Überleben des arktischen Schwamms | Polarjournal
Bild aus dem über einem Jahr gesammelten Tiefseeschwammboden. (Foto: NIOZ)

Zum ersten Mal sammelten Forscher des SponGES-Projekts das ganze Jahr über Videomaterial und hydrodynamische Daten aus der mysteriösen Welt eines Tiefseeschwammbodens in der Arktis. Tiefsee-Schwammböden werden oft mit den reichen Ökosystemen der Korallenriffe verglichen und bilden echte Oasen. In einer Welt ohne Licht und ohne offensichtliche Nahrungsquellen bieten sie anderen Wirbellosen einen Lebensraum und einen Zufluchtsort für Fische in der sonst kargen Landschaft. Es ist immer noch rätselhaft, wie diese Hotspots der biologischen Vielfalt in dieser extremen Umgebung bis zu 1500 Meter unter der Wasseroberfläche überleben. Mit über 700 Stunden Filmmaterial und Daten zu Nahrungsversorgung, Temperatur, Sauerstoffkonzentration und Strömungen fanden die NIOZ-Wissenschaftler Ulrike Hanz und Furu Mienis Hinweise, die helfen könnten, Antworten zu finden.

a) Die Schultz Bank liegt inmitten der Norwegischen See zwischen Norwegen und Grönland. b) Karte der Schulz Bank Region mit CTD-Stationen und Position des Landers. (Grafik: NIOZ)

Bunte, blühende Gemeinschaften

„Die Tiefsee ist an den meisten Orten unfruchtbar und flach“, sagt die Meeresgeologin Furu Mienis vom Königlich-Niederländischen Institut für Meeresforschung NIOZ. „Und dann haben wir plötzlich diese Schwammgründe, die bunte, blühende Gemeinschaften bilden. Es ist faszinierend, wie sich dieses System an einem solchen Ort behauptet.“ Um diesen unerwarteten Erfolg besser zu verstehen, setzte das Forschungsteam einen ‘Boden-Lander’ ein, der mit Sensoren und einer Unterwasserkamera ausgestattet war, die von NIOZ-Ingenieuren und -Technikern speziell für die extreme Umgebung entwickelt wurde. Der Standort: ein riesiger Unterwasserberg in der norwegischen See, der Teil des mittelatlantischen Bergrückens ist und als Schulz Bank bekannt ist. Ein Jahr später holten sie ihn wieder ab zur Auswertung. Was sie sahen und maßen, war eine Welt, in der Schwämme bei Temperaturen unter null Grad Celsius überlebten und potenziellem Nahrungsentzug, hohen Strömungsgeschwindigkeiten und 200 Meter hohen Unterwasserwellen standhielten.

3D-Bild der Schulz Bank mit einem Boden auf 1’500 Metern unter der Wasseroberfläche und einem Gipfel auf 600 Metern. (Grafik: SponGES-Projekt)

Furu Mienis meint dazu: „Wir verstehen immer noch nicht, warum sie dort wachsen und wie sie wachsen, aber wir haben einen guten Anfang für ein besseres Verständnis. Anscheinend schaffen dieser Unterwasser-Gebirge und die hydrodynamischen Bedingungen ein vorteilhaftes System für die Schwämme.“ Ein wichtiger Befund war der Schwammboden an der Grenzfläche zwischen zwei Wassermassen, wo sich starke innere Flutwellen weit ausbreiten können. Die Daten der Sensoren zeigten, dass der Wasserfluss auf dem Gipfel des Gebirges mit dem Gebirge selbst interagiert und turbulente Bedingungen mit vorübergehend hohen Strömungsgeschwindigkeiten von bis zu 0,7 Metern pro Sekunde erzeugt, die als „stürmische“ Bedingungen in der Tiefe angesehen werden können.

Die Meeresbiologin Furu Mienis arbeitet daran, die Benthoskugeln vor dem Testeinsatz auf dem Lander zu befestigen. (Foto: NOAA)

Gleichzeitig versorgen Wasserbewegungen um das Gebirge den Schwammboden mit Nahrung und Nährstoffen aus den darüber und darunter liegenden Wasserschichten. Das Team maß die Menge der Nährstoffe, die von der Oberfläche auf den Schwammboden sinken, und stellte fest, dass in dieser vertikalen Richtung frische Nährstoffe während eines Großereignisses im Sommer, als das Phytoplankton blühte, nur einmal abgegeben wurden. Dazu erklärt Ulrike Hanz vom NIOZ, die Hauptautorin der Studie: „Dies reicht nicht aus, um den Schwammboden zu erhalten. Deshalb erwarten wir, dass zusätzlich Bakterien und gelöste Stoffe verhindern, dass die Schwämme und die damit verbundene Fauna verhungern.“

Extreme Umgebung

Die Langzeitbilanz zeigt, dass die Schwämme der Schulz Bank bei Temperaturen um die null Grad Celsius gedeihen. Dies ist mindestens 4°C niedriger als bei steinigen Kaltwasserkorallen, die auch in der Tiefsee vorkommen. Ulrike Hanz dazu: „Es fällt auf, dass sie bei Temperaturen von null Grad oder noch weniger leben. Das ist ziemlich extrem, selbst für die Tiefsee.“ In dieser Umgebung ohne Nahrung könnte die Kälte tatsächlich eine Rolle für das Überleben des Schwamms spielen, indem sie seinen Stoffwechsel senkt. Und die Kälte ist nicht die einzige Extremität, mit der sie konfrontiert sind. Videoaufnahmen der Ereignisse mit der höchsten aktuellen Geschwindigkeit im Winter zeigen, dass diese „Stürme“ die Schwämme weiter an ihre Grenzen bringen. Hanz meint weiter: „Die Geschwindigkeiten, die wir gesehen haben, könnten nahe am Maximum liegen, das sie aushalten können. Bei der höchsten Geschwindigkeit haben wir gesehen, wie einige Schwämme und Anemonen vom Meeresboden gerissen wurden.“

Die Meeresgeologin Dr. Furu Mienis ist eine der Autoren dieser Studie. (Bild: NIOZ)

Und das Bemerkenswerteste nach Hunderten von Stunden Filmmaterial erklärt Ulrike Hanz: „Das Bild, mit dem ich angefangen habe, war fast das gleiche wie das Bild am Ende. Ein Jahr war vergangen und alles sah fast gleich aus. Es ist einfach so kalt da draußen, dass keine verrückten Dinge vor sich gehen. Das Riff ist immer noch sehr makellos.“ Hanz und Mienis betonen jedoch, dass es sich um ein sehr gefährdetes Ökosystem handelt: „Schwämme können bis zu zweihundert Jahre alt sein. Wenn sie einmal beschädigt sind, dauert es ewig, bis sie sich erholt haben.“ Und es gibt potenzielle Bedrohungen. „Die Fischerei scheint die größte zu sein, aber es gibt auch die zukünftige Möglichkeit des Tiefseeabbaus und Änderungen der Temperatur und der Turbulenzen, die durch den Klimawandel verursacht werden“ sagt Ulrike Hanz. Und Furu Mienis fügt an: „Es ist ein fragiles Gleichgewicht, das aus vielen winzigen Komponenten besteht. Nehmen Sie eines davon weg und das ganze System kann zusammenbrechen.“ Ihre Forschung trägt zu einer ersten Basis bei, die für den künftigen Schutz von wesentlicher Bedeutung sein könnte. Furu Mienis sagt abschliessend: „Wir haben jetzt die ersten natürlichen Bereiche identifiziert und einige Informationen darüber gesammelt, wie diese reichen Schwammgründe gedeihen können.“

Heiner Kubny, PolarJournal

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