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Tiefsee



Der Titel dieses Artikels ist mehrdeutig. Siehe auch: Tiefsee (Saulgrub) bzw. Tiefensee.

Als Tiefsee bezeichnet man für gewöhnlich die weitgehend bis völlig lichtlosen Bereiche des Meeres, die unterhalb einer Tiefe von mindestens 200 m liegen. Nach dieser Definition erstreckt sich die Tiefsee über rund 88 % der Fläche der Ozeane.

Abgesehen von hydrothermalen Quellen, auch Schwarze Raucher genannt, gibt es in der Tiefsee keine biologische Primärproduktion, da die Abwesenheit von Licht pflanzliches Leben ausschließt. Trotz der scheinbar sehr lebensfeindlichen Bedingungen existiert dennoch eine vielfältige Tierwelt, unter anderem Räuber und Aasfresser sowie in ihrer Ernährung auf symbiotische Bakterien bzw. Archaeen spezialisierte Tiere.

Inhaltsverzeichnis

Daten


Die Temperatur ist gleichbleibend niedrig (−1 °C bis 4 °C). In 10.000 m Tiefe herrscht ein Druck von etwa 1.000 bar. Starke Strömungen sind selten, und jahreszeitliche Fluktuationen beschränken sich auf die Menge des Detritus, der aus den durchlichteten Zonen hierher absinkt und die wichtigste Nahrungsgrundlage der Tiefsee darstellt.

Die in einer Meerestiefe von 1.000 m und mehr liegenden Bereiche der Tiefsee bedecken eine Fläche von etwa 318 Millionen km², was etwa 62 % der gesamten Erdoberfläche darstellt.

In der Tiefsee oder an deren Rändern befinden sich tektonisch bemerkenswerte Zonen:

Die Rücken und Rinnen wurden erst in den letzten Jahrzehnten durch geophysikalische Methoden untersucht und erwiesen sich als „Nahtstellen der Plattentektonik“. Sie machen sich unter anderem im Erdschwerefeld und in der Verteilung der Erdbeben bemerkbar.

Das Gegenstück der Tiefsee ist die „Flachsee“, insbesondere die den Kontinenten vorgelagerten Schelfgebiete.

Gliederung


Das Weltmeer ist in zwei große Bereiche unterteilt:

Pelagial

Das Pelagial (griechisch pelagos ‚Meer‘) ist der Lebensraum des freien Wassers. Das Pelagial ist bei Seen und dem Meer der uferferne Freiwasserbereich oberhalb der Bodenzone (Benthal).

Im Meer gliedert sich das Pelagial, der morphologischen Einteilung des Gewässerbodens gemäß, in fünf Zonen:

Nach Ansicht einiger Meeresbiologen lassen sich Abyssopelagial, Bathypelagial und pelagisches Hadal (auch Hadopelagial, Hadalpelagial, hadopelagische Zone) aufgrund ihrer ähnlichen hydrologischen und biologischen Eigenschaften nicht abgrenzen, darum werden sie zu einer Zone der Tiefsee zusammengefasst.

Das Pelagial lässt sich ähnlich wie das Benthal (analog Litoral und Profundal) in zwei produktionsbiologische Zonen einteilen.

  1. In eine trophogene Zone (Nährschicht, d. h., es wird mehr Sauerstoff und Biomasse erzeugt als verbraucht)
  2. In eine tropholytische Zone (Zehrschicht, d. h., es wird weniger Sauerstoff und Biomasse erzeugt als verbraucht).

Die Grenze zwischen den beiden Zonen wird als Kompensationsebene bezeichnet (die durch Photosynthese aufgebaute Biomasse wird durch Respirationsprozesse wieder abgebaut, die biogene Nettoproduktion ist ungefähr gleich null). Die für die Photosynthese verfügbare Restlichtmenge ist so gering, dass von den Pflanzen (Produzenten) nur wenig Biomasse aufgebaut werden kann. Diese wird, ebenso wie der erzeugte Sauerstoff durch Respiration von ihnen gleich wieder vollständig verbraucht. In den größeren (also tropholytischen) Wassertiefen muss darum aller für die Organismen zum Leben notwendige Sauerstoff und alle Nährstoffe durch Stofftransport aus der trophogenen Schicht kommen oder die Bewohner steigen auf (vertikale Wanderung) und holen sich aktiv die benötigten Stoffe. Die tatsächliche Lage der trophogenen Schicht und damit auch der Kompensationsebene ist von der aktuellen Photosyntheseleistung abhängig, die wiederum von verschiedenen Faktoren beeinflusst wird. So wird die Lichtdurchlässigkeit des Wassers von den lokalen Gegebenheiten (Wassertrübung, Planktondichte) bestimmt, die Photosyntheseleistung schwankt in höheren Breiten direkt mit dem Verlauf der Jahreszeiten.

Benthal

Das Benthal (griechisch) ist der Bereich des Meeresbodens, auch dieser ist in horizontale Zonen unterteilt:

In der Tiefsee bestehen 90 Prozent der bodennahen Biomasse aus Seegurken.[2]

Am Meeresboden gibt es einige Ökosysteme, die anorganische Stoffe für ihre Energiegewinnung (Chemosynthese, Chemolithotrophie) verwenden. Ausgangspunkt sind chemoautotrophe Bakterien, die in Symbiose mit Bartwürmern und Muscheln leben, von denen sich wiederum andere Tiere ernähren können. Diese Ökosysteme entstehen dort, wo Wasser aus dem Boden tritt, welches beispielsweise mit Methan und Schwefelwasserstoff angereichert ist. Diese Orte finden sich sowohl im Bereich der Mittelozeanischen Rücken als auch der Subduktionszonen und Kontinentalhänge.

Im Gebiet der Rücken finden sich heiße Quellen, wo bis zu 400 °C heißes Wasser austritt, und warme Quellen, wo das heiße Wasser bereits tiefer im Boden abzukühlen beginnt und nach dem Austritt aus dem Boden nur noch wenig wärmer als das umgebende kalte Meerwasser ist. Die warmen Thermalquellen können ebenfalls durch einen exothermen chemischen Prozess entstehen, der Serpentinisierung, bei dem Peridotit unter Aufnahme von großen Mengen Meerwasser zu Serpentinit umgewandelt wird, wobei zusätzlich Methan (CH4), Schwefelwasserstoff (H2S) und Wasserstoffgas (H2) erzeugt werden kann.[3] Dieser Mechanismus ist nicht an die mittelozeanischen Rücken gebunden, so dass man derartige Thermalquellen beispielsweise in der Spreizungszone eines Backarc-Beckens[4] beobachten kann. Erstmals wurde eine derartige Quelle im Jahr 2000 entdeckt (Lost City).[5] Das erhitzte Wasser erzeugt sogenannte Schwarze und Weiße Raucher, im Mittel 20 m bis 25 m hohe Schlote, die aus ausgefällten Mineralien bestehen.

An Subduktionszonen und Kontinentalhängen finden sich kalte Quellen (siehe Methanquelle oder Cold Seep), wobei das aus dem Boden austretende Wasser nicht erwärmt ist. Das sich an einer kalten Quelle findende Ökosystem beruht zwar ebenfalls auf der Symbiose mit chemoautotrophen Bakterien, doch da diese sowohl in mehreren tausend Meter Tiefe als auch am Rande der Tiefsee an den Kontinentalhängen in einigen hundert Metern Tiefe vorkommen, kann das vorzufindende Artenspektrum umfangreicher sein. Das Gebiet der kalten Quellen zeichnet sich dadurch aus, dass sich Calciumcarbonat in Krusten abscheidet und dass Methanhydrate gefunden werden können.[6]

Forschungsgeschichte


Die Geschichte der Tiefseeforschung ist relativ jung, da die in der Tiefsee herrschenden extremen Bedingungen enorme technische Anforderungen an den Menschen stellen.

Bedeutung der Tiefsee


Ozeane können grob in die oberflächennahen Schichten und die Tiefsee unterteilt werden. Während erstere wegen der unmittelbaren Koppelung an die schnell variierenden atmosphärischen Bedingungen mit Schwankungen der Strömungen, der Temperaturen sowie des Salzgehaltes innerhalb von Wochen und Monaten reagieren, werden Änderungen in der Tiefsee durch Schwankungen der Oberflächenbedingungen in begrenzten Gebieten der polaren und subpolaren Breiten hervorgerufen und spielen sich wegen der enormen beteiligten Wassermassen in Zeiträumen von vielen Jahrzehnten bis Jahrhunderten ab. Besonders für Fragestellungen den globalen Klimawandel betreffend, spielt die Tiefsee speziell im Hinblick auf die anthropogene Klimabeeinflussung eine wichtige Rolle.

Die Bedeutung der polaren bzw. subpolaren Gebiete beruht auf der dichtebedingten Anomalie des Wassers (größte Dichte bei ca. 4 °C) bzw. dessen Modifikation durch den Salzgehalt der Meere. Der Salzgehalt der Meere beträgt durchschnittlich ca. 34,7 ‰, wodurch die Eigenschaften des Wassers erheblich verändert werden. Die Temperatur des Dichtemaximums verschiebt sich bei einem durchschnittlichen Salzgehalt von 34,7 ‰ auf −3,8 °C und gerät damit unter den Gefrierpunkt von −1,9 °C.[13] Dadurch kommt es im Meer bei Abkühlung bis zum Einsetzen der Eisbildung zu einer Konvektionsbewegung: abgekühltes (und damit dichteres) Wasser sinkt ab, wärmeres (und weniger dichtes) steigt aus tieferen Schichten auf. Dabei gibt das wärmere Wasser seinen Wärmeinhalt an die Atmosphäre ab und sinkt bei erneutem Abkühlen erneut in die Tiefe ab. Dabei nimmt das Wasser atmosphärische Gase auf (z. B. Kohlendioxid) und sorgt somit für einen Transport dieser in die Tiefsee. Aus diesem Grund sind die Konvektionsgebiete auch jene Meeresgebiete, in denen die höchsten Anteile anthropogenen Kohlendioxids gefunden werden können.

Neben diesen vertikalen Konvektionsbewegungen spielen selbst in der Tiefsee horizontale Meeresströmungen eine bedeutende Rolle (siehe dazu auch: globales Förderband). Abhängig von den aktuellen Oberflächenbedingungen entstehen kalte Wassermassen unterschiedlicher Charakteristika, die sich entlang ihrer Ausbreitungsrouten in der Tiefsee verfolgen lassen. Diese kalten Wassermassen sind unterscheidbar anhand ihrer Temperatur-, Salzgehalt- und Dichtewerte, dem Sauerstoffgehalt oder dem Gehalt an anthropogenen Spurengasen aus ihrem Entstehungsgebiet. Die tiefsten Wassermassen sind überwiegend antarktischen Ursprungs, sie werden auch als „Antarktisches Bodenwasser“, bzw. im Englischen als „Antarctic Bottom Water“ (AABW), bezeichnet. Eine etwas geringere Dichte weisen die Wassermassen arktischen Ursprungs auf. Diese werden als „Nordatlantisches Tiefenwasser“, bzw. im Englischen als „North Atlantic Deep Water“ (NADW), bezeichnet, welche als mächtige Zwischenschicht über dem Bodenwasser liegt.

Probleme bei der Erforschung


Obwohl die Tiefsee den größten Teil unseres Planeten einnimmt, ist über sie weniger bekannt als über die Oberfläche des Mondes. Dies ist bedingt durch ihre relative Unerreichbarkeit: Wenige Länder besitzen Lander, tiefseetaugliche Unterseeboote oder ausreichend große Schiffe, um Proben aus der Tiefsee heraufzuholen. So erfordert eine Probenahme in 8000 m Tiefe bereits 11 km lange Kabel. Zudem dauert es 24 Stunden, ein Gerät in diese Tiefe herabzulassen und wieder heraufzuholen. Die Geräte und Schiffe sind sehr kostenintensiv, ein großes Forschungsschiff kostet mehrere zehntausend Euro pro Tag. Tiere, deren Verhalten untersucht werden soll, müssen überdies in ihrem Lebensraum beobachtet oder in speziellen Druckbehältern heraufgeholt werden, da sie die enormen Druckänderungen nicht lebend überstehen würden. Aufgrund der Nahrungsknappheit sind Tiefseetiere außerdem gewöhnlich nicht sehr zahlreich, so dass viele Proben notwendig sind, um eine Art überhaupt nachzuweisen.

Die Tiefsee in Kunst und Literatur


Die Faszination des Unbekannten zeigt sich auch in Literatur, Film und Musik:

Siehe auch


Literatur


Weblinks


Commons: Tiefsee  – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
Wiktionary: Abyssus – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise


  1. Autorenkollektiv: Tierparadiese unserer Erde. Wissenmedia Verlag. Gütersloh/München 2008, ISBN 978-3-577-07705-7, S. 40
  2. Westheide, Rieger: Spezielle Zoologie. ISBN 3-437-20515-3, S. 827.
  3. Gretchen Früh-Green: The Lost City 2005 Expedition auf NOAA Ocean Explorer, abgerufen am 29. Juni 2017.
  4. New Hydrothermal Vents Discovered As „South Pacific Odyssey“ Research Begins auf sciencedaily.com vom 29. September 2004, abgerufen am 29. Juni 2017.
  5. Hydrogen And Methane Sustain Unusual Life At Sea Floor’s 'Lost City' auf sciencedaily.com vom 13. Juli 2001, abgerufen am 29. Juni 2017.
  6. J. Greinert, W. Weinrebe, P. Gimpel, J. Brockhoff: Detailed Bathymetric Mapping and Site Scan Surveys in the Investigation of Cold Fluid Vent Sites and Associated Gas Hydrate Occurrencies. In: The Hydrographic Journal. 106, 2002.
  7. Alan Jamieson: The hadal zone – life in the deepest oceans. Cambridge Univ. Press, Cambridge 2015, ISBN 978-1-107-01674-3, S. 1, @google books
  8. Ludwig Darmstaedter (Hrsg.): Handbuch zur Geschichte der Naturwissenschaften und der Technik. Springer, Berlin 1908, S. 521.
  9. Karl v. Frisch: Biologie. 1967/1972, S. 291.
  10. Karl v. Frisch: Biologie. 1967/1972, S. 294 ff.
  11. Pressemitteilung der Five Deeps Expedition zu den Tauchgängen im Marianengraben (PDF; 209 kB; englisch), abgerufen am 14. Mai 2019
  12. Eintrag vom 7. Mai 2019 im Pacific Ocean Expedition Blog der Five Deeps Expedition (Memento vom 22. Mai 2019 im Internet Archive), abgerufen am 22. Mai 2019.
  13. M. Latif: Klimawandel und Klimadynamik. Ulmer Verlag, 2009, S. 23.



Kategorien: Meereskunde | Meeresgeologie | Ökosystem | Tiefsee



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