Tiefseeschwämme

Schwämme im Meer

Tiere der Tiefsee

Tiefseeschwämme

Man kennt sie als Bade-Utensilien und Comic-Helden – das ist aber längst nicht alles, was es über Schwämme zu berichten gibt. Die urtümlichen Tiere sind in allen Meeren zuhause und das seit hunderten Millionen von Jahren. Nicht umsonst haben sie sich so lange bewährt. Dank genialer Bau- und Ernährungsweisen, Abwehrmechanismen und Symbiosen mit anderen Organismen sind Schwämme wahre Überlebenskünstler.
Auch die Tiefsee haben sie sich als Lebensraum erobert. Und bei genauer Betrachtung zeigt sich: Ob in der Pharmazie oder im Ingenieurwesen, von Tiefseeschwämmen können wir noch einiges lernen.

Wo und wie leben Schwämme?

Schwämme, auch Porifera genannt (was so viel bedeutet wie "Poren tragend"), gelten als die ältesten Vielzeller der Erde. Wegen ihres einfachen Bauplans wurden sie bis ins 19. Jahrhundert für Pflanzen gehalten, denn sie besitzen weder spezialisiertes Nerven- oder Muskelgewebe noch Organe.

Dafür sind sie extrem variabel, was ihren Lebensraum angeht: In allen Meeren und Tiefen sind die Porifera zu finden. Einige leben auch in Seen und Flüssen, also im Süßwasser.

Im Meer gibt es die meisten Arten in Tiefen bis 100 Metern, einige Schwämme haben sich aber auch auf das Leben in der Tiefsee spezialisiert. Allesamt sind sie "sessile Tiere", das heißt: Sie leben festgewachsen an einem Platz. Wie ein Schlauch, Becher, Baum, Geweih oder eine dünne Kruste – Porifera gibt es in allen möglichen Formen, Farben und Größen.

Aufbau und Ernährung des Schwamms sind genial einfach. Der Schwammkörper besteht aus einem zentralen Raum mit mehreren Öffnungen. Seine Wand ist von einem System von Kanälen und Hohlräumen durchzogen, den Geißelkammern. Die Kammern sind mit den sogenannten Kragengeißelzellen ausgekleidet. Diese Zellen erzeugen durch das Schlagen mit ihrer Geißel (einer Art Schwänzchen) einen Wasserstrom.

So wird Wasser durch die feinen Poren in der Schwammoberfläche angesogen. Aus dem Wasser werden winzige Nahrungspartikel von den Kragengeißelzellen abgefangen. Das filtrierte Wasser tritt an der Oberseite des Schwamms wieder aus. Gestützt wird der Schwammkörper durch ein Skelett aus Nadeln, Spicula genannt, die entweder aus Kalk oder aus Kieselsäure bestehen.

Überleben in der Tiefsee

Da viele Schwämme langsam wachsen und so nur wenig Nahrung und Sauerstoff brauchen, sind sie auch für ein Leben in der kargen Tiefsee gewappnet.

Von den Glasschwämmen, die ihre Skelettnadeln aus Kieselsäure bilden, lebt der überwiegende Teil in der Tiefsee, einige sogar in einer Tiefe von bis zu 7000 Metern. Sie haben sich auf das Filtrieren besonders kleiner Organismen spezialisiert, vor allem von Bakterien. Nur wenige Tiere bevorzugen die gleiche Nahrung.

Auch auf die weichen Böden in der Tiefsee haben sie sich eingestellt: Sie bilden lange Wurzeln, mit denen sie sich auch auf weichem Untergrund festhalten können. Ein Extrembeispiel ist Monorhaphis chuni, der sich mit einer einzelnen Schwammnadel, die bis zu drei Meter lang und acht Millimeter dick werden kann, im Tiefseeboden verankert.

Eine besondere Überlebensstrategie hat eine andere Tiefseeschwamm-Familie entwickelt, die Cladorhizidae. Sie sind Raubschwämme, ernähren sich also nicht durch das Filtrieren von Meerwasser, sondern fangen ihre Beute mithilfe von Tentakeln. Die sind mit Häkchen besetzt, an denen zum Beispiel kleine Krustentiere hängen bleiben.

Der Schwamm wartet, bis die gefangene Beute stirbt, und verdaut sie dann in seinem Inneren. Die leere Hülle wird schließlich wieder ausgestoßen.

Ein Raubschwamm-Tentakel unter dem Rasterelektronenmikroskop.

Mit solchen Haken fangen Raubschwämme ihre Beute

Schwämme als Lebensräume für andere Arten

Wo Schwämme wachsen, ist die Fauna am Meeresboden vielfältiger. Die Skelette abgestorbener Schwämme können zur Stabilisierung des Meeresbodens beitragen: Die langen Kieselnadeln bilden filzige Matten, die anderen Lebewesen als Untergrund und Lebensraum dienen.

Auch lebend bieten Schwämme vielen anderen Tieren Unterschlupf. So nutzen Kleinkrebse, Würmer, Federsterne und Fische die Porifera als Schutzraum.

Ein kurioses Beispiel hierfür stellt der Gießkannenschwamm Euplectella aspergillum dar. Sein Skelett besteht aus einer feinen Gitterstruktur, durch die die Larven einer Garnelenart ins Schwamminnere schwimmen. Vor allem Garnelenpärchen siedeln sich im Schwamm an.

Wenn die Krebstiere ausgewachsen sind, passen sie aber nicht mehr durch das Schwammgitter und müssen so ihr gesamtes Leben im Inneren des Schwamms verbringen. Er wird deshalb auch Venuskörbchen genannt und in Japan traditionell an Brautpaare verschenkt.

Die Garnelenlarven der nächsten Generation sind klein genug, um aus dem Gitter herauszuschwimmen und sich einen eigenen Schwamm zu suchen. Welchen Vorteil der Schwamm von seinen Untermietern hat, ist nicht bekannt. Die Krebstiere haben gleich mehrere: Sie sind vor Räubern geschützt und durch das Filtrieren des Schwamms ständig mit nährstoffreichem Frischwasser versorgt.

Das Skelett eines Glasschwamms mit Korallenbewuchs.

Ein Glasschwamm als Lebensraum für Korallen

Der Gießkannenschwamm als Vorbild für Ingenieure

Auch wegen Aufbau und Material seines Skeletts ist der Gießkannenschwamm in den Fokus der Wissenschaft gerückt. Euplectella aspergillum baut sein Skelett aus Silikat, einem Salz der Kieselsäure, das er direkt aus dem Meerwasser entnimmt.

Forscher haben entdeckt, dass diese Silikat-Nadeln sehr gut Licht leiten. Sie haben die gleichen Eigenschaften wie kommerzielle Lichtleiter aus Glas oder Kunststoff.

Zusätzlich sind sie dank ihres Aufbaus aus Schichten von Lamellen weniger rissanfällig als künstlich hergestellte Glasfaserkabel. Man weiß noch nicht, ob Euplectella zufällig ein so guter Lichtleiter ist, oder ob diese Fähigkeit eine bestimmte Funktion für den Schwamm hat.

Auch die Konstruktion des Gießkannenschwamm-Skeletts fasziniert die Wissenschaft, denn es bildet einen extrem stabilen und geschmeidigen Glaskäfig. Bestehend aus sieben Strukturebenen, kombiniert es mehrere mechanische Konstruktionsprinzipien, die auch im Gebäudebau angewendet werden. So kann der Schwamm dem Druck und den Strömungen der Tiefsee genauso standhalten wie den Zangen der Krebstiere, die ihn bewohnen.

Das Skelett des Gießkannenschwamms Euplectella aspergillum.

Die faszinierende Bauweise des Venuskörbchens

Medizin aus Schwämmen

Weil Schwämme festgewachsen sind, also nicht vor Feinden wegschwimmen können, haben sie viele chemische Abwehrmechanismen gegen Feinde und Konkurrenten entwickelt. Hinzu kommt, dass im Meerwasser die Konzentration von Schadstoffen und Krankheitserregern höher ist als in der Luft.

Schwämme brauchen also ein gutes Immunsystem – immerhin pumpen sie pausenlos Wasser durch sich hindurch. Tatsächlich weist ihr Immunsystem Ähnlichkeiten mit dem des Menschen auf. All das macht sie zu einer echten Fundgrube für die Pharmazie.

Eine Verbindung aus einem Tiefseeschwamm der Familie der Neopeltidae wirkt hemmend auf Krebszellenwachstum. Wissenschaftlern ist es gelungen, das verantwortliche Molekül Neopeltolid künstlich herzustellen, um daran zu forschen.

Das klappt aber nicht immer. Denn Schwämme produzieren besonders viele Abwehrstoffe, wenn sie in dicht besiedelten Gebieten wachsen. Werden sie dagegen unter Laborbedingungen gezüchtet, fehlt der Stress, der sie zur Produktion der Abwehrstoffe reizt.

Die Selbstverteidigungsmechanismen der Schwämme dürften für den Menschen noch einige nützliche Überraschungen bereithalten. Wir müssen nur aufpassen, dass wir uns die weitere Schwammforschung nicht selbst verderben – denn durch die Fischerei mit Grundschleppnetzen ist der Mensch zur größten Bedrohung für die vielseitigen Überlebenskünstler geworden.

Ein blauer Vasenschwamm

Bunte Schwämme enthalten besonders viele Gifte

Autorin: Tina Heinz

Weiterführende Infos

Stand: 28.09.2018, 15:00

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