Die Tiefsee ist ein gewaltiger, scheinbar lebensfeindlicher Ort, durchbrochen nur von vereinzelten Oasen des Lebens. Solche Oasen entstehen beispielsweise, wenn Holzstämme auf den Meeresboden sinken, so genannte wood falls, wo sie für begrenzte Zeit reichhaltiges Leben erlauben. Eine neue Untersuchung von Wissenschaftlern des Bremer Max-Planck-Instituts wirft einen genauen Blick auf die Bewohner solcher wood falls und wie sie ihre Umgebung beeinflussen. Die Forscher zeigen, dass die versunkenen Stämme hochdynamische Lebensräume bilden und sehr wichtig für die Vielfalt und Verbreitung von Tieren ebenso wie Bakterien sind.

Nahrung ist knapp in der Tiefsee. Umso wichtiger sind Häppchen organischen Materials, die auf den Meeresboden sinken und dort auf kleinem Raum hochproduktive und artenreiche Gemeinschaften entstehen lassen. Solche Häppchen, so genannte food falls, können beispielsweise Seetang, Holz oder auch Walkadaver sein. Zwar beeinflussen sie einzeln gesehen nur einen kleinen Bereich des Meeresbodens, doch sind sie durchaus zahlreich und liefern jeweils große Mengen an Kohlenstoff in die Tiefseewüste.

Bau dir deinen eigenen food fall

Niemand kann vorhersehen, wo der nächste große food fall landet. Das macht den Forschern, die sie untersuchen wollen, das Leben schwer. Darum hat nun ein Team von Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie in Bremen und des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zetrum für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven seine food falls selbst gemacht und im Meer versenkt, um dann die Lebewesen, die sich an den Häppchen gütlich tun, genau zu erforschen.

"Wir wählten einige Baumstämme, die nach Größe und Alter genormt waren, nahmen sie mit an Bord unseres Forschungsschiffs und platzieren sie an kalten Quellen im östlichen Mittelmeer und in der norwegischen Nordsee", erklärt Erstautorin Petra Pop Ristova. Über die nächsten drei Jahre wurden die Stämme wiederholt beprobt, um ihre bakteriellen und tierischen Bewohner zu untersuchen. Anschließend wurden sie wieder vom Meeresboden geborgen und zur detaillierten Analyse ins Labor gebracht. Die Arbeit erfolgte im Rahmen eines gemeinsamen Forschungsprojekts namens DIWOOD der Max-Planck-Gesellschaft (MPG) und des französischen Nationalen Forschungszentrums CNRS.

Steter Wandel

"Wir konnten sehen, dass die versunkenen Holzstämme sehr dynamische Ökosysteme sind", sagt Pop Ristova. Beginnend mit holzbohrenden Muscheln, die unverzichtbar für die Zerkleinerung des Holzes sind, werden sie zügig von einer artenreichen Organismengemeinschaft besiedelt. Und diese Gemeinschaft verändert sich stetig. "Im östlichen Mittelmeer zum Beispiel folgten verschiedene Arten holzbohrender Muscheln aufeinander, während die Zahl der Spritzwürmer immer größer wurde." Gleichzeitig veränderte sich auch die Bakteriengemeinschaft, mit einem zunehmenden Anteil an Sulfatreduzierern und Sulfidoxidierern.

Noch etwas bemerkten die Forscher: Die Lebewesen, die an den Stämmen knabberten, unterschieden sich zwischen den untersuchten Meeresregionen. "Dies ist die erste Studie, die die Veränderung der Besiedlung an standardisierten Proben in verschiedenen Regionen vergleicht", so Pop Ristova. "Die Stämme hatten unterschiedliche Bewohner, je nachdem, ob wir sie im kalten Nordmeer oder im warmen Mittelmeer platziert hatten. Ob das an der unterschiedlichen Geographie oder an der unterschiedlichen Temperatur liegt, können wir noch nicht sicher sagen."

Nicht weit vom Stamm

Der Einfluss der wood falls beschränkt sich nicht auf den Stamm allein, sondern erstreckt sich auch auf den umliegenden Meeresboden. So nimmt beispielsweise die Sulfidproduktion im Umkreis des Stammes zu, ebenso wie die Anzahl der sulfatreduzieren Bakterien. Dieser Einfluss beschränkt sich jedoch auf wenige Meter rund um den Stamm. "Das ist bei anderen großen food falls, zum Beispiel Walkadavern, ganz anders", so Antje Boetius, Leiterin der HGF MPG Brückengruppe für Tiefsee-Ökologie und -Technologie und eine der Hauptautorinnen der Studie. "Der Einfluss eines abgesunkenen Wals reicht weit über den Kadaver hinaus und hält mehrere Jahrzehnte an. Die Zellulose aus dem Holz ist viel schwerer abzubauen als die Fette und Eiweiße aus einem Tierkörper, nur wenige spezialisierte Organismen können das überhaupt. Sogar die bohrenden Muscheln können das Holz nur mit Hilfe von Bakterien als Energiequelle nutzen. Außerdem lässt das Holz große, bewegliche Räuber wie Haie oder Schleimaale, die sich auf einen Kadaver stürzen würden, naturgemäß ziemlich kalt."

Von Ast zu Ast

Nichtdestotrotz: Die Holzstämme am Meeresboden haben eine weitreichende Auswirkung. Sie dienen als Trittsteine für die Bewohner von Tiefseequellen. Die heißen oder kalten Quellen der Tiefsee liegen oft viele hunderte Kilometer auseinander - ein weiter Weg für Bakterien oder die Tierlarven. "Auf den wood falls herrschen gute Bedingungen für diese Organismen. Hier können sie bei ihrer Verbreitung quasi eine Zwischenlandung einlegen", erklärt Pop Ristova.

Zentren der Produktivität und Biodiversität

Wenn in einem sonst nahrungsarmen Umfeld plötzlich große Mengen an Nahrung verfügbar werden, entstehen fruchtbare Ökosysteme, die eine hochspezialisierte und opportunistische Lebensgemeinschaft anlocken. In Folge bildet sich ein Lebensraum mit einem für die Tiefsee außerordentlich hohen Artenreichtum. Auch wenn die Stämme härter zu knabbern sind als ein toter Wal, spielen sie dennoch eine wichtige Rolle für das umliegende Ökosystem als Zentren der Vielfalt und als Trittsteine für die Bewohner der Tiefseequellen.

Originalveröffentlichung
Petra Pop Ristova, Christina Bienhold, FrankWenzhöfer, Pamela E. Rossel and Antje Boetius: Temporal and spatial variations of bacterial and faunal communities associated with deep-sea wood falls. PLOS ONE. DOI: 10.1371/journal.pone.0169906