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Auf dem Tiefsee-Holzweg: Versunkene Baumstämme als vielfältiger und dynamischer Lebensraum

26.01.2017

Die Tiefsee ist ein riesiger, scheinbar lebensfeindlicher Ort, nur vereinzelt finden sich Oasen des Lebens. Solche Oasen entstehen beispielsweise, wenn Holzstämme auf den Meeresboden sinken, 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 des abgesunkenen Holzes 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 für das Tiefseeleben ist es, wenn größere Mengen organischen Materials auf den Meeresboden sinken. Dort lassen sie auf kleinem Raum hochproduktive und artenreiche Gemeinschaften entstehen. Solch lokaler Nahrungsreichtum kann durch abgesunkenen Seetang, Holz oder auch Walkadaver entstehen. Zwar beeinflussen diese jeweils nur einen kleinen Bereich des Meeresbodens, doch liefern sie jeweils große Mengen an Kohlenstoff in die Tiefseewüste. 

Stämme versenken

Niemand kann vorhersehen, wo genau treibendes Holz zum Meeresboden absinkt. Das macht es den Forschern schwer, die die Besiedlung von Stämmen zu untersuchen. Darum hat ein Team von Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie in Bremen und des Alfred-Wegener-Instituts Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven gezielt Baumstämme in verschiedenen Meeresregionen versenkt, um die Besiedlung des Holzes genau zu erforschen.

“Wir wählten einige Baumstämme, die nach Größe und Alter genormt waren, nahmen sie mit an Bord unseres Forschungsschiffs und platzierten 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 Wassertemperatur in der Tiefsee liegt, können wir noch nicht sicher sagen.”

Nicht weit vom Stamm

Der Einfluss des versunkenen Holzes erstreckt sich auch auf den umliegenden Meeresboden, wo auch immer Holzsplitter hinfallen. So nimmt beispielsweise die Sulfidproduktion im Umkreis des Stammes zu, ebenso wie die Anzahl der sulfatreduzierenden Bakterien. Dieser Einfluss beschränkt sich jedoch auf wenige Meter rund um den Stamm. 

Vorbereitungen an den Baumstämmen
Letzte Vorbereitungen an den Baumstämmen, ehe sie versenkt werden. Für jedes Experiment wurden je ein großer und mehrere kleine Stämme mit Hilfe eines Tauchroboters am Meeresboden deponiert. (Quelle: C. Bienhold/Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie)
Frisch versenkter Stamm im norwegischen Nordmeer.
Frisch versenkter Stamm im norwegischen Nordmeer. (Quelle: MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen)
Beprobung eines stark zersetzten Stammes mit dem Tauchroboter QUEST.
Beprobung eines stark zersetzten Stammes mit dem Tauchroboter QUEST. (Quelle: MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen)
Natürlicher wood fall mit Seeigeln und holzbohrenden Muscheln im östlichen Mittelmeer.
Natürlicher wood fall mit Seeigeln und holzbohrenden Muscheln im östlichen Mittelmeer. (Quelle: MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen)

“Das ist bei an­de­ren Nah­rungs­ein­trä­gen, 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. Die gro­ßen, be­weg­li­chen Räu­ber wie Haie oder Schlei­maa­le, die sich auf ei­nen Walka­da­ver stür­zen, kön­nen mit Holz nichts an­fan­gen.“

Dennoch sind die Holzstämme am Meeresboden wichtig für das Leben in der Tiefsee. Sie dienen als Trittsteine für die Bewohner von heißen und kalten Quellen. Diese liegen oft viele hunderte Kilometer auseinander – ein weiter Weg für Bakterien oder die Tierlarven. “Bei der Zersetzung von Holz durch Bakterien entstehen 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 also 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 schwieriger zu verdauen 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


 



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