Die Faszination des Meeres

WISSEN
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WIE GEHT DAS?
Radioaktivität
versorgt Bakterien
Aufsehen erregende Theorie vorgestellt
Von unserem Redakteur
Jürgen Wendler
BREMEN. Ohne Kohlenstoff kein Leben:
Dies lernen schon Schulkinder. Organisches Material besteht aus Kohlenstoff-Verbindungen. Und wie andere Lebewesen, so
benötigen auch Menschen solches Material
aus Pflanzen und Tieren, um zu überleben.
Mit Hilfe von Sauerstoff wird dieses Material im Körper in Energie umgewandelt.
Was aber, wenn kein Sauerstoff vorhanden ist? Dass selbst unter solchen Bedingungen Energie gewonnen werden kann, beweisen Mikroorganismen, die sich an extrem lebensfeindliche Bedingungen – zum
Beispiel im Meeresboden – angepasst haben. Statt Sauerstoff nutzen sie chemische
Verbindungen wie Sulfat.
Noch schwieriger jedoch wird es, wenn
kein oder nicht genügend organisches Material zur Energiegewinnung zur Verfügung
steht. Selbst dann scheint aber Leben möglich zu sein. Wissenschaftler haben dies jetzt
anhand von Mikroorganismen, die tief im
Meeresboden leben, zeigen können. Sie liefern eine Erklärung dafür, die nicht nur die
Phantasie vieler Forscher beflügeln dürfte:
Entsprechende Vorgänge wären nämlich
auch auf anderen Planeten vorstellbar.
Professor Dr. Bo Barker Jørgensen vom
Bremer Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie hatte zusammen mit Kollegen
bei Bohrungen im Pazifischen Ozean im
Meeresboden Proben von bis zu 400 Meter
tief liegenden Sedimenten gewonnen und
war darin auf Leben gestoßen. In den oberen Sedimenten ermittelten die Forscher bis
zu 100 Millionen einzellige Organismen pro
Milliliter. Tiefer unten – in den bis zu 35 Millionen Jahre alten Sedimenten – waren es
immerhin noch eine Million.
NR. 270 · FREITAG, 17. NOVEMBER 2006
Die Faszination
des Meeres
Lesebuch bietet mehr als trockene Forschungsberichte
Von unserem Redakteur
Jürgen Wendler
BREMEN. Das Meer bedeckt mehr als zwei
Drittel des Planeten Erde. Es bietet Winzlingen wie Algen und Krill ebenso eine Heimat wie riesigen Walen. Es ernährt einen
Großteil der Menschheit. Und es trägt wesentlich dazu bei, den Anteil des Treibhausgases Kohlendioxid in der Atmosphäre zu
verringern. Der Erforschung des Meeres
widmen sich auch im Land Bremen zahlreiche Wissenschaftler. Deshalb ist es kein Zufall, dass genau hier jetzt ein lesenswertes
Buch zu diesem Thema erschienen ist.
„Faszination Meeresforschung“ lautet
der Titel des mehr als 460 Seiten starken
Werkes, zu dessen Herausgebern Professor
Dr. Gotthilf Hempel zählt. Der Meeresbiologe war von 1981 bis 1992 Direktor des Bremerhavener Alfred-Wegener-Instituts für
Polar- und Meeresforschung und anschließend bis 1997 Direktor des Instituts für Ostseeforschung in Rostock-Warnemünde. Bremens Ex-Bürgermeister Dr. Henning Scherf
machte ihn zum „Persönlichen Berater des
Präsidenten des Senats für den Wissenschaftsstandort Bremen/Bremerhaven“.
In dem neuen Lesebuch, das mit Unterstützung der Stiftung Alfred-Wegener-Institut
für Polar- und Meeresforschung entstanden
ist, haben Hempel und seine beiden Mitherausgeberinnen mehr als 90 Einzelbeiträge
unterschiedlicher Fachleute versammelt.
Die Palette der Themen reicht von der Physik des Ozeans über dessen Bewohner, unterschiedliche Ökosysteme und biologische
Prozesse wie den Kohlenstoff-Kreislauf bis
hin zu Fragen der Fischerei und des marinen Umweltschutzes. Korallenriffe werden
ebenso ausführlich erörtert wie Muschelbänke, das Leben der Humboldtpinguine
am Rande der chilenischen Atacamawüste,
der Fang von Kabeljau und Hering oder der
Bau von Windkraftanlagen. Weitere Themen sind die tropischen Küstenzonen, das
arktische Meereis sowie Nord- und Ostsee.
Wie das Salz in die Ostsee kommt
Dass die Ostsee mit ihren 390 000 Quadratkilometern nur unwesentlich größer ist als
Deutschland mit seinen 357 000, ist nur eine
von zahlreichen interessanten Informationen, die das Buch bereithält. „Die Ostsee
hat eine junge, bewegte Geschichte von ungefähr 10 000 Jahren, während der Atlantik
schon einige 100 Millionen Jahre alt ist. Bevor die Ostsee entstand, war das Gebiet von
Gletschern bedeckt“, heißt es.
In das Randmeer, das auch als Baltisches
Meer bezeichnet wird, fließt ständig Süßwasser aus einem großen Einzugsgebiet.
Salzwasser aus der Nordsee dringt hingegen nur in unregelmäßigen Abständen über
die dänische Beltsee ein. Dieses salzige Wasser muss flache Schwellen überwinden, um
in die Ostsee zu gelangen. Weil es schwerer
ist als das Süßwasser, strömt es am Meeresboden entlang in Richtung Osten und füllt
nach und nach die tiefen Becken. Besonders
im Winter gelangt Salzwasser in das Randmeer. In dieser Zeit drücken starke Westwinde salz- und sauerstoffreiches Nordseewasser durch die Meerengen bei Dänemark.
Die besondere Situation hat zur Folge,
dass es im Durchschnitt 30 Jahre dauert, ehe
das Wasser der Ostsee vollständig ausgetauscht ist. In der Nordsee geschieht dies innerhalb von vier Jahren. „Schadstoffe, die
einmal in die Ostsee gelangen und im Wasser gelöst sind, werden daher nur sehr langsam heraustransportiert“, heißt es in dem Lesebuch, das neben den informativen Texten
viele Bilder und Grafiken enthält.
Viele Zahlen zur Fischerei
Ein anderes, aber aus deutscher Sicht ebenfalls sehr nahe liegendes Thema ist die Fischerei. Ihr ist in dem Werk ein ganzer Abschnitt mit einer Reihe von Beiträgen gewidmet. In seinem einführenden Artikel zeichnet Dr. Werner Ekau vom Bremer Zentrum
für Marine Tropenökologie ein dramatisches Bild der Situation. Seit vielen Jahrzehnten steige die Nachfrage nach Fisch,
und bei ihrem Bemühen, sie zu befriedigen,
nehme die Fischindustrie weder auf die
Laichzeiten der Tiere noch auf sinkende Bestände Rücksicht. Die Zahlen sprechen eine
deutliche Sprache. Um 1900 wurden in aller
Welt pro Jahr etwa vier Millionen Tonnen
Fisch aus dem Meer gezogen. Zu Beginn
des Ersten Weltkriegs waren es zehn, Ende
der dreißiger Jahre knapp 20. Heute sind es
zwischen 80 und 88 Millionen Tonnen.
In Japan, das neben den USA, China,
Peru und Indonesien zu den Ländern mit
den größten Fangmengen zählt, wird besonders viel Fisch gegessen: Ein Japaner verzehrt im Durchschnitt mehr als 60 Kilogramm pro Jahr. Zum Vergleich: Ein Deutscher bringt es nur auf gut 15 Kilogramm. Allerdings hat auch hierzulande der Konsum
stark zugenommen. 1988 waren es noch
12,6 Kilogramm Fisch, die ein Deutscher im
Durchschnitt pro Jahr aß. 1923, so Ekau, sei
in Deutschland nur das verzehrt worden,
was die Fischer des eigenen Landes aus
dem Meer gezogen hätten: 3,5 Kilogramm
pro Person und Jahr.
Wie schwierig es ist, den hohen Bedarf zu
befriedigen, ohne Schäden in der Natur anzurichten, zeigen auch die Aquakulturen.
Bei Ekau liest sich das so: „Für einen Großteil der in Aquakulturen gezogenen Fische
müssen wir andere Fische zum Verfüttern
fangen. Forelle und Lachs, als von Natur aus
Man muss kein Meeresforscher sein, um der Faszination solcher Bilder zu erliegen.
räuberische Arten, benötigen hochwertiges
Futter mit einem hohen Eiweißanteil, der
mindestens teilweise aus Fischmehl
stammt. Für die Shrimp-Kultur gilt Ähnliches. Hier verlagern wir also das Problem.“
Hinzu komme die Verschmutzung des Wassers zum Beispiel durch Medikamente und
der Flächenbedarf solcher Kulturen, der unter anderem zur Vernichtung von Mangrovenwäldern beitrage.
FOTO: DPA
EIN LESEBUCH AUS BREMEN
Das Lesebuch „Faszination Meeresforschung“
richtet sich an Schüler, Lehrer, Studenten und
andere, die sich für das Meer, seine Bewohner
und die Arbeit von Meeresforschern interessieren. Herausgeber sind Gotthilf Hempel, Irmtraut
Hempel und Sigrid Schiel. Das Buch ist im Bremer Hauschild-Verlag erschienen und kostet
39,50 Euro.
Schon die Frühmenschen ernährten sich vielseitig
Zahnschmelz aus 1,8 Millionen Jahre alten Backenzähnen gibt Aufschluss über Speiseplan
WASHINGTON (DPA). Mit Hilfe des Zahn- wegen eines zu einseitigen Speiseplanes Primaten sei. „Diese Vielfalt erlaubt es dem
schmelzes aus 1,8 Millionen Jahre alten Ba- ausgestorben sei. Nun müssten andere biolo- modernen Menschen, Nahrung aus aller
ckenzähnen haben Forscher herausgefun- gische, soziale oder kulturelle Gründe für Welt zu essen“, schreibt Mitautor Thure CerBakterien unter einem Fluoreszenz-Mikroden, wie der Speiseplan von Frühmenschen das Aussterben des auch Paranthropus ge- ling von der Universität von Utah in Salt
skop. Farbstoffe lassen sie gelb leuchten.
aussah. Die Hominiden namens Australopi- nannten Hominiden untersucht werden, Lake City.
thecus ernährten sich demnach äußerst viel- sagt Mitautor Matt Sponheimer von der UniDa der Paranthropus keine Werkzeuge beDie Sedimente entstehen, wenn organi- seitig, nämlich von Blättern, Früchten, Sa- versität von Colorado in Boulder. Paranthro- nutzt, sich aber dennoch vielseitig ernährt
sches Material im Wasser zu Boden sinkt men, Wurzeln, Knollen und möglicherweise pus lebte in Afrika, starb jedoch aus, als das habe, lasse sich zudem folgern, dass Werkzeuge für die Evolution des Menschen doch
und sich ablagert. Im Laufe der Zeit folgt so auch Tieren. Wie die Wissenschaftler im Klima trockener wurde.
Die Studie zeige, dass eine vielseitige Er- keine so große Rolle gespielt hätten wie bisSchicht auf Schicht. Wie Jørgensen erklärt, Fachjournal „Science“ betonen, ist damit
enthalten die Ablagerungen zwar Kohlen- die These widerlegt, dass die Primatenart nährung schon seit jeher ein Merkmal von lang angenommen.
stoff-Verbindungen, doch die Menge des
für Mikroorganismen verwertbaren Materials nimmt mit zunehmender Tiefe ab. „Dieses Material kann zum Beispiel in Form von
Rohöl vorkommen, das für Mikroorganismen wie Bakterien nur schwer abbaubar
Erbgut des Seeigels ähnelt zu großen Teilen dem des Menschen
ist“, betont der Wissenschaftler. Auf Grund
seiner Daten gelangte er zu dem Schluss, WASHINGTON (DPA). Indem sie das Erbgut
dass die Zellen bei der vorhandenen Ener- des Purpur-Seeigels entziffert haben, eröffgiemenge aus organischem Material tau- nen Wissenschaftler der medizinischen Forsend Jahre bräuchten, um sich zu teilen. schung neue Perspektiven. Der Seeigel ist
„Diese extrem lange Zeit ist mit dem jetzi- ein beliebter Modell-Organismus für die
gen Verständnis von Biologie nicht in Ein- Wissenschaft. Er ist deutlich enger mit dem
Menschen verwandt als andere Modell-Orklang zu bringen“, sagt er.
Jørgensen und seine Kollegen fanden ganismen wie etwa die Fruchtfliege oder Faaber eine andere Erklärung, die sie jetzt im denwürmer.
Das Erbgut des vorwiegend in BrandungsWissenschaftsjournal „Science“ vorgestellt
haben. „Im Boden gibt es Stoffe wie Kalium, zonen lebenden Stachelhäuters bestehe aus
Thorium und Uran, die radioaktive Strah- 814 Millionen Einzelbausteinen, so genannlung abgeben“, so der Professor. Diese ten Basenpaaren, berichtete die Gruppe um
Strahlung sei auch der Grund für die Wärme George Weinstock vom Baylor College of
im Innern des Planeten. Wenn zudem Was- Medicine in Houston (US-Bundesstaat Teser vorhanden sei, geschehe Folgendes: Die xas). Diese bildeten 23 300 Gene. Immerhin
hochenergetische Strahlung spalte die Was- 7077 davon hat der Seeigel mit dem Mensermoleküle, die aus Wasserstoff und Sauer- schen gemein. Einige der Gene waren bisstoff bestehen. Damit werde Wasserstoff her nur von Wirbeltieren bekannt.
Die Forscher stießen unter anderem auf
frei, der eine ideale Energiequelle darstelle
und von den Mikroorganismen genutzt wer- Gene, die beim Menschen Muskeldystrophie oder Veitstanz (Huntington-Krankheit)
den könne.
Die Abschätzung der Energiebilanzen verursachen können. Auch bei den Genen
zeige, so der Bremer Wissenschaftler weiter, für das Sehen und Hören fanden die Wissendass dieser Prozess ausreichend Energie lie- schaftler unerwartete Gemeinsamkeiten
fern könne. „Damit wären die Lebewesen von Mensch und Seeigel. Purpur-Seeigel hatief im Meeresboden, das heißt in der so ge- ben zwar keine Augen, können Licht aber
nannten tiefen Biosphäre, unabhängig von mit Sinneszellen an ihren Füßen wahrnehden Prozessen auf der Erdoberfläche“, be- men.
Das Immunsystem erstaunte die Forscher:
tont Jørgensen. Es sei vorstellbar, dass sich
ein derart exotischer Lebensraum auch auf Von keinem anderen bisher untersuchten
anderen Planeten entwickelt haben könnte. Tier sei eine so ausgereifte angeborene AbEine entscheidende Rolle spiele die Radioak- wehr bekannt, betonten sie. Zugleich äußertivität im tiefen Meeresboden vermutlich ten sie die Hoffnung, dass ihre Arbeit dazu
nur dort, wo besonders wenig organisches beitragen könnte, neue Möglichkeiten zur
Material zur Verfügung stehe – also in den Bekämpfung von Krankheitserregern zu entPurpur-Seeigel an der Küste von Bamfield in Kanada.
FOTO: DPA
wickeln.
zentralen Bereichen der Ozeane.
Unerwartete Gemeinsamkeiten
Die Forscher hatten mit einem Laser die
Emaille-Schichten der Zähne untersucht,
die ihren Angaben zufolge Baumringen vergleichbar sind. Die Zähne stammten von
vier in Südafrika gefundenen Skeletten. Anhand der in den Schmelz eingelagerten
Stoffe schlossen die Wissenschaftler auf die
Ernährung der Hominiden. Mit dem Laser
sei es gelungen, den Zahnschmelz zu untersuchen, ohne die Zähne zu beschädigen, betonen sie.
Stacheliger Überzug
zerstört Keime
WASHINGTON (DPA). Wissenschaftler um
Alexander Klibanov vom Massachusetts Institute of Technology in Cambridge (USBundesstaat Massachusetts) haben eine
neue Möglichkeit erforscht, Oberflächen
frei von Keimen zu halten. Wie sie in den
„Proceedings“ der US-Akademie der Wissenschaften erläutern, könnte künftig ein
Überzug aus mikroskopisch feinen Stacheln
diese Aufgabe erfüllen.
Die Forscher verwendeten für ihre Arbeit
eine Substanz aus der Klasse der so genannten Polyethylenimine (PEI). Diese bildet
eine stachelige Oberfläche – so zum Beispiel
auch auf einer Glasscheibe. Wie Klibanov
und seine Kollegen in ihrer Studie betonen,
zerreißt an diesen Stacheln die Zellwand
von Bakterien. Mit der Schutzhülle von Viren geschehe das Gleiche.
Darüber hinaus weisen die Wissenschaftler vom angesehenen Massachusetts Institute of Technology darauf hin, dass sie die
Wirkung der stacheligen Oberflächen bei
verschiedenen Grippeviren sowie bei den
Bakterien Escherichia coli und Staphylococcus aureus erfolgreich getestet hätten.
Beide Bakterien könnten schwere Erkrankungen hervorrufen. Bereits nach wenigen
Minuten seien alle Erreger zerstört gewesen, heißt es in den „Proceedings“. Mit anderen Worten: Die Beschichtung schaffe sterile Oberflächen, mit deren Hilfe sich die
Übertragung von Krankheitserregern bremsen lasse.
Bislang werden vor allem Chemikalien,
Hitze und Druck eingesetzt, um zum Beispiel die Oberflächen von Operationsinstrumenten keimfrei zu halten.