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Der lebende Ozean

12.12.2008
Ökosysteme können ein gewisses Maß an äußeren Schwankungen tolerieren und ausgleichen. Doch wann kippen sie um?

Der Frankfurter Meeresbiologie Michael Türkay untersucht das Zusammenspiel mariner Ökosysteme und hat Organismen ausgemacht, die als Indikatoren und "Frühwarnsysteme" dienen können.

Die Ozeane gehören zu den am wenigsten erforschten Regionen unseres Planeten. Dabei spielen sie für den Wärme- und Energiehaushalt der Erde eine wichtige Rolle. Der Mensch fischt und badet vor allem in den Flachmeeren. Dort ist auch die Schifffahrt am dichtesten. Doch obwohl die Flachmeere nur etwa 5 Prozent des Ozeanbodens ausmachen, wirken sich menschliche Einflüsse empfindlich auf alle Meeresbewohner aus, bis in die dunkle, kalte und nahrungsarme Tiefsee. Was wir über das Zusammenspiel der vielfältigen marinen Ökosysteme und ihre Funktion als Frühwarnsysteme wissen, berichtet der Meeresbiologie und Professor an der Goethe-Universität Michael Türkay in der neuen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins "Forschung Frankfurt", das dem internationalen Jahr des Planeten Erde gewidmet ist.

"Tiere und Pflanzen des Meeresbodens bestimmen Küstenformen und stabilisieren sie gegenüber den Gewalten des Wassers", weiß Michael Türkay. Seit über 30 Jahren befährt er auf Forschungsschiffen die Weltmeere, steht knöcheltief im schlammigen Boden tropischer Mangroven-wälder oder gräbt mit dem Spaten im Watt der Nordsee. Dabei erlebt er immer wieder, dass die Vielfalt der Lebensformen, ihrer Stoffwechselwege und Anpassungen ein komplexes Gefüge erzeugt, das teilweise auch extreme Abweichungen von den gewöhnlichen Lebensbedingungen bewältigen kann, ohne umzukippen. Damit werden die Funktionen, die auch für uns Menschen von Bedeutung sind, nachhaltig gesichert. Um diese Prozesse und ihre Schwachstellen zu verstehen - und damit auch ihre Schutz- und Erhaltungsstrategien - ist der erste Schritt die Erforschung der Arten- und Formenvielfalt.

Die größten Wissenslücken bestehen in Bezug auf die Tiefsee. Hier sind zunächst einmal ganz einfache und klassische Bestandsaufnahmen gefragt. Mit seinen Kollegen am Forschungsinstitut Senckenberg, an dem Michael Türkay sein Arbeitszimmer mit hunderten, in Alkohol eingelegten Krebstieren teilt, beteiligt er sich an dem von der amerikanischen Sloan Foundation ins Leben gerufenen Großprogramm "Census of Marine Life". Es stellt drei Fragen: Welche marinen Arten gibt es? Wo kommen sie vor? Wie ist ihre globale Häufigkeitsverteilung? Schon die erste Frage nach der Artenzahl ist nicht leicht zu beantworten, denn bisher liegen nur kontrovers diskutierte Schätzzahlen vor. Sicher ist, dass die im Meer lebenden Arten diejenigen der Landbewohner bei weitem übersteigen und wir erst einen verschwindend kleinen Teil der marinen Biodiversität kennen.

Umweltfaktoren wie Temperatur und Sauerstoffgehalt des Wassers wirken sich besonders deutlich auf die Verbreitung der Organismen aus. Umgekehrt sind die Verbreitung und das Vorkommen bestimmter Tierarten und Tiergemeinschaften Indikatoren, manchmal auch Frühwarnsysteme: Sie weisen auf Erwärmung, Sauerstoffmangel, Schwermetallbelastung und vieles andere hin. Um diese Indikatorfunktion nutzen zu können, ist zuvor die genaue Kenntnis der beteiligten Arten erforderlich. Hier sind die Frankfurter Forscher an verschiedenen Orten weltweit tätig; sei es in der Nordsee, wo das Forschungsinstitut Senckenberg seit den 1970er Jahren Langzeitstudien betreibt, oder sei es beim Studium der Artenvielfalt in Korallenriffen und küstennahen Mangrovenwäldern des Roten Meers, die sie mit denjenigen in ostasiatischen Meeren vergleichen.

Engagiert sind die Frankfurter Meeresbiologen auch bei der Erkundung der Tiefsee, des größten Lebensraums unseres Planeten. Trotz der gleichmäßig niedrigen Temperaturen um 2 °C und der weiträumigen Gleichförmigkeit, beherbergt dieser Lebensraum eine sehr große, weitgehend ungekannte Artenvielfalt. Proben, insbesondere kleinwüchsiger Bodentiere, enthalten oft über 90 Prozent Neues. Noch spannender ist die Frage, wie eine solch hohe Biodiversität bei einer so großen Gleichartigkeit des Lebensraumes zustande kommt. Für den Tiefseeforscher ergeben sich daraus viele Fragen: Welche Rolle spielt etwa der räumliche Abstand zwischen Populationen in diesem gering besiedelten Lebensraum? Bilden die Rücken zwischen den großen Tiefseebecken von über 4000 Metern Wassertiefe eine wirksame Verbreitungsbarriere?

Solche Fragen lassen sich nur mithilfe einer repräsentativen Beprobung beantworten, die bisher fehlt oder sehr selten ist. Für eine einzige Probenahme muss man ein Schleppnetz in über 5000 Meter Wassertiefe fahren. Das dauert etwa 13 Stunden. Aufgrund des großen Zeitaufwandes wurden stets nur einzelne Proben in den großen Tiefen des Ozeans genommen. Im Rahmen des Großprojekts DIVA, einem Teilprojekt des "Census of Marine Life" das vom Deutschen Zentrum für Marine Biodiversitätsforschung, einer Abteilung des Senckenberg-Instituts geleitet wird, untersuchen Türkay und seine Mitarbeiter daher die großwüchsigen Tierarten der Ozeanbecken des Atlantiks von Süd nach Nord.

Wissenschaftsmagazin Forschung Frankfurt 3/2008

Schwerpunktthema "Planet Erde" kostenlos bestellen
(Erscheint am 15.12.08): steier@pvw.uni-frankfurt.de
Ab sofort bereits im Internet:
www.muk.uni-frankfurt.de/Publikationen/FFFM/2008/
Informationen: Prof. Michael Türkay, Forschungsinstitut Senckenberg, Tel. (069) 75421240, michael.tuerkay@senckenberg.de

Doris von Eiff, Tel. (069)75421257, doris.voneiff@senckenberg.de.

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