1977 machte die Besatzung des Tauchboots Alvin nahe der Galapagosinseln eine Entdeckung, die unser Verständnis des Lebens auf der Erde revolutionierte. In 2.500 Metern Tiefe, in einer sonnenlosen Zone mit enormem Druck und Wasser, das mit giftigem Schwefelwasserstoff und Metallen gesättigt ist, entdeckten sie dichte Gemeinschaften von Lebewesen. Es handelte sich um Hydrothermalquellen – sogenannte „Schwarze Raucher“ –, die von Magma auf 400 °C erhitztes Wasser ausstießen. Um sie herum wimmelte es von Leben: riesige Röhrenwürmer, Muscheln und Krebse, die der Wissenschaft bis dahin unbekannt waren.
Werbung
Die entscheidende Entdeckung war, dass diese Ökosysteme nicht auf Sonnenlicht angewiesen sind. Die Nahrungskette basiert hier auf chemosynthetischen Bakterien, die Schwefelwasserstoff und andere chemische Verbindungen oxidieren und so Energie für die Synthese organischer Materie gewinnen. Die Bakterien bilden dichte Matten und leben zudem in Symbiose mit Tieren. Dies bewies, dass Leben völlig isoliert von der Oberfläche existieren kann und sich dabei auf geochemische Energie stützt – eine Entdeckung von enormer Bedeutung für die Suche nach Leben auf anderen Planeten.
Die beeindruckendsten Bewohner hydrothermaler Quellen sind die Vestimentiferen – riesige Röhrenwürmer (Riftia pachyptila), die eine Länge von 2–3 Metern erreichen. Sie besitzen weder Mund noch Darm: In ihrem Körper befindet sich ein Organ namens Trophosom, das mit chemosynthetischen Bakterien gefüllt ist. Die Würmer nehmen Schwefelwasserstoff und Sauerstoff über federartige Ausstülpungen (Flammenkiemen) auf, und die Bakterien versorgen sie mit organischer Substanz. Diese Würmer wachsen unglaublich schnell (bis zu 80 cm pro Jahr) und leben jahrzehntelang.
Riesenmuscheln (Calyptogena magnifica), die ebenfalls in Symbiose mit Bakterien leben, kommen neben den Röhrenwürmern vor. Ihre Kiemen enthalten Milliarden chemosynthetischer Bakterien, die die Weichtiere ernähren. Die Weichtiere erreichen eine Länge von 20–30 cm – eine enorme Größe für Tiefseearten. Sie bilden dichte Ansammlungen um die Hydrothermalquellen und erzeugen so „Felder“ aus weißen Schalen auf dem schwarzen Basalt.
Auch Krebse, Garnelen und andere Krustentiere haben hier ihren Platz gefunden. Boxerkrabben (Gattung Kiwa) besitzen behaarte Scheren, die mit fadenförmigen Bakterien bedeckt sind, welche ihnen vermutlich als Nahrung dienen. Tiefseegarnelen (Rimicaris exoculata) haben zu dünnen Platten reduzierte Augen, verfügen aber über Sinnesorgane am Kopf, mit denen sie Infrarotstrahlung von heißen Fontänen wahrnehmen können. Die Garnelen bilden Ansammlungen von Tausenden um die Hydrothermalquellen und bedecken diese mitunter mit einem lebenden Teppich.
Jede Hydrothermalquelle ist ein vorübergehendes Phänomen. Tektonische Aktivitäten können die Wasserzufuhr unterbrechen, woraufhin die Lebensgemeinschaft abstirbt. Das Leben verschwindet jedoch nicht vollständig: Larven treiben durch die Wassersäule und besiedeln neue Hydrothermalquellen, die sich entlang der mittelozeanischen Rücken bilden. Genetische Studien zeigen, dass Lebensgemeinschaften in verschiedenen Abschnitten des mittelozeanischen Rückens miteinander verbunden sein und so über den gesamten Planeten verstreute Metapopulationen bilden können.
Heute wurden hydrothermale Quellen in allen Ozeanen entdeckt. Die bekanntesten befinden sich am Ostpazifischen Rücken, im Atlantik (Mittelatlantischer Rücken), im Indischen Ozean und in arktischen Gewässern. 2015 wurde vor der Küste Mexikos im Golf von Kalifornien eine einzigartige Quelle entdeckt. Hier, in 3.800 Metern Tiefe, stoßen sogenannte „Raucher“ 290 °C heißes Wasser aus, umgeben von neuen Arten von Röhrenwürmern und Weichtieren.
Die Erforschung hydrothermaler Ökosysteme ist nicht nur für die Biologie von Bedeutung. Aus den heißen Lösungen ausgefällte Mineralien (Kupfer, Zink, Gold, Silber) haben das Interesse von Bergbauunternehmen geweckt. Dies hat Bedenken hinsichtlich des Tiefseebergbaus aufgeworfen, der einzigartige Lebensgemeinschaften zerstören könnte, bevor sie erforscht werden können. Die Internationale Meeresbodenbehörde (ISA) erarbeitet derzeit Vorschriften, doch Wissenschaftler fordern die Einrichtung von Schutzgebieten, in denen der Abbau von Bodenschätzen verboten wäre.