Müll in 3000 Metern Tiefe

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DONNERSTAG
11. AUGUST 2011
Bildung & Wissen
Müll in 3000 Metern Tiefe
DIE FRAGE DES TAGES
Wie funktionieren Touchpads?
FOTO:
(EMSN)
BORIS
FISCHER
Viele Computer und
Handys lassen sich
durch Touchscreens bedienen. Die feinfühligen Oberflächen ersetzen Maus und Tastatur.
Wie funktioniert das?
Antwort: Für den Benutzer ist es einfach, den
Touchpad zu bedienen, doch dahinter
steckt eine ausgeklügelte Technik. Alle
Touchpads besitzen eine berührungsempfindliche Oberfläche und einen Kontroller,
der die Signale misst und an ein Betriebssystem weitergibt, wie die Deutsche Physikalische Gesellschaft erklärt.
Die Signalerzeugung kann auf verschiedenen Techniken beruhen. Am weitesten
verbreitet sind resistive und kapazitive
Touchpads. Resistive Touchpads benötigen Druck. Die Oberfläche besteht hier aus
zwei leitfähigen Schichten. Bei Berührung
wird die obere Schicht auf die untere gedrückt: Beide Schichten werden kurzzeitig
verbunden, ein Strom fließt – und das Signal entsteht. Resistive Touchpads können
mit einem Stift oder Handschuhen bedient
werden, erfassen aber stets nur einen Kontakt. Das typische Vergrößern der Ansicht
durch Auseinanderschieben zweier Finger
auf dem Bildschirm funktioniert nicht.
Kapazitative Touchpads basieren auf einem Netz von Elektroden. Hier können nur
leitende Gegenstände verwendet werden.
Da ein Finger elektrisch leitend ist, können
Ladungen an ihm abfließen, sobald er die
Oberfläche des Touchpads berührt. Dadurch ändert sich das elektrostatische Feld
zwischen den Elektroden. Andere Objekte
wie Stifte, Fingernägel oder Handschuhe
zeigen keine Wirkung. Das kapazitive Prinzip wird in der Regel für Smartphones und
SSU
Tablet-PC verwendet.
NACHRICHTEN IN KÜRZE
STERNSCHNUPPEN-STROM
Perseiden leuchten über Bremen
Bremen. In den nächsten Tagen regnet es
viele Sternschnuppen. Der Strom der Perseiden ist aber nur zu bewundern, wenn
das Wetter mitspielt. Den Höhepunkt erwarten Astronomen in der Nacht zu Sonnabend: Rund 100 Sternschnuppen pro
Stunde könnten dann aufblitzen. Ursache
des Phänomens ist der Komet Swift-Tuttle,
der eine Staubspur hinter sich herzieht. Die
Erde kreuzt diesen Schweif jedes Jahr im
August. Dann dringen Teilchen davon als
Meteore mit hoher Geschwindigkeit in die
Atmosphäre ein und verglühen. Der Durchmesser betrage oft nur etwa einen Millimeter, größere Objekte verursachen häufig
Feuerkugeln, erklärt Andreas Vogel, Leiter
des Bremer Olbers-Planetariums. Der
Punkt, aus dem die Sternschnuppen scheinbar kommen, befindet sich im Sternbild Perseus, weshalb der Schwarm Perseiden genannt wird. Die Beobachtungsbedingungen seien in diesem Jahr leider sehr ungünstig, weil der fast volle Mond die Beobachtung störe, so Vogel. In der Bremer Innenstadt werde man wegen der Lichtverschmutzung maximal 15 Sternschnuppen
pro Stunde sehen können. Die beste Beobachtungszeit beginnt ab ein Uhr nachts.
BEBEN VOR JAPANS KÜSTE
Tsunami ließ Eisberge entstehen
Paris. Der Tsunami vor Japans Küste hat in
der Antarktis neue Eisberge entstehen lassen. Satellitenbilder zeigen nach Angaben
der Europäischen Raumfahrtagentur (ESA)
vom Dienstag, dass die Riesenwellen mehr
als 13 000 Kilometer durch den Pazifik rasten und schließlich im Süden das Sulzberger Eisfeld trafen. Obwohl sie kaum noch
höher als 30 Zentimeter waren, konnten
die Wellen dort mehrere große Stücke Eis
abbrechen. Diese trieben nun in die RossSee, berichtete die ESA, deren Radarbilder
ihres Envisat-Satelliten von einem NASATeam ausgewertet wurden. Die größten Eisberge sind demnach rund 80 Meter dick.
Der Satellit sammelt täglich Radarbilder
der Antarktis, die über die MIRAVI-Website der ESA zur freien Verfügung stehen.
FOTO: KUNSTMANN VERLAG
BILDUNG IST...
„Die Zukunft
soll man
nicht voraussehen wollen,
sondern möglich
machen.“
Antoine de Saint-Exupery, französischer
Schriftsteller
(1900 bis1944)
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Geschredderte Schafe, Kühlschränke und Fischernetze gefährden das sensible Gleichgewicht am Meeresgrund
VON THILO RESENHOEFT
San Francisco·London. Geschredderte
Tierleichen, Öl, Kühlschränke, Gift und
Geisternetze: Der Mensch bürdet der Tiefsee eine gefährliche Last auf. Forscher der
größten Volkszählung der Meere legen
eine umfassende Bilanz vor. Demnach verstößt der Mensch vor allem gegen seine eigenen Interessen.
Der Mensch gefährdet das Leben in der
Tiefsee durch das illegale Entsorgen von
Müll, Chemikalien, Munition, durch verlorene Fischernetze oder Ölunfälle. Auch geschredderte Tierleichen, Ölfässer oder Autoreifen enden im Meer. Und die von Forschern des Census of Marine Life (COML)
zusammengestellte Liste der Bedrohungen
ist damit bei Weitem nicht zu Ende.
Im Zuge der insgesamt zehnjährigen Arbeit dieser bislang größten Volkszählung
in den Ozeanen gab es auch mehrere Tiefsee-Projekte. Sie werden nun im Journal
„PLoS One“ ausgewertet. Herangezogen
werden zudem Informationen aus der bereits veröffentlichten Literatur. Entstanden
ist eine Bestandsaufnahme dessen, was der
Mensch der Tiefsee zumutet.
Ein Autowrack am Meeresgrund vor der istriFOTO: DPA
schen Küste von Kroatien.
Das langsam wachsende Leben in der
Tiefsee ist vielfältig.
Bei einer Erkundungstour zwischen den
Philippinen und Indonesien sind Forscher
auf ein Tier gestoßen,
das mit seinen langen Armen einem Tintenfisch gleicht: der
Tintenfischwurm.
Extremer Lebensraum
Die Tiefsee ein besonders extremer und
empfindlicher Lebensraum. Die hoch spezialisierten Tiere wachsen im kalten Wasser nur sehr langsam und vermehren sich
spät, oft erst nach vielen Jahren. Ein einzelner Fischzug mit Netzen und stählernen
Trossen über Felsen mit Kaltwasserkorallen kann das Wachstum von Jahrhunderten in einem Moment und auf viele Jahrzehnte hinaus zerstören. Alle chemischen
und biochemischen Prozesse laufen nur
sehr langsam ab.
Der Planet ist zu 71 Prozent von Ozeanen
bedeckt, und die Hälfte dieser Region ist
tiefer als 3000 Meter. Noch ist wenig über
die Lebensgemeinschaften dort unten bekannt. Der Bereich der Tiefsee beginnt laut
den Autoren unterhalb von 200 Metern.
Dieser Lebensraum ist demnach 1368 Millionen Kubikkilometer groß. Gänzlich ohne
Licht ist der Bereich ab etwa 800 Metern.
Bis hinab zu sechs und sieben Kilometer
Tiefe sind Fische, Krebse, Würmer und
viele andere Tiere gefilmt worden.
Obwohl das Entsorgen von Müll auf hoher See 1972 verboten wurde, sind die Folgen bis heute spürbar, etwa in den ProbeFischzügen der Forscher oder auf Videobildern aus der Tiefe. 2000 Meter tief im Mittelmeer fanden sich Flaschen, Plastikfolien, Getränkedosen, Glühbirnen, Kühlschränke oder Autoreifen. Plastik kann
sich mit der Zeit in kleine Teile zerlegen,
von den Forschern „Tränen der Meerjungfrauen“ genannt. Tiere fressen die vermeintliche Nahrung, die aber vollkommen
unverdaulich ist und sterben vielfach. Gleiches gilt für Albatrosse und andere Seevögel, die an der Oberfläche nach Plastikgegenständen schnappen.
Die Vermüllung begann mit den Dampschiffen, deren Mannschaft die festen
Reste der Brennstoffe über Bord warf. Auf
dem steinharten Material siedeln einige
Meeresorganismen, heißt es in dem Report,
den Experten von neun international führenden Meeresforschungsinstituten verfassten. Sie vermuten, dass jährlich rund
6,4 Millionen Tonnen Müll ins Meer gelangen, der teils auch in die tiefen Bereiche
sinkt. Dort kann der Abfall durch Strömungen weiter verbreitet werden. Auch entlegene Regionen sind betroffen: Selbst vor
der antarktischen Halbinsel fanden sich
zwei Getränkedosen im Proben-Netz.
Bilder und Streifzüge aus 1000 bis 3000
Meter Tiefe zeigen einen Kühlschrank,
viele Plastikfolien, Glasflaschen, Langleinen und Netze. Für Letztere verwenden
die Vereinten Nationen den Begriff „Geisternetze“, denn in ihnen sterben weiterhin
Fische und andere Tiere. 1200 Meter tief im
Mittelmeer fand sich ein Netz, in dem sich
Krabben verheddert hatten. Die Autoren
FOTO: L.P. MADIN/
WOODS HOLE OCEANOGRAPHIC INSTITUTION
Ein Taucher in der Tiefsee vor Papua Neuguinea nähert sich den Resten eines Torpedo Bombers.
Menschen und ihr Müll nehmen immer mehr Einfluss auf das Leben am Meeresgrund. FOTO: DPA
Skrupellose Fischer nutzen BleichmittelbehälFOTO: DPA
ter, um Hummer hervorzulocken.
geht vermutlich keine Belastung aus: toten
Schafen und anderen Tieren, die über See
transportiert werden.
Große Schiffe haben für den Fall eines
Krankheitsausbruches sogar einen Hächsler an Bord. 1996 gingen 70 000 Schafe im
Indischen Ozean über Bord. Dem KeniryReport zufolge befinden sich jederzeit
300 000 Schafe und 10 000 Rinder auf Schiffen, die auf den Weltmeeren unterwegs
sind. „Es gibt keine Hinweise darauf, dass
Krankheiten auf Tiefsee-Bewohner übergegangen sind“, notiert das Team.
Im Puerto-Rico-Tiefseegraben wurden
vor 1980 Abfälle der Medikamenten-Produktion in 6000 Metern Tiefe versenkt. Zwischen 1973 und 1978 waren es 387 000 Tonnen. Viele der Stoffe waren für Wirbellose
giftig. Eine direkte Verklappung von Pillen
und Säften ist den Forschern nicht bekannt, aber von Land gelangen mit dem Abwasser viele der Abbauprodukte auch ins
Meer. Weitere Stoffe, die im Laufe der
Jahre mehr oder weniger tief deponiert
wurden: Fässer mit radioaktivem Abfall,
Säuren und andere Chemikalien, etwa Dioxine. Die fanden sich in Shrimps aus 2000
Meter Tiefe gar in höheren Konzentrationen als in Artgenossen aus 500 Metern.
Zudem gehen jährlich rund 10 000 Container bei Stürmen über Bord. Tausende
Schiffe sind im Lauf der Zeit gesunken. Öl
aus lecken Pipelines verklebt in der Tiefe
Korallen, viele seiner chemischen Bestandteile werden über große Entfernungen
transportiert.
Die Fischerei hat sich vielen Untersuchungen zufolge als nicht nachhaltig erwiesen. Durch Überfischung sind bereits viele
Bestände
zusammengebrochen.
Das
lenkte das Augenmerk auf noch unangetastete Fische in 1,5 Kilometer Tiefe – die aber
nur sehr langsam nachwachsen. Dort unten können die Bestände besonders schnell
erschöpft sein. Der vielfach als schlimmste
Spielart der Fischerei bezeichnete Fang
mit Grundschleppnetzen pflügt weite
Areale um und fördert außer der Zielart
große Anteile Beifang an Bord – der tot
oder sterbend wieder über die Reling geht.
weisen darauf hin, dass Plastik seit rund 60
Jahren preisgünstig herzustellen ist – viel
Zeit, um einen großen Müllberg in der
Tiefe entstehen zu lassen.
Vor der Ostküste der USA etwa wurde
von 1972 bis 1992 Klärschlamm versenkt,
2500 Meter tief. Darin enthalten sind unter
anderem kaum abzubauende organische
Verbindungen. Das ist ein kleiner Vorgeschmack auf das, was beim Abbau von Mineralien am Seeboden zu erwarten ist. Inzwischen haben neun Vertragsnehmer
ihre Claims abgesteckt und Gebiete bei der
International Seabed Authority geltend gemacht. Diese Organisation verwaltet die
Ressourcen am Boden der Hohen See. Es
gibt zahlreiche Mineralien am Meeresgrund: Kürzlich wurden große Vorkommen
der sogenannten Seltenen Erden im Pazifik
beschrieben: Ein Rohstoff, der zur Produktion vieler Hightech-Werkstoffe nötig ist.
Rohstoff-Abbau am Ozeangrund
Wie genau die Rohstoffe an die Oberfläche
geholt werden sollen, ist nicht klar. Aber
das darauf spezialisierte Unternehmen
Nautilus Minerals zeigt auf seiner Homepage große Unterwasser-Bulldozer und andere Förderanlagen. Das wird allen direkt
betroffenen Organismen sofort zum Verhängnis, und der aufgewirbelte Schlamm
wird ein zwei- bis fünffach größeres Gebiet
betreffen, schreiben die Meeresforscher.
Drei solcher Abbau-Projekte können eine
Fläche halb so groß wie Deutschland ernsthaft stören. Von einer anderen Art Müll
Forscher reagieren nur langsam
Der Einfluss des Menschen auf die Tiefsee
nimmt zu, schließen die Forscher. Zum
Ende des 20. Jahrhunderts sei dies vor allem durch die Müllentsorgung geschehen,
derzeit vor allem durch die Ausbeutung.
Die künftige Veränderung des Ökosystems
werde wohl auf den Klimawandel zurückgehen. „Eines der größten Probleme ist,
dass jene am schnellsten handeln, die die
Tiefsee als einen Dienstleistungslieferanten ansehen. Wissenschaftler und andere
Entscheider fallen dahinter zurück.“
Wirtschaftliche Interessen schafften Tatsachen, auf die Forscher nur langsam reagieren könnten – unter anderem bestimmt
durch den Zyklus ihrer Projektfinanzierung. So komme es zu einem Zeitverzug
zwischen der Wahrnehmung und der Erforschung einer Bedrohung der „tiefen Hälfte
des Planeten“.
Am Meeresgrund gewinnen Lebewesen Energie aus Wasserstoff
VON THILO RESENHOEFT
London·Bremen. Bremer Forscher beschreiben eine neue Energiequelle für das exotische Leben in der Tiefsee. Drei Kilometer
unter der Oberfläche ziehen Bakterien ihre
Energie aus Wasserstoff – eine biologische
Brennstoffzelle fürs Leben in ewiger Dunkelheit. Das Leben in der Tiefsee erscheint
mitunter fremd wie das von einem anderen
Planeten. In der lichtlosen Tiefe, viele Kilometer unter der Oberfläche liefert die
Sonne keine Energie. Die Organismen dort
unten greifen daher auf chemische Energie
zurück, um ihre Kohlenhydrate aufzubauen. Quelle ist unter anderem der Schwefelwasserstoff – ein widerwärtig riechendes und sehr giftiges Gas. In Anlehnung an
die Photosynthese auf der Erdoberfläche
sprechen Forscher von der Chemosynthese. Die damit wachsenden Bakterien bilden die Grundlage von Ökosystemen in
der Tiefe, in denen Muscheln, Würmer und
Krabben leben.
Viele Mitglieder dieser exotischen Lebensgemeinschaft können nur überleben,
weil sie eine enge Beziehung mit Bakterien
eingegangen sind. Durch diese Symbiose
besitzen sie ihr eigenes Kraftwerk. Bislang
waren nur zwei „Brennstoffe“ bekannt,
aus denen die Mikroorganismen Energie
gewinnen können: Schwefelwasserstoff
und Methan. Bremer Forscher fügen dieser
Liste nun einen dritten Treibstoff hinzu,
den Wasserstoff. Das Team um Nicole Dubilier vom Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie und ihre Kollegen vom Exzellenzcluster Marum an der Uni Bremen berichten über ihre Entdeckung im Fachjournal „Nature“.
Ort des Geschehens in der Tiefe sind
heiße untermeerische Quellen. Sie entstehen dort, wo die Erdplatten aneinandersto-
Muschelfelder in der Tiefsee: Bakterien ziehen
FOTO: MARUM
ihre Energie aus Wasserstoff.
ßen, Magma in die obere Erdkruste aufsteigt und das Seewasser aufheizt. Das löst
viele Mineralien aus der Erdkruste, bevor
es – rund 400 Grad Celsius heiß – am Meeresboden austritt. Oft ist es dann dunkel gefärbt, was den sogenannten hydrothermalen Quellen den Namen „Schwarzer Raucher“ eintrug.
In 3000 Metern Tiefe am Mittelatlantischen Rücken zwischen der Karibik und
den Kapverdischen Inseln findet sich das
Logatchev-Hydrothermalfeld,
berichtet
das Team. Hier registrierten die Forscher
die höchsten jemals an heißen Quellen gemessenen Konzentrationen an Wasserstoff.
In den Kiemen der dort lebenden Tiefseemuschel „Bathymodiolus puteoserpentis“
fand sich erstmals ein Bakterium, das statt
Schwefel auch Wasserstoff einsetzen kann,
um Energie zu gewinnen. Diese Reaktion
bildet der Mensch mit Brennstoffzellen
nach, in denen Wasserstoff und Sauerstoff
kontrolliert zu Wasser werden.
Bakterien, die diese Reaktion beherrschen, waren schon bekannt. Als Grundlage des Lebens in der Tiefsee sind sie aber
neu. Um sie untersuchen zu können, waren
die Forscher auf die Tiefseeroboter angewiesen. Die Muschelfelder um die heißen
Quellen herum erreichen einige Hundert
Quadratmeter Größe, berichten die Experten. Bis zu einer halben Million Individuen
lebten dort. Die Experimente deuten darauf hin, dass die Muscheln im LogatchevHydrothermalfeld bis zu 5000 Liter Wasserstoff pro Stunde umsetzen, rechnet Co-Autor Frank Zielinski vor. Die Bakterien in
den Kiemen, mit denen die Muscheln zusammenwirken, spielen demnach eine beachtliche Rolle als Primärproduzenten von
Energie und bei der Umwandlung dieser
Energie in Biomasse.
Mikrobiologen bezeichnen dieses Leben
auf der Basis anorganischer Verbindungen
als „lithotroph“ – als sich von Steinen ernährend. Dubilier und ihren Kollegen gelang es zudem, ein Enzym zu ermitteln und
zu isolieren, das für die Reaktion besonders
wichtig ist.
Auch die Symbiose-Partner anderer an
den heißen Quellen lebender Tiere – etwa
des Röhrenwurms „Riftia pachyptila“ oder
der Garnele „Rimicaris exoculata“ – besitzen dieses Schlüsselenzym. „Wir gehen
deshalb davon aus, dass die Fähigkeit, Wasserstoff als Energiequelle zu nutzen, unter
diesen symbiotischen Gemeinschaften
weit verbreitet ist, und zwar selbst dort, wo
der Wasserstoff in nur sehr geringen Mengen vorkommt“, erklärt Dubilier.