Meer zum Staunen

N och Mitte des 19. Jahrhunderts vertraten Wissenschaftler die Ansicht, dass im Meer unterhalb einer Wassertiefe von 500 Metern kein Leben existieren könne.
02.02.2016, 00:00
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Meer zum Staunen
Von Jürgen Wendler
Meer zum Staunen

Ein Kaiserbarsch schwimmt über weißen Kaltwasserkorallen und gelben Anemonen. Diese Aufnahme ist im Westatlantik in etwa 650 Metern Wassertiefe entstanden.

Marum

N och Mitte des 19. Jahrhunderts vertraten Wissenschaftler die Ansicht, dass im Meer unterhalb einer Wassertiefe von 500 Metern kein Leben existieren könne. Inzwischen ist bekannt, dass selbst Korallen in Tiefen von mehr als 1000 Metern vorkommen und dass sogar unter dem Meer Leben möglich ist; bei der Untersuchung von Proben aus dem Untergrund, die bei Bohrungen gewonnen wurden, sind Wissenschaftler auf Mikroorganismen gestoßen. Bremer Forscher haben in den vergangenen Jahrzehnten wesentlich dazu beigetragen, das Wissen über die Vorgänge im und unter dem Meer zu erweitern. Dass die Meeresforschung im kleinsten Bundesland eine zentrale Rolle spielt, zeigt sich in diesen Tagen einmal mehr besonders deutlich. Im Zentrum für Marine Umweltwissenschaften (MARUM) an der Universität Bremen untersuchen Forscher aus zwölf Ländern Gesteinsproben, die bei einer Atlantik-Expedition gewonnen wurden, und am Mittwoch, dem 3. Februar, wird um 17 Uhr im Haus der Wissenschaft eine Ausstellung eröffnet, die einen Eindruck von der Vielfalt der Arbeiten Bremer Meereswissenschaftler vermittelt.

Dem Thema Meer widmen sich Wissenschaftler nicht nur an der Universität Bremen und der Jacobs University, sondern auch an den Hochschulen Bremen und Bremerhaven sowie in Forschungseinrichtungen wie dem Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie, dem Alfred-Wegener-Institut und dem Leibniz-Zentrum für Marine Tropenökologie. Die Tropenökologen gehen unter anderem der Frage nach, wie sich tropische Korallenriffe verändern. Dies kann zum Beispiel unter dem Einfluss von Nährstoffen aus der Landwirtschaft geschehen, die von Flüssen ins Meer gespült werden. Korallen gibt es aber nicht nur in den Tropen, sondern unter anderem auch vor Norwegen, im Mittelmeer und vor der Küste des nordwestafrikanischen Landes Mauretanien. Eine herausragende Rolle bei der Bildung von solchen Kaltwasserkorallenriffen, die oft in Wassertiefen von etwa 500 bis 1000 Metern zu finden sind, spielt eine Steinkoralle namens Lophelia pertusa. Sie gedeiht nur auf einem festen Untergrund, das heißt beispielsweise auf Felsen, und ernährt sich von Plankton, das sie aus dem vorbeiströmenden Wasser herausfiltert. Wie ihre tropischen Verwandten, so bilden auch Kaltwasserkorallen Kalkskelette. Abgestorbene Skelettteile liefern die Voraussetzung dafür, dass die Riffe wachsen. Kaltwasserkorallenriffe sind ein Lebensraum für eine Vielzahl anderer Organismen, darunter Muscheln, Schnecken, Krebse und zahlreiche Fischarten.

Planet im ständigen Wandel

Informationen über die Meeresforschung vermittelt die Ausstellung im Haus der Wissenschaft unter anderem mit Texten, Modellen und Videos. Besucher erfahren dabei nicht nur einiges über Korallen, sondern vor allem auch darüber, wie sich die Erde und die Lebensbedingungen auf ihr in großen Zeiträumen verändert haben. Wer heutzutage mit einem Schiff in der Deutschen Bucht unterwegs ist, befindet sich über einem Gebiet, in dem vor 10 000 Jahren Jäger und Sammler unterwegs waren. Überflutet wurde diese als Doggerland bezeichnete Graslandschaft mit Birkenhainen und Kiefernwäldern erst, als die Gletscherschmelze nach dem Ende der letzten Kaltzeit zu einem starken Anstieg des Meeresspiegels führte.

Dass die Erde ein Planet im ständigen Wandel ist, hängt nicht zuletzt mit einem Phänomen zusammen, das Geowissenschaftler als Plattentektonik bezeichnen. Der Ausdruck Tektonik geht auf das Griechische zurück und liefert den Hinweis, dass es um den Aufbau der festen Schale der Erde geht. Diese ist nach Art eines großen Puzzles aus Platten zusammengesetzt. Dass sich Landmassen verschieben, erkannte bereits vor dem Ersten Weltkrieg der Meteorologe und Polarforscher Alfred Wegener (1880 bis 1930). Er begründete die Theorie der Kontinentalverschiebung. Wie zuvor schon anderen, so waren auch ihm die Formen der Ostküste Südamerikas und der Westküste Afrikas aufgefallen. Sie deuteten darauf hin, dass beide Landmassen einst ein zusammenhängendes Ganzes gebildet hatten. Damit ließ sich zugleich eine Beobachtung erklären, die Wissenschaftlern Rätsel aufgegeben hatte. Forscher hatten festgestellt, dass bestimmte Fossilien, zum Beispiel von Farnen, sowohl in Afrika als auch in Südamerika, nicht aber im Norden Amerikas vorkamen. Um solche Funde zu erklären, war zunächst angenommen worden, dass es zu früheren Zeiten Landbrücken zwischen Kontinenten gegeben haben müsse.

Wegener hatte anfangs vermutet, dass Zentrifugal- und Gezeitenkräfte für die Verschiebung der Kontinente verantwortlich sein könnten. Diese Auffassung wurde jedoch von anderen Fachleuten mit dem Hinweis verworfen, dass solche Kräfte zu schwach wären. Mittlerweile werden Konvektionsströme, das heißt Wärmeströme, im Innern der Erde als Ursache angenommen. Die nötige Energie dafür liefert der Zerfall radioaktiver Elemente. Anders ausgedrückt: Die Kontinentalverschiebung ist möglich, weil das feste Material der Erdkruste, die unter den Kontinenten oftmals Dutzende und unter den Ozeanen nur etwa fünf bis zehn Kilometer dick ist, und ein kleiner fester Teil des unter der Kruste liegenden Erdmantels zusammen Gesteinsplatten bilden, die auf zähflüssigem Material im Erdinnern schwimmen. Vor 200 Millionen Jahren waren alle großen Landmassen in einem riesigen Kontinent vereint, der von Wissenschaftlern als Pangäa bezeichnet wird.

Küste durch Erdbeben verschoben

Wie Forscher herausgefunden haben, gibt es in den Meeren Bereiche, in denen Magma aus dem Erdinnern aufsteigt, sich abkühlt und neuen Meeresboden bildet. Dies führt zur Spreizung des vorhandenen Meeresbodens – mit der Folge, dass Material an der Erdoberfläche einschließlich der Kontinente auseinandergedrückt wird. Wegen der Spreizung des Meeresbodens sind die mittelozeanischen Rücken entstanden. Der größte dieser Gebirgszüge in den Ozeanen befindet sich mitten im Atlantik. Dieser Mittelatlantische Rücken erstreckt sich in nordsüdlicher Richtung über mehr als 20 000 Kilometer. Die höchsten Erhebungen dieses Gebirges ragen aus dem Meer heraus, und zwar auf Inseln wie Island und den Azoren.

Afrika und Südamerika entfernen sich zurzeit um weitere zwei bis drei Zentimeter pro Jahr voneinander. Neben solchen langsamen Veränderungen gibt es allerdings auch abrupte. Ein Beispiel hierfür haben Bremer Wissenschaftler 2012 gemeinsam mit japanischen Kollegen bei einer Expedition mit dem Forschungsschiff „Sonne“ vor Japan untersucht. Dort schiebt sich die Pazifische Platte mit einer Geschwindigkeit von neun Zentimetern pro Jahr unter die Nordamerikanische Platte. Dabei verhaken sich die Platten und bauen starke Spannungen im Gestein auf. Wenn sich solche Spannungen ruckartig entladen, kann es zu schweren Erdbeben kommen. Dies geschah im März 2011 vor der Küste der japanischen Region Tohoku. Die ruckartige Anhebung des Meeresbodens übertrug sich auf die Wassermassen und löste einen gewaltigen Tsunami aus. Japanische Küstengebiete wurden verwüstet, und mehr als 18 000 Menschen starben.

Um mehr über die Auswirkungen des Erdbebens zu erfahren, haben die Wissenschaftler die Gestalt des Meeresbodens im Bereich des etwa siebeneinhalb Kilometer tiefen Japangrabens mithilfe von Echolotsystemen ermittelt und zudem Sedimentproben vom Meeresgrund untersucht. Schon vor ihrer Untersuchung war bekannt, dass aufgrund des Bebens die Erdkruste auf einer Länge von 400 Kilometern aufgerissen und Teile der japanischen Küste um bis zu fünf Meter nach Osten versetzt worden waren. Am Rand des Japangrabens waren es sogar 50 Meter. Nach den Erkenntnissen der Wissenschaftler führte dies dazu, dass großflächig Sedimentpakete absackten. Und nicht nur das: Die Erdplattengrenze in dem Gebiet verschob sich in oberflächennahen Bereichen gleich um zwei bis drei Kilometer nach Osten.

Solche Erkenntnisse sind bei Weitem nicht das Einzige, was Wissenschaftler bei der Erforschung der Vorgänge im und unter dem Meer staunen lässt. Viel Aufsehen haben auch die Beobachtungen erregt, die sie bei sogenannten Schwarzen Rauchern gemacht haben, die ebenfalls Thema der Ausstellung im Haus der Wissenschaft sind. Die schlotähnlichen Gebilde entstehen in Gebieten, in denen aufgrund vulkanischer Aktivitäten heiße Flüssigkeit mit aus dem Gestein gelösten Stoffen aus dem Meeresboden austritt. Metall-Schwefel-Verbindungen aus der Flüssigkeit lagern sich ab und bilden die Schwarzen Raucher. Die Wolken, die im Wasser wie schwarzer Rauch aufsteigen, enthalten fein verteilte Sulfidpartikel, das heißt Metall-Schwefel-Verbindungen. In solchen Gebieten sind in den Ablagerungen nicht nur Kupfer und Nickel, sondern zum Beispiel auch Silber und Gold zu finden.

Wie vielfältig die Phänomene sind, mit denen es Forscher in den Meeren zu tun haben, zeigen auch die Gesteinsproben, die zurzeit am Zentrum für Marine Umweltwissenschaften untersucht werden. Sie stammen vom Atlantis-Massiv, einem unterseeischen Bergmassiv, das sich auf rund 30 Grad nördlicher Breite im Atlantik befindet. Zu den Leiterinnen der Expedition in das Seegebiet gehört die Professorin Gretchen Früh-Green von der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich. Wie sie erklärt, liegt der Ursprung des Gesteins in mehreren Kilometern Tiefe im Erdmantel. Bei der Reaktion eines Minerals mit dem Seewasser entstünden Wasserstoff und Methan, die von Mikroorganismen als Energiequelle genutzt werden könnten. Von der weiteren Untersuchung der Proben erhoffen sich die Wissenschaftler Erkenntnisse über das Leben unter dem Meer.

Die Ausstellung „Meeresforschung im Land Bremen“ im Bremer Haus der Wissenschaft, Sandstr. 4/5, wird am Mittwoch, 3. Februar, um 17 Uhr eröffnet und dauert bis zum 26. März. Das Haus ist montags bis freitags von 10 bis 19 und sonnabends von 10 bis 14 Uhr geöffnet.

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