im Sediment messen. Der Tramper ist geländegängig und kann Hindernisse umfahren.

Das "Ocean Floor Observation System" (OFOS) ist ein vertikal nach unten schauendes Kamerasystem. Seine hochauflösenden Videos und Fotos erfassen größere bodenbewohnende Organismen wie Seegurken oder Tiefseeschwämme, aber auch Objekte wie Steine oder Müll.

Der Tiefseeroboter "ROV KIEL 6000" ist ein Multitalent in der Tiefsee. "Kiel 6000" ist zum Beispiel mit Sonden zur Analyse des Meerwassers, mit Kameras und Greifern ausgestattet, um Gesteinsproben vom Meeresboden zu gewinnen. Er liefert gleich ein ganzes Spektrum an Daten.

Vertikal montierte Plexiglasrohre am Kopf des "Multicorers" (MUC) stechen 50 Zentimeter tiefe Proben aus dem Tiefseeboden. So lassen sich zum Beispiel kleinere Organismen im Sediment erfassen und später im Labor untersuchen.

Manche Ideen und Lösungen für die technischen Hilfsmittel stammen aus der Weltraumforschung. Auch auf Mond und Mars sind Roboter im Dienste der Menschen unterwegs und führen dort in extremer Umgebung eigenständig Untersuchungen durch.

Die Tiefsee hat ein Müllproblem: Plastik

Den Bildern von "OFOS-Tiefseekameras" (Ocean Floor Observation System) ist es zu verdanken, dass ans Licht kam, was sich am arktischen Meeresgrund in 2500 Metern Tiefe zunehmend ansammelt: Plastikmüll.

Darauf ist Melanie Bergmann vom Alfred-Wegener-Institut (AWI) in Bremerhaven eher zufällig gestoßen. Sie beobachtet seit etlichen Jahren die Bewohner des Meeresbodens im sogenannten "Hausgarten", einem Areal westlich von Spitzbergen. Über ferngesteuerte Tiefseekameras macht sie Videos und knipst alle 30 Sekunden ein Foto vom Meeresgrund.

Dabei entdeckte die Meeresbiologin immer mehr Plastikmüll. In den vergangenen zehn Jahren hat sich der Müll an der nördlichen Station verzwanzigfacht, so Melanie Bergmann. Und das in einem Gebiet fernab von jeglichen Ballungszentren. Plastikmüll driftet in der Tiefsee also auch ziemlich stark.

Hinzu kommt, dass durch die Eisschmelze neue Schifffahrtsrouten frei werden, und mit den Menschen kommt dann auch der Müll in das arktische Meer.

Welche Folgen der Plastikmüll für die Meeresbewohner der arktischen Tiefsee hat, wird jetzt erforscht. Sicher ist: Plastik löst sich trotz hohen Drucks und Salzgehalts in der Tiefe nicht vollständig auf. Es entstehen Mikroplastikteile, die Melanie Bergmann bereits in vielen Tiefseeorganismen gefunden hat. Sie gelangen in die Nahrungskette, das heißt: Über Fische kommen solche Mikroplastikteile dann vermutlich irgendwann auch auf unsere Teller. 

Plastiktüte in 2500 Metern Tiefe

Zersetzt sich nur langsam: Plastikmüll in der arktischen Tiefsee

Hotspot des Lebens: Erstmals auch in Arktis gefunden

Dass die arktische Tiefsee ein bedeutsamer und schützenswerter Lebensraum ist, zeigen zwei eindrucksvolle Beispiele. Schon vor einiger Zeit entdeckten Meeresbiologen dort Kaltwasserkorallen. Sie entwickeln sich nur in sehr nährstoffreichen Gebieten und sind als Kinderstätte der Fischbrut wichtig für den Fischreichtum. 

2014 konnte Antje Boetius dann auf einer Arktisexpedition mit der Polarstern erstmals auch sogenannte Schwarze Raucher nachweisen. Aus den heißen vulkanischen Schloten sprudeln schwefelwasserstoffhaltige Gase, Methan und vieles mehr aus dem Erdinneren in die Tiefsee.

Solche Schwarzen Raucher haben sich schon im Atlantik als wahre Oasen des Lebens in dunkler, eisiger Kälte erwiesen. Dort leben Tiefseebakterien aus der Urzeit unseres Planeten. Sie kommen ohne Sauerstoff aus, nutzen dafür aber Schwefelwasserstoff und Methan als Energiequelle zum Leben. Diese Tiefseebakterien dienen dann wiederum anderen, höheren Organismen als Nahrungsquelle.  

An heißen Quellen im Atlantik fanden Tiefseeforscher wie Antje Boetius schon Krebse, Garnelen, Muscheln, Seeanemonen und urtümliche Fischarten. Schwarze Raucher gelten als Hotspots des Lebens und dies dürfte auch für die arktische Tiefsee zutreffen.

Garnelen tummeln sich um schwarze Raucher.

An Schwarzen Rauchern pulsiert das Leben

Stand: 28.09.2018, 10:00

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