Überleben in der Tiefsee. Darstellung des Lebensraums sowie der Überlebensstrategien seiner Bewohner


Facharbeit (Schule), 2016
35 Seiten, Note: 1,0

Leseprobe

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1
FASZINATION TIEFSEE
"Das Phantom der Tiefsee" ­ so lautet der Bericht, den die ZDF-Reihe TERRA-X
im Jahre 2013 ausgestrahlt hat. In dieser Dokumentation wird von einem sagen-
umwobenen Seeungeheuer, dem Riesenkalmar Architeuthis berichtet, den See-
fahrer seit Jahrhunderten fürchten und den Walfänger in den Mägen von
Pottwalen gefunden haben [1]. Ein Team um den Ozeanographen und Biologen
T. Kubodera hat sich über zehn Jahre mit hohem technischen und apparativen
Aufwand bemüht, dem Riesenkalmar auf die Spur zu kommen. Im Jahre 2012 ist
es dem Team nach langer Suche gelungen, das sagenumwobene Tier erstmals in
der Menschheitsgeschichte in der Tiefsee live zu filmen [23].
Die ozeanischen Tiefen faszinieren aber auch mit Berichten über 4000 Jahre alte
Korallen, die dann mit Abstand zu den ältesten Lebewesen unseres Planeten
zählen. Ebenso begeistern Bilder von lebenden Fossilien wie dem 1938 entdeck-
ten Quastenflosser oder dem erst 2013 erstmals gesichteten Sechskiemen-
Kragenhai, der angeblich auch bereits vor 380 Millionen Jahren gelebt haben soll
[1]. Dieser hat offensichtlich nur durch den Schutz, den die großen Meerestiefen
bieten, den vor ca. 60 Millionen Jahren erfolgten Meteoriteneinschlag überlebt, der
zum Aussterben fast aller Urzeitlebewesen geführt hat. Auch andere skurrile Lebe-
wesen wie der Drachenfisch oder der Anglerfisch mit ihren riesigen Augen, Fang-
zähnen und dem überdimensionalen Maul tragen zur Faszination dieses Lebens-
raums bei.
Bei all diesen Lebewesen stellt sich die Frage, wie es ihnen gelungen ist, in einem
Lebensraum zu überleben, der scheinbar alle extremen Umweltbedingungen in
sich vereint: Extremer Druck in Verbindung mit dauerhafter Eiseskälte, Nahrungs-
armut kombiniert mit absoluter Dunkelheit sowie die unendliche Weite dieses
Lebensraums fordern spezielle Anpassungen der dort lebenden Spezies. Unge-
achtet dieser extremen Lebensbedingungen gibt es jedoch Überlebenskünstler
unter den Ozeanbewohnern, die sich an diese biologisch-physikalischen Gege-
benheiten angepasst haben. Ein besonders auffälliger Vertreter der ozeanischen
Tiefenbewohner ist sicherlich der Anglerfisch, der allein durch sein Aussehen
entsprechende Aufmerksamkeit erregt.

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In den folgenden Kapiteln werden zunächst die ozeanischen Zonen beschrieben
und der Begriff Tiefsee erklärt. Nach einem kurzen Überblick über die physika-
lischen Bedingungen im Lebensraum Tiefsee, wie z.B. Druck, dort herrschende
Temperaturen sowie die Lichtverhältnisse wird darauf eingegangen, mit welchen
physiognomischen und physiologischen Anpassungen ausgewählte Tiefseelebe-
wesen wie z.B. der Drachenfisch, der Anglerfisch, der Laternenfisch und der
Tripodfisch das Überleben in einem extremen Lebensraum meistern.
2
DER EXTREME LEBENSRAUM TIEFSEE UND SEINE SPEZIALISTEN
2.1 Überblick über die Tiefseezonen und ausgewählte charakteristische
Arten
Die Ozeane stellen den größten Lebensraum unseres Planeten dar, der sich über
mehr als 70% der Erdoberfläche erstreckt [2]. Weniger bekannt sind die einzelnen
Tiefenbereiche des Ozeans. Im folgenden Kapitel werden die unterschiedlichen
Zonen und deren Eigenschaften für die Biologie näher betrachtet.
2.1.1 Das Epipelagial und Mesopelagial
Das offene Meer, als Pelagial bezeichnet, wird in unterschiedliche Tiefenzonen
eingeteilt. Diese Tiefenbereiche und ihre jeweilige Flächenverteilung bezogen auf
die Gesamtoberfläche der Erde sind in Abb. 1 dargestellt.
Die Epipelagialzone stellt den oberflächennahen, vom Licht durchdrungenen,
euphotischen Bereich des Meeres dar, der mit einer Wassertiefe von 0 m bis
200 m ca. 5 % der gesamten Erdoberfläche ausmacht. In diese Zone dringt das
Sonnenlicht ein und ermöglicht den dort lebenden pflanzlichen Organismen Photo-
synthese. Unter dem Einfluss von Lichtenergie wandelt das an der Meeresober-
fläche lebende Phytoplankton mit Hilfe von Chlorophyll das im Wasser gelöste
Kohlendioxid (CO
2
) bzw. Kohlendioxid aus der Luft in organische Kohlenstoff-
verbindungen und Sauerstoff (O
2
) um. Das in dieser Zone lebende und Photosyn-
these betreibende Phytoplankton stellt den größten Anteil der Biomasse im Ozean

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dar und bildet die Basis für die Nahrungskette im Meer [24], denn es dient dem
Zooplankton und vielen höher entwickelten Fischarten als Nahrungsquelle.
Abb. 1: Schematische Abbildung der unterschiedlichen Tiefenzonen des Ozeans mit der zuge-
hörigen Flächenverteilung bezogen auf die Erdoberfläche, dem jeweiligen Lichteinfall sowie der
Temperatur und des Drucks. Die Tiefenskalierungen bis 200 m sowie unterhalb von 6000 m sind
nicht linear dargestellt [6].
In der Mesopelagialzone nimmt der Einfall des Sonnenlichts durch die Absorption
des Wassers exponentiell ab [7]. Abhängig vom Schwebstoffgehalt im Meer findet
bereits unterhalb einer Wassertiefe von 200 m keine Photosynthese mehr statt.
Das Pflanzenwachstum ist in diesem Bereich erheblich beeinträchtigt, sodass der
Grundbaustein der Nahrungskette entfällt [13]. In der Mesopelagialzone, auch
aphotische Zone genannt, beginnt die eigentliche Tiefsee [17], die zusammen mit
dem Bathypelagial und dem Abyssopelagial fast zwei Drittel der gesamten
Erdoberfläche umfasst. Die Tiefsee stellt mit Abstand den größten Lebensraum
unseres Planeten dar.

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Wie in Abb. 1 dargestellt, tritt in der oberen Mesopelagialzone die größte Anzahl
der im Meer lebenden Individuen pro Flächeneinheit auf [6]. In dieser Meereszone
finden sich viele Fische, die durch eine tageszyklische Vertikalbewegung zwischen
der Meeresoberfläche und der Meso- bzw. Bathypelagialzone dafür sorgen, dass
organisches Material von der artenreichen Oberflächenzone in die Tiefsee
transportiert wird und dort weiteren Lebewesen zur Verfügung steht [13]. Der
Laternenfisch, der die größte Biomasse der Tiefsee mit ca. 550 bis 600 Millionen
Tonnen [37] weltweit bildet, zählt zu den wichtigsten Vertretern dieser "Vertical
Migrators" [20]. Die erforderlichen Anpassungen des Laternenfisches zur Durch-
führung dieser für die Tiefsee so bedeutsamen Migration, die erst in den achtziger
Jahren gefunden und genauer untersucht wurde [14], soll in Kapitel 2.4.1 näher
beleuchtet werden.
In Abb. 2 sind ausgewählte physiologische und physiognomische Anpassungen
des Laternenfisches sowie des Drachenfisches dargestellt, die beide in der
Mesopelagialzone leben. Die "Vertical Migrators" weisen in der Regel einen
langen und schmalen Körperbau auf, sind im Falle des Laternenfisches klein und
sehr wendig und können mit Hilfe ihrer gut ausgebildeten Muskulatur große
Tiefendifferenzen innerhalb kurzer Zeit überwinden. Der Körper der Laternenfische
besitzt biolumineszente Photophoren an den Seiten und im Bauchbereich, mit
denen der Fisch seine Silhouette verschwimmen lässt, damit er von seinen
Feinden nur diffus wahrgenommen werden kann. Viele der Fische haben sehr
große Augen, um auch geringste Lichtstrahlen aufzufangen, die vom Restlicht
oder der Biolumineszenz anderer Tiere stammen.
Im Mesopelagial gibt es auch eine Vielzahl nicht wandernder Fische wie z.B. den
Drachenfisch (Trachinoidei) als typischen Vertreter, der in seiner Tiefenzone
verbleibt und dort auf seine Beute wie z.B. den energiereichen Laternenfisch oder
Krustentiere wartet. Seine Muskulatur ist nur wenig ausgebildet. Dennoch verfügt
der Drachenfisch auch über Anpassungen, die ihm das Überleben in der Tiefsee
ermöglichen. So zählt er zu den Fischen, die die Biolumineszenz als hoch
angepasste Fähigkeit zum Beutefang oder zur Kommunikation mit Artgenossen
einsetzen. Mit Hilfe der Biolumineszenz ist er nicht nur in der Lage, blaues Licht
mit geringer Lichtabsorption und damit großer Reichweite auszusenden, sondern

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auch rotes Licht, welches im Wasser eine geringere Reichweite hat [11], zu
emittieren. In Kapitel 2.3.3 wird auf die hohe Spezialisierung des Drachenfisches
mit Hilfe der Biolumineszenz näher eingegangen.
Tiefseezonen Typische Vertreter
Ausgewählte physiologische
und physiognomische
Anpassungen an die Tiefsee
Mesopelagial
200 m - 1000
m
Laternenfisch (,,Vertical Migrator")
[41]
Drachenfisch [44]
(,,Non-Migrator")
·
geringe Gesamtgröße
zwischen 2 und 10 cm
·
längliche, schmale
Körperform
·
ausgeprägte Muskulatur beim
,,Migrator" (Laternenfisch)
und wenig ausgeprägte
Muskulatur beim ,,Non-
Migrator" (Drachenfisch)
·
dunkle Körperfarbe
·
Biolumineszenz zur Jagd im
blauen und roten
Spektralbereich
·
sehr große, sensitive Augen
Bathypelagial
1000 m - 3000
m
Anglerfisch [43]
·
kugel- bzw. ellipsenförmige
Körper mit stark dehnbaren
Mägen
·
große Mäuler mit langen,
spitzen Zähnen
·
Größe bis zu einem Meter
oder mehr
·
reduzierte
Stoffwechselprozesse
·
schwach ausgeprägte
Muskulatur
·
Körperfarbe dunkel oder
farblos
·
kleine oder gar keine Augen

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Tiefseezonen Typische Vertreter
Ausgewählte physiologische
und physiognomische
Anpassungen an die Tiefsee
·
Ausgeprägte Biolumineszenz
zur Jagd oder zum Anlocken
von Beute und zur
Kommunikation
·
Sexualdimorphismus
Abyssopelagial
3000 m - 6000
m
Tripod-Fisch [42]
·
Orientierung über Tastorgane
oder Geruch
·
reduzierte
Stoffwechselprozesse
·
Körperfarbe dunkel oder
farblos
·
kleine oder gar keine Augen
[27]
·
ellipsenförmiger, langer
Körper mit Tentakeln
·
Größe von wenigen
Zentimetern
·
relativ stark ausgeprägte
Muskulatur
·
Hermaphrodit
Hadopelagial
6000 m -
11000 m
Wird in dieser Arbeit nicht betrachtet
Abb. 2: Die Zonen der Tiefsee und ausgewählte Lebewesen mit ihren selektiven, spezifischen An-
passungsmechanismen; für die angeführten Spezies überlappen sich die Lebensräume teilweise.
2.1.2 Das Bathypelagial und Abyssopelagial
Mit zunehmender Meerestiefe nimmt gemäß der Abb. 1 die Zahl der Lebewesen
mit exponentieller Näherung ab [6]. Als Ursachen werden nicht nur der steigende
hydrostatische Druck mit zunehmender Meerestiefe genannt, sondern auch die
absolute Dunkelheit und die nur noch ca. 2°C bis 4°C [17] betragende niedrige
Wassertemperatur, die so einen Lebensraum mit extremen Bedingungen bilden
[26]. Ausgewählte Vertreter der Bathypelagialzone sowie der Abyssopelagialzone
sind z.B. der Tiefsee-Anglerfisch (Ceratioidei) und der Tripod (Ipnopidae), die

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spezielle Anpassungsmechanismen im Tiefenwasser ausgebildet haben. Physio-
gnomisch besitzen Fische im Bathypelagial eher kugelförmige Körper mit über-
dimensional großen Mäulern. Wegen der in diesen Meerestiefen mangelnden
Biomasse warten Fische häufig monatelang auf Nahrung. Im Fall eines Beute-
fangs wird jedoch so viel Nahrung wie möglich aufgenommen, wobei die Größe
der Beute teilweise bis zu doppelt so groß sein kann wie die eigentliche Körper-
größe des Räubers [30]. Die Stoffwechselprozesse der wechselwarmen Lebe-
wesen sind wegen der geringen Wassertemperaturen reduziert und die Musku-
latur ist eher schwach ausgeprägt. Wegen ihrer dunklen Körperfärbung sind
Fische im Dunkel des Bathypelagial quasi unsichtbar. Einzig die Biolumineszenz
als steuerbare Lichtquelle ermöglicht es den Individuen, untereinander zu
kommunizieren oder das Licht gezielt für den Beutefang einzusetzen.
Mit weiter zunehmender Meerestiefe vergrößert sich der Wasserdruck stetig.
Neben der Fähigkeit, dem extremen Druck zu widerstehen, worauf in Kapitel 2.2
näher eingegangen wird, verzichten Fische in der Abyssopelagialzone weitgehend
auf Licht emittierende Organe. Sie haben stattdessen ausgeprägte Tast- und
Geruchssinne entwickelt, mit deren Hilfe sie die Duftsignale von Fischen bzw.
Kadavern oder die elektromagnetischen Impulse ihrer Beutetiere aufspüren
können. Die Stoffwechselprozesse sind reduziert, der Körper ist dunkel oder
farblos und die Augen sind weitgehend zurückgebildet.
Da das Zusammentreffen von Tieren gleicher Spezies in den Weiten der Meere
selten ist, haben Tiefseespezialisten verschiedene Mechanismen entwickelt, um
sich fortpflanzen zu können. Die Tiefsee-Anglerfische fallen durch einen Sexual-
dimorphismus auf, wobei sich Weibchen und Männchen sowohl im Körperbau,
Körpergröße, Körperfunktionen und Verhalten deutlich unterscheiden. Während
das Männchen nur etwa 6 bis 10 mm groß wird, erreichen Weibchen eine
Körpergröße von ca. 10 cm bis 1,20 m und werden damit bis zu 500.000 Mal
schwerer als ihre männlichen Artgenossen [15,25]. Weibchen besitzen eine angel-
artige Antenne, an deren Spitze ein Leuchtorgan sitzt, welches mit Hilfe von
Biolumineszenz Beutetiere oder männliche Sexualpartner anlockt. Wenn sich die
Geschlechtspartner in der Weite der Tiefsee finden, verbeißt sich das Männchen
am Bauch des Weibchens, wie in Abb.3 dargestellt [28,39]. Seine Zähne und sein

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Maul bilden sich zurück, die Haut verschmilzt mit der des Weibchens und die Blut-
kreisläufe vereinigen sich. Das Männchen wird fortan nur noch vom Weibchen er-
nährt und stellt seinerseits als Sexualsymbiont seine Spermien zur Verfügung
[25,28].
Abb.3: Weiblicher Tiefseeanglerfisch mit seinem wesentlich kleineren Männchen als Sexual-
symbiont [39].
Ein weiterer hoch spezialisierter Tiefseefisch ist der Tripodfisch (Ipnopidae), der in
900 m bis 4000 m Tiefe knapp über dem Meeresgrund lebt. Neben den winzigen
Augen, die im Zuge der Evolution wegen der absoluten Dunkelheit zurückgebildet
wurden, besitzt der Tripod drei antennenartige, lange Flossen (siehe Bild in Abb.
2), mit deren Hilfe er über dem Meeresgrund schwebt und auf Beute wartet, die
ihm die Meeresströmung entgegentreibt [27]. Seine Fortpflanzungsstrategie ist
noch höher spezialisiert als beim Anglerfisch. Da es wegen der großen Weite der
Tiefsee nur wenig wahrscheinlich ist, dass Artgenossen unterschiedlichen
Geschlechts aufeinandertreffen, vereint der Tripod sowohl weibliche als auch
männliche Geschlechtsmerkmale in sich. Deshalb kann er sich beim Zusammen-
treffen mit Artgenossen immer fortpflanzen. Als Hermaphrodit ist er im Extremfall
sogar in der Lage, sich selbst zu befruchten und damit das Überleben seiner Art in
der Tiefsee zu sichern.
Die tiefste Meerwasserzone wird als Hadopelagial bezeichnet. Sie beginnt am
unteren Ende der Abyssopelagialzone in ca. 6000 m Tiefe und reicht bis an die
tiefste Stelle der Weltmeere, den Marianen-Graben mit ca. 11000 m Tiefe. Hier

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herrschen Drücke von ca. 1100 bar und kaum ein Lebewesen kann diesem Druck
standhalten. Gemäß Abb. 1 nimmt dieser Bereich weniger als 2 % der Erdober-
fläche ein und soll daher im Rahmen dieser Arbeit nicht weiter betrachtet werden.
In den folgenden Kapiteln wird nun näher auf ausgewählte physiologische
Mechanismen eingegangen, mit deren Hilfe Tiefseespezialisten in ihrem extremen
Lebensraum überleben können.
2.2 Die Anpassung an die extremen Druckverhältnisse in der Tiefsee
Einer der bekanntesten Eigenschaften der Tiefsee ist sicherlich der hohe Druck in
großen Wassertiefen. Aus physikalischer Sicht bestimmt sich der hydrostatische
Druck p in der Tiefsee in Abhängigkeit der Wassertiefe h nach dem Pascal`schen
Gesetz p(h) =
h + p
o
, wobei
die Dichte für Wasser (
1000 kg/ dm
3
), g die
Erdbeschleunigung (
9,81 m/s
2
), h die Wassertiefe und p
o
der Luftdruck über der
Wassersäule ist (
10
5
Pa, also Atmosphärendruck). Demnach steigt der Wasser-
druck mit zunehmender Tiefe etwa um 1 bar, entsprechend 10
5
Pa pro 10 m
Wassersäule, so dass in einer Tiefe von 1000 m ein Wasserdruck von ca. 100 bar
(10
7
Pa) herrscht, entsprechend einer Gewichtskraft von 1000 t/m
2
bzw.
100 kg/cm
2
.
Vor allem für die dauerhaft in der Tiefsee lebenden Organismen ergeben sich aus
dem hydrostatischen Druck hohe Belastungen. Wenn man die Körperform eines
Drachenfisches näherungsweise als elliptisch betrachtet und seine Körper-
oberfläche A bei einer Länge von l = 30 cm und einer Körperhöhe von h = 10 cm
mit ca. 0,1 m
2
abschätzt (A =
* l * h), so lastet auf einem Drachenfisch in einer
Tiefe von 4000 m eine Gewichtskraft von 400 t, die von allen Seiten auf ihn
einwirkt.
An dieser Stelle sei erwähnt, dass durch den hohen Druck die Erforschung der
Tiefseezonen und deren Bewohner außerordentlich schwierig ist. So wurden für
die Erforschung großer Meerestiefen spezielle hochdruckresistente Tauchroboter
(ROV = remotely operated vehicles) entwickelt, die den großen Drücken stand-
halten. Auf einen kugelförmigen Tauchroboter mit einem Kugeldurchmesser von
Ende der Leseprobe aus 35 Seiten

Details

Titel
Überleben in der Tiefsee. Darstellung des Lebensraums sowie der Überlebensstrategien seiner Bewohner
Note
1,0
Autor
Jahr
2016
Seiten
35
Katalognummer
V376192
ISBN (eBook)
9783668531192
ISBN (Buch)
9783668531208
Dateigröße
975 KB
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Tiefsee, Biologie, Zoologie, Tiefenzonen, Population, Biolumineszez, Laternenfisch, Drachenfisch
Arbeit zitieren
Tobias Amon (Autor), 2016, Überleben in der Tiefsee. Darstellung des Lebensraums sowie der Überlebensstrategien seiner Bewohner, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/376192

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